CN108789471A - 一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法，应用在水平机器人分拣工作站上，控制系统计算吸盘到钢珠的距离，当吸盘到钢珠的距离达到设定值时，开启气阀，抽取吸盘内的空气，使吸盘与钢珠接触时即形成负压吸附将钢珠吸起。本方法通过提前抽取气管内的空气，减少吸取钢珠的等待时间；通过快速抖动吸放夹具，加速吸盘和钢珠分离的时间，提高了吸放的速度。

Description

一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法
技术领域
本发明涉及一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法，适合在一些快速分拣应用中利用吸盘吸放物体的场合，特别适合应用于机器人分拣工作站中。
背景技术
在分拣、装配等自动操作中，往往需要利用气动的方式用吸盘吸放表面光滑的物体，利用吸盘和压差吸放表面光滑的物体是分拣和装配应用中常见的方法，如在药片装瓶、钢珠分拣中，可以在工业机器人的手臂末端装上吸盘夹具对它们进行分拣。吸盘吸住物体的原理是：和吸盘相连的气管中的空气被抽走后，气管产生类似于真空的状态，由于物体上下面压差的存在，物体被压在吸盘上，相当于物体被吸盘吸住。吸盘释放物体的原理则是：停止抽取气管中的空气后，由于吸盘和物体之间实际上不可能完全的密合，而是会存在一定的缝隙，空气从这些缝隙中缓慢进入气管中，使气管中的压力恢复到常压，由于物体上下面压差的消失，物体和吸盘分离。但是不管是抽取空气还是充气的过程，都需要等待一定的时间才能够使气管内的气压达到合适的值，这就是影响利用吸盘吸取物体效率的关键因素。本发明提出的方法就是为了缩短等待的时间，加快吸放的速度。
发明专利内容
本发明的目的在于提供一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法，和传统的方法相比，减少了等待的时间，使吸放的效率得以提升，以克服现有技术的不足。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法，应用在水平机器人分拣工作站上，水平机器人包括控制系统和操作系统，所述操作系统包括基座和顺序连接的第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，所述第四关节连接吸放夹具，其特征在于，所述吸放夹具从珠槽中吸取钢珠的过程包括以下步骤：
(1)控制系统通过计算第三关节的下行时间或通过距离检测装置计算吸盘到钢珠的距离；
(2)当吸盘到钢珠的距离达到设定值时，开启气阀，抽取吸盘内的空气，使吸盘气压下降；
(3)吸放夹具继续运行至吸盘底面接触钢珠，由于吸盘内空气被抽吸，使得吸盘底面与钢珠接触表面形成负压，钢珠将被吸盘吸住；
(4)吸放夹具上行，钢珠被吸起。
上述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，所述吸放夹具将吸持的钢珠释放至珠槽的过程包括如下步骤：
(1)水平机器人通过操作系统使吸放夹具所携带钢珠下行至珠槽内；
(2)关闭气阀，停止抽吸吸盘内的空气；
(3)水平机器人的第一关节、第二关节快速联动，使吸放夹具偏移，由于钢珠被珠槽限制不能随吸放夹具偏移，钢珠和吸盘快速分离；
(4)吸放夹具上行，钢珠被释放。
上述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，在吸盘内设置震动器，所述吸放夹具将吸持的钢珠释放至珠槽的过程包括如下步骤：
(1)水平机器人通过操作系统使吸放夹具所携带钢珠下行至珠槽内；
(2)关闭气阀，停止抽吸吸盘内的空气；
(3)震动器通电工作，使吸盘产生抖动，由于钢珠被珠槽限制不能随吸盘抖动，钢珠和吸盘快速分离；
(4)吸放夹具上行，钢珠被释放。
上述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，所述基座被固定在墙上或者其他的竖直面上。
本发明的有益效果是：
减少气管建立真空状态和恢复常压状态的等待时间，使吸放夹具可以快速地吸住物体或者释放物体，使吸放物体的效率得以提升。
附图说明
图1是本发明的工业机器人关节连接结构示意图。
图2是本发明的机器人吸盘气阀的启动状态示意图。
图3是本发明的机器人吸盘的位置偏移状态示意图。
图4是本发明的带震动器的吸盘结构示意图。
图5是本发明的机器人吸盘的吸起状态示意图。
图6是现有技术的机器人吸盘气阀的启动状态示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包含一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
实施方式一
如图1、2、3、5所示，本发明应用于机器人分拣工作站中利用吸盘快速吸放钢珠的场景，吸盘装置包括的对象有吸放夹具1、钢珠2、珠槽3。吸放夹具1由吸盘11、气管12和连接装置13组成，吸盘和气管通过连接装置紧密连接在一起。气管与吸盘的内腔连通，气管通过气阀连接抽真空机。机器人分拣工作站采用水平机器人的运动进行例如钢珠等物件的分拣，其结构简图如图1所示，机器人由基座10、第一关节5、第二关节6、第三关节7和第四关节8等组成，水平机器人的基座被固定在墙上或者其他的竖直面上。第一关节5、第二关节6、第四关节8为转动关节，第三关节为移动关节(例如直线导轨)。第一关节被安装在基座上，可以通过转轴在水平方向上转动；第二关节连接第一关节的末端，可以通过转轴在水平方向上转动；第三关节连接第二关节的末端，可以在垂直于第二关节的活动平面上下移动；第四关节连接第三关节的末端，可以绕第三关节的中心轴在水平方向上转动；第四关节上固接了一个法兰，用于连接外部的夹具，在本实施例中，第四关节的法兰连接吸放夹具1的连接装置13。
