CN105666494B

CN105666494B - 机器人控制方法以及机器人系统

Info

Publication number: CN105666494B
Application number: CN201610215802.3A
Authority: CN
Inventors: 江峰胜
Original assignee: Fuzhou Huanya Zhongzhi Computer Co Ltd
Current assignee: FUZHOU HUANYA ZHONGZHI COMPUTER CO., LTD.
Priority date: 2016-04-09
Filing date: 2016-04-09
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2036-04-09
Also published as: CN105666494A

Abstract

一种机器人控制方法以及机器人系统，用于将工件存储部内的工件搬运到目标部，包括确定目标工件以及搬运目标工件的步骤，其中在确定工件存储部内不存在能够取出的工件时，通过特定的重排工件的步骤，重新排布工件存储部内的工件，从而快速形成能够被取出的工件，提高机器人操作的效率。

Description

机器人控制方法以及机器人系统

技术领域

本发明涉及一种机器人控制方法以及机器人系统，尤其是涉及一种程控搬运工业机器人的控制方法以及程控搬运工业机器人系统。

背景技术

随着科技的发展，机器人越来越多得应用了工业自动化生产领域。当前已有的利用工业机器人技术进行作业的工艺和装置有很多种：在加工品的生产线等上使机器人进行由人进行的对于被加工品的预定的加工作业，从而实现生产线的效率化。

在使用了机器人、尤其产业用机器人的生产系统中，将机器人用于工件的抓持、搬运等操作。在这样的机器人的用途中，工件拾取系统用于从杂乱放置在存放箱内或集装架上的状态的工件中进行各工件取出，工件拾取系统通过用二维测量仪器或三维测量仪器测量工件的每个位置来确定下一个待被夹持的工件并且指示多轴机器人夹持被确定的工件。接着，多轴机器人将被夹持的工件传送到传送装置上，通过沿着传送装置设置的每个工作站中的工业机器人等执行预定工作。

现有技术中，大多数流水线机器人都使用这样操作的工业机器人系统。在常规技术中，当基于托盘上所装载的工件的图像无法检测到要被取出的工件时，需要进行重排操作从而形成能够被取出的工件。现有的重排操作通过是通过重新摇动存放箱或者将直接将机械手伸入存放箱拨动工件，从而改变工件的排列，继续进行后续的工件搬运工作，如201210154170.6，201610000083.3等发明中所描述的。

但是，现有的解决方案中，重新摇动存放箱是对存放箱内所有工件的重排，而实际上需要重排的可能仅是位于存放箱上层的工件。而将机械手伸入存放箱中，由于不同情况下工件的组合各不相同，无法确定明确的机械手路径，从而可能导致机械手可能触碰到存放箱或者使工件相互作用导致工件损伤。本发明提供了一种改进的程控搬运工业机器人系统以及程控搬运工业机器人控制方法，能够通过改进该系统中工件的重排方式，解决现有技术的上述问题。

发明内容

作为本发明的一个方面，提供程控机器人的控制方法，包括如下步骤：（1）将需要搬运的工件放置在工件存储部中；（2）通过图像传感器采集工件存储部的工件图像；（3）基于采集的图像确定工件存储部中是否存在工件；当工件存储部内存在工件时，进入步骤（4）；当工件存储部内不存在工件时，结束操作；（4）基于采集的图像确定工件存储部中是否存在能够被取出的目标工件；当工件存储部内不存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（5）；当工件存储部内存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（8）；（5）通过控制器将设置在机器人臂的电磁铁组件通电，从而吸附所述工件存储部内的工件；（6）在所述电磁铁组件吸附工件后，旋转所述电磁铁组件，使吸附的工件相对于所述工件存储部的位置改变；（7）通过控制器将所述电磁铁组件断电，使所述吸附到电磁铁组件上的工件返回所述工件存储部内，返回步骤（2）；（8）通过机器人臂上的指状构件夹持所述能够被取出的目标工件，将其搬运到流水线或者传送装置，返回步骤（2）。

