CN108189045A - 一种整经机经轴转运机器人及其控制方法 - Google Patents

一种整经机经轴转运机器人及其控制方法 Download PDF

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魏毅
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陈威望
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Abstract

本发明公开了一种整经机经轴转运机器人及其控制方法，解决了现有技术整经机经轴更换过程效率低下、工人劳动强度大且存在安全隐患的问题。本发明的整经机经轴转运机器人工作点位包括待机充电位、空轴取拿位、整经机前对接位和满轴入库位，利用电磁导航系统和激光定位系统引整经机经轴转运机器人在各个工作点位间移动，整经机经轴转运机器人的运动顺序包括取空轴、送空轴、换满轴、满轴入库和待机充电五个步骤。本发明的整经机经轴转运机器人运动步骤简单、运行顺序合理，实现了自动化操作，直接提高了经轴更换的效率，本发明的控制方法精确可靠，实现了整经机经轴的快速更换和存放。

Description

一种整经机经轴转运机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及整经机经轴换装技术领域，特别是指一种整经机经轴转运机器人及其控制方法。
背景技术
在整经生产过程中，整经机的经轴需要从整经机上循环更换，因此在生产车间中需要对经轴进行支撑、移动和暂存。目前，现有的搬运经轴的装置为人工推拉的液压小车，适合用于单个经轴的运输，自动化程度低，工人劳动强度大存在安全隐患，而且工序连续性低，存在经轴错运的情况，严重限制了整经的生产效率。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种整经机经轴转运机器人的控制方法，解决了现有技术整经机经轴更换过程效率低下、工人劳动强度大且存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种整经机经轴转运机器人，包括移动座、机械臂及设置在移动座上的经轴转运小车，整经机经轴转运机器人的工作位包括待机充电位、空轴取拿位、整经机前对接位和满轴入库位，整经机经轴转运机器人的运动路径包括行走区间和定位区间，定位区间为整经机与整经机经轴转运机器人对接过程的行程区间，行走区间包括从待机充电位运行至空轴取拿位的行程区间、从空轴拿取位运行至定位区间的行程区间、从定位区间运行至满轴入库位的行程区间、从满轴入库位运行至待机充电位的行程区间；整经机经轴转运机器人设置有驱动系统、电磁导航系统和激光定位系统。
一种整经机经轴转运机器人的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：取空轴，当整经机卷绕经纱即将满轴时，控制系统启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航从待机充电位行走至空轴取拿位，取出空轴库内的空轴并将所述空轴放置于整经机经轴转运机器人的空轴暂存位上；
步骤二：送空轴，整经机经轴转运机器人装载空轴后，控制系统再次启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航从空轴取拿位行走至定位区间；
步骤三：换满轴，整经机经轴转运机器人运行至定位区间后，控制系统启动激光定位系统进行工作并关闭电磁导航系统，整经机经轴转运机器人在激光定位系统的导航下从定位区间运行至整经机前对接位，整经机经轴转运机器人取出整经机上的满轴并将满轴放置于经轴转运小车上，然后将步骤一中所述的放置于空轴暂存位上的空轴安装于整经机上；
步骤四：满轴入库，经过步骤三将整经机上的满轴换成空轴后，控制系统关闭激光定位系统，同时再次启动电磁导航系统，在电磁导航系统的导航下整经机经轴转运机器人从整经机前对接位运行至满轴入库位，整经机经轴转运机器人将步骤三中从整经机上取出的满轴放入满轴库；
步骤五：待机充电，满轴放入满轴库后，整经机经轴转运机器人在电磁导航系统的导航下运行至待机充电位，至此为一个工作循环，等待进入下一个工作循环。
所述电磁导航系统包括埋设在行走区间内的金属导线，对金属导线加载导引频率，整经机经轴转运机器人通过识别所述引导频率进行导航。
所述步骤一中从空轴库内取出空轴并将空轴放置于空轴暂存位的操作、所述步骤三中从整经机上取出满轴并放置于经轴转运小车上的操作、所述步骤三中将空轴暂存位上的空轴安装于整经机上的操作及所述步骤四中将满轴放入满轴库的操作均由整经机经轴转运机器人上的托臂实现。
