CN111761578A - 一种码垛机器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种码垛机器人及其控制方法,包括底座,所述底座的内部一侧固定安装有电机A,所述电机A的输出端固定连接有转轴的输入端,所述转轴的顶端固定连接有齿轮A,所述齿轮A的外侧啮合有齿轮B,所述齿轮B的上方间隙连接有码垛座,所述码垛座的一侧固定连接有电机B,所述电机B的输出端固定连接有螺杆的输入端,所述螺杆的外侧配合连接有螺纹套筒,所述螺纹套筒的外侧固定连接有轴承套筒,所述轴承套筒的一侧过盈连接有支杆,所述支杆的一端固定连接有固定座,本发明通过安装的固定座,能够将承接爪抓取的物料固定在承接座的表面,防止承接爪上方的物料产生滑移,影响码垛效果的情况发生。

Description

一种码垛机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于码垛机器人技术领域,特别涉及一种码垛机器人及其控制方法。
背景技术
码垛机械手能将不同外形尺寸的包装货物,整齐、自动的码(或拆)在托盘上(或生产线上等)。为充分利用托盘的面积和码堆物料的稳定性,机器人具有物料码垛顺序、排列设定器。可满足从低速到高速,从包装袋到纸箱,从码垛一种产品到码垛多种不同产品。应用于产品搬运、码垛等,广泛应用于汽车、物流、家电、医药、食品饮料等不同领域。
专利号CN206717865U公布了一种码垛机械手,包括底座和转动设置在底座上的机架,所述机架上从下往上依次连接有第一臂、第二臂、第三臂和抓取装置,所述第一臂通过第一转轴转动连接于机架,所述第二臂的一端通过第二转轴转动连接于第一臂、另一端通过第三转轴转动连接于第三臂;所述机架上设有一驱动电机Ⅰ;还包括连杆机构和旋转架;所述连杆机构包括相平行的依次铰接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆;所述抓取装置连接在旋转架上;本发明有利于降低其整体重量,提升运动灵活性,提高码垛的效率。
上述码垛机械手在使用时具有以下几个缺点:1、上述码垛机械手在使用时只能够单一方向上进行移动转动,使得机械手的运动较为单一,转动不够灵活。
2、上述码垛机械手在使用时不能够将物料牢牢的固定起来,使得机械手的使用效果较差。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种码垛机器人及其控制方法,通过安装的固定座,能够将承接爪抓取的物料固定在承接座的表面,防止承接爪上方的物料产生滑移,影响码垛效果的情况发生。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种码垛机器人的控制方法,包括:
利用摄像机来获取目标物体的位置信息,经过运算变换转化成机器人手爪的抓取信息,然后再利用工业机器人运动学的逆解算法计算出一组机械臂各个关节的转角,再通过控制机器人各个关节的转动,使机器人的手爪以特定的姿态到达目标物体的位置并实现对目标物体的准确抓取。
作为本发明的进一步优化方案,视觉控制具体包括:
(1)图像去燥:
摄像机采集图像后,采用邻域平均法,即由相邻区域中众多像素灰度的平均值来代替每一像素灰度,采集到带有N×N像素的原始图像是g(x,y),并且去除噪音后的图像是h(x,y);可以得到这样一个公式:
Figure BDA0002558409800000021
其中,x,y=0,1,2,…,N-1;x则是(x,y)相邻区域图像的全部像素坐标;
(2)图像分割:
假设分割阂值是T,若图像灰度值超过T,那么其就是目标区域;若图像灰度值低于T,那么其就是背景区域,图像墒值定义如下:
Figure BDA0002558409800000031
其中p(x,y)是指像素发生概率,并且p(x,y)=ni/N指像素数量,N则是像素的总数量;
背景区域中的概率是
Figure BDA0002558409800000032
目标区域中的概率则是
