CN111071970A - 易拉罐自动开盖工业机器人平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，包括工作台，工作台上设有工业机器人单元、物料存储单元、视觉检测定位单元以及开盖单元，工业机器人单元包括机器人本体以及连接于机器人本体末端的工件夹具，视觉检测定位单元包括视觉检测系统、工件定位台以及旋转电机组件，工件定位台与所述旋转电机组件连接，视觉检测系统用于检测工件定位台上物料的角度，旋转电机组件用于根据检测的物料的角度驱动工件定位台旋转，将物料旋转至所需要的角度，开盖单元包括顶升组件和推力组件，推力组件安装于顶升组件上，推力组件的前端具有开瓶器。本发明实现了易拉罐的自动开盖，同时还能作为院校工业机器人创新平台。

Description

易拉罐自动开盖工业机器人平台

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及一种易拉罐自动开盖工业机器人平台。

背景技术

在工业机器人领域的生产线中，智能检测及创新应用一直是智能化生产有发展空间的区域，而物料的精确定位是其中的关键，物料在生产线的各个工位之间只有精确定位了，机器人才能准确抓取物料并准确放置到指定位置实现功能，现有的方法中需要借助人工对物料进行定位，操作麻烦且效率较低。

现有的易拉罐开盖只能通过人工开启，效率较低，不适用于生产线中，因此有必要提供一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，实现易拉罐的精确定位及自动开盖，同时该平台在教育上可作为院校工业机器人创新平台供学生进行创新设计，助于学生的思维发展和设计基础的奠定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，旨在用于实现易拉罐的精确定位及自动开盖，同时作为院校工业机器人创新平台供学生进行创新设计。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，包括工作台，所述工作台上设有工业机器人单元、物料存储单元、视觉检测定位单元以及开盖单元，所述工业机器人单元包括机器人本体以及连接于机器人本体末端的工件夹具，所述视觉检测定位单元包括视觉检测系统、工件定位台以及旋转电机组件，所述工件定位台与所述旋转电机组件连接，所述视觉检测系统用于检测工件定位台上物料的角度，所述旋转电机组件用于根据检测的物料的角度驱动工件定位台旋转，将物料旋转至所需要的角度；所述开盖单元包括顶升组件和推力组件，所述推力组件安装于所述顶升组件上，所述推力组件的前端具有开瓶器，所述开瓶器位于所述工件定位台一侧。

进一步地，所述工件夹具包括法兰、二指气动手指以及夹爪组件，所述法兰的一端与所述工业机器人的末端固定，另一端与所述二指气动手指固定，所述夹爪组件安装于所述二指气动手指的两个指头末端。

进一步地，所述工作台上还设有支架组件，所述支架组件包括位于工作台上的支架以及固定于支架上的支架安装板，所述视觉检测定位单元和所述开盖单元均位于所述支架安装板上，所述顶升组件包括顶升气缸、浮动板、气缸安装板、第一浮动接头以及接头限位块，所述浮动板位于所述顶升气缸上方且通过气缸安装板与顶升气缸的尾座固定，所述接头限位块位于所述顶升气缸下方且固定于所述支架安装板上，所述第一浮动接头安装在所述顶升气缸的头座上并限位于所述接头限位块中。

进一步地，所述推力组件包括水平气缸、气缸支座、第二浮动接头、导轨滑块组、滑动支架以及开瓶器，所述气缸支座固定在所述浮动板上，所述水平气缸固定在所述气缸支座上，所述第二浮动接头连接于所述水平气缸的活动端，所述导轨滑块组安装于所述浮动板上，所述滑动支架位于所述导轨滑块组上且位于所述第二浮动接头的一侧，所述开瓶器固定于滑动支架远离第二浮动接头的一侧。

进一步地，所述开盖单元还包括阻挡组件，所述阻挡组件包括阻挡气缸、传感器组以及阻挡法兰，所述传感器组固定于所述浮动板一侧，所述滑动支架朝向所述传感器组的一侧设有缓冲撞击块，所述阻挡气缸通过阻挡法兰安装于浮动板底部并可相对于浮动板向上伸出以阻挡所述缓冲撞击块。

