CN110919641A

CN110919641A - 一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置

Info

Publication number: CN110919641A
Application number: CN201811094162.0A
Authority: CN
Inventors: 李海生
Original assignee: Guangxi Normal University for Nationalities
Current assignee: Guangxi Normal University for Nationalities
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: CN110919641B

Abstract

一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，包括机架、多自由度的机械臂、视觉系统与传送带装置，机械臂的安装座固定安装在机架内顶部，机械臂的端部固定安装板体，板体底部固定安装第一横轨，第一横轨的底部两端对称安装第一滑块，第一滑块的下端固定安装竖板，两块竖板相互平行，第一横轨的两端底部对称固定安装第一液压杆，第一液压杆与第一横轨平行，第一液压杆的活动杆的端部与对应的第一滑块固定连接，竖板侧面开设数个横向均匀分布的球形透槽。本发明可以通过自身结构的调节来抓取不同体积及不同外形的物品，更换抓取的物品时不需要更换抓手，而且本发明的抓手部分可以根据所要抓取的物品的形状与大小随时进行调节。

Description

一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体地说是一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置。

背景技术

在食品、医药、物流以及电子产品行业，存在着大量的分拣、拾取及包装工作，目前这些工作主要靠人工完成，具有劳动强度大、生产效率低、易污染等缺点。随着科学技术的发展，机器人等自动化设备的引入成为行业的发展趋势。然而目前现有的拾取机器人的抓手部分难以根据所要抓取的物品的形状与大小随时进行调节，抓取效果较差。

发明内容

本发明提供一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，包括机架、多自由度的机械臂、视觉系统与传送带装置，机械臂的安装座固定安装在机架内顶部，机械臂的端部固定安装板体，板体底部固定安装第一横轨，第一横轨的底部两端对称安装第一滑块，第一滑块的下端固定安装竖板，两块竖板相互平行，第一横轨的两端底部对称固定安装第一液压杆，第一液压杆与第一横轨平行，第一液压杆的活动杆的端部与对应的第一滑块固定连接，竖板侧面开设数个横向均匀分布的球形透槽，球形透槽内均配合安装球体，球体能在球形透槽内转动，球体上均开设第一通孔，第一通孔内均设有第二液压杆，第二液压杆的固定杆与对应的第一通孔固定连接，第二液压杆的活动杆的内端均设有竖向的活动板，第二液压杆的活动杆的内端与对应的活动板外侧铰接连接，第二液压杆的固定杆的外端上下两侧对称设置横杆，横杆与对应的竖板外侧均通过支架固定连接，第二液压杆的固定杆的上部与下部均与对应的横杆接触配合，活动板的内侧均固定安装横管，横管与对应的活动板垂直，横管的内部均配合安装活塞柱，横管顶部与底部对称开设长条透槽，横管内均固定安装第三液压杆，第三液压杆与对应的横管中心线同轴，第三液压杆的活动杆端部与对应的活塞柱一端固定连接，活塞柱顶部开设第二通孔，第二通孔内安装竖轴，竖轴的上端位于横管的上部，竖轴的上端通过调节装置与对应的横管顶部连接，位于同侧相邻的两个活动板互相靠近的端部均铰接连接，传送带装置固定安装在机架内底部，传送带装置位于机械臂的端部下侧，视觉系统固定安装在传送带装置上部的机架上，竖轴的中下部外周设有防滑纹。

如上所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，所述的调节装置包括两根竖向的第四液压杆，两根竖向的第四液压杆分别固定安装在横管两端上部，两根第四液压杆的活动杆上端通过第二横轨固定连接，第二横轨底部配合安装第二滑块，竖轴的上端与对应的第二滑块底部固定连接，竖轴能沿对应的第二通孔上下移动。

如上所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，所述的竖轴的下端均固定套装橡胶套。

如上所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，所述的视觉系统包括CCD摄像机、支撑架、图像采集卡和工业控制计算机；CCD 摄像机通过支撑架固定在机架上，图像采集卡通过PCI 总线与工业控制计算机相连。

