CN118493368A - 用于组装机的零件操纵器 - Google Patents

Abstract

一种零件操纵器，其末端执行器联接到机器人臂的远端。末端执行器包括联接到框架的第一和第二夹具组件。第一夹具组件包括被配置为拾取第一零件的第一零件夹持器。第二夹具组件包括被配置为拾取第二零件的第二零件夹持器。第二零件夹持器可相对于框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动。在缩回位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端第二距离处。第二零件夹持器在伸出位置位于距机器人臂的远端第三距离处，该第三距离大于第二距离。

Description

用于组装机的零件操纵器

技术领域

本文主题总体上涉及零件组装机。

背景技术

零件组装机用于使用机器构建工艺而非手工构建工艺将零件组装成产品。零件组装机减少了组装时间和成本。然而，自动化组装并非没有缺点。例如，拾取和放置机器在拾取位置和放置位置之间移动零件有周期时间。在定位夹持器头部以及在拾取位置和放置位置之间转换时浪费了时间。这种转换需要时间，并降低了零件组装机的产量。

仍需要一种零件组装机，其可以成本有效且可靠的方式操作。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种零件操纵器，其包括可在三维空间中移动的机器人臂。机器人臂可在拾取站和放置站之间移动。零件操纵器包括联接到机器人臂的远端的末端执行器。末端执行器包括框架、联接到框架的第一夹具组件和联接到框架的第二夹具组件。第一夹具组件包括被配置为拾取第一零件的第一零件夹持器。第一零件夹持器位于距机器人臂的远端第一距离处，以拾取第一零件。第二夹具组件包括被配置为拾取第二零件的第二零件夹持器。第二零件夹持器可相对于框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动。在缩回位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端第二距离处。第二距离小于第一距离。在伸出位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端第三距离处。第三距离大于第二距离。第二零件夹持器被配置成当第二零件夹持器处于伸出位置时拾取第二零件。

在另一个实施例中，提供了一种零件组装机，包括具有零件进给器的拾取站。零件进给器具有支撑包括第一零件和第二零件零件的平台。零件组装机包括位于零件进给器附近的视觉检查站。视觉检查站包括成像装置，以在平台上方的视场中对第一零件和第二零件进行成像。零件组装机包括从成像装置接收图像的控制器。控制器确定平台上第一零件和第二零件的位置。零件组装机包括零件操纵器，该零件操纵器定位在拾取站附近，以从零件进给器连续拾取第一零件和第二零件，并配置成在放置站连续放置第一零件和第二零件。零件操纵器包括机器人臂和联接到机器人臂的远端的末端执行器。机器人臂可操作地联接到控制器。机器人臂可在三维空间中在拾取站和放置站之间移动。该末端执行器可操作地联接到控制器。末端执行器包括框架、联接到框架的第一夹具组件和联接到框架的第二夹具组件。第一夹具组件包括被配置为拾取第一零件的第一零件夹持器。第一零件夹持器位于距机器人臂的远端第一距离处，以拾取第一零件。第二夹具组件包括被配置为拾取第二零件的第二零件夹持器。第二零件夹持器可相对于框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动。在缩回位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端第二距离处。第二距离小于第一距离。在伸出位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端第三距离处。第三距离大于第二距离。第二零件夹持器被配置成当第二零件夹持器处于伸出位置时拾取第二零件。控制器操作机器人臂以相对于第一零件和第二零件连续定位末端执行器。当第一零件夹持器与第一零件对准时，控制器操作第一夹具组件在拾取站拾取第一零件。当第二零件夹持器与第二零件对准时，控制器操作第二夹具组件以将第二零件夹持器移动到伸出位置，从而在拾取站拾取第二零件。在拾取第一零件和第二零件之后，控制器操作机器人臂以将末端执行器移动到放置站。控制器操作末端执行器以在放置站连续释放第一零件和第二零件。

在另一个实施例中，提供了一种组装零件的方法，包括将零件(包括第一零件和第二零件)装载到零件进给器的平台的上表面。该方法使用成像装置对平台上的第一零件和第二零件成像。该方法处理图像以确定平台上第一零件和第二零件的位置。该方法使用零件操纵器连续拾取第一零件和第二零件，该零件操纵器包括可在三维空间中移动的机器人臂，并且末端执行器联接到机器人臂的远端，该机器人臂包括框架、联接到框架以拾取第一零件的第一夹具组件、以及联接到框架以拾取第二零件的第二夹具组件。第一夹具组件包括第一零件夹持器，该第一零件夹持器位于距机器人臂的远端第一距离处。第二夹具组件包括第二零件夹持器，该第二零件夹持器可相对于框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动。在缩回位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端小于第一距离的第二距离处。在伸出位置，第二零件夹持器位于距机器人臂的远端大于第二距离的第三距离处。该方法操作机器人臂以将末端执行器以及第一零件和第二零件移动到放置站，并操作末端执行器以在放置站释放第一零件和第二零件。

