CN105345814A - 具有自主导航功能的机械手 - Google Patents

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饶志武
钱炳锋
黄兴华
段家奇
陈子力
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023—Cartesian coordinate type
    • B25J9/026—Gantry-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

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Abstract

一种具有自主导航功能的机械手，包含：检测装置、气动手抓、控制装置、转动装置和传送装置；检测装置设置在气动手抓前方；检测装置与控制装置连接；转动装置用于将气动手抓转动至传送装置；传送装置的轴上安装有与驱动电机的齿轮相配合的齿轮；转动装置和传送装置的连接是通过加在传送装置上的四个相同规格的支柱连接而成的。使得，本发明实施方式的机械手抓取更为准确。本发明采用机械手自主导航过程，基于Harris-SIFT(图像识别算法)的目标识别体系可以准确而有效地识别目标。本发明结构合理，操作方便，减小了误差，提高了灵敏度，便于推广。

Description

具有自主导航功能的机械手
技术领域
本发明涉及中小型机械设备技术领域，尤其涉及工厂中传送平台上对不同物件分类的机械手装置。
背景技术
随着现代社会的发展，越来越多的工厂进行了自动化改造，采用了自动发货取货设备。这种设备的采用，提高了工厂运行的速度和发货取货准确性。工厂自动发货设备，能够快速发出货物，分拣货物等。在自动化取货过程中，当所需货物量较多的情况时，需要不断向流水线补充货物，以保其供给能够及时到达所需地点。但是传统的机械传动由于惯量、刚度、磨损等原因，使得响应缓慢而滞后，存在一定的跟踪误差，也影响系统运行速度和精度，同时，机械配置和运动程度也受限制。目标识别和抓取力度是机械手发展的两大难点问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种具有自主导航功能的机械手。
本发明一种具有自主导航功能的机械手，包含：检测装置、气动手抓、控制装置、转动装置和传送装置；检测装置设置在气动手抓前方；检测装置与控制装置连接；转动装置用于将气动手抓转动至传送装置；传送装置的轴上安装有与驱动电机的齿轮相配合的齿轮；转动装置和传送装置的连接是通过加在传送装置上的四个相同规格的支柱连接而成的。
作为本发明进一步的改进技术方案为，传送装置包含，传送架左梁、传送架右梁和传送皮带、滑块，传送架左梁与螺栓配合连接，传送架左梁和传送架右梁分别设置在对应平行的位置，由传送皮带连接；皮带的前后两端分别用螺栓连接在滑块的前后两端；滑块上面配有连接板，连接板上设置有连接块。
作为本发明进一步的改进技术方案为，转动装置包含龙门模组以及霍尔元件，龙门模组包含两根x轴模组一根y轴模组和一根z轴丝杆；霍尔元件与控制装置连接；x轴模组和y轴模组通过连接块连接；x轴模组上滑块的运动由电机控制。
作为本发明进一步的改进技术方案为，龙门模组包含皮带和滑块，皮带和滑块用螺栓相连接，龙门模组的尾座设有和皮带相配合的齿轮。
作为本发明进一步的改进技术方案为，检测装置还包含光电传感器。
作为本发明进一步的改进技术方案为，传送装置包含一个主动轮和两个相同的从动轮。
作为本发明进一步的改进技术方案为，主动轮的直径大于从动轮。
作为本发明进一步的改进技术方案为，检测装置为基于Harris-SIFT的目标识别体系装置。
由此可见，本发明的有益效果为：本发明在机械手手抓处安装相应的检测传感，使机械手抓取更为准确。本发明采用机械手自主导航过程，基于Harris-SIFT(图像识别算法)的目标识别体系可以准确而有效地识别目标。本发明结构合理，操作方便，减小了误差，提高了灵敏度，便于推广。其中步进电机采用高细分控制脉冲，确保电机控制精度。本发明的气动手抓抓取待取物的运动采用三自由度机械手臂以及气动手抓来完成物体的抓取和放置。其中气路系统将预留气压控制阀，针对不同的目标物，可以方便调节抓取力度。
附图说明
图1是本发明实施方式的结构示意图；
图2是本发明实施方式的局部结构示意图；
图3是本发明实施方式的左视图；
图4是本发明实施方式的气动机械手的零件示意图；
图5是本发明实施方式的局部结构示意图。
其中，图示标注为1为传送设备主轴承、2为传送架左梁、3为固定脚、4为支杆、5为第一中枢轴、6为第二中枢轴、7为从动轴、8为螺栓、9为传送皮带、10为传送架右梁、11为光杆、12为膜片联轴器、13为第一尾座、14为x轴轨梁、15为y轴轨梁、16为连接板、17为连接块、18为z轴电机、19为丝杆、20为滑块、21为检测装置、22为气动手抓、23为皮带、24为第二尾座、25为第一电机笼、26为地脚、27为传送设备主轴、28为第二电机笼、29为x轴电机、30为支柱、31为y轴电机、32为皮带轴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
下面结合图1至图5对本发明做进一步的详细阐述。
