CN111037351A - 基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质，所述上下料方法包括采用所述多轴机器人执行以下步骤：驱动所述取放料机构到达预设取料点位置，并使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位；若加工工位上未放置物料，则控制多轴机器人执行上料操作：若加工工位上放置有物料，则控制多轴机器人执行换料操作；驱动所述取料机构移动至所述料槽上方的预设放料点位置，并使所述多轴机器人按照第二预设放料姿态将所述转动块上承载的已加工物料放置于所述料槽中。本发明实施例可节省加工空间，并提高上下料的效率。

Description

基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及物料加工技术领域，更具体地说，涉及一种基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

在现有采用模块化机器人辅助进行板材加工的设备中，通常采用滑块式机器人进行物料移送，该滑块式机器人主要由两个滑动装置和一个转动装置组成。在上述滑块式机器人中，两个滑动装置可以将转动装置移送到对应平面内的任意位置，转动装置则实现输出轴在对应平面内点位的姿态调整，即通过滑动+转动组合的机器人来实现平面内任意位置的准确定位以及对应点位的角度调整和旋转。

然而，上述滑块式机器人中，由于通过两个滑块装置来实现末端结构在平面(X-Y平面)内任意位置的精确定位，这就需要在X轴和Y轴方向分别放置一个精密定位的导轨装置来实现滑块在X-Y平面内的精准定位。由于结构限制，需要足够的空间来放置X轴和Y轴两个方向的滑块和轨道，其占用的空间较大。并且当滑块式机器人不工作时，由于导轨结构无法实现自身姿态的收缩和调整，仍然需要占用原来的空间。

发明内容

本发明实施例针对上述滑块式机器人占空加大空间，且导轨结构无法收缩和调整的问题，提供一种基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种基于多轴机器人的上下料方法，所述多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部上外挂有取放料机构，所述取放料机构包括可跟随所述末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆以及设置在所述转动杆上的至少一个转动块，所述转动块包括至少两组位于所述转动块不同侧面上的取放部，所述上下料方法包括采用所述多轴机器人执行以下步骤：

取料及移送操作：驱动所述取放料机构到达预设取料点位置，并在所述预设取料点位置处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位；

上料操作：若所述加工工位上未放置物料，则在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；和/或，

换料操作：若所述加工工位上放置有物料，则在所述物料加工完成后，在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料，然后再调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；

移送及放料操作：驱动所述取料机构移动至所述料槽上方的预设放料点位置，并在所述预设放料点位置处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人按照第二预设放料姿态将所述转动块上承载的已加工物料放置于所述料槽中；

结束流程或返回至所述取料及移送操作的步骤。

本发明实施例还提供一种基于多轴机器人的上下料系统，所述多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部上外挂有取放料机构，所述取放料机构包括可跟随所述末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆以及设置在所述转动杆上的至少一个转动块，所述转动块包括至少两组位于所述转动块不同侧面上的取放部，所述上下料系统包括取料及移动控制单元、上料控制单元、移送及放料控制单元：

所述取料及移动单元，用于控制所述多轴机器人驱动所述取放料机构到达预设取料点位置，并在所述预设取料点位置处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并控制所述多轴机器人将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位；

所述上料控制单元，用于在所述加工工位上未放置物料时，控制所述多轴机器人在所述固定点位处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；和/或，

在所述加工工位上放置有物料时，控制所述多轴机器人在所述物料加工完成后，在所述固定点位处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料，然后再调整所述多轴机器人的姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；

移送及放料控制单元，用于控制所述多轴机器人驱动所述取料机构移动至所述料槽上方的预设放料点位置，并在所述预设放料点位置处调整姿态，以按照第二预设放料姿态将所述转动块上承载的已加工物料放置于所述料槽中。

本发明实施例还提供一种基于多轴机器人的上下料设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

本发明实施例的基于多轴机器人的上下料方法、系统、设备及存储介质，通过具有模块化的机械臂组件的多轴机器人，驱动取放料机构在料槽和加工工位之间移送物料，大大提高了上下料的效率；由于通过多个机器臂组件的轴连接部件的角度姿态调整可以实现多轴机器人装置的收缩和伸展，使得在多轴机器人装置不使用时节省装置的放置空间；此外，由于其采用模块化的机器人结构设计，使得当多轴机器人中的某个机器臂组件出现损坏时，可以使用对应的机器臂组件直接进行替换，成本较低且便于维护。并且，本发明实施例可实现多通道加工、全自动上下料，可极大提高板材加工效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法所应用物料加工平台的示意图；

图3是图2的物料加工平台中的上下料装置的结构示意图；

图4是图3的上下料装置中的多轴机器人的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法中上下料装置处于起点位置的示意图；

图6是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法中上下料装置从料槽获取待加工物料的示意图；

图7是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法中上下料装置将待加工物料放置到加工工位的示意图；

