CN111410044B - 一种搬运机器人的负载控制检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搬运机器人的负载控制检测方法，当吸取通道内处于抽气状态时，获取标准回风量，标准回风量为机器人满载物料时的吸取通道回风量，标准回风量包括标准吸取回风量Lb和标准锁紧回风量Ls；获取实际回风量，实际回风量包括实际吸取回风量lb和实际锁紧回风量ls，比较lb与Lb的数值范围，ls与Ls的数值范围；当满足负载关系时，吸取完毕；否则，调整机器人，直至lb和ls满足上述关系。本发明通过对机器人的搬运负载进行控制检测，从而避免机器人在脱离物料前未负载到理想数量的物料，导致负载空置率高，搬运效率低，通过该方法确保单次负载率始终保持在一较高水平，提高工作效率，降低能源损耗。

Description

一种搬运机器人的负载控制检测方法
技术领域
本发明涉及状态检测技术领域，尤其涉及一种搬运机器人的负载控制检测方法。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置，包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械。在当代工业中，机器人指能自动运行任务的人造机器设备，用以取代或协助人类工作，一般会是机电设备，由计算机程序或是电子电路控制。新兴工业时代，上料机器人能满足快速/大批量加工节拍、节省人力成本、提高生产效率等要求，成为越来越多工厂的理想选择。
但对于成堆颗粒状物料，机器人取料时一般直接插入物料堆内进行取料，然后脱离物料，首先，难以判断机器人取料负载情况，负载低，则导致耗能高、取料效率低；其次，虽然目前机器人可以实现定量取料，但更为精准的个位数级别批量取料难以实现，即使可以实现，其也难以根据物料种类、数量级别更改进行适应性更改，通用性差；再次，机器人难以在取料的同时对物料姿态进行调整，需要后期再次调整。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种搬运机器人的负载控制检测方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种搬运机器人的负载控制检测方法，所述机器人包括弯曲软管，所述弯曲软管内设置有用于控制所述弯曲软管弯曲度的伸展通道、用于控制物料搬运负载的吸取通道以及控制物料进入口径向尺寸的径向控制通道，所述负载控制检测方法包括：
当所述吸取通道内处于抽气状态时，
获取标准回风量，所述标准回风量为所述机器人满载物料时的吸取通道回风量，所述标准回风量包括标准吸取回风量Lb和标准锁紧回风量Ls，Lb的数值范围为lb1-lb2，Ls的数值范围为ls1-ls2，且ls2＜lb1；
获取实际回风量，所述实际回风量包括实际吸取回风量lb和实际锁紧回风量ls，比较lb与Lb的数值范围，ls与Ls的数值范围；
当满足负载关系，即lb1≤lb≤lb2且ls1≤ls≤ls2，或ls1≤lb≤ls2时，吸取完毕；
否则，调整所述机器人，直至lb和ls满足上述关系。
优选地，调整所述机器人包括：
分别以一固定频率控制所述伸展通道以及所述径向控制通道内的压强变化，使得所述机器人相对位于所述机器人外部的外部物料以及位于所述机器人内部的内部物料振动。
本发明还提供了一种线型弹性搬运机器人，用于搬运以及定向摆放物料，包括弯曲软管和提供所述弯曲软管运动限位的伸展导轨，所述弯曲软管包括固定端和与所述固定端相对的自由端，所述固定端与所述伸展导轨能够固定，至少所述自由端与所述伸展导轨能够在滑动连接和固定连接之间切换；
所述弯曲软管由若干弹性弯曲单元依次连接而成，所述弹性弯曲单元的内部设置有伸展通道、吸取通道和径向控制通道，并且所述若干弹性弯曲单元的所述伸展通道、吸取通道和径向控制通道依次对应连通；
所述伸展通道沿所述弹性弯曲单元的轴线方向设置；
所述吸取通道与所述伸展通道平行设置，所述吸取通道向所述弹性弯曲单元的表面延伸至外部有至少一个开口；
所述径向控制通道位于所述吸取通道内，或位于所述吸取通道外，并且所述径向控制通道包括限制部，所述限制部贴合于所述吸取通道邻近所述开口处的侧壁。
