CN106862918A - 用于行李箱盖铰链的智能装载机装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于行李箱盖铰链的智能装载机装置及其控制方法，该智能装载机装置包括：铰链对准夹具，行李箱盖铰链在该铰链对准夹具处对准并且以预定位置设置，智能装载机，所述智能装载机的用于在铰链对准夹具处夹持对准的行李箱盖铰链的传送夹持器设置在前端部分处，并且智能装载机包括：铰接臂，用于将由传送夹持器夹持的行李箱盖铰链传送至车身的预定位置；驱动部分，驱动传送夹持器和铰接臂以改变传送夹持器的位置；力和扭矩(FT)传感器，安装在铰接臂和传送夹持器连接的部分处；以及控制器，控制驱动部分以使传送夹持器在通过FT传感器感测的力的方向上移动。

Description

用于行李箱盖铰链的智能装载机装置及其控制方法
相关申请的引用引证
本申请要求于2015年12月10日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2015-0176345号优先权权益，其全部内容通过引证方式结合于此。
技术领域
本公开内容涉及用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，且更特别地，涉及这样一种用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其可以将行李箱盖铰链传送至车身的预定位置并且工人可以通过工人与机器人的协作而利用小的力调整行李箱盖铰链的位置。
背景技术
由于工业制造领域中使用的技术，简单和重复性任务及困难的任务增加肌肉骨骼疾病的风险。因此，出现作为用于解决该问题的替换装置的可以辅助工人的协作机器人。
用于将行李箱盖铰链安装在车身上的过程需要重复性任务，该重复性任务可能使工人负担过重，从而可以使用重量平衡式的劳动力节省装置来减轻该问题。
然而，因为这种劳动力节省装置不能执行准确的位置控制，在紧固行李箱盖铰链的过程期间增加工作的负担，并且难以将劳动力节省装置通常应用于各种车辆。
因此，已研究均注意到工人的细节和机器人的稳健性并且可以应用于各种车辆的智能劳动力节省装置和装载机，使得可以降低劳动力负担和工作场所风险。
在此背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本公开内容的背景技术的理解，并且因此，本公开内容可能包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本公开内容致力于提供用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，智能装载机可以与工人协作以使行李箱盖铰链传送至准确位置，当出现碰撞时通过停止工作过程而可以改善智能装载机的稳定性，并且当感测到铰接臂周围的物体时通过停止智能装载机的操作可以安全地建立工作场所。
本公开内容的示例性实施方式提供一种用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，该智能装载机装置可包括铰链对准夹具，在该铰链对准夹具处行李箱盖铰链对准并且设置在预定位置处；智能装载机，所述智能装载机的用于夹持在铰链对准夹具处对准的行李箱盖铰链的传送夹持器设置在前端部分，并且智能装载机包括铰接臂以用于使传送夹持器夹持的行李箱盖铰链传送至车身的预定位置；驱动部分，驱动传送夹持器和铰接臂以改变传送夹持器的位置，并且允许传送夹持器夹持或者释放行李箱盖铰链；力和扭矩(FT)传感器，安装在铰接臂和传送夹持器连接的部分处，以用于感测在铰接臂和传送夹持器的操作待用状态下施加至传送夹持器或者行李箱盖铰链的力的方向；以及控制器，控制驱动部分以在由FT传感器感测的力的方向上移动传送夹持器。
铰链对准夹具可包括：移动框架，设置在固定框架上以能够沿着导向件移动；第一对准夹持器，设置在移动框架上以夹持行李箱盖铰链的一侧，和第二对准夹持器，设置为用于夹持行李箱盖铰链的另一侧；以及第一缸体，用于操作第一对准夹持器，第二缸体，用于操作第二对准夹持器，和第三缸体，设置为使移动框架沿着固定框架上的导向件移动。
智能装载机可包括：固定主体，固定在地面上；竖直移动构件，设置为从固定主体的一侧能沿着轨道竖直地移动；和气体弹簧，通过插入填充预定压力的气体的气缸体中的杆弹性地向上支撑竖直移动构件，其中，传送夹持器可旋转地设置在铰接臂的一端处，并且铰接臂的另一端可旋转地设置在竖直移动构件处。
用于行李箱盖铰链的智能装载机装置可以进一步包括近程传感器，该近程传感器设置在智能装载机的铰接臂的一侧以感测预定距离区域内的物体，其中，控制器控制驱动部分并根据近程传感器感测的信号而停止驱动部分的操作。
