CN111844116A

CN111844116A - 分拣机器人

Info

Publication number: CN111844116A
Application number: CN202011012153.XA
Authority: CN
Inventors: 袁靖; 周翔; 王成
Original assignee: Suzhou Jono Environment Engineering Co ltd
Current assignee: Suzhou Jianuo Environmental Technology Co ltd; Suzhou Jianuo Intelligent Manufacturing Co ltd
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: CN111844116B

Abstract

本发明揭示了一种分拣机器人，所述分拣机器人包括安装座、通过第一转轴设于所述安装座的左夹爪组件、通过第二转轴设于所述安装座的右夹爪组件、连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，所述分拣机器人还包括与左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相连接以驱动其旋转的驱动机构，当所述驱动机构驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，所述左夹爪组件和所述右夹爪组件的转动方向相反，以使得所述左夹爪组件和右夹爪组件夹紧或释放待分拣物料。本发明提供的分拣机器人，实现了柔性抓取、而且大大提高了抓取力、且成本较低。

Description

分拣机器人

技术领域

本发明涉及一种分拣机器人。

背景技术

现有机械手分拣技术主要有两种。第一种是气吸式吸盘，即机械手在与物料接触的表面产生负压，从而将物料吸附，进而实现对物料的抓取。而该种方式，由于受到吸盘工作原理以及真空泵性能的限制，这类机械手只适合抓取质量轻、且表面光滑的物料。另外，兼容性较差，若换了一种形状的待抓取物料，必须更换与其相应的机械手。

第二种是手抓式机械夹爪，即机械手模拟人手的方式抓取物料。该种方式中，物料表面是否光滑对机械手抓取无影响。该种机械夹爪采用伺服电动式夹爪，具有一定的夹爪柔性，但夹持力较小，难以实现较重物料抓取，而且控制非常复杂、制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分拣机器人，实现了柔性抓取、而且大大提高了抓取力、且成本较低。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人包括安装座、通过第一转轴设于所述安装座的左夹爪组件、通过第二转轴设于所述安装座的右夹爪组件、连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，所述分拣机器人还包括与左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相连接以驱动其旋转的驱动机构，当所述驱动机构驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，所述左夹爪组件和所述右夹爪组件的转动方向相反，以使得所述左夹爪组件和右夹爪组件夹紧或释放待分拣物料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动机构为气缸，所述气缸包括相对于安装座固定设置的气缸本体、及与所述左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相活动连接的活塞杆。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元，所述控制单元包括控制阀组件，控制阀组件与气源和气缸相连接，以控制活塞杆的伸缩运动。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述控制阀组件包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀，所述第一控制阀和第三控制阀用于控制左夹爪组件和右夹爪组件的闭合或使其保持于夹持状态，所述第二控制阀和第四控制阀用于控制左夹爪组件和右夹爪组件的打开。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述气缸上具有第一先导口和第二先导口，当所述活塞杆需向外伸出运动时，从所述第二控制阀进气到气缸中以推动所述活塞杆伸出，且从所述第三控制阀进气以打开所述第二先导口，从而使所述气缸内的气体从所述第四控制阀排出，当所述活塞杆需向内缩回运动时，从所述第四控制阀进气到气缸中，且从所述第一控制阀进气以打开所述第一先导口，从而使所述气缸内的气体从所述第二控制阀排出。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述分拣机器人还包括阀岛件，所述阀岛件设有阀岛第一通气口和阀岛第二通气口，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀均与阀岛第一通气口和阀岛第二通气口相连通。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀均集成于所述阀岛件上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元和与所述控制单元电连接的图像单元，所述图像单元用于获取所述物料的物料参数，所述物料参数被传输至所述控制单元，所述控制单元对物料参数进行计算处理并控制所述左夹爪组件和右夹爪组件的运动。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式还提供另一种分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人包括安装座、通过第一转轴设于所述安装座的左夹爪组件、通过第二转轴设于所述安装座的右夹爪组件、连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，所述分拣机器人还包括与左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相连接以驱动其旋转的气缸，当所述气缸驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，以使得所述左夹爪组件和所述右夹爪组件同步向相反方向转动，所述分拣机器人还包括与外接气源相连通的气源处理单元，经所述气源处理单元处理过的气源进入到所述气缸。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元和与所述控制单元电连接的图像单元，所述图像单元用于获取待分拣物料的物料参数，所述物料参数被传输至所述控制单元，所述控制单元对物料参数进行计算处理并控制所述左夹爪组件和右夹爪组件的运动。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案中，设有连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，从而当所述驱动机构驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件能带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，从而不但实现了柔性抓取、而且大大提高了抓取力，另外，该分拣机器人结构简单、成本更低。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中分拣机器人的示意图，