图8是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法中上下料装置在加工工位上方翻转的示意图；

图9是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料方法中上下料装置将已加工物料放置到料槽的示意图；

图10是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料系统的示意图；

图11是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料设备的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

如图1所示，是本发明实施例提供的一种基于多轴机器人的上下料方法，该上下料方法可应用于自动化的物料加工平台(例如玻璃雕铣雕刻等)中，结合图2-4所示，该物料加工平台具体包括上下料装置、加工装置以及料槽，其中料槽用于放置待加工物料和已加工物料，加工装置包括加工工位21，且该加工装置用于对加工工位21上的待加工物料(来自料槽)进行加工，上下料装置则用于将料槽中的待加工物料移送至加工工位21上，并将加工工位21上的已加工物料移送至料槽中。通过上述加工装置、上下料装置以及料槽相互配合，实现物料的加工和储放。具体地，上下料装置、加工装置以及料槽可分别固定在基座50上，该基座50可位于机架上，并为料槽、上下料装置以及加工装置提供支撑，并便于搬运和安装。上下料装置包括多轴机器人以及装配到多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部的取放料机构，该取放料机构包括可跟随末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆17以及设置在转动杆17上的至少一个转动块18，上述转动块18包括至少两组位于该转动块18的不同侧面上的取放部。

本实施例的上下料方法可集成到多轴机器人的控制装置上，且该方法可包括控制所述多轴机器人执行的以下步骤：

步骤S11：取料及移送操作，即控制多轴机器人从料槽取得待加工物料，并将待加工物料移送到加工位置。该步骤具体可包括：驱动取放料机构到达预设取料点位置(例如该预设取料点具体为图2中料槽中的某一位置)，并在取料点位置处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动转动块18上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并将待加工物料移送至加工装置中对应的加工工位21上方的固定点位。例如，参见图2，当上述物料加工平台用于板材(例如玻璃)加工时，待加工板材垂向放置于料槽中，上述第一预设取料姿态是所述多轴机器人在所述预设取料点位置处，使所述转动块18上空载的取放部平行于垂向放置的板材的表面时的姿态。当然，在其他应用场景中，待加工物料也可以是以其他姿态放置在料槽中的，所述第一预设取料姿态可根据待加工物料在料槽的放置姿态由用户自适应配置。例如：待加工板材也可以水平放置于料槽中，此时所述第一预设取料姿态是所述多轴机器人使所述转动块18上空载的取放部平行于水平放置的板材的表面时的姿态。

步骤S12：判断加工工位21上是否放置有物料，并在加工工位21上未放置物料时执行步骤S13，在加工工位21上放置有物料时执行步骤S14。具体地，当物料加工平台刚启动，多轴机器人完成第一件物料的取料及移送操作时，通常加工工位21上未放置有物料，在其他时刻，加工工位21上放置有物料。即该步骤可根据多轴机器人的操作顺序判断加工工位21上是否放置有物料(例如第一次取料及移送操作时，确认加工工位21上放置有物料，否则确认加工工位21上未放置物料)。在实际应用中，也可根据传感器等判断加工工位21上是否放置有物料。

步骤S13：上料操作，也就是将从料槽取得的物料放置到加工工位。具体地，在固定点位处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动转动块18上的取放部按照第一预设放料姿态将待加工物料放置在加工工位21上。例如，参见图2，当上述物料加工平台用于板材(例如玻璃)加工时，若需要将待加工板材水平放置在加工工位上中，则上述第一预设放料姿态是所述多轴机器人在所述固定点位处，使所述转动块18上承载有待加工板材的一面平行于加工工位表面时的姿态。当然，在其他应用场景中，待加工物料也可以是以其他姿态放置在加工工位上的，所述第一预设放料姿态可根据待加工物料在加工工位上的放置姿态由用户自适应配置。

步骤S14：换料操作，即从加工工位21上取得物料，并将料槽取得的物料放置到加工工位21。具体地，该步骤在加工工位21的物料加工完成后，在固定点位处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动转动块18上的取放部按照第二预设取料姿态取出加工工位21上放置的已加工物料，然后再调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将待加工物料放置在所述加工工位上。例如，参见图2，当上述物料加工平台用于板材(例如玻璃)加工时，已加工板材水平放置在加工工位上，上述第二预设取料姿态是所述多轴机器人在所述固定点位处，使所述转动块18上空载的取放部表面平行于水平放置在加工工位上板材的表面时的姿态。当然，在其他应用场景中，已加工物料也可以是以其他姿态放置在加工工位上的，所述第二预设取料姿态可根据已加工物料在加工工位上的放置姿态由用户自适应配置。