如上所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，所述的机架为由型材焊接而成的长方体结构，机架上开设有螺纹孔。

如上所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，所述的活动板的上端外侧与对应的竖板内侧之间均通过伸缩杆铰接连接。

本发明的优点是：本发明可以通过自身结构的调节来抓取不同体积及不同外形的物品，更换抓取的物品时不需要更换抓手，而且本发明的抓手部分可以根据所要抓取的物品的形状与大小随时进行调节。目标物品随传送带移动，工业控制计算机通过图像采集卡控制CCD 摄像机采集目标物体图像，通过对采集到的图像进行处理得到目标物体的位姿信息，工业控制计算机中的上层程序将目标物体的大小、形状、位姿信息转化成控制信号，传送给机器人的控制系统，根据控制信号两根第一液压杆工作通过带动对应的第一滑块来调节两块竖板之间的距离，从而初步调整位于不同侧的竖轴之间的距离，竖轴作为夹持件，在机械臂的工作下使两排竖轴的中下部位于所要抓取的物品的两侧然后所有的第三液压杆同时伸出通过活塞柱带动竖轴移动，位于两侧的竖轴相互靠近可以将物品夹住，通过调节装置可以调整竖轴在对应的横管下部露出的长度，从而选择合适数量的竖轴来夹持物品，通过减少参与夹持的竖轴的数量可以通过本发明夹住体积更小的物品，避免多余的竖轴对夹持工作造成干扰，当夹持的物品外形为圆形、椭圆形等形状时，通过多根第二液压杆的配合可以使位于同侧相连接的多个活动板组成的整体弯曲到一定的弧度，此时通过多个第三液压杆的工作即可将该物品夹住，该设计的好处为可以保证参与夹持的所有的竖轴均能与所要夹持的物品表面接触，使每根竖轴的侧部对所要夹持的物品的表面的压力更加接近，避免不均匀的压力导致物品发生变形，调整多个活动板组成的整体弯曲的弧度时球体在对应的球形透槽内转动，保证第二液压杆在水平方向转动的需要，本发明结构简单，可靠性高，适合推广到多个行业使用。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的Ⅰ部的局部放大图；图3是图2的Ⅱ部的局部放大图；图4是图2的Ⅲ部的局部放大图；图5是图2的A向视图的放大图；图6是本发明的使用状态图。

