CN107263462A - 一种自动跟踪机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动跟踪机械手，包括机架、设于机架上的转动机构、用于驱动所述转动机构转动的驱动机构、设于转动机构上的抓取工具和到位检测组件、接近开关和控制器；所述接近开关用于检测目标物是否靠近所述抓取工具，并传输目标物靠近信号至控制器，控制器根据目标物靠近信号控制所述驱动机构的运行，所述转动机构在驱动机构的驱动下可转动至使设于转动机构上的抓取工具接近所述目标物的位置；所述到位检测组件用于检测目标物是否位于抓取工具的抓取工位并传输信号至控制器，控制器根据到位检测组件传输的信号判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位并控制所述抓取工具的动作。该自动跟踪机械手具有适应性广、定位精度高的特点。

Description

一种自动跟踪机械手
技术领域
本发明涉及一种机械手装置。
背景技术
在生产活动中，常用机械手来进行抓取或放置工件，从而节省人力，提高效率。目前应用的机械手在定位精度等方面还有待进一步改善。另外，目前常应用的机械手大多是按照固定程序抓取或放置工件，其运行轨迹按照设定的程序运行，通常只能对固定点或者是工件(产品)是按固定轨迹及恒定的速度运动的工件(产品)放置或抓取，对于运动速度是变化的、运动轨迹是无规则的工件(产品)是无法实现同步跟踪及放置或抓取，因而其适应性也受到一定限制。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种适应性广、定位精度高的自动跟踪机械手。
本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：一种自动跟踪机械手，包括机架、设于机架上的转动机构、用于驱动所述转动机构转动的驱动机构、设于转动机构上的抓取工具和到位检测组件、接近开关和控制器；所述接近开关用于检测目标物是否靠近所述抓取工具，并传输目标物靠近信号至控制器，控制器根据目标物靠近信号控制所述驱动机构的运行，所述转动机构在驱动机构的驱动下可转动至使设于转动机构上的抓取工具接近所述目标物的位置；所述到位检测组件用于检测目标物是否位于抓取工具的抓取工位并传输信号至控制器，控制器根据到位检测组件传输的信号判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位并控制所述抓取工具的动作。
所述转动机构包括设于机架上的第一转动臂、设于第一转动臂上的第二转动臂，所述驱动机构包括分别用于驱动第一转动臂和第二转动臂的第一驱动电机和第二驱动电机；所述第一转动臂在第一驱动电机驱动下能够相对所述机架转动；所述第二转动臂在第二驱动电机驱动下能够相对所述第一转动臂转动。
抓取工具设于第二转动臂。
到位检测组件包括安装于第二转动臂的第一光电探头、第二光电探头、及受目标物触碰所产生的外力作用而能够摆动的第一触手和第二触手，第一触手和第二触手位于抓取工具下方，第一光电探头和第二光电探头分别用于探测第一触手和第二触手的摆动弧度并分别传送信号至控制器，控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位，若目标物处于抓取工具的抓取工位则控制抓取工具实施抓取动作。
所述控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号若判断目标物尚未处于抓取工具的抓取工位，则控制第一驱动电机和第二驱动电机的运行以调整设于第二转动臂的抓取工具的抓取工位与目标物之间的相对位置。
第一触手和第二触手分别铰接于第二转动臂，且第一触手、第二触手分别和第二转动臂之间连接有使产生摆动的第一触手、第二触手复位的扭簧。
所述抓取工具为真空吸附装置。
所述第一触手和第二触手相对真空吸附装置的吸盘的中心轴对称设置。
所述第一驱动电机和第二驱动电机均为伺服驱动电机。
