CN107344678A - 一种机器人柔性运输及上下料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物料的自动运输及上下料设备，具体地说是一种机器人柔性运输及上下料装置，包括自动导引车、多轴联动机器人、抓取机构及车身定位工装，多轴联动机器人及车身定位工装分别安装在自动导引车上，多轴联动机器人的输出端连接有抓取机构，由抓取机构抓取到自动导引车上的物料通过车身定位工装限位；自动导引车的车身底部分别安装有驱动单元及多个从动万向轮，自动导引车通过驱动单元的驱动沿地面上铺设的导向磁条往复移动；本发明将机器人与自动导引车结合在一起，运用到货物的搬运及上下料领域，可随意规划系统运动路径，大大的提高了系统的柔性及工作范围。

Description

一种机器人柔性运输及上下料装置

技术领域

本发明涉及物料的自动运输及上下料设备，具体地说是一种机器人柔性运输及上下料装置，可用于将库房物料柔性运送至所需机台，并对所需物料机台实现自动上下料工作。

背景技术

为了方便芯片加工机台的正常生产工作，需要将装有原材料的器皿搬运至加工机台并精确安放至上料口位置，并将装有成品的器皿从机台取下运输至成品库房。当前要完成上述操作大多需要人工完成，这种人工工作方式，存在可靠性差、效率低、劳动强度大等问题，现在已经无法适应企业发展对工业自动化的生产要求。

发明内容

为了解决现有人工工作方式存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人柔性运输及上下料装置。该装置实现了物料自动柔性搬运及上下料工作，满足了工业自动化的发展需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括自动导引车、多轴联动机器人、抓取机构及车身定位工装，其中多轴联动机器人及车身定位工装分别安装在自动导引车上，该多轴联动机器人的输出端连接有所述抓取机构，由所述抓取机构抓取到自动导引车上的物料通过所述车身定位工装限位；所述自动导引车的车身底部分别安装有驱动单元及多个从动万向轮，该自动导引车通过所述驱动单元的驱动沿地面上铺设的导向磁条往复移动；所述驱动单元包括车轮、连接板、直线导柱、直线轴承、缓冲垫、轮箱、浮动板及驱动动力源，该轮箱安装在自动导引车的车身底部，所述轮箱内安装有直线导柱，所述浮动板通过直线轴承与该直线导柱可升降地滑动连接，在所述直线轴承的上下两端分别设有缓冲垫，所述连接板安装在浮动板上，所述车轮转动安装在该连接板上，并通过安装在连接板上的所述驱动动力源驱动旋转，进而带动各所述从动万向轮行走；

其中：所述抓取机构包括机器人连接板、夹爪气缸A、夹爪A、相机连接板、视觉系统、激光测距传感器、倾角传感器及RFID读写头，该机器人连接板与所述多轴联动机器人的输出端相连，所述夹爪气缸A安装在机器人连接板上，该夹爪气缸A两侧的输出端分别连接有所述夹爪A；所述相机连接板与机器人连接板连接，该相机连接板上分别安装有所述视觉系统、激光测距传感器及倾角传感器；所述夹爪气缸A的底部安装有RFID读写头；所述物料装在盛装物料的器皿内，该器皿顶部设有供所述夹爪A夹取的凸块；所述车身定位工装包括台面板A、限位销座A及限位销A，该台面板A安装在所述自动导引车上，所述台面板A上固定有限位销座A，在该限位销座A上设有对所述器皿定位的限位销A；每个所述器皿相对的两侧均对称设置有限位销座A，该限位销座A包括上横板、下横板及连接于上下横板之间的竖板，所述上、下横板位于该竖板的两侧、且相互联行，并垂直于所述竖板，所述限位销A固定在位于上横板上；所述器皿的两侧均设有凹槽，该凹槽的下边位于所述上横板的下方、并由该上横板对所述器皿沿竖直方向上限位，所述凹槽的上边设有豁口，所述限位销A容置于该豁口内，对所述器皿沿水平方向限位；

所述车身定位工装包括台面板B、限位销座B、限位销B、光电传感器A及光电传感器B，该台面板B安装在所述自动导引车上，所述台面板B上设有多个限位销座B，每个所述限位销座B上均安装有至少一个限位销B；所述抓取机构包括机器人连接板、夹爪气缸B、夹爪B、相机连接板、视觉系统、激光测距传感器、倾角传感器及RFID读写头，该机器人连接板与所述多轴联动机器人的输出端相连，所述夹爪气缸B安装在机器人连接板上，该夹爪气缸B两侧的输出端分别连接有所述夹爪B；所述相机连接板与机器人连接板连接，该相机连接板上分别安装有所述视觉系统、激光测距传感器及倾角传感器；所述夹爪气缸A的底部安装有RFID读写头；一叠物料的两端落在所述限位销座B上，并通过两端的各所述限位销B限位，所述夹爪B的长度大于或等于限位销B的高度；在每一叠物料两端的任一限位销B的顶端安装有检测物料高度是否超过高度极限的光电传感器B，在每一叠物料底部的任一侧设有安装在所述台面板B上的光电传感器A；