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。

一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，如图所示，包括机架1、多自由度的机械臂2、视觉系统3与传送带装置4，机械臂2的安装座固定安装在机架1内顶部，机械臂2的端部固定安装板体5，板体5底部固定安装第一横轨6，第一横轨6的底部两端对称安装第一滑块7，第一滑块7的下端固定安装竖板8，两块竖板8相互平行，第一横轨6的两端底部对称固定安装第一液压杆9，第一液压杆9与第一横轨6平行，第一液压杆9的活动杆的端部与对应的第一滑块7固定连接，竖板8侧面开设数个横向均匀分布的球形透槽10，球形透槽10内均配合安装球体11，球体11能在球形透槽10内转动，球体11上均开设第一通孔12，第一通孔12内均设有第二液压杆13，第二液压杆13的固定杆与对应的第一通孔12固定连接，第二液压杆13的活动杆的内端均设有竖向的活动板14，第二液压杆13的活动杆的内端与对应的活动板14外侧铰接连接，第二液压杆13的固定杆的外端上下两侧对称设置横杆15，横杆15与对应的竖板8外侧均通过支架固定连接，第二液压杆13的固定杆的上部与下部均与对应的横杆15接触配合,位于同一侧的两根横杆15可以保证对应的第二液压杆13时刻保持与板体5平行，活动板14的内侧均固定安装横管16，横管16与对应的活动板14垂直，横管16的内部均配合安装活塞柱17，横管16顶部与底部对称开设长条透槽18，横管16内均固定安装第三液压杆19，第三液压杆19与对应的横管16中心线同轴，第三液压杆19的活动杆端部与对应的活塞柱17一端固定连接，活塞柱17顶部开设第二通孔20，第二通孔20内安装竖轴21，竖轴21的上端位于横管16的上部，竖轴21的上端通过调节装置与对应的横管16顶部连接，位于同侧相邻的两个活动板14互相靠近的端部均铰接连接，传送带装置4固定安装在机架1内底部，传送带装置4位于机械臂2的端部下侧，视觉系统3固定安装在传送带装置4上部的机架1上，竖轴21的中下部外周设有防滑纹。本发明可以通过自身结构的调节来抓取不同体积及不同外形的物品，更换抓取的物品时不需要更换抓手，而且本发明的抓手部分可以根据所要抓取的物品的形状与大小随时进行调节。目标物品随传送带移动，工业控制计算机通过图像采集卡控制CCD 摄像机采集目标物体图像，通过对采集到的图像进行处理得到目标物体的位姿信息，工业控制计算机中的上层程序将目标物体的大小、形状、位姿信息转化成控制信号，传送给机器人的控制系统，根据控制信号两根第一液压杆9工作通过带动对应的第一滑块7来调节两块竖板8之间的距离，从而初步调整位于不同侧的竖轴21之间的距离，竖轴21作为夹持件，在机械臂2的工作下使两排竖轴21的中下部位于所要抓取的物品的两侧然后所有的第三液压杆19同时伸出通过活塞柱17带动竖轴21移动，位于两侧的竖轴21相互靠近可以将物品夹住，通过调节装置可以调整竖轴21在对应的横管16下部露出的长度，从而选择合适数量的竖轴21来夹持物品，通过减少参与夹持的竖轴21的数量可以通过本发明夹住体积更小的物品，避免多余的竖轴21对夹持工作造成干扰，当夹持的物品外形为圆形、椭圆形等形状时，通过多根第二液压杆13的配合可以使位于同侧相连接的多个活动板14组成的整体弯曲到一定的弧度，如图6所示，此时通过多个第三液压杆19的工作即可将该物品夹住，该设计的好处为可以保证参与夹持的所有的竖轴21均能与所要夹持的物品表面接触，使每根竖轴21的侧部对所要夹持的物品的表面的压力更加接近，避免不均匀的压力导致物品发生变形，调整多个活动板14组成的整体弯曲的弧度时球体11在对应的球形透槽10内转动，保证第二液压杆13在水平方向转动的需要，本发明结构简单，可靠性高，适合推广到多个行业使用。

具体而言，如图所示，本实施例所述的调节装置包括两根竖向的第四液压杆22，两根竖向的第四液压杆22分别固定安装在横管16两端上部，两根第四液压杆22的活动杆上端通过第二横轨23固定连接，第二横轨23底部配合安装第二滑块24，竖轴21的上端与对应的第二滑块24底部固定连接，竖轴21能沿对应的第二通孔20上下移动。通过两根第四液压杆22、第二横轨23及第二滑块24的配合可以带动对应的竖轴21上下移动，当拾取的物品体积较小时，靠近板体5端部的数根竖轴21上移，留下靠近板体5中间位置的少量的数根竖轴21保持处于较低的位置，使用少量的竖轴21的下端可以将体积较小的物品抓取，通过上述设计可以根据所抓取的物品的体积的大小来使用合适数量的竖杆21对物品进行抓取，方便对不同体积的物品抓取。

具体的，如图所示，本实施例所述的竖轴21的下端均固定套装橡胶套25。橡胶套25可以增加竖轴21下端与所抓取的物品之间的摩擦力，保证对物品稳定的拾取。

进一步的，如图所示，本实施例所述的视觉系统3包括CCD 摄像机31、支撑架32、图像采集卡和工业控制计算机；CCD 摄像机31通过支撑架32固定在机架1上，图像采集卡通过PCI 总线与工业控制计算机相连。工业控制计算机通过图像采集卡控制CCD 摄像机进行图像的采集，采集到的图像经处理后将目标物体的位姿信息反馈给工业控制计算机，进一步传送给机器人控制系统。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的机架1为由型材焊接而成的长方体结构，机架1上开设有螺纹孔。螺纹孔方便多自由度的机械臂2、视觉系统3与传送带装置4的安装，通过该设计方便本发明的零部件的组装与拆卸，方便零件的更换。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的活动板14的上端外侧与对应的竖板8内侧之间均通过伸缩杆26铰接连接。通过伸缩杆26可以使对应的活动板14安装的更加稳定，能保证活动板14时刻与板体5保持垂直的状态。