所述抓取工具为真空吸附装置。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的自动跟踪机械手，具有适应性广、定位精度高的特点。该自动跟踪机械手还可以对运动速度是变化的、运动轨迹是无规则的目标物(工件或产品等)进行跟踪定位，进而放置或抓取工件，其跟踪的速度快、定位精度高、适应性广。
附图说明
图1是自动跟踪机械手与用于传送工件的装置配合的示意图；
图2是图1的俯视示意图；
图3是到位检测组件的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种自动跟踪机械手，参见图1-3。包括机架1、设于机架1上的转动机构101、用于驱动所述转动机构101转动的驱动机构、设于转动机构101上的抓取工具5和到位检测组件6、接近开关4和控制器。其中，接近开关4用于检测目标物(工件或用于放置工件的夹具)是否靠近抓取工具5，并传输目标物靠近信号至控制器，控制器根据目标物靠近信号控制驱动机构的运行，在驱动机构驱动下，转动机构101转动，而且可以转动至使得设于转动机构101上的抓取工具5接近目标物的位置。到位检测组件6用于检测目标物是否位于抓取工具5的抓取工位并传输信号至控制器，控制器则根据到位检测组件6传输的信号来判断目标物是否处于抓取工具5的抓取工位，若判断目标物处于抓取工具5的抓取工位，则控制抓取工具5实施抓取动作。进一步优选的，控制器若判断目标物尚未处于抓取工具5的抓取工位，控制器还可进一步控制驱动机构的运行，通过驱动机构驱动转动机构转动来调整设于转动机构101上的抓取工具5和目标物之间的相对位置，具体来讲，是调整抓取工具5的抓取工位和目标物之间的相对位置。
作为一种具体实施方式，转动机构101包括设于机架上的第一转动臂2、第二转动臂3。第一转动臂2安装于机架1上，第二转动臂3安装于第一转动臂2上，具体的，该第二转动臂3一端可转动的安装于第一转动臂2上，另一端为自由端。驱动机构包括分别用于驱动第一转动臂2和第二转动臂3的第一驱动电机和第二驱动电机，第一转动臂2在第一驱动电机驱动下可以相对机架1转动，第二转动臂3在第二驱动电机驱动下可以相对第一转动臂2转动。第一驱动电机、第二驱动电机具体均可采用伺服驱动电机。
抓取工具5安装在第二转动臂3上，具体位于第二转动臂3的自由端，可用于抓取或释放工件。该抓取工具5选用本领域现有的常用抓取工具即可，在本实施例中可具体采用现有的真空吸附装置，通过真空吸附装置的吸盘来吸附工件。
到位检测组件6安装在第二转动臂3上，具体位于第二转动臂3的自由端。进一步具体的，该到位检测组件6包括安装在第二转动臂3的第一触手61、第一光电探头63、第二触手62和第二光电探头64。第一触手61和第二触手62位于抓取工具5的下方。其中第一触手61和第二触手62在和目标物触碰后，受目标物触碰所产生的外力作用能够产生摆动。第一触手61、第二触手62具体是这样安装的：第一触手61和第二触手62分别铰接于第二转动臂3，第一触手61、第二触手62分别和第二转动臂3之间都连接有一扭簧，当第一触手61或第二触手62在和目标物触碰后，受目标物触碰所产生的外力作用能够产生摆动；而在外力消除后，由于扭簧的作用又可复位。参见图3，扭簧具体安装在第二转动臂的扭簧安装槽65中。
第一光电探头63和第二光电探头64分别用于探测第一触手61和第二触手62的摆动弧度，并分别输出相应的信号(具体是输出相应的电压信号)至控制器，控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号来判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位。具体是控制器通过将第一光电探头和第二光电探头输出的信号和预设值来比较进而判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位。具体而言，第一光电探头由于第一触手的摆动所造成第一光电探头光通量的变化而输出相应的电压信号(电压幅度连续变化的波形信号)给控制器，第二光电探头则由于第二触手的摆动所造成第二光电探头光通量的变化而输出相应的电压信号给控制器，光电探头的具体工作原理为现有技术，不再详细赘述。