进一步地，所述视觉检测系统包括视觉支撑架以及安装于所述视觉支撑架上的视觉相机及光源，所述视觉相机及光源位于所述工件定位台正上方。

进一步地，所述旋转电机组件包括电机法兰、旋转电机、伺服电机以及伺服控制器，所述旋转电机通过所述电机法兰与所述工件定位台连接，所述旋转电机与所述伺服电机连接，所述伺服电机和所述视觉检测系统均所述伺服控制器电气连接。

进一步地，所述工件定位台上设有三指气动卡盘。

进一步地，所述物料存储单元包括物料框架以及位于物料框架上的物料放置平台，所述物料放置平台采用防水材质，其上设有多个用于对物料进行限位的凹槽。

进一步地，所述工作台上还设有用于指示异常情况的三色灯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种易拉罐自动开盖工业机器人平台，通过工业机器人将易拉罐放置到工件定位台上，视觉检测系统检测工件定位台上易拉罐的角度，旋转电机组件根据检测的易拉罐的角度驱动工件定位台旋转，将易拉罐旋转至所需要的角度，开盖单元各组气缸开始有序运行至开盖机构将易拉罐盖打开，工业机器人抓取开盖后的易拉罐并按指定方位放置到物料存储单元上实现成品件的放置，该过程实现了易拉罐的自动开盖，操作方便，效率较高。同时该平台还能作为院校工业机器人创新平台，以易拉罐自动开盖功能为基础，助于学生以此平台为基础进行技术创新和研发其他功能，助于学生的思维发展和设计基础的奠定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种易拉罐自动开盖工业机器人平台的整体结构图；

图2为本发明实施例提供的工件夹具的结构图；

图3为本发明实施例提供的开盖单元的结构图；

图4为本发明实施例提供的开盖单元的结构图；

图5为本发明实施例提供的开盖单元及视觉检测定位单元的结构图。

附图标记说明：1-工作台、2-开盖单元、3-工件夹具、4-机器人本体、5-物料存储单元、6-法兰、7-二指气动手指、8-夹爪组件、9-物料、10-物料放置平台、11-物料框架、12-支架、13-支架安装板、14-直线轴承、15-接头限位块、16-第一浮动接头、17-矩形弹簧、18-固定环、19-光轴、20-光轴固定座、21-浮动板、22-顶升气缸、23-气缸安装板、24-气缸支座、25-水平气缸、26-油压缓冲器、27-第二浮动接头、28-限位块、29-开瓶器、30-导轨滑块组、31-滑动支架、32-阻挡气缸、33-传感器组、34-阻挡法兰、35-旋转电机组件、36-三指气动卡盘、37-视觉支撑架、38-光源、39-相机、40-视觉连接件、41-三色灯、42-缓冲撞击块。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，包括工作台1，所述工作台1上设有工业机器人单元、物料存储单元5、视觉检测定位单元以及开盖单元2，所述工业机器人单元包括机器人本体4以及连接于机器人本体4末端的工件夹具3，所述机器人本体4通过底座安装于工作台1上。所述视觉检测定位单元包括视觉检测系统、工件定位台以及旋转电机组件35，所述工件定位台与所述旋转电机组件35连接，所述工业机器人单元用于从物料存储单元5抓取待开盖的易拉罐至工件定位台以及将开盖后的易拉罐从工件定位台抓取至所述物料存储单元5，机器人的运动路径可通过程序提前设置好。所述视觉检测系统用于检测工件定位台上易拉罐的角度，所述旋转电机组件35用于根据检测的易拉罐的角度驱动工件定位台旋转，将易拉罐旋转至所需要的角度，即将易拉罐旋转至拉环朝向开盖单元2，方便开盖。所述开盖单元2包括顶升组件和推力组件，所述推力组件安装于所述顶升组件上，所述推力组件前端具有开瓶器29，所述开瓶器29位于所述工件定位台一侧，通过顶升气缸22和水平气缸25带动开瓶器29上下水平移动，使得开瓶器29推动工件定位台上易拉罐的拉环，实现对易拉罐进行开盖。

细化上述实施例，如图2所示，所述工件夹具3包括法兰6、二指气动手指7以及夹爪组件8，所述法兰6的一端与所述工业机器人的末端固定，另一端与所述二指气动手指7固定，所述夹爪组件8安装于所述二指气动手指7的两个指头末端，通过二指气动手指7带动夹爪组件8收紧和松开，实现工件的抓取和放下。

