CN106976717A - 一种机器人抓取整体物料的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种设有检测所抓取物料的装置，从所抓取物料的预定方位托起所抓取物料，自动抓取整体物料的系统，包括基架、托爪、检测所抓取物料的装置、控制器、驱动器及托爪上的夹紧爪。通过基架安装在控制所抓取物料运动的运动源机构的输出部件上；驱动器安装在基架上，托爪以运动副的形式与驱动器连接；检测所抓取物料的装置与托爪之间保持精确的位置关系；检测所抓取物料的装置通过通讯的方式与控制器连接；控制器通过通讯方式与驱动器连接；驱动器与动力源连接。对于多张堆叠码放在一起的板状物料还设有分层装置。并能对所抓取物料翻面。

Description

一种机器人抓取整体物料的系统

技术领域

本发明属于自动化技术领域，尤其是机器人非人工抓取整体物料的技术领域。

背景技术

这里的整体物料特征是：整体物料的其中任一部分受力、并产生大于这个整体的最大方向尺寸的位移后，整体物料的任何部分都不会脱离整体。

这里的非人工是指：依靠预先输入的程序，当工作条件在一定范围内变化时，包括没有规律的随机变化时，不需要人的参与和干预，系统(装置)稳定可靠地完成预定的任务。

这里的抓取是指，把所要抓取的物料与抓取装置连接，包括固定连接和非固定连接，使所抓取物料可以随着抓取装置运动而运动。

这里的运动源机构是指，承载着抓取系统，带动抓取系统运动，把所抓取物料运送到指定位置，并能给抓取系统提供动力源和安装基础的设备。

机器人的普及，使得普遍提高人民生活水平更为现实。

自动化技术的迅猛发展，把人从繁重的体力劳动中解脱出来，尤其从循环重复的劳动中解脱出来，极大的提高了生产力水平。以前需要人力抬起搬运的物料，采用自动化的抓取技术后，可以非常便捷安全平稳地抓起来移动。

例如，

使用磁力吸盘，可以便捷的抓取没有吊钩和把手的铁磁性物料。

使用真空吸盘，可以便捷的抓取表面平整的物料。

使用机械手的夹头、夹爪、卡盘、卡爪，可以抓取固定位置的刀柄、工件运送到指定的位置。

使用真空吸盘时，由于气源压力波动和被抓取物料表面状态变化，吸力不稳定；由于气源压力的限制和吸持表面面积的限制，吸力有限。因而真空吸盘抓取物料后，移动的速度和加速度受到限制，严重影响了自动化设备追求的高效率、高可靠性。

很多平板状的物料，像钢板、纸张、塑料板、有色金属板等，厚度与长度、宽度或直径等平面尺寸的比值很小，通常摞在一起，运输计量非常方便。使用加工时，分层拿出一张或需要的其他数量，现有技术有人工撬开分层钢丝绳起吊移动、叉车楔入铲起移动，真空吸盘起吊移动、风力分层摩擦轮移动、铁磁性材料还可能采用磁力吸盘起吊移动。既解决了人工操作的安全隐患，又高效快捷稳定。

当很多张表面平整的物料叠放在一起时，由于黏连、真空、静电等吸附在一起，吸盘抓取发生过要求抓取一张物料，结果抓取了多张物料的失误。

吸盘抓取物料时，还存在放开物料时敏捷程度低。有的需要设置专门的推开机构，容易损伤物料。

表面不规则的物料，用真空吸盘、风力分层摩擦轮、甚至磁力吸盘抓取的可靠性都不理想。

风力分层摩擦轮移动不适应重量大、表面易损伤的物料。

需要一次抓取多张物料时，尤其是真空吸盘的吸力不能作用到下一张独立的物料上，也不便通过吸盘抓取的方式实现。

一张纸印刷好一面后，需要印刷另一面时，需要翻面，采用吸盘及其组合，不易简单地实现。

由于自动化抓取技术的限制，机器人在很多场合无法代替人的工作，尤其是一些重复性工作还必须依靠人工完成，例如前述多层材料的抓取等。

发明内容

一、基本方案

为了解决现有技术中的磁力吸盘、真空吸盘、卡盘、卡爪、夹头、风力分层摩擦轮移动等自动化抓取装置的缺陷，同时扩大机器人的应用范围，本发明公开一种从所抓取整体物料的预定方位托住该物料，来抓取此物料的自动化抓取系统，其特征是从所抓取物料的预定方位托住所抓取物料，设有检测所抓取物料的装置；包括基架、托爪、检测所抓取物料的装置、控制器、驱动器；通过基架安装在控制所抓取物料运动的运动源机构的输出部件上；驱动器安装在基架上，托爪以运动副的形式与驱动器连接；检测所抓取物料的装置与托爪之间保持精确的位置关系；检测所抓取物料的装置通过通讯的方式与控制器连接；控制器通过通讯方式与驱动器连接；驱动器与动力源连接。