控制器可以在FT传感器感测的力的方向上控制驱动部分，以通过铰接臂校正传送夹持器的位置。
传送夹持器可包括：夹持器主体，固定至铰接臂的前端部分；固定指状物，固定至夹持器主体的一侧；和驱动指状物，通过铰链与夹持器主体的另一侧结合，其中，驱动部分包括夹持器缸体，该夹持器缸体基于夹持器主体上的行李箱盖铰链而使驱动指状物旋转，使得固定指状物和驱动指状物夹持行李箱盖铰链。
可以在铰接臂的长度方向上以预定间隔布置多个近程式传感器，以感测预定距离内的物体或者工人。
驱动部分可包括输出扭矩以控制铰接臂的位置的电动机，控制器可以计算电动机的实际旋转位置和理论旋转位置之间的差异并且根据差异的幅度确定是否出现碰撞，并且当确定已出现碰撞时，控制器可以停止驱动部分的操作以停止铰接臂的移动。
铰接臂可包括：第一臂，连接至竖直移动构件并且设置在水平方向上，以在水平方向上可旋转；和第二臂，连接至第一臂并且设置在水平方向上以基于第一臂而在水平方向上可旋转，其中，电动机和减速器设置在竖直移动构件和第一臂连接的部分处和第一臂和第二臂连接的部分处，并且第一臂和第二臂的旋转位置通过电动机和减速器改变。
本公开内容的另一示例性实施方式提供一种智能装载机装置的控制方法，包括：在铰链对准夹具上使待装配在车身处的行李箱盖铰链对准；利用设置在铰接臂的端部的传送夹持器夹持在铰链对准夹具处对准的行李箱盖铰链，并将行李箱盖铰链传送至车身的预定位置；利用安装在铰接臂与传送夹持器之间的力和扭矩(FT)传感器感测在铰接臂和传送夹持器的操作待用状态下施加至传送夹持器或者行李箱盖铰链的力的方向；并在通过FT传感器感测的力的方向上校正传送夹持器的位置。
方法可以进一步包括：使设置在铰链对准夹具处的行李箱盖铰链的位置与用于夹持设置在铰链对准夹具处的行李箱盖铰链的对准夹持器和使对准夹持器移动的缸体对准。
智能装载机可包括：固定主体，固定在地面上；竖直移动构件，从固定主体的一侧沿着轨道能竖直地移动；和气体弹簧，通过插入填充预定压力的气体的气缸体中的杆而弹性地向上支撑竖直移动构件，其中，传送夹持器可旋转地设置在铰接臂的一端处，并且铰接臂的另一端可旋转地设置在竖直移动构件处。
方法可以进一步包括：利用设置在相对于智能装载机的铰接臂的预定位置处的近程传感器感测物体或者工人；并当感测到物体或者工人时停止铰接臂和传送夹持器的操作。
可以包括输出用于驱动铰接臂的扭矩的电动机，并且控制方法可以进一步包括：计算电动机的实际旋转位置与理论旋转位置之间的差异；根据差异的幅度确定是否已出现碰撞；并且当确定出现碰撞时停止铰接臂的移动。
根据本公开内容的实施方式，可以通过FT传感器准确地控制铰接臂和铰链的位置并与工人协作，从而可以防止工人的肌肉骨骼疾病。
根据本公开内容的实施方式，通过在传送铰链的同时使用利用超声波的近程传感器可以防止与外部物体的碰撞，并当出现碰撞时，因为可以停止铰接臂的操作，从而改善其安全性。
此外，通过将用于各种车辆的铰链布置在铰链对准夹具处，然后通过根据车辆的种类选择性地传送对应的铰链，根据本公开内容的实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置可以通常应用于多种车辆。
附图说明
图1示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的示意图。
图2示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的立体图。
图3示意性地示出了根据本公开内容中的示例性实施方式的气体弹簧的正视图。
图4示出安装在根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置上的传送夹持器的立体图。
图5示意性地示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的俯视平面图。
图6示出根据本公开内容的示例性实施方式确定碰撞状态的方法的曲线图。
图7示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的控制方法的流程图。
图8示出了根据本公开内容的示例性实施方式的铰链对准夹具的立体图。
具体实施方式
在下文中将参照附图对本公开内容的示例性实施方式进行详细描述。
参考图1，根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置可包括铰链对准夹具100、智能装载机105、车身115和控制器120，其中，智能装载机105可包括传送夹持器110、铰接臂220、驱动部分130、FT传感器107和近程传感器109。
工人可以将行李箱盖铰链102(在下文中，称作“铰链”)设置在铰链对准夹具100处，并且工人可以使设置在铰链对准夹具100处的铰链102与预定位置对准。
