CN106313095A - 码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法 - Google Patents

码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法 Download PDF

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王向峰
林炎章
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Fuzhou University
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Fuzhou University
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/082Grasping-force detectors
    • B25J13/083Grasping-force detectors fitted with slippage detectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08Gripping heads and other end effectors having finger members

Abstract

本发明涉及一种基于接触式光电滑移传感器的码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法,其中码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置安装在夹持器上,所述防滑装置中安装有接触式光电滑移传感器。与现有技术相比,本设计具有以下特点:更高的柔性,本装置采用检测滑动的方式来控制夹紧力,无需修改机械手参数设置就能自动适应物体大小、重量的变化。而现有方式则需要修改参数设置才能适应物体的变化。更高的可靠性和稳定性,相比于现有的检测力或力矩的半闭环控制方式,本发明采用直接检测滑移的闭环控制系统,具有更高的可靠性和稳定性。

Description

码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法
[0001 ] 技术领域:
本发明涉及控制工程以及传感器技术,特别是一种码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法。
[0002]
背景技术:
码垛机械手作为搬运设备,已经被广泛的应用于物流等领域。在搬运物体的过程中,夹紧力的控制一直是个难题。这个问题直接影响到机械手的可靠性、稳定性以及柔性。
[0003]早期,一般采用接近开关、行程开关传统装置来检测机械手夹紧物体的状况。行程开关是一种常用的小电流主令电器,利用运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路,达到一定的控制目的,其作用原理与按钮类似。接近开关是一种电子开关量传感器,当金属检测体接近开关的感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速发出电气指令,准确反应出运动机构的位置和行程,其定位精度、操作频率、使用寿命均优于行程开关;但接近开关、行程开关传统检测装置存在检测不统一、漏检等问题,导致机械手存在许多的安全隐患。
[0004]随着技术的发展,目前更多采用力矩电机直接根据扭矩大小来判断是否夹紧,或者通过在机械手夹持器上安装压力传感器采集压力信息,然后与设定的压力值比较来控制夹紧力。相比于传统方法,这两种方法具有更高的稳定性。但是,这两种方法属于半闭环控制,稳定性仍待提高,而且无法自动适应物体重量的变化,智能化程度较低。
[0005]
发明内容:
本发明涉及一种基于接触式光电滑移传感器的码垛机械手夹持器的防滑装置及其工作方法,该码垛机械手夹持器的防滑装置具有高稳定性和可靠性。
[0006]本发明码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置安装在夹持器上,所述防滑装置中安装有接触式光电滑移传感器。
[0007]进一步的,上述接触式光电滑移传感器用于感知夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,并自动调整所需夹持力。
[0008]进一步的,上述防滑装置的接触平面与夹持器平面共面。
[0009]进一步的,上述防滑装置在夹持过程中与被夹持物体接触。
[0010]进一步的,上述防滑装置包括具有光线收、发窗口的主体和设在主体内的发光二极管、透镜和光线接收传感器,所述发光二极管横置在主体内,所述透镜包括第一透镜和第二透镜,所述第一透镜折射发光二极管的发出光线,所述第二透镜折射由第一透镜折射来的光线,所述光线接收传感器的接收口正对光线收、发窗口,所述主体上设有与夹持器夹持面共面的接触平面。
[0011]进一步的,上述光线接收传感器安装在与处理器芯片电连接的电路板上。
[0012]本发明码垛机械手夹持器的防滑装置的工作方法,其特征在于:其具体包括以下步骤: 步骤S1:通过该发光二极管发出的光线,折射后照亮物体表面;
步骤S2:将物体表面反射回的一部分光线,传输到光线接收传感器(微成像器)内成像;步骤S3:利用传感器内部的一块图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)对摄取的一系列图像进行分析处理;DSP芯片的I秒钟可以获得3000张图像,通过快速地对这些图像上特征点位置的变化进行分析,获取夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,在获取物体有滑移时增加夹持力;
步骤S4:利用脉宽调制技术控制夹持器夹紧物体;直到物体不再滑动,从而得到合适的夹持力数值;
步骤S5:系统自动使用新获得的夹持力数值对下一个对象进行夹持操作。
[0013]本发明通过一种接触式光电滑移传感器来检测夹持器与物体之间是否滑动来判断是否夹紧,控制装置通过接触式光电滑移传感器感知对物体的接触信息和滑移速度信息,通过计算分析后,控制器快速发出指令并调整夹持器的夹紧程度。用该装置改进机械手夹紧器,能自动控制对不同货物的夹紧程度,无需人工设定夹持力。
[0014]与现有技术相比,本设计具有以下特点:
更高的柔性,本装置采用检测滑动的方式来控制夹紧力,无需修改机械手参数设置就能自动适应物体大小、重量的变化。而现有方式则需要修改参数设置才能适应物体的变化。
[0015]更高的可靠性和稳定性,相比于现有的检测力或力矩的半闭环控制方式,本发明采用直接检测滑移的闭环控制系统,具有更高的可靠性和稳定性。
[0016]
附图说明:
图1为本发明防滑装置的结构示意图;
图2为本发明的主视图;
图3为图2的俯视图。
[0017]
具体实施方式:
本发明码垛机械手夹持器的防滑装置,所述防滑装置I安装在夹持器2上,所述防滑装置I中安装有接触式光电滑移传感器3。
[0018]进一步的,为了设计合理,上述接触式光电滑移传感器用于感知夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,并自动调整所需夹持力。
[0019]进一步的,为了设计合理,上述防滑装置的接触平面与夹持器平面共面。
[0020]进一步的,上述防滑装置I在夹持过程中与被夹持物体接触。
[0021]进一步的,为了设计合理,上述防滑装置I包括具有光线收、发窗口4的主体5和设在主体5内的发光二极管6、透镜7和光线接收传感器8,所述发光二极管6横置在主体5内,所述透镜7可以包括第一透镜701和第二透镜702,第一透镜701和第二透镜702和位于光线接收传感器8前端位置的透镜可以组成为一体,这样组装方便,所述第一透镜折射发光二极管的发出光线,所述第二透镜折射由第一透镜折射来的光线,所述光线接收传感器8的接收口正对光线收、发窗口 4,所述主体上设有与夹持器夹持面A共面的接触平面B。
[0022]进一步的,上述光线接收传感器8安装在与处理器芯片9电连接的电路板上。
[0023]本发明码垛机械手夹持器的防滑装置的工作方法,其具体包括以下步骤: 步骤S1:通过该发光二极管发出的光线,折射后照亮物体表面;
步骤S2:将物体表面反射回的一部分光线,传输到光线接收传感器(微成像器)内成像;步骤S3:利用传感器内部的一块图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)对摄取的一系列图像进行分析处理;DSP芯片的I秒钟可以获得3000张图像,通过快速地对这些图像上特征点位置的变化进行分析,获取夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,在获取物体有滑移时增加夹持器的夹持力;
步骤S4:利用脉宽调制技术(PMW)控制夹持器夹紧物体;直到物体不再滑动,从而得到合适的夹持力数值;
步骤S5:系统自动使用新获得的夹持力数值对下一个对象进行夹持操作。
[0024]本发明通过一种接触式光电滑移传感器来检测夹持器与物体之间是否滑动来判断是否夹紧,控制装置通过接触式光电滑移传感器感知对物体的接触信息和滑移速度信息,通过计算分析后,控制器快速发出指令并调整夹持器的夹紧程度。用该装置改进机械手夹紧器,能自动控制对不同货物的夹紧程度,无需人工设定夹持力。
[0025]与现有技术相比,本设计具有以下特点:
更高的柔性,本装置采用检测滑动的方式来控制夹紧力,无需修改机械手参数设置就能自动适应物体大小、重量的变化。而现有方式则需要修改参数设置才能适应物体的变化。
[0026]更高的可靠性和稳定性,相比于现有的检测力或力矩的半闭环控制方式,本发明采用直接检测滑移的闭环控制系统,具有更高的可靠性和稳定性。
[0027]如图1-3所示,传感器的接触平面和夹持器的夹持平面共面,传感器通过螺钉和位于夹持器上的钢片10固定连接在一起,当夹持器接触物体时,传感器会接收到接触信息,接着机械手控制器控制夹持器举起,如果举起过程中物体和夹持器之间发生相对滑动,传感器能感应到相应的滑移速度信息,从而向控制器发出信号,让控制器增加夹持力以夹紧物体。
[0028]以上是本设的较佳实施例,凡依本设计方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本设计方案的范围时,均属于本设计的保护范围。