所述抓取机构包括机器人连接板、定位板、销、相机连接板、视觉系统、激光测距传感器、倾角传感器及RFID读写头，该机器人连接板与所述多轴联动机器人的输出端相连，所述定位板与该机器人连接板连接，该定位板通过所述销与盛装物料的器皿配合插取；所述相机连接板与机器人连接板连接，该相机连接板上分别安装有所述视觉系统、激光测距传感器及倾角传感器；所述机器人连接板的底部安装有RFID读写头；所述车身定位工装包括台面板C、限位块A及限位块B，该台面板C安装在所述自动导引车上，所述限位块A为“L”形，所述限位块B为“T”形；所述台面板C上相邻两所述器皿之间通过“T”形的限位块B限位，所述器皿外侧的两端分别通过“L”形的限位块A限位；

所述抓取机构包括机器人连接板、夹爪气缸D、夹爪D、相机连接板、视觉系统、激光测距传感器、倾角传感器、旋转气缸、旋转头、挡销及安装架，该机器人连接板与所述多轴联动机器人的输出端相连，所述夹爪气缸D安装在机器人连接板上，该夹爪气缸D两侧的输出端分别连接有所述夹爪D；所述相机连接板与机器人连接板连接，该相机连接板上分别安装有所述视觉系统、激光测距传感器及倾角传感器；所述旋转气缸通过安装架固接在所述机器人连接板上，该旋转气缸的输出端连接有旋转头，在所述旋转头上偏心设有挡销；所述车身定位工装包括台面板D、支撑板及支撑柱，该台面板D安装在所述自动导引车上，所述支撑板为多个、由上而下通过所述支撑柱相连接，物料放置于相邻两所述支撑板之间设置的盒体内，并在所述盒体的进口处设有可旋转的卡扣，所述卡扣通过随旋转头转动的挡销开闭。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明将机器人与自动导引车结合在一起，运用到货物的搬运及上下料领域，可随意规划系统运动路径，大大的提高了系统的柔性及工作范围。

2.本发明完全实现了物料从库房到加工设备的全自动转运及全自动“装卸”，大大的提高了上下料效率、精度及可靠性，节省人力资源。

3.本发明将视觉系统、激光测距传感器、倾角传感器结合使用，有效的补偿了整套系统因地面不平或环境改变产生的定位误差，保证了系统精度，大大的扩展了设备的工作环境及领域。

4.本发明实现了机器人、自动导引车与控制台及车间加工设备的智能通讯及控制，保证了加工设备零等待时间，大大的提高了加工设备的工作效率。

5.本发明集成了RFID技术，抓取时自动读取、写入物料信息，与车间MES系统实时交互，保证了物料的全生命周期的可追溯性。

6.本发明运动机构均配备了障碍物传感器并伴有灯光及蜂鸣器警报，大大的提高人机的本质安全度。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明实施例二的整体结构示意图；

图3为本发明实施例三的整体结构示意图；

图4为本发明实施例四的整体结构示意图；

图5A为本发明自动导引车的结构主视图；

图5B为图5A的左视图；

图6为图5A中驱动单元的立体结构示意图；

图7为图5A中驱动单元的结构主视剖视图；

图8为本发明实施例一中抓取机构的结构示意图；

图9为本发明实施例二中抓取机构的结构示意图；

图10为本发明实施例三中抓取机构的结构示意图；

图11为本发明实施例四中抓取机构的结构示意图；

图12为本发明实施例一中车身定位工装的结构示意图；

图13为本发明实施例二中车身定位工装的结构示意图；

图14为本发明实施例三中车身定位工装的结构示意图；

图15为本发明实施例四中车身定位工装的结构示意图；

其中：1为自动导引车，101为驱动单元，1011为车轮，1012为连接板，1013为直线导柱，1014为直线轴承，1015为缓冲垫，1016为轮箱，1017为浮动板，1018为伺服电机，1019为减速机，102为从动万向轮，103为电池系统，104为空气压缩机，105为工控机，106为电台，107为天线，108为磁导航传感器，109为障碍物传感器，110为警示灯，111为开关按键，112为触摸屏幕，113为蜂鸣器，114为急停开关；

2为多轴联动机器人；

31为抓取机构A，3101为机器人连接板，3102为夹爪气缸A，3103为夹爪A，3104为相机连接板，3105为视觉系统，3106为激光测距传感器，3107为倾角传感器，3108为RFID(无线射频识别)读写头；

32为抓取机构B，3201为机器人连接板，3202为夹爪气缸B，3203为夹爪B，3204为相机连接板，3205为视觉系统，3206为激光测距传感器，3207为倾角传感器，3208为RFID读写头；

