CN112551155B - 激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置及定位方法，其中，激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，包括激光视觉型电磁式抓手、关节机器人；激光视觉型电磁式抓手，包括有框架机构、照明机构、传感机构、连接机构和吸合机构，传感机构设置在框架机构和连接机构之间，用于获取激光与视觉信息并发送至关节机器人，照明机构为传感机构提供光照；关节机器人基于通过传感机构获取的信息控制激光视觉型电磁式抓手抓取垫板。如此，通过激光与视觉融合方法实现垫板定位，通过吸合机构配合机器人来实现垫板的抓取、移运，解决了在生产、焊接垫板的过程中需要人工搬运垫板而造成加工时间长、工人工作量大且效率低下的问题。

Description

激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置及定位方法

技术领域

本申请涉及铁路垫板技术领域，更具体地说，涉及一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置及定位方法。

背景技术

垫板是铁路道岔的重要部件，它的作用是上部承载并锁定钢轨，通过岔枕螺栓与下部岔枕联结，形成道岔轨道稳定的整体结构。我国铁路道岔垫板一直采用组焊式结构，在生产、焊接过程中组焊式结构加工用时长，加工成本高，并且垫板在焊接移运过程中是通过人工移运的，工作效率低下。

因此，如何解决在生产、焊接垫板的过程中需要人工搬运垫板而造成加工时间长、增加了操作工人的工作量且工作效率低下的问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置及定位方法，其能够解决在生产、焊接垫板的过程中需要人工搬运垫板而造成加工时间长、增加了操作工人的工作量且工作效率低下的问题。

本申请提供了一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置包括激光视觉型电磁式抓手、关节机器人、机器人行走轨道和线缆拖链；所述关节机器人设置在所述机器人行走轨道上；所述关节机器人通过所述线缆拖链连接线缆；所述激光视觉型电磁式抓手，包括有框架机构、照明机构、传感机构、用于与关节机器人末端轴相连接的连接机构和至少一个用于吸附垫板的吸合机构，所述连接机构固定连接在所述框架机构的上方，所述传感机构设置在所述框架机构和所述连接机构之间，用于获取所述电磁抓手装置下方的激光与视觉信息并发送至所述关节机器人，所述照明机构设置在所述框架机构的两端，为所述传感机构提供光照；

关节机器人基于所述通过所述传感机构获取的信息生成垫板位置的三维坐标图，基于所述垫板位置的三维坐标图控制所述激光视觉型电磁式抓手抓取垫板。

可选的，所述传感机构包括：传感器安装支架、视觉传感器、激光测距传感器；所述视觉传感器、激光测距传感器通过所述连接机构与关节机器人连接，所述传感机构与所述关节机器人控制系统可通信地连接，所述传感机构向所述关节机器人发送获取的信息；

所述关节机器人基于所述视觉传感器采集的信息和所述激光测距传感器采集的信息生成垫板位置的三维坐标信息，并基于所述三维坐标信息抓取所述垫板。

可选的，所述吸合机构设置在所述框架机构的下方、并能够与所述框架机构相对滑动，所述吸合机构包括有用于吸附垫板的电磁吸盘。

可选的，所述框架机构上设置有至少一个接近开关传感器，且所述接近开关传感器与所述吸合机构相对应设置，所述吸合机构上设置有与所述接近开关传感器相对应的触片，所述接近开关传感器与所述电磁吸盘可通信地连接，当所述触片进入所述接近开关传感器的感应范围时，所述电磁吸盘接电。

可选的，所述吸合机构还包括有吸盘连接板，所述电磁吸盘固定连接在所述吸盘连接板上，所述吸盘连接板与所述框架机构滑动连接，且所述触片固定安装在所述吸盘连接板上。

可选的，所述吸盘连接板通过滑动组件与所述框架机构滑动连接，所述框架机构上设置有供所述滑动组件伸入的通孔。

可选的，所述滑动组件包括有底端与所述吸盘连接板固定连接的吸盘导杆，所述吸盘导杆位于所述通孔内并通过直线轴承与所述通孔滑动连接。

可选的，所述通孔内还设置有弹簧，所述弹簧套设在所述吸盘导杆外，且所述弹簧的底端抵在所述通孔的侧壁上，所述吸盘导杆的顶端设置有弹簧挡片，所述弹簧的顶端抵在所述弹簧挡片上。