该抓取系统适用于循环工作过程中，整体物料的特定参数在指定范围内有可能变化，包括有规律的变化和无规律的变化的情况。依靠检测所抓取物料的装置确定整体物料特定参数的具体数值，例如确定该物料与托爪之间的相对位置，控制器根据相对位置信息，使托爪能顺利可靠地楔入所抓取物料的预定方位。

检测所抓取物料的装置，是为了获取整体物料的特定参数在指定范围内变化时所能确定的更小范围，以便可靠地实现托爪与所抓取物料的连接，既可以是直接来连接，也可以通过辅助方法支持后实现连接。因此，检测所抓取物料的装置，既可以是测量装置，也可以是定位装置或者定位系统，例如把整体物料放到定位机构里，通过定位机构的工作使所抓取物料的基准要素与定位机构的定位要素相联系，从而缩小所抓取物料特定参数的不确定范围，甚至可以进一步通过换算，保证托爪顺利与所抓取物料连接。

因而该抓取系统，在设定调试好的、动力充足、环境条件正常的工作期间，例如一个生产班次、一个执勤月或者年，不需要人的辅助和参与、干涉，顺利可靠地完成抓取任务。

二、基础优选方案

动力源可以是电力，也可以是机械、气动、液压等类型动力。

控制器优先安装在运动源机构上。实际应用中控制器一般与运动源机构的控制器设在一起，也可以控制器把指令发给运动源机构，运动源机构产生相应的运动和动力传动给驱动器。控制器通过通讯方式与运动源机构连接，由来自运动源机构的机械运动和动力通过传动机构来驱动托爪运动。

所述所抓取物料的预定方位，优先选用所抓取物料的下方。为便于叙述，以下全部以所抓取物料的下方作为托住所抓取物料的预定方位为例进行描述。

依靠检测所抓取物料优先安装在基架上，也可以安装在其它静止物体上，还可以安装在能够确定时间空间方位对应参数的运动物体上。

检测所抓取物料的装置，可以分别检测所抓取物料的位置和形状、轮廓、重量、颜色等，也可以同时检测其中的一种或者数种。

抓取系统通过基架与控制物料运动的运动源机构的输出部件固定连接为一体。

对于柔性物料或者较大尺寸物料的优选方案，托爪上配有夹紧爪，当托爪楔入所抓取物料下方后，夹紧爪靠近托爪，夹紧爪与托爪一起把物料夹紧。避免移动过程中失落，从而可容易提高搬运物料的效率。

对于水平面内长度尺寸较大的物料，采用在所抓取物料的对边设置成对托爪的优选方案；对边是指物料的边缘两处，这两处的连线经过物料的几何中心或者物理重心。托爪与基架之间采用运动副连接，由于抓取过程中，托爪的运动不平行、甚至相反，所以需要给各个托爪配置独立或部分共用的驱动器。托爪长度大于夹紧爪的长度。楔入时，托爪下表面距离下一层物料的表面一定距离，比如不小于1.5毫米(根据物料表面状态确定)，较深的楔入所抓取物料的下方，在一次抓取多层物料的情况下，夹紧爪长度较短，减少最上层所抓取物料可能被夹伤的区域，用托爪较深地托住最下层的所抓取物料。

一个优选方案，用平板式弹簧夹的两个夹板代替托爪和夹紧爪。

优选方案，托爪上设置有保护所抓取物料的柔软材料；

夹紧爪上设有保护所抓取物料的柔软材料；

托爪和夹紧爪上设有保护所抓取物料的柔软材料。

柔软材料优先选用橡胶、海绵；

柔软材料应不易脱落，稳定可靠，不会污染所抓取物料，保护所抓取物料不受损伤、损害。

在卸料的工位，沿着所抓取物料边缘的外侧设置定位挡块。使得所抓取物料准确地到达指定位置，并且保证托爪与所抓取物料能够完全分离，托爪与所抓取物料分离时，定位挡块挡在所抓取物料厚度很薄的侧边(甚至边角料)，把托爪与所抓取物料完全隔开，所抓取物料的上下工作面不会受力和损伤。