本发明的实施方式涉及一种具有自主导航功能的机械手。包含：检测装置、气动手抓、控制装置、转动装置和传送装置；检测装置设置在气动手抓前方；检测装置与控制装置连接。其中，检测装置检测待取物的位置信息，将检测到的信息传送给控制装置，控制装置控制气动手抓使气动手抓抓取待取物；转动装置用于将气动手抓转动至传送装置；传送装置的轴上安装有与驱动电机的齿轮相配合的齿轮，从而达到电机驱动轴转动的目的；转动装置和传送装置的连接是通过加在传送装置上的四个相同规格的支柱连接而成的。说明的是，气动手抓抓取待取物之后，利用转动装置将气动手抓转动至传送装置，然后将待取物放置在传送装置。
作为本发明进一步的改进技术方案为，述传送装置包含，传送架左梁2、传送架右梁10和传送皮带9、滑块20。传送架左梁2和传送架右梁10分别设置在对应平行的位置，由传送皮带9连接。螺栓8和传送架左梁2配合用来调节传送皮带9的松紧程度；光杆11与左右两个模片联轴器12相连接，膜片联轴器12的另一端连接尾座13里的齿轮轴，齿轮轴上的齿轮和皮带23相配合，皮带23的前后两端分别用螺栓连接在滑块20的前后两端，滑块20可以适当调节传送皮带9的松紧程度。滑块上面配有连接板16，连接板上装连接块17，方便和y轴轨梁15连接。电机笼28和x轴电机29相连接，带动尾座24里的齿轮轴转动，通过皮带将动力传送到滑块上。
转动装置包含龙门模组以及霍尔元件，龙门模组包含两根x轴模组一根y轴模组和一根z轴丝杆19，两根x轴模组一根y轴模组和一根z轴丝杆19形成三自由度移动。霍尔元件与控制装置连接；x轴模组和y轴模组通过连接块17连接。两根x轴模组上滑块20的运动由x轴电机29控制，另一端通过光杆11和膜片联轴器12的连接使其获得动能；z轴用丝杆19的区别在于其承受负载能力强，且行程控制精度高。
龙门模组包含皮带23和滑块20，皮带23和滑块20用螺栓8相连接，龙门模组的第一尾座13，第二尾座24设有和皮带23相配合的齿轮。用于实现滑块20的自由移动。其中，本发明的实施方式中龙门模组的x轴轨梁14或者y轴轨梁15和滑块之间接触甚小，用于减小因摩擦带来的阻力，从而提高气动手抓的抓取及识别精度。值得一提的是，此处的模组与模组之间用连接块17相连接。
本发明的模组和传送装置的连接是通过加在传送装置上的四个相同规格的支柱30，与通过螺钉连接在x轴模组上的四个相匹配的地脚相连接而成的，支柱30的作用是加高了光杆11离传送皮带的距离，这样不会阻挡物件在传送皮带的移动；本发明中的龙门模组可以连接在传送装置上的任何位置，物件被抓取后放置的位置可自由设置，物件的大小、形状及重量在一定范围内都可以。
检测装置还包含光电传感器。可以在多个角度安装光电传感器，保证检测的准确性。
传送装置包含一个主动轮和两个相同的从动轮。主动轮的直径大于从动轮。用于夹紧传送带，以防止其因转速过高或负载过大而打滑从而影响手抓抓取精度。
检测装置为基于Harris-SIFT的目标识别体系装置。可以准确而有效地识别目标；值得一提的是可在气动机械手的手抓处安装相应的检测传感器，使机械手抓取更为准确。传感装置通过与丝杆连接的滑块相连接。
值得一提的是，本发明的实施方式中，传送装置的速度及载荷是固定在一定范围内的，以便知其参数而方便设定控制装置的PLC。本发明的传送装置的左侧面和右侧面有对称且规格相同的孔，用于安装沿着主动轮和从动轮运动的轮子的轴。发明的实施方式中，所有连接线线连接到外置控制箱；控制箱接入380伏交流电。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种具有自主导航功能的机械手，其特征在于，包含：检测装置、气动手抓、控制装置、转动装置和传送装置；所述检测装置设置在气动手抓前方；所述检测装置与控制装置连接；所述转动装置用于将气动手抓转动至传送装置；所述传送装置的轴上安装有与驱动电机的齿轮相配合的齿轮；转动装置和传送装置的连接是通过加在传送装置上的四个相同规格的支柱连接而成的。
2.根据权利要求1所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述传送装置包含，传送架左梁、传送架右梁和传送皮带、滑块，所述传送架左梁与螺栓配合连接，所述传送架左梁和传送架右梁分别设置在对应平行的位置，由传送皮带连接；所述皮带的前后两端分别用螺栓连接在滑块的前后两端；所述滑块上面配有连接板，所述连接板上设置有连接块。
3.根据权利要求1所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述转动装置包含龙门模组以及霍尔元件，所述龙门模组包含两根x轴模组一根y轴模组和一根z轴丝杆；所述霍尔元件与控制装置连接；所述x轴模组和y轴模组通过连接块连接；x轴模组上滑块的运动由电机控制。
4.根据权利要求3所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述龙门模组包含皮带和滑块，所述皮带和滑块用螺栓相连接，所述龙门模组的尾座设有和皮带相配合的齿轮。
5.根据权利要求1所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述检测装置还包含光电传感器。
6.根据权利要求1所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述传送装置包含一个主动轮和两个相同的从动轮。
7.根据权利要求6所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述主动轮的直径大于从动轮。
8.根据权利要求1所述的具有自主导航功能的机械手，其特征在于，所述检测装置为基于Harris-SIFT的目标识别体系装置。
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