一种基于MCD技术的机器人教学平台制造技术

本发明专利技术涉及机器人教学领域，尤其涉及一种基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：其包括上下料机器人平台、外部控制装置和上位机；上下料机器人平台用于实现上下物料；外部控制装置信号连接于上下料机器人平台用于控制上下料机器人平台运动；上位机中设有MCD模块，MCD模块用于创建虚拟样机和虚拟PLC，虚拟样机用于搭建模拟上下料机器人平台，虚拟PLC用于控制和调试虚拟样机中的上下料机器人平台；虚拟PLC用于与外部控制装置实现通讯和信号交互，用于在调试完成后将控制信号传输给外部控制装置。本发明专利技术实现虚拟调试，满足教学需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MCD技术的机器人教学平台


[0001]本专利技术涉及机器人教学领域，尤其涉及一种基于MCD技术的机器人教学平台。

技术介绍

[0002]以数字孪生理念为支撑的机电一体化系统工程广泛应用于工程领域。在机电产品概念设计（Mechatronic Concept Design、MCD）中，虚拟调试技术发挥着重要的作用，有效的提供了产品概念设计的控制方案，虚拟调试系统是基于MCD技术的调试技术。通过UG仿真环境与PLC自动化设备的软硬件结合，完成对PLC程序和机器人工作站的联合调试系统。
[0003]目前，将虚拟调试技术应用到机电产品设计和调试是一种全新的设计思路，用于调试机器人上下料工作站。现有的机器人教学平台没有虚拟调试的过程，结构功能单一，机电一体化设备开发教学中先进实践平台短缺，无法满足教学中的多种需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种基于MCD技术的机器人教学平台，实现虚拟调试，满足教学需求。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种基于MCD技术的机器人教学平台，包括上下料机器人平台、外部控制装置和上位机；上下料机器人平台用于实现上下物料；外部控制装置信号连接于上下料机器人平台用于控制上下料机器人平台运动；上位机中设有MCD模块，MCD模块用于创建虚拟样机和虚拟PLC，虚拟样机用于搭建模拟上下料机器人平台，虚拟PLC用于控制和调试虚拟样机中的上下料机器人平台；虚拟PLC用于与外部控制装置实现通讯和信号交互，用于在调试完成后将控制信号传输给外部控制装置。
[0006]按以上方案，外部控制装置包括：外部控制器和触摸屏；外部控制器包括外部PLC和多轴运动控制器；多轴运动控制器信号连接于外部PLC和上下料机器人平台用于根据外部PLC控制信号控制上下料机器人平台的多轴运动；触摸屏信号连接于外部PLC用于人机交互从而驱动上下料机器人平台。
[0007]按以上方案，MCD模块基于UG NX12.0设计上下料机器人平台的虚拟样机。
[0008]按以上方案，MCD模块基于TIA创建与外部控制装置相同的虚拟PLC，并基于EPLAN进行电气原理图设计；便于操作人员根据设计好的电气原理图进行外部控制装置的电路安装。
[0009]按以上方案，上下料机器人平台，包括：立柱、横向滑动模组、俯仰电缸、纵向滑动模组、抓取臂和转动气爪；立柱底端连接于横向滑动模组的横向滑台上，立柱顶端向上延伸；横向滑动模组用于使立柱沿横向X轴滑动；俯仰电缸的缸体底端安装于横向滑台上；纵向滑动模组底部一端铰接于立柱顶
端，纵向滑动模组底部另一端连接于俯仰电缸的伸缩杆端部；俯仰电缸伸缩时改变纵向滑动模组和立柱之间的夹角从而改变纵向滑动模组的俯仰角度；抓取臂为长条形结构且平行于纵向滑动模组，抓取臂一端连接于纵向滑动模组的纵向滑台上，抓取臂另一端连接转动气爪；纵向滑动模组用于使抓取臂沿纵向Y轴滑动；转动气爪用于物料抓取，转动气爪相对于抓取臂周向转动。
[0010]按以上方案，横向滑动模组和纵向滑动模组均为丝杆直线滑台模组；横向滑动模组包括横向底座、横向滚珠丝杠、横向伺服电机和横向滑台，横向底座为长条形，横向滚珠丝杠沿横向底座轴向延伸，横向滚珠丝杠穿设于横向滑台，横向伺服电机驱动横向滚珠丝杠转动从而带动横向滑台在横向底座上滑动；纵向滑动模组包括纵向底座、纵向滚珠丝杠、纵向伺服电机和纵向滑台，纵向底座为长条形，纵向滚珠丝杠沿纵向底座轴向延伸，纵向滚珠丝杠穿设于纵向滑台，纵向伺服电机驱动纵向滚珠丝杠转动从而带动纵向滑台在纵向底座上滑动；其中，横向滑动模组的横向滑台有两个，两个横向滑台顶端安装有横向滑座。
[0011]按以上方案，横向滑动模组和纵向滑动模组的顶部均设有盖板。
[0012]按以上方案，抓取臂为多孔铝型材且横截面为“U”形。
[0013]按以上方案，机器人教学平台还包括工作台，工作台包括台面和设于台面底部的若干支撑腿，支撑腿底端均设有圆盘形机床垫铁；上下料机器人平台、外部控制装置和上位机均设于台面上。
[0014]本专利技术具有如下有益效果：一、本专利技术基于MCD技术的虚拟调试，通过虚拟平台上位机上的建模和参数设置来控制、调试现实中的上下料机器人平台硬件，综合演示和实践并行式的机电一体化产品设计和调试过程，满足教学需求；其次，基于MCD技术的虚拟调试，减少设计误差所产生的风险；二、本专利技术的横向滑动模组实现立柱沿横向X轴滑动；俯仰电缸伸缩杆伸缩时，铰接于立柱顶端的纵向滑动模组和立柱之间的夹角发生改变，纵向滑动模组的俯仰角度改变，从而实现纵向滑动模组相对于立柱的俯仰运动；纵向滑动模组实现抓取臂沿纵向Y轴滑动；转动气爪周向转动进行物料抓取。本专利技术的上下料机器人平台可实现物料抓取的全方位运动，满足教学需求。
