CN105775734B - 一种培养基筐搬运机器人及使用控制方法 - Google Patents

一种培养基筐搬运机器人及使用控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种培养基筐搬运机器人及使用控制方法,结构新颖,操作简单、自动复位、安全可靠的优点,利用机械手可同时抓取搬运多个物料筐,实现了自动化机械代替人力搬筐的过程,极大地提高了生产效率,满足了食用菌行业现代化和集约化生产的需要;实用性强,安全可靠;多自由度抓取;移动灵活,搬运效率高;滑轨的设计;使机器人运行更加平稳;位移精度更高;机械手通过同步调节使抓取过程中,实现同步抓取,提高运行效率。

Description

一种培养基筐搬运机器人及使用控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种搬运机器人装置和使用控制方法,更具体的说,是涉及一种培养 基筐搬运机器人及使用控制方法。
背景技术
[0002] 随着现代电子技术和液压技术的发展,各种各样的自动装卸机械被广泛应用于生 产中,广泛应用于工厂、车间、仓库、码头、建筑工地等多种地方。尤其是大型装卸机械,由于 其能够方便地装卸体积大、重量大的物品,能够完成人力无法完成的工作,大大提高了工作 效率,成为现代工业、交通、运输等产业不可缺少的设备。现代自动装卸机械提高了生产效 率,节约了大量人力,给人们带来了许多方便,装卸、运输、生产等多个部门具有十分重要的 作用。
[0003] 但是现在许多企业,由于生产和试验中的样品装卸、弃样数量多,装卸运载距离 近,操作烦琐;同时受到场地、车间、仓库的面积、高度的限制,无法使用大型装卸机械,只 能还是手工操作。既增加劳力、又浪费时间;操作不方便,操作人员的安全受到影响,极大地 限制了生产的发展,所以自动化机械代替人力搬筐的过程,极大地提高了生产效率,满足了 食用菌行业现代化和集约化生产的需要是十分必要的。
发明内容
[0004] 本发明针对现有产品的不足,而提供一种培养基筐搬运机器人及使用控制方法。
[0005] 本发明的一种培养基筐搬运机器人,所述搬运机器人包括机器人控制平台、输送 平台、机器人支架、机械手、移动小车、上横梁、培养基原料筐,所述培养基原料筐通过输送 平台的输送带运输到临时存放平台;所述临时存放平台的表面设置位置传感器;所述输送 平台安装在机器人支架的下方;所述机器人支架的上横梁设置有滑轨;所述上横梁的滑轨 上安装有移动小车;所述移动小车的底部安装有2-3个机械手;所述移动小车底部安装有视 觉传感器;所述机械手通过气动控制系统同时抓取培养基原料筐。
[0006] 所述移动小车包括移动横梁、X向移动链、工作架、Y向移动链、控制箱、机械手安装 架、Z向移动链、集成链齿轮;所述移动横梁的底部设置有滑槽;所述滑槽和上横梁的滑轨配 合连接;所述移动横梁上安装有工作架;所述工作架上端和X向移动链连接;所述控制箱安 装在移动横梁的侧端;所述控制箱内设置有集成链齿轮;所述集成链齿轮和Y向移动链、Z向 移动链、X向移动链连接;所述工作架的下端设置有机械手安装架;所述机械手安装架安装 有机械手。
[0007] 所述滑轨包括侧轨道、滑轨护板、限位制动块、安装座、滑动滚轮、链轮位置螺栓、 链轮护罩、引导槽、连接桥;所述滑轨的两侧设置有侧轨道;所述侧轨道和滑动滚轮配合连 接;所述滑动滚轮安装在安装座两侧;所述安装座安装在移动小车的底部;所述安装座上表 面设置安装调整螺栓孔;所述调整螺栓孔和链轮护罩的一端通过链轮位置螺栓连接;所述 链轮护罩内安装有移动链;所述链轮护罩通过和连接桥和滑轨平行连接。
[0008] 所述机械手包括气缸、连接杆、连接集成块、抓手臂、沿导轨道、抓手、抓手罩、压力 传感器;所述气缸安装在抓手罩的上端;所述抓手罩内设置有连接集成块;所述连接集成块 的上端和气缸的连接杆连接;所述连接集成块的侧面铰接有抓手臂;所述抓手臂的前端和 抓手连接;所述抓手和沿导轨道配合连接;所述沿导轨道设置在抓手罩的侧壁上;所述抓手 的内侧设置压力传感器。