33为抓取机构C，3301为机器人人连接板，3302为定位板，3303为销，3304为相机连接板，3305为视觉系统，3306为激光测距传感器，3307为倾角传感器，3308为RFID读写头；

34为抓取机构D，3401为机器人连接板，3402为夹爪气缸D，3403为夹爪D，3404为相机连接板，3405为视觉系统，3406为激光测距传感器，3407为倾角传感器，3408为旋转气缸，3409为旋转头，3410为挡销，3411为安装架；

41为车身定位工装A，4101为台面板A，4102为限位销座A，4103为限位销A，4104为定位销套，4105为定位销；

42为车身定位工装B，4201为台面板B，4202为限位销座B，4203为限位销B，4204为定位销套，4205为定位销，4206为光电传感器A，4207为光电传感器B；

43为车身定位工装C，4301为台面板C，4302为限位块A，4303为限位块B，4304为定位销套，4305为定位销；

44为车身定位工装D，4401为台面板D，4402为支撑板，4403为支撑柱，4404为定位销套，4405为定位销，4406为芯片盒，4407为卡扣；

51为盛满芯片的器皿A；52为盛满芯片的器皿B，53为盛满芯片的器皿C，54为盛满芯片的器皿D。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明包括自动导引车1、多轴联动机器人2、抓取机构及车身定位工装，其中自动导引车1的车身底部分别安装有两个驱动单元101及四个从动万向轮102，四个从动万向轮102分别安装在自动导引车1底部的四角，两个驱动单元101对称安装在自动导引车1的底部。自动导引车1在地面7上通过车身底部的两个驱动单元101驱动，按控制台的调度指令沿预先铺设在地面7上的导向磁条6往复行走(运动路径可随意更改)，柔性运输及上下料；多轴联动机器人2和车身定位工装分别安装在自动导引车1上，在多轴联动机器人2的输出端连接有抓取机构，由抓取机构抓取到自动导引车1上的物料通过车身定位工装限位；抓取机构上连接有视觉系统、激光测距传感器及倾角传感器，用来补偿因停车位置不准或地面不平产生的定位误差。抓取机构及车身定位工装有多种形式，可根据物料外形及上下料形式自由选择。

本发明用于将库房里的物料(盛满芯片的器皿)通过多轴联动机器人2配合抓取机构自动抓取并固定到自动导引车1上边的车身定位工装上，再通过自动导引车1沿导向磁条6自动运行至所需上料机台旁，再由多轴联动机器人2配合抓取机构完成自动上下料工作，再将下料盛满芯片的器皿经上述过程转运至库房，本发明运送的物料不局限于盛满芯片的器皿。

实施例一

如图1所示，本实施例包括自动导引车1、多轴联动机器人2、抓取机构31及车身定位工装41，多轴联动机器人2和车身定位工装41分别安装在自动导引车1上，在多轴联动机器人2的输出端连接有抓取机构31，由抓取机构31抓取到自动导引车1上的物料通过车身定位工装41限位。

如图5A、图5B所示，自动导引车1带动本发明整体沿着地面7上预先铺设好的导向磁条6往复移动，该自动导引车1包括两个驱动单元101(左右对称)及四个从动万向轮102(两两对称)。机器人整体行走的精确性是靠固定在自动导引车1底端的磁导航传感器108读取导向磁条6实现的。电池系统103对整个机器人设备提供电力支撑，空气压缩机104对整个机器人设备的气动元件提供压缩空气支撑，工控机105是整个机器人设备的控制核心，它与外围控制台连接时通过电台106配合天线107通过工业无线网络进行连接交互。当机器人设备运行前方有障碍物或人出现时(距离可设定)，可通过固定在自动导引车1两端的障碍物传感器(激光传感器)109检测到，此时紧急停车，并伴有警示灯110的闪烁提醒以及蜂鸣器113的声音提醒；待障碍物移除或人员走开，报警取消，机器人设备恢复正行行走。开关按键111包括控制整个设备的总开关、启动、停止、复位等操作按钮，触摸屏幕112可用于显示指令开关以及设备运行状态。四组急停开关114两两对称布置于自动导引车1上部的两侧表面，用于机器人设备运行或调试过程中紧急制动。

如图6、图7所示，驱动单元101包括车轮1011、连接板1012、直线导柱1013、直线轴承1014、缓冲垫1015、轮箱1016、浮动板1017及驱动动力源，该驱动动力源包括伺服电机1018及减速机1019，轮箱1016上端固定在自动导引车1的车身底部，轮箱1016内的两端分别固定有直线导柱1013，两个直线轴承1014分别固定在浮动板1017的两端，并与两个直线导柱1013滑动配合连接，可沿直线导柱1013上下滑动。在直线轴承1014的上下两端分别固定缓冲垫1015，当直线轴承1014运动到直线导柱1013的上下两端时可起到缓冲作用；连接板1012与浮动板1017通过螺钉连接固定，使车轮1011相对自动导引车1有需要的缓冲量，避免因地面不平对整个驱动单元101产生颠簸；车轮1011转动安装在该连接板1012上，并通过安装在连接板1012上的伺服电机1018及减速机1019驱动，在地面上行走；四个从动万向轮102起到整个机器人设备的支撑作用。

