CN110255169A - 一种适用于复合机器人系统的抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备设计领域，具体涉及一种适用于复合机器人系统的抓取装置。本发明的是通过以下技术方案得以实现的：一种适用于复合机器人系统的抓取装置，包含抓取装置，所述抓取装置包含连接框和多个连接在所述连接框上的刺棉器，所述刺棉器包含驱动杆和在所述驱动杆的驱动下刺出的针。本发明的目的是提供一种适用于复合机器人系统的抓取装置，不依赖人工来抓取物料，自动化程度高，且能对物料进行纠片移动，提升物料的平整度和对位度。

Description

一种适用于复合机器人系统的抓取装置

技术领域

本发明涉及自动化设备设计领域，具体涉及一种适用于复合机器人系统的抓取装置。

背景技术

复合垫是人们生活中常用的产品，根据使用用途的不同，有枕垫、床垫、坐垫。在工业上，也有着缓冲垫、弹性垫等诸多产品。在各种复合垫，如授权公告号为CN201185778Y的中国专利文件所公布的一种多功能复合床垫，其中就包含了多个不同功能的垫层，如远红外蓄热组合层、排湿蓄热组合层、防螨功能层、隔离层、填充层、远红外功能层等。在这些复合垫生产的过程中，需要将各个层逐层进行叠加，在叠加过程中尤其需要叠层的位置和角度正确。

在现有技术中，尝尝依靠人工进行复合层的叠加操作，一方面，工人劳动强度大，另一方面，依靠工人的个人经验进行纠片操作容易发生对位不准确，局部平铺不均匀等现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于复合机器人系统的抓取装置，不依赖人工来抓取物料，自动化程度高，且能对物料进行纠片移动，提升物料的平整度和对位度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种适用于复合机器人系统的抓取装置，包含抓取装置，所述抓取装置包含连接框和多个连接在所述连接框上的刺棉器，所述刺棉器包含驱动杆和在所述驱动杆 的驱动下刺出的针。

作为本发明的优选，每套所述刺棉器均包含两个刺绵单元，两个所述刺绵单元交错倾斜设置，倾斜方式为按所述针刺出的方向彼此间距逐渐增大。

作为本发明的优选， 所述刺棉器还包含与所述连接框连接的导针座，所述导针座上包含有供所述针通过的导引道，所述驱动杆末端连接有限位块，所述针安装在所述限位块上，所述导针座包含有用于与所述限位块抵触的抵触斜面。

作为本发明的优选， 所述连接框中部连接有转动组件，所述连接框包含外框和与所述外框连接且将所述外框中的区域分隔成多个块状区域的分隔架，所述外框四个边的中部位置均设有中斜板，所述连接框中部位置设有中央固定块，所述中央固定块与所述转动组件连接。

作为本发明的优选， 所述中央固定块上设有中央光源。

作为本发明的优选，所述中央光源包含与所述中央固定块连接的光源支架、安装在所述光源支架多个LED灯、位于所述光源支架靠近所述LED灯一侧的混光板和位于所述光源支架远离所述LED灯一侧的电路板。

作为本发明的优选， 所述光源支架与所述LED灯连接的安装部、与所述安装部连接的过渡部和与所述过渡部连接的锐角折弯部，所述锐角折弯部所在平面与所述安装部所在平面的夹角为锐角，所述过渡部上设有多个呈圆形的通孔。

作为本发明的优选， 所述连接框的边角位置设有边缘视觉装置。

作为本发明的优选，所述边缘视觉装置包含与所述连接框连接的视觉安装架、与所述视觉安装架连接的相机和边缘补光器，所述边缘补光器包含铝壳、安装在所述铝壳内的灯、安装在所述铝壳下表面的玻璃和前压板，所述铝壳包含铝壳主部和与所述铝壳主部连接的散热部。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、自动化程度高，替代了搬运工人和码垛工人这些人工操作岗位，全程使用堆垛机器人来运行。

