CN107651449A - 具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法，包括本体与测量系统。所述的本体包括主梁、固定辅梁、伸缩辅梁、第一滑轨伸缩机构、第二滑轨伸缩机构、气缸横向伸缩机构、气缸纵向伸缩机构以及吸盘结构。所述的测量系统包括横向测量机构及纵向测量机构。本发明的抓手结构在空间具有两自由度伸缩功能，即横向方向与纵向方向上实现伸缩动作；通过气缸横向伸缩机构可以实现伸缩辅梁横向方向的运动，进而通过伸缩辅梁上的吸盘机构与其他固定辅梁上的吸盘机构一起动作实现更大尺寸规格玻璃的抓取工作；同理，通过气缸纵向伸缩机构的作用可以实现纵向方向上抓取更大尺寸规格的玻璃。

Description

具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法

技术领域

本发明涉及一种重载机器人的配套设备，尤其涉及玻璃行业智能设备领域的重载机器人的配套设备，具体是指一种用于浮法玻璃产线堆垛功用的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法。

背景技术

随着社会经济与科技的发展，建筑业、智能制造业等所涉及的产品对玻璃原材料的种类、规格的需求越来越多样化，促进了玻璃原材料衍生产品的出现，如光伏玻璃、ITO导电膜玻璃等。任何一种玻璃的生产过程，需经过热端与冷端处理，冷端的最后环节即对不同规格的原片玻璃进行堆垛操作，以便进行运输包装。采用工业机器人进行玻璃堆垛方式是当下玻璃行业的主流，在堆垛过程中配套机器人抓手按照给定路径完成对原片玻璃的抓板与放板动作，但在抓板过程中，由于所需抓取的原板玻璃规格多种多样，多则达到20种以上，常规抓手不具备抓取如此多规格玻璃的能力，此时给抓板操作带来极大困难。目前，解决此种问题采取的方式主要有两种：一是增加产线上堆垛机器人的台数，不同载重的机器人配装不同规格的抓手来抓取特定的几种玻璃板，进而完成几十种规格玻璃的堆垛任务；二是增大单台机器人所配装的抓手的吸盘组数，这种方式的局限性在于增加吸盘组数会大大增加抓手的重量，如果吸盘组数增加太多导致整个抓手的重量超过机器人的负载范围，出现安全隐患，同时这种方式无法很大程度增强抓手的抓取能力。

为解决以上存在的技术难题，人们尝试着采用各种方法来提高抓手抓取更多玻璃规格的能力。其中，在抓手结构设计方面，许多发明人进行了探索。涉及到的伸缩抓手的专利有：申请号为201320023169.X的中国专利公开了一种可伸缩吸盘组抓手，包括主体焊接架、伸缩架、左侧型材架和右侧型材架，伸缩架可沿主体焊接架长度方向延伸。所述的以上专利文件中，采取的伸缩方式及结构具有局限性，在伸缩架伸出过程中易出现整体结构左、右两端下垂的现象，导致整体吸盘面基准高度相差太多，无法满足玻璃正常堆垛需求，只适用于伸缩距离短的场合，通用性差。

基于上述背景，本发明提出了一种具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，具有空间两自由度的伸缩功能，同时动态抓取玻璃过程中可以完成玻璃相对于基准点位置的精确测量，进而更好的完成玻璃堆垛任务。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供一种能克服现有常规抓手抓取多种规格玻璃能力不足的技术缺陷、极大的提高机器人堆垛玻璃的效率、在满足堆垛任务的前提下精简玻璃产线应用的机器人的总数量、节约成本的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法。

为了实现上述目的，本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法具有如下构成：

该具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，用于重载机器人，其主要特点是，包括本体与测量系统，所述的本体为具有两个方向上的伸缩功能的结构框架，且本体上设置有抓取装置，所述的测量系统设置于所述的本体上，对两个方向上的伸缩量进行测量，确定该动态测量抓手上抓取的物体的位置。

较佳地，所述的本体包括主梁、固定辅梁、伸缩辅梁和伸缩机构，所述的固定辅梁包括互相平行且依次设置的第一固定辅梁、第二固定辅梁和第三固定辅梁，所述的主梁数目包括平行设置的第一主梁和第二主梁，架设于所述的3根固定辅梁上方，主梁的长度方向与固定辅梁的长度方向互相垂直，所述的伸缩辅梁设置于主梁的一端，与第三固定辅梁相邻，且该伸缩辅梁的长度方向垂直于主梁的长度方向，由所述的伸缩辅梁和所述的伸缩机构的运动实现该本体在两个方向上的伸缩功能。

