CN105773571B - 一种可协同作业的多功能码垛机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人领域，具体的说是一种可协同作业的多功能码垛机械手，包括机械臂、抓取装置和抓手；机械臂位于外部行走机构上，抓取装置位于机械臂端部；机械臂有三个；抓取装置有三个，三个抓取装置分别安装在三个机械臂上。本发明的码垛效率高，代替了人工更换抓手，减轻了工人的劳动强度，且本发明更换抓手、抓取物品和码放物品的精度精确，且极大减少了物品的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体的说是一种可协同作业的多功能码垛机械手。
背景技术
随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。
有很多个原因，包括包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一块难啃的骨头。为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在发展改进，包括从机械手到操纵它的软件。市场上对灵活性的需求不断增长，这一个趋势已经影响到了包装的多个方面，生产线的后段也不例外。零售客户，尤其是那些具有影响力的如沃尔玛一样的大型超市，经常需要定制一些随机货盘，但是他们不得不定制每一个货盘，而货盘的形式只是偶尔会有重复。而且这类随机的货盘的高效生产是比较困难的。
码垛机器人是将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘、栈板(木质、塑胶)上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存。可大大地减少劳动力和降低劳动强度。码垛机器人是将输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛。
对于随机货盘来说，码垛机器人是唯一的选择，在采用码垛机器人的时候，还要考虑一个重要的事情，就是机器人怎样抓住一个产品。真空抓手是最常见的机械臂臂端工具。相对来说，它们价格便宜，易于操作，而且能够有效装载大部分负载物。但是在一些特定的应用中，真空抓手也会遇到问题，例如表面多孔的基质，内容物为液体的软包装，或者表面不平整的包装等等。
其他的选择包括翻盖式抓手，它能将一个袋子或者其他包装形式的两边夹住；叉子式抓手，它插入包装的底部来将包装提升起来；还有袋子式抓手，这是翻盖式和叉子式抓手的混合体，它的叉子部分能包裹住包装的底部和两边。
现有技术中，机器人装载也面临比较多的问题，当客户产品的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变化时，或者需要抓取完全不同类型的产品是，往往需要更换不同类型的抓手，而现有抓手更换方式往往采用人工更换，并且，每次更换抓手也较为麻烦；
同时，现有技术中，当需要对众多产品进行码放时，由于码放量十分庞大，往往需要众多机器人同时工作，这样便增加了设备的运行成本，所以，现急需一种能够增加码放效率的机器人，并且，现如今，还未存在一种码垛机器人，能够同时对不同种类型的产品(前提是该不同种类型不适用于相同抓手)进行同时码垛。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可协同作业的多功能码垛机械手，其能够实现对抓手的自动化更换，且能够提高码放效率，并且能够同时对多种不同物品进行抓取与码放。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可协同作业的多功能码垛机械手，包括机械臂、抓取装置和抓手；所述的机械臂位于外部行走机构上，所述的抓取装置位于机械臂端部。
所述的机械臂有三个，三个机械臂均安装在外部行走机构上。
所述的各机械臂均包括底座、一号转臂、二号转臂和三号转臂；所述的底座可转动的安装在外部行走机构上，从而底座可绕外部行走机构中心旋转，所述的一号转臂一端可转动的与底座相连接，从而一号转臂可绕底座转动，一号转臂另一端可转动的与二号转臂一端相连接，从而二号转臂可绕一号转臂转动，所述的二号转臂另一端与三号转臂一端转动连接，从而三号转臂可绕二号转臂转动，且二号转臂可自转，从而二号转臂可带动三号转臂做旋转运动。
所述的抓取装置有三个，三个抓取装置分别安装在三个机械臂上，且三个抓取装置均与三号转臂另一端可旋转的连接在一起；从而各机械臂可以带动抓取装置多自由度运动。
所述的各抓取装置均包括圆形转盘，位于转盘中部的支柱，沿转盘中心对称设置的三个一号座、与各一号座转动连接的二号座、以及分别转动连接在各支柱与各二号座之间的各抓取气缸，所述的各二号座端部均可与抓手转动连接在一起；工作时，可先将各抓手分别连接在各二号座上，同时，各抓取气缸伸缩可带动各二号座绕对应一号座转动，进而带动各抓手在转盘上转动，从而可使得抓手在各转盘上呈竖立或卧倒状态。