进一步优选，平行设置多个或者多对托爪，以适应抓取宽度较大和重心不易控制在托爪上的物料；

再进一步优选，在相互垂直的方向上，譬如长度方向和宽度方向上，同时设置托爪；

更进一步优选，环状周向布置多个托爪；

还进一步优选，环状周向均布多个托爪；

一个优选方案，托爪与所抓取物料接触部位的硬度大于所抓取物料的硬度并制出引导用的楔形。

优选方案，托爪设为长条状，甚至贯通整个所抓取物料的下方，消除所抓取物料的重力引起的变形和损害。

优先方案，托爪设为网格状，甚至贯通整个所抓取物料的下方，消除所抓取物料的重力引起的变形和损害。

优先方案，托爪设为平板，甚至贯通整个所抓取物料的下方，消除所抓取物料的重力引起的变形和损害。

优先方案，托爪设为表面与所抓取物料下方轮廓吻合的形状，从下方稳定地托住所抓取物料，消除所抓取物料的重力引起的变形和损害，消除运转过程中加速度引起的位置精度下降。

托爪楔入的一个优选方案，直接推撬。适用于所抓取物料与支撑物料的物体之间有较大的缝隙，把托爪送进缝隙，并撬动所抓取物料：最终使托爪处于所抓取物料的下方，把所抓取物料与它下面的支撑物分开，抓取装置可以带着所抓取物料按照要求的规律运动。

三、分层装置

对于多层堆叠在一起的多张材料的优选方案，设置分层装置；

已经按照预定的张数、厚度、次序、方位等要求成套叠放在一起的所抓取物料，很多套所抓取物料预先叠放在一起，需要每次一套送到指定位置。

分层装置第一个优选方案，楔入分层。使楔入所抓取物料下方的托爪上的前端起始楔入部位的材料硬度高于所要抓取物料的材料硬度；该前端起始楔入部位设有引导楔入的斜面；该斜面的表面粗糙度要小，一般不大于Ra3.2、遇到牛顿摩擦大和表面要求严格的所抓取物料时应小于Ra0.4；该斜面不能有毛刺，尤其应保留尖边清除毛刺。把斜面前端的尖边对准所抓取物料与下一层物料或者支撑物的缝隙，楔入缝隙，把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第二个优选方案，设置专门的分层元件，首先楔入所抓取物料与它下面的支撑物之间，把所抓取物料与它下面的支撑物分开，促使托爪顺利地楔入所抓取物料与它下面的支撑物之间，实现抓取该物料的目的。

分层装置第三个优选方案，分层前先用定位件从多个侧面推靠所抓取物料，尤其是从与分层方向垂直的侧面推靠，使得各层叠码整齐、侧面一致、位置准确。便于减少分层动作的运动范围和提高抓取的位置精度。推靠装置的每一个方向，比如纵向或横向，一个方向的一个侧面为固定位置定位侧面，另一个侧面为活动侧面随着物料的尺寸误差停止推靠；也可以活动侧面先推靠过应该停止的位置，定位侧面在向相反的方向推靠到定位侧面的位置；对于尺寸精度很高的物料，可以每个侧面都推靠到设定的固定位置；固定位置定位侧面优先选用物料上其它要素的基准表面。

分层装置第四个优选方案，遇有真空、静电、粘合剂吸引时，设置压挡元件，紧随托爪楔入所抓取物料与下一层物料之间，压住下面不需要抓取的最上一层材料，分开一段距离。

分层装置第五个优选方案，设有在抓取之前检测已经分出的所抓取物料厚度的装置。分层元件完全楔入后，检测装置检测分层元件正上方所抓取物料的高度，与分层元件上表面的高度比较，判断分开的厚度与要求的所抓取物料厚度是否一致，不一致时重新分层。

分层装置第六个优选方案，分层装置与抓取装置设置为两套独立的装备，预先分层送到指定位置，等待抓取装置来抓取。设置有避让槽的上料平台，用其它抓取方法，把需要抓取的物料，预先按照要求的规格、张数、次序、方位放在前述上料平台上。托爪进入前述上料平台的避让槽中，抓取预先配好的物料。特别适用于还没有按照预定的张数、厚度、次序、方位等要求成套叠放在一起的所抓取物料。

