CN108972564B - 一种码垛机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种码垛机器人控制系统，属于机器人智能控制技术领域，包括控制器、显示终端、传感器组、摄像头、电磁阀组、信号调理电路、报警器；传感器组包括触觉传感器，压力传感器，重量传感器，电磁阀组包括机械夹电磁阀，电磁阀用于控制机械夹的松合；触觉传感器用于检测码垛箱体轮廓，重量传感器用于测定码垛箱体重量，压力传感器用于检测机械夹异常抓取检测；摄像头用于回传图像。本发明通过多传感器对信息数据的采集处理，在码垛过程中实现机器人识别、夹取、码垛全自动控制，提高了码垛机器人的工作效率，增强了码垛机器人自动化水平，减少人力物力的损耗。
Description
技术领域
本发明属于机器人智能控制技术领域，具体涉及一种码垛机器人控制系统。
背景技术
大多数运输货物主要采用的卸货方式是通过人工搬运的方法，由于货物较多、人工效率比较低、成本较高，不利于大规模运输货物的装卸。现代工业常用机器人替代人力进行码放工作。码垛机器人包括软件控制程序和码垛机械手，机械手按照程序将料袋、瓶罐、箱体等各种产品进行码放。码垛机器人装有驱动电机，驱动电机控制抓取装置对产品进行定位和搬动；同时，机器人采用端子控制系统，通过连接开关对机器人的运作过程进行控制。但是目前国内码垛机器人控制比较复杂，工作效率和精确度不高，而且容易产生危险。
专利201610871843.8，涉及一种码垛机器人控制系统及其实现方法。该码垛机器人控制系统包括：人机交互系统、运动控制系统和伺服系统；所述伺服系统包括多个伺服驱动系统，每一个伺服驱动系统分别连接有一个电机；人机交互系统通过对跺型设计和运动的指令进行规划，生成相应的运动轨迹信息，根据生成的轨迹进行离线模拟仿真运行，在用户确认无误后，进行码垛工作，并实时采集数据，根据实际情况校正速度和位置信息。本发明通过简易的图形化界面替代传统的代码式编程，使用起来方便简单，降低码垛机器人的使用难度，并对运动轨迹进行仿真运行，在用户确认无误后才开始进行工作，保证工作的安全性和可靠性。
专利201310066761.2，公开一种码垛机器人及其控制方法，包括升降装置、摆动装置、抓取装置、检测装置，以及对各部件进行控制的伺服控制系统，伺服控制系统的运行指令之间可进行快速的无缝切换，使得设备运动过程中没有任何停顿，运行顺畅、高速、准确。伺服控制系统带有位置反馈单元和扭矩检测单元，可实现设备的精确定位和控制，对工作过程进行监控；当发生过载现象时，系统控制设备停止运行，避免设备发生故障和损坏。
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种码垛机器人控制系统，通过多传感器对信息数据的采集处理，在码垛过程中实现机器人识别、夹取、码垛全自动控制，提高了码垛机器人的工作效率，增强了码垛机器人自动化水平，减少人力物力的损耗。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种码垛机器人控制系统，包括控制器、传感器组、电磁阀组、显示终端、摄像头、信号调理电路、报警器；触觉传感器、重量传感器、压力传感器构成传感器组，传感器组与信号调理电路相连；电磁阀组、显示终端、摄像头、信号调理电路、报警器分别与控制器相连；
所述电磁阀组包括机械夹电磁阀，电磁阀组通过控制一个双作用液压油缸调节机械夹的松合；
所述触觉传感器固定在机械夹的表层，用于检测码垛箱体轮廓，同时把箱体位置信息反馈给控制器；
所述重量传感器固定在码垛机器人称重底座，用于测定码垛箱体重量，同时把箱体重量信息反馈给控制器，从而确定机械夹施加多大力度；
所述压力传感器固定在所述电磁阀组的阀块上，用来防止机械夹夹取异常，从而紧急泄压，确保码垛箱体完整性；
所述摄像头用于回传图像；
所述显示终端包括两个界面，第一界面和第二界面，第一界面用于显示所述码垛机器人的运动状态、码垛数量、码垛高度、码垛形状；第二界面包括位置调节按键，机械夹调节按键；
所述控制器根据摄像头采集的位置信息，进行机器人初步位置的移动；控制器根据触觉传感器采集的箱体轮廓情况的反馈来判断是否需要调节机械夹位置，当需要改变位置时，控制器会根据其实际位置调节其机械夹位置；控制器通过重量传感器反馈的箱体力度，控制机械夹的夹取力度大小；控制器根据压力传感器的反馈值，确定是否进行保护措施，重新抓取箱体；控制器在码垛机器人控制系统工作时实时和显示终端完成信息交互。
