CN109986541A - 机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械手，其包括机械臂、操作台及连接杆，机械臂通过连接杆连接操作台，连接杆上设有用于获取物体的位置信息的视觉采集系统，视觉采集系统发送位置信息至控制模块；视觉采集系统包括用于获取物体的第一位置信息的相机模块，相机模块设于连接杆上并安装于操作台的一侧；视觉采集系统包括用于获取物体的第二位置信息的第一指示光模块，第一指示光模块设于连接杆上并安装于相机模块与机械臂之间。视觉采集系统中的相机模块可以获取物体的第一位置信息，第一指示光模块可以获取物体的局部位置的第二位置信息，控制模块可以获取视觉采集系统获取到的第一、二位置信息，以便操作人员查验控制模块中的位置信息，避免发生机械手操作失误。

Description

机械手

技术领域

本发明涉及自动化的技术领域，具体而言，涉及机械手。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，在生产生活中的人工成本也越来越高，因此，生产成本低但又高效的机械手的运用范围越来越广。但是，现有技术的机械手只能够在预设位置上执行预设动作，其不能够获取被操作物的位置信息，若被操作物的位置发生偏移，机械手并不能够测量出被操作物的当前位置信息，因此容易发生操作失误。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了机械手，其目的在于机械手在作业时，还可以获取被操作物的位置信息。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

机械手，其包括机械臂、操作台及连接杆，所述机械臂通过所述连接杆连接所述操作台，所述连接杆上设有用于获取物体的位置信息的视觉采集系统，所述视觉采集系统发送所述位置信息至控制模块；

所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第一位置信息的相机模块，所述相机模块设于所述连接杆上并安装于所述操作台的一侧；

所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第二位置信息的第一指示光模块，所述第一指示光模块设于所述连接杆上并安装于所述相机模块与所述机械臂之间。

进一步地，在本发明中，所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第三位置信息的第二指示光模块，所述第二指示光模块设于所述连接杆上并安装于所述相机模块与所述机械臂之间；

所述第一指示光模块及所述第二指示光模块均为一字线激光。

进一步地，在本发明中，所述物体包括目标物及参照物；

所述控制模块通过所述视觉采集系统获取所述操作台与所述参照物之间的相对位置，并将所述相对位置设定为预设位置关系；

所述控制模块根据所述位置信息调整所述操作台与所述目标物之间的第一位置关系，并调节所述操作台的空间位置且生成所述操作台与所述目标物之间的第二位置关系，所述第二位置关系和预设位置关系一致。

进一步地，在本发明中，限定所述连接杆在初始位置时所述连接杆的轴向与水平面平行且所述连接杆的轴向为Y轴，此时与水平线垂直且相交于上述Y轴的方向轴为Z轴，与所述Y轴及Z轴垂直且相交的轴向为X轴；

所述第一指示光模块与所述参照物的交点为A点，所述第二指示光模块与所述参照物的交点为B点；所述第一指示光模块与所述目标物的交点为A1点，所述第二指示光模块与所述目标物的交点为B1点；

所述相机模块获取所述参照物的参照物第一位置信息及所述目标物的目标物第一位置信息，所述控制模块根据所述参照物第一位置信息及目标物第一位置信息调节所述操作台的空间位置，使得当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台的轴向平行；

所述Z轴与所述Y轴组成第一平面，所述控制模块调节所述操作台的空间位置，所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影重合；

所述Z轴与所述X轴组成第二平面，所述控制模块调节所述操作台的空间位置，以使所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影重合。

进一步地，在本发明中，所述控制模块对比当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台的轴向是否平行；

