CN112158427B - 一种基于多轴机器人的打包工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多轴机器人的打包工作站，包括多个设备和若干个信号底座；多个设备中的任一个设备设置在对应的一个信号底座上；信号底座包括壳体、传导柱、通信激光发生器、信号调制器、激光接收器、信号解调器、中控主机和连接接口；中控主机分别与信号调制器、信号解调器和连接接口信号连接，信号调制器与通信激光发生器信号连接，信号解调器与激光接收器信号连接、连接接口与多个设备中对应的一个设备信号连接；多个设备中的任意两个需要通信的设备基于对应的信号底座进行通信。该打包工作站通过信号底座的设置，提高打包工作站的工作可靠性。

Description

一种基于多轴机器人的打包工作站

技术领域

本发明涉及到打包机械领域，具体涉及到一种基于多轴机器人的打包工作站。

背景技术

图1示出了一种现有技术下的打包工作站三维结构示意图，现有技术下有这样的一种打包工作站，针对需要进行打包的产品，以六轴机器人1为中心，围绕该六轴机器人1设置若干辅助设备2，然后通过六轴机器人1的动作控制完成对应产品的打包。

针对于产品更替速度较快的工厂或产品品类较多的工厂，针对每一种产品分别独立配套对应的打包工作站是不符合经济性要求的，因此，如何快速构建打包工作站成为了亟需解决的一个问题；其中，不同设备之间的线缆连接是打包工作站构建的其中一部分工作，线缆连接工作随着设备的数量等因素的影响，作业复杂性相应增加。

为了解决不同设备之间的线缆连接问题，部分技术人员曾对设备进行无线化改造，利用WIFI通信、4G通信、5G通信等技术方式实现不同设备之间的无线化连接，以避免使用实体线缆进行接线，在模拟实际生产的过程中发现，当区域内的设备密度过大时，由于信号覆盖是区域性的，信号间的串扰十分严重，在信号的传输过程中产生了数据延迟、数据丢包等问题，不仅导致六轴机器人与辅助设备间的配合动作产生错乱，打乱生产节奏，还会导致六轴机器人（没有防碰撞功能的购置成本较低的机器人）与设备直接碰撞的问题，容易导致六轴机器人和设备受损，因此，如何通过更简单的方式实现不同设备间的有效通信，是快速构建打包工作站所要解决的问题之一。

发明内容

为了通过更简单的方式构建可靠的打包工作站，本发明提供了一种基于多轴机器人的打包工作站，包括多个设备，所述多个设备包括多轴机器人和若干个辅助打包设备，所述若干个辅助打包设备围绕所述多轴机器人设置；

该打包工作站还包括若干个信号底座；

所述多个设备中的任一个设备设置在对应的一个信号底座上；

所述信号底座包括壳体、传导柱、通信激光发生器、信号调制器、激光接收器、信号解调器、中控主机和连接接口；

所述中控主机分别与所述信号调制器、所述信号解调器和所述连接接口信号连接，所述信号调制器与所述通信激光发生器信号连接，所述信号解调器与所述激光接收器信号连接、所述连接接口与所述多个设备中对应的一个设备信号连接；