步骤S15：移送及放料操作，也就是将从加工工位21上取得的物料(已加工物料)移送并放置到料槽中。该步骤具体包括：驱动取料机构移动至料槽上方的预设放料点位置，并在预设放料点位置处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人按照第二预设放料姿态将转动块上承载的已加工物料放置于料槽中。例如，参见图2，当上述物料加工平台用于板材(例如玻璃)加工时，已加工板材垂向放置在料槽中，上述第二预设放料姿态是多轴机器人在预设放料点位置处，使转动块18上载有的已加工板材表面平行于垂向放置在料槽中板材表面时的姿态。当然，在其他应用场景中，已加工物料也可以是以其他姿态放置在料槽中，所述第二预设放料姿态可根据已加工物料在料槽中的放置姿态由用户自适应配置。

步骤S16：判断料槽中是否还有待加工的物料，即料槽中的物料是否都已经加工完毕。若料槽中还有待加工物料，则返回步骤S11，进行下一物料的取料及移送操作，否则结束操作。

上述基于多轴机器人的上下料方法，通过模块化的机械臂组件驱动取放料构件在料槽和加工装置的加工工位21之间进行物料移送(将料槽中的待加工物料移送至加工工位21上，以及将加工工位21上的已加工物料移送至料槽中)，无需设置固定滑轨，不仅占用空间较小，而且易于安装调教，并易于扩展。并且，由于可通过第一轴关节12、第二轴关节14的协同作用，大大提高上下料的效率。此外，当停止工作时，通过第一轴关节12和第二轴关节14，可使上下料装置收起，不再占用空间。

在本发明的一个实施例中，当多轴机器人在完成一次取料及移送操作后，需根据前一次取料及移送操作时对应的预设取料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前取料及移送操作所对应的预设取料点位置，从而多轴机器人在下一次取料及移送操作时可从新的预设取料点位置取料。初始次取料及移送操作所对应的预设取料点位置可预先通过示教训练获取。

类似地，当多轴机器人在完成一次移送及放料操作时，可根据前一次移送及放料操作对应的预设放料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前次移送及放料操作所对应的预设放料点位置，从而多轴机器人在下一次移送及放料操作时可将物料放置到新的预设放料点位置。同样地，初始次移送及放料操作所对应的预设放料点位置可预先通过示教训练获取。

相应地，在上述步骤S14中，当多轴机器人带动转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出加工工位21上放置的已加工物料后，还需控制多轴机器人带动已加工物料回到固定点位，并且在固定点位处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将待加工物料放置在加工工位上。

此外，还可在料槽端包括一用于控制料槽移动的控制装置，从而可使多轴机器人每次取料及移送操作所对应的预设取料点位置固定不变，且多轴机器人每次移送及放料操作所对应的预设放料点位置不变，相应地，上述基于多轴机器人的上下料方法还包括：

每完成一次移送及放料操作，向料槽的控制装置发送一次本次放料操作完成的通知信号；上述通知信号用于触发控制装置控制料槽向前移动预设距离，该预设距离等于所述料槽中物料之间的间隔。

在本发明的一个实施例中，上述基于多轴机器人的上下料方法可基于如图3所示的多轴机器人实现物料移送。该多轴机器人具体包括底座组件、第一机械臂组件以及第二机械臂组件，其中底座组件包括底座支撑件11以及第一轴关节12，且第一轴关节12固定在底座支撑件11上；第一机械臂组件包括第一机械臂13、第二轴关节14以及第一轴关节连接部(该第一轴关节连接部可以为第一机械臂13的一部分)，且在第一机械臂组件中，第二轴关节14固定在第一机械臂13的一端，第一轴关节连接部则设置于第一机械臂13的另一端，即第二轴关节14和第一轴关节连接部分别设于第一机械臂13的两端；第二机械臂组件包括第二机械臂15、第三轴关节16以及第二轴关节连接部(该第二轴关节连接部可以为第二机械臂15的一部分)，且在第二机械臂组件中，第三轴关节16固定在第二机械臂15的一端，第二轴关节连接部则设置于第二机械臂15的另一端，即第三轴关节16和第二轴关节连接部分别设于第二机械臂15的两端，并且上述第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的旋转轴相互平行。结合图4所示，取放料机构装配在多轴机器人的第三轴关节16的转矩输出部(即第三轴关节16构成多轴机器人的末端轴关节)，该取放料机构通过底座组件、第一机械臂组件以及第二机械臂组件驱动，使取放料机构可在预定的平面区域内的任一点移动，同时，取放料机构可通过第三轴关节16调整姿态，以实现物料抓取和移送。

在上述多轴机器人中，底座支撑件11主要用于为整个多轴机器人提供固定支撑，且多轴机器人还可包括更多个依次可旋转连接的机械臂组件。上述底座支撑件11可包括用于容纳第一轴关节12的安装腔。具体地，该底座支撑件11包括第一固定部111和第二固定部112，且上述第一固定部111和第二固定部112的安装面相互垂直，即既可通过第一固定部111将底座安装固定，也可通过第二固定部112将底座组件安装固定，从而可实现不同端面的安装应用，提高了安装的灵活性。

