CN108127665A - 不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置 - Google Patents

不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置 Download PDF

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孙世超
孙鹏
杨騄
张建交
袁亚君
管正芳
王明育
沈杰
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Abstract

本发明涉及不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，机器人本体上部为机械臂，下部为机器人底座，机械臂的上端通过机械臂接头连接抓手，机器人底座通过底座电机驱动底座滑轮，在底座滑轨上滑动，抓手夹住物料箱，下部设置视觉摄像机和补光器；控制器连接用于识别物料箱的扫码器，控制器控制抓手，视觉摄像机，补光器，机械臂和底座电机。本发明自动识别、记录、抓取、分类、存储和堆码、提高搬运效率、节省人力。

Description

不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置
技术领域
本发明涉及机器人标准料箱自动抓取技术领域，尤其涉及一种自动识别、记录、抓取、分类、存储和堆码、提高搬运效率、节省人力的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置。
背景技术
目前，对于托盘上标准料箱紧贴排列的货物拆垛和将标准料箱在托盘上紧贴堆码时，工厂普遍通过工人手持扫描枪对料箱进行扫描分类然后进行人工搬运，这种工作方式缺点：一、人工操作费时费力；二、工作效率较低；三、出错概率较高；四、占用操作区域面积大。目前大多采用同种料箱进行组合运输不如多种料箱组合运输的空间利用效率更高。随科技的不断发展，在工业4.0的大背景下，工厂对自动化设备作业代替传统人工作业的方式更为关注，针对传统标准料箱搬运作业方式的缺点，开发出基于不同型号紧贴排列标准料箱的自动拆垛/堆码设备系统，节省人力、提高了料箱搬运的效率，并可以与立体仓库和机运线配合，实现标准料箱抓取、分类、存储和堆码的统一自动化作业。
需要一种自动识别、记录、抓取、分类、存储和堆码、提高搬运效率、节省人力的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动识别、记录、抓取、分类、存储和堆码、提高搬运效率、节省人力的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置。
不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，包括：
机器人本体，所述机器人本体上部为机械臂，下部为机器人底座，所述机械臂的上端通过机械臂接头连接抓手，所述机器人底座通过底座电机驱动底座滑轮，在底座滑轨上滑动，所述抓手夹住物料箱，下部设置视觉摄像机和补光器；
控制器，所述控制器连接用于识别物料箱的扫码器，所述控制器控制抓手，视觉摄像机，补光器，机械臂和底座电机。
所述扫码器位于机器人底座上。
所述物料箱的上部四周设置支撑沿，所述支撑沿上设置定位孔和锁紧孔，所述定位孔为圆形孔，所述锁紧孔为椭圆形孔。
所述控制器连接液晶屏。
所述抓手的固定支架与机械臂接头配合，所述固定支架上设置纵向位置调节装置和横向位置调节装置。
所述纵向位置调节装置的纵向电机驱动第一环形带，绕着固定在两端的第一固定轮转动，所述纵向电机和第一固定轮之间设置第一滑轨，所述第一滑轨上设置第一滑块，所述第一滑块上固定气缸和第一气缸，并在第一环形带的驱动下在第一滑轨上运动，所述固定气缸驱动支撑杆，所述第一气缸驱动第一锁紧杆，所述第一锁紧杆的侧面设置第一定位销。
