CN106542331B - 一种全向蠕动分拣平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向蠕动分拣平台及方法，该平台包括PC机(1)，刚性平台(2)，设置在刚性平台(2)上的单路执行模块(3)组和摄像头(4)，气泵(5)，电源(6)；所述PC机(1)位于刚性平台(2)的一侧，气泵(5)位于刚性平台(2)的另一侧；所述单路执行模块(3)从上到下包括软体驱动器(3‑1)、与软体驱动器(3‑1)连接的软体支架(3‑2)、与软体支架(3‑2)一侧固定连接的导轨(3‑3)、与导轨(3‑3)滑动连接的滑块(3‑4)、与导轨(3‑3)连接的可变形连接管(3‑5)、与可变形连接管(3‑5)连接的气缸(3‑6))。本发明可实现多类物品同一时刻的平衡搬运与动态分拣，极大地提高了搬运和分拣效率。

Description

一种全向蠕动分拣平台及方法

技术领域

本发明涉及软体机器人的技术领域，尤其涉及一种能够实现多类物品同一时刻平衡搬运与动态分拣的全向蠕动分拣平台。

背景技术

目前，现有的物体的搬运主要采用传送带，移动机器人等结构，物品的分拣主要采用各种各样的机械手，搬运过程与分拣过程分开工作，而且在同一时刻只能进行一类物品的分拣。能够同时实现物体分拣搬运的平台有德国费斯托公司研制的“WaveHandling”系统，它由许多波纹管组成可变形的表面，通过表面产生波动使物体快速移动。奥克兰大学研发的新型软体运动平台，模仿毛虫胸足和腹足的交替运动，控制软体单元交替运动，实现平台物体的水平和旋转运动。但是这两种平台受软体机器人材料的限制，软体单元沿竖直方向伸缩的距离较短，能够支撑的物品重量较轻，应用具有局限性。故需要一种方案解决上述缺点。

发明内容

技术问题：本发明提出了一种全向蠕动分拣平台及方法，能实现多类物品同一时刻的平衡搬运与动态分拣。

技术方案：本发明提供的全向蠕动分拣平台，该平台包括PC机，刚性平台，设置在刚性平台上的单路执行模块组和摄像头，气泵，电源；

所述PC机位于刚性平台的一侧，气泵位于刚性平台的另一侧；所述单路执行模块从上到下包括软体驱动器、与软体驱动器连接的软体支架、与软体支架一侧固定连接的导轨、与导轨滑动连接的滑块、与导轨连接的可变形连接管、与可变形连接管连接的气缸；所述刚性平台包括摄像头安装部分、软体驱动器安装部分、控制软体驱动器电磁阀安装部分气缸安装板、电源安装板、控制气缸电磁阀安装部分和硬件电路安装板；

所述摄像头安装部分包括悬杆和竖杆，竖杆与刚性平台上层表面一侧边缘中间位置连接，悬杆与竖杆顶端成直角连接，悬杆与刚性平台上层表面相互平行，摄像头安装在悬杆末端，负责判断平台上物体的位置；

所述软体驱动器安装部分滑块安装板组成，固定在刚性平台的上层表面，所述单路执行模块中的滑块固定在上面；

所述电源安装板位于刚性平台下部的一侧，所述电源安装在上面；

所述控制软体驱动器电磁阀安装部分由二位三通电磁阀安装板组成，固定在刚性平台的相互连接的四侧，其中的三侧安装四根电磁阀安装板，剩余的一侧安装一根电磁阀安装板；控制软体驱动器运动的二位三通电磁阀安装在上面；所述控制气缸电磁阀安装部分由三位五通电磁阀安装板组成，均匀固定在刚性平台的下部，控制气缸运动的三位五通电磁阀安装在上面；

所述气缸安装部分位于刚性平台的中部，安装单路执行模块中的气缸；

所述硬件电路安装部分位于刚性平台的底部，用于放置控制平台的硬件电路。

优选的，所述软体驱动器安装在软体支架上，所述软体支架固定在导轨上，所述滑块固定在刚性平台的滑块安装板上；所述可变形连接管的上端与所述导轨相连，下端与所述气缸的气缸杆相连；气缸伸缩，带动可变形连接管与其上的导轨运动，导轨与滑块之间产生相对滑动，从而带动安装在导轨上的软体支架和软体驱动器运动。