所述激光定位系统包括设置在整经机经轴转运机器人上的激光发射器和激光接收器，激光发射器包括第一激光发射器、第二激光发射器，激光接收器包括第一激光接收器和第二激光接收器，整经机车头两侧设置有两个反射板，每个反射板上均设置有第一激光接收器和第二激光接收器，第一激光接收器用于接收第一激光发射器发出的激光信号，第二激光接收器用于接收第二激光发射器发出的激光信号，激光接收器和激光发射器均与激光测距模块相连。
所述第一激光发射器设置在整经机经轴转运机器人的前端部且坐标为A(x1,y1)，第二激光发射器设置在整经机经轴转运机器人的后端且坐标为B(x2,y2)，坐标A与坐标B的前后对应且坐标A的高度低于坐标B的高度，一个反射板设置在整经机的左侧且坐标为R(xa,ya)，另一个反射板设置在整经机的右侧且坐标为R(xb,ya)，激光接收器接收到激光发射器发出的激光信号时，通过激光测距模块可依次得到两个激光发射器与两个反射板之间的距离l、l、l、l，l＝AR，l＝AR，l＝BR，、l＝BR：
由上述公式得到整经机经轴转运机器人前端坐标A和后端坐标B，进而通过控制系统实现对整经机经轴转运机器人位置和姿态的定位，再通过控制系统运算引导整经机经轴转运机器人与整经机进行精准对接。
所述控制系统连接有报警单元，步骤一、步骤二、步骤四和步骤五中整经机经轴转运机器人在运行时，激光测距模块对运行路径前侧的物体进行实时测距，控制系统对激光测距模块得到的长度进行判断处理，当激光测距模块测得的距离达到米至米的范围时报警单元发出警示警报，当激光测距模块测得的距离达到小于米时控制系统控制整经机经轴转运机器人停止运行且报警单元发出停机警报。
本发明公开的控制方法合理有序，整经机换经轴的各个工位实现了规范的自动衔接，整经机经轴转运机器人在电磁导航系统的导向下依次在待机充电位、空轴取拿位、整经机前对接位和满轴入库位之间运行，避免了人工输送、换取经轴的繁重工序，实现了纺织厂无人车间的自动化生产；当电磁导航转换为激光定位系统后，整经机经轴转运机器人在激光定位系统的精确定位下与整经机进行准确地对接，可以稳定地将满轴从整经机上取下并换上空轴，充分保证了换装经轴操作的安全性；另外，本发明采用电磁导航的同时还利用激光测距模块进行障碍物检测，设置与控制系统相连的报警单元可以根据激光测距模块做出实时动作，当整经机经轴转运机器人靠近障碍物时，报警单元发出警示警报可以提醒工作人员进行障碍物清理，当整经机经轴转运机器人距离障碍物更近时，控制系统可使整经机经轴转运机器人停机且报警单元发出停机警报，与警示警报配合使用，避免工作人员未听到警示警报而造成撞击事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1为本发明运动顺序的示意图；
图2为激光定位系统的示意图；
图3为整经机经轴转运机器人与整经机对接的示意图。
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付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。
如图1、图2和图3所示，实施例1，一种整经机经轴转运机器人，包括移动座、机械臂及设置在移动座上的经轴转运小车，所述整经机经轴转运机器人7的工作位包括待机充电位1、空轴取拿位2、整经机前对接位3和满轴入库位4。所述整经机经轴转运机器人7的运动路径包括行走区间5和定位区间6，定位区间6为整经机8与整经机经轴转运机器人7对接过程的行程区间，行走区间5包括从空轴拿取位2运行至定位区间6的行程区间、从定位区间6运行至满轴入库位4的行程区间、从满轴入库位4运行至待机充电位1的行程区间。整经机经轴转运机器人7设置有驱动系统、电磁导航系统和激光定位系统。
实施例2，一种整经机经轴转运机器人，所述电磁导航系统包括埋设在行走区间5内的金属导线，对金属导线加载导引频率，整经机经轴转运机器人7通过识别所述引导频率进行导航；所述激光定位系统包括设置在整经机经轴转运机器人7上的激光发射器和激光接收器，激光发射器包括第一激光发射器71、第二激光发射器72，激光接收器包括第一激光接收器和第二激光接收器，整经机8的车头两侧设置有两个反射板，反射板上均设置第一激光接收器和第二激光接收器，第一激光接收器和第二激光接收器均用于接收第一激光发射器71发出的激光信号和第二激光发射器72发出的激光信号，激光接收器和激光发射器均与激光测距模块相连，激光定位系统可以精确地对整经机经轴转运机器人7进行导航定位。
实施例3，一种整经机经轴转运机器人的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：取空轴，当整经机8卷绕经纱即将满轴时，控制系统启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人7在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航从待机充电位1行走至空轴取拿位2，取出空轴库9内的空轴并将所述空轴放置于整经机经轴转运机器人7上的空轴暂存位上。
