CN109877823A - 一种双放纠偏双臂机器人及其纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃基板搬运系统的子系统，具体地说是一种双放纠偏双臂机器人及其纠偏方法，双放纠偏双臂机器人包括安装基础、行走滑台、行走滑板、升降立柱、升降滑板、阵列传感器及上、下手臂和上、下执行器，行走滑台设置在安装基础上，行走滑板与行走滑台滑动连接，升降立柱可相对转动地与行走滑板连接，在升降立柱上设有沿升降立柱高度方向进行直线运动的升降滑板；上、下执行器上下设置，分别通过上下设置的上、下手臂与升降滑板相连；上、下执行器均具有随升降滑板升降、随升降立柱转动、随行走滑板沿行走滑台滑动以及由上、下手臂带动伸缩的自由度。本发明双放纠偏双臂机器人结构简单，纠偏方法操作方便，可以对与工位不平行的歪斜基板进行纠偏。

Description

一种双放纠偏双臂机器人及其纠偏方法

技术领域

本发明涉及玻璃基板搬运系统的子系统，具体地说是一种双放纠偏双臂机器人及其纠偏方法。

背景技术

近年来，光电产业迅速发展，市场需求不断增加，工业机器人在光电产业的应用也随之显著增加，尤其对用于液晶面板厂无尘车间的搬运机器人需求最为迫切。这种搬运机器人主要应用于LCD(液晶显示屏)生产制造过程中玻璃基板传送，连接前后段制程的传输，以及各制程中的玻璃基板的交换与传递。日本是目前此类机器人的主要生产国，已开发出用于第十代LCD玻璃基板搬运的大型机器人系统。

目前，主流机器人均为单取单放纠偏。双放纠偏上手和下手所同时抓取的两片基板并进行纠偏是现有技术的不足之处。

发明内容

为了满足玻璃基板搬运机器人对上手和下手同时双放纠偏的生产需求，本发明的目的在于提供一种双放纠偏双臂机器人及其纠偏方法，能够让机器人在取放上下两片玻璃基板的过程中，对上下两片玻璃基板的位置及偏斜角度进行动态纠正。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的双放纠偏双臂机器人包括安装基础、行走滑台、行走滑板、升降立柱、升降滑板、阵列传感器、上手臂、下手臂、上执行器及下执行器，其中行走滑台设置在安装基础上，所述行走滑板与行走滑台滑动连接，所述升降立柱可相对转动地与行走滑板连接，在该升降立柱上设有沿升降立柱高度方向进行直线运动的升降滑板；所述上执行器与下执行器上下设置，分别通过上下设置的上手臂及下手臂与所述升降滑板相连；所述上执行器及下执行器均具有随升降滑板升降、随升降立柱转动、随行走滑板沿行走滑台滑动以及由上手臂和下手臂带动伸缩的自由度；所述升降滑板上设有阵列传感器；

其中：所述上手臂包括上手大臂及上手小臂，该上手大臂的一端铰接于所述升降滑板上，另一端与所述上手小臂的一端铰接，该上手小臂的另一端与所述上执行器铰接；

所述下手臂包括下手大臂及下手小臂，该下手大臂的一端铰接于所述升降滑板上，另一端与所述下手小臂的一端铰接，该下手小臂的另一端与所述下执行器铰接；

所述上执行器及下执行器的结构相同，一端为与上手臂或下手臂铰接的板状，另一端呈叉子状；

所述上执行器及下执行器的另一端为两根相互平行的叉杆，每根叉杆上均设有吸盘；所述安装基础上设有取板工位和放板工位，该取板工位上分别放置有歪斜基板A和歪斜基板B，所述歪斜基板A通过下执行器另一端的两根叉杆真空吸附，所述歪斜基板B通过上执行器另一端的两根叉杆真空吸附；

所述升降滑板呈“U”形，该“U”形开口的上下两端分别与所述上手臂及下手臂铰接，该“U”形升降滑板的内槽口处安装有所述阵列传感器；所述升降滑板“U”形的底边与升降立柱的高度方向一致，“U”形开口的两端上下设置，即该“U”形升降滑板偏转90°设置；所述阵列传感器安装在“U”形底边设置的内槽口处，通过发射端发出激光束，由接收端接收；