附图说明

图1为根据示例性实施例用于组装零件的零件组装机的示意图，零件诸如是用于形成电连接器的零件。

图2为根据示例性实施例的零件组装机的俯视图。

图3为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的正面透视图。

图4为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的正视图。

图5为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的侧视图。

图6为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的后视图，示出了处于缩回位置的第二零件夹持器。

图7为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的后视图，示出了处于伸出位置的第二零件夹持器。

图8为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的正视图，示出了处于伸出位置的第二零件夹持器。

图9为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的正视图，示出了处于缩回位置的第二零件夹持器430。

图10为根据示例性实施例的零件操纵器的一部分的正视图。

图11为根据示例性实施例组装零件的方法的流程图。

具体实施方式

图1为用于组装零件10(如用于形成电连接器的零件)的零件组装机100的示意图。例如，零件10可以是触头、壳体、垫圈、密封件、线、电路板或其他类型的零件。零件组装机100可以用于组装在其他行业中使用的产品。零件组装机100包括位于成形站32的一个或多个成形机30，用于形成各种零件10。例如，成型机30可以包括模制机、压力机、车床等。零件组装机100包括位于处理站42的一个或多个处理机40，用于处理各种零件10。例如，处理站42可以包括组装站、零件装载站、零件焊接站、零件端接站、零件包装站等。处理机限定了放置站44，用于将零件10放置在例如另一个产品中、另一个产品上或包装中。

零件组装机100包括支撑零件10的零件进给器102，例如用于在成型机30和处理机40之间进行运输和/或检查。零件进给器102用于通过零件组装机100进给或移动零件10。在示例性实施例中，零件10可被装载到零件进给器102上。零件组装机100能够在不需要夹具的情况下支撑零件，这增加了零件10通过零件组装机100的吞吐量。从零件进给器102拾取零件10。这样，零件进给器102限定了拾取站50，在该拾取站零件10被拾取。

在示例性实施例中，零件组装机100包括具有一个或多个成像装置112的视觉检查站110，成像装置112在(多个)成像装置112的视野内对零件进给器102上的零件10进行成像。在所示实施例中，视觉检查站110包括多个成像装置112，用于对零件10的不同侧成像。成像装置112能够以随机的取向来对零件10成像。在示例性实施例中，视觉检查站110可用于检查不同类型的零件10。例如，视觉检查站110可用于检查不同尺寸的零件、不同形状的零件、不同取向的零件等。

在示例性实施例中，零件组装机100包括(多个)控制器120，用于控制零件组装机100的各种部件的操作。控制器120从成像装置112接收图像，并处理图像以确定检查结果。例如，控制器120确定零件进给器102上的每个零件10的位置和/或取向。控制器120可以检查零件，例如质量，并且可以拒绝有缺陷的零件。在示例性实施例中，控制器120包括形状识别工具，该形状识别工具配置成确定零件10在零件进给器102上在视野中的位置和/或取向。可以通过基于图像分析模型执行图像的模式识别来处理图像。形状识别工具可以将图像中的形状、图案或特征与图像分析模型中的形状、图案或特征进行比较。可以通过执行在图像中检测到的边界和表面的特征提取并将边界和表面与图像分析模型进行比较来处理图像。控制器120可以识别图像内的线、边缘、桥接部、凹槽或其他边界或表面。图像的处理可以为改进的边界或表面识别提供图像对比度增强。在示例性实施例中，控制器120包括用于基于从成像装置112接收的图像定制和配置图像分析的人工智能(AI)学习模块。控制器120可以在零件组装机100的操作期间被实时更新和训练。例如，AI学习模块可以在视觉检查站110的操作期间实时更新和训练控制器120。

视觉检测站110包括零件操纵器200，用于基于检查结果移动零件10，例如从零件进给器102移动至处理机40。例如，零件操纵器200可以从零件进给器102拾取零件10，并将零件10放置在处理机40处，例如用于组装。在示例性实施例中，零件操纵器200可以是多轴机器人操纵器，该多轴机器人操纵器被配置为从零件进给器102抓取和拾取零件，并在三维空间中移动零件10。在示例性实施例中，零件操纵器200被配置成同时将多个零件10(例如，第一零件和第二零件)从拾取站50移动到放置站44。零件操纵器200通过拾取多个零件10并通过减少进入/离开零件进给器102和/或处理40的转移次数来同时在拾取站50和放置站44之间转移多个零件，从而提高了效率。在各种实施例中，与移动单个零件的零件操纵器相比，零件操纵器200可以将周期时间提高高达80％。