优选地，所述伸展导轨的一端与所述弯曲软管的所述固定端固定，并且位于物料容置容器的上方，所述弯曲软管的所述固定端与所述自由端能够向所述物料容置容器的方向移动。
优选地，所述弯曲软管沿其轴线方向设置有至少一个连接块，所述连接块位于所述弯曲软管的所述固定端与所述自由端之间，并且与所述伸展导轨滑动连接。
优选地，所述伸展导轨为曲线型。
优选地，所述伸展导轨为弧线型或波浪线型。
优选地，所述伸展导轨的侧边设置有限位挡板。
优选地，所述限位挡板设置于所述伸展导轨的内侧。
优选地，所述开口设置于所述弯曲软管背离所述伸展导轨的一侧。
优选地，所述限制部为柱形、半圆环形或圆环形。
优选地，所述限制部为沿所述开口轴向设置的多个圆环，所述多个圆环的膨胀系数不同。
优选地，所述的线型弹性搬运机器人还包括设置于所述伸展导轨一端的升降导轨，所述升降伸展导轨设置于物料容置容器的上方，所述伸展导轨包括第一部分和与所述第一部分可分离的第二部分，所述第二部分能够沿所述升降导轨滑动，所述弯曲软管的所述固定端与所述伸展导轨的所述第二部分固定，当所述弯曲软管处于自然状态时，所述弯曲软管的所述自由端位于所述伸展导轨的所述第二部分上。
本发明还提供了一种线型定向搬运系统，所述物料容置容器至少能够水平晃动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过对机器人的搬运负载进行控制检测，从而避免机器人在脱离物料前未负载到理想数量的物料，导致负载空置率高，搬运效率低，通过该方法确保单次负载率始终保持在一较高水平，提高工作效率，降低能源损耗。
(2)本发明通过线型弹性搬运机器人实现对颗粒状或液体物料的定量搬运以及定向摆放，精度高，通用性强，并且对取料空间要求小，适用性广，节约场地。
(3)本发明通过设置在弯曲软管内部的伸展通道和外部的伸展导轨，两者配合，实现对弯曲软管的弯曲度控制，达到不同的整体形态，在不减少单次取料量的情况下，尽可能减小取料操作空间，并适宜多种规格的料箱，通用性强；同时通过对弯曲软管弯曲度的控制，在取料时，实现弯曲软管与物料的相对晃动，提高取料效率，在释放时，实现释放密度的调整。
(4)本发明通过吸取实现对物料的固定搬运，特别适宜小颗粒状物料以及液体物料的搬运，同时通过限制部，首先能够控制吸取端开口大小，使其能够更为精准的定量固定搬运物料，并能够灵活调整适宜不同物料粒径以及取料数量级别要求，通用性强；其次能够在固定后实行进一步锁紧，对内部物料提供径向上的夹持力度，防止物料在搬运过程中由于晃动、碰撞等作用力脱离机器人；以及还能够在搬运的同时对不规则物料进行姿态调整，通过适应性调整吸取端开口大小与物料不同端的尺寸相匹配，从而对物料实现特定姿态的固定搬运，缩减后续对物料姿态的调整工序，实现多工序合一，提高工作效率。
(5)本发明通过连接块，进一步提高对弯曲软管的控制精度，并能够减小与物料堆的工作高度限定，进一步缩小操作空间需求，节约场地。
(6)本发明通过对伸展导轨形状的调整能够灵活适应多种物料摆放需求，并且通过限位挡板进一步限定弯曲软管在伸展导轨上的伸展形态，特别是曲线形伸展形态。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的负载控制检测方法流程图；
图2为本发明的立体示意图；
图3为本发明中弹性弯曲单元的立体示意图；
图4为图3的透视示意图；
图5为图3的部分透视放大示意图；
图6为图5的剖视示意图。
具体地，100-弯曲软管，101-固定端，102-自由端，110-弹性弯曲单元，111-伸展通道，112-吸取通道，113-径向控制通道，114-开口，115-限制部，
200-伸展导轨，210-第一部分，220-第二部分，
300-升降导轨，
400-物料容置容器。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种搬运机器人的负载控制检测方法，机器人包括弯曲软管100，弯曲软管100内设置有用于控制弯曲软管100弯曲度的伸展通道111、用于控制物料搬运负载的吸取通道112以及控制物料进入口径向尺寸的径向控制通道113，通过对机器人的搬运负载进行控制检测，从而避免机器人在脱离物料前未负载到理想数量的物料，导致负载空置率高，搬运效率低，通过该方法确保单次负载率始终保持在一较高水平，提高工作效率，降低能源损耗。