图2是图1中分拣机器人的局部放大示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

如图1和图2所示，本发明公开了一种分拣机器人，分拣机器人包括安装座10、通过第一转轴12设于安装座10的左夹爪组件14、通过第二转轴16设于安装座10的右夹爪组件18、连接左夹爪组件14和右夹爪组件18的连杆组件20。分拣机器人还包括与左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一相连接以驱动其旋转的驱动机构19，当驱动机构19驱动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一转动时，连杆组件20带动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中另一个转动，左夹爪组件14和右夹爪组件18的转动方向相反，以使得左夹爪组件14和右夹爪组件18夹紧或释放待分拣物料。分拣机器人还包括用于置放待抓取物料（未图示）的传动带（未图示）。

本优选实施例中，由于设有连接左夹爪组件14和右夹爪组件18的连杆组件20，从而当驱动机构19驱动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一转动时，连杆组件20能带动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中另一个转动，从而不但实现了柔性抓取、而且大大提高了抓取力，另外，该分拣机器人结构简单、成本更低。

进一步的，驱动机构19为气缸，当气缸驱动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一转动时，连杆组件20带动左夹爪组件14和右夹爪组件18其中另一个转动，以使得左夹爪组件14和右夹爪组件18同步向相反方向转动。气缸包括相对于安装座10固定设置的气缸本体22、及与左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一相活动连接的活塞杆24。具体的，左夹爪组件14和右夹爪组件18其中之一与活塞杆24转动连接。

本优选实施中，活塞杆24与左夹爪组件14相活动连接。当然，也可以设置成活塞杆24与右夹爪组件18相活动连接。具体的，活塞杆24通过上转轴25与左夹爪组件14相转动连接，当活塞杆24伸出时，活塞杆24驱动左夹爪组件14向逐渐靠近右夹爪组件18的方向转动，以图1所示意的为例，活塞杆24驱动左夹爪组件14以第一转轴12为旋转中心绕逆时针方向转动，同时，右夹爪组件18在连杆组件20的带动下以第二转轴16为旋转中心绕顺时针方向转动，最终左夹爪组件14和右夹爪组件18抓取到待抓取物料。

相应的，当活塞杆24缩回时，活塞杆24驱动左夹爪组件14向逐渐远离右夹爪组件18的方向转动，以图1所示意的为例，活塞杆24驱动左夹爪组件14以第一转轴12为旋转中心绕顺时针方向转动，同时，右夹爪组件18在连杆组件20的带动下以第二转轴16为旋转中心绕逆时针方向转动，最终左夹爪组件14和右夹爪组件18释放物料。采用连杆组件20连接左夹爪组件14和右夹爪组件18，更好地保证了左夹爪组件14和右夹爪组件18的运动同步性，从而更加可靠有效地抓取到物料。

进一步的，连杆组件20包括通过左转轴26与左夹爪组件14相转动连接的第一连杆28和通过右转轴30与右夹爪组件18相转动连接的第二连杆32，且第一连杆28和第二连杆32相活动连接。为提高转动灵活性、减小转动阻力，左转轴26处设有左轴承，右转轴30处设有右轴承。

上转轴25的轴线、左转轴26的轴线和第一转轴12的轴线位于同一平面上，上转轴25和第一转轴12位于左转轴26的两侧，左夹爪组件14对物料的抓取点至第一转轴12的距离大于上转轴25至第一转轴12的距离，从而使得活塞杆24驱动左夹爪组件14转动较小的角度，左夹爪组件14的抓取点就可以转动较大的行程，大大提高了抓取效率。