所述横向位置调节装置的横向电机驱动第二环形带，绕着固定在两端的第二固定轮转动，所述横向电机和第二固定轮之间设置第二滑轨，所述第二滑轨设置第二滑块，所述第二滑块上设置第二气缸，并在第二环形带的驱动下沿着第二滑轨运动，所述第二气缸驱动第二锁紧杆，所述第二锁紧杆的侧面设置第二定位销。
所述第一锁紧杆或第二锁紧杆的上部为齿轮，所述齿轮与第一气缸或第二气缸的工作杆啮合，通过连接杆连接到力传感器，所述连接杆的下部侧面设置下降挡块，所述力传感器朝着连接杆的外侧伸出，并连接控制器。
所述支撑杆的上部为竖向设置的不规则齿轮，下部为L形杆，所述不规则齿轮与第一气缸的工作杆啮合，中心固定在第一滑块上，并绕轴心转动。
所述纵向电机，固定气缸和第一气缸分别连接控制器，或者横向电机和第二气缸分别连接控制器。
本发明机器人本体上部为机械臂，下部为机器人底座，机械臂的上端通过机械臂接头连接抓手，机器人底座通过底座电机驱动底座滑轮，在底座滑轨上滑动，抓手夹住物料箱，下部设置视觉摄像机和补光器；控制器连接用于识别物料箱的扫码器，控制器控制抓手，视觉摄像机，补光器，机械臂和底座电机。机器人本体的机械臂接头连接抓手，控制器控制机械臂在三维空间内运动，带动抓手调整位置。抓手用于抓取物料箱，并进行搬运，抓手下部的视觉摄像机对物料箱进行拍照，并将照片送给控制器处理，控制器分析物料箱的位置，并调整抓手的位置进行对准，补光器对视觉摄像机进行补光。机器人本体的机器人底座和底座滑轨通过底座滑轮进行配合，电机驱动底座滑轮在底座滑轨上滑动，控制器控制电机调整机器人本体的位置。扫码器对物料箱进行扫码，并将信息送给控制器记录。本发明自动识别、记录、抓取、分类、存储和堆码、提高搬运效率、节省人力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明抓手的俯视向立体图；
图3为本发明抓手的仰视向立体图；
图4为本发明抓手的主视图；
图5为本发明支撑杆和第一定位销的立体图；
图6为本发明第一锁紧杆或第二锁紧杆的立体图；
图7为本发明物料箱的局部仰视图；
图8为本发明的连接关系图；
图中：1、机器人本体，2、底座滑轨，3、抓手，4、扫码器，5、视觉摄像机，6、补光器，7、物料箱，8、控制器，9、液晶屏，11、机械臂，12、机器人底座，13、底座滑轮，14、底座电机，15、机械臂接头，31、固定支架，32、纵向电机，33、第一环形带，34、第一固定轮，35、第一滑轨，36、第一滑块，37、固定气缸，38、支撑杆，39、第一气缸，40、第一锁紧杆，41、第一定位销，42、齿轮，43、连接杆，44、下降挡块，45、力传感器，51、横向电机，52、第二环形带，53、第二固定轮，54、第二滑轨，55、第二滑块，56、第二气缸，57、第二锁紧杆，58、第二定位销，71、支撑沿，72、定位孔，73、锁紧孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，包括：机器人本体1，机器人本体1上部为机械臂11，下部为机器人底座12，机械臂11的上端通过机械臂接头15连接抓手3，机器人底座12通过底座电机14驱动底座滑轮13，在底座滑轨2上滑动，抓手3夹住物料箱7，下部设置视觉摄像机5和补光器6；控制器8，控制器8连接用于识别物料箱7的扫码器4，控制器8控制抓手3，视觉摄像机5，补光器6，机械臂11和底座电机14。扫码器4位于机器人底座12上。物料箱7的上部四周设置支撑沿71，支撑沿71上设置定位孔72和锁紧孔73，定位孔72为圆形孔，锁紧孔73为椭圆形孔。控制器8连接液晶屏9。
抓手3的固定支架31与机械臂接头15配合，固定支架31上设置纵向位置调节装置和横向位置调节装置。纵向位置调节装置的纵向电机32驱动第一环形带33，绕着固定在两端的第一固定轮34转动，纵向电机32和第一固定轮34之间设置第一滑轨35，第一滑轨35上设置第一滑块36，第一滑块36上固定气缸37和第一气缸39，并在第一环形带33的驱动下在第一滑轨35上运动，固定气缸37驱动支撑杆38，第一气缸39驱动第一锁紧杆40，第一锁紧杆40的侧面设置第一定位销41。