控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号，通过与预设值来比较，若判断目标物处于抓取工具5的抓取工位，则控制抓取工具5实施抓取动作(该抓取动作为抓取目标物的动作或向目标物释放工件的动作)。进一步的，控制器若判断目标物尚未处于抓取工具的抓取工位，控制器则控制第一驱动电机和第二驱动电机的运行以调整设于第二转动臂3的抓取工具5的抓取工位与目标物之间的相对位置。在具体实施方式中，可预设目标物的中心轴和抓取工具5用于抓取工件的部件(例如真空吸附装置的吸盘)的中心轴相重合时为到达抓取工位；在实际应用时，通过调试来预设，具体可如此操作：转动第一转动臂2和第二转动臂3，使抓取工具5用于抓取工件的部件(例如真空吸附装置的吸盘)的中心轴和目标物的中心轴重合，此时第一触手61和第二触手62由于目标物的作用(触碰时产生的压力)均会有一个摆动弧度，第一光电探头63和第二光电探头64分别探测到此时的第一触手和第二触手的摆动弧度，并分别输出相应的信号(电压信号)至控制器，将此时控制器所获得的第一光电探头和第二光电探头输出的信号设为预设值，即目标物到达抓取工件的抓取工位时的信号。为了便于描述，将目标物到达抓取工位时，第一触手的摆动弧度称为第一控制点，第二触手的摆动弧度称为第二控制点。
图1为本发明的自动跟踪机械手100和用于传送工件的装置结合应用的一种示例。在该示例中，控制器具体预设其预设值为2.5伏，即第一光电探头和第二光电探头输出的电压输出值均为2.5伏，此处仅为一个示例，在具体操作中可根据实际情况而预设。该图中用于传送工件的装置为一转盘7，该转盘7可顺时针转动，该转盘7上设有多个用于放置工件的夹具8。下面对本发明的自动跟踪机械手的工作过程进行详细说明。在该具体实施例中，接近开关4安装于设有转盘7的台面9上，且该接近开关4具体位于靠近转盘7外圆的位置并处于到位检测组件6的下方。工作时，转盘7顺时针转动，安装在转盘7上的夹具8(即目标物)也随着旋转；当夹具8(或置于夹具8上的工件)靠近抓取工具5(本具体实施方式中为真空吸附装置)时，接近开关4输出目标物靠近信号给控制器，控制器根据该信号控制第一驱动电机、第二驱动电机的运行，使得第一驱动电机驱动第一转动臂2做逆时针转动，第二驱动电机驱动第二转动臂3做顺时针转动，从而使得设于第二转动臂3上的抓取工具5接近夹具8。到位检测组件6随着第二转动臂3转动而移动，第一触手61和第二触手62由于和目标物的触碰，二者的摆动弧度也在不断变化中，在此过程中，第一光电探头63和第二光电探头64不断输出信号给控制器。对于第一光电探头63输出的信号来说，若是小于2.5伏，控制器就会控制第二转动臂3作顺时针转动，使第一触手61向目标物(夹具)靠近；若是等于2.5伏，控制器就会控制第二转动臂3停止转动；若是大于2.5伏，控制器就会控制第二转动臂3作逆时针转动，使第一触手61向目标物(夹具)离开。而对于第二光电探头64输出的信号来说，若是小于2.5伏，控制器则控制第一转动臂2作逆时针转动，使第二触手62向目标物(夹具)靠近；若是等于2.5伏，控制器则控制第一转动臂2停止转动；若是大于2.5伏，控制器则控制第一转动臂2作顺时针转动，使第二触手62向目标物(夹具)离开。本具体实施例中判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位的条件是：第一光电探头63和第二光电探头64的电压输出值均为2.5伏(也就是说这时抓取工具5用于抓取工件的部件(真空吸附装置的吸盘)的中心轴与目标物(夹具)的中心轴重合)。控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号和其预设值比较，若吻合则判断目标物处于抓取工位，从而控制真空吸附装置5(具体是通过控制真空吸附装置的真空发生器的运行)使吸附在其吸盘上的工件放置至夹具上(或从夹具上吸取工件至其吸盘)。本具体实施例中，自动跟踪机械手完成跟踪耗时小于0.15秒，跟踪精度在静态下小于±0.02mm，在动态下小于±0.05mm。