图2为根据示例性实施例的零件组装机100的俯视图。零件组装机100包括零件进给器102、视觉检查站110、控制器120和零件操纵器200。

在示例性实施例中，零件进给器102包括平台104和零件进给装置106。零件10由零件进给装置106装载到平台104上，零件进给装置106可以包括料斗、输送机、机器人或另一种类型的进给装置。零件10被呈现给平台104上的检查站110。零件10可以沿着平台104前进或进给，例如通过平台104的振动。零件操纵器200将零件10从平台104上移除。平台104可以包括具有用于支撑零件10的上表面108的板。平台104可以是振动托盘，其被振动以推进零件10。平台104可以是矩形的。然而，在替代实施例中，平台104可具有其它形状，例如圆形。平台104可以旋转。

检查站110包括布置在分类平台104附近的一个或多个成像装置112(图2中示出了单个成像装置112)。成像装置112可位于上表面108上方，并观看布置在上表面108上的零件10。成像装置112可以是相机，例如可见光相机，红外相机等。成像装置112的视场可以包括平台104的整个表面。视场可以包括至少第一零件10a和第二零件10b。在示例性实施例中，成像装置112被安装到位置操纵器114，以用于相对于平台104移动成像装置112。位置操纵器114可以是支撑成像装置112的臂或支架。在各种实施例中，位置操纵器114可在多个方向上定位，例如在二维或三维空间中。位置操纵器114可以被自动调节，例如由控制器120自动调节，以控制位置操纵器114的定位。在其他各个实施例中，位置操纵器114可以被手动调节。可以基于被成像的零件10的类型来调节成像装置112的位置。例如，当不同类型的零件10被成像时，可以基于被成像的零件的类型来移动成像装置112。

零件操纵器200位于平台104附近。零件操纵器200用于拾取零件10，例如第一零件10a和第二零件10b，并将零件10a、10b移动到放置站44(如图1所示)。零件操纵器200基于来自成像装置112的输入拾取零件10。在示例性实施例中，零件操纵器200包括机器人臂210和位于机器人臂210的远端212的末端执行器220。末端执行器220可以是被配置为拾取零件10的机械夹持器或真空夹持器。在各个实施例中，机械臂210是四轴机械臂或六轴机械臂。在替代实施例中可以使用其他类型的机械臂。末端执行器220从平台104上拾取零件10。零件进给器102可被操作以改变零件10的位置和/或取向，例如振动平台104以改变零件10的位置和/或取向。零件操纵器200然后可以再次操作以拾取新定位的零件10。

控制器120包括用于处理图像的一个或多个处理器122。控制器120可操作地联接到成像装置112和零件操纵器200，用于控制零件操纵器200的操作。成像装置112通过机器视觉软件与控制器120通信，以处理数据、分析结果、记录发现并基于该信息做出决定。控制器120提供一致且有效的检查自动化。控制器120确定零件10的位置，以确定哪些零件10准备好被零件操纵器200拾取和放置。控制器120基于零件10的识别位置(x，y，z)和取向(例如，朝向和面向方向)控制零件操纵器200的操作。控制器120包括通信模块124，用于与零件组装机100的各种部件通信。通信模块124可以通过有线连接或无线通信进行通信。在示例性实施例中，控制器120包括用户界面126。用户界面126包括显示器，例如监视器。用户界面126包括一个或多个输入，例如键盘、鼠标、按钮等。操作者能够通过用户界面126与控制器120进行交互。

图3为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的正面透视图。图4是根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的前视图。图5是根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的侧视图。图3-5示出了设置在机器人臂210的远端212处的末端执行器220。图4-5示出了保持一个零件10的末端执行器220。

在示例性实施例中，末端执行器220包括安装支架222和从安装支架222延伸的框架224。末端执行器220包括用于抓取第一零件10a的第一夹具组件300和用于抓取第二零件10b的第二夹具组件400。末端执行器220可以包括用于拾取附加零件10的附加夹具组件。机器人臂210在三维空间中移动末端执行器220。

安装支架222配置为安装至机器人臂210的远端212。在各种实施例中，安装支架222由金属材料制成，例如钢。安装支架222可以被加工成包括开口、槽或用于支撑末端执行器220的部件(例如框架224)的其他特征。安装支架222可以使用螺栓、闩锁、夹子或其他安装特征固定到机器人臂210。

框架224包括一个或多个其他结构性部件板，用于支撑末端执行器220的部件。在各种实施例中，框架224由金属材料制成，例如钢。框架224可被加工成包括开口、狭槽或用于支撑末端执行器220的部件的其他特征。框架224可以使用螺栓、闩锁、夹子或其他安装特征固定到安装支架222。在各种实施例中，框架224大致垂直于安装支架222延伸。例如，安装支架222可以水平取向，框架224沿着框架轴线226大致竖直延伸。