分层装置第一个优选方案的第一个进一步方案，抹斜、推斜错开楔入。用一件与所抓取物料的上表面不垂直且倒向所抓取物料的斜面，从侧面倾斜少量推动堆叠在一起的所抓取物料和垫在它下面的物料，使各层材料错开，扩大缝隙，便于楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第二个进一步方案，上面摩擦推斜错位。在所抓取物料的上表面施加向着物料中心方向的摩擦力，使得所抓取物料与它下面的支撑物相对位移边缘错开，作为支撑物的下一层物料上表面露出一部分，便于托爪或者另外的分层元件楔入把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第三个进一步方案，侧面推斜(侧面固定厚度推斜)。仅仅推移所要抓取物料的侧面，避开所要抓取物料下面的支撑物，使作为支撑物的下一层物料露出一定宽度，便于找到缝隙位置，顺利的楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第四个进一步方案，独立上推，楔入分层。并设置带有尖边或者针尖的分层元件，例如尖边或者针尖的圆弧半径不大于R0.3，用尖边或者针尖顶着所抓取物料的侧面，向上移动，使所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙扩大，便于顺利楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第五个进一步方案，对面反推，形成错位，上推分层。从需要楔入侧面的对面侧面仅仅推所抓取物料，避开所抓取物料下面的支撑物，使需要楔入的侧面的下表面露出下面的支撑物；并设置带有尖边或者针尖的分层元件，例如尖边或者针尖的圆弧半径不大于R0.3，用尖边或者针尖从下面倾斜顶着所要抓取物料露出的下表面向上顶，把所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙扩大，便于顺利楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第六个进一步方案，摩擦拉回，形成错位，上推分层。在要抓取物料的上表面施加离开所抓取物料中心方向的摩擦力，把所抓取物料移向需要楔入的一侧，使需要楔入的侧面的下表面露出下面的支撑物；并设置带有尖边或者针尖的分层元件，例如尖边或者针尖的圆弧半径不大于R0.3，用尖边或者针尖从下面倾斜顶着所要抓取物料露出的下表面向上顶，把所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙扩大，便于顺利楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第七个进一步方案，斜回上推分层。用一件与所抓取物料的上表面不垂直且倒向所抓取物料的斜面，从所抓取物料上需要楔入托爪的侧面对面的侧面倾斜少量推动堆叠在一起的所抓取物料和垫在它下面的物料，使各层材料错开，使需要楔入的侧面的下表面露出下面的支撑物；并设置带有尖边或者针尖的分层元件，例如尖边或者针尖的圆弧半径不大于R0.3，用尖边或者针尖从下面倾斜顶着所要抓取物料露出的下表面向上顶，把所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙扩大，便于楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第八个进一步方案，旋转楔入分层。托爪绕着平行于分层方向的轴线旋转，通过旋转楔入所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙。以适应所抓取物料之外空间过小，但要求托爪长度较大的情况。

分层装置第一个优选方案的第九个进一步方案，阶梯分层。采用台阶厚度等于或者略小于所抓取物料最小厚度的台阶块，台阶块上较低的表面贴着所抓取物料的上表面向着所抓取物料的中心方向滑动、台阶块上较高的表面悬空在所抓取物料之外，台阶块上的台阶会推开所抓取物料，使所抓取物料下面的支撑物露出一定宽度，便于找到缝隙位置，顺利的楔入托爪或者另外的分层元件把所抓取物料与它下面的支撑物分开。

分层装置第一个优选方案的第十个进一步方案，对侧让位。当采用第一个优选方案的第一、二、三、五、六、七个进一步方案之一时，在所抓取物料运动前方的一侧，设置限高槽，槽的宽度大于所抓取物料的厚度，但小于所抓取物料厚度的1.68倍。

分层装置第二个优选方案的第一个进一步方案，把分层元件的前端做成针尖形，针尖形的“针尖”处圆弧半径不大于所抓取物料厚度的1/3；圆弧半径处的材料硬度应大于所抓取物料硬度至少HRC9.6；分层元件的前端表面粗糙度要小，一般不大于Ra3.2、遇到牛顿摩擦大和表面要求严格的所抓取物料时应小于Ra0.4；表面不能有毛刺，尤其应保留尖边清除毛刺。把前端的“针尖”对准所抓取物料与下一层物料或者支撑物的缝隙，并插入缝隙中把缝隙扩大，以便托爪楔入。