法兰的末端成为水平机器人的末端。第一关节和第二关节联动可以控制机器人末端的X、Y坐标，第三关节则控制机器人末端的Z坐标，因此第一关节、第二关节、第三关节决定了机器人末端在空间中的位置坐标(X，Y，Z)。当机器人末端的位置坐标(X，Y，Z)确定以后，转动第四关节则可以控制法兰在X-Y平面上的朝向，从而控制安装在法兰上的夹具的朝向。
吸放夹具被固定在水平机器人的第四关节上的法兰上，吸放夹具在空间中的位置由水平机器人控制。
吸取钢珠的步骤如下：
(1)控制系统通过计算第三关节的下行时间或通过距离检测装置检测到吸放夹具运行到如图2所示的位置。
(2)开启气阀，抽真空机工作，保持抽取气管内的空气。
(3)吸放夹具运行到吸盘底面接触钢珠，吸盘和钢珠接触后，由于气管的空气被吸出后，气管内类似于真空的状态，与之接触的钢珠由于上下面存在压差，钢珠将被吸盘吸住。
(4)吸放夹具上行，钢珠成功被吸起(如图5所示)。
释放钢珠的步骤如下：
(1)水平机器人通过多个关节的联动使吸放夹具携带钢珠至珠槽内。
(2)关闭气阀，停止抽取气管内的空气。
(3)水平机器人的第一关节、第二关节联动，使吸放夹具整体偏移一定的位置，如图3所示，由于钢珠被珠槽限制，钢珠基本上会留在原地，钢珠和吸盘快速的分离。
(4)吸放夹具运行到如图3所示的位置，钢珠成功被释放。
图6所示的是传统的吸盘气阀启动时吸盘与钢珠的相对位置状态示意图，如图所示，当吸盘接触钢珠以后才启动气阀抽取气管的空气，这样就需要等待一段时间吸盘才能吸住钢珠，吸住以后将钢珠提起，如等待的时间不够就让机器人执行上移命令，则容易出现钢珠下掉的情况。本发明当吸盘处于钢珠的正上方一段距离时就先启动气阀抽出气管的空气，以便吸盘接触到钢珠时气管已经有稳定的负压，可以立即吸住钢珠，减少等待的时间。
当需要释放钢珠时，传统的做法是：在钢珠放置到珠槽后关闭气阀，等待空气从钢珠和吸盘之间的空隙中进入气管，使钢珠上下面的压差消失，钢珠和吸盘自然分离。这个分离时间可能会比较长，可能会达到1秒，然后吸放夹具上移复位，如果等待分离的时间不够就提起的吸放夹具，有可能钢珠还粘在吸盘上而被带起。本发明将钢珠放置到珠槽后关闭气阀，并使吸放夹具整体快速偏移，由于钢珠被珠槽限制，钢珠基本上会留在原地，这样就可以使钢珠与吸盘之间的负压迅速消失，钢珠和吸盘快速的分离，从而减少等待钢珠和吸盘自然分离的时间。
实施方式二
在实施方式一的基础上，对释放钢珠的操控作调整，通过在吸盘11内设置震动器9，使吸盘产生抖动，破坏吸盘与钢珠负压吸合的状态，从而使空气迅速进入吸盘与钢珠之间的空隙，钢珠和吸盘快速的分离，从而减少等待钢珠和吸盘自然分离的时间。
本实施方式采用如下步骤释放钢珠：
(1)水平机器人通过多个关节的联动使吸放夹具携带钢珠至珠槽内。
(2)关闭气阀，停止抽取气管内的空气。
(3)震动器9通电工作，使吸盘产生抖动，由于钢珠被珠槽限制，钢珠基本上会留在原地，吸盘抖动导致钢珠和吸盘快速的分离。
(4)吸放夹具运行到如图3所示的位置，钢珠成功被释放。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用吸盘快速吸放钢珠的方法，应用在水平机器人分拣工作站上，水平机器人包括控制系统和操作系统，所述操作系统包括基座和顺序连接的第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，所述第四关节连接吸放夹具，其特征在于，所述吸放夹具从珠槽中吸取钢珠的过程包括以下步骤：
(1)控制系统通过计算第三关节的下行时间或通过距离检测装置计算吸盘到钢珠的距离；
(2)当吸盘到钢珠的距离达到设定值时，开启气阀，抽取吸盘内的空气，使吸盘气压下降；
(3)吸放夹具继续运行至吸盘底面接触钢珠，由于吸盘内空气被抽吸，使得吸盘底面与钢珠接触表面形成负压，钢珠将被吸盘吸住；
(4)吸放夹具上行，钢珠被吸起。
2.根据权利要求1所述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，其特征在于，所述吸放夹具将吸持的钢珠释放至珠槽的过程包括如下步骤：
(1)水平机器人通过操作系统使吸放夹具所携带钢珠下行至珠槽内；
(2)关闭气阀，停止抽吸吸盘内的空气；
(3)水平机器人的第一关节、第二关节快速联动，使吸放夹具偏移，由于钢珠被珠槽限制不能随吸放夹具偏移，钢珠和吸盘快速分离；
(4)吸放夹具上行，钢珠被释放。
3.根据权利要求1所述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，其特征在于，在吸盘内设置震动器，所述吸放夹具将吸持的钢珠释放至珠槽的过程包括如下步骤：
(1)水平机器人通过操作系统使吸放夹具所携带钢珠下行至珠槽内；
(2)关闭气阀，停止抽吸吸盘内的空气；
(3)震动器通电工作，使吸盘产生抖动，由于钢珠被珠槽限制不能随吸盘抖动，钢珠和吸盘快速分离；
(4)吸放夹具上行，钢珠被释放。
4.根据权利要求1至3任一所述利用吸盘快速吸放钢珠的方法，其特征在于：所述基座被固定在墙上或者其他的竖直面上。
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