第一轴关节12的固定部与底座支撑件11固定连接、转矩输出部与第二机械臂15连接固定。具体地，该第一轴关节12包括第一电机、第一连接法兰以及第一减速器，其中第一电机可采用伺服电机、直驱伺服或者气动马达等，上述第一电机通过第一连接法兰装固定在底座组件的底座支撑件11上，第一减速器的转矩输入部连接到第一电机的输出端，且该第一减速器的转矩输出部与第一机械臂13的第一轴关节连接部连接。通过在第一电机的输出端增加第一减速器，可使第一轴关节12的输出速度更低、输出转矩更大，从而可提高末端输出的性能，使得后端作为执行部分的机械臂组件能够带动更多的扩展模块。当然，在具体应用中也可省去第一减速器，但这将导致需采用较大功率的第一电机才能满足转矩输出要求。

上述第二轴关节包括第二电机、第二连接法兰以及第二减速器。在第一机械臂13的装配有第二轴关节14的一端具有垂直于该第一机械臂13的长度方向的电机安装孔，且该电机安装孔的直径与第二电机的外周的直径匹配，第二电机穿过上述电机安装孔，并通过第二连接法兰与第一机械臂13相固定，且第二减速器位于电机安装孔外。上述第二电机主要用于提供动能，其具体可以伺服电机、直驱伺服或者气动马达等。第二减速器用于将第二电机的输出的转矩进行变换，使输出的速度更低、扭矩更大，从而可以提高末端输出的性能。除了上述实现功能的主要构成部件外，上述第二轴关节14还可包括电机挡盖、减速器挡盖和机械臂端挡盖等辅助构件，这些构件主要目的是保护对应的电机、减速器和机械臂轴端，以及为内部模块提供一个洁净的工作环境。类似地，第三轴关节16具体可包括第三电机、第三连接法兰以及第三减速器。

为实现第一机械臂13与第一轴关节12的转矩输出部或第二轴关节14的转矩输出部与第二机械臂15的固定安装，在第一机械臂组件的第一轴关节连接部或第二机械臂组件的第二轴关节连接部可包括减速器安装孔及与减速器安装孔对应的减速器固定部，其中减速器安装孔的中心轴与电机安装孔的中心轴平行，减速器固定部突出于减速器安装孔处的第一机械臂13或第二机械臂15的表面，且第一轴关节12以第一减速器嵌入第一机械臂13的减速器安装孔的方式固定到第一机械臂13减速器固定部，第二轴关节14以第二减速器嵌入第二机械臂15的减速器安装孔的方式与第二机械臂15安装固定。通过上述结构，可实现减速器组件的模块化，并利于多轴机器人的扩展。

具体地，第一轴关节连接部或第二轴关节连接部可通过螺钉相应的转矩输出部连接固定，当然，在实际应用中，第一轴关节连接部或第二轴关节连接部也可通过同步带、齿轮等传动装置连接。第一轴关节12或第二轴关节14的转矩输出部与对应的机械臂之间既可以同心连接，也可以偏心连接。

在上述多轴机器人中，可使第一机械臂13的结构强度大于第二机械臂15的结构强度(即第一机械臂13和第二机械臂15的尺寸、材料和/或加强结构等不同，例如可使与第一机械臂13的尺寸大于第二机械臂15的尺寸)。并且，还可使第一轴关节12的输出功率大于第二轴关节14的输出功率，即第一轴关节12和第二轴关节14具有不同的输出功率，从而可节省能耗及材料，并节省成本。当然，在实际应用中，上述第一轴关节12和第二轴关节14可具有相同的输出功率，第一机械臂13和第二机械臂15也可采用相同的结构强度。

在本发明的一个实施例中，取放料机构具体包括转动杆17以及至少一个转动块18。转动杆17装配到第三轴关节16的转矩输出部，且该转动杆17与上述第三轴关节16的转矩输出部的旋转轴平行，并可跟随第三轴关节16的转矩输出部转动。上述每一转动块18上可具有两组取放部，且该两组取放部位于转动块18的不同侧面(即两组取放部的朝向不同，且每一组取放部的朝向随着转动杆17的转动而改变)在第三轴关节16的转矩输出部输出转矩时，转动杆17可同步旋转，并带动各个转动块18一起转动，从而调整转动块18上的取放部(当取放部上抓取有板材时，包括该被抓取的板材)的姿态。由于转动杆17上可具有多个转动块18，因此上述多轴机器人可实现多个板材的移送和取放。

在本发明的另一实施例中，为扩展转动块18的移动范围，上述取放料机构除了包括转动杆17和转动块18外，还包括偏心构件19，该偏心构件19的输入端与第三轴关节16的转矩输出部连接，输出端与转动杆17连接，并通过偏心构件19带动转动杆17跟随第三轴关节16的转矩输出部转动。通过上述结构，使得转动杆17的活动范围超过与第三轴关节16的活动范围，满足特殊工位要求。