分层装置第二个优选方案的第二个进一步方案，把分层元件的前端做成扁形，扁形两个斜面交角处尖边的圆弧半径不大于所抓取物料厚度的1/5；圆弧半径处的材料硬度应大于所抓取物料硬度至少HRC9.6；分层元件的前端表面粗糙度要小，一般不大于Ra3.2、遇到牛顿摩擦大和表面要求严格的所抓取物料时应小于Ra0.4；该斜面不能有毛刺，尤其应保留尖边清除毛刺。把前端的尖边对准所抓取物料与下一层物料或者支撑物的缝隙，并插入缝隙中把缝隙扩大，以便托爪楔入。

分层装置第二个优选方案的第三个进一步方案，多级分层元件楔入，保证初始分层元件楔针的锋利，和楔开要求最终分层元件楔针的强度和柔和，以免划伤所抓取物料的表面。

分层装置第二个优选方案的第四个进一步方案，分层装置从抓取系统中分离出来，作为一个独立的机构。也可以配合抓取装置工作。更进一步方案，分离出来的分层装置也设有托爪，把预先按照指定的层数、厚度、次序、方向等要求已经分出的所抓取物料送到指定位置，等待与抓取装置交接。分层装置与抓取装置设置为两套独立的装备，预先分层送到指定位置，等待抓取装置来抓取。

分层装置第二个优选方案的第五个进一步方案，分层元件绕着与分层方向平行的轴线旋转，通过旋转使分层元楔入，实现有限空间增大楔入深度的目的；

分层装置第二个优选方案的第五个进一步方案的更进一步方案，分层元件制作成折弯形状，以保证初始楔入时处于法向楔入状态。

分层装置第二个优选方案的第六个进一步方案，分层元件前端向下倾斜，压着所抓取物料下面的支撑物露出的部分，下压的同时楔入所抓取物料与它下面的支撑物之间的缝隙。

分层装置第五个优选方案的第一个进一步方案，检测装置采用接近传感器；

分层装置第五个优选方案的第二个进一步方案，检测装置采用机械位移传感器；

分层装置第五个优选方案的第三个进一步方案，检测装置采用光电传感器；

分层装置第五个优选方案的第二个进一步方案的更进一步方案，检测装置配套力传感器；

分层装置第五个优选方案的第三个进一步方案的更进一步方案，检测装置采用激光位置传感器；

分层装置第五个优选方案的第三个进一步方案的更进一步方案的再进一步方案，检测装置采用激光轮廓传感器。

分层装置的第二个优选方案与第三个优选方案、第五个优选方案组合，也就是同时设有分层元件、从多个侧面推靠定位的装置、检测已经分出的所抓取物料厚度的装置。进一步方案，根据检测到的所抓取物料的边缘纵向位置和所抓取物料上表面的高度位置，用配有力传感器的位移传感器以微小的压力压着所抓取物料上表面较深的边缘，保证分层元件的楔入运动所在的平面与所抓取物料的上表面平行；依据所抓取物料的上表面的高度位置，确定分层元件楔入的高度位置，开始把分层元件楔入所抓取物料的下方；依靠所抓取物料的边缘纵向位置确认楔入深度；当分层元件楔入后，比如楔入深度达到0.6毫米时，压在所抓取物料上表面较深边缘的位移传感器上移，松开所抓取物料；同时分层元件开始向下施加一定压力继续楔入。当分层元件达到指定的楔入深度后，分层元件上移一定高度，使得已经分开的物料与底下的物料在分层元件附近有充分的距离，以便厚度检测装置从已经分开的间隙测量已经分出的物料厚度。经过测量，如果已经分开的物料厚度符合设定厚度范围，则把托爪从已经分开的缝隙楔入所抓取物料与它下面的支撑物之间，需要配有夹紧爪的情况下还要求夹紧爪与托爪一起夹紧所抓取物料后，接着厚度测量装置返回后，基架上移到没有阻碍的空间把所抓取物料运送到预定位置。如果已经分开的物料厚度小于设定的厚度范围下限值，根据测量厚度与设定厚度的差值，下移分层元件再次分层，并与原来分出的物料一起，测量厚度直到已分出的厚到达到设定要求。如果已经分出的物料厚度大于设定的厚度范围上限值，则放弃已经分出的缝隙，根据测量厚度与设定厚度的差值，换算出合适的补偿值上移分层元件再次分层，并测量分出物料的厚度，直到已经分出的物料厚度达到设定要求。