步骤二：送空轴，整经机经轴转运机器人7装载空轴后，控制系统再次启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人7在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航下从空轴取拿位2行走至定位区间6；
步骤三：换满轴，整经机经轴转运机器人7运行至定位区间6后，控制系统启动激光定位系统进行工作并关闭电磁导航系统，整经机经轴转运机器人7在激光定位系统的导航下从定位区间6运行至整经机8前的对接位，整经机经轴转运机器人7取出整经机上的满轴放置于经轴转运小车上，然后将步骤一中所述的放置于空轴暂存位上的空轴安装于整经机8上；
步骤四：满轴入库，经过步骤三将整经机8上的满轴换成空轴后，控制系统关闭激光定位系统，同时再次启动电磁导航系统，在电磁导航系统的导航下整经机经轴转运机器人7从整经机前对接位3运行至满轴入库位4，整经机经轴转运机器人7将步骤三中从整经机8上取出的满轴放入满轴库10；
步骤五：待机充电，满轴放入满轴库10后，整经机经轴转运机器人7在电磁导航系统的导航下运行至待机充电位1，至此为一个工作循环，等待进入下一个工作循环。
本实施例的整经机经轴转运机器人的结构与实施例2相同。
实施例4，一种整经机经轴转运机器人的控制方法，所述第一激光发射器71设置在整经机经轴转运机器人7的前端部且坐标为A(x1,y1)，第二激光发射器72设置在整经机经轴转运机器人7的后端且坐标为B(x2,y2)，坐标A与坐标B的前后对应且坐标A的高度低于坐标B的高度，一个反射板73设置在整经机8的左侧且坐标为R1(xa,ya)，另一个反射板74设置在整经机8的右侧且坐标为R2(xb,ya)。激光接收器分别接收到第一激光发射器71和第二激光发射器72的激光信号时，通过激光测距模块可依次得到两个激光发射器与两个激光接收器之间的距离l 1、l2、l3、l4，l 1＝AR1，l2＝AR2，l3＝BR1，、l4＝BR2，由几何原理可知：
由上述公式得到整经机经轴转运机器人7前端坐标A和后端坐标B，进而通过控制系统实现对整经机经轴转运机器人7位置和姿态的定位，再通过控制系统运算引导整经机经轴转运机器人7与整经机8进行精准对接。
将第一激光发射器的位置设置低于第二激光发射器的位置，可以利用两个激光发射器的纵坐标不同与整经机两侧的横坐标相同而纵坐标不同的激光接收器相通信，不仅实现了对整经机经轴转运机器人的精确定位，而且精度高误差小。
本实施例的其他结构与实施例3相同。
实施例5，一种整经机经轴转运机器人的控制方法，所述步骤一中从空轴库9内取出空轴并将空轴放置于空轴暂存位上的操作、所述步骤三中从整经机8上取出满轴并放置于经轴转运小车上的操作、所述步骤三中将放置于空轴暂存位上的操作及所述步骤四中将满轴放入满轴库10的操作均由整经机经轴转运机器人7上的托臂实现。
使用整经机经轴转运机器人上设置的托臂进行空轴和满轴的取放，不仅节省了人力，而且避免了人为操作的安全隐患，更重要的是经轴取换效率高且结构紧凑节省操作车间面积。
本实施例的其他结构与实施例3相同。
实施例6，一种整经机经轴转运机器人的控制方法，所述控制系统连接有报警单元，步骤一、步骤二、步骤四和步骤五中整经机经轴转运机器人7在运行时，激光测距模块对运行路径前侧的物体进行实时测距，控制系统对激光测距模块得到的长度进行判断处理，当激光测距模块测得的距离达到2米至1米的范围时报警单元发出警示警报，当激光测距模块测得的距离达到小于1米时控制系统控制整经机经轴转运机器人停止运行且报警单元发出停机警报。
设置与控制系统相连的报警单元可以根据激光测距模块做出实时动作，当整经机经轴转运机器人靠近障碍物时，报警单元发出警示警报可以提醒工作人员进行障碍物清理，当整经机经轴转运机器人距离障碍物更近时，控制系统可使整经机经轴转运机器人停机且报警单元发出停机警报，与警示警报配合使用，避免工作人员未听到警示警报而造成撞击事故。
本实施例的其他结构与实施例3相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种整经机经轴转运机器人，包括移动座、机械臂及设置在移动座上的经轴转运小车，其特征在于：整经机经轴转运机器人(7)的工作位包括待机充电位(1)、空轴取拿位(2)、整经机前对接位(3)和满轴入库位(4)，整经机经轴转运机器人(7)的运动路径包括行走区间(5)和定位区间(6)，定位区间(6)为整经机(8)与整经机经轴转运机器人(7)对接过程的行程区间，行走区间(5)包括从待机充电位(2)运行至空轴取拿位(2)的行程区间、从空轴拿取位(2)运行至定位区间(6)的行程区间、从定位区间(6)运行至满轴入库位(4)的行程区间、从满轴入库位(4)运行至待机充电位(1)的行程区间；整经机经轴转运机器人(7)设置有驱动系统、电磁导航系统和激光定位系统。