本发明双放纠偏双臂机器人的纠偏方法为：

所述安装基础上设有取板工位和放板工位，该取板工位上分别放置有歪斜基板A及歪斜基板B，所述歪斜基板A及歪斜基板B的长边、短边相互倾斜、且分别倾斜于取板工位和放板工位的长边、短边；所述行走滑板在行走滑台长度方向上相对移动定义为X轴，所述升降滑板沿升降立柱高度方向相对直线运动定义为Z轴，所述升降立柱相对行走滑板绕转动轴线进行转动定义为θ轴，所述上执行器通过上手臂带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R1轴，所述下执行器通过下手臂带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R2轴；所述X轴、Z轴顺序运动，带动所述上执行器和下执行器均正对取板工位，由上执行器真空吸附歪斜基板B、下执行器真空吸附歪斜基板A；所述R1轴和R2轴同步运动，使所述上执行器和歪斜基板B及下执行器和歪斜基板A分别在上手臂、下手臂的带动下同步向升降滑板的方向收缩，收缩过程中，所述阵列传感器通过非接触激光扑捉歪斜基板A一侧的长边相对于升降滑板的偏移量以及歪斜基板B同一侧的长边相对于升降滑板的偏移量，并分别将两个偏移量传给控制系统；所述X轴、Z轴顺序运动，带动所述上执行器和歪斜基板B以及下执行器和歪斜基板A同步由取板工位向放板工位移动，在移动过程中，由所述控制系统控制θ轴偏转，带动所述上执行器和下执行器发生偏转，进而补偿歪斜基板A一侧的长边相对于升降滑板的偏移量或补偿歪斜基板B一侧的长边相对于升降滑板的偏移量，补偿后，所述歪斜基板A或歪斜基板B正对放板工位，将正对放板工位的歪斜基板A或歪斜基板B通过R轴、X轴和Z轴的耦合运动横平竖直地放置在放板工位上，此时歪斜基板B或歪斜基板A的长边、短边仍倾斜于放板工位的长边、短边；所述R轴、X轴和Z轴再次耦合运动，使处于倾斜状态的歪斜基板B或歪斜基板A横平竖直地放置在放板工位上；

所述取板工位上位于下方的歪斜基板A与位于上方的歪斜基板B的形状、尺寸均相同，当所述歪斜基板A和歪斜基板B分别由下手臂、上手臂带动向升降滑板的方向收缩时，如果歪斜基板A一侧长边与一侧短边的交汇点被歪斜基板B所遮挡，则所述歪斜基板A和歪斜基板B继续收缩，直至所述阵列传感器通过非接触激光扑捉歪斜基板A同一侧长边与另一侧短边的交汇点相对于升降滑板的偏移量；

所述上执行器和歪斜基板B以及下执行器和歪斜基板A分别沿R1轴、R2轴向升降滑板方向收缩过程中，所述阵列传感器扑捉歪斜基板A一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B同侧长边和同侧短边的交汇点，在上执行器和歪斜基板B以及下执行器和歪斜基板A分别沿R1轴、R2轴向升降滑板方向收缩运动设定段路径后，再扑捉所述歪斜基板A一侧长边相对升降滑板的偏移量以及歪斜基板B同一侧长边相对升降滑板的偏移量；如果所述阵列传感器连续取两组离散数据，能判断歪斜基板A的一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B同一侧长边与同一侧短边的交汇点是否有破损；如果所述阵列传感器连续取两组连续数据，能判断歪斜基板A的一侧长边以及歪斜基板B的同一侧长边是否有破损。

