CN105171734A

CN105171734A - 高速四轴码垛机器人及码垛方法

Info

Publication number: CN105171734A
Application number: CN201510687934.1A
Authority: CN
Inventors: 王彦军; 隋会光; 周广林; 王秋辉; 陈永光; 杜英东; 刘金峰
Original assignee: HARBIN LIANKE AUTOMATIZATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: HARBIN LIANKE AUTOMATIZATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2015-12-23

Abstract

高速四轴码垛机器人及码垛方法。传统的码垛对人力、物力的要求比较高，操作者劳动强度大。一种高速四轴码垛机器人，其组成有：平行四连杆机构、水平转动、垂直移动、底座旋转和手爪抓取部分，平行四连杆机构由1号转臂（1）、2号转臂（2）、3号转臂（3）、4号转臂（4）连接组成，1号转臂的前端连接手爪抓取部分（8），2号转臂一端连接1号转臂，一端连接水平转动部分，4号转臂一端连接水平转动部分，一端连接3号转臂，3号转臂一端连接于1号转臂，一端连接于垂直移动部分（6），垂直移动部分固定于水平转动部分（5）的固定座上，底座旋转部分（7）连接于水平转动部分的固定座上。本发明应用于高速四轴码垛机器人及码垛方法。

Description

高速四轴码垛机器人及码垛方法

技术领域：

本发明涉及一种高速四轴码垛机器人及码垛方法。

背景技术：

码垛是按照一定的模式，一件件将物品堆成码垛，以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动能有序进行的一种方式方法；传统的码垛对人力、物力的要求都比较高，操作者的劳动强度大，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与数量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本以、有着十分重要的意义，

发明内容：

本发明的目的是提供一种高速四轴码垛机器人及码垛方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种高速四轴码垛机器人，其组成包括：平行四连杆机构、水平转动部分、垂直移动部分、底座旋转部分、手爪抓取部分，所述的平行四连杆机构由1号转臂、2号转臂、3号转臂、4号转臂连接组成，所述的转臂两两铰接，所述的1号转臂的前端连接手爪抓取部分，所述的2号转臂一端连接1号转臂，另一端连接水平转动部分，所述的4号转臂一端也连接水平转动部分，另一端连接3号转臂，所述的3号转臂一端连接于1号转臂，另一端连接于垂直移动部分，所述的垂直移动部分同时固定于水平转动部分的固定座上，所述的底座旋转部分连接于水平转动部分的固定座上。

所述的高速四轴码垛机器人，所述的底座旋转部分具有焊接底座，所述的焊接底座通过转台轴承与机座连接，所述的机座通过连接法兰与在焊接底座内部的减速器连接、所述的减速器又与伺服电机连接。

所述的高速四轴码垛机器人，所述的水平转动部分通过框架连接在旋转部分的机座上，所述的转臂轴支撑块通过螺钉C连接在前滑板块上，所述的前滑板块又通过螺钉B连接于框架上。

所述的高速四轴码垛机器人，所述的垂直移动部分的滑板块组成通过螺钉D连接在水平转动部分的框架上，所述的后滑板块通过螺钉A连接在滑板块组成。

所述的高速四轴码垛机器人，所述的每一个组成的运动量控制，完全由连接于各测试点的测试传感器控制，由伺服电机来执行控制，由气动元件来执行具体的操作过程。

所述的高速四轴码垛机器人及码垛方法，所述的整机系统采用模块化设计、分布式控制结构，上位机为普通工控机用于系统监视与作业管理，包括示教盒控制、坐标计算、显示控制、I/O控制、机器人语言编译、计算轨迹、发出运动命令、接收检测返回值、判断执行状况和环境状态，实现对各关节点的协调控制，下位机采用DSP控制器和PLC可编程逻辑控制器，所述的DSP控制器主要执行实时运动学计算、轨迹规划、插补运算、伺服控制等，不断读取编码器脉冲量与实时位置，并与给定比较，进行PID调节，PLC主要用于外围设备控制，如机器人手爪气动吸盘、设备监控等，伺服部分通过插补运算得到各部分坐标值，按一定原则，形成控制电机的电流指令值，该过程对当前各关节角度值和角速度值检测，用软件与给定值相比较，对偏差进行PID调节，实现对各关节的控制，以控制码垛机器人完成：待机——取箱——移箱——码垛——复位。

本发明的有益效果：

1.本发明的高速四轴码垛机器人，具有识别系统、抓取系统、四轴转动系统、电控系统、安全系统，实现了自动识别，自动抓取，根据垛型要求按程序自动摆放，具有设备刚性高、质量轻、运动柔和、速度快、抓取力量大、安全系数高的特点。

本发明的高速四轴码垛机器人，可以使码垛后的产品具有占地面积小、易于存放、搬运效率高、便于仓储和防护等优点。

本发明的高速四轴码垛机器人，机械传动部件的转动惯量小、摩擦小、阻尼比合理、刚度大，并满足小型、重量轻、高速、低噪声和高可靠性等要求。

本发明的高速四轴码垛机器人，采用了最新的机械电子控制技术,广泛用于包装线末端连续码垛，大大降低体力劳动者强度，降低企业成本。

附图说明：

附图1是本发明的整体结构示意图。

附图2是本发明的底座旋转部分结构示意图。

附图3是本发明的水平转动和垂直移动部分结构示意图。

附图4是本发明的控制系统框图。

附图5是本发明的手爪抓取部分结构可替换形式示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种高速四轴码垛机器人，其组成包括：平行四连杆机构、水平转动部分、垂直移动部分、底座旋转部分、手爪抓取部分，所述的平行四连杆机构由1号转臂1、2号转臂2、3号转臂3、4号转臂4连接组成，所述的转臂两两铰接，所述的1号转臂的前端连接手爪抓取部分8，所述的2号转臂一端连接1号转臂，另一端连接水平转动部分，所述的4号转臂一端也连接水平转动部分，另一端连接3号转臂，所述的3号转臂一端连接于1号转臂，另一端连接于垂直移动部分6，所述的垂直移动部分同时固定于水平转动部分5的固定座上，所述的底座旋转部分7连接于水平转动部分的固定座上。