Figure BDA0002558409800000033
其中x=T,T+1,…,L,并且L是指图像灰度极数。
作为本发明的进一步优化方案,所述的码垛机器人包括机器人本体和视觉系统,所述的机器人本体包括底座,所述底座的内部一侧固定安装有电机A,所述电机A的输出端固定连接有转轴的输入端,所述转轴的顶端固定连接有齿轮A,所述齿轮A的外侧啮合有齿轮B,所述齿轮B的上方间隙连接有码垛座,所述码垛座的一侧固定连接有电机B,所述电机B的输出端固定连接有螺杆的输入端,所述螺杆的外侧配合连接有螺纹套筒,所述螺纹套筒的外侧固定连接有轴承套筒,所述轴承套筒的一侧过盈连接有支杆,所述支杆的一端固定连接有固定座,所述固定座的一侧插接有承接爪,所述固定座的两侧固定安装有侧板,所述侧板的内部开设有内腔,所述内腔的一侧滑动连接有压板,所述压板的一端固定连接有夹板,所述夹板的形状为三角形。
作为本发明的进一步优化方案,所述内腔的内部镶嵌连接有弹簧,所述弹簧的数量为多个。
作为本发明的进一步优化方案,所述夹板的一侧镶嵌连接有橡胶垫,所述橡胶垫的材料为硫化橡胶。
作为本发明的进一步优化方案,所述齿轮B的底端间隙连接有轴承。
作为本发明的进一步优化方案,所述电机A的输入端与外部电源电性连接,所述电机B的输入端与外部电源电性连接。
本发明的有益效果在于:
1)本发明通过安装的电机B,使用时,将底座固定连接在机器人的一侧,随后接通外部电源,随后打开外部开关,使得电机B运转,电机B通过内部马达的旋转作用,使得螺杆转动,此时在螺杆外侧的螺纹套筒通过内壁有螺纹与螺杆外壁的螺纹相配合,带动螺纹套筒在螺杆外壁上下转动移动,同时带动轴承套筒在码垛座的内部带动支杆上下移动,进而使得的支杆一端的承接爪可以上下移动,随后在转动时,打开开关,使得电机A转动,电机A通过内部马达的旋转作用带动转轴旋转,使得转轴顶端的齿轮A带动外侧啮合的齿轮B转动,使得齿轮B在轴承的上方带动码垛座转动,使得码垛座完成360°转动,从而使得码垛座能够在升降的同时旋转转动,使得机器人的码垛效率更高,进而提高使用效果;
本发明通过安装的固定座,使用时,将需要码垛的物料放置在承接爪的顶端,随后控制电机B带动支杆向上移动,使得物料能够卡接在承接爪一侧的固定座的内部,由于固定座内部的夹板形状为三角形,使得物料在卡接时,能够抵接在夹板的两侧,带动夹板向两侧挤压压板,使得压板压缩内腔内部的弹簧,使得弹簧产生一定的弹性收缩,进而使得内腔的内部空间变大,从而带动夹板向内腔的一侧移动,同时弹簧由于压缩能够产生一定的弹力,使得夹板能够将固定座内部的物料夹持在固定座的内部,防止固定座内部的物料在码垛时产生滑移,影响码垛效果的情况发生,同时安装的橡胶垫,表面的摩擦系数较大,能够增加夹板与物料之间的摩擦力,防止夹板与物料之间滑动,从而提高使用效果。
附图说明
图1是本发明的机器人剖面结构示意图;
图2是本发明的机器人固定座结构示意图。
图中:1底座、2电机A、3转轴、4齿轮A、5轴承、6齿轮B、7码垛座、8电机B、9螺杆、10螺纹套筒、11轴承套筒、12支杆、13连接杆、14承接爪、15侧板、16内腔、17弹簧、18压板、19夹板、20橡胶垫。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述,有必要在此指出的是,以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明,不能理解为对本申请保护范围的限制,该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本发明的一种码垛机器人的控制方法,包括:
利用摄像机来获取目标物体的位置信息,经过运算变换转化成机器人手爪的抓取信息,然后再利用工业机器人运动学的逆解算法计算出一组机械臂各个关节的转角,再通过控制机器人各个关节的转动,使机器人的手爪以特定的姿态到达目标物体的位置并实现对目标物体的准确抓取。
其中,视觉控制具体包括:
(1)图像去燥:
摄像机采集图像后,采用邻域平均法,即由相邻区域中众多像素灰度的平均值来代替每一像素灰度,采集到带有N×N像素的原始图像是g(x,y),并且去除噪音后的图像是h(x,y);可以得到这样一个公式:
Figure BDA0002558409800000061
其中,x,y=0,1,2,…,N-1;x则是(x,y)相邻区域图像的全部像素坐标;
(2)图像分割:
假设分割阂值是T,若图像灰度值超过T,那么其就是目标区域;若图像灰度值低于T,那么其就是背景区域,图像墒值定义如下:
Figure BDA0002558409800000062
其中p(x,y)是指像素发生概率,并且p(x,y)=ni/N指像素数量,N则是像素的总数量;
背景区域中的概率是
Figure BDA0002558409800000063
目标区域中的概率则是
Figure BDA0002558409800000064
其中x=T,T+1,…,L,并且L是指图像灰度极数。
本发明的视觉系统,从图像去噪、图像分割等人手,完成图像处理与控制系统设计等工作,提高机器人码放稳定性与可操作性,从而促进物品高效码放的实现。
如图1-2所示,一种码垛机器人,包括底座1,所述底座1的内部一侧固定安装有电机A2,所述电机A2的输出端固定连接有转轴3的输入端,所述转轴3的顶端固定连接有齿轮A4,所述齿轮A4的外侧啮合有齿轮B6,所述齿轮B6的上方间隙连接有码垛座7,所述码垛座7的一侧固定连接有电机B8,所述电机B8的输出端固定连接有螺杆9的输入端,所述螺杆9的外侧配合连接有螺纹套筒10,所述螺纹套筒10的外侧固定连接有轴承套筒11,所述轴承套筒11的一侧过盈连接有支杆12,所述支杆12的一端固定连接有固定座13,所述固定座13的一侧插接有承接爪14,所述固定座13的两侧固定安装有侧板15,所述侧板15的内部开设有内腔16,所述内腔16的一侧滑动连接有压板18,所述压板18的一端固定连接有夹板19,所述夹板19的形状为三角形,通过安装的固定座,能够将承接爪抓取的物料固定在承接座的表面,防止承接爪上方的物料产生滑移,影响码垛效果的情况发生。
如图1-2所示,所述内腔16的内部镶嵌连接有弹簧17,所述弹簧17的数量为多个,通过安装的弹簧,能够将压板从内腔的内部顶出。
如图1-2所示,所述夹板19的一侧镶嵌连接有橡胶垫20,所述橡胶垫20的材料为硫化橡胶,通过安装的橡胶垫,能够增加夹板与物料之间的摩擦。
如图1-2所示,所述齿轮B6的底端间隙连接有轴承5,通过安装的轴承,能够减少码垛座与底座之间的摩擦。
如图1-2所示,所述电机A2的输入端与外部电源电性连接,所述电机B8的输入端与外部电源电性连接。
需要说明的是,使用时,将底座1固定连接在机器人的一侧,随后接通外部电源,随后打开外部开关,使得电机B8运转,电机B8通过内部马达的旋转作用,使得螺杆9转动,此时在螺杆9外侧的螺纹套筒10通过内壁有螺纹与螺杆9外壁的螺纹相配合,带动螺纹套筒10在螺杆9外壁上下转动移动,同时带动轴承套筒11在码垛座7的内部带动支杆12上下移动,进而使得的支杆12一端的承接爪14可以上下移动,随后在转动时,打开开关,使得电机A2转动,电机A2通过内部马达的旋转作用带动转轴3旋转,使得转轴3顶端的齿轮A4带动外侧啮合的齿轮B6转动,使得齿轮B6在轴承5的上方带动码垛座7转动,使得码垛座7完成360°转动,从而使得码垛座7能够在升降的同时旋转转动,使得机器人的码垛效率更高,进而提高使用效果,随后,将需要码垛的物料放置在承接爪14的顶端,随后控制电机B8带动支杆12向上移动,使得物料能够卡接在承接爪14一侧的固定座13的内部,由于固定座13内部的夹板19形状为三角形,使得物料在卡接时,能够抵接在夹板19的两侧,带动夹板19向两侧挤压压板18,使得压板18压缩内腔16内部的弹簧,使得弹簧17产生一定的弹性收缩,进而使得内腔16的内部空间变大,从而带动夹板19向内腔16的一侧移动,同时弹簧17由于压缩能够产生一定的弹力,使得夹板19能够将固定座13内部的物料夹持在固定座13的内部,防止固定座13内部的物料在码垛时产生滑移,影响码垛效果的情况发生,同时安装的橡胶垫20,表面的摩擦系数较大,能够增加夹板19与物料之间的摩擦力,防止夹板19与物料之间滑动,从而提高使用效果。