进一步地，如图3所示，所述工作台1上还设有支架组件，所述支架组件包括位于工作台1上的支架12以及固定于支架12上的支架安装板13，所述支架12由一组型材搭建而成，所述视觉检测定位单元和所述开盖单元2均位于所述支架安装板13上。所述顶升组件包括顶升气缸22、浮动板21、气缸安装板23、第一浮动接头16以及接头限位块15，所述浮动板21位于所述顶升气缸22上方且通过气缸安装板23与顶升气缸22的尾座固定，通过顶升气缸22带动浮动板21上下运动，所述接头限位块15位于所述顶升气缸22下方且固定于所述支架安装板13上，所述第一浮动接头16安装在所述顶升气缸22的头座上并限位于所述接头限位块15中，从而对顶升气缸22进行限位。优选地，所述浮动板21的底部四角处固定有四根光轴19，用于导引浮动板21的升降，所述光轴19的一端通过光轴固定座20固定在浮动板21上，另一端套装在直线轴承14上，所述直线轴承14固定在支架安装板13上，各所述光轴19上均套设有固定环18，其中两根光轴19上套装有矩形弹簧17，对浮动板21起到缓冲的作用。

如图5所示，所述推力组件包括水平气缸25、气缸支座24、第二浮动接头27、导轨滑块组30、滑动支架31以及开瓶器29，所述气缸支座24固定在所述浮动板21上，所述水平气缸25固定在所述气缸支座24上，所述第二浮动接头27连接于所述水平气缸25的活动端，所述导轨滑块组30安装于所述浮动板21上，所述滑动支架31固定于所述导轨滑块组30的滑块上且位于所述第二浮动接头27的一侧，所述开瓶器29固定于滑动支架31远离第二浮动接头27的一侧，水平气缸25通过第二浮动接头27推动滑动支架31在导轨上移动，从而带动开瓶器29移动以推动易拉罐的拉环实现易拉罐开盖。

如图5所示，所述开盖单元2还包括阻挡组件，所述阻挡组件包括阻挡气缸32、传感器组33以及阻挡法兰34，所述传感器组33固定于所述浮动板21一侧，所述滑动支架31朝向所述传感器组33的一侧设有缓冲撞击块42，所述阻挡气缸32通过阻挡法兰34安装于浮动板21底部并可相对于浮动板21向上伸出以阻挡所述缓冲撞击块42，用于当滑动支架31运动到一定位置时对滑动支架31进行阻挡定位。所述浮动板的另一侧安装有两个油压缓冲器26，且滑动支架31的对应侧安装有限位块28，两个油压缓冲器26分别位于限位块28的前后两侧，用于对滑动支架31的起止点位置进行缓冲限位，防止硬限位对装置造成损坏。

如图5所示，所述视觉检测系统包括视觉支撑架37以及视觉相机39及光源38，所述视觉相机39及光源38通过视觉连接件40安装于所述视觉支撑架37上且位于所述工件定位台正上方，用于检测工件定位台上易拉罐的角度。所述旋转电机组件35包括电机法兰6、旋转电机、伺服电机以及伺服控制器，所述旋转电机通过所述电机法兰6与所述工件定位台连接，所述旋转电机与所述伺服电机连接，所述伺服电机和所述视觉检测系统均所述伺服控制器电气连接，所述伺服控制器通过伺服电机控制旋转电机工作，所述伺服控制器用于根据视觉检测系统检测的易拉罐的角度通过伺服电机控制旋转电机驱动工件定位台旋转，将工件定位台上的易拉罐旋转到所需要的角度，方便开盖。优选地，所述工件定位台包括三指气动卡盘36，用于将易拉罐夹紧定位以及带动其旋转。

如图1所示，所述物料存储单元5包括物料框架11以及位于物料框架11上的物料放置平台10，所述物料放置平台10用于放置物料9，包括待开盖的易拉罐以及开盖完成的易拉罐，所述物料放置平台10采用防水材质，其上设有多个用于对物料进行限位的凹槽。

如图5所示，所述工作台1上还设有用于指示异常情况的三色灯41，当运行过程中出现故障时通过显示不同的颜色进行警示。所述工作台1上还设有气源处理单元，电源处理单元等。