如图8所示，本实施例的抓取机构A31包括机器人连接板3101、夹爪气缸A3102、夹爪A3103、相机连接板3104、视觉系统3105、激光测距传感器3106、倾角传感器3107及RFID读写头3108，该机器人连接板3101通过上面的法兰与多轴联动机器人2的输出端相连，机器人连接板3101的下面固定有夹爪气缸A3102，该夹爪气缸A3102两侧的输出端分别连接有夹爪A3103，夹爪A3103通过夹爪气缸A3102驱动夹紧或张开；相机连接板3104与机器人连接板3101相连，相机连接板3104下面固定有视觉系统(相机)3105，上下料前通过视觉系统3105拍摄机台上物料的标识点，来补偿因自动导引车1停车位置不准确造成XY平面的误差；相机连接板3104侧面固定有激光测距传感器3106，上下料前通过激光测距传感器3106来补偿Z方向误差；相机连接板3104上面固定有倾角传感器3107，通过倾角传感器3107来补偿机器人设备停车位置因地面不平造成的定位位置角度偏移误差。夹爪气缸A3102的底部安装有RFID读写头3108，RFID读写头3108用于读取及写入物料的RFID信息，并通过电台106与车间MES(制造企业生产过程执行系统)实时交互，保证物料整个生命周期的可追溯性。抓取机构A31与车身定位工装A41为盛满芯片的器皿A51设计，需成套使用。

如图12所示，本实施例盛装物料的器皿为盛满芯片的器皿A51，共有两个、并排设置，芯片放置在器皿内部。车身定位工装A41包括台面板A4101、限位销座A4102、限位销A4103、定位销套4104及定位销4105，该台面板A4101固定在自动导引车1的上表面，并且通过左右两侧对称的两组定位销套4104及定位销4105配合进行定位；即，台面板A4101上设有两个定位销套4104，自动导引车1上表面的相对应位置设有两个定位销4105，台面板A4101上的定位销套4104套设在定位销4105上进行定位；台面板A4101上两两对称固定有四个限位销座A4102，每个盛满芯片的器皿A51相对的两侧均对称设置有限位销座A4102，在每个限位销座A4102上均设有对盛满芯片的器皿A51定位的限位销A4103。限位销座A4102包括上横板、下横板及连接于上下横板之间的竖板，上、下横板位于该竖板的两侧、且相互联行，并垂直于竖板，限位销A4103固定在位于上横板上；盛满芯片的器皿A51的两侧均设有凹槽，该凹槽的下边位于上横板的下方、并由该上横板对盛满芯片的器皿A51沿竖直方向上限位，凹槽的上边设有豁口，限位销A4103容置于该豁口内，对盛满芯片的器皿A51沿水平方向限位。限位销座A4102与限位销A4103配合使用，用于对两套盛满芯片的器皿A51进行车身精确定位。在每个盛满芯片的器皿A51顶部均设有供夹爪A3103夹取的凸块。

本实施例的工作原理为：

控制台给机器人设备下达上下料指令，驱动单元101工作，驱动自动导引车1按控制台规划的路径自动行走至原材料库房物料口，驱动单元101停止工作；多轴联动机器人2工作，带动抓取机构A31至物料口并通过视觉系统3105对盛满芯片的器皿A51的定位标识进行拍照，同时激光测距传感器3106测量Z方向高度误差，倾角传感器3107测量测量整个系统的角度误差，并将所有误差通过工控机105运算补偿到多轴机器人2的运动过程中，保证抓取机构A31的精确抓取；待抓取机构A31运动至盛满芯片的器皿A51上端的抓取位置时，夹爪气缸A3102工作，带动夹爪A3103夹紧盛满芯片的器皿A51，并通过多轴联动机器人2的姿态转变将盛满芯片的器皿A51放置与车身定位工装A41上边通过限位销座A4102及限位销A4103进行精确定位。完成两个盛满芯片的器皿A51装车后，驱动单元101工作，带动机器人设备运动至需上料机台处，上料过程相当于装车过程的逆过程；然后将装有成品芯片的器皿A51装车，装车过程同以上过程相同；最后将载有成品芯片的器皿A51运送至成品库房；整套机器人设备再重复以上过程。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的抓取机构B32与抓取机构A31不同、车身定位工装B42与实施例一的车身定位工装A41不同、盛满芯片的器皿B52与盛满芯片的器皿A51不同。具体为：