本发明的优点与积极效果为：

本发明双放纠偏双臂机器人结构简单，纠偏方法操作方便，可以对与工位不平行的歪斜基板进行纠偏；阵列传感器利用率高，可以对玻璃基板的边和角进行破损检测。

附图说明

图1为本发明双放纠偏双臂机器人的双取基板交替位置俯视图；

图2为本发明双放纠偏双臂机器人的双放基板交替位置俯视图；

图3为本发明双放纠偏双臂机器人的等轴侧视图；

图4为本发明双放纠偏双臂机器人的爆炸图；

图5为本发明双放纠偏双臂机器人的结构主视图；

图6为本发明双放纠偏双臂机器人的结构右视图；

其中：1为安装基础，2为取板工位，3为歪斜基板A，4为歪斜基板B，5为行走滑台，6为行走滑板，7为转动轴线，8为升降立柱，9为升降滑板，10为阵列传感器，11为上手大臂，12为上手小臂，13为上执行器，14为下执行器，15为下手大臂，16为下手小臂，17为放板工位。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～6所示，本发明的双放纠偏双臂机器人包括安装基础1、行走滑台5、行走滑板6、升降立柱8、升降滑板9、阵列传感器10、上手臂、下手臂、上执行器13及下执行器14，其中双放纠偏双臂机器人所在的工作环境中设有安装基础1(可为工作台)，该安装基础1上分别设有取板工位2和放板工位17。行走滑台5固定在安装基础1上，行走滑板6与行走滑台5滑动连接，可以沿着行走滑台5的长度方向往复移动；移动可通过气缸带动行走滑板6实现。升降立柱8可相对转动地与行走滑板6连接，升降立柱8可绕转动轴线7转动；转动可通过在行走滑板6上安装电机，由电机带动升降立柱8实现。升降立柱8上设有沿升降立柱8高度方向进行直线运动的升降滑板9，升降滑板9呈“U”形，升降滑板9“U”形的底边与升降立柱8的高度方向一致，“U”形开口的两端上下设置，即该“U”形升降滑板9偏转90°设置；阵列传感器10安装在“U”形底边设置的内槽口处，通过发射端发出激光束，由接收端接收。升降滑板9的直线运动可通过在升降立柱8上安装气缸，由气缸带动升降滑板9实现。

上执行器13与下执行器14上下设置，分别通过上下设置的上手臂及下手臂与升降滑板9相连。上手臂包括上手大臂11及上手小臂12，该上手大臂11的一端铰接于升降滑板9“U”形开口的上端，另一端与上手小臂12的一端铰接，该上手小臂12的另一端与上执行器13铰接。下手臂包括下手大臂15及下手小臂16，该下手大臂15的一端铰接于升降滑板9“U”形开口的下端，另一端与下手小臂16的一端铰接，该下手小臂16的另一端与下执行器14铰接。上执行器13及下执行器14的结构相同，一端为与上手小臂12或下手小臂16铰接的板状，另一端呈叉子状；即，上执行器13及下执行器14的另一端为两根相互平行的叉杆，每根叉杆上均设有吸盘。安装基础1上设有取板工位2和放板工位17，该取板工位2上分别放置有歪斜基板A3和歪斜基板B4，歪斜基板A3通过下执行器14另一端的两根叉杆真空吸附，歪斜基板B4通过上执行器13另一端的两根叉杆真空吸附。本发明的上执行器13及下执行器14均具有随升降滑板9升降、随升降立柱8转动、随行走滑板6沿行走滑台5滑动以及由上手臂和下手臂带动伸缩的自由度。

本发明的阵列传感器10为市购产品，购置于基恩士公司，发射端型号为IG028R、接收端型号为IG028T，矫正范围为28mm。

本发明双放纠偏双臂机器人的纠偏方法为：

安装基础1上设有取板工位2和放板工位17，该取板工位2上分别放置有歪斜基板A3及歪斜基板B4，歪斜基板A3及歪斜基板B4的长边、短边相互倾斜、且分别倾斜于取板工位2和放板工位17的长边、短边。歪斜基板A3与歪斜基板B4可向同一方向偏置，或一个向左偏、另一个向右偏。

行走滑板6在行走滑台5长度方向上相对移动定义为X轴，升降滑板9沿升降立柱8高度方向相对直线运动定义为Z轴，升降立柱8相对行走滑板6绕转动轴线7进行转动定义为θ轴，上执行器13通过上手大臂11、上手小臂12带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R1轴，下执行器14通过下手大臂15、下手小臂16带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R2轴。