分层装置的第二个优选方案与第三个优选方案、第五个优选方案组合进一步方案的第一个更进一步方案，如果已经分开的物料厚度小于设定的厚度范围下限值，则按照厚度的差值，结合所抓取物料平面尺寸的误差分布规律，考虑所抓取物料的厚度(例如张数、厚度、次序等)，用位移传感器测量没被分出的最上一层的上表面的位置，补偿分层元件的位置，补充分层，直到已经分出的物料厚度达到设定要求。如果已经分出的物料厚度大于设定的厚度范围上限值，则放弃已经分出的缝隙，根据测量厚度与设定厚度的差值，以所抓取物料的最上面一张的厚度或者最上面数张的厚度，作为分层厚度，转化为前述“分开的物料厚度小于设定的厚度范围下限值”的情况，换算出合适的补偿值，上移分层元件再次分层，并测量分出物料的厚度，直到已经分出的物料厚度达到设定要求。

分层装置的第二个优选方案与第三个优选方案、第五个优选方案组合进一步方案第一个更进一步方案的再进一步方案，“分层元件开始向下施加一定压力继续楔入”的压力范围通过向下移动分层元件的位移来实现。

分层装置的第二个优选方案与第三个优选方案、第五个优选方案组合的进一步方案第二个更进一步方案，以所抓取物料最上面一层的上表面的高度位置和边缘的纵向(沿着边缘的法向)位置作为基准，以所抓取物料的最上面一层的厚度作为补偿分层元件楔入高度的原始依据，来确定分层元件的楔入高度，当分层元件楔入一定深度，比如0.6毫米时，下压分层元件，在力传感器反馈的数值不达到可能破坏所抓取材料的范围前提下，甚至分层元件下降补偿所抓取物料最上面第二层、第三层…的厚度，分层元件带着向下的压力继续楔入，分层元件楔入到指定深度后，测量已经分出所抓取物料的厚度是否符合要求所抓取物料各层厚度之和。如果测量出的已经分出所抓取物料厚度小于要求所抓取物料各层厚度之和，则推算出尚未分出的所抓取物料的最上一层。保留已经分出的所抓取物料，把这个最上一层的高度位置作为基准，把这个最上一层的厚度作为补偿分层元件楔入高度的原始依据，来确定分层元件的楔入高度，当分层元件楔入一定深度，比如0.6毫米时，下压分层元件，在力传感器反馈的数值不达到可能破坏所抓取材料的范围前提下，甚至分层元件下降补偿所抓取物料最上面第二层、第三层…的厚度，分层元件带着向下的压力继续楔入，分层元件楔入到指定深度后，把所有已经分出的所抓取物料叠加在一起，测量此所有已经分出所抓取物料的厚度是否符合要求所抓取物料各层厚度之和。直到所分出的所抓取物料厚度达到要求的所抓取物料总厚度范围。

分层装置的第二个优选方案与第三个优选方案、第五个优选方案组合的进一步方案第三个更进一步方案，所抓取物料为多层时，首先从边缘轮廓纵向尺寸大的物料以上分层。

四、翻面功能

设有翻面机构的抓取系统优选方案。托爪上配有夹紧爪的抓取系统，抓取所抓取物料后，通过托爪的运动，把所抓取物料原来的上面转到下面、原来的下面转到上面。

基架上设有垂直支架和水平支架，垂直支架固定在基架上，水平支架通过铰链固定在垂直支架下方，水平支架上设有托爪以及配套的夹紧爪和驱动器，水平支架翻转180°，把托抓与夹紧爪上的所抓取物料翻面。

第一个优选方案，一件水平支架上至少配置两套托爪与夹紧爪；

第二个优选方案，驱动水平支架翻转是通过微电机驱动实现的。微电机优先采用步进电机；

第二个优选方案的进一步方案，驱动水平支架翻转的微电机采用伺服电机；

第三个优选方案，基架上设有两套垂直支架、水平支架及其配套的托爪、夹紧爪、驱动器，从两端托住物料。

第三个优选方案的进一步方案，两件水平支架上至少有一处相对的位置设有对位传感器，使得翻面过程中两件水平支架同步运动，保证所抓取物料不被扭曲。对位传感器优先选用光纤传感器。

第四个优选方案，有些物料需要放入深度较大的料盒，为了避免摔伤物料，就不能从太高的位置放开物料，水平支架无法进入料盒，要求托爪必须设在水平支架以下一段深度，需要在水平支架设置支撑杆安装托爪及驱动器，支撑杆在水平支架上固定铰链连接。当水平支架翻转180°，把支撑杆旋转180°，把铰链连接在支撑杆上的托爪及其夹紧爪也旋转180°，使得所抓取物料处于水平支架的下方，并且抓取前向上的面变为向下，抓取前向下的面变为向上。