结合图1所示，料槽设于上下料装置中的物料取送机构的下方，即转动块18的下方(以下以垂向为Z方向)，并包括用于放置待加工物料和已加工物料的多个储槽41，每一储槽41内具有多个用于存放待加工物料和已加工物料的多个存放位，即同一储槽41可同时存放待加工物料和已加工物料。在同一储槽41内，多个存放位沿水平面内的Y方向排列，且料槽和加工装置也沿Y方向排列。上述多个储槽41沿物料取送机构中转动杆17的方向(即水平面内的X方向)排列(Y方向与X方向相互垂直)。相应地，加工装置可包括多个加工工位21，转动杆17上设置有多个转动块18，多个储槽41、多个加工工位21以及多个转动块18一一对应。从而可同时实现多个物料的移送，加工装置可同时实现多个物料的加工，大大提高了物料加工效率。

在料槽内，板材垂向(按Z方向)放置，并沿Y方向排布。具体地，每一储槽41可为长方体形盒状，且同一储槽41内的多个存放位可由沿Y方向设置的架杆上的锯齿状槽形成。

结合图1所示，上述加工装置除了包括多个加工工位21外，还可包括多个第一驱动组件、多个真空吸附装置、多个加工头23以及多个第二驱动组件25。具体地，多个第一驱动组件与多个加工工位21一一对应设置，并分别用于驱动一个加工工位21沿Y方向移动，以承接上下料装置的取放料机构移送的待加工物料或避开取放料机构；多个真空吸附装置分别设置于多个加工工位21表面，并分别用于吸附放置在加工工位21上的待加工物料的，避免待加工物料在加工过程中移动；多个加工头23与多个加工工位21一一对应设置，并分别用于对加工工位21上的待加工物料进行加工；多个第二驱动组件25与多个加工头23一一对应设置，并分别用于驱动加工头23沿X、Y、Z方向移动，便于加工头23对加工工位21上的待加工物料进行加工。

以下结合图5-9对上述基于多轴机器人的上下料方法进行详细说明，该加工方法包括以下过程(以玻璃加工为例)：从料槽取得第一片玻璃；将第一片玻璃放置到加工工位；在对加工工位上的第一片玻璃进行加工的同时，从料槽取得第二片玻璃；从加工工位取下第一片玻璃以及将第二片玻璃放置到加工工位；在对加工工位上的第二片玻璃进行加工的同时，将第一片玻璃放置到料槽、以及从料槽取得第三片玻璃取料，如此循环，直到料槽中所有待加工玻璃加工完毕。

具体地，从料槽取得第一片玻璃的过程如下：结合图5、6所示，控制多轴机器人从初始位置启动(在初始位置，多轴机器人以及取放料机构贴于基座50，其中取放料机构位于料槽的远离加工工位的一侧)，通过轨迹规划，使第一轴关节12带动第一机械臂13相对初始位置沿逆时针方向旋转，通过轨迹规划在空间充足的瞬间，使第二轴关节14带动第二机械臂15相对初始位置沿X向顺时针方向旋转，通过轨迹规划在空间充足的瞬间，使第三轴关节16驱动取放料机构的转动杆17逆时针旋转。通过第一轴关节12、第二轴关节14的驱动，使得转动杆17上的转动块18位于料槽中的第一片玻璃的外侧，且转动块18上的一组取放部所在平面与第一片玻璃平行。然后再通过第一轴关节12、第二轴关节14驱动转动块18沿Y方向移动至贴紧第一片玻璃(可同时通过第三轴关节16调整转动块18的姿态)，并使取放部抓取第一片玻璃(例如当取放构建按由吸盘构成时，使与吸盘连接的气动装置吸气，吸取第一玻璃片)。最后，通过第一轴关节12、第二轴关节14驱动转动块18沿Z方向移动(可同时通过第三轴关节16调整转动块18的姿态)，直至第一片玻璃从料槽的存放位中完全移出，完成第一片玻璃的取料。

将第一片玻璃放置到加工工位21的过程如下：在第一片玻璃取料完成后，结合图6、7所示，通过轨迹规划，使第一轴关节12带动第一机械臂13相对取料位置沿逆时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第一机械臂13上的第二轴关节14带动第二机械臂15相对取料位置沿顺时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第三轴关节16带动转动杆17逆时针旋转。通过第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的驱动，使得第一片玻璃(即待加工玻璃)以最快速度向Y方向移动至加工工位21的前方。

在取放料机构吸取第一片玻璃并向加工工位21移动的同时，可通过第一驱动组件驱动加工工位沿Y方向朝料槽移动，便于带有未加工玻璃的取放料机构更快的移动到加工工位的上方(也可保持加工工位不动，但需要通过第三轴关节16控制转动杆17及转动块18调整姿态以避让加工头，并且由于取放料机构行程更长，需要时间更长，不利于提高效率)。