所述壳体中部设置有散射腔，所述散射腔中设置有多面棱镜，所述激光发生器的输出端通入所述散射腔中，所述激光接收器设置在所述散射腔中；

所述传导柱具有沿轴线贯穿的导孔，所述传导柱的头部伸入至所述散射腔中，所述传导柱的尾部外伸出所述壳体；

所述多个设备中的任意两个需要通信的设备基于对应的信号底座进行通信。

可选的实施方式，所述壳体的内壁顶部设置有能够转动的环状的齿盘；

所述齿盘与对应的驱动凸齿啮合。

可选的实施方式，在一个所述信号底座中，所述传导柱的数量为两根以上，且所有传导柱上的驱动凸齿的设置位置互不相同；

所述齿盘的数量与所述传导柱的数量相对应。

可选的实施方式，所述信号底座还包括齿盘驱动模块，所述齿盘驱动模块与所述齿盘对应设置，所述齿盘驱动模块用于驱动对应的齿盘的转动。

可选的实施方式，所述散射腔的侧壁上设置有第一防漏光帘；

所述第一防漏光帘包括第一顶帘和第一底帘，所述第一顶帘包括若干个沿环状轨迹设置的第一顶弹性件，所述第一底帘包括若干个沿环状轨迹设置的第一底弹性件；

所述第一顶帘和第一底帘配合设置，所述传导柱的外壁配合在所述第一顶帘和第一底帘之间。

可选的实施方式，壳体的侧壁上设置有第二防漏光帘；

所述第二防漏光帘包括第二顶帘和第二底帘，所述第二顶帘包括若干个沿环状轨迹设置的第二顶弹性件，所述第二底帘包括若干个沿环状轨迹设置的第二底弹性件；

所述第二顶帘和第二底帘配合设置，所述传导柱的外壁配合在所述第二顶帘和第二底帘之间。

可选的实施方式，所述信号底座还包括可见光激光发生器，所述可见光激光发生器与所述中控主机信号连接。

可选的实施方式，所述若干个信号底座设置在同一平面上，所述若干个辅助打包设备分别基于对应的信号底座与所述多轴机器人通信。

可选的实施方式，所述多轴机器人所对应的通信底座的中控主机为主控主机，所述若干个辅助打包设备中的任一个辅助打包设备所对应的通信底座的中控主机为解析主机。

本发明提供了一种基于多轴机器人的打包工作站，该打包工作站围绕多轴机器人进行构建，通过信号底座的设置，可使打包工作站内的各设备之间的通信通过指向性激光传输，降低受干扰的风险，提高打包工作站的工作可靠性。

附图说明

图1示出了一种现有技术下的打包工作站三维结构示意图；

图2示出了本发明实施例的信号底座三维结构示意图；

图3示出了本发明实施例的壳体下部三维结构示意图；

图4示出了本发明实施例的壳体上部三维结构示意图；

图5示出了本发明实施例的传导柱三维结构示意图；

图6示出了本发明实施例的信号底座电路连接结构示意图；

其中，各部件与附图标记对应关系为：

壳体10、壳体上部101、壳体下部102、第二顶帘103、第二底帘104、齿盘105、下壳体120、第一环凹槽121、第二环凹槽122、环平齿123、第一底帘124、散射腔130、上壳体110、第一配合环凹槽111、第二配合环凹槽112、第一顶帘114、齿盘驱动模块20、齿盘驱动电机201、传动轴202、传动齿203、通信激光发生器30、传导柱40、导孔401、第二凸缘402、驱动凸齿403、第一凸缘404。

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作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。

具体的，本发明实施例提供一种基于多轴机器人的打包工作站，打包工作站包括多个设备，所述多个设备包括多轴机器人和若干个辅助打包设备，所述若干个辅助打包设备围绕所述多轴机器人设置。

图2示出了本发明实施例的信号底座三维结构示意图；

图3示出了本发明实施例的壳体下部102三维结构示意图；

图4示出了本发明实施例的壳体上部101三维结构示意图；

图5示出了本发明实施例的传导柱40三维结构示意图；

图6示出了本发明实施例的信号底座电路连接结构示意图。

具体的，本发明实施例的基于多轴机器人的打包工作站还包括若干个信号底座，所述多个设备中的任一个设备设置在对应的一个信号底座上；具体的，本发明实施例的信号底座起到了同一个工作站中的不同设备间的指向性通信功能。

具体的，所述信号底座包括壳体10、传导柱40、通信激光发生器30、信号调制器、激光接收器、信号解调器、中控主机和连接接口。

针对上述部件的连接关系，具体的，所述中控主机分别与所述信号调制器、所述信号解调器和所述连接接口信号连接，所述信号调制器与所述通信激光发生器30信号连接，所述信号解调器与所述激光接收器信号连接、所述连接接口与所述多个设备中对应的一个设备信号连接。