其工作方法如下：工作时，当需要进行码垛作业，则首先通过人工在三个抓取装置上各安装一个多手指抓持器，再通过需要码垛的物品类型，利用其中两个机械臂上的多手指抓持器从抓手放置区持取合适的抓手，并将其安装到另一个机械臂的抓取装置中其中一个二号座上，当机械臂位于抓取点附近，通过机械臂的多自由度运动，使得抓手位于物品合适位置，从而抓取物品，接着再运动以将物品码放到合适位置；当有众多相同物品需要码放时：则三个机械臂之间两两协调工作，使得每个机械臂的抓取装置中其中一个二号座上均安装有合适的同一类型抓手，再使得三个抓手同时进行工作以提高物品码放效率；当有众多不同物品需要码放，且这些不同物品无法使用同一类型抓手时：则通过三个机械臂之间的两两协调工作，使得各机械臂的抓取装置中均安装上适用于对应不同物品的抓手，各机械臂再通过对应抓手同时抓取不同物品并对相应物品分类码放。
有益效果：
(1)本发明上设置有三个机械臂，各机械臂上均设置有抓取装置，且各抓取装置上至少可以安装两个抓手，三个机械臂的抓取装置可以同时工作，从而相对于传统单臂码垛机器人，本发明的码垛效率近似提高了三倍；
(2)本发明设置有三个机械臂，三个机械臂之间的任意两个均可以相互协调工作，以对另一机械臂更换抓手，从而代替了人工更换抓手，减轻了工人的劳动强度，提高了更换效率；
(3)本发明的各个抓取装置上均可以安装至少两个不同类型的抓手，通过各抓取气缸的伸缩使得抓取装置上的两个不同类型抓手之间可以相互转换工作，无需通过机械臂之间的协调工作更换抓手，避免了长期使用机械臂更换抓手带来的麻烦；
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明加上外部行走机构的整体示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明机械臂的结构示意图；
图4是本发明抓取装置的结构示意图；
图5是本发明抓取装置工作使得在抓取装置上的其中一个抓手工作的示意图；
图6是本发明三个机械臂同时码垛的结构示意图；
图7是本发明三个机械臂中的两个机械臂为另一个机械臂安装抓手的示意图；
图中：机械臂1、抓取装置2、抓手3、底座11、一号转臂12、二号转臂13、三号转臂14、转盘21、支柱22、一号座23、二号座24、抓取气缸25。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1和图2所示，本发明所述的一种可协同作业的多功能码垛机械手，包括机械臂1、抓取装置2和抓手3；所述的机械臂1位于外部行走机构上，所述的抓取装置2位于机械臂1端部。
如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种可协同作业的多功能码垛机械手，所述的机械臂1有三个，三个机械臂1均安装在外部行走机构上。
所述的各机械臂1均包括底座11、一号转臂12、二号转臂13和三号转臂14；所述的底座11可转动的安装在外部行走机构上，从而底座11可绕外部行走机构上中心旋转，所述的一号转臂12一端可转动的与底座11相连接，从而一号转臂12可绕底座11转动，一号转臂12另一端可转动的与二号转臂13一端相连接，从而二号转臂13可绕一号转臂12转动，所述的二号转臂13另一端与三号转臂14一端转动连接，从而三号转臂14可绕二号转臂13转动，且二号转臂13可自转，从而二号转臂13可带动三号转臂14做旋转运动。
所述的抓取装置2有三个，三个抓取装置2分别安装在三个机械臂1上，且三个抓取装置2均与三号转臂14另一端可旋转的连接在一起；从而各机械臂1可以带动抓取装置2多自由度运动。
如图1、图2、图4和图5所示，本发明所述的一种可协同作业的多功能码垛机械手，所述的各抓取装置2均包括圆形转盘21，位于转盘21中部的支柱22，沿转盘21中心对称设置的三个一号座23、与各一号座23转动连接的二号座24、以及分别转动连接在各支柱22与各二号座24之间的各抓取气缸25，所述的各二号座24端部均可与抓手3转动连接在一起；工作时，可先将各抓手3分别连接在各二号座24上，同时，各抓取气缸25伸缩可带动各二号座24绕对应一号座23转动，进而带动各抓手3在转盘21上转动，从而可使得抓手3在各转盘21上呈竖立或卧倒状态。
所述的抓手有真空式抓手、翻盖式抓手、叉子式抓斗、袋子式抓手和其他多种类型抓手，真空抓手能够装载大部分负载物，但不适用于表面多孔的基质，内容物为液体的软包装，或者表面不平整的包装，翻盖式抓手能将一个袋子或者其他包装形式的两边夹住，叉子式抓手能插入包装的底部来将包装提升起来；还有袋子式抓手，这是翻盖式和叉子式抓手的混合体，它的叉子部分能包裹住包装的底部和两边。
工作时，当需要进行码垛作业，则首先通过人工在三个抓取装置2上各安装一个多手指抓持器，再通过需要码垛的物品类型，利用其中两个机械臂1上的多手指抓持器从抓手放置区持取合适的抓手，并将其安装到另一个机械臂1的抓取装置2中其中一个二号座24上，当机械臂1位于抓取点附近，通过机械臂1的多自由度运动，使得抓手位于物品合适位置，从而抓取物品，接着再运动以将物品码放到合适位置；