取放料机构带动第一玻璃片最终移动至加工工位上方并保证第一片玻璃调整后的角度与加工工位的表面平行。在放料过程中，当第一片玻璃到达加工工位的上表面0.1mm-0.5mm位置时，可通过工件定位装置将第一片玻璃进行定位，保证该第一片玻璃放置位置的准确性。定位完成后将转动块18上的吸盘的气动开关打开，消除对第一片玻璃的吸附，然后加工工位上的真空吸附装置开启，强力吸附第一片玻璃至加工工位，完成第一片玻璃的放置。

在对加工工位上的第一片玻璃进行的加工，同时从料槽取得第二片玻璃的过程具体如下：上述第一片玻璃被真空吸附装置吸附在加工工位后，控制加工工位沿Y方向远离料槽，直至加工头23可以进行加工的位置，然后加工头23在一级连接装置和二级两级装置以及加工工位的共同配合下，完成加工头23与第一玻璃片相对于X、Y、Z方向的移动加工。

在对第一片玻璃进行加工的同时，通过轨迹规划，使第一轴关节12带动第一机械臂13沿顺时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第二轴关节14驱动第二机械臂15沿逆时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第三轴关节16带动转动杆17顺时针旋转一定角度。通过第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的驱动，使得转动杆17上的转动块18位于料槽的第二片玻璃的外侧，且转动块18上的取放部与玻璃平行。然后再通过第一轴关节12、第二轴关节14分别驱动第一机械臂13和第二机械臂15转动(可同时通过第三轴关节16调整转动块18的姿态)，使转动块18沿Y方向移动至贴紧第二片玻璃，并通过抓取机构抓取第二片玻璃。最后，通过第一轴关节12、第二轴关节14同时驱动第一机械臂13和第二机械臂15转动(可同时通过第三轴关节16调整转动块18的姿态)，使转动块18沿Z方向移动到料槽的上方，直至第二片玻璃从料槽中完全移出，完成第二片玻璃的取料过程。

从加工工位21取下第一片玻璃以及将第二片玻璃放置到加工工位21的过程具体如下：在第二片玻璃取料完成后，通过轨迹规划，使第一轴关节12驱动第一机械臂13沿逆时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第二轴关节14驱动第二机械臂15沿顺时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第三轴关节16驱动转动杆17逆时针旋转。通过第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的驱动，使得第二片玻璃(即待加工玻璃)以最快速度向Y方向移动至加工工位21的前方。

当加工头23完成对第一片玻璃的加工之后，可控制第一驱动组件驱动加工工位沿Y方向朝料槽移动，便于带有未加工玻璃的取放料机构更快的移动到加工工位21的上方。

取放料机构带动第二玻璃片最终移动至加工工位21上方并保证第二片玻璃调整后的角度与加工工位的表面平行，且第二片玻璃位于转动块18的上侧、空载的取放部位于转动块18的下侧并朝向加工工位上的已加工玻璃(即第一片玻璃)。通过第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的驱动，使转动块18向下移动，并使取放部贴紧加工完的玻璃片及抓取玻璃片，同时松开加工工位21上的工件定位装置和真空吸附装置。最后，结合图7、8所示，通过第一轴关节12、第二轴关节14以及第三轴关节16的驱动，使转动块18向上移动，在空间充足的瞬间，通过第三轴关节16驱动转动块18旋转180°，使第二片玻璃(即待加工玻璃)朝下，第一片玻璃(即已加工玻璃)朝上，再次进行第二片玻璃放置。

在放置第二片玻璃过程中，当第二片玻璃到达加工工位21的上表面0.1mm-0.5mm位置时，通过工件定位装置将第二片玻璃进行定位，保证该第二片玻璃放置位置的准确性。定位完成后将转动块18上的吸盘的气动开关打开，消除对第二片玻璃的吸附，然后加工工位21上的真空吸附装置开启，强力吸附第二片玻璃至加工工位，完成第二片玻璃的放置。

在对加工工位上的第二片玻璃进行加工的同时，将第一片玻璃放置到料槽、以及从料槽取得第三片玻璃取料的过程具体如下：上述第二片玻璃被真空吸附装置吸附在加工工位后，控制加工工位沿Y方向远离料槽，直至加工头23可以进行加工的位置，然后加工头23在一级连接装置和二级两级装置以及加工工位的共同配合下，完成加工头23与第一玻璃片相对于X、Y、Z方向的移动加工。

在第二片玻璃进行加工的同时，结合图9所示，通过轨迹规划，使第一轴关节12带动第一机械臂沿顺时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第二轴关节14驱动第二机械臂15沿逆时针方向旋转；在空间充足的瞬间，使第三轴关节16带动转动杆17顺时针旋转一定角度。通过第一轴关节12、第二轴关节14和第三轴关节16的驱动，使得转动杆17上的转动块18位于料槽的最外侧，且转动块18的取放部上的第一片玻璃位于料槽的最外侧的存放位的上方。然后再通过第一轴关节12、第二轴关节14驱动第一机械臂13和第二机械臂15转动(可同时通过第三轴关节16调整转动块18的姿态)，使转动块18沿Z方向向下移动，将第一片玻璃放置于料槽的最外侧的存放位内，并控制抓取组件释放第一片玻璃，完成已加工的第一片玻璃的放置。