负载控制检测方法包括：
当吸取通道112内处于抽气状态时，
获取标准回风量，标准回风量为机器人满载物料时的吸取通道112回风量，标准回风量包括标准吸取回风量Lb和标准锁紧回风量Ls，Lb的数值范围为lb1-lb2，Ls的数值范围为ls1-ls2，且ls2＜lb1；
获取实际回风量，实际回风量包括实际吸取回风量lb和实际锁紧回风量ls，比较lb与Lb的数值范围，ls与Ls的数值范围；
当满足负载关系，即lb1≤lb≤lb2且ls1≤ls≤ls2，或ls1≤lb≤ls2时，吸取完毕；
否则，调整机器人，直至lb和ls满足上述关系。
其中，调整机器人包括：
分别以一固定频率控制伸展通道111以及径向控制通道113内的压强变化，使得机器人相对位于机器人外部的外部物料以及位于机器人内部的内部物料振动。
如图2所示，一种线型弹性搬运机器人，用于搬运以及定向摆放物料，包括弯曲软管100和提供弯曲软管100运动限位的伸展导轨200，弯曲软管100包括固定端101和与固定端101相对的自由端102，固定端101与伸展导轨200能够固定，至少自由端102与伸展导轨200能够在滑动连接和固定连接之间切换，例如自由端102上连接有磁性滑块，在伸展导轨200适当位置设置有电磁铁，通过对电磁铁通断电的控制，从而控制自由端102在特定位置的固定和活动。图中省略相关动力装置，可以理解的是，动力装置为现有技术，本领域技术人员能够根据需求选择的，动力装置仅为本机器人提供动力支持，非本发明的发明点。
当弯曲软管100的自由端102靠近其固定端101时，弯曲软管100在伸展导轨200上的长度较短，并且其大部分落入在物料容置容器400内，以进行取料，当取料完毕，对物料释放时，自由端102沿伸展导轨200滑动，使得弯曲软管100伸展，即可向下方释放物料，本机器人尤其适合对颗粒状或液体物料的定量搬运以及定向摆放，精度高，通用性强，并且对取料空间要求小，适用性广，节约场地。
如图3和图4所示，弯曲软管100由若干弹性弯曲单元110依次连接而成。弹性弯曲单元110的内部设置有伸展通道111、吸取通道112和径向控制通道113，并且若干弹性弯曲单元110的伸展通道111、吸取通道112和径向控制通道113依次对应连通，以使得对其进行统一控制。
本实施例中，弹性弯曲单元110的形状具体为S型，当然，本发明不限于S型，还可以是C型、V型等，只要具有弯曲弧度即可，使得弯曲软管100在自然状态下长度较短，在对伸展通道111内输入一定量流体后，即可拉长弯曲软管100。并且，伸展通道111沿弹性弯曲单元110的轴线方向设置，以使得弹性弯曲单元110沿其轴线伸展，吸取通道112与伸展通道111平行设置，以更好的吸取物料。本实施例中，仅设置了单条伸展通道111，但是，可以理解的是为了实现对弹性弯曲单元110伸展形态的更好控制，还可以设置多条伸展通道111进行相互配合，同样的，为了提高吸取效率，可设置多条吸取通道112。
同时，弯曲软管100整体的伸展形态还依靠于伸展导轨200，通过内部的伸展通道111和外部的伸展导轨200，两者配合，实现对弯曲软管100的弯曲度控制，达到不同的整体形态，在不减少单次取料量的情况下，尽可能减小取料操作空间，并适宜多种规格的料箱，通用性强。进一步地，通过对弯曲软管100弯曲度的控制，在取料时，实现弯曲软管100与物料的相对晃动，提高取料效率，在释放时，实现释放密度的调整。
如图5和图6所示，吸取通道112向弹性弯曲单元110的表面延伸至外部有至少一个开口114，以负载物料。径向控制通道113位于吸取通道112内，或位于吸取通道112外，并且径向控制通道113包括限制部115，限制部115贴合于吸取通道112邻近开口114处的侧壁。本发明通过吸取实现对物料的固定搬运，特别适宜小颗粒状物料以及液体物料的搬运，同时通过限制部115，首先能够控制吸取端开口114大小，使其能够更为精准的定量固定搬运物料，并能够灵活调整适宜不同物料粒径以及取料数量级别要求，通用性强；其次能够在固定后实行进一步锁紧，对内部物料提供径向上的夹持力度，防止物料在搬运过程中由于晃动、碰撞等作用力脱离机器人；以及还能够在搬运的同时对不规则物料进行姿态调整，通过适应性调整吸取端开口114大小与物料不同端的尺寸相匹配，从而对物料实现特定姿态的固定搬运，缩减后续对物料姿态的调整工序，实现多工序合一，提高工作效率。