[0009] 所述控制箱内安装有气动控制系统;所述气动控制系统包括气栗、调速节流阀、换 向阀、气动分流阀、压力表;所述气缸通过气管和气动分流阀连接;所述气动分流阀依次和 换向阀、调速节流阀、气泵连接;所述调速节流阀有电磁信号控制;所述压力传感器将压力 信号发送到机器人控制平台;机器人控制平台将信号处理后,通过调速节流阀控制气泵的 气压压力大小。
[0010] —种培养基筐搬运机器人的使用控制方法,所述使用控制方法包括以下步骤; [0011]步骤1、输送平台将培养基原料筐通过输送带运送到临时存放平台;临时存放平台 通过位置传感器限定培养基原料筐的临时存放位置;
[0012]步骤2、移动小车通过视觉传感器采集培养基原料筐的图像;并将图像转换成数字 格式并传入计算机存储器;
[0013]步骤3、机器人控制平台通过计算机将对培养基原料筐的长度、面积进行测量,并 找到图像中培养基原料筐的坐标位置;
[0014]步骤4、机器人控制平台将视觉传感器的坐标与移动小车的坐标校准,使视觉传感 器和位置传感器的坐标系重合,将图像中培养基原料筐的中心点的坐标位置传给机器人控 制平台,由机器人控制平台通过控制箱的集成链齿轮控制移动小车的到达坐标系坐标;通 过气动控制系统控制机械手的气缸来抓取工件并运输到指定位置。
[0015] 本发明的有益效果是:1、结构新颖,操作简单、自动复位、安全可靠的优点,利用机 械手可同时抓取搬运多个物料筐,实现了自动化机械代替人力搬筐的过程,极大地提高了 生产效率,满足了食用菌行业现代化和集约化生产的需要;2、实用性强,安全可靠;多自由 度抓取;移动灵活,搬运效率高;3、滑轨的设计;是机器人运行更加平稳;位移精度更高;4、 机械手通过同步调节使抓取过程中,实现同步抓取,提高运行效率。
附图说明
[0016] 图1为本发明的结构示意图;
[0017] 图2为本发明的移动小车的结构图;
[0018]图3为本发明的滑轨的结构示意图;
[0019]图4为本发明的机械手的剖面示意图;
[0020]图5为本发明的气动控制系统的示意图;
[0021]_图中:输送平台1、机器人支架2、机械手3、移动小车4、上横梁5、培养基原料筐6、滑 轨7、气泵8、调速节流阀9、换向阀10、气动分流阀丨丨、压力表丨2;气缸3-丨、连接杆3_2、连接集 成块3-3、抓手臂3-4、沿导轨道3—5、抓手3-6、抓手罩3_7、压力传感器3_8;移动横梁4—^向 移动链4-2、工作架4-3、Y向移动链4-4、控制箱4-5、机械手安装架4-6、Z向移动链4-7、集成 链齿轮4-8;侧轨道7-1、滑轨护板7_2、限位制动块7_3、安装座7_4、滑动滚轮7_5、链轮位置 螺栓7-6、链轮护罩7-7、引导槽7—8、连接桥7-9。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0023] 在图中,本发明搬运机器人包括机器人控制平台、输送平台1、机器人支架2、机械 手3、移动小车4、上横梁5、培养基原料筐6,所述培养基原料筐6通过输送平台1的输送带运 输到临时存放平台;所述临时存放平台的表面设置位置传感器;所述输送平台1安装在机器 人支架2的下方;所述机器人支架2的上横梁5设置有滑轨7;所述上横梁5的滑轨7上安装有 移动小车4;所述移动小车4的底部安装有2-3个机械手3;所述移动小车4底部安装有视觉传 感器;所述机械手3通过气动控制系统同时抓取培养基原料筐6。
[0024] 如图2所示;所述移动小车4包括移动横梁4-1、X向移动链4-2、工作架4-3、Y向移动 链4-4、控制箱4-5、机械手安装架4-6、Z向移动链4-7、集成链齿轮4-8;所述移动横梁4-1的 底部设置有滑槽;所述滑槽和上横梁5的滑轨7配合连接;所述移动横梁4-1上安装有工作架 4-3;所述工作架4-3上端和X向移动链4-2连接;所述控制箱4-5安装在移动横梁4-1的侧端; 所述控制箱4-5内设置有集成链齿轮4-8;所述集成链齿轮4-8和Y向移动链4-4、Z向移动链 4-7、X向移动链4-2连接;所述集成链齿轮4-8对应的和伺服电机的转动轴连接;所述伺服电 机和机器人控制平台的控制系统连接;所述工作架4-3的下端设置有机械手安装架4-6;所 述机械手安装架4-6安装有机械手3。