第一夹具组件300联接至框架224的第一侧。第一夹具组件300包括第一夹具安装件310、第一夹具致动器320和第一零件夹持器330。第一夹具安装件310用于将第一夹具组件300安装到框架224上，例如使用紧固件。在各种实施例中，第一夹具安装件310直接联接到框架224。第一夹具安装件310可以相对于框架224固定。然而，在替代实施例中，可以在第一夹具安装件310和框架224之间提供中间结构。这种中间结构可以是相对于框架224移动第一夹具安装件310的致动器，例如在竖直方向上，以允许第一零件夹持器330相对于框架224移动。

第一夹具致动器320与第一夹具安装件310相联接。在各种实施例中，第一夹具致动器320是具有流动端口322、324的气动致动器，流动端口322、324可以连接到气动管线，以允许空气流过第一夹具致动器320来控制第一夹具致动器320的操作。在替代实施例中，第一夹具致动器320是液压致动器或电动致动器。第一零件夹持器330联接到第一夹具致动器320。操作第一夹具致动器320来致动第一零件夹持器330。

在示例性实施例中，第一零件夹持器330用于机械拾取和保持零件10，例如将零件10从零件进给器102移动至处理机40处的装配站。在所示实施例中，第一零件夹持器330包括第一夹爪332和第二夹爪334，它们可以相对于彼此打开和闭合。保持空间336限定在第一和第二夹爪332、334之间。零件10可被保持在第一和第二夹爪332、334之间的保持空间336中。在示例性实施例中，操作第一夹具致动器320以使第一零件夹持器330拾取和释放零件10。零件夹持器致动器320可操作地联接到第一夹爪332和/或第二夹爪334，以打开和闭合第一零件夹持器330，以用于零件10的拾取和释放。在替代实施例中，可以使用其他类型的夹持器来拾取和保持零件10。例如，第一零件夹持器330可以包括用于通过真空压力保持零件10的真空元件。

在示例性实施例中，第一夹具致动器320可操作地联接至第一零件夹持器330，以在释放位置和保持位置之间移动第一零件夹持器330。例如，随着第一零件夹持器330移动到保持位置，第一夹爪332和/或第二夹爪334可以朝向彼此移动。第一零件夹持器330被配置成在保持位置保持零件10。随着第一零件夹持器330移动到释放位置，第一夹爪332和/或第二夹爪334可以远离彼此移动。当移动到释放位置时，第一零件夹持器330释放零件10。

在示例性实施例中，第一夹具致动器320包括用于检测第一零件夹持器330相对于零件10的位置的夹持器传感器326。夹持器传感器326可以设置在夹爪332、334之间的保持空间336中，以感测(多个)夹爪332、334的位置。夹持器传感器326可以检测零件10在保持空间336中的存在。夹持器传感器326可以是接近传感器。在替代实施例中可以使用其他类型的传感器，例如压力传感器。

第二夹具组件400联接至框架224的第二侧。第二夹具组件400包括第二夹具安装件410、第二夹具致动器420、第二零件夹持器430和侧向定位器450。侧向定位器450联接到框架224。第二夹具安装件410用于将第二夹具致动器420和第二零件夹持器430安装到侧向定位器450，例如使用紧固件。侧向定位器450用于相对于框架224移动第二零件夹持器430，例如在侧向致动方向452上。侧向致动方向452可以是竖直方向。侧向致动方向452可以是朝向/远离平台104的上表面108的方向。

第二夹具致动器420与第二夹具安装件410相联接。在各种实施例中，第二夹具致动器420是具有流动端口422、424的气动致动器，流动端口422、424可以连接到气动管线，以允许空气流过第二夹具致动器420来控制第二夹具致动器420的操作。在替代实施例中，第二夹具致动器420是液压致动器或电动致动器。第二零件夹持器430联接到第二夹具致动器420。操作第二夹具致动器420来致动第二零件夹持器430。

在示例性实施例中，第二零件夹持器430用于机械拾取和保持零件10，例如将零件10从零件进给器102移动至处理机40处的装配站。在所示实施例中，第二零件夹持器430包括第一夹爪432和第二夹爪434，它们可以相对于彼此打开和闭合。保持空间436限定在第一和第二夹爪432、434之间。零件10可被保持在第一和第二夹爪432、434之间的保持空间436中。在示例性实施例中，操作第二夹具致动器420以使第二零件夹持器430拾取和释放零件10。第二夹具致动器420可操作地联接到第一夹爪432和/或第二夹爪434，以打开和闭合第二零件夹持器430，用于零件10的拾取和释放。在替代实施例中，可以使用其他类型的夹持器来拾取和保持零件10。例如，第二零件夹持器430可以包括用于通过真空压力保持零件10的真空元件。