根据本发明的一实施例，所述电磁阀组还包括一个加载阀，加载阀可以直接调节液压油缸供油为系统提供动力。
根据本发明的一实施例，所述摄像头检测到箱体位置时，控制器发出第一指令，使得机器人移动位置；所述触觉传感器进行轮廓检测，控制器发出第二指令，确定机械夹位置；所述重量传感器测定箱体重量，控制器发出第三指令，确定机械夹施加力度，完成码垛过程；所述压力传感器在遇到机械夹夹取箱体异常，控制器发出第四指令，报警器进行报警，进行保护措施；如此往复循环，直至码垛任务结束。
根据本发明的一实施例，所述信号调理电路包括运算放大器U1、U2，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3、C4；电阻R1一端与电容C1一端、电容C2一端、运算放大器U1的同相输入端相连，电容C1另一端接地，电容C2另一端与运算放大器U1的反相输入端、输出端相连；运算放大器U1的输出端与电阻R2一端、电容C3一端相连，电容C3另一端接地，电阻R2另一端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与输出端相连，运算放大器U2的输出端与电容C4一端相连，电容C4另一端接地。
根据本发明的一实施例，所述运算放大器U1、U2为运算放大器NE5532。
(三)有益效果
本发明的有益效果：一种码垛机器人控制系统，对存放的运输货物进行货物特征识别通过多传感器对信息数据的采集处理；触觉传感器、压力传感器、重量传感器对货物信息的检测，同时将信息反馈至控制器，控制器发出相应的指令，控制机械夹准确稳定的夹取货物，在码垛过程中实现机器人实识别、夹取、码垛全自动控制，提高了码垛机器人的工作效率和准确率，增强了码垛机器人自动化水平，减少人力物力的损耗；本发明码垛机器人操作的范围非常大，安全性能好，方便于检修和维护，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明控制系统原理框图。
图2是信号调理电路原理图。
附图标记说明：
1、控制器；2、触觉传感器；3、重量传感器；4、压力传感器；5、电磁阀组；6、显示终端；7、摄像头；8、信号调理电路；9、报警器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
结合图1，一种码垛机器人控制系统，包括控制器1、触觉传感器2、重量传感器3、压力传感器4、电磁阀组5、显示终端6、摄像头7、信号调理电路8、报警器9。
触觉传感器2、重量传感器3、压力传感器4构成传感器组，传感器组与信号调理电路8相连；电磁阀组5、显示终端6、摄像头7、信号调理电路8、报警器9分别与控制器1相连。电磁阀组5包括机械夹电磁阀。
触觉传感器2固定在机械夹的表层，用于检测码垛箱体轮廓，同时把箱体位置信息反馈给控制器1；重量传感器3固定在码垛机器人称重底座，用于测定码垛箱体重量，同时把箱体重量信息反馈给控制器1，从而确定机械夹施加多大力度；压力传感器4固定在电磁阀组5的阀块上，用来防止机械夹夹取异常，从而紧急泄压，确保码垛箱体完整性。
电磁阀组5通过控制一个双作用液压油缸调节机械夹的松合；摄像头7用于回传图像；显示终端6包括两个界面，第一界面和第二界面，第一界面用于显示所述码垛机器人的运动状态、码垛数量、码垛高度、码垛形状；第二界面包括位置调节按键，机械夹调节按键。
控制器1根据摄像头7采集的位置信息，进行机器人初步位置的移动；控制器1根据触觉传感器2采集的箱体轮廓情况的反馈来判断是否需要调节机械夹位置，当需要改变位置时，控制器会根据其实际位置调节其机械夹位置；控制器1通过重量传感器3反馈的箱体力度，控制机械夹的夹取力度大小；控制器1根据压力传感器4的反馈值，确定是否进行保护措施，重新抓取箱体；控制器1在码垛机器人控制系统工作时实时和显示终端6完成信息交互。显示终端6显示码垛机器人的运动状态、码垛数量、码垛高度、码垛形状。
电磁阀组5还包括一个加载阀，加载阀可以直接调节液压油缸供油为系统提供动力。
摄像头7检测到箱体位置时，控制器1发出第一指令，使得机器人移动位置；触觉传感器2进行轮廓检测，控制器1发出第二指令，确定机械夹位置；重量传感器3测定箱体重量，控制器1发出第三指令，确定机械夹施加力度，完成码垛过程；压力传感器4在遇到机械夹夹取箱体异常，控制器1发出第四指令，报警器9进行报警，进行保护措施；如此往复循环，直至码垛任务结束。