优选的，所述电磁铁组件包括不同位置的电磁铁，在步骤（5）中，通过高度确定部确定工件存储部内高度最高的工件的位置，所述控制器控制距离该工件最近的电磁铁通电。

优选的，所述步骤（6）中，所述电磁铁组件吸附至少两个工件。

优选的，所述步骤（6）中，通过检测工件存储部的实时重量判断吸附到所述电磁铁组件上的工件数量。

优选的，其特征在于：使用CCD相机或者CMOS相机作为图像传感器。

作为本发明的另外一个方面，提供用于上述控制方法的工业机器人，包括：工件存储部，机器人臂，工件目标部，图像传感器，目标选择部，存储部确定部，重量传感器以及控制器。

附图说明

图1是本发明实施例机器人系统的结构图。

图2是本发明实施例机器人系统的机器人臂顶端的纵截面视图。

图3是本发明实施例的机器人控制方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

本发明实施例的程控机器人系统，如图1和图2所示，包括工件存储部1，机器人臂2，工件目标部（未示出），图像传感器3，目标选择部4，存储部确定部5，控制器6。工件存储部1用于放置需要搬运的工件，其可以是容器或者是平台。工件存储部1中放置的工件，工件至少一部分包括磁性材料，该磁性材料可以是铁、镍、钴等。

机器人臂2用于将工件从工件存储部1转移到工件目标部，从而能够对于工件进行后续的操作。工件目标部可以是流水线或者传送装置。图像传感器3用于采集工件存储部1内的工件图像，其可以设置在机器人臂2上。优选的，图像传感器3的高度和角度是可调的。图像传感器3可以是CCD相机或者CMOS相机。目标选择部4，基于图像传感器3采集的图像检测允许从工件存储部1取出的工件。而且，当检测到允许被取出的工件时，机器人系统指示机器人臂2取出工件，以将工件转移到工件目标部。

机器人臂2的顶端设置夹持装置，该夹持装置包括基台21以及设置于基台21上的一对指状构件22。在目标选择部4检测到运行被取出的工件时，机器人系统生成机器人臂2的动作信号，机器人臂2根据动作信号伸入工件存储部1中，通过改变指状构件22之间的距离而夹持工件。

机器人臂2的基台21内设置有收缩轨道，指状构件22能够沿该收缩轨道收缩回到基台21内；基台21的两侧设置电磁铁组件23。电磁铁组件23包括上部的电磁铁和下部的导磁体232。

存储部确定部5，其能够确定工件存储部1内是否存在工件。可以在工件存储部1的底部设置重量传感器，存储部确定部5将重量传感器检测到的工件存储部1的实时重量与工件存储部1的空载重量比较，从而判断工件存储部1内是否存在工件。

控制器6用于控制所述机器人系统各元件的运作。当目标选择部4基于图像传感器3采集的图像，确定工件存储部1内不存在能够取出的工件时，控制器6触发存储部确定部5确定工件存储部1内是否存在工件。当存储部确定部5确定工件存储部1内存在工件时，控制器6触发机器人臂2的指状构件22收缩回基台21内，同时将电磁铁组件23通电，从而能够吸附工件存储部1内的元件。存储部确定部5可以通过重量传感器实时检测的重量，判断是否有工件被吸附到电磁铁组件23上。如果电磁铁组件23以第一电流通电后，存储部确定部5确定没有工件被吸附到电磁铁组件23上，控制器6控制电磁铁组件23的通电电流增大到第二电流，在第二电流时存在工件被吸附到电磁铁组件23上。优选的，在第二电流时，多于一个工件被吸附到电磁铁组件23上。

在电磁铁组件23上吸附工件后，可以通过图像传感器采集吸附工件的图像，控制器6根据所采集的图像判断是否存在竖直吸附于电磁铁组件23的工件；如果存在竖直吸附于电磁铁组件23的工件，控制器6控制电磁铁组件23的通电电流增加到第三电流，在所述第三电流时该竖直吸附于所述电磁铁组件的工件被水平吸附到电磁铁组件23上。在电磁铁组件23吸附工件存储部1内的元件后，控制器6将电磁铁组件23断电，使吸附的元件返回工件储存部1内。

优选的，如图2所示，电磁铁可以包括第一电磁铁231和第二电磁铁233，其分别设置于基台21两侧，控制器6能够控制第一电磁铁231和第二电磁铁233的通电电流。可以通过高度确定部确定工件存储部1内不同位置的工件高度；控制器6在给电磁铁221通电时，给第一电磁铁2211和第二电磁铁2212中距离工件最高高度最近的电磁铁通电。