在示例性实施例中，第二夹具致动器420可操作地联接至第二零件夹持器430，以在释放位置和保持位置之间移动第二零件夹持器430。例如，随着第二零件夹持器430移动到保持位置，第一夹爪432和/或第二夹爪434可以朝向彼此移动。第二零件夹持器430被配置成在保持位置保持零件10。随着第二零件夹持器430移动到释放位置，第一夹爪432和/或第二夹爪434可以远离彼此移动。当移动到释放位置时，第二零件夹持器430释放零件10。

在示例性实施例中，第二夹具致动器420包括用于检测第二零件夹持器430相对于零件10的位置的夹持器传感器426。夹持器传感器426可以设置在夹爪432、434之间的保持空间436中，以感测(多个)夹爪432、434的位置。夹持器传感器426可以检测零件10在保持空间436中的存在。夹持器传感器426可以是接近传感器。在替代实施例中可以使用其他类型的传感器，例如压力传感器。

侧向定位器450包括基座454和滑动联接到基座454的托架456。托架456可在侧向致动方向452上移动。基座454联接到框架224。第二夹具安装件410联接到托架456，并可随托架456移动。侧向定位器450被操作以在缩回位置(如图3所示)和伸出位置(如图7所示)之间沿致动方向452移动托架456，并因此移动第二零件夹持器430。随着第二零件夹持器430在缩回位置和伸出位置之间移动，第二零件夹持器430相对于第一零件夹持器330的位置改变。在示例性实施例中，第二夹具组件400包括确定侧向定位器450的位置的位置传感器458。例如，位置传感器458可以确定托架456相对于基座454的位置。位置传感器458用于确定第二零件夹持器430的位置，例如确定第二零件夹持器430是处于缩回位置还是伸出位置。在各种实施例中，第一夹具组件300可包括类似于侧向定位器450的侧向定位器，以相对于框架224移动第一零件夹持器330。

图6为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的后视图，示出了处于缩回位置的第二零件夹持器430。图7是根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的后视图，示出了处于伸出位置的第二零件夹持器430。侧向定位器450被操作以在缩回位置和前进位置之间移动第二零件夹持器430。在所示实施例中，第一零件夹持器330相对于框架224固定。在替代实施例中，可以在第一零件夹持器330和框架224之间提供侧向定位器，以在缩回位置和前进位置之间移动第一零件夹持器。

第一零件夹持器330的夹爪332、334位于距机器人臂210的远端212第一距离360处。在示例性实施例中，在缩回位置(图6)，第二零件夹持器430的夹爪432、434位于距机器人臂210的远端212第二距离460处。第二距离460小于第一距离360。这样，第一零件夹持器330能够与零件10对接以拾取第一零件10a，而第二零件夹持器430不与零件10对接。随着零件操纵器200操纵第一零件夹持器330进入拾取第一零件10a的位置，第二零件夹持器430处于缩回位置以提供间隙并且不干涉零件10。在示例性实施例中，在伸出位置(图7)，第二零件夹持器430的夹爪432、434位于距机器人臂210的远端212第三距离462处。第三距离462大于第二距离460。换句话说，与缩回位置相比，第二零件夹持器430在伸出位置中位于离机器人臂210的远端212更远的位置。在示例性实施例中，第三距离462大于第一距离360。换句话说，在伸出位置，第二零件夹持器430比第一零件夹持器330更远离机器人臂210的远端212。这样，第二零件夹持器430能够与零件10对接以拾取第二零件10b，而第一零件夹持器330不与零件10对接。

再次参考图4，示出第一零件夹持器330正在拾取第一零件10a。第二零件夹持器430被示出处于缩回位置，在距机器人臂210的远端212第二距离460处，处于间隙位置，以便不干涉零件10并允许第一零件夹持器330拾取第一零件10a。

图8为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的正视图，示出了处于伸出位置的第二零件夹持器430。第二零件夹持器430被示出拾取第二零件10b。第二零件夹持器430被示出处于伸出位置，在距机器人臂210的远端212第三距离462处，以与零件10对接以便拾取第二零件10b，而第一零件夹持器330不与零件10对接。当第二零件夹持器430处于伸出位置时，第一零件夹持器330处于间隙位置。两个零件夹持器330、430保持相应的零件10a、10b。这样，多个零件10a、10b被配置成由零件操纵器200操纵和移动。附加零件10可以通过利用附加零件夹持器(例如，附加夹具组件)来移动。零件操纵器200通过拾取多个零件10a、10b并通过减少进入/离开零件进给器102和/或处理机40的转移次数来同时转移多个零件10a、10b，从而提高了效率。在各种实施例中，与移动单个零件的零件操纵器相比，零件操纵器200可以将周期时间提高高达80％。