优选的，所述软体驱动器为柔性，用于实现弯曲、平移，伸展变形。

优选的，物体完成一次运动所需的所述单路执行模块包括第一单路执行模块、第二单路执行模块、第三单路执行模块、第四单路执行模块、第五单路执行模块和第六单路执行模块、第七单路执行模块、第八单路执行模块、第九单路执行模块。

本发明还提供了一种用于全向蠕动分拣平台的方法，该方法包括如下步骤：物体放置在所述第一单路执行模块、第二单路执行模块、第三单路执行模块、第四单路执行模块、第五单路执行模块和第六单路执行模块上；

首先，位于物体四边的第一单路执行模块、第三单路执行模块、第四单路执行模块、第六单路执行模块向上运动，将物体顶起；然后位于中间的第二单路执行模块、第五单路执行模块和第八单路执行模块上的软体驱动器进行平移变形；变形结束后，位于物体四边的第一单路执行模块、第三单路执行模块、第四单路执行模块、第六单路执行模块向下运动，使物体回落至与中间的第二单路执行模块、第五单路执行模块和第八单路执行模块上的软体驱动器的上表面接触；之后位于中间的第二单路执行模块、第五单路执行模块和第八单路执行模块上的软体驱动器进行变形恢复运动，这时，物体就发生移动，物体移动至第四单路执行模块、第五单路执行模块、第六单路执行模块、第七单路执行模块、第八单路执行模块和第九单路执行模块上。

优选的，多个物体同时分拣搬运的过程包括：摄像头判断平台上物体的位置，将信息反馈给PC机，PC机通过物体当前位置的反馈信号及物体的目标位置，规划多个物体的运动轨迹，通过控制单路模块组的运动，实现多个物体的同时运动。

有益效果：

1.本发明采用刚性与柔性相结合的方式，能够实现平台上物品的平衡搬运，可以用于贵重或易碎物品的搬运和分拣。

2.本发明依靠气缸伸缩实现垂直方向的运动，通过控制软体驱动器每个气室的压力大小，实现水平方向的平移运动，软体驱动器放置在刚性软体支架中，既保留了软体机器人具有较好柔顺性的优点，又增加了沿竖直方向的运动距离及刚性支撑强度。

3.本发明采用摄像头确定平台上物品的位置，PC机用于决策规划物品的运动轨迹，可以实现多类物品的同时分拣和搬运，搬运和分拣效率高。

附图说明

图1是本发明一种全向蠕动分拣平台的主视图。

图2是本发明一种全向蠕动分拣平台的三维装配图。

图3是本发明一种全向蠕动分拣平台中刚性平台的三维装配图。

图4是本发明一种全向蠕动分拣平台中单路执行模块的三维装配图。

图5是本发明一种全向蠕动分拣平台中单路执行模块与刚性平台的安装示意图。

图6是本发明一种全向蠕动分拣平台上物体的运动过程示意图。

图7是本发明一种全向蠕动分拣平台实现多类物体同时分拣的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本发明进一步说明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明公开了一种全向蠕动分拣平台及方法，该平台是一种集搬运与分拣为一体的软体蠕动平台，由PC机，刚性平台，单路执行模块，摄像头，气泵，电源组成。所述单路执行模块由软体驱动器、软体支架、导轨、滑块、可变形连接管、气缸组成，根据需求，组合排布在刚性平台上。一种用于全向蠕动分拣平台的方法包括：物体在平台时运动包括：依靠气缸实现垂直方向的运动，通过控制软体驱动器每个气室的压力大小，实现水平方向的平移运动；通过刚性与柔性相结合的方式，组合实现平台上物体的移动。多个物体同时分拣搬运的过程包括：摄像头判断平台上物体的位置，将信息反馈给PC机，PC机通过物体当前位置的反馈信号及物体的目标位置，规划多个物体的运动轨迹，通过控制单路模块组的运动，实现多个物体的同时运动。本发明相比现有技术，可实现多类物品同一时刻的平衡搬运与动态分拣，极大地提高了搬运和分拣效率。