左夹爪组件14包括左夹爪34和与左夹爪34相固定连接的左旋转板36，左旋转板36通过第一转轴12转动连接于安装座10，左旋转板36与活塞杆24相活动连接，且左旋转板36与连杆组件20转动连接，具体的，左旋转板36与第一连杆28相转动连接。

右夹爪组件18包括右夹爪38和与右夹爪38相固定连接的右旋转板40，右旋转板40通过第二转轴16转动连接于安装座10，且右旋转板40与连杆组件20转动连接，具体的，右旋转板40与第二连杆32相转动连接。另外，左夹爪34和右夹爪38的结构形式相对称且相对称设置，左旋转板36的延伸长度大于右旋转板40的延伸长度。

第一转轴12和第二转轴16在空间上的位置都是固定不动的。而左转轴26、右转轴30和上转轴25在空间上的位置会随着左夹爪组件14和右夹爪组件18的运动而变化。进一步的，由于活塞杆24与左旋转板36通过上转轴25转动连接，且左夹爪组件14通过第一转轴12转动连接于安装座10，使得当活塞杆24伸出时，活塞杆24驱动左夹爪组件14以第一转轴12为旋转中心绕逆时针方向转动，此时左夹爪组件14闭合。同时，由于左转轴26位于左旋转板36上，而第一连杆28和左旋转板36通过左转轴26转动连接，左夹爪组件14逆时针转动时，左旋转板36会带动左转轴26向斜左上方运动，第一连杆28的运动会带动第二连杆32运动，使第二连杆32推动右转轴30向斜右上方运动，由于第二连杆32和右夹爪组件18的右旋转板40通过右转轴30转动连接，从而驱动右夹爪组件18绕第二转轴16顺时针转动，使得右夹爪组件18闭合。

相应的，当活塞杆24缩回时，活塞杆24拉动左旋转板36，使得左夹爪组件14以第一转轴12为旋转中心绕顺时针方向转动，此时左夹爪组件14打开。同时，左夹爪组件14顺时针转动时，左旋转板36会带动左转轴26向斜右下方运动，从而带动第一连杆28运动，第一连杆28的运动会带动第二连杆32运动，使第二连杆32拉动右转轴30向斜左下方运动，由于第二连杆32和右夹爪组件18的右旋转板40通过右转轴30转动连接，从而驱动右夹爪组件18绕第二转轴16逆时针转动，使右夹爪组件18打开。

分拣机器人还包括控制左夹爪组件14和右夹爪组件18运动的控制单元，控制单元包括控制阀组件，控制阀组件与外接的气源和气缸相连接，控制阀组件对气源的进出进行控制，从而控制活塞杆24的伸缩运动。

进一步的，控制阀组件包括第一控制阀42、第二控制阀44、第三控制阀46和第四控制阀48，第一控制阀42和第三控制阀46用于控制左夹爪组件14和右夹爪组件18的闭合或使其保持于夹持状态，第二控制阀44和第四控制阀48用于控制左夹爪组件14和右夹爪组件18的打开。

具体的，气缸上具有第一先导口（未图示）和第二先导口（未图示），当活塞杆24需向外伸出运动时，也就是左夹爪组件14和右夹爪组件18需要闭合时，从第二控制阀44进气到气缸中以推动活塞杆24伸出，且从第三控制阀46进气以打开第二先导口，从而使气缸内的气体从第四控制阀48排出，当活塞杆24需向内缩回运动时，也就是左夹爪组件14和右夹爪组件18需要打开时，从第四控制阀48进气到气缸中，且从第一控制阀42进气以打开第一先导口，从而使气缸内的气体从第二控制阀44排出。

本优选实施例中，由于设有第一先导口和第二先导口，可使活塞杆24保持于任意位置，从而使左夹爪组件14和右夹爪组件18保持于任意的开合行程位置。具体的，初始状态下，左夹爪组件14和右夹爪组件18闭合。当在对物料进行夹持前，要先使左夹爪组件14和右夹爪组件18打开一定行程，打开一定行程后，第四控制阀48停止进气，第一控制阀42也停止进气以使第一先导口关闭，从而将气体保持于气缸中，使得左夹爪组件14和右夹爪组件18保持于该行程位置。因此，左夹爪组件14和右夹爪组件18可保持于任意行程位置。

