CN111113376B - 一种桁架机械手定点装置及其定点方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械手定位技术领域，尤其涉及一种桁架机械手定点装置，包括桁架、机械手、驱动机构和定位机构，驱动机构用于驱动机械手沿桁架移动，定位机构包括激光位移传感器和楔形块，激光位移传感器与楔形块的斜面相对设置，激光位移传感器与楔形块相对平行移动，沿械手的移动方向设置有若干楔形块，且若干楔形块的斜面的倾斜角度α不同，激光位移传感器和楔形块配合用于编码和识别机械手的定点位置，激光位移传感器和驱动机构均与上位机电连接。有益效果：本发明的桁架机械手定点装置，采用激光位移传感器与楔形块配合对机械手的定点位置进行编码和识别，解决现有机械手的定点位置不准确，以及定点位置不易调节的问题。

Description

一种桁架机械手定点装置及其定点方法

技术领域

本发明属于机械手定位技术领域，尤其涉及一种桁架机械手定点装置及其定点方法。

背景技术

机械手是自动化生产线上必不可少的一部分，与数控机床配合实现工件装卸及加工。桁架机械手主要附作在机械桁架上，桁架的整体结构不大，适用于机械手生产中的运用，通过桁架机械手的应用，提高了机械自动化的程度，也增加了再加工过程中的安全性、可靠性。桁架机械手需要多个定点情况，如用于上下料，有原料上料点、成品下料点、不合格品下料点、加工上下料点、检测上下料点、工件翻转点、多工序加工中桁架多手臂之间的交接点等，需定位桁架机械手的定点位置多，且定点位置是随着工作台的位置等因素而改变的，因此存在定点位置的编码及识别问题，定点位置的定点精度难以保证，且定点位置不能灵活调节。

发明内容

为解决现有技术存在的桁架机械手定点位置的定点精度难以保证和定点位置不能灵活调节的问题，本发明提供一种桁架机械手定点装置及其定点方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种桁架机械手定点装置，包括桁架、机械手、驱动机构和定位机构，所述驱动机构用于驱动机械手沿桁架移动，所述定位机构包括激光位移传感器和楔形块，所述激光位移传感器与楔形块的斜面相对设置，所述激光位移传感器与楔形块相对平行移动，沿所述械手的移动方向设置有若干所述楔形块，且若干所述楔形块的斜面的倾斜角度α不同，所述激光位移传感器和楔形块配合用于编码和识别机械手的定点位置，所述激光位移传感器和驱动机构均与上位机电连接。

作为优选，所述驱动机构包括水平驱动机构和竖直驱动机构，所述水平驱动机构包括第一电机、第一齿条和第一齿轮，所述第一齿条沿水平方向固定设置在桁架上，所述第一电机与机械手固定连接，所述第一电机驱动第一齿轮与第一齿条啮合；所述竖直驱动机构包括第二电机、第二齿条和第二齿轮，所述第二齿条竖直平方向固定设置在机械手上，所述第二电机与第一电机固定连接，所述第二电机驱动第二齿轮与第二齿条啮合；所述第一电机和第二电机均与上位机电连接；

所述第一电机与机械手之间设置有所述定位机构，所述第二电机与桁架之间设置有所述定位机构。机械手可沿水平方向和竖直方向移动，配合定位机构便于控制机械手的移动和定点位置，结构简单可靠，控制精度高。

作为优选，所述第一电机上固定设置有所述激光位移传感器，所述机械手沿竖直方向依次固定设置有若干所述楔形块，所述第一电机上的激光位移传感器与机械手上的楔形块配合用于编码和识别机械手在竖直方向的定点位置；

所述第二电机上也固定设置有所述激光位移传感器，所述桁架沿水平方向也依次固定设置有若干所述楔形块，所述第二电机上的激光位移传感器与桁架上的楔形块配合用于编码和识别机械手的水平方向的定点位置。定位机构的固定结构简单可靠，便于编码和识别机械手的定点位置。