更佳地，所述的本体在两个方向上的伸缩功能包括平行于主梁长度方向的横向伸缩功能和垂直于主梁长度方向的纵向伸缩功能。

尤佳地，所述的伸缩辅梁设置于主梁的左端，所述的伸缩辅梁下侧面设置有抓取装置，所述的伸缩机构包括设置于所述的主梁上的滑轨伸缩机构，每一主梁上都安装有一个滑轨伸缩机构，所述的滑轨伸缩机构的长度方向与所述的主梁的长度方向相同，且所述的滑轨伸缩机构通过设置于该滑轨伸缩机构左端的滑轨连接板连接至所述的伸缩辅梁，所述的滑轨伸缩机构还包括滑块安装板、滑块和滑轨，所述的滑块安装板用于安装滑块，包括互呈直角的第一边和第二边，其中第一边安装在该滑轨伸缩机构所属的主梁上，第二边用于安装滑块；且滑轨与滑块通过移动副实现连接。

甚佳地，所述的伸缩机构还包括气缸横向伸缩机构和气缸纵向伸缩机构，其中所述的气缸横向伸缩机构的长度方向平行于主梁的长度方向，连接主梁和伸缩辅梁，并通过活塞杆相对于缸体的运动推动所述的伸缩辅梁进行横向伸缩，实现本体的横向伸缩功能，所述的气缸纵向伸缩机构的长度方向垂直于主梁的长度方向，其下方设置有抓取装置，通过活塞杆相对于缸体的运动实现本体的纵向伸缩功能。

极佳地，所述的气缸横向伸缩机构包括气缸、气缸固定角架以及推动连接板，且所述的气缸为双作用圆筒型气缸，其缸体通过气缸固定角架固定设置于主梁的左端部，其活塞杆端部通过一推动连接板连接至伸缩辅梁，且所述的推动连接板与伸缩辅梁的连接位置位于两个滑轨连接板之间。

极佳地，所述的气缸纵向伸缩机构包括带导杆气缸、夹块、端板、型材，所述的带导杆气缸缸体与夹块连接；端板连接在带导杆气缸活塞杆的端部，型材固定在端板上，所述的抓取装置设置于该气缸纵向伸缩机构的型材上，所述的气缸纵向伸缩机构数目为3个，且3个气缸纵向伸缩机构的带导杆气缸缸体分别通过各自的夹块固定安装在第一固定辅梁的前侧端部、第三固定辅梁及伸缩辅梁前侧端部。

甚佳地，所述的测量系统包括横向测量机构及纵向测量机构，其中

所述的横向测量机构包括第一行程可读气缸、第一气缸固定架、第一光电传感器安装架；所述的第一行程可读气缸通过第一气缸固定架安装在第一固定辅梁与第二固定辅梁的底部侧面，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线平行于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向水平向右；所述的光电传感器安装架固定安装于该第一行程可读气缸活塞杆的端部，且光电传感器安装架的长度方向垂直于主梁的长度方向；所述的光电传感器安装架长度方向上安装有两个光电传感器；

所述的纵向测量机构包括第二行程可读气缸、第二气缸固定架、第二光电传感器安装架；所述的第二行程可读气缸通过第二气缸固定架安装在第一固定辅梁后端侧面上，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线方向垂直于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向向后；所述的第二光电传感器安装架固定于该第一行程可读气缸活塞杆端部；所述的第二光电传感器安装架上安装有一个光电传感器。

较佳地，所述的抓取装置为吸盘机构。

以上所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手实现堆垛过程中抓取玻璃时进行伸缩的方法，其主要特点是，具有以下步骤：

(1)玻璃由输送辊道输送至动态测量抓手下方时，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人的视觉系统获取该玻璃规格，并根据玻璃规格判断是否需要控制该动态测量抓手进行伸缩，若需要，则控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃，否则直接抓取玻璃；

(2)通过测量装置对抓取到的玻璃的边缘进行测量，确定该被抓取的玻璃相对于机器人法兰基准点的位置，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后完成堆垛。