结合图2，信号调理电路包括运算放大器U1、U2，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3、C4。电阻R1一端与电容C1一端、电容C2一端、运算放大器U1的同相输入端相连，电容C1另一端接地，电容C2另一端与运算放大器U1的反相输入端、输出端相连；运算放大器U1的输出端与电阻R2一端、电容C3一端相连，电容C3另一端接地，电阻R2另一端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与输出端相连，运算放大器U2的输出端与电容C4一端相连，电容C4另一端接地。
运算放大器U1、U2为运算放大器NE5532。运放NE5532是高性能低噪声双运算放大器集成电路，具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点，适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路。
综上所述，本发明实施例，码垛机器人控制系统，对存放的运输货物进行货物特征识别通过多传感器对信息数据的采集处理；触觉传感器、压力传感器、重量传感器对货物信息的检测，同时将信息反馈至控制器，控制器发出相应的指令，控制机械夹准确稳定的夹取货物，在码垛过程中实现机器人实识别、夹取、码垛全自动控制，提高了码垛机器人的工作效率和准确率，增强了码垛机器人自动化水平，减少人力物力的损耗；本发明码垛机器人操作的范围非常大，安全性能好，方便于检修和维护，具有较高的经济效益和社会效益。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种码垛机器人控制系统，其特征在于：包括控制器、传感器组、电磁阀组、显示终端、摄像头、信号调理电路、报警器；触觉传感器、重量传感器、压力传感器构成传感器组，传感器组与信号调理电路相连；电磁阀组、显示终端、摄像头、信号调理电路、报警器分别与控制器相连；
所述电磁阀组包括机械夹电磁阀，电磁阀组通过控制一个双作用液压油缸调节机械夹的松合；
所述触觉传感器固定在机械夹的表层，用于检测码垛箱体轮廓，同时把箱体位置信息反馈给控制器；
所述重量传感器固定在码垛机器人称重底座，用于测定码垛箱体重量，同时把箱体重量信息反馈给控制器，确定机械夹施加多大力度；
所述压力传感器固定在所述电磁阀组的阀块上，用来防止机械夹夹取异常，从而紧急泄压，确保码垛箱体完整性；
所述摄像头用于回传图像；
所述显示终端包括两个界面，第一界面和第二界面，第一界面用于显示所述码垛机器人的运动状态、码垛数量、码垛高度、码垛形状；第二界面包括位置调节按键，机械夹调节按键；
所述控制器根据摄像头采集的位置信息，进行机器人初步位置的移动；控制器根据触觉传感器采集的箱体轮廓情况的反馈来判断是否需要调节机械夹位置，当需要改变位置时，控制器会根据其实际位置调节其机械夹位置；控制器通过重量传感器反馈的箱体力度，控制机械夹的夹取力度大小；控制器根据压力传感器的反馈值，确定是否进行保护措施，重新抓取箱体；控制器在码垛机器人控制系统工作时实时和显示终端完成信息交互；所述电磁阀组还包括一个加载阀，加载阀直接调节液压油缸供油为系统提供动力；所述信号调理电路包括运算放大器U1、U2，电阻R1、R2，电容C1、C2、C3、C4；电阻R1一端与电容C1一端、电容C2一端、运算放大器U1的同相输入端相连，电容C1另一端接地，电容C2另一端与运算放大器U1的反相输入端、输出端相连；运算放大器U1的输出端与电阻R2一端、电容C3一端相连，电容C3另一端接地，电阻R2另一端与运算放大器U2的同相输入端相连，运算放大器U2的反相输入端与输出端相连，运算放大器U2的输出端与电容C4一端相连，电容C4另一端接地。
2.如权利要求1所述的一种码垛机器人控制系统，其特征在于，所述摄像头检测到箱体位置时，控制器发出第一指令，使得机器人移动位置；所述触觉传感器进行轮廓检测，控制器发出第二指令，确定机械夹位置；所述重量传感器测定箱体重量，控制器发出第三指令，确定机械夹施加力度，完成码垛过程；所述压力传感器在遇到机械夹夹取箱体异常，控制器发出第四指令，报警器进行报警，进行保护措施；如此往复循环，直至码垛任务结束。
3.如权利要求1所述的一种码垛机器人控制系统，其特征在于，所述运算放大器U1、U2为运算放大器NE5532。
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