所述控制模块对比所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影是否重合；

所述控制模块对比所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影是否重合；

若上述有一项为否，则所述控制模块重新调节所述操作台的空间位置且生成所述操作台与所述目标物之间的第三位置关系，所述第三位置关系和所述预设位置关系一致。

进一步地，在本发明中，所述相机模块为工业相机，所述操作台为焊接治具。

进一步地，在本发明中，所述操作台固定连接所述连接杆，所述机械臂通过所述连接杆驱动所述操作台位移。

进一步地，在本发明中，所述机械臂包括安装座及连接所述连接杆的臂身。

进一步地，在本发明中，所述第一指示光模块及所述第二指示光模块的光线投射在所述物体上形成可供所述相机模块识别的特征图案。

进一步地，在本发明中，所述相机模块的轴向与所述连接杆垂直，所述第一指示光模块及所述第二指示光模块的轴向与所述连接杆的夹角均为锐角。

本发明的机械手，其包括机械臂、操作台及连接杆，所述机械臂通过所述连接杆连接所述操作台，所述连接杆上设有用于获取物体的位置信息的视觉采集系统，所述视觉采集系统发送所述位置信息至控制模块；所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第一位置信息的相机模块，所述相机模块设于所述连接杆上并安装于所述操作台的一侧；所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第二位置信息的第一指示光模块，所述第一指示光模块设于所述连接杆上并安装于所述相机模块与所述机械臂之间。在本发明中，视觉采集系统中的相机模块可以获取物体的第一位置信息，视觉采集系统的第一指示光模块可以获取物体的局部位置的第二位置信息，而控制模块可以获取视觉采集系统获取到的第一、二位置信息，且控制模块获取到表示物体的第一、二位置信息的位置信息后，以便操作人员查验控制模块中的位置信息，避免发生机械手操作失误。

综上所述，本发明特殊的结构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了好用且实用的效果，较现有的技术具有增进的多项功效，从而较为适于实用，并具有广泛的产业价值。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一较佳实施例的机械手的立体结构示意图；

图2为本发明一较佳实施例的机械手与参照物及目标物的平面示意图。

主要元件符号说明：

100-机械手；20-操作台；30-连接杆；40-视觉采集系统；

41-相机模块；42-第一指示光模块；43-第二指示光模块；

50-物体。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

如图1、2所示。

机械手100，其包括机械臂、操作台20及连接杆30，所述机械臂通过所述连接杆30连接所述操作台20，所述连接杆30上设有用于获取物体50的位置信息的视觉采集系统40，所述视觉采集系统40发送所述位置信息至控制模块；

所述视觉采集系统40包括用于获取是所述物体50的第一位置信息的相机模块41，所述相机模块41设于所述连接杆30上并安装于所述操作台20的一侧；

所述视觉采集系统40包括用于获取所述物体50的第二位置信息的第一指示光模块42，所述第一指示光模块42设于所述连接杆30上并安装于所述相机模块41与所述机械臂之间。

上述，是指机械臂通过连接杆30连接操作台20，值得进一步说明的是，机械臂为六轴机械臂，其通过连接杆30控制操作台20的空间位移，且操作台20与连接杆30的连接是固定，也即是操作台20与连接杆30的位置是相对固定的，机械臂通过调节自身的空间姿态以驱动操作台20发生空间位移。在本实施例中，操作台20是用于对物体50执行操作作业的单元。

视觉采集系统40包括相机模块41及第一指示光模块42，相机模块41可以获取表示该物体50的第一位置信息，通过第一指示光模块42投射在物体50上的光线而形成特征点来表示该物体50在空间位置上的第二位置信息。第一位置信息及第二位置信息共同组成表示该物体50的位置信息。值得进一步说明的是，第一位置信息表示该物体50的整体的相对位置，例如，该物体50整体在空间中与操作台20的相对角度；而第二位置信息为该物体50的某一局部(可以为该物体50与第一指示光模块42发出的光的交点)与操作台20的相对位置，例如，该物体50的该局部与操作台20的相对距离。

控制模块接收视觉采集系统40获取到的位置信息，以便操作人员可以通过控制模块中的位置信息查验物体50是否发生了偏移，从而可以避免操作台20的操作失误。

此外，相机模块41的安装位置可以设于连接杆30上，且相机模块41紧靠操作台20的一侧，而第一指示光模块42同样安装于连接杆30上，且其在连接杆30上的安装位置为相机模块41与连接杆30连接机械臂的端部之间。

在本实施例中，所述视觉采集系统40包括用于获取所述物体50的第三位置信息的第二指示光模块43，所述第二指示光模块43设于所述连接杆30上并安装于所述相机模块41与所述机械臂之间；

所述第一指示光模块42及所述第二指示光模块43均为一字线激光。

上述，是指还包括第二指示光模块43，第一指示光模块42及第二指示光模均用于获取物体50的局部位置的位置信息，也即是，通过第二指示光模块43投射在物体50上的光线而形成的特征点为该物体50在空间位置上的第二位置信息，由于第一指示光模块42及第二指示光模块43均为一字线激光，因此，第一指示光模块42及第二指示光模块43均可以与不定位置的目标物相交，以测得与其相交的目标物的局部的位置信息。

