CN107052863B - 一种柔性机器人抓手及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柔性机器人抓手，包括安装底板、法兰连接板、法兰盘，法兰盘的顶面可与外接的机械臂相连，安装底板底面两端均设有若干个用于夹持工件的气动胀紧装置，气动胀紧装置包括从上往下依次相连的气动手指、连接板以及夹爪，气动手指顶面固定连接于安装底板的底面，夹爪包括相互分离的左夹爪和右夹爪，左夹爪和右夹爪顶部均卡入连接板底部的卡槽内且可被气动手指驱动而沿着卡槽相互靠拢或相互背离运动，安装底板底面还设有与气动胀紧装置数量相等并紧邻夹爪且用于检测工件被夹持情况的接近传感器，本发明还提出一种使用柔性机器人抓手的控制方法。相对于现有技术，本发明可提高柔性机器人抓手的适用性和自动化程度，以及降低生产成本。

Description

一种柔性机器人抓手及控制方法

技术领域

本发明涉及工装夹具设备技术领域，特别涉及一种柔性机器人抓手及控制方法。

背景技术

汽车的滤芯螺纹盖板是锁紧过滤棉芯和滤芯安装定位的部件，因此滤芯螺纹盖板是汽车筒型汽油滤芯中一个比较重要的零件。

滤芯螺纹盖板在实际生产中需要经过冲压成型、冲孔、落料、螺纹加工、脱油、表面处理等多道工序加工而成。其中螺纹加工和脱油这两道工序，目前都是通过人工配合将工件提取至相应的机器设备内进行加工，而工件在冲压落料后，工件的切口往往形成锋利的毛刺，人手取放工件的过程中，容易刮伤员工手指。

同时，工件在螺纹加工完毕后，工人需要人手伸进冷却液槽内将工件提取出来，而冷却液添加了多种化学药剂，会对工人手部皮肤造成一定损伤。

另外，汽车滤芯的型号和系列非常多，生产厂家需要频繁更换型号产品进行生产，而每次进行更换型号中，因为产品本身的尺寸存在一定差异、加工工装的位置以及尺寸均发生一定的变化，都将导致生产过程中的夹具无法实现统一性，从而造成生产过程中自动化设备无法做到相互通用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种精准控制以及便于调节的柔性机器人抓手及控制方法，旨在提高柔性机器人抓手的适用性和自动化程度，以及降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提出的一种柔性机器人抓手，包括安装底板，安装底板的顶面固定连接有法兰连接板，所述法兰连接板的顶面固定连接有法兰盘，所述法兰盘的顶面可与外接的机械臂相连，所述安装底板底面两端均设有若干个用于夹持工件的气动胀紧装置，所述气动胀紧装置包括从上往下依次相连的气动手指、连接板以及夹爪，所述气动手指顶面固定连接于安装底板的底面，所述夹爪包括相互分离的左夹爪和右夹爪，所述左夹爪和所述右夹爪顶部均卡入所述连接板底部的卡槽内且可被所述气动手指驱动而沿着所述卡槽相互靠拢或相互背离运动，所述安装底板底面还设有与所述气动胀紧装置数量相等并紧邻所述夹爪且用于检测工件被夹持情况的接近传感器。

优选地，所述接近传感器通过支架固定于所述安装底板的底面。

优选地，所述接近传感器外周面设有外螺纹并配合螺母与所述支架栓接相连。

优选地，所述支架设有水平设置且呈长条状的第一槽孔，所述接近传感器可穿过所述第一槽孔并与所述支架栓接相连。

优选地，所述安装底板两端均设有若干个第二槽孔，所述气动手指顶面通过所述第二槽孔与所述安装底板栓接相连。

优选地，所述左夹爪底部末端和所述右夹爪底部末端可相互靠拢而拼接形成圆柱状。

本发明还提出一种使用所述柔性机器人抓手的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：所述柔性机器人抓手通过外接的机械臂向下移动并靠近工件，当一个或多个所述接近传感器检测到工件时，柔性机器人抓手停止向下运动；