进一步地，所述机械手包括手臂和设置在手臂输出端的夹爪，所述驱动机构用于驱动手臂沿桁架移动。

进一步地，所述楔形块的截面呈直角梯形。便于根据激光位移传感器与楔形块的相对位置不同对应的激光位移传感器到斜面的距离也不同的特点进行编码，定义激光位移传感器到对应斜面的距离为定位点。

基于上述的桁架机械手定点装置的定点方法，包括如下步骤：

步骤1：根据所述激光位移传感器与楔形块的斜面相对设置，所述激光位移传感器与楔形块相对平行移动，若干所述楔形块的斜面的倾斜角度α不同，以及激光位移传感器与楔形块的相对位置不同对应的激光位移传感器到斜面的距离也不同的特点进行编码，定义所述机械手的定位点，此时激光位移传感器到斜面的距离为定义距离；

步骤2：所述驱动机构驱动机械手沿桁架移动，所述激光位移传感器检测激光位移传感器到斜面的实时距离数据，以及检测对应斜面的倾斜角度α，并将所述实时距离数据和倾斜角度α传送给上位机，上位机比对所述实时距离数据与定义距离数据，再根据比对数据和对应斜面的倾斜角度α控制驱动机构，当所述机械手运动到激光位移传感器到斜面的定义距离时，所述驱动机构驱动机械手定位至设定点。

进一步地，当所述机械手偏离定位点时，重新定义所述激光位移传感器到对应斜面的距离。若定点位置不对时，并不需要挪动激光位移传感器或楔形块的位置，只需重新定义激光位移传感器到对应斜面的距离，便可调整机械手的定位点，机械手段的定点操作简单可靠，定位精度高。

有益效果：本发明的桁架机械手定点装置及其定点方法，通过各楔形块的斜面的倾斜角度不同，以及激光位移传感器与楔形块的相对位置不同对应的激光位移传感器到斜面的距离也不同的特点可以确定点位的情况，运用激光位移传感器检测对应斜面的倾斜角度，以及记录激光位移传感器到斜面的各距离数据，并将对应斜面的倾斜角度和激光位移传感器到斜面的各距离数据传送给上位机，上位机再根据距离数据和对应斜面的倾斜角度控制驱动机构，当机械手运动到激光位移传感器到斜面的定义距离时，驱动机构驱动机械手定位至设定点，采用激光位移传感器与楔形块配合对机械手的定点位置进行编码和识别，替代现有机械手以接近开关作为定位装置，解决现有机械手的定点位置不准确，以及定点位置不易调节的问题，不用频繁的打孔与调换定位装置的位置，操作简单可靠，定位精度高。

附图说明

图1是本发明桁架机械手定点装置的立体结构示意图；

图2是本发明桁架机械手定点装置的另一角度的立体结构示意图；

图3是本发明桁架机械手定点装置的主视示意图；

图4是本发明桁架机械手定点装置的俯视示意图；

图5是本发明桁架机械手定点装置的定位机构的主视示意图；

图中：1、桁架，2、机械手，21、手臂，22、夹爪，3、水平驱动机构，31、第一电机，32、第一齿条，33、第一齿轮，4、竖直驱动机构，41、第二电机，42、第二齿条，43、第二齿轮，5、定位机构，51、激光位移传感器，52、楔形块，521、斜面，6、原料工作台，7、检测工作台，8、工件；楔形块的斜面的倾斜角度为α。

具体实施方式

实施例

如图1～5所示，一种桁架机械手定点装置，包括桁架1、机械手2、驱动机构和定位机构5，所述驱动机构用于驱动机械手2沿桁架1移动，所述机械手2包括手臂21和设置在手臂21输出端的夹爪22，所述驱动机构用于驱动手臂21沿桁架1移动，所述定位机构5包括激光位移传感器51和楔形块52，所述楔形块52的截面呈直角梯形，所述激光位移传感器51与楔形块52的斜面521相对设置，所述激光位移传感器51与楔形块52相对平行移动，沿所述械手2的移动方向设置有若干所述楔形块52，且若干所述楔形块52的斜面521的倾斜角度α不同(如图5所示)以便于编码和识别各定点位置，所述激光位移传感器51和楔形块52配合用于编码和识别机械手2的定点位置，所述激光位移传感器51和驱动机构均与上位机电连接；