第四个优选方案的进一步方案，当一件水平支架上设有两套及两套以上托爪时，设置反方向同步机构，使得托爪在支撑杆上的旋转轴线与支撑杆在水平支架上的旋转轴线平行、托爪在支撑杆上的旋转角速度与支撑杆在水平支架上的旋转角速度大小相等，方向相反；

第四个优选方案进一步方案的第一个优选方案，反方向同步机构优选同步带轮机构。两个同步带轮的齿数、规格相同，其中一个同步带轮固定安装在水平支架上、与支撑杆在水平支架上的旋转轴线同轴；另一个同步带轮与托爪固定在一起铰链连接在支撑杆上，与托爪在支撑杆上旋转的轴线同轴；

第四个优选方案进一步方案的第二个优选方案，反方向同步机构优选程序控制的微电机。

第四个优选方案进一步方案的更进一步方案，设置同一水平支架上的支撑杆及其托爪同步运动的执行机构，同一水平支架上的每个相邻的两个支撑杆上的托爪之间设置对位传感器检测，以保证同一水平支架上的支撑杆及其托爪同步；

第四个优选方案进一步方案更进一步方案的第一个优选方案，同步运动执行机构依靠同步带轮机构，同步带轮齿数、规格相同，固定在支撑杆上，轴线与支撑杆在水平支架上旋转的轴线同轴；

第四个优选方案进一步方案更进一步方案的第二个优选方案，同步运动执行机构是程序控制的一组微电机。

第五个优选方案，是第四个优选方案的替代方案。有些物料需要放入深度较大的料盒，为了避免摔伤物料，就不能从太高的位置放开物料，当托爪直接固定在水平支架上时，在放料盒上设置接料机构。输送装置上的托爪及其配套的夹紧爪翻转后，把经过翻面的所抓取物料送到放料盒上部指定的交接位置，由接料装置上的托爪及配套夹紧爪与输送装置上的托爪位置错开，接料装置上的托爪及其配套的夹紧爪可靠抓取物料后，输送装置上的托爪及其配套的夹紧爪及时与所抓取物料完全分离，输送装置运动到便于抓取下一次物料的位置准备好抓取下一次物料；接料装置平稳的把所抓取物料送到放料盒里的支撑物(放料盒的盒底或者上一次放进的物料)上表面一定高度，接料装置的托爪及其配套的夹紧爪及时与所抓取物料完全分离，保证所抓取物料平稳的落在支撑物上，接料装置运动到便于接受下一次物料的位置。

附图说明

图1是本发明的基本架构示意图；

图2是本发明托爪上配有夹紧爪的实施例示意图。

图中，1-支撑物；2-所抓取物料；3-托爪；4-驱动器；5-基架；6-动力源接口；7-通讯线缆A；8-控制器；9-通讯线缆B；10-检测所抓取物料的装置；11-夹紧爪；111-齿轮；112-齿条。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。

图1中，激光轮廓测量仪作为检测所抓取物料的装置10，通过通讯线缆B9与控制器8连接，把检测到的所抓取物料2的位置和形状信息发送给控制器8。所抓取物料1位于支撑物2上，控制器8根据所抓取物料2的位置和形状信息，以及托爪3的位置和形状信息，驱动器4通过通讯线缆A7与控制器8连接，驱动器4通过动力源接口6与动力源连接，控制器8通过通讯线缆A7发出指令操纵驱动器4带动托爪3向所抓取物料2的下方运动，把托爪3前端的扁部楔入所抓取物料2与支撑物1之间，托爪3继续向前运动，到达所抓取物料2的下方，托住所抓取物料2，安装基架5的运动源机构的输出部件就可以带着托爪3运动，把所抓取的物料2送达指定的位置。

图2中，托爪3上配有夹紧爪11，夹紧爪11上设有齿条112；托爪3上配的齿轮111，通过齿轮111与齿条112的啮合，把夹紧爪11连接到托爪3上。当托爪3在驱动器4操纵下到达所抓取物料下方时，控制器8发出指令，驱动器4操作托爪3上的齿轮111带动齿条112移动，把夹紧爪11向下移动，夹紧爪11与托爪3一起夹紧所抓取物料2，就可以平稳安全的移动所抓取物料2了。

