CN109093611B - 一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，包括储料箱、传送带、抓取装置及控制装置，储料箱有两个，分别设置于抓取装置的两侧，传送带设置于抓取装置的前方，抓取装置包括底座、抓取手臂及吸盘组件，抓取手臂包括依次转动连接的回转座、第一臂体、第二臂体及第三臂体，吸盘组件包括固定架、吸盘及抽真空机构，固定架与第三臂体的端部铰接，吸盘与固定架相连，吸盘上连通有抽真空机构，抽真空机构包括抽真空泵、抽真空管及电磁阀，电磁阀与控制装置相连；控制装置包括控制器及设置于吸盘内的压力传感器，控制器控制连接抓取手臂。本发明能够实现废旧冰箱的自动抓取和搬运，不仅能够提高劳动效率，而且工作过程准确安全可靠。

Description

一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统

技术领域

本发明涉及废旧冰箱拆解技术领域，尤其涉及一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统。

背景技术

随着我国居民生活水平的日益提高，我国已进入家电报废高峰期。环保部的数据显示，2012年至2015年，“四机一脑”(电视、冰箱、洗衣机、空调和电脑)年处理量分别达1009.5万台、4308.9万台、7045.4万台和7625.4万台，年均增速高达96.2％。中国再生资源回收利用协会的数据显示，到2020年每年的废旧家电报废量将达到1.37亿台。每年的废旧家电主要通过社会回收渠道回收后，再进入拆解环节，由专业的公司将其拆解为金属、塑料等原材料，或者深加工成各种其他产品。中国再生资源集团公司是中国最大废旧家电拆解的单位之一，仓库内堆放着大量的废旧家电等待拆解利用，尤其是废旧冰箱和冰柜数量多、体积大，并且型号繁多，重量有别，外形尺寸各异，损坏程度也不同，冰箱与冰箱之间的排列非常紧密，从而给冰箱的快速拆解带来了很大的考验。

传统技术中，废旧冰箱的拆解依然采取人工上料到传送带，然后再拆解回收的方法。这种方式上料速度慢，劳动强度大，人工成本高，严重制约着企业拆解速度，降低企业的生产效率，影响着企业生产效益的提高；由于废旧冰箱的型号不同，高低宽容轻重不同，并且排列紧密，使用机械夹具夹取废旧冰箱十分困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，能够抓取各种型号的冰箱，减轻工人劳动强度，提高劳动效率和生产安全性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，包括储料箱、传送带、抓取装置及控制装置，储料箱用于放置废旧冰箱，储料箱有两个，分别设置于抓取装置的两侧，传送带设置于抓取装置的前方，所述抓取装置包括底座、抓取手臂及吸盘组件，抓取手臂及吸盘组件均与控制装置相连，抓取手臂设置于底座上，包括回转座、第一臂体、第二臂体及第三臂体，回转座转动设置于底座上，第一臂体的一端与回转座转动连接，第一臂体的另一端与第二臂体转动连接，第二臂体与第三臂体转动连接，第三臂体的端部与吸盘组件转动连接，所述吸盘组件包括固定架、吸盘及抽真空机构，固定架与第三臂体的端部铰接，吸盘有多个，分别经固定杆与固定架相连，每个吸盘上均连通有抽真空机构，抽真空机构包括抽真空泵、抽真空管及电磁阀，抽真空管的一端连接吸盘，另一端连接抽真空泵，抽真空管上设置有电磁阀，电磁阀与控制装置相连；所述控制装置包括压力传感器及控制器，压力传感器设置于吸盘内，压力传感器与控制器相连，控制器控制连接抓取手臂。

优选的，所述底座与回转座之间设有第一电机，第一电机竖直设置于底座内，第一电机用于带动回转座沿底座转动，回转座与第一臂体之间设有第二电机，第二电机水平设置于回转座上，第二电机用于带动第一臂体沿回转座转动，第一臂体与第二臂体之间设有第三电机，第三电机水平设置于第一臂体内，第三电机用于带动第二臂体沿第一臂体转动，第二臂体与第三臂体之间设有第四电机，第四电机水平设置于第二臂体内，第四电机用于带动第三臂体沿第二臂体转动，控制器控制连接各个电机。

优选的，所述固定杆的一端穿出固定架与吸盘固定连接，固定杆的另一端套设有第一套筒，第一套筒与固定架靠近第三臂体的一侧固定连接，固定杆上套设有第一缓冲弹簧。

优选的，所述固定架与第三臂体之间设有缓冲机构，缓冲机构包括固定安装在固定架上的第一法兰和固定安装在第三臂体上的第二法兰，第一法兰与第二法兰之间为铰接，所述第一法兰上设有水平设置的第一螺栓，第一螺栓有多个，均匀设置于第一法兰上，各个第一螺栓的一端均固定安装在第一法兰上，第一螺栓的另一端穿过第二法兰，第一螺栓穿过第二法兰的端部螺纹连接有第一螺母，所述第一法兰与第二法兰之间以及第二法兰与第一螺母之间均设有第二缓冲弹簧，第二缓冲弹簧均套设在第一螺栓上。