如图9所示，本实施例的抓取机构B32包括机器人连接板3201、夹爪气缸B3202、夹爪B3203、相机连接板3204、视觉系统3205、激光测距传感器3206、倾角传感器3207及RFID读写头3208，该机器人连接板3201通过上面的法兰与多轴联动机器人2的输出端相连，机器人连接板3201的下面固定有夹爪气缸B3202，该夹爪气缸B3202两侧的输出端分别连接有夹爪B3203，夹爪B3203通过夹爪气缸B3202驱动夹紧或张开；相机连接板3204与机器人连接板3201相连，相机连接板3204下面固定有视觉系统(相机)3205，上下料前通过视觉系统3205拍摄机台上物料的标识点，来补偿因自动导引车1停车位置不准确造成XY平面的误差；相机连接板3204侧面固定有激光测距传感器3206，上下料前通过激光测距传感器3206来补偿Z方向误差；相机连接板3204上面固定有倾角传感器3207，通过倾角传感器3207来补偿机器人设备停车位置因地面不平造成的定位位置角度偏移误差。夹爪气缸B3202的底部安装有RFID读写头3208，RFID读写头3208用于读取及写入物料的RFID信息，并通过电台106与车间MES(制造企业生产过程执行系统)实时交互，保证物料整个生命周期的可追溯性。抓取机构B32与车身定位工装B42为盛满芯片的器皿52设计，需成套使用。本实施例夹爪B3203的长度要比实施例一中夹爪A3103的长。

如图13所示，本实施例盛装物料的器皿为盛满芯片的器皿52，共有六个，按两行三列布置，每个盛满芯片的器皿52即为多个芯片叠置而成。车身定位工装包括台面板B4201、限位销座B4202、限位销B4203、定位销套4204、定位销4205、光电传感器A4206及光电传感器B4207，该台面板B4201固定在自动导引车1的上表面，并且通过左右两侧对称的两组定位销套4204及定位销4205配合进行定位；即，台面板B4201上设有两个定位销套4204，自动导引车1上表面的相对应位置设有两个定位销4205，台面板B4201上的定位销套4204套设在定位销4205上进行定位；台面板B4201上边固定有12组限位销座B4202，限位销座B4102与限位销B4203配合使用用于对六个盛满芯片的器皿52进行车身精确定位；即，每叠芯片的两侧各设有一组限位销座B4202，每个限位销座B4202上至少安装有一个限位销B4203。每叠芯片的两端落在限位销座B4202上，夹爪B3203的长度大于或等于限位销B4203的高度；在每叠芯片两端的任一限位销B4203的顶端安装有检测物料高度是否超过高度极限的光电传感器B4207，在每叠芯片底部的任一侧设有安装在台面板B4201上的光电传感器A4206，用于检测是否有盛满芯片的器皿52。

本实施例的工作原理为：

控制台给机器人设备下达上下料指令，驱动单元101工作，驱动自动导引车1按控制台规划的路径自动行走至原材料库房物料口，驱动单元101停止工作；多轴联动机器人2工作，带动抓取机构B32至物料口并通过视觉系统3205对一叠芯片的定位标识进行拍照，同时激光测距传感器3206测量Z方向高度误差，倾角传感器3207测量测量整个系统的角度误差，并将所有误差通过工控机105运算补偿到多轴机器人2的运动过程中，保证抓取机构B32的精确抓取；待抓取机构B32运动至盛满芯片的器皿B52上端的抓取位置时，夹爪气缸B3202工作，带动夹爪B3203夹紧一叠芯片，并通过多轴联动机器人2的姿态转变将一叠芯片放置与车身定位工装B42上边通过限位销座B4202及限位销B4203进行精确定位。完成六叠芯片装车后，驱动单元101工作，带动机器人设备运动至需上料机台处，上料过程相当于装车过程的逆过程；然后将六叠芯片装车，装车过程同以上过程相同；最后将六叠芯片运送至成品库房；整套机器人设备再重复以上过程。

实施例三

如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的抓取机构C33与抓取机构A31不同、车身定位工装C43与实施例一的车身定位工装41不同、盛满芯片的器皿C53与盛满芯片的器皿A51不同。具体为：

如图10所示，本实施例的抓取机构C33包括机器人连接板3301、定位板3302、销3303、相机连接板3304、视觉系统3305、激光测距传感器3306、倾角传感器3307及RFID读写头3308，该机器人连接板3301通过上面法兰与多轴联动机器人2的输出端相连，机器人连接板3301的下面固定有定位板3302，定位板3302通过销3303与盛满芯片的器皿C53配合，实现插取；相机连接板3304与机器人连接板3301相连，相机连接板3304下面固定有视觉系统3305，上下料前通过视觉系统3305拍摄机台上物料的标识点，来补偿因自动导引车1停车位置不准确造成XY平面的误差，相机连接板3304侧面固定有激光测距传感器3306，上下料前通过激光测距传感器3306来补偿Z方向误差，相机连接板3304上面固定有倾角传感器3307，通过倾角传感器3307来补偿机器人设备停车位置因地面不平造成的定位位置角度偏移误差。机器人连接板3301的底部安装有RFID读写头3308，RFID读写头3308用于读取及写入物料的RFID信息，并通过电台106与车间MES系统实时交互，保证物料整个生命周期的可追溯性。抓取机构C33与车身定位工装C43为盛满芯片的器皿C53设计，需成套使用。