在完成已加工的第一片玻璃放料至料槽后，通过第一轴关节12和第二轴关节14将转动块18沿Y方向移动至下一片待加工玻璃(即第三片玻璃)的外侧，并使转动块18朝向第三片玻璃的取放部与第三片玻璃平行，在转动块18贴紧到第三片玻璃时，使取放部抓取第三片玻璃。然后通过第一轴关节12和第二轴关节14将转动块18沿Z方向移动，直至第三片玻璃从料槽的储槽中完全移出。完成第三片玻璃的取料。

如图10所示，是本发明实施例提供的基于多轴机器人的上下料系统的示意图，该系统可控制多轴机器人实现上下料操作。上述多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部上外挂有取放料机构，所述取放料机构包括可跟随所述末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆以及设置在转动杆上的至少一个转动块，转动块包括至少两组位于所述转动块不同侧面上的取放部。本实施例的上下料系统包括取料及移动控制单元101、上料控制单元102、移送及放料控制单元103，上述取料及移动控制单元101、上料控制单元102、移送及放料控制单元103具体可结合运行于多轴机器人控制装置的软件构成。

取料及移动单元101用于控制多轴机器人驱动取放料机构到达预设取料点位置，并在取料点位置处调整姿态，以带动转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并控制多轴机器人将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位。

上料控制单元102用于在加工工位上未放置物料时，控制多轴机器人在固定点位处调整姿态，以带动转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将待加工物料放置在所述加工工位上；以及在加工工位上放置有物料时，控制多轴机器人在所述物料加工完成后，在固定点位处调整姿态，以带动转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料，然后再调整所述多轴机器人的姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上。

移送及放料控制单元103用于控制多轴机器人驱动取料机构移动至料槽上方的预设放料点位置，并在预设放料点位置处调整姿态，以按照第二预设放料姿态将转动块上承载的已加工物料放置于料槽中。

在本发明的另一实施例中，料槽在上下料过程中位置保持不变，上述上下料系统还包括取料点获取单元以及放料点获取单元，其中：取料点获取单元用于根据前一次取料及移送操作时对应的预设取料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前取料及移送操作所对应的预设取料点位置；放料点获取单元用于根据前一次移送及放料操作对应的预设放料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前次移送及放料操作所对应的预设放料点位置。上述预设取料点位置的初始值及预设放料点位置的初始值预先通过示教训练获取。

此外，也可通过一控制装置驱动料槽移动，而多轴机器人每次取料及移送操作所对应的预设取料点位置固定不变，且每次移送及放料操作所对应的预设放料点位置不变，相应地，上述上下料系统还包括料槽控制单元，该料槽控制单元用于在每完成一次移送及放料操作后，向料槽的控制装置发送一次本次放料操作完成的通知信号；该通知信号用于触发控制装置控制料槽向前移动预设距离，其中上述预设距离等于料槽中物料之间的间隔。

在本发明的另一实施例中，上料控制单元101可包括第一换料控制子单元以及第二换料控制子单元：其中：第一换料控制子单元用于在多轴机器人带动转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料后，控制多轴机器人带动已加工物料回到固定点位；第二换料控制子单元用于在固定点位处调整多轴机器人的姿态，使多轴机器人带动转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将待加工物料放置在加工工位上。

本实施例中的基于多轴机器人的上下料系统与上述图1对应实施例中的基于多轴机器人的上下料方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种基于多轴机器人的上下料设备6，该设备具体可由多轴机器人的控制装置或物料加工平台构成，如图11所示，该基于多轴机器人的上下料设备6包括存储器61和处理器62，存储器61中存储有可在处理器62执行的计算机程序，且处理器62执行计算机程序时实现如上所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

本实施例中的基于多轴机器人的上下料设备与上述图1对应实施例中的基于多轴机器人的上下料方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1对应实施例中的基于多轴机器人的上下料方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的基于多轴机器人的上下料方法、系统及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的基于多轴机器人的上下料系统实施例仅仅是示意性的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多轴机器人的上下料方法，其特征在于，所述多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部上外挂有取放料机构，所述取放料机构包括可跟随所述末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆以及设置在所述转动杆上的至少一个转动块，所述转动块包括至少两组位于所述转动块不同侧面上的取放部，所述上下料方法包括采用所述多轴机器人执行以下步骤：

取料及移送操作：驱动所述取放料机构到达预设取料点位置，并在所述预设取料点位置处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位；

上料操作：若所述加工工位上未放置物料，则在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；和/或，

换料操作：若所述加工工位上放置有物料，则在所述物料加工完成后，在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料，然后再调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；