优选的，高度确定部可以包括超声传感器，通过对于向工件存储部1发射的超声波的反射的测量，确定工件存储部1内不同位置的工件高度。可选的，图像传感器3能够以与竖直面大于30度夹角的角度获取工件存储部1的图像信息，高度确定部通过所获取的图像信息确定工件存储部1内不同位置的工件高度。

如图3所示，本发明实施例的程控机器人的控制方法，包括如下步骤：（1）将需要搬运的工件放置在工件存储部1中；（2）通过图像传感器3采集工件存储部1的工件图像；（3）基于采集的图像确定工件存储部1中是否存在工件；当工件存储部1内存在工件时，进入步骤（4）；当工件存储部1内不存在工件时，结束操作；（4）基于采集的图像确定工件存储部1中是否存在能够被取出的目标工件；当工件存储部1内不存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（5）；当工件存储部1内存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（8）；（5）通过控制器6将设置在机器人臂2的电磁铁组件23通电，从而吸附工件存储部1内的工件；（6）在电磁铁组件23吸附工件后，旋转电磁铁组件23，使吸附的工件相对于工件存储部1的位置改变；（7）通过控制器6将电磁铁组件23断电，使吸附到电磁铁组件23上的工件返回工件存储部1内，返回步骤（2）；（8）通过机器人臂2上的指状构件夹持能够被取出的目标工件，将其搬运到流水线或者传送装置，返回步骤（2）。

优选的，上述控制方法中，电磁铁组件23包括不同位置的电磁铁，在步骤（5）中，通过高度确定部确定工件存储部内高度最高的工件的位置，控制器6控制距离该工件最近的电磁铁通电。优选的，在步骤（6）中，电磁铁组件23吸附至少两个工件。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述公开内容之后，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，在不脱离本发明原理前提下，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种程控机器人的控制方法，包括如下步骤：（1）将需要搬运的工件放置在工件存储部中；（2）通过图像传感器采集工件存储部的工件图像；（3）基于采集的图像确定工件存储部中是否存在工件；当工件存储部内存在工件时，进入步骤（4）；当工件存储部内不存在工件时，结束操作；（4）基于采集的图像确定工件存储部中是否存在能够被取出的目标工件；当工件存储部内不存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（5）；当工件存储部内存在能够被取出的目标工件时，进入步骤（8）；（5）通过控制器将设置在机器人臂的电磁铁组件通电，从而吸附所述工件存储部内的工件；（6）在所述电磁铁组件吸附工件后，旋转所述电磁铁组件，使吸附的工件相对于所述工件存储部的位置改变；（7）通过控制器将所述电磁铁组件断电，使所述吸附到电磁铁组件上的工件返回所述工件存储部内，返回步骤（2）；（8）通过机器人臂的指状构件夹持所述能够被取出的目标工件，将其搬运到流水线或者传送装置，返回步骤（2）；

其中：所述电磁铁组件包括不同位置的电磁铁，在步骤（5）中，通过高度确定部确定工件存储部内高度最高的工件的位置，所述控制器控制距离该工件最近的电磁铁通电；在步骤（5）中，如果电磁铁组件以第一电流通电后，存储部确定部确定没有工件被吸附到电磁铁组件上，控制器控制电磁铁组件的通电电流增大到第二电流，在第二电流时存在工件被吸附到电磁铁组件上；在电磁铁组件上吸附工件后，通过图像传感器采集吸附工件的图像，控制器根据所采集的图像判断是否存在竖直吸附于电磁铁组件的工件；如果存在竖直吸附于电磁铁组件的工件，控制器控制电磁铁组件的通电电流增加到第三电流，在所述第三电流时该竖直吸附于所述电磁铁组件的工件被水平吸附到电磁铁组件上。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤（6）中，所述电磁铁组件吸附至少两个工件。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述步骤（6）中，通过检测工件存储部的实时重量判断吸附到所述电磁铁组件上的工件数量。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：使用CCD相机或者CMOS相机作为图像传感器。

5.一种用于权利要求1－4之一所述的程控机器人的控制方法的工业机器人系统，包括：工件存储部，机器人臂，工件目标部，图像传感器，目标选择部，存储部确定部，重量传感器以及控制器。