图9为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的正视图，示出了处于缩回位置的第二零件夹持器430。第一零件夹持器330被示为保持第一零件10a。第二零件夹持器430被示为保持第二零件10b。操作零件操纵器200以将零件10a、10b移动到不同的位置，例如移动到放置站44(如图1所示)。两个零件10a、10b可以在放置站44被释放。在其他实施例中，零件操纵器200可以移动到放置站44，其中第二零件夹持器430处于伸出位置(图8)而不是缩回位置(图9)。

图10为根据示例性实施例的零件操纵器200的一部分的正视图。在所示实施例中，第一夹具组件300和第二夹具组件400分别包括侧向定位器350、450。第一零件夹持器330可相对于机器人臂210的远端212在缩回位置和伸出位置之间移动。在图示的实施例中，第一零件夹持器330示出为处于伸出位置。第二零件夹持器430示出为处于缩回位置。当第一零件夹持器330处于伸出位置时，第二零件夹持器430处于间隙位置，以避免在拾取零件10a、10b时的干涉。多个零件10a、10b被配置成由零件操纵器200操纵和移动。

图11为根据示例性实施例组装零件的方法的流程图。在500，该方法包括输入由零件组装机组装的零件号或零件类型。用户可以手动输入零件号或选择要组装的零件的类型，例如输入到零件组装机的用户界面中。零件被装载到零件进给器的平台上。

在502，该方法包括基于正在组装的零件类型向零件操纵器发送控制信号。控制信号控制零件操纵器相对于平台的定位。例如，控制信号控制零件操纵器(例如，零件操纵器的末端执行器)的竖直定位，以便基于被组装零件的类型来拾取零件。

在504，控制器触发成像装置以捕捉零件进给器的平台上的零件的图像。在506，控制器处理图像。控制器分析图像以确定每个零件的位置和/或取向。使用成像装置可以快速有效地执行成像。可以使用图像分析模型来处理图像，这基于被组装的零件的类型。图像分析模型可以包括形状识别工具，以确定零件的位置和取向。在各种实施例中，通过基于图像分析模型执行图像的模式识别来处理图像。在各种实施例中，可以通过执行在图像中检测到的边界和表面的特征提取并将边界和表面与图像分析模型进行比较来处理图像。

在508，控制器基于图像分析确定是否有任何可拾取零件。控制器确定可拾取零件的数量并确定可拾取零件的位置。在510，如果没有可拾取零件，控制器向零件进给器发送信号以振动零件进给器，从而翻转平台上的零件并改变平台上的零件的取向。在零件进给器振动之后，该方法返回到步骤504，以触发相机捕捉另一图像。在512，如果有可拾取零件，控制器将每个可拾取零件的位置(x，y，z)排队列到零件操纵器，并激活零件操纵器的运动。

在514，控制器将第一零件夹持器定位在第一零件上方，用于零件拾取。控制器使机器人臂移动到第一拾取准备位置。拾取准备位置可以在第一零件的竖直上方对准。第一零件夹持器的夹爪打开并与第一零件对准。在516，控制器操作第一夹具致动器以闭合夹爪。夹爪在第一零件上闭合，以将第一零件保持在第一零件夹持器中。

在518，控制器将第二零件夹持器定位在第二零件上方，用于零件拾取。控制器使机器人臂移动到第二拾取准备位置。第二拾取准备位置可以在第二零件的竖直上方对准。第二零件夹持器的夹爪打开。在520，操作侧向定位器以将第二零件夹持器从缩回位置移动到伸出位置。第二零件夹持器朝着保持第二零件的平台向下移动。移动第二零件夹持器以将第二零件夹持器的夹爪与第二零件对准。在522，控制器操作第二夹具致动器以闭合夹爪。夹爪在第二零件上闭合，以将第二零件保持在第二零件夹持器中。在524，侧向定位器被操作以将第二零件夹持器从伸出位置移动到前进位置。第二零件夹持器向上移动离开平台。

在526，控制器使零件操纵器移动至放置位置。在示例性实施例中，第一零件可以被定位于放置位置。机器人臂将由零件操纵器保持的多个零件移动到放置站。控制器可以使机器人臂移动到放置站。控制器可以使机器人臂移动到处理机，例如移动到组装站。例如，这些零件可以在组装机器处与其他零件组装在一起，例如将触头或垫圈装入连接器壳体中。这些零件可以附接到另一个零件上，例如将这些零件安装到电路板上。在528，第一零件在放置位置被释放。操作第一夹具致动器以打开夹爪从而释放第一零件。在530，控制器使零件操纵器移动到第二放置位置。第二零件可以被定位在第二放置位置。在532，操作侧向定位器以将第二零件夹持器从缩回位置移动到伸出位置。第二零件夹持器朝着放置站向下移动，以将第二零件移动到位。在534，在第二放置位置释放第二零件。操作第二夹具致动器来打开夹爪以释放第二零件。在536，侧向定位器被操作以将第二零件夹持器从伸出位置移回到缩回位置。