在本实施例中，所述物体50包括目标物及参照物；

所述控制模块通过所述视觉采集系统40获取所述操作台20与所述参照物之间的相对位置，并将所述相对位置设定为预设位置关系；

所述控制模块根据所述位置信息调整所述操作台20与所述目标物之间的第一位置关系，并调节所述操作台20的空间位置且生成所述操作台20与所述目标物之间的第二位置关系，所述第二位置关系和预设位置关系一致。

上述，是指控制模块首先先获取参照物的位置信息，并确认操作台20与参照物之间的相对位置，并把该相对位置设定为操作台20与参照物的标准预设位置关系。

其次，控制模块再获取目标物的位置信息，并确认当前操作台20与目标物之间的位置关系为第一位置关系。

再次，控制模块将第一位置关系与预设位置关系进行对比，并根据差值调节操作台20的位置，从而生成操作台20与目标物之间的第二位置关系，可以理解的是，第二位置关系与预设位置关系一致。

在本实施例中，限定所述连接杆30在初始位置时所述连接杆30的轴向与水平面平行且所述连接杆30的轴向为Y轴，此时与水平线垂直且相交于上述Y轴的方向轴为Z轴，与所述Y轴及Z轴垂直且相交的轴向为X轴；

所述第一指示光模块42与所述参照物的交点为A点，所述第二指示光模块43与所述参照物的交点为B点；所述第一指示光模块42与所述目标物的交点为A1点，所述第二指示光模块43与所述目标物的交点为B1点；

所述相机模块41获取所述参照物的参照物第一位置信息及所述目标物的目标物第一位置信息，所述控制模块根据所述参照物第一位置信息及目标物第一位置信息调节所述操作台20的空间位置，使得当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台20的轴向平行；

所述Z轴与所述Y轴组成第一平面，所述控制模块调节所述操作台20的空间位置，所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影重合；

所述Z轴与所述X轴组成第二平面，所述控制模块调节所述操作台20的空间位置，以使所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影重合。

上述，是指首先获取参照物的位置信息时，先通过相机模块41获取参照物的整体的位置信息，再通过第一指示光模块42及第二指示光模块43获取参照物的两个局部位置的位置信息，并将该两个局部位置的空间位置信息标记为A点及B点。

随后，再获取目标物的位置信息，同样地，先通过相机模块41获取目标物的整体的位置信息。

在控制模块将操作台20与目标物之间的位置关系调节为预设位置关系时，控制模块首先根据相机模块41获取到的参照物第一位置信息，及相机模块41获取到的目标物第一位置信息，调节操作台20的空间位置。使得目标物相对于操作台20的轴向，与参照物相对于操作台20的轴向平行。

此时，获取与第一指示光模块42及第二指示光模块43相交的目标物的两个局部位置的位置信息，并将该两个局部位置的空间位置信息标记为A1点及B1点。

然后，将预先设定好的Z轴与Y轴组成第一平面，并将A点和A1点同时投影到该第一平面上，并调节操作台20转动，将第一平面上的A点的投影与A1点的投影重合。

最后，将预先设定好的Z轴与X轴组成第二平面，并将B点和B1点同时投影到该第一平面上，并调节操作台20转动，将第一平面上的B点的投影与B1点的投影重合。

此时目标物与操作台20的位置关系即为第二位置关系，该第二位置关系与参照物与操作台20的相对位置一致。

在本实施例中，所述控制模块对比当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台20的轴向是否平行；

所述控制模块对比所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影是否重合；

所述控制模块对比所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影是否重合；

若上述有一项为否，则所述控制模块重新调节所述操作台20的空间位置且生成所述操作台20与所述目标物之间的第三位置关系，所述第三位置关系和所述预设位置关系一致。

上述，是指在完成A点与A1点的矫正，B点与B1点的矫正以后，再重新通过相机模块41获取目标物当前的位置信息，再将该当前的位置信息与参照物第一位置信息对比，判断是否轴平行。若否，则重新调整目标物的轴向。若平行，则检验A点及A1点在第一平面的投影是否重合，若不重合，则重新调节械手转动，将第一平面上的A点的投影与A1点的投影重合。若重合，则检验B点及B1点在第二平面的投影是否重合，若不重合，则重新调节械手转动，将第二平面上的B点的投影与B1点的投影重合。直至目标物相对于操作台20的轴向与参照物相对于操作台20的轴向完全平行、A点与A1点在第一平面的投影完全重合、B点与B1点在第二平面的投影完全重合。否则，继续重复上述操作。