如图14所示，本实施例盛装物料的器皿为盛满芯片的器皿C53，共有两个、并排设置，芯片放置在器皿内部。车身定位工装包括台面板C4301、限位块A4302、限位块B4303、定位销套4304及定位销4305，该台面板C4301固定在自动导引车1的上表面，并且通过左右两侧对称的两组定位销套4304及定位销4305配合进行定位；即，台面板C4301上设有两个定位销套4304，自动导引车1上表面的相对应位置设有两个定位销4305，台面板C4301上的定位销套4304套设在定位销4305上进行定位；台面板C4301上边固定有四个限位块A4302和两个限位块B4303，限位块A4302为“L”形，限位块B4303为“T”形；两个盛满芯片的器皿C53之间通过两个“T”形的限位块B4303限位，每个盛满芯片的器皿C53外侧的两端分别通过“L”形的限位块A4302限位。限位块A4302和限位块B4303配合使用用于对两个盛满芯片的器皿C53进行车身精确定位。

本实施例的工作原理为：

控制台给机器人设备下达上下料指令，驱动单元101工作，驱动自动导引车1按控制台规划的路径自动行走至原材料库房物料口，驱动单元101停止工作；多轴联动机器人2工作，带动抓取机构C33至物料口并通过视觉系统3305对盛满芯片的器皿C53的定位标识进行拍照，同时激光测距传感器3306测量Z方向高度误差，倾角传感器3307测量测量整个系统的角度误差，并将所有误差通过工控机105运算补偿到多轴机器人2的运动过程中，保证抓取机构C33的精确抓取；待抓取机构C33运动至盛满芯片的器皿C53上端的抓取位置时，利用定位板3302与销3303插取盛满芯片的器皿C53，并通过多轴联动机器人2的姿态转变将盛满芯片的器皿C53放置与车身定位工装C43上边通过限位块A4302、限位块B4303进行精确定位。完成两个盛满芯片的器皿C53装车后，驱动单元101工作，带动机器人设备运动至需上料机台处，上料过程相当于装车过程的逆过程；然后将装有成品芯片的器皿C53装车，装车过程同以上过程相同；最后将载有成品芯片的器皿C53运送至成品库房；整套机器人设备再重复以上过程。

实施例四

如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的抓取机构D34与抓取机构A31不同、车身定位工装D44与实施例一的车身定位工装41不同、盛满芯片的器皿D54与盛满芯片的器皿A51不同。具体为：

如图11所示，本实施例的抓取机构D34包括包括机器人连接板3401、夹爪气缸D3402、夹爪D3403、相机连接板3404、视觉系统3405、激光测距传感器3406、倾角传感器3407、旋转气缸3408、旋转头3409、挡销3410及安装架3411，该机器人连接板3401通过上面法兰与多轴联动机器人2的输出端相连，机器人连接板3401的下面固定有夹爪气缸D3402，该夹爪气缸D3402两侧的输出端分别连接有夹爪D3403，夹爪D3403通过夹爪气缸D3402驱动夹紧或张开；旋转气缸3408通过安装架3411固接在机器人连接板3401上，该旋转气缸3408的输出端由安装架3411的底面穿出、并连接有旋转头3409，在旋转头3409上偏心设有挡销3410；旋转气缸3408驱动旋转头3409旋转，用于将盛满芯片的器皿D54上的卡扣4407打开。相机连接板3404与机器人连接板3401相连，相机连接板3404下面固定有视觉系统3405，上下料前通过视觉系统3405拍摄机台上物料的标识点，来补偿因自动导引车1停车位置不准确造成XY平面的误差；相机连接板3404侧面固定有激光测距传感器3406，上下料前通过激光测距传感器3406来补偿Z方向误差；相机连接板3404上面固定有倾角传感器3407，通过倾角传感器3407来补偿机器人设备停车位置因地面不平造成的定位位置角度偏移误差。抓取机构D34与车身定位工装D44为盛满芯片的器皿D54设计，需成套使用。