为了便于编码和识别机械手2的定点位置，如图1～4所示，所述驱动机构包括水平驱动机构3和竖直驱动机构4，所述水平驱动机构3包括第一电机31、第一齿条32和第一齿轮33，所述第一齿条32沿水平方向固定设置在桁架1上，所述第一电机31与机械手2固定连接，所述第一电机31驱动第一齿轮33与第一齿条32啮合；所述竖直驱动机构4包括第二电机41、第二齿条42和第二齿轮43，所述第二齿条42竖直平方向固定设置在机械手2上，所述第二电机41与第一电机31固定连接，所述第二电机41驱动第二齿轮43与第二齿条42啮合；所述第一电机31和第二电机41均与上位机电连接；所述第一电机31与机械手2之间设置有所述定位机构5，所述第二电机41与桁架1之间设置有所述定位机构5；具体地，所述第一电机31上固定设置有所述激光位移传感器51，所述机械手2沿竖直方向依次固定设置有若干所述楔形块52，所述第一电机31上的激光位移传感器51与机械手2上的楔形块52配合用于编码和识别机械手2在竖直方向的定点位置；所述第二电机41上也固定设置有所述激光位移传感器51，所述桁架1沿水平方向也依次固定设置有若干所述楔形块52，所述第二电机41上的激光位移传感器51与桁架1上的楔形块52配合用于编码和识别机械手2的水平方向的定点位置。

为了便于示例说明基于上述的桁架机械手定点装置的定点方法，如图1～4所示，本实施例沿桁架1的水平方向依次设置有原料工作台6和检测工作台7，所述机械手2的定点位置与原料工作台6和检测工作台7的位置相对应，机械手2将工件8从原料工作台6夹取转移至检测工作台7。

基于上述的桁架机械手定点装置的定点方法，包括如下步骤：

步骤1：根据所述激光位移传感器51与楔形块52的斜面521相对设置，所述激光位移传感器51与楔形块52相对平行移动，若干所述楔形块52的斜面521的倾斜角度α不同，以及激光位移传感器51与楔形块52的相对位置不同对应的激光位移传感器51到斜面521的距离也不同的特点进行编码，定义所述机械手2的定位点，此时激光位移传感器51到斜面521的距离为定义距离；

具体地，本实施例，第一电机31驱动机械手2在桁架1上沿水平方向移动，当机械手2水平移动到原料工作台6上方时，第二电机41上的激光位移传感器51检测到对应的桁架1上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第二电机41上的激光位移传感器51与对应的桁架1上的楔形块52的斜面521的距离为水平方向第一定位点；当机械手2在水平方向移动至原料工作台6上方时，第二电机41再驱动机械手2在桁架1上沿竖直方向向下移动，当夹爪22可以夹取到原料工作台6上的工件8时，第一电机31上的激光位移传感器51检测到对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第一电机31上的激光位移传感器51与对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的距离为竖直方向第一定位点；当机械手2夹取到原料工作台6上的工件8时，第二电机41再驱动机械手2在桁架1上沿竖直方向向上移动，当夹爪22远离原料工作台6且机械手2可沿水平方向移动时，第一电机31上的激光位移传感器51检测到对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第一电机31上的激光位移传感器51与对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的距离为竖直方向第二定位点；第一电机31再驱动机械手2在桁架1上沿水平方向移动，当机械手2水平移动到检测工作台7上方时，第二电机41上的激光位移传感器51检测到对应的桁架1上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第二电机41上的激光位移传感器51与对应的桁架1上的楔形块52的斜面521的距离为水平方向第二定位点；当机械手2在水平方向移动至检测工作台7上方时，第二电机41再驱动机械手2在桁架1上沿竖直方向向下移动，当夹爪22松开工件8，工件8可以平稳的放置在检测工作台7上时，第一电机31上的激光位移传感器51检测到对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第一电机31上的激光位移传感器51与对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的距离为竖直方向第三定位点；当机械手2将工件8放置在检测工作台7上后，第二电机41再驱动机械手2在桁架1上沿竖直方向向上移动，当夹爪22远离检测工作台7且机械手2可沿水平方向移动时，第一电机31上的激光位移传感器51检测到对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的倾斜角度α，并定义此时第一电机31上的激光位移传感器51与对应的机械手2上的楔形块52的斜面521的距离为竖直方向第四定位点，竖直方向第四定位点和竖直方向第二定位点在竖直方向高度一致。