较佳地，所述的步骤(1)中的控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃为：

按一定伸缩量控制所述的伸缩辅梁和伸缩机构进行运动，控制所述的本体进行相应方向上的伸缩操作，以抓取玻璃，且所述的一定伸缩量由该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后获取。

更佳地，所述的步骤(2)为：

抓取完玻璃后，横向测量机构与纵向测量机构动作，带动其上设置的光电传感器进行平移运动，当光电传感器发出的信号源碰至玻璃边缘时，便采集一反馈信号，并通过行程可读气缸获取该被抓取的玻璃的边缘的位置信息，通过横向方向两个位置点，纵向方向一个位置点便可确定玻璃面相对于机器人法兰基准点位置，在系统程序的处理下，完成玻璃的堆垛工作。

本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手及其方法具有以下优点：

(1)与现有技术相比，本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手在空间具有两自由度伸缩功能，即横向方向与纵向方向上实现伸缩动作；通过气缸横向伸缩机构可以实现伸缩辅梁横向方向的运动，进而通过伸缩辅梁上的吸盘机构与其他固定辅梁上的吸盘机构一起动作实现更大尺寸规格玻璃的抓取工作；同理，通过气缸纵向伸缩机构的作用可以实现纵向方向上抓取更大尺寸规格的玻璃。

(2)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手应用在重载机器人上实现玻璃动态堆垛过程中，气缸横向伸缩机构与气缸纵向伸缩机构可以实时完成伸出与缩回动作，大大节约抓取玻璃的节拍时间，提高玻璃堆垛的效率。

(3)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的伸缩辅梁在横向方向伸出与缩回时，由于其与第一滑轨伸缩机构、第二滑轨伸缩机构实现了连接，保证了在横向方向运动的稳定性；同时，由于滑块与滑轨的配合可以承受一定的侧向载荷，保证了伸缩辅梁伸出时其上安装的吸盘机构的吸盘面不会出现倾斜，提高了抓取玻璃时吸盘的可靠性。气缸纵向伸缩机构采用了导杆气缸，同样保证了在纵向方向上吸盘机构伸出时其吸盘面不会出现倾斜，减小了抓取玻璃造成擦伤的可能性。

(4)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的测量系统采用三点测量法测量所抓取的玻璃相对于机器人法兰基准点的位置关系，即横向方向上两个光电传感器得出两个数据，纵向方向上一个光电传感器得出一个数据，同时通过采用行程可读气缸作为数据采集工具，具有测量准确，得数速度快、干扰性小等优点。

附图说明

图1为本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的总体结构示意图。

图2为本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的总体结构俯视图。

图3为本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手中的气缸纵向伸缩机构的结构示意图。

附图标记

1 推动连接板

2 气缸横向伸缩机构

3 滑块安装板

4 滑块

5 滑轨连接板

6 伸缩辅梁

7 吸盘机构

8 第三固定辅梁

9 滑轨

10 第一行程可读气缸

11 纵向测量机构

12 光电传感器

13 第一光电传感器安装架

14 横向测量机构

15 第二行程可读气缸

16 第一固定辅梁

17 气缸纵向伸缩机构

18 第二固定辅梁

19 主梁

20 气缸

21 气缸固定角架

22 第一滑轨伸缩机构

23 第二滑轨伸缩机构

24 第二光电传感器安装架

25 型材

26 端板

27 夹块

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，用于重载机器人，其主要特点是，包括本体与测量系统，所述的本体为具有两个方向上的伸缩功能的结构框架，且本体上设置有抓取装置，所述的测量系统设置于所述的本体上，对两个方向上的伸缩量进行测量，确定该动态测量抓手上抓取的物体的位置。

在一种较佳的实施方式中，所述的本体包括主梁19、固定辅梁、伸缩辅梁6和伸缩机构，所述的固定辅梁包括互相平行且依次设置的第一固定辅梁16、第二固定辅梁和第三固定辅梁8，所述的主梁19数目包括平行设置的第一主梁19和第二主梁19，架设于所述的3根固定辅梁上方，主梁19的长度方向与固定辅梁的长度方向互相垂直，所述的伸缩辅梁6设置于主梁19的一端，与第三固定辅梁8相邻，且该伸缩辅梁6的长度方向垂直于主梁19的长度方向，由所述的伸缩辅梁6和所述的伸缩机构的运动实现该本体在两个方向上的伸缩功能。