2、采用了立体视觉的技术方案，节省了传统技术的对齐机构，并能自动适应大小不同规格不同的无聊。

3、安全性高，若人工非法进入机器人工作区域，将触发码垛机器人四周的激光防护栏，机器人立即停止运动。

附图说明：

图1是实施例一的示意图；

图2是图1中一个工位的示意图；

图3是堆垛机器人的示意图；

图4是图3中的抓取装置的示意图；

图5是中央光源的示意图；

图6是边缘视觉装置的示意图；

图7是刺绵单元的示意图。

图中：1、抓取装置，11、转动组件，12、连接框，121、外框，122、分隔架，123、中斜板，124、中央固定块，2、中央光源，21、光源支架，22、混光板，23、电路板，211、安装部，212、过渡部，213、锐角折弯部，214、通孔，24、LED灯，3、边缘视觉装置，31、视觉安装架，32、相机，补充光源，33、铝壳，331、铝壳主部，332、散热部，34、前压板，35、玻璃，4、刺棉器，41、刺绵单元，411、驱动杆，412、限位块，413、导针座，4131、抵触斜面，4132、导引道，414、针，5、视觉捕捉装置，51、粗视觉装置，511、多连杆可拆卸架，512、拍摄器，52、精视觉装置 ，6、机体，61、机体转动座，62、多关节机械臂，621、固定臂，622、转动臂一，623、转动臂二，624、转动臂三，7、机器人座，71、上支撑板，72、倾斜扩散板，73、流通孔，81、底料输送装置，82、上层料输送装置，83、上胶机，84、断针探知器，9、电子围栏。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，如图1所示，整个车间设有上层料输送装置82和底料输送装置81。底料和上层料的具体材料，本文不做限制，可以是垫子、海绵、毯子等部件。底料在底料输送装置81上传输的时候，会表面经过上胶机83处进行上胶。上胶机83可以采用现有技术中的成熟产品，往往包含辊筒和升降结构。使用涂了胶水的辊筒与底料的上表面接触，完成上胶。

图1中，整个车间可以划分为多个工位，每个工位都设有堆垛机器人，堆垛机器人的作用是将上层料输送装置82上的上层料自动放置到底料输送装置81上的底料上。其中，上层料输送装置82往往采用多个辊筒的传送方案，而底料输送装置81可以为传送带，提供一个更平整，更稳定，更没有起伏的黏贴环境和视觉捕捉环境。

如图2和图3所示，每一个工位都包含一个堆垛机器人，堆垛机器人安装在机器人座7上。机器人座7包含四个倾斜扩散板72，从上至下逐渐向外扩散。每个倾斜扩散板72上均设有流通孔73，这样的设计即保证了坚固性、形变缓震性和散热性。

堆垛机器人的具体结构包含机体6和与之连接的抓取装置1。机体6包含机体转动座61和与之连接的多关节机械臂62，在机体转动座61的驱动下，多关节机械臂62可在水平方向转动。机体转动座61可以包含转动盘和电机等现有技术中的常规结构。在本案中，多节机械臂62采用了多段式铰接的设计方式，具体的，固定臂621与机体转动座61连接，随后相继铰接了转动臂一622、转动臂二623和转动臂三624，这三段转动臂在诸如电机等驱动部件的驱动下可以在竖直方向转动，多段铰接式设计和机体转动座61的设计使得抓取装置1的位置灵活可调。

如图4所示，抓取装置1包含与多关节机械臂62末端转动连接的转动组件11。转动组件11可以包含转动轴承、转动轴、旋转电机等常规部件。转动组件11连接着中央固定块124。整个连接框12包含外部的外框121和与外框121连接的分隔架112。分隔架112将整个外框121的中间区域分成多个方格格局。在外框121的四个边的中部位置，设有中斜板123。

在抓取装置1上连接有多个刺棉器4，如图7所示。每个刺棉器4都设置有两套刺绵单元41，其倾斜相向而设。每套刺绵单元41均包含有独立的驱动杆411，如气杆。驱动杆411末端设有限位块412，限位块412上设置有指定数量的针414。如本案中，每个限位块412上就设有两个针。

在这样的倾斜交错的设置下，需要叉取上层垫的时候，气杆驱动，针414伸出。两套针倾斜刺出，向下向外，即能刺进上层垫，又使得垫子不容易滑脱，固定性好。

为了保证针伸出的方向性，也避免针刺入太深损坏上层垫，本技术方案设有限位结构。具体的包含导针座413，导针座413可通过螺栓等固定件固定在连接框12上。导针座413上设有导引道4132，其方向倾斜预设，针414在导引道4132中走，起到导引走针方向的作用。在导针座413的两侧包含有抵触斜面4131，用于与限位块412的下表面抵触，避免限位块412下降幅度过大，针414的刺出幅度过大。

如图4所示，整个连接框12上设置有多个刺棉器4。刺棉器4的数量和排布位置可以根据厂商使用的垫子的尺寸、大小、厚度、重量等进行具体的调整。

无论是多关节机械臂62的动作，还是各个刺棉器4的动作，均通过无线网络受机器人控制柜的控制。而这些控制信号的数据来源则来自视觉识别技术。

具体的，包含视觉捕捉装置5，其有两个部分构成，分别是粗视觉装置51和精视觉装置52。粗视觉装置51用于拍摄上层料和底料的画面，其并不移动，结构如图2所示包含多连杆可拆卸架511，可方便的通过连杆的拆卸来调整其末端拍摄器512在水平方向和高度方向上的具体位置。当粗视觉装置51识别出上层料和底料的位置后，就传输相应的信号给机器人控制柜。机器人控制柜里安装的机器人控制软件通过预设的软件算法，计算出多关节机械臂62的移动数据。