请参阅图1至图5所示，本发明公开一种全向蠕动分拣平台包括PC机1，刚性平台2，设置在刚性平台2上的单路执行模块3组和摄像头4，气泵5，电源6；所述PC机1位于刚性平台2的一侧，气泵5位于刚性平台2的另一侧。

参阅图3，所述刚性平台2包括摄像头安装部分2-1、软体驱动器安装部分2-2、控制软体驱动器电磁阀安装部分2-3、气缸安装板2-4、电源安装板2-5、控制气缸电磁阀安装部分2-6和硬件电路安装板2-7。

参阅图4，所述单路执行模块3从上到下包括软体驱动器3-1、与软体驱动器3-1连接的软体支架3-2、与软体支架3-2一侧固定连接的导轨3-3、与导轨3-3滑动连接的滑块3-4、与导轨3-3连接的可变形连接管3-5、与可变形连接管3-5连接的气缸3-6；所述软体驱动器3-1为柔性，用于实现弯曲、平移，伸展变形。

参阅图1至图5，所述摄像头安装部分2-1包括悬杆2-1-1和竖杆2-1-2，竖杆2-1-2与刚性平台2上层表面一侧边缘中间位置通过角铝、T型螺栓和螺母固定连接，悬杆2-1-1与竖杆2-1-2顶端通过角铝、T型螺栓和螺母固定，成直角连接，悬杆2-1-1与刚性平台2上层表面相互平行，摄像头4安装在悬杆2-1-1末端，负责判断平台上物体的位置；所述软体驱动器安装部分2-2由滑块安装板2-2-1组成，通过角铝、T型螺栓和螺母固定在刚性平台2的上层表面，所述单路执行模块3中的滑块3-4通过螺钉固定在上面；所述电源安装板2-5位于刚性平台2下部的一侧，所述电源6安装在上面；所述控制软体驱动器电磁阀安装部分2-3由二位三通电磁阀安装板组成，通过T型螺栓和螺母固定在刚性平台2的相互连接的四侧，其中的三侧安装四根电磁阀安装板，剩余的一侧安装一根电磁阀安装板；控制软体驱动器3-1运动的二位三通电磁阀安装在上面；所述控制气缸电磁阀安装部分2-6由三位五通电磁阀安装板组成，通过T型螺栓和螺母均匀固定在刚性平台2的下部，控制气缸3-6运动的三位五通电磁阀安装在上面；所述气缸安装部分2-4位于刚性平台2的中部，单路执行模块3中的气缸3-6通过螺母固定安装在上面；所述硬件电路安装部分2-7位于刚性平台2的底部，用于放置控制平台的硬件电路。

所述软体驱动器3-1安装在软体支架3-2上，所述软体支架3-2固定在导轨3-3上，所述滑块3-4固定在刚性平台2的滑块安装板2-2-1上；所述可变形连接管3-5的上端与所述导轨3-3相连，下端与所述气缸3-6的气缸杆相连；气缸3-6伸缩，带动可变形连接管3-5与其上的导轨3-3运动，导轨3-3与滑块3-4之间产生相对滑动，从而带动安装在导轨3-3上的软体支架3-2和软体驱动器3-1运动。

参阅图4和图5，所述软体驱动器3-1安装在软体支架3-2上，所述软体支架3-2通过螺栓固定在导轨3-3上，所述滑块3-4通过螺钉固定在刚性平台2的滑块安装板2-2-1上。所述可变形连接管3-5的上端与所述导轨3-3相连，下端与所述气缸3-6的气缸杆相连。当气缸3-6向上伸出时，带动可变形连接管3-5与其上的导轨3-3向上运动，导轨3-3与滑块3-4之间产生相对滑动，从而带动安装在导轨3-3上的软体支架3-2和软体驱动器3-1向上运动。当气缸3-6向下缩回时，带动可变形连接管3-5与其上的导轨3-3向下运动，导轨3-3与滑块3-4之间产生相对滑动，从而带动安装在导轨3-3上的软体支架3-2和软体驱动器3-1向下运动。