最后应说明的是：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

1.一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：包括机架（1）、多自由度的机械臂（2）、视觉系统（3）与传送带装置（4），机械臂（2）的安装座固定安装在机架（1）内顶部，机械臂（2）的端部固定安装板体（5），板体（5）底部固定安装第一横轨（6），第一横轨（6）的底部两端对称安装第一滑块（7），第一滑块（7）的下端固定安装竖板（8），两块竖板（8）相互平行，第一横轨（6）的两端底部对称固定安装第一液压杆（9），第一液压杆（9）与第一横轨（6）平行，第一液压杆（9）的活动杆的端部与对应的第一滑块（7）固定连接，竖板（8）侧面开设数个横向均匀分布的球形透槽（10），球形透槽（10）内均配合安装球体（11），球体（11）能在球形透槽（10）内转动，球体（11）上均开设第一通孔（12），第一通孔（12）内均设有第二液压杆（13），第二液压杆（13）的固定杆与对应的第一通孔（12）固定连接，第二液压杆（13）的活动杆的内端均设有竖向的活动板（14），第二液压杆（13）的活动杆的内端与对应的活动板（14）外侧铰接连接，第二液压杆（13）的固定杆的外端上下两侧对称设置横杆（15），横杆（15）与对应的竖板（8）外侧均通过支架固定连接，第二液压杆（13）的固定杆的上部与下部均与对应的横杆（15）接触配合，活动板（14）的内侧均固定安装横管（16），横管（16）与对应的活动板（14）垂直，横管（16）的内部均配合安装活塞柱（17），横管（16）顶部与底部对称开设长条透槽（18），横管（16）内均固定安装第三液压杆（19），第三液压杆（19）与对应的横管（16）中心线同轴，第三液压杆（19）的活动杆端部与对应的活塞柱（17）一端固定连接，活塞柱（17）顶部开设第二通孔（20），第二通孔（20）内安装竖轴（21），竖轴（21）的上端位于横管（16）的上部，竖轴（21）的上端通过调节装置与对应的横管（16）顶部连接，位于同侧相邻的两个活动板（14）互相靠近的端部均铰接连接，传送带装置（4）固定安装在机架（1）内底部，传送带装置（4）位于机械臂（2）的端部下侧，视觉系统（3）固定安装在传送带装置（4）上部的机架（1）上，竖轴（21）的中下部外周设有防滑纹。

2.根据权利要求1所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：所述的调节装置包括两根竖向的第四液压杆（22），两根竖向的第四液压杆（22）分别固定安装在横管（16）两端上部，两根第四液压杆（22）的活动杆上端通过第二横轨（23）固定连接，第二横轨（23）底部配合安装第二滑块（24），竖轴（21）的上端与对应的第二滑块（24）底部固定连接，竖轴（21）能沿对应的第二通孔（20）上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：所述的竖轴（21）的下端均固定套装橡胶套（25）。

4.根据权利要求1所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：所述的视觉系统（3）包括CCD 摄像机（31）、支撑架（32）、图像采集卡和工业控制计算机；CCD 摄像机（31）通过支撑架（32）固定在机架（1）上，图像采集卡通过PCI 总线与工业控制计算机相连。

5.根据权利要求1所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：所述的机架（1）为由型材焊接而成的长方体结构，机架（1）上开设有螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的一种配有视觉的高速并联机器人拾取装置，其特征在于：所述的活动板（14）的上端外侧与对应的竖板（8）内侧之间均通过伸缩杆（26）铰接连接。