而精视觉装置52则不同，它并不直接通过支架固定安装在地面上，而是安装在抓取装置1上，且跟随抓取装置1的移动来拍摄具体的画面。

具体的，如图4所示，在连接框12的四角上就安装有边缘视觉装置3。边缘视觉装置3即为上文说的精视觉装置52。如图6所示，其包含与连接框12连接的视觉安装架31和与视觉安装架31连接的相机32。还包含补充光源，来增加拍摄画面的亮度和清晰度。补充光源包含铝壳33，铝壳33包含铝壳主部331和其上的散热部332。铝壳33下还设有玻璃35和前压板34。

如图4和图5所示，为了进一步提升工作环境的亮度，给视觉识别提供良好的光线基础。中央光源2就设置在连接框12的中部，即安装在中央固定块124上。中央光源2包含光源支架21，光源支架21上安装着LED灯24。光源支架21朝向有LED灯的一面设置有混光板22，在相反的一面上设有电路板23。而光源支架21采用了折弯镂空设计。具体的，其包含安装部211和锐角折弯部213。锐角折弯部213可与连接框12连接，安装部211上安装LED灯24。两个部的所在平面延伸后的夹角呈锐角，一般在60°-75°之间。两个部中间依靠过渡部212连接，而在过渡部212上设有多个通孔214。

这样的设置的原因与好处有多个，一方面，拉升了安装部211和LED灯24与连接框12的间距，使得其具备更好的光辐射空间并优化了光照角度。另一方面，利于电路板的散热。最后，通孔的设计不仅加强了空气对流和散热，还避免了传送垫子所飞扬的飞尘在光源支架21上的聚集。

在本案中，通过粗视觉装置51，堆垛机器人抓取上层料，并将其放置在底料上。底料上有胶水，有一定的粘性。随后，精视觉装置52和粗视觉装置51发现某个位置不平整。例如上层料的右下角不平整，抓取装置1再一次靠近上层料，此时只将整个连接框12右下角部分的刺棉器4上的针刺出，抓取这个部分的物料，随后通过堆垛机器人的动作对这个部分进行拉扯纠偏，提升上层料的平整性。

如图1所示，在每个工位的周围区域，都设置有电子围栏9，电子围栏9可以包含有多个光电传感器，当有工作人员闯入工作区域，就会被光电传感器即时捕捉，从而产生信号发送给机器人控制柜，堆垛机器人会停止工作，以免对工作人员产生伤害。

Claims (9)

1.一种适用于复合机器人系统的抓取装置，包含抓取装置（1），其特征在于：所述抓取装置（1）包含连接框（12）和多个连接在所述连接框（12）上的刺棉器（4），所述刺棉器（4）包含驱动杆（411）和在所述驱动杆（411） 的驱动下刺出的针（414）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于：每套所述刺棉器（4）均包含两个刺绵单元（41），两个所述刺绵单元（41）交错倾斜设置，倾斜方式为按所述针（414）刺出的方向彼此间距逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述刺棉器（4）还包含与所述连接框（12）连接的导针座（413），所述导针座（413）上包含有供所述针（414）通过的导引道（4132），所述驱动杆（411）末端连接有限位块（412），所述针（414）安装在所述限位块（412）上，所述导针座（413）包含有用于与所述限位块（412）抵触的抵触斜面（4131）。

4.根据权利要求1所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述连接框（12）中部连接有转动组件（11），所述连接框（12）包含外框（121）和与所述外框（121）连接且将所述外框（121）中的区域分隔成多个块状区域的分隔架（122），所述外框（12）四个边的中部位置均设有中斜板（123），所述连接框（12）中部位置设有中央固定块（124），所述中央固定块（124）与所述转动组件（11）连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述中央固定块（124）上设有中央光源（2）。

6.根据权利要求5所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述中央光源（2）包含与所述中央固定块（124）连接的光源支架（21）、安装在所述光源支架（21）多个LED灯（24）、位于所述光源支架（21）靠近所述LED灯（24）一侧的混光板（22）和位于所述光源支架（21）远离所述LED灯（24）一侧的电路板（23）。

7.根据权利要求6所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述光源支架（21）与所述LED灯（24）连接的安装部（211）、与所述安装部（211）连接的过渡部（212）和与所述过渡部（212）连接的锐角折弯部（213），所述锐角折弯部（213）所在平面与所述安装部（211）所在平面的夹角为锐角，所述过渡部（212）上设有多个呈圆形的通孔（214）。

8.根据权利要求1所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于： 所述连接框（12）的边角位置设有边缘视觉装置（3）。

9.根据权利要求8所述的一种适用于复合机器人系统的抓取装置，其特征在于：所述边缘视觉装置（3）包含与所述连接框（12）连接的视觉安装架（31）、与所述视觉安装架（31）连接的相机（32）和边缘补光器，所述边缘补光器包含铝壳（33）、安装在所述铝壳（33）内的灯、安装在所述铝壳（33）下表面的玻璃（35）和前压板（34），所述铝壳（33）包含铝壳主部（331）和与所述铝壳主部（331）连接的散热部（332）。