可选的，所述壳体包括上壳体110和下壳体120，上壳体110和下壳体120上分别设置有若干部件，上壳体110与对应的部件组合统称为壳体上部101，下壳体120与对应的部件组合统称为壳体下部102，具体的，壳体的结构在后续进行说明。

所述传导柱40具有沿轴线贯穿的导孔401，所述传导柱40的头部伸入至所述散射腔130中，所述传导柱40的尾部外伸出所述壳体；

所述多个设备中的任意两个需要通信的设备基于对应的信号底座进行通信。

针对于壳体的物理结构，所述壳体中部设置有散射腔130，所述散射腔130中设置有多面棱镜（不规则棱镜），所述激光发生器的输出端通入所述散射腔130中，所述激光接收器（在图中未示出实体）设置在所述散射腔130中，在多面棱镜的作用下，激光在散射腔130内部被充分打散，散射腔130整体可视为一个全方向发射器或全方向接收器，其能向空间任一方向发射出激光并将接收的激光使其打散进行二次出射或接收。

所述传导柱40具有沿轴线贯穿的导孔401，所述传导柱40的头部伸入至所述散射腔130中，所述传导柱40的尾部外伸出所述壳体；所述导孔401的线径较小，其能允许通过的激光的光路与其轴线的偏差范围需要根据实际通信的设备间的具体进行设置，以保证激光信号在脱离传导柱40后，能够到达另一传导柱40并进入另一传导柱40所对应的散射腔130中，以供散射腔130所对应的接收器接收。

所述多个设备中的任意两个需要通信的设备基于对应的信号底座进行通信。

具体的，信号底座发送信号的过程可归纳为：中控主机产生信号至信号调制器，信号调制器将信号调制并通过通信激光发生器30发射；携带有信号的激光到达散射腔130，在散射腔130的棱镜作用下生成全方向的激光光源；传导柱40接收对应其方向的激光光路并供其出射；

信号底座接收信号的过程可归纳为：传导柱40接收对应其光路的激光并引导至散射腔130中，散射腔130将接收的激光完全打散，激光接收器将接收到的激光经信号解调器解调后得到原始信号并发送到中控主机，中控主机再通过连接接口将原始信号输出到对应的设备上。

由此可见，在信号底座的工作过程中，关于传导柱40的方向调整是确保通信良好的条件之一。

具体的，为了有利于传导柱40的调节，可选的实施方式，在同一信号底座中，每一根所述传导柱40的外壁顶端设置有环状的第一凸缘404，每一根所述传导柱40的外壁下端设置有环状的第二凸缘402，每一根所述传导柱40的外壁中部设置有驱动凸齿403；

所述壳体的内壁底部（即下壳体120）设置有与所述第一凸缘404配合的第一环凹槽121、与所述第二凸缘402配合的第二环凹槽122和与所述驱动凸齿403配合的环平齿123；

所述第一凸缘404配合在所述第一环凹槽121中，所述第二凸缘402配合在所述第二环凹槽122中，所述驱动凸齿403啮合在所述环平齿123上。

相应的，由于壳体由下壳体120和上壳体110拼装而成，相应的，所述上壳体110上也配合设置有第一配合环凹槽111和第二配合环凹槽112。

通过上述设置，可保证传导柱40的轴线与壳体的半径方向一致，通过对驱动凸齿403进行驱动的控制方式，可保证传导柱40的角度运动稳定，调整（步进）一致性高。

进一步的，用手直接对驱动凸齿403进行驱动具有一定的不便利性，可选的实施方式，所述壳体的内壁顶部（即上壳体110）设置有能够转动的环状的齿盘105；所述齿盘105与对应的驱动凸齿403啮合。齿盘105的转动可驱动对应的驱动凸齿403沿对应的环平齿123的转动，而齿盘105的驱动形式为齿盘105绕自身轴线的转动，相对于直接对驱动凸齿403运动，齿盘105的驱动方式更为便利；同时，齿盘105还起着对驱动凸齿403进行固定、稳定的作用。