本发明提供的自动跟踪机械手，具有定位精度高的特点。不仅可以对固定的或按照固定轨迹及恒定速度运动的目标物进行跟踪及放置或抓取，通过其优化方案，还可以对运动速度是变化的、运动轨迹是无规则的目标物(为工件、产品或夹具等)自动跟踪及放置或抓取，而且跟踪速度快，定位精度高，适应性广。
本发明中的技术方案是在现有技术的基础上进行改进而获得，其中未进行特别说明之处均为本领域普通技术人员根据其掌握的公知常识或现有技术所能理解或知晓的。本发明所采用的抓取工具采用现有工具，本领域技术人员可根据需要进行具体选择，例如可具体选择现有的真空吸附装置作为该抓取工具，真空吸附装置通过吸盘吸附工件。所用控制器具体采用可编程控制器(芯片)。
本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种自动跟踪机械手，其特征在于，包括机架、设于机架上的转动机构、用于驱动所述转动机构转动的驱动机构、设于转动机构上的抓取工具和到位检测组件、接近开关和控制器；
所述接近开关用于检测目标物是否靠近所述抓取工具，并传输目标物靠近信号至控制器，控制器根据目标物靠近信号控制所述驱动机构的运行，所述转动机构在驱动机构的驱动下可转动至使设于转动机构上的抓取工具接近所述目标物的位置；
所述到位检测组件用于检测目标物是否位于抓取工具的抓取工位并传输信号至控制器，控制器根据到位检测组件传输的信号判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位并控制所述抓取工具的动作。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述转动机构包括设于机架上的第一转动臂、设于第一转动臂上的第二转动臂，所述驱动机构包括分别用于驱动第一转动臂和第二转动臂的第一驱动电机和第二驱动电机；所述第一转动臂在第一驱动电机驱动下能够相对所述机架转动；所述第二转动臂在第二驱动电机驱动下能够相对所述第一转动臂转动。
3.根据权利要求2所述的自动跟踪机械手，其特征在于，抓取工具设于第二转动臂。
4.根据权利要求3所述的自动跟踪机械手，其特征在于，到位检测组件包括安装于第二转动臂的第一光电探头、第二光电探头、及受目标物触碰所产生的外力作用而能够摆动的第一触手和第二触手，第一触手和第二触手位于抓取工具下方，第一光电探头和第二光电探头分别用于探测第一触手和第二触手的摆动弧度并分别传送信号至控制器，控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号判断目标物是否处于抓取工具的抓取工位，若目标物处于抓取工具的抓取工位则控制抓取工具实施抓取动作。
5.根据权利要求4所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述控制器根据第一光电探头和第二光电探头输出的信号若判断目标物尚未处于抓取工具的抓取工位，则控制第一驱动电机和第二驱动电机的运行以调整设于第二转动臂的抓取工具的抓取工位与目标物之间的相对位置。
6.根据权利要求4所述的自动跟踪机械手，其特征在于，第一触手和第二触手分别铰接于第二转动臂，且第一触手、第二触手分别和第二转动臂之间连接有使产生摆动的第一触手、第二触手复位的扭簧。
7.根据权利要求4所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述抓取工具为真空吸附装置。
8.根据权利要求7所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述第一触手和第二触手相对真空吸附装置的吸盘的中心轴对称设置。
9.根据权利要求2所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述第一驱动电机和第二驱动电机均为伺服驱动电机。
10.根据权利要求1所述的自动跟踪机械手，其特征在于，所述抓取工具为真空吸附装置。
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