智能装载机105可包括传送夹持器110以用于夹持铰链102，并且传送夹持器110可包括设置在其端部的铰接臂220。
FT(力和扭矩)传感器107可以设置在传送夹持器110与铰接臂220之间的连接部分处，并且可以感测施加至处于操作待用状态的传送夹持器110或者铰链102的力的方向。
驱动部分130可以提供驱动扭矩至铰接臂220和传送夹持器110，以用于铰接臂和传送夹持器通过电动机、减速器和缸体的操作，并且控制器120可以控制驱动部分130的操作。此外，控制器120可以沿着通过FT传感器107在铰接臂220和传送夹持器110的操作待用状态下感测的力的方向控制铰接臂220，然后可以校正传送夹持器110的位置。
在本公开内容的示例性实施方式中，控制器120可以根据通过近程传感器109感测的信号而停止铰接臂220和传送夹持器110的操作。
控制单元120可以通过预定程序操作的一个或多个处理器实现，并且预定程序可包括如下所述的用于执行根据本公开内容的示例性实施方式的方法的一系列命令。
图2示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的立体图。
参考图2，智能装载机105可包括固定主体200、轨道230、垂直运动构件210、铰接臂220、FT传感器107、近程传感器109、传送夹持器110、电动机240和减速器245。
固定主体200可以被固定到地板上，轨道230可以垂直设置在固定主体200处，并且竖直移动构件210可以设置为沿着轨道230竖直地移动。
铰接臂220的一端可以连接至竖直移动构件210，并且传送夹持器110可以安装在铰接臂220的另一端上。
铰接臂220可包括第一臂220a、第二臂220b、第三臂220c，和第四臂220d。第一臂220a、第二臂220b、第三臂220c，和第四臂220d可以通过接头连接至彼此，并且可以是驱动部分130的元件的电动机240和减速器245可以设置在每个接头处以供给用于铰接臂220的操作动力。
FT传感器107可以设置在铰接臂220与传送夹持器110之间的连接部分处，并且FT传感器107可以感测在铰接臂220和传送夹持器110的操作待用状态下施加至传送夹持器110或者铰链102的力方向并且然后将感测的力方向传输至控制器120。
控制器120可以在由FT传感器107感测的力方向上控制铰接臂220的电动机240以能够校正传送夹持器110的位置。
另外，近程传感器109可以设置在铰接臂220的预定位置处，近程传感器109可以感测预定距离内的物体或者工人然后将感测的信号传输至控制器120，使得控制器120可以根据从近程传感器109传输的感测的信号而停止铰接臂220和传送夹持器110的操作。
参考图3，气体弹簧300可包括缸体310和杆315，并且杆315的上端部分可以连接至竖直移动构件210。
预定压力的气体可以填充在气缸体310内部，杆315的下部可以插入气缸体310中，并且杆的上部可以向上推送竖直移动构件210。
因此，气体弹簧300可以整体地并向上地支撑竖直移动构件210、铰接臂220，和传送夹持器110，以补偿施加于此的负载。
参考图4，传送夹持器110可包括安装构件410、夹持器主体405、指状物400和夹持器缸体415。在图4中，安装构件410可以设置在夹持器主体405的上侧，并且夹持器主体405可以通过安装构件410而固定至铰接臂220的前端部分。
固定指状物404可以固定地设置在夹持器主体405的右下部处，驱动指状物402可以设置为基于(绕着)左下部处的铰链可旋转，并且夹持器缸体415可以设置在夹持器主体405处以推动或者拉伸驱动指状物402的一侧，使得驱动指状物402可以连同固定指状物404一起夹持铰链102。
参考图5，近程式传感器109可以设置在铰接臂220的预定位置，并且各个近程传感器109可被设为设置为感测在预定区域内的物体。
第一区域500和第二区域510可以包括在通过近程传感器109感测的区域中，并且当确定感测到物体在第一区域500内时，控制器120可以产生警报信号，而当确定感测到物体在第二区域510内时，控制器120可以停止铰接臂220和传送夹持器110的操作。
图6示出根据本公开内容的示例性实施方式确定碰撞状态的方法的曲线图。
参考图6，水平轴线表示时间，和竖直轴线表示电动机的理论旋转位置与其实际旋转位置之间的误差值。理论旋转位置可以基于控制器120应用于电动机240的命令计算，而实际的旋转位置可以通过旋转位置检测传感器(未示出)来感测。
如图6所示，当确定误差值超过正常范围时，控制器120可以确定碰撞状态，然后从而停止铰接臂220和传送夹持器110的操作。