如图15所示，本实施例盛装物料的器皿为盛满芯片的器皿D54，即芯片盒4406。车身定位工装包括台面板D4401、支撑板4402、支撑柱4403、定位销套4404及定位销4405，该台面板D4401固定在自动导引车1的上表面，并且通过左右两侧对称的两组定位销套4404及定位销4405配合进行定位；即，台面板D4401上设有两个定位销套4404，自动导引车1上表面的相对应位置设有两个定位销4405，台面板D4401上的定位销套4404套设在定位销4405上进行定位。支撑板4402为多个、由上而下通过支撑柱4403相连接；台面板D4401上表面固定有两组、三层支撑板4402，每组中的三层支撑板4402通过三根支撑柱4403固定支撑，三要支撑柱4403位于等边三角形的三个顶点。每组中均设有芯片盒4406，该芯片盒4406进口端的上方呈“U”形，并在进口端的一侧设有可旋转的卡扣4407，卡扣4407通过随旋转头3409转动的挡销3410开闭。

本实施例的工作原理为：

控制台给机器人设备下达上下料指令，驱动单元101工作，驱动自动导引车1按控制台规划的路径自动行走至原材料库房物料口，驱动单元101停止工作；多轴联动机器人2工作，带动抓取机构D34至物料口并通过视觉系统3405对一叠芯片的定位标识进行拍照，同时激光测距传感器3406测量Z方向高度误差，倾角传感器3407测量整个系统的角度误差，并将所有误差通过工控机105运算补偿到多轴机器人2的运动过程中，保证抓取机构D34的精确抓取；待抓取机构D34运动至盛满芯片的器皿D54上端的抓取位置时，夹爪气缸D3402工作，带动夹爪D3403夹紧一叠芯片，并通过多轴联动机器人2的姿态转变将一叠芯片放置与车身定位工装D44上边的芯片盒4406内；旋转气缸3408带动旋转头3409旋转，挡销3410随着旋转头3409旋转，将芯片盒4406进口处的卡扣4407转动至关闭工位，对芯片进行限位。完成两个盛满芯片的器皿D54装车后，驱动单元101工作，带动机器人设备运动至需上料机台处，上料过程相当于装车过程的逆过程；然后将装有成品芯片的器皿D54装车，装车过程同以上过程相同；最后将载有成品芯片的器皿D54运送至成品库房；整套机器人设备再重复以上过程。

本发明应用范围广，可使用于多种工作场合，并使用不同的工况要求。

Claims (10)

1.一种机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：包括自动导引车(1)、多轴联动机器人(2)、抓取机构及车身定位工装，其中多轴联动机器人(2)及车身定位工装分别安装在自动导引车(1)上，该多轴联动机器人(2)的输出端连接有所述抓取机构，由所述抓取机构抓取到自动导引车(1)上的物料通过所述车身定位工装限位；所述自动导引车(1)的车身底部分别安装有驱动单元(101)及多个从动万向轮(102)，该自动导引车(1)通过所述驱动单元(101)的驱动沿地面(7)上铺设的导向磁条(6)往复移动；所述驱动单元(101)包括车轮(1011)、连接板(1012)、直线导柱(1013)、直线轴承(1014)、缓冲垫(1015)、轮箱(1016)、浮动板(1017)及驱动动力源，该轮箱(1016)安装在自动导引车(1)的车身底部，所述轮箱(1016)内安装有直线导柱(1013)，所述浮动板(1017)通过直线轴承(1014)与该直线导柱(1013)可升降地滑动连接，在所述直线轴承(1014)的上下两端分别设有缓冲垫(1015)，所述连接板(1012)安装在浮动板(1017)上，所述车轮(1011)转动安装在该连接板(1012)上，并通过安装在连接板(1012)上的所述驱动动力源驱动旋转，进而带动各所述从动万向轮(102)行走。

2.按权利要求1所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述抓取机构包括机器人连接板(3101)、夹爪气缸A(3102)、夹爪A(3103)、相机连接板(3104)、视觉系统(3105)、激光测距传感器(3106)、倾角传感器(3107)及RFID读写头(3108)，该机器人连接板(3101)与所述多轴联动机器人(2)的输出端相连，所述夹爪气缸A(3102)安装在机器人连接板(3101)上，该夹爪气缸A(3102)两侧的输出端分别连接有所述夹爪A(3103)；所述相机连接板(3104)与机器人连接板(3101)连接，该相机连接板(3104)上分别安装有所述视觉系统(3105)、激光测距传感器(3106)及倾角传感器(3107)；所述夹爪气缸A(3102)的底部安装有RFID读写头(3108)；所述物料装在盛装物料的器皿内，该器皿顶部设有供所述夹爪A(3103)夹取的凸块。

3.按权利要求2所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述车身定位工装包括台面板A(4101)、限位销座A(4102)及限位销A(4103)，该台面板A(4101)安装在所述自动导引车(1)上，所述台面板A(4101)上固定有限位销座A(4102)，在该限位销 座A(4102)上设有对所述器皿定位的限位销A(4103)。