[0015]三、本专利技术的横向滑动模组设置两个横向滑台并在横向滑台上设置横向滑座来提高整体装置的稳固性；进一步的，抓取臂为多孔铝型材且横截面为“U”形，重量轻、刚度高，进一步提高运动中的稳定性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例整体结构框图图；图2为本实施例外部整体结构示意图一；图3为本实施例外部整体结构示意图二；图4为本实施例中上下料机器人平台的运动轴定义示意图；图5为本实施例中横向滑动模组的内部结构示意图；图6为本实施例中纵向滑动模组的内部结构示意图。
[0017]附图标记：1、上下料机器人平台；101、立柱；102、横向滑动模组；1021、横向底座；1022、横向滚珠丝杠；1023、横向伺服电机；1024、横向滑台；1025、横向滑座；1026、盖板；103、俯仰电缸；104、纵向滑动模组；1041、纵向底座；1043、纵向滚珠丝杠；1043、纵向伺服电机；1044、纵向滑台；105、抓取臂；106、转动气爪；2、外部控制装置；201、外部控制器；202、触摸屏；3、上位机；4、工作台；401、台面；402、支撑腿；403、机床垫铁。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0019]请参考图1至图6，本专利技术为一种基于MCD技术的机器人教学平台，其包括上下料机器人平台1、外部控制装置2和上位机3；上下料机器人平台1采用多种运动方式实现上下物料；外部控制装置2信号连接于上下料机器人平台1用于控制上下料机器人平台1运动；外部控制装置2，外部控制装置2可根据预设程序或事先在触摸屏中设置好的外部信号按钮驱动上下料机器人平台1，外部控制装置2包括：外部控制器201和触摸屏202；外部控制器201包括外部PLC和多轴运动控制器；多轴运动控制器信号连接于外部PLC和上下料机器人平台1用于根据外部PLC控制信号控制上下料机器人平台1的多轴运动；触摸屏202信号连接于外部PLC用于人机交互从而驱动上下料机器人平台1。本实施例中，PLC采用的S7
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1500，多轴运动控制器采用的是深圳科瑞特自动化有限公司生产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：包括上下料机器人平台（1）、外部控制装置（2）和上位机（3）；上下料机器人平台（1）用于实现上下物料；外部控制装置（2）信号连接于上下料机器人平台（1）用于控制上下料机器人平台（1）运动；上位机（3）中设有MCD模块，MCD模块用于创建虚拟样机和虚拟PLC，虚拟样机用于搭建模拟上下料机器人平台（1），虚拟PLC用于控制和调试虚拟样机中的上下料机器人平台（1）；虚拟PLC用于与外部控制装置（2）实现通讯和信号交互，用于在调试完成后将控制信号传输给外部控制装置（2）。2.根据权利要求1所述的基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：外部控制装置（2）包括：外部控制器（201）和触摸屏（202）；外部控制器（201）包括外部PLC和多轴运动控制器；多轴运动控制器信号连接于外部PLC和上下料机器人平台（1）用于根据外部PLC控制信号控制上下料机器人平台（1）的多轴运动；触摸屏（202）信号连接于外部PLC用于人机交互从而驱动上下料机器人平台（1）。3.根据权利要求1所述的基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：MCD模块基于UG NX12.0设计上下料机器人平台（1）的虚拟样机。4.根据权利要求1所述的基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：MCD模块基于TIA创建与外部控制装置（2）相同的虚拟PLC，并基于EPLAN进行电气原理图设计。5.根据权利要求1所述的基于MCD技术的机器人教学平台，其特征在于：上下料机器人平台（1），包括：立柱（101）、横向滑动模组（102）、俯仰电缸（103）、纵向滑动模组（104）、抓取臂（105）和转动气爪（106）；立柱（101）底端连接于横向滑动模组（102）的横向滑台（1024）上，立柱（101）顶端向上延伸；横向滑动模组（102）用于使立柱（101）沿横向X轴滑动；俯仰电缸（103）的缸体底端安装于横向滑台（1024）上；纵向滑动模组（104）底部一端铰接于立柱（101）顶端，纵向滑动模组（104）底部另一端连接于俯仰电缸（103）的伸缩杆端部；俯仰电缸（103）伸缩时改变纵向滑动模组（104）和立柱（101）之间的夹角从而改变纵向滑动模组（104）的俯仰角度；抓取臂（105）为长条形...

【专利技术属性】
技术研发人员：季鹏，徐智，姜子轩，邱礼梅，鲁晨，顾金泽，
申请(专利权)人：三江学院，
类型：发明
国别省市：