在本实施例中，所述相机模块41为工业相机，所述操作台20为焊接治具。

在本实施例中，所述操作台20固定连接所述连接杆30，所述机械臂通过所述连接杆30驱动所述操作台20位移。

上述，是指操作台20与连接杆30的位置是相对固定的，操作台20与连接杆30的距离、位置保持不变。

在本实施例中，所述机械臂包括安装座及连接所述连接杆30的臂身。

在本实施例中，所述第一指示光模块42及所述第二指示光模块43的光线投射在所述物体上形成可供所述相机模块41识别的特征图案。

上述，是指第一指示光模块42及第二指示光模块43均为一字线激光，因此，第一指示光模块42及第二指示光模块43与参照物或目标物的相交点，即为特征图案，例如本实施例中上述所述的A点、B点、A1点及B1。这些特征点都可以被相机模块41识别及获取。

此外，第一指示光模块42与参照物或目标物的投射角为锐角，第二指示光模块43与参照物或目标物的投射角也为锐角。

在本实施例中，所述相机模块41的轴向与所述连接杆30垂直，所述第一指示光模块42及所述第二指示光模块43的轴向与所述连接杆30的夹角均为锐角。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.机械手，其特征在于，包括机械臂、操作台及连接杆，所述机械臂通过所述连接杆连接所述操作台，所述连接杆上设有用于获取物体的位置信息的视觉采集系统，所述视觉采集系统发送所述位置信息至控制模块；

所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第一位置信息的相机模块，所述相机模块设于所述连接杆上并安装于所述操作台的一侧；

所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第二位置信息的第一指示光模块，所述第一指示光模块设于所述连接杆上并安装于所述相机模块与所述机械臂之间。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述视觉采集系统包括用于获取所述物体的第三位置信息的第二指示光模块，所述第二指示光模块设于所述连接杆上并安装于所述相机模块与所述机械臂之间；

所述第一指示光模块及所述第二指示光模块均为一字线激光。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述物体包括目标物及参照物；

所述控制模块通过所述视觉采集系统获取所述操作台与所述参照物之间的相对位置，并将所述相对位置设定为预设位置关系；

所述控制模块根据所述位置信息调整所述操作台与所述目标物之间的第一位置关系，并调节所述操作台的空间位置且生成所述操作台与所述目标物之间的第二位置关系，所述第二位置关系和预设位置关系一致。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，限定所述连接杆在初始位置时所述连接杆的轴向与水平面平行且所述连接杆的轴向为Y轴，此时与水平线垂直且相交于上述Y轴的方向轴为Z轴，与所述Y轴及Z轴垂直且相交的轴向为X轴；

所述第一指示光模块与所述参照物的交点为A点，所述第二指示光模块与所述参照物的交点为B点；所述第一指示光模块与所述目标物的交点为A1点，所述第二指示光模块与所述目标物的交点为B1点；

所述相机模块获取所述参照物的参照物第一位置信息及所述目标物的目标物第一位置信息，所述控制模块根据所述参照物第一位置信息及目标物第一位置信息调节所述操作台的空间位置，使得当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台的轴向平行；

所述Z轴与所述Y轴组成第一平面，所述控制模块调节所述操作台的空间位置，所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影重合；

所述Z轴与所述X轴组成第二平面，所述控制模块调节所述操作台的空间位置，以使所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影重合。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，所述控制模块对比当前所述目标物的轴向与所述参照物相对于所述操作台的轴向是否平行；

所述控制模块对比所述A1点在所述第一平面的投影与所述A点在所述第一平面的投影是否重合；

所述控制模块对比所述B1点在所述第二平面的投影与所述B点在所述第二平面的投影是否重合；

若上述有一项为否，则所述控制模块重新调节所述操作台的空间位置且生成所述操作台与所述目标物之间的第三位置关系，所述第三位置关系和所述预设位置关系一致。

6.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述相机模块为工业相机，所述操作台为焊接治具。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述操作台固定连接所述连接杆，所述机械臂通过所述连接杆驱动所述操作台位移。

8.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械臂包括安装座及连接所述连接杆的臂身。

9.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述第一指示光模块及所述第二指示光模块的光线投射在所述物体上形成可供所述相机模块识别的特征图案。

10.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述相机模块的轴向与所述连接杆垂直，所述第一指示光模块及所述第二指示光模块的轴向与所述连接杆的夹角均为锐角。