CN110101575B - 带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法，所述夹取执行装置包括动力装置以及监测组件，所述动力装置下端与一夹具连接，所述夹具用于夹取工件，所述监测组件用于在夹取工件时监测所述动力装置和/或夹具的动作，通过所述监测组件监测相应动作是否发生变化，若不再变化则夹取动作执行到位。通过本发明，当在夹取工件时监测到所述动力装置或者夹具的动作不再变化时，则夹取动作执行到位，换句话说，也就是夹具能够准确无误夹取工件，并且，能够实现夹取不同规格的工件，提高了夹取效率以及准确度。

Description

带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法

技术领域

本发明涉及配药机器人领域，尤其涉及带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法。

背景技术

在配药过程中，需要使用动力装置驱动夹取夹取工件，以气缸为例，气缸通过引导其缸内的活塞杆反复做直线运动或者圆周运动从而将其它形式的能转化为机械能，例如，将热能转化为机械能。工业上，通过气缸与夹具配合，实现自动化夹取工件。然而，在实际应用中，夹具只能够连续并有效夹取同一规格、尺寸的工件，例如，在配药机器人领域，利用手指气缸可夹持相同规格的瓶子，但如果是不同规格的瓶子，夹具无法判断夹取动作是否执行到位，导致在夹取工件的过程中容易出现夹空或者工件被损坏的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法，旨在解决现有技术无法判断夹取动作是否执行到位的问题。

本发明的技术方案如下：

一种带监测功能的夹取执行装置，其中，其包括动力装置以及监测组件，所述动力装置下端与一夹具连接，所述夹具用于夹取工件，所述监测组件用于在夹取工件时监测所述动力装置和/或夹具的动作，通过所述监测组件监测相应动作是否发生变化，若不再变化则夹取动作执行到位。

所述的带监测功能的夹取执行装置，其中，所述动力装置为气缸、电缸或螺杆机构。

所述带监测功能的夹取执行装置，其中，所述气缸包括一活塞杆，所述活塞杆末端连接所述夹具。

所述带监测功能的夹取执行装置，其中，所述夹具上端设置有一执行末端，所述执行末端连接所述活塞杆，所述活塞杆驱动所述执行末端张开或闭合，以控制夹具的张开或闭合。

所述带监测功能的夹取执行装置，其中，所述监测组件监测活塞杆的伸缩动作和/或执行末端的开合动作，并判断相应动作是否发生变化。

所述带监测功能的夹取执行装置，其中，所述气缸上设置有用于检测气缸是否处于极限位置的磁性传感器。

一种配药机器人，其中，所述配药机器人具有如上所述的带监测功能的夹取执行装置。

一种如上所述的夹取执行装置的监测方法，其中，包括步骤：

当动力装置驱动所述夹具夹取工件时，通过所述监测组件监测所述动力装置或者夹具的动作；

当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

所述的夹取执行装置的监测方法，其中，当在夹取工件时连续多次监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

所述的夹取执行装置的监测方法，其中，当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，并且所述动力装置中的磁性传感器未被触发，则判定夹取动作执行到位；所述磁性传感器用于检测动力装置是否处于极限位置。

有益效果：通过本发明，当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则夹取动作执行到位，换句话说，也就是夹具能够准确无误夹取工件，并且，能够实现夹取不同规格的工件，提高了夹取效率以及准确度。

附图说明

图1为本发明一种带监测功能的夹取执行装置较佳实施例的具体结构示意图。

图2为本发明一种带监测功能的夹取执行装置较佳实施例中夹具完全张开时的结构示意图。

图3为本发明一种带监测功能的夹取执行装置较佳实施例中夹具完全闭合时的结构示意图。

图4为本发明一种带监测功能的夹取执行装置较佳实施例中夹具夹取较小工件的结构示意图。

图5为本发明一种带监测功能的夹取执行装置较佳实施例中夹具夹取较大工件的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供带监测功能的夹取执行装置、配药机器人及其监测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，一种带监测功能的夹取执行装置，其包括动力装置以及监测组件，所述动力装置下端与一夹具连接，所述夹具用于夹取工件，所述监测组件用于在夹取工件时监测所述动力装置和/或夹具的动作，通过所述监测组件监测相应动作是否发生变化，若不再变化则夹取动作执行到位。