(1)当有众多相同物品需要码放时：则三个机械臂1之间两两协调工作，使得每个机械臂1的抓取装置2中其中一个二号座24上均安装有合适抓斗，再使得三个抓斗同时进行工作以提高物品码放效率；(如图6)
(2)当有众多不同物品需要码放，且这些不同物品无法使用同一类型抓手时：则通过三个机械臂1之间的两两协调工作，使得各机械臂1的抓取装置2中均安装上适用于对应不同物品的抓手，各机械臂1再通过对应抓手同时抓取不同物品并对相应物品分类码放。(如图7)
上述过程能够实现高效的码放物品，并且能够实现同时码放多种不同类型物品，但上述过程仍然有待改进，其原因是因为频繁通过三个机械臂1之间两两协调工作进行抓手的更换较为麻烦，因此，可同时选取六种常用的不同类型的抓手，两两分为一组，各组抓手分别安装在各抓取装置2的其中两个二号座24上，(或者选取两种不同类型的抓手，每种类型抓手选取三个，各组的三个抓手分别安装在各抓取装置2的其中一个二号座24上)，当需要使用某种抓手时，则通过抓取气缸25的伸缩使得需要工作的抓手相对于转盘21处于竖立状态，而其他工作的抓手以及多手指抓持器则相对于转盘21处于卧倒状态，使得其他抓手及多手指抓持器不会影响另一个抓手的工作，从而每次抓取不同类型物品，只需调整同一抓取装置2上的抓取气缸25的伸缩情况即可，极大的减少了麻烦。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种可协同作业的多功能码垛机械手的工作方法，其特征在于：该码垛机械手包括机械臂(1)、抓取装置(2)和抓手(3)；所述的机械臂(1)位于外部行走机构上，所述的抓取装置(2)位于机械臂(1)端部；其中：
所述的机械臂(1)有三个，三个机械臂(1)均安装在同一外部行走机构上；
所述的各机械臂(1)均包括底座(11)、一号转臂(12)、二号转臂(13)和三号转臂(14)；所述的底座(11)可转动的安装在外部行走机构上，所述的一号转臂(12)一端可转动的与底座(11)相连接，一号转臂(12)另一端可转动的与二号转臂(13)一端相连接，所述的二号转臂(13)另一端与三号转臂(14)一端转动连接，且二号转臂(13)可自转；
所述的抓取装置(2)有三个，三个抓取装置(2)分别安装在三个机械臂(1)上，且三个抓取装置(2)均与三号转臂(14)另一端可旋转的连接在一起；
所述的各抓取装置(2)均包括圆形转盘(21)，位于转盘(21)中部的支柱(22)，沿转盘(21)中心对称设置的三个一号座(23)、与各一号座(23)转动连接的二号座(24)、以及分别转动连接在各支柱(22)与各二号座(24)之间的各抓取气缸(25)；所述的各二号座(24)端部均可与抓手(3)转动连接在一起；
其工作方法如下：工作时，当需要进行码垛作业，则首先通过人工在三个抓取装置(2)上各安装一个多手指抓持器，再通过需要码垛的物品类型，利用其中两个机械臂(1)上的多手指抓持器从抓手放置区持取合适的抓手，并将其安装到另一个机械臂(1)的抓取装置(2)中其中一个二号座(24)上，当机械臂(1)位于抓取点附近，通过机械臂(1)的多自由度运动，使得抓手位于物品合适位置，从而抓取物品，接着再运动以将物品码放到合适位置；当有众多相同物品需要码放时：则三个机械臂(1)之间两两协调工作，使得每个机械臂(1)的抓取装置(2)中其中一个二号座(24)上均安装有合适的同一类型抓手，再使得三个抓手同时进行工作以提高物品码放效率；当有众多不同物品需要码放，且这些不同物品无法使用同一类型抓手时：则通过三个机械臂(1)之间的两两协调工作，使得各机械臂(1)的抓取装置(2)中均安装上适用于对应不同物品的抓手，各机械臂(1)再通过对应抓手同时抓取不同物品并对相应物品分类码放。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Hu Songlin Inventor after: Huang Liang Inventor after: Ren Bo Inventor before: Lin Feifei |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171229 Address after: 523850 Guangdong city of Dongguan province Changan Xiao side of the Town Village Second Industrial Zone No. 4 Sai Xiang Applicant after: GUANGDONG DASHI INTELLIGENT EQUIPMENT CO.,LTD. Address before: 243000 Ma'anshan, Anhui rain Mountain Song Village former team 50-1 Applicant before: Lin Feifei |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180206 |