横向位置调节装置的横向电机51驱动第二环形带52，绕着固定在两端的第二固定轮53转动，横向电机51和第二固定轮53之间设置第二滑轨54，第二滑轨54设置第二滑块55，第二滑块55上设置第二气缸56，并在第二环形带52的驱动下沿着第二滑轨54运动，第二气缸56驱动第二锁紧杆57，第二锁紧杆57的侧面设置第二定位销58。第一锁紧杆40或第二锁紧杆57的上部为齿轮42，齿轮42与第一气缸39或第二气缸56的工作杆啮合，通过连接杆43连接到力传感器45，连接杆43的下部侧面设置下降挡块44，力传感器45朝着连接杆43的外侧伸出，并连接控制器8。支撑杆38的上部为竖向设置的不规则齿轮，下部为L形杆，不规则齿轮与第一气缸39的工作杆啮合，中心固定在第一滑块36上，并绕轴心转动。纵向电机32，固定气缸37和第一气缸39分别连接控制器8，或者横向电机51和第二气缸56分别连接控制器8。
机器人本体1的机械臂接头15连接抓手3，控制器8控制机械臂11在三维空间内运动，带动抓手3调整位置。抓手3用于抓取物料箱7，并进行搬运，抓手3下部的视觉摄像机5对物料箱7进行拍照，并将照片送给控制器8处理，控制器8分析物料箱7的位置，并调整抓手3的位置进行对准，补光器6对视觉摄像机5进行补光。机器人本体1的机器人底座12和底座滑轨2通过底座滑轮13进行配合，电机14驱动底座滑轮13在底座滑轨2上滑动，控制器8控制电机14调整机器人本体1的位置。扫码器4对物料箱7进行扫码，并将信息送给控制器8记录。
抓手3的固定支架31与机械臂接头15配合，纵向电机32驱动第一环形带33，绕着固定在两端的第一固定轮34转动，纵向电机32和第一固定轮34之间设置第一滑轨35，第一滑轨35分别置于纵向电机32的两端。第一滑轨35上设置第一滑块36，第一环形带33驱动第一滑块36在第一滑轨35上运动，第一环形带33与第一滑块36通过齿条啮合，两个第一滑块36分别在一侧设置齿条，且分别在不同侧设置齿条。第一滑块36上固定气缸37和第一气缸39，固定气缸37驱动支撑杆38，第一气缸39驱动第一锁紧杆40。第一气缸39的工作杆上设有齿条，与第一锁紧杆40上部的齿轮42啮合，第一气缸39的工作杆直线往复运动，带动第一锁紧杆40自转，齿轮42通过连接杆43连接到力传感器45，力传感器45的上方设置下降挡块44，第一锁紧杆40设置在第一滑块36上。第一锁紧杆40的侧面设置第一定位销41，第一定位销41固定在第一滑块36上。
横向电机51驱动第二环形带52，绕着固定在两端的第二固定轮53转动，横向电机51和第二固定轮53之间设置第二滑轨54，第二滑轨54设置第二滑块55，第二滑轨54的数量为两个，分别位于横向电机51两侧。第二环形带52与第二滑块55啮合，两个第二滑块55分别在一侧设置齿条，并分别设置在不同侧。
第二滑块55上设置第二气缸56，并在第二环形带52的驱动下沿着第二滑轨54运动，第二气缸56的工作杆上设置齿条，与第二锁紧杆57的上部齿轮42啮合，第二气缸56的工作杆直线往复运动，带动第二锁紧杆57自转，齿轮42通过连接杆43连接到力传感器45，力传感器45的上方设置下降挡块44，第二锁紧杆57设置在第二滑块55上。第二锁紧杆57的侧面设置第二定位销58，第二定位销58固定在第一滑块36上。
支撑杆38的上部为竖向设置的不规则齿轮，下部为L形杆，不规则齿轮与第一气缸39的工作杆啮合，中心固定在第一滑块36上，并绕轴心转动。第一气缸39的工作杆驱动支撑杆38转动。控制器8驱动抓手3运动到物料箱7上方，经视觉摄像机5拍照分析后，将第一定位销41和第二定位销58对准物料箱7上的定位孔72，伸进去进行定位。第一锁紧杆40和第二锁紧杆57也伸入到锁紧孔73中，控制器8控制第一锁紧杆40和第二锁紧杆57转动，力传感器45转动后卡住物料箱7的支撑沿71。控制器8控制支撑杆38转动，卡住物料箱7的支撑沿71。控制器8连接液晶屏9，实现交互功能，进行显示和设置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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，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同物界定。