参阅图6，物体完成一次运动所需的所述单路执行模块3包括第一单路执行模块3.1、第二单路执行模块3.2、第三单路执行模块3.3、第四单路执行模块3.4、第五单路执行模块3.5和第六单路执行模块3.6、第七单路执行模块3.7、第八单路执行模块3.8、第九单路执行模块3.9。位于全向蠕动分拣平台上物体进行一次运动的过程包括：物体放置在所述第一单路执行模块3.1、第二单路执行模块3.2、第三单路执行模块3.3、第四单路执行模块3.4、第五单路执行模块3.5和第六单路执行模块3.6上；

首先，位于物体四边的第一单路执行模块3.1、第三单路执行模块3.3、第四单路执行模块3.4、第六单路执行模块3.6向上运动，将物体顶起；然后位于中间的第二单路执行模块3.2、第五单路执行模块3.5和第八单路执行模块3.8上的软体驱动器3-1进行平移变形；变形结束后，位于物体四边的第一单路执行模块3.1、第三单路执行模块3.3、第四单路执行模块3.4、第六单路执行模块3.6向下运动，使物体回落至与中间的第二单路执行模块3.2、第五单路执行模块3.5和第八单路执行模块3.8上的软体驱动器的上表面接触；之后位于中间的第二单路执行模块3.2、第五单路执行模块3.5和第八单路执行模块3.8上的软体驱动器3-1进行变形恢复运动，这时，物体就发生移动，物体移动至第四单路执行模块3.4、第五单路执行模块3.5、第六单路执行模块3.6、第七单路执行模块3.7、第八单路执行模块3.8和第九单路执行模块3.9上。

参阅图1至图7，多个物体同时分拣搬运的过程包括：摄像头4判断平台上物体的位置，将信息反馈给PC机1，PC机1通过物体当前位置的反馈信号及物体的目标位置，规划多个物体的运动轨迹，通过控制单路模块3组的运动，实现多个物体的同时运动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。例如，所述单路执行模块3的数量可以根据需求，酌量增减，所述单路执行模块3的布局可以根据需求自行组合。所述控制软体驱动器电磁阀安装部分2-3和所述控制气缸电磁阀安装部分2-6的电磁阀安装板的数量根据实际需求增添。所述可变形连接管3-5可以是钢丝、铁丝、硬质气管等既有一定刚性又可变形为任意形状的材料。刚性平台2的形状，可以根据需求进行变形，可以添加、连接、固定、安装其他附件及装置，实现所需的功能。

Claims (6)

1.一种全向蠕动分拣平台，其特征在于：该平台包括PC机(1)，刚性平台(2)，设置在刚性平台(2)上的单路执行模块(3)组和摄像头(4)，气泵(5)，电源(6)；

所述PC机(1)位于刚性平台(2)的一侧，气泵(5)位于刚性平台(2)的另一侧；所述单路执行模块(3)从上到下包括软体驱动器(3-1)、与软体驱动器(3-1)连接的软体支架(3-2)、与软体支架(3-2)一侧固定连接的导轨(3-3)、与导轨(3-3)滑动连接的滑块(3-4)、与导轨(3-3)连接的可变形连接管(3-5)、与可变形连接管(3-5)连接的气缸(3-6)；所述刚性平台(2)包括摄像头安装部分(2-1)、软体驱动器安装部分(2-2)、控制软体驱动器电磁阀安装部分(2-3)、气缸安装板(2-4)、电源安装板(2-5)、控制气缸电磁阀安装部分(2-6)和硬件电路安装板(2-7)；

所述摄像头安装部分(2-1)包括悬杆(2-1-1)和竖杆(2-1-2)，竖杆(2-1-2)与刚性平台(2)上层表面一侧边缘中间位置连接，悬杆(2-1-1)与竖杆(2-1-2)顶端成直角连接，悬杆(2-1-1)与刚性平台(2)上层表面相互平行，摄像头(4)安装在悬杆(2-1-1)末端，负责判断平台上物体的位置；