4.按权利要求3所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：每个所述器皿相对的两侧均对称设置有限位销座A(4102)，该限位销座A(4102)包括上横板、下横板及连接于上下横板之间的竖板，所述上、下横板位于该竖板的两侧、且相互联行，并垂直于所述竖板，所述限位销A(4103)固定在位于上横板上；所述器皿的两侧均设有凹槽，该凹槽的下边位于所述上横板的下方、并由该上横板对所述器皿沿竖直方向上限位，所述凹槽的上边设有豁口，所述限位销A(4103)容置于该豁口内，对所述器皿沿水平方向限位。

5.按权利要求1所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述车身定位工装包括台面板B(4201)、限位销座B(4202)、限位销B(4203)、光电传感器A(4206)及光电传感器B(4207)，该台面板B(4201)安装在所述自动导引车(1)上，所述台面板B(4201)上设有多个限位销座B(4202)，每个所述限位销座B(4202)上均安装有至少一个限位销B(4203)。

6.按权利要求5所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述抓取机构包括机器人连接板(3201)、夹爪气缸B(3202)、夹爪B(3203)、相机连接板(3204)、视觉系统(3205)、激光测距传感器(3206)、倾角传感器(3207)及RFID读写头(3208)，该机器人连接板(3201)与所述多轴联动机器人(2)的输出端相连，所述夹爪气缸B(3202)安装在机器人连接板(3201)上，该夹爪气缸B(3202)两侧的输出端分别连接有所述夹爪B(3203)；所述相机连接板(3204)与机器人连接板(3201)连接，该相机连接板(3204)上分别安装有所述视觉系统(3205)、激光测距传感器(3206)及倾角传感器(3207)；所述夹爪气缸A(3202)的底部安装有RFID读写头(3208)；一叠物料的两端落在所述限位销座B(4202)上，并通过两端的各所述限位销B(4203)限位，所述夹爪B(3203)的长度大于或等于限位销B(4203)的高度；在每一叠物料两端的任一限位销B(4203)的顶端安装有检测物料高度是否超过高度极限的光电传感器B(4207)，在每一叠物料底部的任一侧设有安装在所述台面板B(4201)上的光电传感器A(4206)。

7.按权利要求1所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述抓取机构包括机器人连接板(3301)、定位板(3302)、销(3303)、相机连接板(3304)、视觉系统(3305)、激光测距传感器(3306)、倾角传感器(3307)及RFID读写头(3308)，该机器人连接板(3301)与所述多轴联动机器人(2)的输出端相连，所述定位 板(3302)与该机器人连接板(3301)连接，该定位板(3302)通过所述销(3303)与盛装物料的器皿配合插取；所述相机连接板(3304)与机器人连接板(3301)连接，该相机连接板(3304)上分别安装有所述视觉系统(3305)、激光测距传感器(3306)及倾角传感器(3307)；所述机器人连接板(3301)的底部安装有RFID读写头(3308)。

8.按权利要求7所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述车身定位工装包括台面板C(4301)、限位块A(4302)及限位块B(4303)，该台面板C(4301)安装在所述自动导引车(1)上，所述限位块A(4302)为“L”形，所述限位块B(4303)为“T”形；所述台面板C(4301)上相邻两所述器皿之间通过“T”形的限位块B(4303)限位，所述器皿外侧的两端分别通过“L”形的限位块A(4302)限位。

9.按权利要求1所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述抓取机构包括机器人连接板(3401)、夹爪气缸D(3402)、夹爪D(3403)、相机连接板(3404)、视觉系统(3405)、激光测距传感器(3406)、倾角传感器(3407)、旋转气缸(3408)、旋转头(3409)、挡销(3410)及安装架(3411)，该机器人连接板(3401)与所述多轴联动机器人(2)的输出端相连，所述夹爪气缸D(3402)安装在机器人连接板(3501)上，该夹爪气缸D(3402)两侧的输出端分别连接有所述夹爪D(3403)；所述相机连接板(3404)与机器人连接板(3401)连接，该相机连接板(3404)上分别安装有所述视觉系统(3405)、激光测距传感器(3406)及倾角传感器(3407)；所述旋转气缸(3408)通过安装架(3411)固接在所述机器人连接板(3401)上，该旋转气缸(3408)的输出端连接有旋转头(3409)，在所述旋转头(3409)上偏心设有挡销(3410)。

10.按权利要求9所述的机器人柔性运输及上下料装置，其特征在于：所述车身定位工装包括台面板D(4401)、支撑板(4402)及支撑柱(4403)，该台面板D(4401)安装在所述自动导引车(1)上，所述支撑板(4402)为多个、由上而下通过所述支撑柱(4403)相连接，物料放置于相邻两所述支撑板(4402)之间设置的盒体内，并在所述盒体的进口处设有可旋转的卡扣(4407)，所述卡扣(4407)通过随旋转头(3409)转动的挡销(3410)开闭。