本实施例中，限制部115为圆环形，当然不限于圆环形，还可以是柱形、半圆环形，还可以是沿开口114轴向设置的多个圆环，多个圆环的膨胀系数不同，以实现开口114不同轴向上的半径不同。
为便于物料释放，开口114优选设置于弯曲软管100背离伸展导轨200的一侧。
本机器人中，伸展通道111、吸取通道112和径向控制通道113均连接泵体。优选地，泵体为气泵，采用气流控制，减轻流体重力，实现机器人灵活移动。具体地，可以通过长软管连接，各泵体脱离本机器人设置，长软管连接在一定范围内也不会妨碍机器人的自由移动。当然，可以理解的是，各泵体也可以与机器人固定连接，以更好的实现机器人自由移动。
根据本发明的一优选实施方式，伸展导轨200的一端与弯曲软管100的固定端101固定，并且位于物料容置容器400的上方，弯曲软管100的固定端101与自由端102能够向物料容置容器400的方向移动，即向下移动，以使得弯曲软管100与物料接触。
具体可采用，如图1所示，的线型弹性搬运机器人还包括设置于伸展导轨200一端的升降导轨300，升降伸展导轨200设置于物料容置容器400的上方，伸展导轨200包括第一部分210和与第一部分210可分离的第二部分220，第二部分220能够沿升降导轨300滑动，弯曲软管100的固定端101与伸展导轨200的第二部分220固定，当弯曲软管100处于自然状态时，弯曲软管100的自由端102位于伸展导轨200的第二部分220上，此时，需要移动的导轨较少，移动方便。
根据本发明的一优选实施方式，弯曲软管100沿其轴线方向设置有至少一个连接块，连接块位于弯曲软管100的固定端101与自由端102之间，并且与伸展导轨200滑动连接，进一步提高对弯曲软管100的控制精度，并能够减小与物料堆的工作高度限定，进一步缩小操作空间需求，节约场地。
根据本发明的一优选实施方式，伸展导轨200为曲线型，进一步地，伸展导轨200为弧线型或波浪线型。此时，伸展导轨200的侧边设置有限位挡板。进一步优选地，限位挡板设置于伸展导轨200的内侧，特别是指伸展导轨200为弧线型时，限位挡板位于伸展导轨200的内环侧，以使得弯曲软管100的伸展形态为弧形型，而非折线型。通过对伸展导轨200形状的调整能够灵活适应多种物料摆放需求，并且通过限位挡板进一步限定弯曲软管100在伸展导轨200上的伸展形态，特别是曲线形伸展形态。当然，本实施例中仅给出了单个伸展导轨，可以将多根伸展导轨组合，一端重合，另一端如扇形分布，通过弯曲软管自由端的移动至不同伸展导轨上，实现在不同方位释放物料。
本机器人的操作方法如下：
S1：在弯曲软管100处于自然弯曲状态时，控制弯曲软管100的自由端102固定，向伸展通道111内充压，使得弯曲软管100伸入物料容置容器400内，即在弯曲软管100两端固定的情况下，伸展通道111充压后，弯曲软管100具有向下(即向物料堆内部)的力，使其由物料堆表面进入物料堆内部，与物料实现充分接触。
S2：由吸取通道112抽气，物料被吸入弯曲软管100的开口114内，实现物料吸取。
S3：向径向控制通道113内充压，缩小弯曲软管100开口114的径向尺寸，实现开口114内的物料锁紧。
S4：解除对弯曲软管100的自由端102固定，实现弯曲软管100沿伸展导轨200伸展，伸展到需求长度，释放径向控制通道113和伸展通道111内的气流，实现物料定向掉落。
当然，还可以根据搬运物料的粒径和/或搬运后物料摆放角度需求控制径向控制通道113向限制部115的充压量，通过适应性调整吸取端开口114大小与物料不同端的尺寸相匹配，从而对物料实现特定姿态的固定搬运，缩减后续对物料姿态的调整工序，实现多工序合一，提高工作效率。
为实现弯曲软管100与物料的充分接触或松动物料，弯曲软管100与物料能够相对晃动。具体可采用以一固定频率控制伸展通道111内的气流量，使得弯曲软管100振动，此时，因气流量较小，故可以不对自由端102是否固定作出限定。