下面对本发明的工作流程进行说明：

首先将待开盖的易拉罐放置于物料放置平台10的预设工位上，工业机器人开始运行，通过工件夹具3抓取待开盖易拉罐至工件定位台上，三指气动卡盘36运行夹紧工件，开盖单元2的顶升气缸22开始下降，至预设点位后停止，水平气缸25开始往工件方向推进至易拉罐关口位置正上方时，阻挡气缸32开始运行使得开瓶器29停止前进，此时开盖单元22的顶升气缸22继续下降至易拉罐的瓶口处停止，阻挡气缸32开始运行缩回使得水平气缸25继续前进，推动易拉罐拉环前进，直至开环完全，水平气缸25停止。

随后水平气缸25收回，顶升气缸22复位，三指气动卡盘36张开，工业机器人至三指气动卡盘36处夹取开环完成的易拉罐放置于物料放置平台10的预设成品工位上，本工件完成。

如果在运行过程中出现卡滞，或其中的某设备出现故障，或运行流程出现故障，在三色灯41处均有对应的灯光颜色显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：包括工作台，所述工作台上设有工业机器人单元、物料存储单元、视觉检测定位单元以及开盖单元，所述工业机器人单元包括机器人本体以及连接于机器人本体末端的工件夹具，所述视觉检测定位单元包括视觉检测系统、工件定位台以及旋转电机组件，所述工件定位台与所述旋转电机组件连接，所述视觉检测系统用于检测工件定位台上物料的角度，所述旋转电机组件用于根据检测的物料的角度驱动工件定位台旋转，将物料旋转至所需要的角度；所述开盖单元包括顶升组件和推力组件，所述推力组件安装于所述顶升组件上，所述推力组件的前端具有开瓶器，所述开瓶器位于所述工件定位台一侧。

2.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述工件夹具包括法兰、二指气动手指以及夹爪组件，所述法兰的一端与所述工业机器人的末端固定，另一端与所述二指气动手指固定，所述夹爪组件安装于所述二指气动手指的两个指头末端。

3.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述工作台上还设有支架组件，所述支架组件包括位于工作台上的支架以及固定于支架上的支架安装板，所述视觉检测定位单元和所述开盖单元均位于所述支架安装板上，所述顶升组件包括顶升气缸、浮动板、气缸安装板、第一浮动接头以及接头限位块，所述浮动板位于所述顶升气缸上方且通过气缸安装板与顶升气缸的尾座固定，所述接头限位块位于所述顶升气缸下方且固定于所述支架安装板上，所述第一浮动接头安装在所述顶升气缸的头座上并限位于所述接头限位块中。

4.如权利要求3所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述推力组件包括水平气缸、气缸支座、第二浮动接头、导轨滑块组、滑动支架以及开瓶器，所述气缸支座固定在所述浮动板上，所述水平气缸固定在所述气缸支座上，所述第二浮动接头连接于所述水平气缸的活动端，所述导轨滑块组安装于所述浮动板上，所述滑动支架位于所述导轨滑块组上且位于所述第二浮动接头的一侧，所述开瓶器固定于滑动支架远离第二浮动接头的一侧。

5.如权利要求4所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述开盖单元还包括阻挡组件，所述阻挡组件包括阻挡气缸、传感器组以及阻挡法兰，所述传感器组固定于所述浮动板一侧，所述滑动支架朝向所述传感器组的一侧设有缓冲撞击块，所述阻挡气缸通过阻挡法兰安装于浮动板底部并可相对于浮动板向上伸出以阻挡所述缓冲撞击块。

6.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述视觉检测系统包括视觉支撑架以及安装于所述视觉支撑架上的视觉相机及光源，所述视觉相机及光源位于所述工件定位台正上方。

7.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述旋转电机组件包括电机法兰、旋转电机、伺服电机以及伺服控制器，所述旋转电机通过所述电机法兰与所述工件定位台连接，所述旋转电机与所述伺服电机连接，所述伺服电机和所述视觉检测系统均所述伺服控制器电气连接。

8.如权利要求7所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述工件定位台上设有三指气动卡盘。

9.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述物料存储单元包括物料框架以及位于物料框架上的物料放置平台，所述物料放置平台采用防水材质，其上设有多个用于对物料进行限位的凹槽。

10.如权利要求1所述的易拉罐自动开盖工业机器人平台，其特征在于：所述工作台上还设有用于指示异常情况的三色灯。

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