在538，控制器确定队列中是否有额外的可拾取零件。如果队列中有额外的零件，控制器触发返回到步骤514，并将第一零件夹持器定位在零件上方用于零件拾取。如果队列中没有可拾取的零件，控制器触发返回到步骤510，振动零件进给器以改变平台上零件的位置/取向。在零件进给器振动之后，该方法返回到步骤504，以触发相机捕捉另一图像。

应当理解，以上描述意在说明而不是限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。本文描述的尺寸、材料类型、各种部件的取向以及各种部件的数量和位置旨在定义某些实施例的参数，而绝不是限制性的，而仅仅是示例性实施例。在阅读以上描述之后，在权利要求的精神和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“在...中”的等效词。此外，在以下权利要求中，术语“第一”，“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制不是以装置加功能的格式书写的，也不旨在基于35U.S.C.§112(f)被解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“用于……的装置”，后接没有进一步结构的功能描述。

Claims (20)

1.一种零件操纵器，包括：

机器人臂，能够在三维空间中移动，所述机器人臂能够在拾取站和放置站之间移动；

联接到所述机器人臂的远端的末端执行器，所述末端执行器包括框架、联接到所述框架的第一夹具组件和联接到所述框架的第二夹具组件，所述第一夹具组件包括被配置为拾取第一零件的第一零件夹持器，所述第一零件夹持器位于距所述机器人臂的远端第一距离处以拾取所述第一零件，所述第二夹具组件包括被配置为拾取第二零件的第二零件夹持器，其中，所述第二零件夹持器能够相对于所述框架在致动方向上在缩回位置和伸出位置之间移动，所述第二零件夹持器在所述缩回位置位于距所述机器人臂的远端第二距离处，所述第二距离小于所述第一距离，所述第二零件夹持器在所述伸出位置位于距所述机器人臂的远端第三距离处，所述第三距离大于所述第二距离，其中，所述第二零件夹持器被配置为当所述第二零件夹持器处于所述伸出位置时拾取所述第二零件。

2.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述末端执行器在所述拾取站和所述放置站之间移动所述第一零件和所述第二零件。

3.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第一零件夹持器相对于所述框架固定。

4.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第二零件夹持器能够相对于所述第一零件夹持器移动，以拾取所述第二零件。

5.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第三距离大于所述第一距离。

6.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，在缩回位置，所述第二零件夹持器位于所述第一零件夹持器的上方，在伸出位置，所述第二零件夹持器位于所述第一零件夹持器的下方。

7.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第一零件夹持器能够相对于所述框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动，所述第一零件夹持器在缩回位置位于距所述机器人臂的远端所述第一距离处，所述第一零件夹持器在伸出位置位于距所述机器人臂的远端第四距离处，所述第四距离大于所述第一距离，其中，所述第一零件夹持器被配置成当所述第一零件夹持器处于伸出位置时拾取所述第一零件。

8.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第二夹具组件包括联接到所述框架的侧向定位器，所述侧向定位器联接到所述第二零件夹持器，并被操作以使所述第二零件夹持器在缩回位置和伸出位置之间移动。

9.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第二夹具组件包括确定所述第二零件夹持器的位置的位置传感器。

10.根据权利要求1所述的零件操纵器，其中，所述第一夹具组件包括第一夹具致动器，所述第一夹具致动器可操作地联接到所述第一零件夹持器，以在释放位置和保持位置之间移动所述第一零件夹持器，所述第一零件夹持器被配置成在所述保持位置保持所述第一零件，所述第二夹具组件包括第二夹具致动器，所述第二夹具致动器可操作地联接到所述第二零件夹持器，以在释放位置和保持位置之间移动所述第二零件夹持器，所述第二零件夹持器被配置成在保持位置保持所述第二零件。