综上所述，本发明通过对机器人的搬运负载进行控制检测，从而避免机器人在脱离物料前未负载到理想数量的物料，导致负载空置率高，搬运效率低，通过该方法确保单次负载率始终保持在一较高水平，提高工作效率，降低能源损耗。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种搬运机器人的负载控制检测方法，所述机器人包括弯曲软管，所述弯曲软管内设置有用于控制所述弯曲软管弯曲度的伸展通道、用于控制物料搬运负载的吸取通道以及控制物料进入口径向尺寸的径向控制通道，其特征在于，所述负载控制检测方法包括：
当所述吸取通道内处于抽气状态时，
获取标准回风量，所述标准回风量为所述机器人满载物料时的吸取通道回风量，所述标准回风量包括标准吸取回风量Lb和标准锁紧回风量Ls，Lb的数值范围为lb1-lb2，Ls的数值范围为ls1-ls2，且ls2＜lb1；
获取实际回风量，所述实际回风量包括实际吸取回风量lb和实际锁紧回风量ls，比较lb与Lb的数值范围，ls与Ls的数值范围；
当满足负载关系，即lb1≤lb≤lb2且ls1≤ls≤ls2，或ls1≤lb≤ls2时，吸取完毕；
否则，调整所述机器人，直至lb和ls满足上述关系。
2.根据权利要求1所述的负载控制检测方法，其特征在于，调整所述机器人包括：
分别以一固定频率控制所述伸展通道以及所述径向控制通道内的压强变化，使得所述机器人相对位于所述机器人外部的外部物料以及位于所述机器人内部的内部物料振动。
3.一种线型弹性搬运机器人，用于搬运以及定向摆放物料，其特征在于，包括弯曲软管和提供所述弯曲软管运动限位的伸展导轨，所述弯曲软管包括固定端和与所述固定端相对的自由端，所述固定端与所述伸展导轨能够固定，至少所述自由端与所述伸展导轨能够在滑动连接和固定连接之间切换；
所述弯曲软管由若干弹性弯曲单元依次连接而成，所述弹性弯曲单元的内部设置有伸展通道、吸取通道和径向控制通道，并且所述若干弹性弯曲单元的所述伸展通道、吸取通道和径向控制通道依次对应连通；
所述伸展通道沿所述弹性弯曲单元的轴线方向设置；
所述吸取通道与所述伸展通道平行设置，所述吸取通道向所述弹性弯曲单元的表面延伸至外部有至少一个开口；
所述径向控制通道位于所述吸取通道内，或位于所述吸取通道外，并且所述径向控制通道包括限制部，所述限制部贴合于所述吸取通道邻近所述开口处的侧壁。
4.根据权利要求3所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于，所述伸展导轨的一端与所述弯曲软管的所述固定端固定，并且位于物料容置容器的上方，所述弯曲软管的所述固定端与所述自由端能够向所述物料容置容器的方向移动。
5.根据权利要求3所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于，所述弯曲软管沿其轴线方向设置有至少一个连接块，所述连接块位于所述弯曲软管的所述固定端与所述自由端之间，并且与所述伸展导轨滑动连接。
6.根据权利要求3所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于，所述伸展导轨为曲线型。
7.根据权利要求6所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于， 所述伸展导轨为弧线型或波浪线型。
8.根据权利要求3或6或7所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于，所述伸展导轨的侧边设置有限位挡板。
9.根据权利要求4所述的线型弹性搬运机器人，其特征在于，所述的线型弹性搬运机器人还包括设置于所述伸展导轨一端的升降导轨，所述升降导轨设置于物料容置容器的上方，所述伸展导轨包括第一部分和与所述第一部分可分离的第二部分，所述第二部分能够沿所述升降导轨滑动，所述弯曲软管的所述固定端与所述伸展导轨的所述第二部分固定，当所述弯曲软管处于自然状态时，所述弯曲软管的所述自由端位于所述伸展导轨的所述第二部分上。
10.利用如权利要求4所述的线型弹性搬运机器人的线型定向搬运系统，其特征在于，所述物料容置容器至少能够水平晃动。
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