2.一种如权利要求1所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：取空轴，当整经机(8)卷绕经纱即将满轴时，控制系统启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人(7)在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航从待机充电位(1)行走至空轴取拿位(2)，取出空轴库(9)内的空轴并将所述空轴放置于整经机经轴转运机器人(7)的空轴暂存位上；
步骤二：送空轴，整经机经轴转运机器人(7)装载空轴后，控制系统再次启动电磁导航系统和驱动系统，整经机经轴转运机器人(7)在驱动系统的驱动下并由电磁导航系统进行导航从空轴取拿位(2)行走至定位区间(6)；
步骤三：换满轴，整经机经轴转运机器人(7)运行至定位区间(6)后，控制系统启动激光定位系统进行工作并关闭电磁导航系统，整经机经轴转运机器人(7)在激光定位系统的导航下从定位区间(6)运行至整经机(8)前对接位，整经机经轴转运机器人(7)取出整经机(8)上的满轴并将满轴放置于经轴转运小车上，然后将步骤一中所述的放置于空轴暂存位上的空轴安装于整经机(8)上；
步骤四：满轴入库，经过步骤三将整经机(8)上的满轴换成空轴后，控制系统关闭激光定位系统，同时再次启动电磁导航系统，在电磁导航系统的导航下整经机经轴转运机器人(7)从整经机前对接位(3)运行至满轴入库位(4)，整经机经轴转运机器人(7)将步骤三中从整经机(8)上取出的满轴放入满轴库(10)；
步骤五：待机充电，满轴放入满轴库后，整经机经轴转运机器人在电磁导航系统的导航下运行至待机充电位，至此为一个工作循环，等待进入下一个工作循环。
3.根据权利要求2所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：所述电磁导航系统包括埋设在行走区间(5)内的金属导线，对金属导线加载导引频率，整经机经轴转运机器人(7)通过识别所述引导频率进行导航。
4.根据权利要求2所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：所述步骤一中从空轴库(9)内取出空轴并将空轴放置于空轴暂存位的操作、所述步骤三中从整经机(8)上取出满轴并放置于经轴转运小车上的操作、所述步骤三中将空轴暂存位上的空轴安装于整经机(8)上的操作及所述步骤四中将满轴放入满轴库(10)的操作均由整经机经轴转运机器人(7)上的托臂实现。
5.根据权利要求2所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：所述激光定位系统包括设置在整经机经轴转运机器人(7)上的激光发射器和激光接收器，激光发射器包括第一激光发射器(71)、第二激光发射器(72)，
激光接收器包括第一激光接收器和第二激光接收器，整经机(8)车头两侧设置有两个反射板，每个反射板上均设置有第一激光接收器和第二激光接收器，第一激光接收器用于接收第一激光发射器(71)发出的激光信号，第二激光接收器用于接收第二激光发射器(72)发出的激光信号，激光接收器和激光发射器均与激光测距模块相连。
6.根据权利要求5所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：所述第一激光发射器(71)设置在整经机经轴转运机器人(7)的前端部且坐标为A(x1,y1)，第二激光发射器(72)设置在整经机经轴转运机器人的后端且坐标为B(x2,y2)，坐标A与坐标B的前后对应且坐标A的高度低于坐标B的高度，一个反射板(73)设置在整经机(8)的左侧且坐标为R1(xa,ya)，另一个反射板(74)设置在整经机(8)的右侧且坐标为R2(xb,ya)，激光接收器接收到激光发射器发出的激光信号时，通过激光测距模块可依次得到两个激光发射器与两个反射板之间的距离l1、l2、l3、l4，l1＝AR1，l2＝AR2，l3＝BR1，l4＝BR2：由上述公式得到整经机经轴转运机器人前端坐标A和后端坐标B，进而通过控制系统实现对整经机经轴转运机器人(7)位置和姿态的定位，再通过控制系统运算引导整经机经轴转运机器人(7)与整经机(8)进行精准对接。
7.根据权利要求5所述的整经机经轴转运机器人的控制方法，其特征在于：所述控制系统连接有报警单元，步骤一、步骤二、步骤四和步骤五中整经机经轴转运机器人(7)在运行时，激光测距模块对运行路径前侧的物体进行实时测距，控制系统对激光测距模块得到的长度进行判断处理，当激光测距模块测得的距离达到2米至1米的范围时报警单元发出警示警报，当激光测距模块测得的距离达到小于1米时控制系统控制整经机经轴转运机器人停止运行且报警单元发出停机警报。
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