在一种更佳的实施方式中，所述的本体在两个方向上的伸缩功能包括平行于主梁19长度方向的横向伸缩功能和垂直于主梁19长度方向的纵向伸缩功能。

在一种尤佳的实施方式中，所述的伸缩辅梁6设置于主梁19的左端，所述的伸缩辅梁6下侧面设置有抓取装置，所述的伸缩机构包括设置于所述的主梁19上的滑轨伸缩机构，每一主梁19上都安装有一个滑轨伸缩机构，所述的滑轨伸缩机构的长度方向与所述的主梁19的长度方向相同，且所述的滑轨伸缩机构通过设置于该滑轨伸缩机构左端的滑轨连接板5连接至所述的伸缩辅梁6，所述的滑轨伸缩机构还包括滑块安装板3、滑块4和滑轨9，所述的滑块安装板3用于安装滑块4，包括互呈直角的第一边和第二边，其中第一边安装在该滑轨伸缩机构所属的主梁19上，第二边用于安装滑块4；且滑轨9与滑块4通过移动副实现连接。

在一种甚佳的实施方式中，所述的伸缩机构还包括气缸横向伸缩机构2和气缸纵向伸缩机构17，其中所述的气缸横向伸缩机构2的长度方向平行于主梁19的长度方向，连接主梁19和伸缩辅梁6，并通过活塞杆相对于缸体的运动推动所述的伸缩辅梁6进行横向伸缩，实现本体的横向伸缩功能，所述的气缸纵向伸缩机构17的长度方向垂直于主梁19的长度方向，其下方设置有抓取装置，通过活塞杆相对于缸体的运动实现本体的纵向伸缩功能。

在一种极佳的实施方式中，所述的气缸横向伸缩机构2包括气缸20、气缸固定角架21以及推动连接板1，且所述的气缸为双作用圆筒型气缸，其缸体通过气缸固定角架21固定设置于主梁19的左端部，其活塞杆端部通过一推动连接板1连接至伸缩辅梁6，且所述的推动连接板1与伸缩辅梁6的连接位置位于两个滑轨连接板5之间。

在一种极佳的实施方式中，所述的气缸纵向伸缩机构17包括带导杆气缸、夹块27、端板26、型材25，所述的带导杆气缸缸体与夹块连接；端板26连接在带导杆气缸活塞杆的端部，型材25固定在端板26上，所述的抓取装置设置于该气缸纵向伸缩机构17的型材25上，所述的气缸纵向伸缩机构17数目为3个，且3个气缸纵向伸缩机构17的带导杆气缸缸体分别通过各自的夹块固定安装在第一固定辅梁16的前侧端部、第三固定辅梁8及伸缩辅梁6前侧端部。

在一种甚佳的实施方式中，所述的测量系统包括横向测量机构14及纵向测量机构11，其中

所述的横向测量机构14包括第一行程可读气缸10、第一气缸固定架、第一光电传感器安装架13；所述的第一行程可读气缸10通过第一气缸固定架安装在第一固定辅梁16与第二固定辅梁的底部侧面，且第一行程可读气缸10的活塞杆轴线平行于主梁19的长度方向，且活塞杆伸出方向水平向右；所述的光电传感器12安装架固定安装于该第一行程可读气缸10活塞杆的端部，且光电传感器12安装架的长度方向垂直于主梁19的长度方向；所述的光电传感器12安装架长度方向上安装有两个光电传感器12；

所述的纵向测量机构11包括第二行程可读气缸15、第二气缸固定架、第二光电传感器安装架24；所述的第二行程可读气缸15通过第二气缸固定架安装在第一固定辅梁16后端侧面上，且第一行程可读气缸10的活塞杆轴线方向垂直于主梁19的长度方向，且活塞杆伸出方向向后；所述的第二光电传感器安装架24固定于该第一行程可读气缸10活塞杆端部；所述的第二光电传感器安装架24上安装有一个光电传感器12。

在一种较佳的实施方式中，所述的抓取装置为吸盘机构7。

以上所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手实现堆垛过程中抓取玻璃时进行伸缩的方法，其主要特点是，具有以下步骤：