通过本发明提供的装置，只需要在夹取工件时监测动力装置或者夹具的动作，当这些动作不再变化时，便能判定夹取动作执行到位，换句话说，夹具能够不仅能准确无误的夹取工件，还可以连续的夹取不同规格的工件。此外，本发明提供的装置结构简单、监测效果好，可以在配药机器人领域推广使用。

其中，所述的动力装置为气缸、电缸或螺杆机构。即本发明可以采用气动、电动等方式来输出动力，下文均以气缸为例进行说明，但显然采用其他类型的动力装置同样可以实现本发明的发明目的。

如图1所示，所述夹取执行装置包括气缸1以及监测组件2，所述气缸1下端与一夹具3连接，所述夹具3用于夹取工件4，所述监测组件2用于在夹取工件4时监测所述气缸1或夹具3的动作，通过所述监测组件2监测相应动作是否发生变化，若不再变化则夹取动作执行到位。

优选的，所述气缸1包括一活塞杆11，所述活塞杆11末端连接所述夹具3。

由于所述活塞杆11的末端连接有所述夹具3，那么活塞杆11在工作时，便能驱动所述夹具3夹取工件4。结合图2以及图3所示，当所述活塞杆11处于最高高度时，所述夹具3为完全张开状态，此状态下即气缸1为极限位置；当所述活塞杆11处于最低高度时，所述夹具3为完全闭合状态，此状态下气缸1也为极限位置，上述两个极限位置与后文所指气缸1的极限位置相同。普遍情况下，只有当所述活塞杆11处于最低高度与最低高度之间时，所述夹具3才能夹取工件4。例如，结合图4以及图5所示，所述的夹具3能够夹取较大尺寸的工件4，也能够夹取较小尺寸的工件4，这样，能够实现夹取不同尺寸的工件4。当然所述夹具3一般都有设计冗余，即工件4的尺寸一般会比夹具3完全张开的尺寸小。但若工件4尺寸与夹具3完全张开的尺寸相同，则需要单独判断。

优选的，所述夹具3上端设置有一执行末端31，所述执行末端31连接所述活塞杆11，所述活塞杆11驱动所述执行末端31张开或闭合，以控制夹具3的张开或闭合。

所述夹具3包括执行末端31以及夹爪32，所述夹爪32设置于所述执行末端31下方，并与所述执行末端31固定连接。例如，通过焊接等方式固定。当所述活塞杆11向下运动时，驱动所述执行末端31向中间靠拢，所述夹爪32也随之向中间靠拢；当所述活塞杆11向上运动时，驱动所述执行末端31向两边张开，所述夹爪32也随之向两边张开。这样，当所述活塞杆11向下运动时，能够驱动所述夹具3夹取工件4，当所述活塞杆11向上运动时，能够驱动所述夹具3松开工件4或者张开至完全张开状态后再夹取工件4。当然，也可以按照相反方向控制，即当所述活塞杆11向下运动时，驱动所述执行末端31向两边张开，所述夹爪32也随之向两边张开；当所述活塞杆11向上运动时，驱动所述执行末端31向中间靠拢，所述夹爪32也随之向中间靠拢，这种控制方式同样能实现本发明的发明目的。

优选的，所述监测组件2监测活塞杆11的伸缩动作或者执行末端31的开合动作，并判断相应动作是否发生变化。

当所述夹具3成功夹取工件4后，所述夹具3的执行末端31的开合动作或者气缸1的活塞杆11的伸缩动作均不会变化。那么反过来，也可以根据这一规律，当所述活塞杆11的伸缩动作或者执行末端31的开合动作不变化时，则可判定所述夹具3成功夹取工件4。这样，间接通过判断活塞杆11或者夹具3的执行末端31的动作变化便可以判定夹取动作是否执行到位，方法简单有效。