当左夹爪组件14和右夹爪组件18运动到物料的两侧需要进行夹紧时。从第二控制阀44进气到气缸中以推动活塞杆24伸出，且从第三控制阀46进气以打开第二先导口，从而使气缸内的气体从第四控制阀48排出，从而使左夹爪组件14和右夹爪组件18闭合，当夹紧物料后需要保持于该夹紧位置，此时第二控制阀44停止进气，第三控制阀46也停止进气以使第二先导口关闭，从而将气体保持于气缸中，以使得左夹爪组件14和右夹爪组件18保持于该夹紧位置。由此可使得左夹持组件14和右夹持组件18在夹持物料前提前打开并保持于一定的打开行程，大大提高了分拣机器人的夹持效率。

分拣机器人还包括阀岛件50，阀岛件50设有阀岛第一通气口和阀岛第二通气口，第一控制阀42、第二控制阀44、第三控制阀46和第四控制阀48均与阀岛第一通气口和阀岛第二通气口相连通。阀岛第一通气口和阀岛第二通气口通过内部管道相连通，阀岛第一通气口与外接气源相连接，且将阀岛第二通气口与外界相连通，从而使得分拣机器人的整体结构简单紧凑、占用体积较小。也就是说，阀岛第一通气口为进气口，阀岛第二通气口为出气口。当然，可以仅设置一个用于出气的阀岛第二通气口，也可以设置两个以上用于出气的阀岛第二通气口。

本优选实施例中，第一控制阀42、第二控制阀44、第三控制阀46和第四控制阀48均集成于阀岛件50上。从而进一步使得分拣机器人的整体结构更加简单紧凑、占用体积更小。

另外，分拣机器人还包括与控制单元电连接的位置发生器（未图示），位置发生器设置于气缸的外壳上，位置发生器用于检测活塞杆24的位置，以获得活塞杆24伸出或缩回的行程，且该行程信息被传输至控制单元，控制单元根据行程信息分析计算左夹爪组件14和右夹爪组件18的状态及开合行程。控制单元还包括PLC或运动控制器，PLC或运动控制器可根据位置发生器的信号控制第一控制阀42、第二控制阀44、第三控制阀46和第四控制阀48的开启和/或关闭，以抓取或释放物料。

进一步的，分拣机器人还包括与控制单元电连接的图像单元，图像单元用于获取物料的物料参数，物料参数被传输至控制单元，控制单元对物料参数进行计算处理并控制左夹爪组件14和右夹爪组件18的运动。当然，物料参数也可以人工输入进控制单元。具体的，图像单元用于获取物料的物料参数宽度c和厚度d，宽度c和厚度d被传输至控制单元，控制单元对宽度c、厚度d和轴心距b进行分析可计算出距离h，其中，b为第一转轴12和第二转轴16之间的轴心距，h定义为第一转轴12至左夹爪34在待抓取物料上的抓取点在垂直于待抓取物料的方向上的距离。

分拣机器人还包括与外接气源相连通的气源处理单元52，经气源处理单元52处理过的气源进入到气缸。气源处理单元52对气源进行过滤处理、减压处理等，从而使得处理过的气流干净、且压力稳定，不会对气缸造成损害。气源处理单元52的一个端口连通外接气源，气源处理单元52的另一个端口连通控制阀组件。具体的，气源处理单元52的另一个端口与第一控制阀42、第二控制阀44、第三控制阀46和第四控制阀48均相连通。优选的，气源处理单元52的另一个端口与阀岛件50的阀岛第一通气口相直接连通。

分拣机器人在工作时，图像单元首先获取待分拣物料的物料信息即物料外形尺寸，然后活塞杆24缩回以打开夹爪，打开的行程由物料的宽度决定，且打开的行程由位置发生器实时获得，做到了实时智能控制，此处默认初始状态夹爪闭合。左夹爪组件14和右夹爪组件18打开的开合大小由PLC或运动控制器根据物料外形尺寸来控制，当传动带将物料传送到抓取范围内，左夹爪组件14和右夹爪组件18下降，活塞杆24伸出，从而将物料夹紧，最后分拣机器人将物料抓取到设定位置后打开夹爪以释放物料。