[0025] 如图3所示;所述滑轨7包括侧轨道7-1、滑轨护板7-2、限位制动块7-3、安装座7-4、 滑动滚轮7-5、链轮位置螺栓7-6、链轮护罩7-7、引导槽7-8、连接桥7-9;所述滑轨7的两侧设 置有侧轨道7-1;所述侧轨道7-1和滑动滚轮7-5配合连接;所述滑动滚轮7-5安装在安装座 7-4两侧;所述安装座7-4安装在移动小车4的底部;所述安装座7-4上表面设置安装调整螺 栓孔;所述调整螺栓孔和链轮护罩7-7的一端通过链轮位置螺栓7-6连接;所述链轮护罩7-7 内安装有移动链;所述链轮护罩7-7通过和连接桥7-9和滑轨7平行连接。
[0026]如图4所示;所述机械手3包括气缸3-1、连接杆3-2、连接集成块3-3、抓手臂3-4、沿 导轨道3-5、抓手3-6、抓手罩3-7、压力传感器3-8;所述气缸3-1安装在抓手罩3-7的上端;所 述抓手罩3_7内设置有连接集成块3_3;所述连接集成块3-3的上端和气缸3-1的连接杆3-2 连接;所述连接集成块3-3的侧面铰接有抓手臂3_4;所述抓手臂3-4的前端和抓手3-6连接; 所述抓手3-6和沿导轨道3-5配合连接;所述沿导轨道3-5设置在抓手罩3-7的侧壁上;所述 抓手3-6的内侧设置压力传感器3-8。
[0027]如图5所示;所述控制箱4_5内安装有气动控制系统;所述气动控制系统包括气栗 8、调速节流阀9、换向阀10、气动分流阀11、压力表12;所述气缸3-1通过气管和气动分流阀 11连接;所述气动分流阀11依次和换向阀10、调速节流阀9、气泵8连接;所述调速节流阀9有 电磁信号控制;所述压力传感器3_8将压力信号发送到机器人控制平台;机器人控制平台将 信号处理后,通过调速节流阀9控制气泵8的气压压力大小。
[0028] —种培养基筐搬运机器人的使用控制方法,所述使用控制方法包括以下步骤; [0029]步骤1、输送平台1将培养基原料筐6通过输送带运送到临时存放平台;临时存放平 台通过位置传感器限定培养基原料筐6的临时存放位置; ’
[0030]步骤2、移动小车4通过视觉传感器采集培养基原料筐6的图像;并将图像转换成数 字格式并传入计算机存储器;
[0031]步骤3、机器人控制平台通过计算机将对培养基原料筐6的长度、面积进行测量,并 找到图像中培养基原料筐6的坐标位置;
[0032]步骤4、机器人控制平台将视觉传感器的坐标与移动小车4的坐标校准,使视觉传 感器和位置传感器的坐标系重合,将图像中培养基原料筐6的中心点的坐标位置传给机器 人控制平台,由机器人控制平台通过控制箱4-5的集成链齿轮4-8控制移动小车4的到达坐 标系坐标;通过气动控制系统控制机械手3的气缸3-1来抓取工件并运输到指定位置。
[0033]本发明的一种培养基筐搬运机器人,结构新颖,操作简单、自动复位、安全可靠的 优点,利f机械手可同时抓取搬运多个物料筐,实现了自动化机械代替人力搬筐的过程,极 大地提高了生产效率,满足了食用菌行业现代化和集约化生产的需要;实用性强,安全可 靠;多自由度抓取;移动灵活,搬运效率高;滑轨的设计;使机器人运行更加平稳;位移精度 更高;机械手通过同步调节使抓取过程中,实现同步抓取,提高运行效率。
[0034]以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领 域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1. 一种培养基筐搬运机器人的使用控制方法,其特征是,所述使用控制方法包括以下 步骤; 步骤1、输送平台(1)将培养基原料筐(6)通过输送带运送到临时存放平台;临时存放平 台通过位置传感器限定培养基原料筐(6)的临时存放位置; 步骤2、移动小车(4)通过视觉传感器采集培养基原料筐(6)的图像;并将图像转换成数 字格式并传入计算机存储器; 步骤3、机器人控制平台通过计算机将对培养基原料筐(6)的长度、面积进行测量,并找 到图像中培养基原料筐(6)的坐标位置; 步骤4、机器人控制平台将视觉传感器的坐标与移动小车(4)的坐标校准,使视觉传感 器和位置传感器的坐标系重合,将图像中培养基原料筐(6)的中心点的坐标位置传给机器 人控制平台,由机器人控制平台通过控制箱(4-5)的集成链齿轮(4-8)控制移动小车(4)的 到达坐标系坐标;通过气动控制系统控制机械手(3)的气缸(3-1)来抓取工件并运输到指定 位置。