上述电机A2和电机B8为市面上常见的CC-3/3WZ型号。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:包括:
利用摄像机来获取目标物体的位置信息,经过运算变换转化成机器人手爪的抓取信息,然后再利用工业机器人运动学的逆解算法计算出一组机械臂各个关节的转角,再通过控制机器人各个关节的转动,使机器人的手爪以特定的姿态到达目标物体的位置并实现对目标物体的准确抓取。
2.根据权利要求1所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:视觉控制具体包括:
(1)图像去燥:
摄像机采集图像后,采用邻域平均法,即由相邻区域中众多像素灰度的平均值来代替每一像素灰度,采集到带有N×N像素的原始图像是g(x,y),并且去除噪音后的图像是h(x,y);可以得到这样一个公式:
Figure FDA0002558409790000011
其中,x,y=0,1,2,…,N-1;x则是(x,y)相邻区域图像的全部像素坐标;
(2)图像分割:
假设分割阂值是T,若图像灰度值超过T,那么其就是目标区域;若图像灰度值低于T,那么其就是背景区域,图像墒值定义如下:
Figure FDA0002558409790000012
其中p(x,y)是指像素发生概率,并且p(x,y)=ni/N指像素数量,N则是像素的总数量;
背景区域中的概率是
Figure FDA0002558409790000021
目标区域中的概率则是
Figure FDA0002558409790000022
其中x=T,T+1,…,L,并且L是指图像灰度极数。
3.根据权利要求1或2所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:所述的码垛机器人包括机器人本体和视觉系统,所述的机器人本体包括底座(1),所述底座(1)的内部一侧固定安装有电机A(2),所述电机A(2)的输出端固定连接有转轴(3)的输入端,所述转轴(3)的顶端固定连接有齿轮A(4),所述齿轮A(4)的外侧啮合有齿轮B(6),所述齿轮B(6)的上方间隙连接有码垛座(7),所述码垛座(7)的一侧固定连接有电机B(8),所述电机B(8)的输出端固定连接有螺杆(9)的输入端,所述螺杆(9)的外侧配合连接有螺纹套筒(10),所述螺纹套筒(10)的外侧固定连接有轴承套筒(11),所述轴承套筒(11)的一侧过盈连接有支杆(12),所述支杆(12)的一端固定连接有固定座(13),所述固定座(13)的一侧插接有承接爪(14),所述固定座(13)的两侧固定安装有侧板(15),所述侧板(15)的内部开设有内腔(16),所述内腔(16)的一侧滑动连接有压板(18),所述压板(18)的一端固定连接有夹板(19),所述夹板(19)的形状为三角形。
4.根据权利要求3所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:所述内腔(16)的内部镶嵌连接有弹簧(17),所述弹簧(17)的数量为多个。
5.根据权利要求3所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:所述夹板(19)的一侧镶嵌连接有橡胶垫(20),所述橡胶垫(20)的材料为硫化橡胶。
6.根据权利要求3所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:所述齿轮B(6)的底端间隙连接有轴承(5)。
7.根据权利要求3所述的一种码垛机器人的控制方法,其特征在于:所述电机A(2)的输入端与外部电源电性连接,所述电机B(8)的输入端与外部电源电性连接。
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