移送及放料操作：驱动所述取料机构移动至所述料槽上方的预设放料点位置，并在所述预设放料点位置处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人按照第二预设放料姿态将所述转动块上承载的已加工物料放置于所述料槽中；

结束流程或返回至所述取料及移送操作的步骤。

2.根据权利要求1所述的基于多轴机器人的上下料方法，其特征在于，所述料槽在上下料过程中位置保持不变，所述基于多轴机器人的上下料方法还包括：

当再次执行所述取料及移送操作的步骤时，根据前一次取料及移送操作时对应的预设取料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前取料及移送操作所对应的预设取料点位置；以及，

当再次执行所述移送及放料操作时，根据前一次移送及放料操作对应的预设放料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前次移送及放料操作所对应的预设放料点位置；

初始次取料及移送操作所对应的预设取料点位置及初始次移送及放料操作所对应的预设放料点位置预先通过示教训练获取。

3.根据权利要求1所述的基于多轴机器人的上下料方法，其特征在于，所述料槽端包括一用于控制所述料槽移动的控制装置，所述多轴机器人每次取料及移送操作所对应的预设取料点位置固定不变，且每次移送及放料操作所对应的预设放料点位置不变，所述基于多轴机器人的上下料方法还包括：

每完成一次移送及放料操作，向所述料槽的控制装置发送一次本次放料操作完成的通知信号；所述通知信号用于触发所述控制装置控制所述料槽向前移动预设距离，所述预设距离等于所述料槽中物料之间的间隔。

4.根据权利要求2或3所述的基于多轴机器人的上下料方法，其特征在于，所述基于多轴机器人的上下料方法还包括：

在所述换料操作的步骤中，当所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料后，控制所述多轴机器人带动所述已加工物料回到所述固定点位；

在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上。

5.一种基于多轴机器人的上下料系统，其特征在于，所述多轴机器人的末端轴关节的转矩输出部上外挂有取放料机构，所述取放料机构包括可跟随所述末端轴关节的转矩输出部转动的转动杆以及设置在所述转动杆上的至少一个转动块，所述转动块包括至少两组位于所述转动块不同侧面上的取放部，所述上下料系统包括取料及移动控制单元、上料控制单元、移送及放料控制单元：

所述取料及移动单元，用于控制所述多轴机器人驱动所述取放料机构到达预设取料点位置，并在所述预设取料点位置处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设取料姿态取得料槽中的待加工物料，并控制所述多轴机器人将所述待加工物料移送至对应的加工工位上方的固定点位；

所述上料控制单元，用于在所述加工工位上未放置物料时，控制所述多轴机器人在所述固定点位处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；和/或，

在所述加工工位上放置有物料时，控制所述多轴机器人在所述物料加工完成后，在所述固定点位处调整姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料，然后再调整所述多轴机器人的姿态，以带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上；

移送及放料控制单元，用于控制所述多轴机器人驱动所述取料机构移动至所述料槽上方的预设放料点位置，并在所述预设放料点位置处调整姿态，以按照第二预设放料姿态将所述转动块上承载的已加工物料放置于所述料槽中。

6.根据权利要求5所述的基于多轴机器人的上下料系统，其特征在于，所述料槽在上下料过程中位置保持不变，所述系统还包括取料点获取单元以及放料点获取单元，其中：

所述取料点获取单元，用于根据前一次取料及移送操作时对应的预设取料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前取料及移送操作所对应的预设取料点位置；

所述放料点获取单元，用于根据前一次移送及放料操作对应的预设放料点位置及料槽中物料之间的间隔生成当前次移送及放料操作所对应的预设放料点位置；

所述预设取料点位置的初始值及所述预设放料点位置的初始值预先通过示教训练获取。

7.根据权利要求5所述的基于多轴机器人的上下料系统，其特征在于，料槽端包括一用于控制所述料槽移动的控制装置，所述多轴机器人每次取料及移送操作所对应的预设取料点位置固定不变，且每次移送及放料操作所对应的预设放料点位置不变，所述系统还包括料槽控制单元；

所述料槽控制单元，用于在每完成一次移送及放料操作后，向所述料槽的控制装置发送一次本次放料操作完成的通知信号；所述通知信号用于触发所述控制装置控制所述料槽向前移动预设距离，所述预设距离等于所述料槽中物料之间的间隔。

8.根据权利要求6或7所述的基于多轴机器人的上下料系统，其特征在于，所述上料控制单元包括第一换料控制子单元以及第二换料控制子单元：

所述第一换料控制子单元，用于在所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第二预设取料姿态取出所述加工工位上放置的已加工物料后，控制所述多轴机器人带动所述已加工物料回到所述固定点位；

所述第二换料控制子单元，用于在所述固定点位处调整所述多轴机器人的姿态，使所述多轴机器人带动所述转动块上的取放部按照第一预设放料姿态将所述待加工物料放置在所述加工工位上。

9.一种基于多轴机器人的上下料设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于多轴机器人的上下料方法的步骤。

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