(1)玻璃由输送辊道输送至动态测量抓手下方时，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人的视觉系统获取该玻璃规格，并根据玻璃规格判断是否需要控制该动态测量抓手进行伸缩，若需要，则控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃，否则直接抓取玻璃；

(2)通过测量装置对抓取到的玻璃的边缘进行测量，确定该被抓取的玻璃相对于机器人法兰基准点的位置，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后完成堆垛。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(1)中的控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃为：

按一定伸缩量控制所述的伸缩辅梁6和伸缩机构进行运动，控制所述的本体进行相应方向上的伸缩操作，以抓取玻璃，且所述的一定伸缩量由该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后获取。

在一种更佳的实施方式中，所述的步骤(2)为：

抓取完玻璃后，横向测量机构14与纵向测量机构11动作，带动其上设置的光电传感器12进行平移运动，当光电传感器12发出的信号源碰至玻璃边缘时，便采集一反馈信号，并通过行程可读气缸获取该被抓取的玻璃的边缘的位置信息，通过横向方向两个位置点，纵向方向一个位置点便可确定玻璃面相对于机器人法兰基准点位置，在系统程序的处理下，完成玻璃的堆垛工作。

请参阅图1至图3所示，为一种具体实施例中的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，一种具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手包括本体与测量系统。

其中，本体包括主梁19、固定辅梁、伸缩辅梁6、第一滑轨伸缩机构22、第二滑轨伸缩机构23、气缸横向伸缩机构2、气缸纵向伸缩机构17以及吸盘结构。所述的主梁19分为第一主梁19和第二主梁19，其均采用铝型材25制成且型号相同；所述的固定辅梁及伸缩辅梁6均采用型材25制成，固定辅梁安装在主梁19的下表面且其长度方向与主梁19长度方向垂直；所述的固定辅梁包括第一固定辅梁16、第二固定辅梁和第三固定辅梁8；所述的第一固定辅梁16位于主梁19的右端部，沿主梁19长度方向向左依次为第二固定辅梁、第三固定辅梁8，且每根固定辅梁之间根据工艺要求相隔一定距离；所述的第一滑轨伸缩机构22与第二滑轨伸缩机构23结构相同；所述的第一滑轨伸缩机构22位于第一主梁19的左端部，且第一滑轨伸缩机构22通过滑块安装板3固定安装于第一主梁19的前部侧面上；所述的第二滑轨伸缩机构23位于第二主梁19的左端部，且第二滑轨伸缩机构23通过滑块安装板3固定安装于第二主梁19的后部侧面上；所述的伸缩辅梁6同时连接在第一滑轨伸缩机构22的滑轨连接板5与第二滑轨伸缩机构23的滑轨连接板5上，且伸缩辅梁6长度方向与固定辅梁长度方向相互平行；所述的气缸横向伸缩机构2的气缸缸体位于第一主梁19的左端部，且安装在第一主梁19后部侧面上；所述的气缸横向伸缩机构2的气缸活塞杆端部连接有推动连接板1，所述的推动连接板1连接在伸缩辅梁6上，其连接点位于第一滑轨伸缩机构22的滑轨连接板5与第二滑轨伸缩机构23的滑轨连接板5的中部位置；所述的气缸纵向伸缩机构17的气缸缸体通过夹块固定安装在第一固定辅梁16的前侧端部，第三固定辅梁8及伸缩辅梁6前侧端部也均安装有气缸纵向伸缩机构17且固定方式与第一辅梁上的气缸纵向伸缩机构17相同；所述的第一固定辅梁16、第二固定辅梁、第三固定辅梁8及伸缩辅梁6上均安装有若干个吸盘机构7，其吸盘机构7与吸盘机构7之间根据工艺要求相隔一定距离；所述的气缸纵向伸缩机构17端部安装有一个吸盘机构7。

所述的第一滑轨伸缩机构22包括滑块安装板3、滑块、滑轨及滑轨连接板5，所述的滑块安装板3为直角形，直角的一边安装在第一主梁19上，另一边用于安装滑块；所述的滑轨固定安装在滑轨连接板5上，滑轨与滑块通过移动副实现连接；所述的滑轨连接板5的端部与伸缩辅梁6实现连接。