Claims (7)

1.一种码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置安装在夹持器上,所述防滑装置中安装有接触式光电滑移传感器。
2.根据权利要求1所述的码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述接触式光电滑移传感器用于感知夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,并自动调整所需夹持力。
3.根据权利要求1所述的码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置的接触平面与夹持器平面共面。
4.根据权利要求1所述的码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置在夹持过程中与被夹持物体接触。
5.根据权利要求1所述的码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述防滑装置包括具有光线收、发窗口的主体和设在主体内的发光二极管、透镜和光线接收传感器,所述发光二极管横置在主体内,所述透镜包括第一透镜和第二透镜,所述第一透镜折射发光二极管的发出光线,所述第二透镜折射由第一透镜折射来的光线,所述光线接收传感器的接收口正对光线收、发窗口,所述主体上设有与夹持器夹持面共面的接触平面。
6.根据权利要求1所述的码垛机械手夹持器的防滑装置,其特征在于:所述光线接收传感器安装在与处理器芯片电连接的电路板上。
7.一种如权利要求5所述码垛机械手夹持器的防滑装置的工作方法,其特征在于:其具体包括以下步骤: 步骤S1:通过该发光二极管发出的光线,折射后照亮物体表面; 步骤S2:将物体表面反射回的一部分光线,传输到光线接收传感器(微成像器)内成像; 步骤S3:利用传感器内部的一块图像分析芯片(DSP,即数字微处理器)对摄取的一系列图像进行分析处理;DSP芯片的I秒钟可以获得3000张图像,通过快速地对这些图像上特征点位置的变化进行分析,获取夹持器相对物体的接触信息和滑移速度信息,在获取物体有滑移时增加夹持力; 步骤S4:利用脉宽调制技术控制夹持器夹紧物体;直到物体不再滑动,从而得到合适的夹持力数值; 步骤S5:系统自动使用新获得的夹持力数值对下一个对象进行夹持操作。
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