进一步的，若一个设备可与多个其他设备进行通信，相应的，可选的实施方式，在一个所述信号底座中，所述传导柱40的数量为两根以上，且所有传导柱40上的驱动凸齿403的设置位置互不相同；所述齿盘105的数量与所述传导柱40的数量相对应。

若干个半径不同的齿盘105相互间进行限位但互不干扰，可很好的适应于本结构对若干个传导柱40的驱动。

可选的实施方式，所述信号底座还包括齿盘驱动模块，所述齿盘驱动模块与所述齿盘105对应设置，所述齿盘驱动模块用于驱动对应的齿盘105的转动。进一步的，为了提高其自动化性能，可选的，可通过齿盘驱动模块对齿盘105进行电动化的调节，调节精度更为良好，进一步的，齿盘驱动模块可与主控主机连接，由主控主机进行驱动。

具体的，本发明实施例的齿盘驱动模块20包括齿盘驱动电机201、传动轴202和传动齿203，传动轴202横跨在齿盘上方，传动齿203固定在传动轴202的对应位置上并与对应的齿盘啮合，齿盘驱动电机201通过带动传动轴202驱动对应的齿盘转动。

进一步的，针对传导柱40可转动的实施方式，为了避免激光的直接外泄，可选的实施方式，所述散射腔130的侧壁上设置有第一防漏光帘；

所述第一防漏光帘包括第一顶帘114和第一底帘124，所述第一顶帘114包括若干个沿环状轨迹设置的第一顶弹性件，所述第一底帘124包括若干个沿环状轨迹设置的第一底弹性件；

所述第一顶帘114和第一底帘124配合设置，所述传导柱40的外壁配合在所述第一顶帘114和第一底帘124之间。

进一步的，可选的实施方式，壳体的侧壁上设置有第二防漏光帘；

所述第二防漏光帘包括第二顶帘103和第二底帘104，所述第二顶帘103包括若干个沿环状轨迹设置的第二顶弹性件，所述第二底帘104包括若干个沿环状轨迹设置的第二底弹性件；

所述第二顶帘103和第二底帘104配合设置，所述传导柱40的外壁配合在所述第二顶帘103和第二底帘104之间。

具体的，上述弹性件为顶针，顶针主要用于对传导柱为占用的空间进行遮挡，避免激光泄露；具体实施中，顶针的体积较小，本发明实施例为了图示清晰，模型比例相应加大。

进一步的，由于通信激光发生器30的发出激光未必是可见的或易见的，可选的实施方式，所述信号底座还包括可见光激光发生器，所述可见光激光发生器与所述中控主机信号连接。可见光激光发生器的目的是用于打包工作站在组装前期时，先进行外部的校准，以供需要相互通信的两台设备对应的信号底座的传导柱40进行初期对位。

为了降低传导柱40的对位难度，一般的，不同信号底座的高度通常设置为一致的，传导柱40的设置高度也是一致的，而工厂的场地找水平是很容易的一件工作，因此，可选的实施方式，所述若干个信号底座设置在同一平面上，所述若干个辅助打包设备分别基于对应的信号底座与所述多轴机器人通信，这有利于进一步降低打包工作站的组装难度。

具体实施中，一般的，都是若干个辅助打包设备围绕多轴机器人进行构建，多轴机器人一般采用相对固定的位置，而其余辅助设备则需要根据打包需求进行设置，因此，可选的实施方式，所述多轴机器人所对应的通信底座的中控主机为主控主机，所述若干个辅助打包设备中的任一个辅助打包设备所对应的通信底座的中控主机为解析主机，解析主机只承担接收信号并执行信号的工作，主控主机则负责多台辅助打包设备和六轴机器人之间的动作协调，通过调节主控主机的程序，可以快速便利的对打包工作站实现转换。