如图1、图2和图3所示，所述的气缸横向伸缩机构2包括气缸、气缸固定角架21以及推动连接板1；所述的气缸为双作用圆筒型气缸。

如图1、图2和图3所示，所述的气缸纵向伸缩机构17包括带导杆气缸、夹块、端板26、型材25以及吸盘机构7；所述的带导杆气缸可以承受一定的偏心负载，同时可根据工艺所需要的行程进行手动调节；所述的气缸缸体与夹块连接；所述的端板26连接在气缸活塞杆的端部，所述的型材25固定在端板26上；所述的吸盘机构7通过螺栓固定在型材25的侧面。

如图1、图2和图3所示，所述的测量系统包括横向测量机构14及纵向测量机构11。

如图1、图2和图3所示，所述的横向测量机构14包括第一行程可读气缸10、第一气缸固定架、第一光电传感器安装架13；所述的第一行程可读气缸10通过第一气缸固定架安装在第一固定辅梁16与第二固定辅梁的底部侧面，第一行程可读气缸10活塞杆轴线平行于主梁19的长度方向，且活塞杆伸出方向水平向右；所述的第一光电传感器安装架13固定安装在第一行程可读气缸10活塞杆的端部，且第一光电传感器安装架13长度方向平行于第一固定辅梁16；所述的第一光电传感器安装架13长度方向上安装有两个光电传感器12。

如图1、图2和图3所示，所述的纵向测量机构11包括第二行程可读气缸15、第二气缸固定架、第二光电传感器安装架24；所述的第二行程可读气缸15通过第二气缸固定架安装在第一固定辅梁16后端侧面上，第二行程可读气缸15活塞杆轴线方向平行于第一固定辅梁16且活塞杆伸出方向向后；所述的第二光电传感器安装架24固定在第二行程可读气缸15活塞杆端部；所述的第二光电传感器安装架24上安装有一个光电传感器12。

如图1，图2和图3所示，使用时，玻璃由输送辊道输送至机器人下片处，通过视觉系统得到此时所需堆垛的玻璃规格，若玻璃尺寸规格大，抓手需进行伸缩方可完成堆垛过程。在抓取玻璃过程中，在气缸横向伸缩机构2的作用下，伸缩辅梁6向左伸出带动其上的吸盘机构7向左运动，在气缸纵向伸缩机构17的导杆气缸作用下，气缸纵向伸缩机构17上的吸盘机构7向前伸出，此时可以抓取尺寸规格大的玻璃；抓取完玻璃后，横向测量机构14与纵向测量机构11动作，带动其上的光电传感器12进行平移运动，当光电传感器12发出的信号源碰至玻璃边时，便采集到一反馈信号，同时通过行程可读气缸可得出玻璃边的位置信息，通过横向方向两个位置点，纵向方向一个位置点便可确定玻璃面相对于机器人法兰基准点位置，在系统程序的处理下，完成玻璃的特定位置的堆垛工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特点和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，如三自由度机械手可根据实际作业要求进行相应的变化，也可采用并联机械手的设计；又如所述的收割与施肥控制系统也可进一步扩展成播种、除草、收割与施肥控制系统等，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

且本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手具有以下优点：

(1)与现有技术相比，本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手在空间具有两自由度伸缩功能，即横向方向与纵向方向上实现伸缩动作；通过气缸横向伸缩机构2可以实现伸缩辅梁6横向方向的运动，进而通过伸缩辅梁6上的吸盘机构7与其他固定辅梁上的吸盘机构7一起动作实现更大尺寸规格玻璃的抓取工作；同理，通过气缸纵向伸缩机构17的作用可以实现纵向方向上抓取更大尺寸规格的玻璃。

(2)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手应用在重载机器人上实现玻璃动态堆垛过程中，气缸横向伸缩机构2与气缸纵向伸缩机构17可以实时完成伸出与缩回动作，大大节约抓取玻璃的节拍时间，提高玻璃堆垛的效率。

(3)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的伸缩辅梁6在横向方向伸出与缩回时，由于其与第一滑轨伸缩机构22、第二滑轨伸缩机构23实现了连接，保证了在横向方向运动的稳定性；同时，由于滑块与滑轨的配合可以承受一定的侧向载荷，保证了伸缩辅梁6伸出时其上安装的吸盘机构7的吸盘面不会出现倾斜，提高了抓取玻璃时吸盘的可靠性。气缸纵向伸缩机构17采用了导杆气缸，同样保证了在纵向方向上吸盘机构7伸出时其吸盘面不会出现倾斜，减小了抓取玻璃造成擦伤的可能性。