优选的，当在夹取工件4时连续多次监测到气缸1或者夹具3的动作不再变化时，例如所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作连续多次不再变化时，判定夹取动作执行到位。

在实际夹取工件4的过程中，可能存在所述气缸1或夹具3出现异常的情况，导致所述活塞杆11的伸缩动作或者所述执行末端31的开合动作在运行过程中出现偶尔的停止，但此时，所述夹具3并没有成功夹取工件4。因此，在实际应用中，往往通过设定一个时间间隔来监测所述气缸1或者所述夹具3，例如25ms、50ms、100ms等，所述监控组件每间隔一个时间间隔对所述活塞杆11或者执行末端31进行一次监控，若连续多次监控后，例如3次、5次等，所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作均不再变化时，则判定夹取动作执行到位；若存在其中一次或者几次发生变化，则继续执行监测，直至所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作连续多次不再变化，才判定夹取动作执行到位。

优选的，所述气缸1上设置有用于检测气缸1是否处于极限位置的磁性传感器12。

所述磁性传感器12是一种通过感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数的电学元件。所述磁性传感器12安装于所述气缸1上。通过所述磁性传感器12能够更好的检测所述气缸1是否完全伸出、完全缩回、完全张开或者完全闭合，即是否处于前述的极限位置。在处于极限位置状态下，一般判定夹具3未夹取到工件4。

优选的，当在夹取工件4时连续多次监测到气缸1或者夹具3的动作不再变化时，例如所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作连续多次不再变化，并且所述磁性传感器12未被触发时，判定夹取动作执行到位。

在实际应用过程中，可能存在所述气缸1以及夹具3出现异常，导致气缸1或夹具3并未启动，即此时夹具3处于完全张开或完全闭合的状态，而所述监控组件2仍继续执行监测。例如，所述夹具3保持完全闭合状态，此时监测所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作同样为连续多次不再变化，但所述夹具3并没有成功夹取工件4；所述夹爪完全闭合同理。因此，配合所述磁性传感器的使用能更好的判定夹取动作是否执行到位。只有当所述活塞杆11伸缩动作或者执行末端31的开合动作连续多次不再变化并且所述磁性传感器12未被触发时，才判定夹取动作执行到位，如果其中活塞杆11伸缩动作、执行末端31的开合动作任意一个发生改变或者磁性传感器12被触发，则判定所述气缸1执行未到位。

当然，本发明也可以不采用连续多次监测的方案，即在夹取工件4时监测到一次气缸1或者夹具3的动作不再变化时，并且所述磁性传感器12未被触发时，则判定夹取动作执行到位。同样可以实现本发明的发明目的。

优选的，所述气缸1包括直杆气缸和/或手指气缸。

所述手指气缸能够安装夹具3，可实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。手指气缸具有以下特点：结构是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中；重复精度高，抓取力矩恒定；具有多种安装连接方式，安装方便。

优选的，所述监测组件2为激光传感器、超声波传感器或红外传感器中的一种或者几种。

所述激光传感器是一种利用激光技术进行测量的传感器。主要由激光器、激光检测器和测量电路组成，能实现无接触远距离测量，具有识别速度快，精度高的特点。所述超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(例如电信号)的传感器。所述超声波传感器具有方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。所述红外传感器是一种红外线测距离传感器，红外线测距离传感器是一种利用红外线反射原理对障碍物距离进行测量的传感器，所述红外测距离传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，将处理信号发送至其他处理组件。上述传感器都能实现监测气缸1或者夹具3的动作是否发生变化的功能，从而实现本发明的发明目的。

此外，所述监测组件2优选设置在所述执行末端31的侧边，以方便监测执行末端31的动作变化，但本发明不限于设置在该位置，例如还可设置在气缸1内部，用来监测气缸1内活塞杆11的伸缩动作，同样可实现本发明的发明目的。