2. 用于如权利要求1所述的控制方法的一种培养基筐搬运机器人,其特征是,所述搬运 机器人包括机器人控制平台、输送平台(1)、机器人支架(2)、机械手(3)、移动小车(4)、上横 梁(5)、培养基原料筐(6),所述培养基原料筐(6)通过输送平台(1)的输送带运输到临时存 放平台;所述临时存放平台的表面设置位置传感器;所述输送平台(1)安装在机器人支架 (2)的下方;所述机器人支架(2)的上横梁(5)设置有滑轨(7);所述上横梁(5)的滑轨(7)上 安装有移动小车(4);所述移动小车(4)的底部安装有2-3个机械手(3);所述移动小车(4)底 部安装有视觉传感器;所述机械手(3)通过气动控制系统控制同时抓取培养基原料筐(6)。
3. 根据权利要求2所述的一种培养基筐搬运机器人,其特征是,所述移动小车(4)包括 移动横梁(4-1)、X向移动链(4-2)、工作架(4-3)、Y向移动链(4-4)、控制箱(4-5)、机械手安 装架(4-6)、Z向移动链(4-7)、集成链齿轮(4-8);所述移动横梁(4-1)的底部设置有滑槽;所 述滑槽和上横梁(5)的滑轨(7)配合连接;所述移动横梁(4-1)上安装有工作架(4-3);所述 工作架(4-3)上端和X向移动链(4-2)连接;所述控制箱(4-5)安装在移动横梁(4-1)的侧端; 所述控制箱(4-5)内设置有集成链齿轮(4-8);所述集成链齿轮(4-8)和Y向移动链(4-4)、Z 向移动链(4-7)、X向移动链(4-2)连接;所述工作架(4-3)的下端设置有机械手安装架(4-6);所述机械手安装架(4-6)安装有机械手(3)。
4. 根据权利要求2所述的一种培养基筐搬运机器人,其特征是,所述滑轨(7)包括侧轨 道(7-1)、滑轨护板(7-2)、限位制动块(7-3)、安装座(7-4)、滑动滚轮(7-5)、链轮位置螺栓 (7-6)、链轮护罩(7-7)、引导槽(7-8)、连接桥(7-9);所述滑轨(7)的两侧设置有侧轨道(7-1);所述侧轨道(7-1)和滑动滚轮(7-5)配合连接;所述滑动滚轮(7-5)安装在安装座(7-4) 两侧;所述安装座(7-4)安装在移动小车(4)的底部;所述安装座(7-4)上表面设置安装调整 螺栓孔;所述调整螺栓孔和链轮护罩(7-7)的一端通过链轮位置螺栓(7-6)连接;所述链轮 护罩(7-7)内安装有移动链;所述链轮护罩(7-7)通过连接桥(7_9)和滑轨(7)平行连接。
5. 根据权利要求2所述的一种培养基筐搬运机器人,其特征是,所述机械手(3)包括气 缸(3-1)、连接杆(3-2)、连接集成块(3_3)、抓手臂(3-4)、沿导轨道(3-5)、抓手(3-6)、抓手 罩(3-7)、压力传感器(3-8);所述气缸(3-1)安装在抓手罩(3-7)的上端;所述抓手罩(3-7) 内设置有连接集成块(3-3);所述连接集成块(3-3)的上端和气缸(3-1)的连接杆(3-2)连 接;所述连接集成块(3-3)的侧面铰接有抓手臂(3-4);所述抓手臂(3-4)的前端和抓手(3_ 6) 连接;所述抓手(3-6)和沿导轨道(3-5)配合连接;所述沿导轨道(3-5)设置在抓手罩(3_ 7) 的侧壁上;所述抓手(3-6)的内侧设置压力传感器(3_8)。
6.根据权利要求3所述的一种培养基筐搬运机器人,其特征是,所述控制箱(4_5)内安 装有气动控制系统;所述气动控制系统包括气栗(8)、调速节流阀(9)、换向阀(10)、气动分 流阀(11)、压力表(12);所述气缸(3-1)通过气管和气动分流阀(11)连接;所述气动分流阀 (11)依次和换向阀(10)、调速节流阀(9)、气泵(8)连接;所述调速节流阀(9)有电磁信号控 制;所述压力传感器(3-8)将压力信号发送到机器人控制平台;机器人控制平台将信号处理 后,通过调速节流阀(9)控制气杲(8)的气压压力大小。
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