所述软体驱动器安装部分(2-2)由滑块安装板(2-2-1)组成，固定在刚性平台(2)的上层表面，所述单路执行模块(3)中的滑块(3-4)固定在上面；

所述电源安装板(2-5)位于刚性平台(2)下部的一侧，所述电源(6)安装在上面；

所述控制软体驱动器电磁阀安装部分(2-3)由二位三通电磁阀安装板组成，固定在刚性平台(2)的相互连接的四侧，其中的三侧安装四根电磁阀安装板，剩余的一侧安装一根电磁阀安装板；控制软体驱动器(3-1)运动的二位三通电磁阀安装在上面；所述控制气缸电磁阀安装部分(2-6)由三位五通电磁阀安装板组成，均匀固定在刚性平台(2)的下部，控制气缸(3-6)运动的三位五通电磁阀安装在上面；

所述气缸安装板(2-4)位于刚性平台(2)的中部，安装单路执行模块(3)中的气缸(3-6)；

所述硬件电路安装部分(2-7)位于刚性平台(2)的底部，用于放置控制平台的硬件电路。

2.根据权利要求1所述的全向蠕动分拣平台，其特征在于：所述软体驱动器(3-1)安装在软体支架(3-2)上，所述软体支架(3-2)固定在导轨(3-3)上，所述滑块(3-4)固定在刚性平台(2)的滑块安装板(2-2-1)上；所述可变形连接管(3-5)的上端与所述导轨(3-3)相连，下端与所述气缸(3-6)的气缸杆相连；气缸(3-6)伸缩，带动可变形连接管(3-5)与其上的导轨(3-3)运动，导轨(3-3)与滑块(3-4)之间产生相对滑动，从而带动安装在导轨(3-3)上的软体支架(3-2)和软体驱动器(3-1)运动。

3.根据权利要求1所述的全向蠕动分拣平台，其特征在于：所述软体驱动器(3-1)为柔性，用于实现弯曲、平移，伸展变形。

4.根据权利要求1所述的全向蠕动分拣平台，其特征在于：物体完成一次运动所需的所述单路执行模块(3)包括第一单路执行模块(3.1)、第二单路执行模块(3.2)、第三单路执行模块(3.3)、第四单路执行模块(3.4)、第五单路执行模块(3.5)和第六单路执行模块(3.6)、第七单路执行模块(3.7)、第八单路执行模块(3.8)、第九单路执行模块(3.9)。

5.一种用于权利要求4所述的全向蠕动分拣平台的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：物体放置在所述第一单路执行模块(3.1)、第二单路执行模块(3.2)、第三单路执行模块(3.3)、第四单路执行模块(3.4)、第五单路执行模块(3.5)和第六单路执行模块(3.6)上；

首先，位于物体四边的第一单路执行模块(3.1)、第三单路执行模块(3.3)、第四单路执行模块(3.4)、第六单路执行模块(3.6)向上运动，将物体顶起；然后位于中间的第二单路执行模块(3.2)、第五单路执行模块(3.5)和第八单路执行模块(3.8)上的软体驱动器(3-1)进行平移变形；变形结束后，位于物体四边的第一单路执行模块(3.1)、第三单路执行模块(3.3)、第四单路执行模块(3.4)、第六单路执行模块(3.6)向下运动，使物体回落至与中间的第二单路执行模块(3.2)、第五单路执行模块(3.5)和第八单路执行模块(3.8)上的软体驱动器的上表面接触；之后位于中间的第二单路执行模块(3.2)、第五单路执行模块(3.5)和第八单路执行模块(3.8)上的软体驱动器(3-1)进行变形恢复运动，这时，物体就发生移动，物体移动至第四单路执行模块(3.4)、第五单路执行模块(3.5)、第六单路执行模块(3.6)、第七单路执行模块(3.7)、第八单路执行模块(3.8)和第九单路执行模块(3.9)上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：多个物体同时分拣搬运的过程包括：摄像头(4)判断平台上物体的位置，将信息反馈给PC机(1)，PC机(1)通过物体当前位置的反馈信号及物体的目标位置，规划多个物体的运动轨迹，通过控制单路模块(3)组的运动，实现多个物体的同时运动。