CN105598969B - 粉末冶金机器人及其抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了粉末冶金机器人及其抓取方法，该机器人包括工作台，安装于工作台上的支架，安装于支架上的X轴横移滑轨，安装于X轴横移滑轨上的Z轴移动滑轨，在Z轴移动滑轨上安装有Y轴摆动装置，在第二电机的驱动下，Y轴摆动装置在Z轴移动滑轨上往复移动；该Y轴摆动装置包括安装于Z轴移动滑轨上的电机安装板，电机安装板上安装有第三电机，第三电机的转动轴上固定安装有摆臂；在摆臂的末端安装有抓手，在第三电机的驱动下，摆臂在Y轴方向来回摆动；在X轴横移滑轨、Z轴移动滑轨以及Y轴摆动装置的协同作用下，抓手可实现三轴联动，从而抓手在抓取冶金块后可实现自由地移动，从而实现对冶金块的自动化抓取。

Description

粉末冶金机器人及其抓取方法

技术领域

本发明涉及机器人，具体涉及一种用于抓取冶金块的粉末冶金机器人及其抓取方法。

背景技术

粉末冶金材料是指不经熔炉和铸造，直接用几种金属粉末或非金属粉末，通过配制、压制成型，烧结和后处理等制成的材料。成型的冶金块制作出来后，目前还需要人工的取出，不但效率低，而且还增加了用人成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种可自动抓取冶金块的机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

粉末冶金机器人，包括工作台，安装于工作台上的支架，安装于支架上的X轴横移滑轨，安装于X轴横移滑轨上的Z轴移动滑轨，用于驱动Z轴移动滑轨在X轴横移滑轨上往复移动的第一电机，在Z轴移动滑轨上安装有Y轴摆动装置，在第二电机的驱动下，Y轴摆动装置在Z轴移动滑轨上往复移动；该Y轴摆动装置包括安装于Z轴移动滑轨上的电机安装板，电机安装板上安装有第三电机，第三电机的转动轴上固定安装有摆臂，在摆臂的末端安装有抓手，在第三电机的驱动下，摆臂在Y轴方向来回摆动；该第一电机、第二电机以及第三电机的工作均由机器人控制系统控制。

所述摆臂包括安装于第三电机转动轴上的第一同步带轮，在第一同步带轮上固定安装有同步带，在同步带的另一端固定安装有第二同步带轮，在第二同步带轮上固定装有抓手安装板，抓手安装板上安装有抓手；

在所述抓手安装板上安装有旋转气缸，旋转气缸的转动轴上安装有清扫件。

在所述第一同步带轮和第二同步带轮之间安装有摆臂外壳，在同步带上安装有张紧器。

在所述工作台上设置有用于放置冶金块的圆盘。

在所述圆盘的外围设置有护板。

所述清扫件为毛刷。

所述机器人控制系统为PLC控制系统。

本发明的另一目的在于，提供一种粉末冶金机器人抓取冶金块的方法，具体包括如下步骤：

Ｓ１、在工作台上建立坐标系，以原点0为起始点建立起水平面坐标系，标记为（0,0）、（0，1）……..（n，m），其中n、m均为整数；将工作台上用于放置冶金块的区域标记为Ｓ坐标群，并将S坐标群内的坐标点储存记录至机器人控制系统中；

S2、机器人控制系统控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动至冶金块的上方，抓手动作，将冶金块抓取；

S3、机器人控制系统再次控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动到工作台上，此时机器人控制系统读取抓手在工作台上的坐标点，并将读取到的坐标点与其存储记录的S坐标群相比较：若读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，则抓手松开，冶金块落入到放置区域中；若读取到的坐标点与S坐标群内的所有坐标点均不对应，则机器人控制系统继续控制第一电机、第二电机协同动作，移动抓手的位置，直至机器人控制系统读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，然后抓手松开，冶金块落入放置区域中；

S4、机器人控制系统将步骤S3中抓手松开时抓手在工作台上的坐标点在其存储记录的S坐标群中删除；

S5、重复步骤S2-S4，直至工作台的放置区域放满冶金块。

其中，在所述步骤S1和S2之间，还包括步骤S1’：

S1’、利用清扫件将冶金块表面的粉末清扫干净。

本发明的有益效果在于：

本发明的粉末冶金机器人的在X轴横移滑轨、Z轴移动滑轨以及Y轴摆动装置的协同作用下，抓手可实现三轴联动，从而抓手在抓取冶金块后可实现自由地移动，从而实现对冶金块的自动化抓取。