图7示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置的控制方法的流程图。因为图示了流程图以能够容易理解本公开内容，各个步骤可以互相交换，或者去除，并且其内容选择性地包括上述内容或者可包括不同的内容。
参考图7，控制开始于步骤S700，并且在步骤S710，车身115可以进入预定位置。在步骤S715可以感测关于车身115的信息。
当确定在步骤S720完成准备时，工人可以在步骤S725根据关于车身115的信息将行李箱盖铰链102插入并放置在铰链对准夹具100中。
当确定在步骤S730完成铰链102的插入和对准时，可以执行步骤S735。在步骤S735，传送夹持器110可以通过铰接臂220移动使得布置在铰链对准夹具100处的铰链102中的一个可以传送至车身115的预定位置。同时执行整个控制，如果通过近程传感器109感测到外部物体，可以停止铰接臂220和传送夹持器110的操作。
当在步骤S740传送铰链102的同时确定感测到碰撞出现时，可以停止铰接臂220的操作使得铰链102的传送停止。
当没有出现或者感测到碰撞时，或者当碰撞之后操作重新启动按钮(未示出)时，可以执行步骤S750，使得铰链102可以传送至预定位置然后待用准备铰接臂220和传送夹持器110的操作。
在步骤S755可以通过FT传感器107感测施加至传送夹持器110或者铰链102的力的方向，并且传送夹持器110可以在FT传感器107感测的力的方向上精密地传送，使得在步骤S760精确地校正固定至传送夹持器110的铰链102的位置。
在步骤S765，工人可以暂时使铰链102紧固至车身，并且传送夹持器110可以与铰链102分离然后在步骤S770可以返回至初始位置。
在步骤S770，工人可以完全使铰链102紧固至车身115，并且在步骤S775，可以确定铰链102是否完全紧固在车身115上。在该情况下，可以通过紧固完成按钮的操作来确定铰链102是否完全固定在车身115上。
最后，在步骤S780可以显示铰链102完全紧固的状态，并且在步骤S785可以完成一个控制周期，然后可以再次执行步骤S700。
图8示出了根据本公开内容的示例性实施方式的铰链对准夹具的立体图。
参考图8，铰链对准夹具100可包括固定框架825、线性导向件820、第三对准缸体830、移动框架815、第一对准缸体810、第二对准缸体812、第一对准夹持器800、第二对准夹持器805和铰链102。
移动框架815可以沿着线性导向件820可移动地设置在固定框架825上，第一对准夹持器800和第二对准夹持器805可以设置在移动框架815上，第一对准夹持器800可以设置为夹持铰链102的中央部分，并且第二对准夹持器805可以设置为夹持铰链102的一端部分。
第一对准缸体810可以设置为操作第一对准夹持器800，第二对准缸体812可以设置为操作第二对准夹持器805，并且第三对准缸体830可以设置为使移动框架815沿着线性导向件820移动。
虽然已结合目前被视为实用的示例性实施方式描述了本公开内容，但应当理解的是，本公开内容不限于所公开的实施方式。相反地，本公开内容旨在涵盖被包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (14)

1.一种用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，包括：
铰链对准夹具，在所述铰链对准夹具处所述行李箱盖铰链对准并且设置在预定位置处；
智能装载机，所述智能装载机的用于夹持在所述铰链对准夹具处对准的所述行李箱盖铰链的传送夹持器设置在前端部分处，并且所述智能装载机包括铰接臂，以用于将由所述传送夹持器夹持的所述行李箱盖铰链传送至车身的预定位置；
驱动部分，驱动所述传送夹持器和所述铰接臂，以改变所述传送夹持器的位置并且允许所述传送夹持器夹持或者释放所述行李箱盖铰链；
力和扭矩传感器，安装在所述铰接臂和所述传送夹持器连接的部分处，以用于感测在所述铰接臂和所述传送夹持器的操作待用状态下施加至所述传送夹持器或者所述行李箱盖铰链的力的方向；以及
控制器，控制所述驱动部分以在由所述力和扭矩传感器感测的所述力的方向上移动所述传送夹持器。
2.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述铰链对准夹具包括：
移动框架，设置在固定框架上以能沿着导向件移动；
第一对准夹持器和第二对准夹持器，所述第一对准夹持器设置在所述移动框架上以夹持所述行李箱盖铰链的一侧，所述第二对准夹持器设置为夹持所述行李箱盖铰链的另一侧；以及
用于操作所述第一对准夹持器的第一缸体，用于操作所述第二对准夹持器的第二缸体，以及设置为使所述移动框架沿着所述固定框架上的所述导向件移动的第三缸体。