步骤2：所述夹爪末端相对张开并卡紧工件中心孔内壁，所述柔性机器人抓手整体向上移动并运动至料仓上方；

步骤3：机械臂控制所述夹爪松开已卡紧工件中心孔的末端，工件从所述夹爪末端落入料仓内部；

步骤4：多个所述接近传感器同时检测是否有工件尚未脱落所述夹爪末端，若一个或多个所述接近传感器检测到工件，所述夹爪末端再次张开以及闭合，直至全部所述接近传感器均没有检测到信号为止。

本发明技术方案的柔性机器人抓手向下移动，并且通过接近传感器检测到位后，通过气动手指驱动夹爪的左夹爪和右夹爪进行相对背向运动，从而使得左夹爪和右夹爪共同夹紧工件中心孔。而柔性机器人抓手夹持工件并移动至料仓上方后，通过左夹爪和右夹爪相互靠拢而松开对工件的夹持，使得工件落入料仓内，同时通过接近传感器检测是否还有工件卡于夹爪末端。

通过上述的柔性机器人抓手结构以及控制方法，使得柔性机器人抓手对于工件提取更加精准地进行控制，可提高生产线的整体自动化程度，为企业降低人力成本和生产成本。

另外，本发明的柔性机器人抓手可通过气动手指与安装底板之间的连接位置调整以及接近传感器与支架之间水平方向和垂直方向上的调整，使得柔性机器人抓手可应用于多种带有中孔的工件夹持工序中，从而提高柔性机器人抓手的生产适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明柔性机器人抓手的立体图；

图2为本发明柔性机器人抓手的仰视图；

图3为本发明柔性机器人抓手的气动胀紧装置的立体图；

图4为本发明柔性机器人抓手工作示意图；

图5为本发明柔性机器人抓手控制方法流程图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	安装底板	43	夹爪
11	第二槽孔	431	左夹爪
				2	法兰连接板	432	右夹爪
3	法兰盘	5	支架
				4	气动胀紧装置	51	第一槽孔
41	气动手指	6	接近传感器
				42	连接板	7	机械臂

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种柔性机器人抓手。

请参见图1至图3，本发明实施例中的一种柔性机器人抓手，包括安装底板1，安装底板1的顶面固定连接有法兰连接板2，法兰连接板2的顶面固定连接有法兰盘3，法兰盘3的顶面可与外接的机械臂7相连，其中安装底板1与法兰连接板2、法兰连接板2与法兰盘3之间均通过栓接相连。本发明实施例中，安装底板1底面两端均设有若干个用于夹持工件的气动胀紧装置4，其中气动胀紧装置4从上往下依次相连的气动手指41、连接板42以及夹爪43，气动手指41顶面通过栓接固定连接于安装底板1的底面，而夹爪43包括相互分离的左夹爪431和右夹爪432，而左夹爪431顶部和右夹爪432顶部均可卡入连接板42底部的卡槽内部且可被气动手指41驱动而沿着连接板42底部的卡槽进行相互靠拢或相互背离运动，安装底板1底面还设有与气动胀紧装置4数量相等并紧邻夹爪43且用于检测工件被夹持情况的接近传感器6。

本发明实施例中，接近传感器6通过支架5固定于安装底板1的底面，接近传感器6的感应端朝向工件，其中支架5设有水平设置且呈长条状的第一槽孔51，接近传感器6可穿过第一槽孔51，接近传感器6可穿过第一槽孔51并与支架5栓接相连，另外，接近传感器6的外周面还设有外螺纹并配合螺母与支架5进行栓接相连。本实施例的接近传感器6可通过水平设置且为长条状的第一槽孔51进行水平方向的位置调整，同时接近传感器6可通过与螺母之间的螺纹连接关系以调整接近传感器6在竖直方向上的安装位置，通过上述的结构，可方便地对接近传感器6进行水平和垂直位置调整，以满足接近传感器6对于不同类型的工件进行检测，从而保证检测结果的可靠性。

本发明实施例中，安装底板1两端均设有若干个第二槽孔11，气动手指41顶部通过第二槽孔11与安装底板1栓接相连。气动手指41通过第二槽孔11以调整气动胀紧装置4的固定位置，使得气动胀紧装置4能够适用于不同类型工件夹紧。