实施例2：

根据实施例1所述的高速四轴码垛机器人，所述的底座旋转部分具有焊接底座19，所述的焊接底座通过转台轴承22与机座21连接，所述的机座通过连接法兰20与在焊接底座内部的减速器17连接、所述的减速器又与伺服电机18连接。

实施例3：

根据实施例1所述的高速四轴码垛机器人，所述的水平转动部分通过框架11连接在旋转部分的机座上，所述的转臂轴支撑块12通过螺钉C15连接在前滑板块10上，所述的前滑板块又通过螺钉B14连接于框架上。

实施例4：

根据实施例1所述的高速四轴码垛机器人，所述的垂直移动部分的滑板块组成通过螺钉D16连接在水平转动部分的框架上，所述的后滑板块9通过螺钉A13连接在滑板块组成。

实施例5：

根据实施例1所述的高速四轴码垛机器人，所述的每一个组成的运动量控制，完全由连接于各测试点的测试传感器控制，由伺服电机来执行控制，由气动元件来执行具体的操作过程。

实施例6：

一种利用实施例1至5所述的高速四轴码垛机器人及码垛方法，所述的整机系统采用模块化设计、分布式控制结构，上位机为普通工控机用于系统监视与作业管理，包括示教盒控制、坐标计算、显示控制、I/O控制、机器人语言编译、计算轨迹、发出运动命令、接收检测返回值、判断执行状况和环境状态，实现对各关节点的协调控制，下位机采用DSP控制器和PLC可编程逻辑控制器，所述的DSP控制器主要执行实时运动学计算、轨迹规划、插补运算、伺服控制等，不断读取编码器脉冲量与实时位置，并与给定比较，进行PID调节，PLC主要用于外围设备控制，如机器人手爪气动吸盘、设备监控等，伺服部分通过插补运算得到各部分坐标值，按一定原则，形成控制电机的电流指令值，该过程对当前各关节角度值和角速度值检测，用软件与给定值相比较，对偏差进行PID调节，实现对各关节的控制，以控制码垛机器人完成：待机——取箱——移箱——码垛——复位。

Claims

1.一种高速四轴码垛机器人，其组成包括：平行四连杆机构、水平转动部分、垂直移动部分、底座旋转部分、手爪抓取部分，其特征是：所述的平行四连杆机构由1号转臂、2号转臂、3号转臂、4号转臂连接组成，所述的转臂两两铰接，所述的1号转臂的前端连接手爪抓取部分，所述的2号转臂一端连接1号转臂，另一端连接水平转动部分，所述的4号转臂一端也连接水平转动部分，另一端连接3号转臂，所述的3号转臂一端连接于1号转臂，另一端连接于垂直移动部分，所述的垂直移动部分同时固定于水平转动部分的固定座上，所述的底座旋转部分连接于水平转动部分的固定座上。

2.根据权利要求1所述的高速四轴码垛机器人，其特征是：所述的底座旋转部分具有焊接底座，所述的焊接底座通过转台轴承与机座连接，所述的机座通过连接法兰与在焊接底座内部的减速器连接、所述的减速器又与伺服电机连接。

3.根据权利要求1或2所述的高速四轴码垛机器人，其特征是：所述的水平转动部分通过框架连接在旋转部分的机座上，所述的转臂轴支撑块通过螺钉C连接在前滑板块上，所述的前滑板块又通过螺钉B连接于框架上。

4.根据权利要求1或2或3所述的高速四轴码垛机器人，其特征是：所述的垂直移动部分的滑板块组成通过螺钉D连接在水平转动部分的框架上，所述的后滑板块通过螺钉A连接在滑板块组成。

5.根据权利要求1所述的高速四轴码垛机器人，其特征是：所述的每一个组成的运动量控制，完全由连接于各测试点的测试传感器控制，由伺服电机来执行控制，由气动元件来执行具体的操作过程。

6.一种利用权利要求1至5之一所述的高速四轴码垛机器人及码垛方法，其特征是：所述的整机系统采用模块化设计、分布式控制结构，上位机为普通工控机用于系统监视与作业管理，包括示教盒控制、坐标计算、显示控制、I/O控制、机器人语言编译、计算轨迹、发出运动命令、接收检测返回值、判断执行状况和环境状态，实现对各关节点的协调控制，下位机采用DSP控制器和PLC可编程逻辑控制器，所述的DSP控制器主要执行实时运动学计算、轨迹规划、插补运算、伺服控制等，不断读取编码器脉冲量与实时位置，并与给定比较，进行PID调节，PLC主要用于外围设备控制，如机器人手爪气动吸盘、设备监控等，伺服部分通过插补运算得到各部分坐标值，按一定原则，形成控制电机的电流指令值，该过程对当前各关节角度值和角速度值检测，用软件与给定值相比较，对偏差进行PID调节，实现对各关节的控制，以控制码垛机器人完成：待机——取箱——移箱——码垛——复位。