X轴、Z轴顺序运动，带动上执行器13和下执行器14均正对取板工位2，即上执行器13另一端的叉杆以及下执行器14另一端的叉杆在取板工位2时与取板工位2的长边分别平行；由于在取板工位2上的歪斜基板A3及歪斜基板B4的短边相对于X轴不平行，上执行器13和下执行器14通过真空吸附的方式分别相对固定歪斜基板B4和歪斜基板A3，此时，歪斜基板A3的长边和歪斜基板B4的长边相对于上执行器13和下执行器14的叉杆长度方向空间不平行。

R1轴和R2轴同步运动，使上执行器13和歪斜基板B4在上手大臂11、上手小臂12的带动下以及下执行器14和歪斜基板A3在下手大臂15、下手小臂16的带动下同步向升降滑板9的方向收缩，收缩过程中，阵列传感器10能通过非接触激光感知歪斜基板A3一侧的长边相对于升降滑板9的位置以及歪斜基板B4同一侧的长边相对于升降滑板9的位置，即阵列传感器10通过非接触激光扑捉歪斜基板A3一侧的长边相对于升降滑板9的偏移量以及歪斜基板B4同一侧的长边相对于升降滑板9的偏移量，并分别将两个偏移量传给控制系统(本发明的控制系统为现有技术)。X轴、Z轴顺序运动，带动上执行器13和歪斜基板B4以及下执行器14和歪斜基板A3同步由取板工位2向放板工位17移动，在移动过程中，由控制系统控制θ轴偏转，带动上执行器13和下执行器14发生偏转，进而补偿歪斜基板A3一侧的长边相对于升降滑板9的偏移量或补偿歪斜基板B4一侧的长边相对于升降滑板9的偏移量。偏转后，上执行器13和下执行器14呈叉子状的另一端的叉杆均在放板工位17时与放板工位17的长边相倾斜；补偿后，歪斜基板A3或歪斜基板B4其中的一个基板正对放板工位17，而另一个基板仍相对于放板工位17处于倾斜状态。将正对放板工位17的那个基板通过R轴、X轴和Z轴的耦合运动横平竖直地放置在放板工位17上，此时另一个基板的长边、短边仍倾斜于放板工位17的长边、短边。R轴、X轴和Z轴再次耦合运动，使处于倾斜状态的另一个基板横平竖直地放置在放板工位17上。假设控制系统扑捉到歪斜基板A3向左倾斜2°、而歪斜基板B4向右倾斜3°，则在向放板工位17放板前，控制系统先控制上执行器13和下执行器14先向右偏转2°，补偿歪斜基板A3的偏移量，使歪斜基板A3横平竖直地放置在放板工位17上；然后，再向左偏转5°，补偿歪斜基板B4的偏移量，使歪斜基板B4横平竖直地放置在放板工位17上。

取板工位2上位于下方的歪斜基板A3与位于上方的歪斜基板B4的形状、尺寸均相同，当歪斜基板A3和歪斜基板B4分别由下手臂、上手臂带动向升降滑板9的方向收缩时，如果歪斜基板A3一侧长边与一侧短边的交汇点被歪斜基板B4所遮挡，则歪斜基板A3和歪斜基板B4继续收缩，直至阵列传感器10通过非接触激光扑捉歪斜基板A3同一侧长边与另一侧短边的交汇点相对于升降滑板9的偏移量，再传递给控制系统，由控制系统控制θ轴偏转，补偿歪斜基板A3和歪斜基板B4的偏移量。