此外，本发明还可以采用压力检测的方式来判断夹取动作是否执行到位，例如在所述夹爪32的一个内表面或两个内表面(即设置在夹具的两个夹块内表面)设置压力传感器，通过压力传感器感应夹爪32与工件4之间的压力，当所述压力到达预定值时，则判定夹取动作执行到位。所述预定值可以根据工件4大小、尺寸、重量等以及与夹爪32的配合度来确定，即通过有限次实验，便可确定所述预定值。

优选的，在所述夹爪32的两个内表面设置缓冲垫，例如硅胶垫，以便对工件4进行起到缓冲作用，避免夹坏工件4。

在所述夹爪32的一个内表面或两个内表面还可设置夹爪弹开装置，这样可以在夹好后并且夹具移动到指定工位时，并在松开夹具3时，启动所述夹爪弹开装置，避免工件附着在所述夹爪32表面。

本发明还提供一种配药机器人，所述配药机器人具有如上所述的带监测功能的夹取执行装置。

本发明还提供一种夹取执行装置的监测方法，其包括步骤：

S1、当动力装置驱动所述夹具夹取工件时，通过所述监测组件监测所述动力装置或者夹具的动作；

S2、当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

优选的，当在夹取工件时连续多次监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

优选的，当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，并且所述动力装置中的磁性传感器未被触发，则判定夹取动作执行到位；所述磁性传感器用于检测动力装置是否处于极限位置。

关于所述监测组件如何对所述气缸或执行末端如何监测，上文已做详细描述，故此处不做赘述。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种带监测功能的夹取执行装置，其特征在于，其包括动力装置以及监测组件，所述动力装置下端与一夹具连接，所述夹具用于夹取工件，所述监测组件用于在夹取工件时监测所述动力装置和/或夹具的动作，通过所述监测组件监测相应动作是否发生变化，若不再变化则夹取动作执行到位；

所述动力装置为气缸；

所述监测组件设定一个时间间隔对所述气缸和/或所述夹具进行一次监测，若连续多次监测后，所述气缸和/或所述夹具的相应动作均不再变化时，则判定夹取动作执行到位；若其相应动作存在一次或者几次发生变化，则继续执行监测，直至所述气缸和/或所述夹具的相应动作连续多次不再变化时，才判定夹取动作执行到位；

所述气缸上设置有用于检测气缸是否处于极限位置的磁性传感器。

2.根据权利要求1所述带监测功能的夹取执行装置，其特征在于，所述气缸包括一活塞杆，所述活塞杆末端连接所述夹具。

3.根据权利要求2所述带监测功能的夹取执行装置，其特征在于，所述夹具上端设置有一执行末端，所述执行末端连接所述活塞杆，所述活塞杆驱动所述执行末端张开或闭合，以控制夹具的张开或闭合。

4.根据权利要求3所述带监测功能的夹取执行装置，其特征在于，所述监测组件监测活塞杆的伸缩动作和/或执行末端的开合动作，并判断相应动作是否发生变化。

5.一种配药机器人，其特征在于，所述配药机器人具有如权利要求1～4任一项所述的带监测功能的夹取执行装置。

6.一种如权利要求1所述的夹取执行装置的监测方法，其特征在于，包括步骤：

当动力装置驱动所述夹具夹取工件时，通过所述监测组件监测所述动力装置或者夹具的动作；

当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

7.根据权利要求6所述的夹取执行装置的监测方法，其特征在于，当在夹取工件时连续多次监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，则判定夹取动作执行到位。

8.根据权利要求6或7所述的夹取执行装置的监测方法，其特征在于，当在夹取工件时监测到动力装置或者夹具的动作不再变化时，并且所述动力装置中的磁性传感器未被触发，则判定夹取动作执行到位；所述磁性传感器用于检测动力装置是否处于极限位置。

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