优选的，所述固定架上靠近吸盘的一侧设有距离传感器，距离传感器与控制器相连。

优选的，每个废旧冰箱的抓取面的中心位置均涂覆有标签，固定架上靠近吸盘的一侧设有工业相机，工业相机与控制器相连。

本发明通过吸盘组件可以实现废旧冰箱的安全有效的抓取和搬运，无需人工搬运，提高了生产效率，减轻了工人劳动强度；抓取手臂采用多轴机械臂，能够实现多角度转动，从而将废旧冰箱运送到位，抓取手臂与固定架为铰接，有效解决废旧冰箱冰柜错向摆放而无法使吸盘与冰箱冰柜吸附面紧密接触的问题；此外，控制装置能够准确识别废旧冰箱的位置，保证抓取的准确性，控制装置还能够根据吸盘与废旧冰箱的相对位置和接触压力，来控制抽真空机构的动作，从而实现废旧冰箱的准确抓取。本发明能够实现废旧冰箱的自动抓取和搬运，不仅能够提高劳动效率，而且能够适用于各种型号的废旧冰箱，工作过程准确安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述抓取装置的结构示意图；

图3为本发明所述吸盘组件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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的部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1至图3所示，本发明所述的一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，包括储料箱2、传送带3、抓取装置1及控制装置，储料箱2用于放置废旧冰箱4，储料箱2有两个，分别设置于抓取装置1的两侧，传送带3设置于抓取装置1的前方。

所述抓取装置1包括底座1-1、抓取手臂及吸盘组件，抓取手臂及吸盘组件均与控制装置相连，抓取手臂设置于底座1-1上，包括回转座1-2、第一臂体1-4、第二臂体1-5及第三臂体1-6，回转座1-2转动设置于底座1-1上，第一臂体1-4的一端与回转座1-2转动连接，第一臂体1-4的另一端与第二臂体1-5转动连接，第二臂体1-5与第三臂体1-6转动连接，第三臂体1-6的端部与吸盘组件转动连接，回转座1-2与底座1-1之间设有第一电机，第一电机竖直设置于底座1-1内，第一电机用于带动回转座1-2沿底座1-1转动，回转座1-2与第一臂体1-4之间设有第二电机1-3，第二电机1-3水平设置于回转座1-2上，第二电机1-3用于带动第一臂体1-4沿回转座1-2转动，第一臂体1-4与第二臂体1-5之间设有第三电机，第三电机水平设置于第一臂体1-4内，第三电机用于带动第二臂体1-5沿第一臂体1-4转动，第二臂体1-5与第三臂体1-6之间设有第四电机，第四电机水平设置于第二臂体1-5内，第四电机用于带动第三臂体1-6沿第二臂体1-5转动，各个电机均与控制装置相连。抓取手臂的工作过程为现有技术，不再赘述。

所述吸盘组件包括固定架7、吸盘11及抽真空机构，固定架7与第三臂体1-6的端部铰接，吸盘11有多个，在本实施例中采用三个吸盘11，各个吸盘11分别经固定杆9与固定架7相连，固定杆9的一端穿出固定架7与吸盘11固定连接，固定杆9的另一端套设有第一套筒8，第一套筒8与固定架7靠近第三臂体1-6的一侧固定连接，固定杆9上套设有第一缓冲弹簧10，第一弹簧10用于缓冲废旧冰箱4与吸盘11之间的冲击力；每个吸盘11上均连通有抽真空机构，抽真空机构包括抽真空泵13、抽真空管19及电磁阀18，抽真空管19的一端连接吸盘，另一端连接抽真空泵13，抽真空管19上设置有电磁阀18，电磁阀18与控制装置相连。

固定架7与第三臂体1-6之间设有缓冲机构，缓冲机构包括固定安装在固定架7上的第一法兰6和固定安装在第三臂体1-6上的第二法兰5，第一法兰6与第二法兰5之间为铰接，第一法兰6上设有水平设置的第一螺栓17，第一螺栓17有多个，均匀设置于第一法兰6上，第一螺栓17的一端固定安装在第一法兰6上，第一螺栓17的另一端穿过第二法兰5，第一螺栓17穿过第二法兰5的端部螺纹连接有第一螺母15，第一法兰6与第二法兰5之间以及第二法兰5与第一螺母15之间均设有第二缓冲弹簧16，第二缓冲弹簧16均套设在第一螺栓15上。缓冲机构用于缓冲吸盘11对废旧冰箱4表面的冲击力，同时用于维持固定架7的平衡。

控制装置包括压力传感器、距离传感器14及控制器，压力传感器设置于吸盘11内，用于检测废旧冰箱4对吸盘11的压力，距离传感器14设置于固定架7靠近吸盘11的一侧，用于检测废旧冰箱4与固定架7之间的距离，控制器采用PLC控制器，控制器控制连接抓取手臂。在本实施例中，控制器采用AB公司的ControlLogix5000 PLC控制器，压力传感器采用PT124G-111压力传感器，距离传感器14采用HJYT-BEG3505超声波距离传感器。