3.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述智能装载机包括：
固定主体，固定在地面上；
竖直移动构件，设置为从所述固定主体的一侧沿着轨道能竖直地移动；以及
气体弹簧，通过插入在填充有预定压力的气体的缸体中的杆而弹性地向上支撑所述竖直移动构件，
其中，所述传送夹持器能旋转地设置在所述铰接臂的一端处，并且所述铰接臂的另一端能旋转地设置在所述竖直移动构件处。
4.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，进一步包括：
近程传感器，设置在所述智能装载机的所述铰接臂的一侧，以感测预定距离区域内的物体，
其中，所述控制器控制所述驱动部分并且根据由所述近程传感器感测的信号而停止所述驱动部分的操作。
5.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述控制器在由所述力和扭矩传感器感测的所述力的方向上控制所述驱动部分，以通过所述铰接臂校正所述传送夹持器的位置。
6.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述传送夹持器包括：
夹持器主体，固定至所述铰接臂的前端部分；
固定指状物，固定至所述夹持器主体的一侧；以及
驱动指状物，通过一铰链与所述夹持器主体的另一侧结合，
其中，所述驱动部分包括夹持器缸体，所述夹持器缸体使所述驱动指状物基于所述夹持器主体上的所述行李箱盖铰链而旋转，使得所述固定指状物和所述驱动指状物夹持所述行李箱盖铰链。
7.根据权利要求4所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，多个近程传感器以预定间隔布置在所述铰接臂的长度方向上，以感测预定距离内的物体或者工人。
8.根据权利要求1所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述驱动部分包括输出扭矩以控制所述铰接臂的位置的电动机，
所述控制器计算所述电动机的实际旋转位置与理论旋转位置之间的差异，并根据所述差异的幅度来确定是否出现碰撞，并且
当确定已出现碰撞时，所述控制器停止所述驱动部分的操作以停止所述铰接臂的移动。
9.根据权利要求3所述的用于行李箱盖铰链的智能装载机装置，其中，所述铰接臂包括：
第一臂，连接至所述竖直移动构件并且设置在水平方向上，以在水平方向上能旋转；以及
第二臂，连接至所述第一臂并且设置在水平方向上，以基于所述第一臂而在水平方向上能旋转，
其中，电动机设置在所述竖直移动构件和所述第一臂连接的部分处，且减速器设置在所述第一臂和所述第二臂连接的部分处，并且所述第一臂和所述第二臂的旋转位置通过所述电动机和所述减速器来改变。
10.一种智能装载机装置的控制方法，包括：
在铰链对准夹具上使待装配在车身处的行李箱盖铰链对准；
利用设置在铰接臂的端部的传送夹持器来夹持在所述铰链对准夹具处对准的所述行李箱盖铰链，并将所述行李箱盖铰链传送至所述车身的预定位置；
利用安装在所述铰接臂与所述传送夹持器之间的力和扭矩传感器感测在所述铰接臂和所述传送夹持器的操作待用状态下施加至所述传送夹持器或者所述行李箱盖铰链的力的方向；并且
在由所述力和扭矩传感器感测的所述力的方向上校正所述传送夹持器的位置。
11.根据权利要求10所述的智能装载机装置的控制方法，进一步包括：使设置在所述铰链对准夹具处的所述行李箱盖铰链的位置与用于夹持设置在所述铰链对准夹具处的所述行李箱盖铰链的对准夹持器和使所述对准夹持器移动的缸体对准。
12.根据权利要求10所述的智能装载机装置的控制方法，其中，所述智能装载机包括：
固定主体，固定在地面上；
竖直移动构件，从所述固定主体的一侧沿着轨道能竖直地移动；以及
气体弹簧，通过插入在填充有预定压力的气体的缸体中的杆而弹性地向上支撑所述竖直移动构件，
其中，所述传送夹持器能旋转地设置在所述铰接臂的一端处，并且所述铰接臂的另一端能旋转地设置在所述竖直移动构件处。
13.根据权利要求10所述的智能装载机装置的控制方法，进一步包括：
利用设置在相对于所述智能装载器的所述铰接臂的预定位置处的近程传感器感测物体或者工人；并且
当感测到所述物体或者所述工人时，停止所述铰接臂和所述传送夹持器的操作。
14.根据权利要求10所述的智能装载机装置的控制方法，其中，所述智能装载机装置包括用于输出扭矩以驱动所述铰接臂的电动机，并且所述控制方法进一步包括：
计算所述电动机的实际旋转位置与理论旋转位置之间的差异；
根据所述差异的幅度确定是否已出现碰撞；以及
当确定出现碰撞时停止所述铰接臂的移动。
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