(4)本发明的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手的测量系统采用三点测量法测量所抓取的玻璃相对于机器人法兰基准点的位置关系，即横向方向上两个光电传感器12得出两个数据，纵向方向上一个光电传感器12得出一个数据，同时通过采用行程可读气缸作为数据采集工具，具有测量准确，得数速度快、干扰性小等优点。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，用于重载机器人，其特征在于，包括本体与测量系统，所述的本体为具有两个方向上的伸缩功能的结构框架，且本体上设置有抓取装置，所述的测量系统设置于所述的本体上，对两个方向上的伸缩量进行测量，确定该动态测量抓手上抓取的物体的位置。

2.根据权利要求1所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的本体包括主梁、固定辅梁、伸缩辅梁和伸缩机构，所述的固定辅梁包括互相平行且依次设置的第一固定辅梁、第二固定辅梁和第三固定辅梁，所述的主梁数目包括平行设置的第一主梁和第二主梁，架设于所述的3根固定辅梁上方，主梁的长度方向与固定辅梁的长度方向互相垂直，所述的伸缩辅梁设置于主梁的一端，与第三固定辅梁相邻，且该伸缩辅梁的长度方向垂直于主梁的长度方向，由所述的伸缩辅梁和所述的伸缩机构的运动实现该本体在两个方向上的伸缩功能。

3.根据权利要求2所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的本体在两个方向上的伸缩功能包括平行于主梁长度方向的横向伸缩功能和垂直于主梁长度方向的纵向伸缩功能。

4.根据权利要求3所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的伸缩辅梁设置于主梁的左端，所述的伸缩辅梁下侧面设置有抓取装置，所述的伸缩机构包括设置于所述的主梁上的滑轨伸缩机构，每一主梁上都安装有一个滑轨伸缩机构，所述的滑轨伸缩机构的长度方向与所述的主梁的长度方向相同，且所述的滑轨伸缩机构通过设置于该滑轨伸缩机构左端的滑轨连接板连接至所述的伸缩辅梁，所述的滑轨伸缩机构还包括滑块安装板、滑块和滑轨，所述的滑块安装板用于安装滑块，包括互呈直角的第一边和第二边，其中第一边安装在该滑轨伸缩机构所属的主梁上，第二边用于安装滑块；且滑轨与滑块通过移动副实现连接。

5.根据权利要求4所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的伸缩机构还包括气缸横向伸缩机构和气缸纵向伸缩机构，其中所述的气缸横向伸缩机构的长度方向平行于主梁的长度方向，连接主梁和伸缩辅梁，并通过活塞杆相对于缸体的运动推动所述的伸缩辅梁进行横向伸缩，实现本体的横向伸缩功能，所述的气缸纵向伸缩机构的长度方向垂直于主梁的长度方向，其下方设置有抓取装置，通过活塞杆相对于缸体的运动实现本体的纵向伸缩功能。

6.根据权利要求5所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的气缸横向伸缩机构包括气缸、气缸固定角架以及推动连接板，且所述的气缸为双作用圆筒型气缸，其缸体通过气缸固定角架固定设置于主梁的左端部，其活塞杆端部通过一推动连接板连接至伸缩辅梁，且所述的推动连接板与伸缩辅梁的连接位置位于两个滑轨连接板之间。

7.根据权利要求5所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的气缸纵向伸缩机构包括带导杆气缸、夹块、端板、型材，所述的带导杆气缸缸体与夹块连接；端板连接在带导杆气缸活塞杆的端部，型材固定在端板上，所述的抓取装置设置于该气缸纵向伸缩机构的型材上，所述的气缸纵向伸缩机构数目为3个，且3个气缸纵向伸缩机构的带导杆气缸缸体分别通过各自的夹块固定安装在第一固定辅梁的前侧端部、第三固定辅梁及伸缩辅梁前侧端部。

8.根据权利要求3所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的测量系统包括横向测量机构及纵向测量机构，其中