附图说明

图1为本发明粉末冶金机器人的结构示意图；

图2为Y轴摆动装置的结构示意图；

图3为Y轴摆动装置去除摆臂外壳的结构示意图；

图4为在工作台上建立的坐标系统；

图5为高度h的计算原理图；

图中：1、工作台；2、支架；3、X轴横移滑轨；4、横移滑轨座；5、Z轴移动滑轨；6、第一电机；7、Y轴摆动装置；8、第二电机；9、抓手；10、旋转气缸；11、清扫件；12、圆盘；13、保护板；71、电机安装板；72、第三电机；73、摆臂；731、第一同步带轮；732、同步带；733、第二同步带轮；734、抓手安装板；735、摆臂外壳；736、张紧器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，为本发明较佳实施例的粉末冶金机器人的结构示意图，包括工作台1，工作台1内部为机器人控制系统电气柜，在工作台1的表面上安装有两支架2，X轴横移滑轨3安装于两支架2上，在X轴横移滑轨3上配合地安装有横移滑轨座4，横移滑轨座4上安装有Z轴移动滑轨5，在X轴横移滑轨3的一端安装有第一电机6，由第一电机6驱动横移滑轨座4在X轴横移滑轨3上往复移动，从而带动Z轴移动滑轨5在X轴横移滑轨3上往复移动；在Z轴移动滑轨5上安装有Y轴摆动装置7，在横移滑轨座4的一侧安装有第二电机8，在第二电机8的驱动下，Y轴摆动装置7可在Z轴移动滑轨5上往复移动；

其中，上述的Y轴摆动装置7如图2所示，包括安装于Z轴移动滑轨5上的电机安装板71，电机安装板71上安装有第三电机72，第三电机72的转动轴上固定安装有摆臂73，在摆臂73的末端安装有抓手9；在第三电机72的驱动下，摆臂73即可在Y轴方向来回摆动；

而上述第一电机6、第二电机8、第三电机72的工作均是由机器人控制系统控制的，具体为控制各电机的启停、转动速度以及转动角度等，如此，在X轴横移滑轨3、Z轴移动滑轨5以及Y轴摆动装置7的协同作用下，抓手9可实现三轴联动，从而抓手9在抓取冶金块后可实现自由地移动，以此实现自动抓取、移动冶金块的动作。

同时，为了防止摆臂73在摆动的过程中，摆臂73末端的抓手9的角度会随着摆臂73的旋转而改变，一旦抓手9相对于工作台1面倾斜，则并不利于抓手9取放产品。因此，如图3所示，上述的摆臂73包括安装于第三电机72转动轴上的第一同步带轮731，在第一同步带轮上731固定安装有同步带732，在同步带732的另一端固定安装有第二同步带轮733，在第二同步带轮733上固定装有抓手安装板734，抓手安装板上装有抓手9；本摆臂73采用安装有固定同步带轮结构，在工作过程中第一同步带轮731固定不旋转，并通过同步带732锁住第二同步带轮733，使第二同步带轮733与第一同步带轮731一样没有了旋转运动，剩下的只有相对于工作台1的的平移运动，而抓手安装板734固定安装于第二同步带轮733上，如此一来，抓手安装板734也会与第二同步带轮733一样，只对工作台1有平移运动，没有旋转运动；如此，利用此机构可使抓手9在运动移动的过程中始终处于与工作台1面平行的状态，从而有利于抓手9拾取产品。

由于冶金块是由金属粉末等制作而成的，冶金块的表面还会残留有大量的粉末，这样就不利于抓手9对冶金块的抓取，因此，如图2-3所示，抓手安装板734上还安装有旋转气缸10，旋转气缸10的转动轴上安装有清扫件11；在抓手9对冶金块抓取之前，旋转气缸10会带动清扫件11对冶金块表面的粉末进行清扫，清扫干净后，抓手9再对冶金块进行抓取，如此确保对冶金块抓取的稳定性。

另外，为了使得本机器人的外观更佳，增强摆臂73的刚性和稳固性，在上述的第一同步带轮731和第二同步带轮733之间安装有摆臂外壳735，在同步带732上安装有张紧器736。

其中，为了便于冶金块整齐有序地放置，在上述工作台1上设置有圆盘12，同时为了防止圆盘12在工作台1上的位置发生移动，在圆盘12的外围还设置有保护板13。

其中，上述的清扫件11为毛刷，当然也可以采用压辊包裹海绵等方式的清扫件。

其中，上述的机器人控制系统为PLC控制系统。

另外，本发明粉末冶金机器人抓取冶金块的方法，具体包括如下步骤：

Ｓ１、在工作台上建立坐标系，如图4所示，以原点0为起始点建立起水平面坐标系，标记为（0,0）、（0，1）……..（n，m），其中n、m均为整数；将工作台上用于放置冶金块的区域标记为Ｓ坐标群，并将S坐标群内的坐标点储存记录至机器人控制系统中；

S2、机器人控制系统控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动至冶金块的上方，抓手动作，将冶金块抓取；

S3、机器人控制系统再次控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动到工作台上，此时机器人控制系统读取抓手在工作台上的坐标点，并将读取到的坐标点与其存储记录的S坐标群相比较：若读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，则抓手松开，冶金块落入到放置区域中；若读取到的坐标点与S坐标群内的所有坐标点均不对应，则机器人控制系统继续控制第一电机、第二电机协同动作，移动抓手的位置，直至机器人控制系统读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，然后抓手松开，冶金块落入放置区域中；