本优选实施例，使用压缩空气作为驱动源，且采用第一先导口和第二先导口进行控制，实现了一定的抓取柔性度，同时保有气动夹爪的夹持力度，整体结构简单灵巧。在连杆组件20的结构下能达到气缸短行程夹持大行程的效果。而且，使得分拣机器人整体可控在12KG下，夹持力最大可达30KG，大大降低了设计难度和成本。本发明可用于各种直角坐标式智能机器人的分拣，降低了成本和能耗，且提高抓取效果。

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，各实施方式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。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人包括安装座、通过第一转轴设于所述安装座的左夹爪组件、通过第二转轴设于所述安装座的右夹爪组件、连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，所述分拣机器人还包括与左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相连接以驱动其旋转的驱动机构，当所述驱动机构驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，所述左夹爪组件和所述右夹爪组件的转动方向相反，以使得所述左夹爪组件和右夹爪组件夹紧或释放待分拣物料。

2.根据权利要求1所述的分拣机器人，其特征在于，所述驱动机构为气缸，所述气缸包括相对于安装座固定设置的气缸本体、及与所述左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相活动连接的活塞杆。

3.根据权利要求2所述的分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元，所述控制单元包括控制阀组件，控制阀组件与气源和气缸相连接，以控制活塞杆的伸缩运动。

4.根据权利要求3所述的分拣机器人，其特征在于，所述控制阀组件包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀，所述第一控制阀和第三控制阀用于控制左夹爪组件和右夹爪组件的闭合或使其保持于夹持状态，所述第二控制阀和第四控制阀用于控制左夹爪组件和右夹爪组件的打开。

5.根据权利要求4所述的分拣机器人，其特征在于，所述气缸上具有第一先导口和第二先导口，当所述活塞杆需向外伸出运动时，从所述第二控制阀进气到气缸中以推动所述活塞杆伸出，且从所述第三控制阀进气以打开所述第二先导口，从而使所述气缸内的气体从所述第四控制阀排出，当所述活塞杆需向内缩回运动时，从所述第四控制阀进气到气缸中，且从所述第一控制阀进气以打开所述第一先导口，从而使所述气缸内的气体从所述第二控制阀排出。

6.根据权利要求5所述的分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人还包括阀岛件，所述阀岛件设有阀岛第一通气口和阀岛第二通气口，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀均与阀岛第一通气口和阀岛第二通气口相连通。

7.根据权利要求6所述的分拣机器人，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀均集成于所述阀岛件上。

8.根据权利要求1所述的分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元和与所述控制单元电连接的图像单元，所述图像单元用于获取所述物料的物料参数，所述物料参数被传输至所述控制单元，所述控制单元对物料参数进行计算处理并控制所述左夹爪组件和右夹爪组件的运动。

9.一种分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人包括安装座、通过第一转轴设于所述安装座的左夹爪组件、通过第二转轴设于所述安装座的右夹爪组件、连接左夹爪组件和右夹爪组件的连杆组件，所述分拣机器人还包括与左夹爪组件和右夹爪组件其中之一相连接以驱动其旋转的气缸，当所述气缸驱动左夹爪组件和右夹爪组件其中之一转动时，所述连杆组件带动所述左夹爪组件和右夹爪组件其中另一个转动，以使得所述左夹爪组件和所述右夹爪组件同步向相反方向转动，所述分拣机器人还包括与外接气源相连通的气源处理单元，经所述气源处理单元处理过的气源进入到所述气缸。

10.根据权利要求9所述的分拣机器人，其特征在于，所述分拣机器人还包括控制左夹爪组件和右夹爪组件运动的控制单元和与所述控制单元电连接的图像单元，所述图像单元用于获取待分拣物料的物料参数，所述物料参数被传输至所述控制单元，所述控制单元对物料参数进行计算处理并控制所述左夹爪组件和右夹爪组件的运动。