所述的横向测量机构包括第一行程可读气缸、第一气缸固定架、第一光电传感器安装架；所述的第一行程可读气缸通过第一气缸固定架安装在第一固定辅梁与第二固定辅梁的底部侧面，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线平行于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向水平向右；所述的光电传感器安装架固定安装于该第一行程可读气缸活塞杆的端部，且光电传感器安装架的长度方向垂直于主梁的长度方向；所述的光电传感器安装架长度方向上安装有两个光电传感器；

所述的纵向测量机构包括第二行程可读气缸、第二气缸固定架、第二光电传感器安装架；所述的第二行程可读气缸通过第二气缸固定架安装在第一固定辅梁后端侧面上，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线方向垂直于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向向后；所述的第二光电传感器安装架固定于该第一行程可读气缸活塞杆端部；所述的第二光电传感器安装架上安装有一个光电传感器。

9.根据权利要求1所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手，其特征在于，所述的抓取装置为吸盘机构。

10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手实现堆垛过程中抓取玻璃时进行伸缩的方法，其特征在于，具有以下步骤：

(1)玻璃由输送辊道输送至动态测量抓手下方时，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人的视觉系统获取该玻璃规格，并根据玻璃规格判断是否需要控制该动态测量抓手进行伸缩，若需要，则控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃，否则直接抓取玻璃；

(2)通过测量装置对抓取到的玻璃的边缘进行测量，确定该被抓取的玻璃相对于机器人法兰基准点的位置，通过该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后完成堆垛。

11.根据权利要求10所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手实现堆垛过程中抓取玻璃时进行伸缩的方法，其特征在于，所述的本体包括主梁、固定辅梁、伸缩辅梁和伸缩机构，所述的固定辅梁包括互相平行且依次设置的第一固定辅梁、第二固定辅梁和第三固定辅梁，所述的主梁数目包括平行设置的第一主梁和第二主梁，架设于所述的3根固定辅梁上方，主梁的长度方向与固定辅梁的长度方向互相垂直，所述的伸缩辅梁设置于主梁的一端，与第三固定辅梁相邻，且该伸缩辅梁的长度方向垂直于主梁的长度方向，由所述的伸缩辅梁和所述的伸缩机构的运动实现该本体在两个方向上的伸缩功能，所述的步骤(1)中的控制所述的动态测量抓手按一定伸缩量进行伸缩，抓取玻璃为：

按一定伸缩量控制所述的伸缩辅梁和伸缩机构进行运动，控制所述的本体进行相应方向上的伸缩操作，以抓取玻璃，且所述的一定伸缩量由该动态测量抓手所连接到的重载机器人进行分析后获取。

12.根据权利要求11所述的具有空间两自由度伸缩功能的动态测量抓手实现堆垛过程中抓取玻璃时进行伸缩的方法，其特征在于，所述的本体在两个方向上的伸缩功能包括平行于主梁长度方向的横向伸缩功能和垂直于主梁长度方向的纵向伸缩功能，所述的测量系统包括横向测量机构及纵向测量机构，其中

所述的横向测量机构包括第一行程可读气缸、第一气缸固定架、第一光电传感器安装架；所述的第一行程可读气缸通过第一气缸固定架安装在第一固定辅梁与第二固定辅梁的底部侧面，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线平行于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向水平向右；所述的光电传感器安装架固定安装于该第一行程可读气缸活塞杆的端部，且光电传感器安装架的长度方向垂直于主梁的长度方向；所述的光电传感器安装架长度方向上安装有两个光电传感器；

所述的纵向测量机构包括第二行程可读气缸、第二气缸固定架、第二光电传感器安装架；所述的第二行程可读气缸通过第二气缸固定架安装在第一固定辅梁后端侧面上，且第一行程可读气缸的活塞杆轴线方向垂直于主梁的长度方向，且活塞杆伸出方向向后；所述的第二光电传感器安装架固定于该第一行程可读气缸活塞杆端部；所述的第二光电传感器安装架上安装有一个光电传感器，所述的步骤(2)为：

抓取完玻璃后，横向测量机构与纵向测量机构动作，带动其上设置的光电传感器进行平移运动，当光电传感器发出的信号源碰至玻璃边缘时，便采集一反馈信号，并通过行程可读气缸获取该被抓取的玻璃的边缘的位置信息，通过横向方向两个位置点，纵向方向一个位置点便可确定玻璃面相对于机器人法兰基准点位置，在系统程序的处理下，完成玻璃的堆垛工作。