综上，本发明实施例提供了一种基于多轴机器人的打包工作站，该打包工作站围绕多轴机器人进行构建，通过信号底座的设置，可使打包工作站内的各设备之间的通信通过指向性激光传输，降低受干扰的风险，提高打包工作站的工作可靠性。

以上对本发明实施例所提供的一种基于多轴机器人的打包工作站进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于多轴机器人的打包工作站，包括多个设备，所述多个设备包括多轴机器人和若干个辅助打包设备，所述若干个辅助打包设备围绕所述多轴机器人设置，其特征在于，还包括若干个信号底座；

所述多个设备中的任一个设备设置在对应的一个信号底座上；

所述信号底座包括壳体、传导柱、通信激光发生器、信号调制器、激光接收器、信号解调器、中控主机和连接接口；

所述中控主机分别与所述信号调制器、所述信号解调器和所述连接接口信号连接，所述信号调制器与所述通信激光发生器信号连接，所述信号解调器与所述激光接收器信号连接、所述连接接口与所述多个设备中对应的一个设备信号连接；

所述壳体中部设置有散射腔，所述散射腔中设置有多面棱镜，所述通信激光发生器的输出端通入所述散射腔中，所述激光接收器设置在所述散射腔中；

所述传导柱具有沿轴线贯穿的导孔，所述传导柱的头部伸入至所述散射腔中，所述传导柱的尾部外伸出所述壳体；

所述多个设备中的任意两个需要通信的设备基于对应的信号底座进行通信。

2.如权利要求1所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，在同一信号底座中，每一根所述传导柱的外壁顶端设置有环状的第一凸缘，每一根所述传导柱的外壁下端设置有环状的第二凸缘，每一根所述传导柱的外壁中部设置有驱动凸齿；

所述壳体的内壁底部设置有与所述第一凸缘配合的第一环凹槽、与所述第二凸缘配合的第二环凹槽和与所述驱动凸齿配合的环平齿；

所述第一凸缘配合在所述第一环凹槽中，所述第二凸缘配合在所述第二环凹槽中，所述驱动凸齿啮合在所述环平齿上。

3.如权利要求2所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述壳体的内壁顶部设置有能够转动的环状的齿盘；

所述齿盘与对应的驱动凸齿啮合。

4.如权利要求3所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，在一个所述信号底座中，所述传导柱的数量为两根以上，且所有传导柱上的驱动凸齿的设置位置互不相同；

所述齿盘的数量与所述传导柱的数量相对应。

5.如权利要求3所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述信号底座还包括齿盘驱动模块，所述齿盘驱动模块与所述齿盘对应设置，所述齿盘驱动模块用于驱动对应的齿盘的转动。

6.如权利要求2所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述散射腔的侧壁上设置有第一防漏光帘；

所述第一防漏光帘包括第一顶帘和第一底帘，所述第一顶帘包括若干个沿环状轨迹设置的第一顶弹性件，所述第一底帘包括若干个沿环状轨迹设置的第一底弹性件；

所述第一顶帘和第一底帘配合设置，所述传导柱的外壁配合在所述第一顶帘和第一底帘之间。

7.如权利要求2所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，壳体的侧壁上设置有第二防漏光帘；

所述第二防漏光帘包括第二顶帘和第二底帘，所述第二顶帘包括若干个沿环状轨迹设置的第二顶弹性件，所述第二底帘包括若干个沿环状轨迹设置的第二底弹性件；

所述第二顶帘和第二底帘配合设置，所述传导柱的外壁配合在所述第二顶帘和第二底帘之间。

8.如权利要求1所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述信号底座还包括可见光激光发生器，所述可见光激光发生器与所述中控主机信号连接。

9.如权利要求1至7任一项所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述若干个信号底座设置在同一平面上，所述若干个辅助打包设备分别基于对应的信号底座与所述多轴机器人通信。

10.如权利要求9所述的基于多轴机器人的打包工作站，其特征在于，所述多轴机器人所对应的信号底座的中控主机为主控主机，所述若干个辅助打包设备中的任一个辅助打包设备所对应的信号底座的中控主机为解析主机。

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