本发明实施例中，左夹爪431底部末端横截面呈半圆形状，而右夹爪432底部的末端横截面也呈半圆形状，当左夹爪431和右夹爪432相互靠近时，两者的末端可以相互拼接形成圆柱状，以便于由左夹爪431和右夹爪432组成的夹爪43可以顺利插入工件的中心孔内对工件进行夹紧。

请参见图5，本发明还提出一种使用上述柔性机器人抓手的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：柔性机器人抓手通过外接的机械臂7向下移动并靠近工件，当一个或多个接近传感器6检测到工件时，柔性机器人抓手停止向下运动；

步骤2：夹爪末端相对张开并卡紧工件中心孔内壁，柔性机器人抓手整体向上移动并运动至料仓上方；

步骤3：机械臂控制夹爪43松开已卡紧工件中心孔的末端，工件从夹爪43末端落入料仓内部；

步骤4：多个接近传感器6同时检测是否有工件尚未脱落夹爪43末端，若一个或多个接近传感器检6测到工件，夹爪43末端再次张开以及闭合，直至全部接近传感器6均没有检测到信号为止。

请参见图1至图5，以下通过描述柔性机器人抓手的工作原理以进一步描述上述控制方法：

当机械臂需要夹取工件时，机械臂带动本实施例的柔性机器人抓手垂直向下缓慢运动，当柔性机器人抓手逐渐接近工件时，通过支架5安装于安装底板1的接近传感器6向下检测到工件后，向机械臂7发出相应的反馈信号，机械臂7控制柔性机器人抓手停止向下运动，机械臂7同时控制气动手指41进行工作，使得夹爪43的左夹爪431和右夹爪432相对背离运动，而左夹爪431末端曲面和右夹爪432末端曲面同时卡紧工件中心孔内壁面，而机械臂7带动柔性机器人抓手向上移动时，工件也被夹爪43卡紧而被提取向上，当柔性机器人抓手移动到料仓上方并且到位后，抓手需要对工件进行释放，机械臂7控制气动手指41进行逆向工作，使得夹爪43的左夹爪431和右夹爪432相互靠拢运动，夹爪43的左夹爪431末端曲面和右夹爪432末端曲面同时松开对工件中心孔的卡紧，使得工件在自身重力作用下可自由落入相应的工位上而进行后续加工工作。而当夹爪43的左夹爪431和右夹爪432同时松开对工件中心孔夹紧时，对应的接近传感器6会同步检测夹爪末端是否还有工件尚未脱落。若接近传感器6检测到夹爪43末端还有工件尚未脱落，接近传感器6向机械臂7发出工作信号，使得气动手指41控制夹爪43再进行一次张开及闭合动作，并直到接近传感器6没有检测到尚未脱落的工件，即可表明柔性机器人抓手末端所夹取的工件已经完全脱落。

另外需要说明的是，因为接近传感器6检测并输出的信号数量总和值即为夹爪43夹取并放入料仓内的工件数量。例如设定第一个接近传感器6检测到的信号为a，第二个接近传感器6检测到的信号为b，以此进行类推分别有a、b、c、d、e、f共6个信号，而每次接近传感器6检测到的信号值必定为0或者1，因此当气动胀紧装置4抓取到工件时的信号值为1，相反则为0，则本发明实施例的柔性机器人抓手每次抓取到的工件数量为：

Y＝a+b+c+d+e+f

设定柔性机器人抓手抓取到放入的工件总数量为K，

设定N为料仓的最大存储量，当K≥N时，料仓则会发给相应的报警提示，以便操作人员及时获知满料情况。

本发明实施例的柔性机器人抓手可为整条生产线减少约2～3个人员，可实现部分劳动力的解放，使得企业降低人员管理成本以及降低人力成本，同时，本发明技术方案中利用自动化设备连续进行作业，可有效提高生产效率，从而可以提高产品的质量以及稳定性。