11.一种零件组装机，包括：

拾取站，具有零件进给器，所述零件进给器具有支撑包括第一零件和第二零件的零件的平台；

视觉检查站，位于所述零件进给器附近，所述视觉检查站包括成像装置，以在所述平台上方的视场中对所述第一零件和所述第二零件成像；

控制器，从所述成像装置接收图像，所述控制器确定所述平台上的所述第一零件和所述第二零件的位置；和

零件操纵器，定位在所述拾取站附近，以从所述零件进给器连续拾取所述第一零件和所述第二零件，并被配置为在放置站连续放置所述第一零件和所述第二零件，所述零件操纵器包括机器人臂和联接到所述机器人臂的远端的末端执行器，所述机器人臂可操作地联接到所述控制器，所述机械臂能够在所述拾取站和所述放置站之间在三维空间中移动，所述末端执行器可操作地联接到所述控制器，所述末端执行器包括框架、联接到所述框架的第一夹具组件和联接到所述框架的第二夹具组件，所述第一夹具组件包括被配置为拾取所述第一零件的第一零件夹持器，所述第一零件夹持器位于距所述机器人臂的远端第一距离处以拾取所述第一零件，所述第二夹具组件包括被配置为拾取所述第二零件的第二零件夹持器，其中，所述第二零件夹持器能够相对于所述框架沿致动方向在缩回位置和伸出位置之间移动，所述第二零件夹持器在缩回位置位于距所述机器人臂的远端第二距离处，所述第二距离小于所述第一距离，所述第二零件夹持器在伸出位置位于距所述机器人臂的远端第三距离处，所述第三距离大于所述第二距离，其中，所述第二零件夹持器被配置为当所述第二零件夹持器处于伸出位置时拾取所述第二零件；

其中，所述控制器操作所述机器人臂以相对于所述第一零件和所述第二零件连续定位所述末端执行器；

其中，当所述第一零件夹持器与所述第一零件对准时，所述控制器操作所述第一夹具组件以在所述拾取站拾取所述第一零件；

其中，当所述第二零件夹持器与所述第二零件对准时，所述控制器操作所述第二夹具组件以将所述第二零件夹持器移动到伸出位置，从而在所述拾取站拾取所述第二零件；

其中，在拾取所述第一零件和所述第二零件之后，所述控制器操作所述机器人臂以将所述末端执行器移动到所述放置站；和

其中，所述控制器操作所述末端执行器以在所述放置站连续释放所述第一零件和所述第二零件。

12.根据权利要求11所述的零件组装机，其中，所述末端执行器在所述拾取站和所述放置站之间移动所述第一零件和所述第二零件。

13.根据权利要求11所述的零件组装机，其中，所述第一零件夹持器相对于所述框架固定。

14.根据权利要求11所述的零件组装机，其中，所述第二零件夹持器能够相对于所述第一零件夹持器移动，以拾取所述第二零件。

15.根据权利要求11所述的零件组装机，其中，在缩回位置，所述第二零件夹持器位于所述第一零件夹持器上方，在伸出位置，所述第二零件夹持器位于所述第一零件夹持器下方。

16.根据权利要求11所述的零件组装机，其中，所述第二夹具组件包括联接至所述框架的侧向定位器，所述侧向定位器联接至所述第二零件夹持器，并被操作以在缩回位置和伸出位置之间移动所述第二零件夹持器。

17.一种组装零件的方法，包括：

将包括第一零件和第二零件的零件装载在零件进给器的平台的上表面上；

使用成像装置对在所述平台上的所述第一零件和所述第二零件成像；

处理图像以确定所述平台上的所述第一零件和所述第二零件的位置；

使用零件操纵器连续拾取所述第一零件和所述第二零件，所述零件操纵器包括能够在三维空间中移动的机器人臂和联接到所述机器人臂的远端的末端执行器，所述末端执行器包括框架、联接到所述框架以拾取所述第一零件的第一夹具组件和联接到所述框架以拾取所述第二零件的第二夹具组件，所述第一夹具组件包括位于距所述机器人臂的远端第一距离处的第一零件夹持器，所述第二夹具组件包括能够相对于所述框架在致动方向上在缩回位置和伸出位置之间移动的第二零件夹持器，所述第二零件夹持器在缩回位置位于距所述机器人臂的远端的第二距离处，所述第二距离小于所述第一距离，所述第二零件夹持器在伸出位置位于距所述机器人臂的远端的第三距离处，所述第三距离大于所述第二距离；

操作所述机器人臂以将所述末端执行器以及所述第一零件和所述第二零件移动到放置站；和

操作所述末端执行器以在所述放置站释放所述第一零件和所述第二零件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，连续拾取所述第一零件和所述第二零件包括：

当所述第一零件被所述第一零件夹持器拾取时，将所述第二零件夹持器定位在缩回位置；和

当所述第二零件被所述第二零件夹持器拾取时，将所述第二零件夹持器定位在伸出位置。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，连续拾取所述第一零件和所述第二零件包括：

基于所述图像移动所述机器人臂以将所述第一零件夹持器与所述第一零件对准，以拾取所述第一零件；和

基于所述图像移动所述机器人臂以将所述第二零件夹持器与所述第二零件对准，以拾取所述第二零件。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括：

振动零件以改变平台的上表面上的零件的取向；

重新成像零件；和

处理零件的新图像以确定零件的新取向。