S4、机器人控制系统将步骤S3中抓手松开时抓手在工作台上的坐标点在其存储记录的S坐标群中删除，以避免冶金块扎堆现象的出现；

S5、重复步骤S2-S4，直至工作台的放置区域放满冶金块。

其中，在上述步骤S1和S2之间，还包括步骤S1’：

S1’、利用清扫件将冶金块表面的粉末清扫干净，以确保抓手稳固抓取冶金块;

其中，由于上述步骤S2、S3中，抓手是以水平直线的方式移动的，而不是以摆臂摆动的圆弧轨迹进行移动，如此，在不提高支架高度的情况下，抓手也不会碰撞到工作台面，更为重要的是，抓手以直线的方式进行移动，不但可以减少运动的轨迹、提高效率，而且大大提高了抓手抓取冶金块的稳定性。

而上述抓手直线移动的方式具体为：

摆臂向下摆动的时候，其轨迹为圆弧，设摆臂在Z轴方向的下降高度h，此时只要计算出下降的高度h，通过控制第二电机，让摆臂在Z轴移动滑轨上上升h的高度，如此就可以实现y轴在直线运动。

其中，h的计算原理具体如图5所示，其中摆臂的长度为L1（已知），以摆臂移动圆弧的起始点与终止点画一条直线L2，即形成一个等腰三角形，由于L1以及角度1均是已知的，如此，根据公式即可计算出L2的长度；同时根据角2也是已知的，根据角的关系，可以计算得出角3和角2四的角度大小，从而根据三角形的边角关系，就可以计算得出h的高度。

其中，上述的机器人控制系统为PLC控制系统。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.粉末冶金机器人，包括工作台，安装于工作台上的支架，安装于支架上的X轴横移滑轨，安装于X轴横移滑轨上的Z轴移动滑轨，用于驱动Z轴移动滑轨在X轴横移滑轨上往复移动的第一电机，其特征在于，在Z轴移动滑轨上安装有Y轴摆动装置，在第二电机的驱动下，Y轴摆动装置在Z轴移动滑轨上往复移动；该Y轴摆动装置包括安装于Z轴移动滑轨上的电机安装板，电机安装板上安装有第三电机，第三电机的转动轴上固定安装有摆臂，在摆臂的末端安装有抓手，在第三电机的驱动下，摆臂在Y轴方向来回摆动；该第一电机、第二电机以及第三电机的工作均由机器人控制系统控制；所述摆臂包括安装于第三电机转动轴上的第一同步带轮，在第一同步带轮上固定安装有同步带，在同步带的另一端固定安装有第二同步带轮，在第二同步带轮上固定装有抓手安装板，抓手安装板上安装有抓手。

2.如权利要求1所述的粉末冶金机器人，其特征在于，在所述抓手安装板上安装有旋转气缸，旋转气缸的转动轴上安装有清扫件。

3.如权利要求1所述的粉末冶金机器人，其特征在于，在所述第一同步带轮和第二同步带轮之间安装有摆臂外壳，在同步带上安装有张紧器。

4.如权利要求1所述的粉末冶金机器人，其特征在于，在所述工作台上设置有用于放置冶金块的圆盘。

5.如权利要求4所述的粉末冶金机器人，其特征在于，在所述圆盘的外围设置有护板。

6.如权利要求2所述的粉末冶金机器人，其特征在于，所述清扫件为毛刷。

7.如权利要求1所述的粉末冶金机器人，其特征在于，所述机器人控制系统为PLC控制系统。

8.如权利要求1所述的粉末冶金机器人抓取冶金块的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在工作台上建立坐标系，以原点0为起始点建立起水平面坐标系，标记为(0,0)、(0，1)……..(n，m)，其中n、m均为整数；将工作台上用于放置冶金块的区域标记为S坐标群，并将S坐标群内的坐标点储存记录至机器人控制系统中；

S2、机器人控制系统控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动至冶金块的上方，抓手动作，将冶金块抓取；

S3、机器人控制系统再次控制第一电机、第二电机协同动作，将抓手以水平直线的方式移动到工作台上，此时机器人控制系统读取抓手在工作台上的坐标点，并将读取到的坐标点与其存储记录的S坐标群相比较：若读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，则抓手松开，冶金块落入到放置区域中；若读取到的坐标点与S坐标群内的所有坐标点均不对应，则机器人控制系统继续控制第一电机、第二电机协同动作，移动抓手的位置，直至机器人控制系统读取到的坐标点与S坐标群内的某一坐标点相对应，然后抓手松开，冶金块落入放置区域中；

S4、机器人控制系统将步骤S3中抓手松开时抓手在工作台上的坐标点在其存储记录的S坐标群中删除；

S5、重复步骤S2-S4，直至工作台的放置区域放满冶金块。

9.如权利要求8所述的粉末冶金机器人抓取冶金块的方法，其特征在于，在所述步骤S1和S2之间，还包括步骤S1’：

S1’、利用清扫件将冶金块表面的粉末清扫干净。