Claims (10)

1.不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，包括：
机器人本体(1)，所述机器人本体(1)上部为机械臂(11)，下部为机器人底座(12)，所述机械臂(11)的上端通过机械臂接头(15)连接抓手(3)，所述机器人底座(12)通过底座电机(14)驱动底座滑轮(13)，在底座滑轨(2)上滑动，所述抓手(3)夹住物料箱(7)，下部设置视觉摄像机(5)和补光器(6)；
控制器(8)，所述控制器(8)连接用于识别物料箱(7)的扫码器(4)，所述控制器(8)控制抓手(3)，视觉摄像机(5)，补光器(6)，机械臂(11)和底座电机(14)。
2.根据权利要求1所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述扫码器(4)位于机器人底座(12)上。
3.根据权利要求1所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述物料箱(7)的上部四周设置支撑沿(71)，所述支撑沿(71)上设置定位孔(72)和锁紧孔(73)，所述定位孔(72)为圆形孔，所述锁紧孔(73)为椭圆形孔。
4.根据权利要求1所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述控制器(8)连接液晶屏(9)。
5.根据权利要求1所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述抓手(3)的固定支架(31)与机械臂接头(15)配合，所述固定支架(31)上设置纵向位置调节装置和横向位置调节装置。
6.根据权利要求5所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述纵向位置调节装置的纵向电机(32)驱动第一环形带(33)，绕着固定在两端的第一固定轮(34)转动，所述纵向电机(32)和第一固定轮(34)之间设置第一滑轨(35)，所述第一滑轨(35)上设置第一滑块(36)，所述第一滑块(36)上固定气缸(37)和第一气缸(39)，并在第一环形带(33)的驱动下在第一滑轨(35)上运动，所述固定气缸(37)驱动支撑杆(38)，所述第一气缸(39)驱动第一锁紧杆(40)，所述第一锁紧杆(40)的侧面设置第一定位销(41)。
7.根据权利要求5所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述横向位置调节装置的横向电机(51)驱动第二环形带(52)，绕着固定在两端的第二固定轮(53)转动，所述横向电机(51)和第二固定轮(53)之间设置第二滑轨(54)，所述第二滑轨(54)设置第二滑块(55)，所述第二滑块(55)上设置第二气缸(56)，并在第二环形带(52)的驱动下沿着第二滑轨(54)运动，所述第二气缸(56)驱动第二锁紧杆(57)，所述第二锁紧杆(57)的侧面设置第二定位销(58)。
8.根据权利要求6或7任一所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述第一锁紧杆(40)或第二锁紧杆(57)的上部为齿轮(42)，所述齿轮(42)与第一气缸(39)或第二气缸(56)的工作杆啮合，通过连接杆(43)连接到力传感器(45)，所述连接杆(43)的下部侧面设置下降挡块(44)，所述力传感器(45)朝着连接杆(43)的外侧伸出，并连接控制器(8)。
9.根据权利要求6所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述支撑杆(38)的上部为竖向设置的不规则齿轮，下部为L形杆，所述不规则齿轮与第一气缸(39)的工作杆啮合，中心固定在第一滑块(36)上，并绕轴心转动。
10.根据权利要求6或7任一所述的不同型号标准化料箱机器人视觉扫描抓取装置，其特征在于，所述纵向电机(32)，固定气缸(37)和第一气缸(39)分别连接控制器(8)，或者横向电机(51)和第二气缸(56)分别连接控制器(8)。
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