上执行器13和歪斜基板B4以及下执行器14和歪斜基板A3分别沿R1轴、R2轴向升降滑板9方向收缩过程中，阵列传感器10扑捉歪斜基板A3一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B4同侧长边和同侧短边的交汇点，在上执行器13和歪斜基板B4以及下执行器14和歪斜基板A3分别沿R1轴、R2轴向升降滑板9方向收缩运动设定段路径后，再扑捉歪斜基板A3一侧长边相对升降滑板9的偏移量以及歪斜基板B4同一侧长边相对升降滑板9的偏移量。如果阵列传感器10连续取两组离散数据，能判断歪斜基板A3的一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B4同一侧长边与同一侧短边的交汇点是否有破损；如果阵列传感器10连续取两组连续数据，能判断歪斜基板A3的一侧长边以及歪斜基板B4的同一侧长边是否有破损。

本发明的升降滑板9上可连接两个以上的手臂，每个手臂均连接一执行器；相应地，取板工位上放置与执行器数量相同的歪斜基板。按照上述方法，通过各轴的耦合运动，实现各执行器将各歪斜基板由取板工位取出后，横平竖直地放置在放板工位。

Claims (10)

1.一种双放纠偏双臂机器人，其特征在于：包括安装基础(1)、行走滑台(5)、行走滑板(6)、升降立柱(8)、升降滑板(9)、阵列传感器(10)、上手臂、下手臂、上执行器(13)及下执行器(14)，其中行走滑台(5)设置在安装基础(1)上，所述行走滑板(6)与行走滑台(5)滑动连接，所述升降立柱(8)可相对转动地与行走滑板(6)连接，在该升降立柱(8)上设有沿升降立柱(8)高度方向进行直线运动的升降滑板(9)；所述上执行器(13)与下执行器(14)上下设置，分别通过上下设置的上手臂及下手臂与所述升降滑板(9)相连；所述上执行器(13)及下执行器(14)均具有随升降滑板(9)升降、随升降立柱(8)转动、随行走滑板(6)沿行走滑台(5)滑动以及由上手臂和下手臂带动伸缩的自由度；所述升降滑板(9)上设有阵列传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述上手臂包括上手大臂(11)及上手小臂(12)，该上手大臂(11)的一端铰接于所述升降滑板(9)上，另一端与所述上手小臂(12)的一端铰接，该上手小臂(12)的另一端与所述上执行器(13)铰接。

3.根据权利要求1所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述下手臂包括下手大臂(15)及下手小臂(16)，该下手大臂(15)的一端铰接于所述升降滑板(9)上，另一端与所述下手小臂(16)的一端铰接，该下手小臂(16)的另一端与所述下执行器(14)铰接。

4.根据权利要求1所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述上执行器(13)及下执行器(14)的结构相同，一端为与上手臂或下手臂铰接的板状，另一端呈叉子状。

5.根据权利要求1所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述上执行器(13)及下执行器(14)的另一端为两根相互平行的叉杆，每根叉杆上均设有吸盘；所述安装基础(1)上设有取板工位(2)和放板工位(17)，该取板工位(2)上分别放置有歪斜基板A(3)和歪斜基板B(4)，所述歪斜基板A(3)通过下执行器(14)另一端的两根叉杆真空吸附，所述歪斜基板B(4)通过上执行器(13)另一端的两根叉杆真空吸附。

6.根据权利要求1所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述升降滑板(9)呈“U”形，该“U”形开口的上下两端分别与所述上手臂及下手臂铰接，该“U”形升降滑板(9)的内槽口处安装有所述阵列传感器(10)。

7.根据权利要求6所述的双放纠偏双臂机器人，其特征在于：所述升降滑板(9)“U”形的底边与升降立柱(8)的高度方向一致，“U”形开口的两端上下设置，即该“U”形升降滑板(9)偏转90°设置；所述阵列传感器(10)安装在“U”形底边设置的内槽口处，通过发射端发出激光束，由接收端接收。