另外，本发明实施例的技术方案，通过相应的结构调整接近传感器的垂直方向以及水平方向上的安装位置，从而使得接近传感器可应用于多种类型的工件进行检测，另外，气动手指与安装底板之间通过槽孔进行安装及定位，而气动手指可根据工件进行适当调整，方便气动胀紧装置进行位置调整，从而适用各种类型工件。同时本发明技术方案中的夹爪是为相互分离的左夹爪和右夹爪，通过左夹爪和右夹爪的相互靠拢或相互分离，使得具有中心孔的工件实现方便地转移，而具有中心孔的工件在实际生产中数量和类型较多，因此本发明技术方案的柔性机器人抓手具有广泛的应用范围。

而本发明还提出的一种控制方法，通过配合使用柔性机器人抓手的相应部件，从而使得柔性机器人抓手对于工件的提取进行精准地控制，从而可提高生产线的整体自动化程度，为企业降低生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔性机器人抓手，包括安装底板，安装底板的顶面固定连接有法兰连接板，所述法兰连接板的顶面固定连接有法兰盘，所述法兰盘的顶面可与外接的机械臂相连，其特征在于，所述安装底板底面两端均设有若干个用于夹持工件的气动胀紧装置，所述气动胀紧装置包括从上往下依次相连的气动手指、连接板以及夹爪，所述气动手指顶面固定连接于安装底板的底面，所述夹爪包括相互分离的左夹爪和右夹爪，所述左夹爪和所述右夹爪顶部均卡入所述连接板底部的卡槽内且可被所述气动手指驱动而沿着所述卡槽相互靠拢或相互背离运动，所述安装底板底面还设有与所述气动胀紧装置数量相等并紧邻所述夹爪且用于检测工件被夹持情况的接近传感器；

所述左夹爪底部末端横截面呈半圆形状，而右夹爪底部的末端横截面也呈半圆形状，当左夹爪和右夹爪相互靠近时，两者的末端相互拼接形成圆柱状，由左夹爪和右夹爪组成的夹爪插入工件的中心孔内；左夹爪和右夹爪相对背离运动，而左夹爪末端曲面和右夹爪末端曲面同时卡紧工件中心孔内壁面，而机械臂带动柔性机器人抓手向上移动时，工件也被夹爪卡紧而被提取向上，当移动到料仓上方并且到位后，机械臂控制气动手指进行逆向工作，使得左夹爪和右夹爪相互靠拢运动，从而使得左夹爪末端曲面和右夹爪末端曲面同时松开对工件中心孔的卡紧，使得工件在自身重力作用下自由落入相应的工位上而进行后续加工工作。

2.如权利要求1所述的柔性机器人抓手，其特征在于，所述接近传感器通过支架固定于所述安装底板的底面。

3.如权利要求2所述的柔性机器人抓手，其特征在于，所述接近传感器外周面设有外螺纹并配合螺母与所述支架栓接相连。

4.如权利要求3所述的柔性机器人抓手，其特征在于，所述支架设有水平设置且呈长条状的第一槽孔，所述接近传感器可穿过所述第一槽孔并与所述支架栓接相连。

5.如权利要求1所述的柔性机器人抓手，其特征在于，所述安装底板两端均设有若干个第二槽孔，所述气动手指顶面通过所述第二槽孔与所述安装底板栓接相连。

6.一种使用如权利要求1至5任一所述柔性机器人抓手的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：所述柔性机器人抓手通过外接的机械臂向下移动并靠近工件，当一个或多个所述接近传感器检测到工件时，柔性机器人抓手停止向下运动；

步骤2：所述夹爪末端相对张开并卡紧工件中心孔内壁，所述柔性机器人抓手整体向上移动并运动至料仓上方；

步骤3：机械臂控制所述夹爪松开已卡紧工件中心孔的末端，工件从所述夹爪末端落入料仓内部；

步骤4：多个所述接近传感器同时检测是否有工件尚未脱落所述夹爪末端，若一个或多个所述接近传感器检测到工件，所述夹爪末端再次张开以及闭合，直至全部所述接近传感器均没有检测到信号为止。

Images