此外，每个废旧冰箱4的抓取面的中心位置均涂覆有标签，固定架7上靠近吸盘11的一侧设有工业相机12和闪光灯，工业相机12与控制器相连，工业相机12用于拍摄废旧冰箱4抓取面的标签，闪光灯用于补光。

本发明在工作时，抓取手臂转动至储料箱2的上方，工业相机12开启，摄取储料箱2内的废旧冰箱4表面的标签，控制器对工业相机12拍摄到的画面进行处理得到该废旧冰箱4的位置，控制器控制抓取手臂向废旧冰箱4的抓取面移动，移动过程中，距离传感器14时时检测吸盘11与废旧冰箱4之间的距离，当吸盘11抵达废旧冰箱4的抓取面时，压力传感器检测废旧冰箱4与吸盘11之间的压力是否达到设定值，达到设定值后，抓取手臂停止运动，打开电磁阀18，开启抽真空泵13对吸盘11抽真空，使吸盘11紧紧吸住废旧冰箱4后，抓取手臂带动废旧冰箱4向上运动，使得废旧冰箱4离开储料2箱后，抓取手臂带动废旧冰箱4转动，将废旧冰箱4放置在传送带3上，释放吸盘11，并继续进行下一个废旧冰箱4的搬运。

如果储料箱2内的废旧冰箱4摆放倾斜，吸盘11在接触废旧冰箱4的抓取面时，由于抓取手臂与吸盘11之间为铰接且设有缓冲装置，所以吸盘11会自动调整自身位置，使吸盘11与废旧冰箱4的表面平行，达到吸附紧密的效果。其中，控制器与抓取手臂、压力传感器、距离传感器的连接关系，压力传感器和距离传感器的工作过程，以及控制器控制抓取手臂动作的过程均为现有技术，不再赘述。

本发明能够实现废旧冰箱的自动抓取和搬运，不仅能够提高劳动效率，而且能够适用于各种型号的废旧冰箱，工作过程准确安全可靠。

Claims (2)

1.一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，其特征在于：包括储料箱、传送带、抓取装置及控制装置，储料箱用于放置废旧冰箱，储料箱有两个，分别设置于抓取装置的两侧，传送带设置于抓取装置的前方，所述抓取装置包括底座、抓取手臂及吸盘组件，抓取手臂及吸盘组件均与控制装置相连，抓取手臂设置于底座上，包括回转座、第一臂体、第二臂体及第三臂体，回转座转动设置于底座上，第一臂体的一端与回转座转动连接，第一臂体的另一端与第二臂体转动连接，第二臂体与第三臂体转动连接，第三臂体的端部与吸盘组件转动连接，所述吸盘组件包括固定架、吸盘及抽真空机构，固定架与第三臂体的端部铰接，吸盘有多个，分别经固定杆与固定架相连，每个吸盘上均连通有抽真空机构，抽真空机构包括抽真空泵、抽真空管及电磁阀，抽真空管的一端连接吸盘，另一端连接抽真空泵，抽真空管上设置有电磁阀，电磁阀与控制装置相连；所述控制装置包括压力传感器及控制器，压力传感器设置于吸盘内，用于检测废旧冰箱对吸盘的压力，压力传感器与控制器相连，控制器控制连接抓取手臂；

所述固定架与第三臂体之间设有缓冲机构，缓冲机构包括固定安装在固定架上的第一法兰和固定安装在第三臂体上的第二法兰，第一法兰与第二法兰之间为铰接，所述第一法兰上设有水平设置的第一螺栓，第一螺栓有多个，均匀设置于第一法兰上，各个第一螺栓的一端均固定安装在第一法兰上，第一螺栓的另一端穿过第二法兰，第一螺栓穿过第二法兰的端部螺纹连接有第一螺母，所述第一法兰与第二法兰之间以及第二法兰与第一螺母之间均设有第二缓冲弹簧，第二缓冲弹簧均套设在第一螺栓上；

所述固定杆的一端穿出固定架与吸盘固定连接，固定杆的另一端套设有第一套筒，第一套筒与固定架靠近第三臂体的一侧固定连接，固定杆上套设有第一缓冲弹簧；

所述固定架上靠近吸盘的一侧设有距离传感器，距离传感器与控制器相连；

每个废旧冰箱的抓取面的中心位置均涂覆有标签，固定架上靠近吸盘的一侧设有工业相机，工业相机与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于抓取废旧冰箱的机器人系统，其特征在于：所述底座与回转座之间设有第一电机，第一电机竖直设置于底座内，第一电机用于带动回转座沿底座转动，回转座与第一臂体之间设有第二电机，第二电机水平设置于回转座上，第二电机用于带动第一臂体沿回转座转动，第一臂体与第二臂体之间设有第三电机，第三电机水平设置于第一臂体内，第三电机用于带动第二臂体沿第一臂体转动，第二臂体与第三臂体之间设有第四电机，第四电机水平设置于第二臂体内，第四电机用于带动第三臂体沿第二臂体转动，控制器控制连接各个电机。

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