8.一种根据权利要求1至7任一权利要求所述双放纠偏双臂机器人的纠偏方法，其特征在于：所述安装基础(1)上设有取板工位(2)和放板工位(17)，该取板工位(2)上分别放置有歪斜基板A(3)及歪斜基板B(4)，所述歪斜基板A(3)及歪斜基板B(4)的长边、短边相互倾斜、且分别倾斜于取板工位(2)和放板工位(17)的长边、短边；所述行走滑板(6)在行走滑台(5)长度方向上相对移动定义为X轴，所述升降滑板(9)沿升降立柱(8)高度方向相对直线运动定义为Z轴，所述升降立柱(8)相对行走滑板(6)绕转动轴线(7)进行转动定义为θ轴，所述上执行器(13)通过上手臂带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R1轴，所述下执行器(14)通过下手臂带动垂直于θ轴和Z轴的空间直线运动定义为R2轴；所述X轴、Z轴顺序运动，带动所述上执行器(13)和下执行器(14)均正对取板工位(2)，由上执行器(13)真空吸附歪斜基板B(4)、下执行器(14)真空吸附歪斜基板A(3)；所述R1轴和R2轴同步运动，使所述上执行器(13)和歪斜基板B(4)及下执行器(14)和歪斜基板A(3)分别在上手臂、下手臂的带动下同步向升降滑板(9)的方向收缩，收缩过程中，所述阵列传感器(10)通过非接触激光扑捉歪斜基板A(3)一侧的长边相对于升降滑板(9)的偏移量以及歪斜基板B(4)同一侧的长边相对于升降滑板(9)的偏移量，并分别将两个偏移量传给控制系统；所述X轴、Z轴顺序运动，带动所述上执行器(13)和歪斜基板B(4)以及下执行器(14)和歪斜基板A(3)同步由取板工位(2)向放板工位(17)移动，在移动过程中，由所述控制系统控制θ轴偏转，带动所述上执行器(13)和下执行器(14)发生偏转，进而补偿歪斜基板A(3)一侧的长边相对于升降滑板(9)的偏移量或补偿歪斜基板B(4)一侧的长边相对于升降滑板(9)的偏移量，补偿后，所述歪斜基板A(3)或歪斜基板B(4)正对放板工位(17)，将正对放板工位(17)的歪斜基板A(3)或歪斜基板B(4)通过R轴、X轴和Z轴的耦合运动横平竖直地放置在放板工位(17)上，此时歪斜基板B(4)或歪斜基板A(3)的长边、短边仍倾斜于放板工位(17)的长边、短边；所述R轴、X轴和Z轴再次耦合运动，使处于倾斜状态的歪斜基板B(4)或歪斜基板A(3)横平竖直地放置在放板工位(17)上。

9.根据权利要求8所述的纠偏方法，其特征在于：所述取板工位(2)上位于下方的歪斜基板A(3)与位于上方的歪斜基板B(4)的形状、尺寸均相同，当所述歪斜基板A(3)和歪斜基板B(4)分别由下手臂、上手臂带动向升降滑板(9)的方向收缩时，如果歪斜基板A(3)一侧长边与一侧短边的交汇点被歪斜基板B(4)所遮挡，则所述歪斜基板A(3)和歪斜基板B(4)继续收缩，直至所述阵列传感器(10)通过非接触激光扑捉歪斜基板A(3)同一侧长边与另一侧短边的交汇点相对于升降滑板(9)的偏移量。

10.根据权利要求8所述的纠偏方法，其特征在于：所述上执行器(13)和歪斜基板B(4)以及下执行器(14)和歪斜基板A(3)分别沿R1轴、R2轴向升降滑板(9)方向收缩过程中，所述阵列传感器(10)扑捉歪斜基板A(3)一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B(4)同侧长边和同侧短边的交汇点，在上执行器(13)和歪斜基板B(4)以及下执行器(14)和歪斜基板A(3)分别沿R1轴、R2轴向升降滑板(9)方向收缩运动设定段路径后，再扑捉所述歪斜基板A(3)一侧长边相对升降滑板(9)的偏移量以及歪斜基板B(4)同一侧长边相对升降滑板(9)的偏移量；如果所述阵列传感器(10)连续取两组离散数据，能判断歪斜基板A(3)的一侧长边和一侧短边的交汇点以及歪斜基板B(4)同一侧长边与同一侧短边的交汇点是否有破损；如果所述阵列传感器(10)连续取两组连续数据，能判断歪斜基板A(3)的一侧长边以及歪斜基板B(4)的同一侧长边是否有破损。