步骤2：所述驱动机构驱动机械手2沿桁架1移动，所述激光位移传感器51检测激光位移传感器51到斜面521的实时距离数据，以及检测对应斜面521的倾斜角度α，并将所述实时距离数据和倾斜角度α传送给上位机，上位机比对所述实时距离数据与定义距离数据，再根据比对数据和对应斜面521的倾斜角度α控制驱动机构，当所述机械手2运动到激光位移传感器51到斜面521的定义距离时，所述驱动机构驱动机械手2定位至设定点；

具体地，本实施例，将各激光位移传感器51检测的激光位移传感器51到斜面521的实时距离数据，以及检测的对应斜面521的倾斜角度α传送给上位机，上位机比对实时距离数据与相应的水平方向第一定位点、水平方向第二定位点、竖直方向第一定位点、竖直方向第二定位点、竖直方向第三定位点和竖直方向第四定位点对应的激光位移传感器51到斜面521的定义距离数据，根据比对数据和对应斜面521的倾斜角度α控制驱动机构，当机械手2运动到激光位移传感器51到斜面521的定义距离时，驱动机构驱动机械手2定位至设定点；

上述步骤2中，当所述机械手2偏离定位点时，通过重新定义所述激光位移传感器51到对应斜面521的距离为新的定位点，确保机械手2平稳可靠的夹取到原料工作台6上的工件8，并将夹取到的工件8平稳可靠的转移至检测工作台7上。

Claims (2)

1.一种桁架机械手定点装置的定点方法，其特征在于：所述桁架机械手定点装置，包括桁架(1)、机械手(2)、驱动机构和定位机构(5)，所述驱动机构用于驱动机械手(2)沿桁架(1)移动，所述定位机构(5)包括激光位移传感器(51)和楔形块(52)，所述激光位移传感器(51)与楔形块(52)的斜面(521)相对设置，所述激光位移传感器(51)与楔形块(52)相对平行移动，沿所述械手(2)的移动方向设置有若干所述楔形块(52)，且若干所述楔形块(52)的斜面(521)的倾斜角度α不同，所述激光位移传感器(51)和楔形块(52)配合用于编码和识别机械手(2)的定点位置，所述激光位移传感器(51)和驱动机构均与上位机电连接；

该桁架机械手定点装置的定点方法包括如下步骤：

步骤1：根据所述激光位移传感器(51)与楔形块(52)的斜面(521)相对设置，所述激光位移传感器(51)与楔形块(52)相对平行移动，若干所述楔形块(52)的斜面(521)的倾斜角度α不同，以及激光位移传感器(51)与楔形块(52)的相对位置不同对应的激光位移传感器(51)到斜面(521)的距离也不同的特点进行编码，定义所述机械手(2)的定位点，此时激光位移传感器(51)到斜面(521)的距离为定义距离；

步骤2：所述驱动机构驱动机械手(2)沿桁架(1)移动，所述激光位移传感器(51)检测激光位移传感器(51)到斜面(521)的实时距离数据，以及检测对应斜面(521)的倾斜角度α，并将所述实时距离数据和倾斜角度α传送给上位机，上位机比对所述实时距离数据与定义距离数据，再根据比对数据和对应斜面(521)的倾斜角度α控制驱动机构，当所述机械手(2)运动到激光位移传感器(51)到斜面(521)的定义距离时，所述驱动机构驱动机械手(2)定位至设定点。

2.根据权利要求1所述的桁架机械手定点装置的定点方法，其特征在于：当所述机械手(2)偏离定位点时，重新定义所述激光位移传感器(51)到对应斜面(521)的距离。

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