进一步实施例，电路板印刷时，印完一面需要印刷另一面。

先给设有避让槽的转运工作台上放一张与电路板同样大小的保护纸，再给保护纸上放一张电路板；

托爪进入避让槽，托起保护纸和电路板，送到印刷工位带有避让槽的印刷工作台；

一面电路印刷好后，带有夹紧爪的托爪，在驱动器的带动下，托爪进入避让槽之中后，夹紧爪向托爪移动把保护纸和电路板夹紧，抓取系统带着印刷好一面的电路板和它下面的保护纸离开印刷工位；

托爪翻转180°，使印刷好的电路向下，保护纸处于电路板上面；

预先在空的储运盒中放一张与电路板大小相同的保护纸，就可以不断把印刷好一面的电路板和保护纸放到这个储运箱中堆叠码放起来；

前述储运箱装满后，把最上面的一张保护纸移走，就可以用抓取系统，先把印刷好一面的电路板与它下面的保护纸，通过分层，托爪抓取送到下一面的印刷工作台上进行印刷。

更进一步实施例，采用基架上设有两组垂直支架和水平支架的抓取系统，每件水平支架上有两套托爪及其夹紧爪。

再进一步的实施例，托爪和夹紧爪与电路板接触的表面设有保护缓冲材料。

采用抓取系统，由于托爪只与电路板的边缘接触，避免了滚轮输送时对电路板中心部位的损伤。

配有夹紧爪，抓取牢靠，多托爪抓取，运行可靠，输送速度提高。

Claims (10)

1.一种机器人抓取整体物料的系统，其特征是从所抓取物料的预定方位托住所抓取物料，设有检测所抓取物料的装置；包括基架、托爪、检测所抓取物料的装置、控制器、驱动器；通过基架安装在控制所抓取物料运动的运动源机构的输出部件上；驱动器安装在基架上，托爪以运动副的形式与驱动器连接；检测所抓取物料的装置与托爪之间保持精确的位置关系；检测所抓取物料的装置通过通讯的方式与控制器连接；控制器通过通讯方式与驱动器连接；驱动器与动力源连接。

2.如权利要求1所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于托爪上还配有夹紧爪。

3.如权利要求1或2所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于：在所抓取物料的对边设置成对托爪。

4.如权利要求1或2所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于在卸料的工位，沿着所抓取物料边缘的外侧设置定位挡块。

5.如权利要求1或2所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于设有分层装置。

6.如权利要求1或2所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于设有分层元件、从多个侧面推靠定位的装置、检测已经分出的所抓取物料厚度的装置。

7.如权利要求6所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于以所抓取物料最上面一层的上表面的高度位置和边缘的纵向(沿着边缘的法向)位置作为基准，以所抓取物料的最上面一层的厚度作为补偿分层元件楔入高度的原始依据，来确定分层元件的楔入高度，当分层元件楔入一定深度，下压分层元件，在力传感器反馈的数值不达到可能破坏所抓取材料的范围前提下，甚至分层元件下降补偿所抓取物料最上面第二层、第三层…的厚度，分层元件带着向下的压力继续楔入，分层元件楔入到指定深度后，测量已经分出所抓取物料的厚度是否符合要求所抓取物料各层厚度之和；如果测量出的已经分出所抓取物料厚度小于要求所抓取物料各层厚度之和，则推算出尚未分出的所抓取物料的最上一层；保留已经分出的所抓取物料，把这个最上一层的高度位置作为基准，把这个最上一层的厚度作为补偿分层元件楔入高度的原始依据，来确定分层元件的楔入高度，当分层元件楔入一定深度，下压分层元件，在力传感器反馈的数值不达到可能破坏所抓取材料的范围前提下，甚至分层元件下降补偿所抓取物料最上面第二层、第三层…的厚度，分层元件带着向下的压力继续楔入，分层元件楔入到指定深度后，把所有已经分出的所抓取物料叠加在一起，测量此所有已经分出所抓取物料的厚度是否符合要求所抓取物料各层厚度之和；直到所分出的所抓取物料厚度达到要求的所抓取物料总厚度范围。

8.如权利要求2所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于设有翻面机构。

9.如权利要求8所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于设置反方向同步机构。

10.如权利要求9所述的机器人抓取整体物料的系统，其特征在于反方向同步机构优选同步带轮机构，两个同步带轮的齿数、规格相同，其中一个同步带轮固定安装在水平支架上、与支撑杆在水平支架上的旋转轴线同轴；另一个同步带轮与托爪固定在一起铰链连接在支撑杆上，与托爪在支撑杆上旋转的轴线同轴。