可选的，所述关节机器人包括：机器人底盘和机器人末端轴；机器人行走轨道包括：左导轨、右导轨、导轨横梁、导轨齿条、导轨限位块、导轨支撑腿、导轨滑块，机器人滑动平台板，行走电机、行走减速器、行走齿轮、导轨润滑机构、导轨防尘板，拖链连接板；所述左导轨和右导轨通过所述导轨横梁连接，平行设置；所述机器人滑动平台板通过所述导轨限位块和所述导轨滑块可滑动的固定在所述左导轨和右导轨上；所述行走电机和行走减速器通过所述导轨齿条和行走齿轮驱动所述机器人滑动平台板在所述左导轨和右导轨上滑动；导轨润滑机构负责为所述机器人行走轨道润滑；所述导轨防尘板覆盖所述机器人行走轨道；拖链连接板设置在所述机器人行走轨道的一侧；所述机器人底盘设置在所述机器人滑动平台板上；所述激光视觉型电磁式抓手通过所述机器人末端轴安装在所述激光视觉型电磁式抓手上。

本申请还提供一种激光与视觉融合型垫板定位方法，应用于如本申请提供的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，所述激光与视觉融合型垫板定位方法包括：激光视觉型电磁式抓手

所述关节机器人通过所述机器人行走轨道移动至垫板上方位置；

所述照明机构照射待抓取的垫板；

所述视觉传感器采集所述垫板的照片；

所述关节机器人获取所述照片，并对所述照片进行图像处理，得到垫板二维坐标信息；

所述激光测距传感器检测所述激光视觉型电磁式抓手与所述垫板之间的距离信息；

所述关节机器人获取所述距离信息；

所述关节机器人基于所述距离信息和所述垫板二维坐标信息，生成垫板位置的三维坐标图；

所述关节机器人基于所述三维坐标图，控制所述激光视觉型电磁式抓手抓取所述垫板。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供了一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，包括激光视觉型电磁式抓手、关节机器人、机器人行走轨道和线缆拖链；其中，激光视觉型电磁式抓手包括：有框架机构、连接机构和至少一个吸合机构，连接机构固定连接在框架机构的上方，吸合机构设置在框架机构的下方，连接机构用于与机器人相连接，所述传感机构设置在所述框架机构和所述连接机构之间，用于获取所述电磁抓手装置下方的激光与视觉信息并发送至预设的关节机器人，所述照明机构设置在所述框架机构的两端，为所述传感机构提供光照；具体地，电磁抓手装置可以安装在配套的关节机器人末端轴上，配合关节机器人实现铁路道岔垫板的抓取，具体的，所述关节机器人设置在所述机器人行走轨道上；所述关节机器人通过所述线缆拖链连接线缆；关节机器人基于所述通过所述传感机构获取的信息生成垫板位置的三维坐标图，基于所述垫板位置的三维坐标图控制所述激光视觉型电磁式抓手抓取垫板。如此设置，通过吸合机构配合机器人来实现垫板的抓取、移运，自动化程度高，无需人工搬运，节省了人力，降低了成本，大大提升了工作效率。解决了在生产、焊接垫板的过程中需要人工搬运垫板而造成加工时间长、增加了操作工人的工作量且工作效率低下的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一些示例性实施例示出的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置的立体图；

图2是根据一些示例性实施例示出的激光视觉型电磁式抓手的立体图；

图3是根据一些示例性实施例示出的激光视觉型电磁式抓手的主视图；

图4是根据一些示例性实施例示出的关节机器人和激光视觉型电磁式抓手的立体图；

图5是根据一些示例性实施例示出的关节机器人的后视图；

图6是根据一些示例性实施例示出的激光与视觉融合型垫板关节机器的侧视图；

图7是根据一些示例性实施例示出的框架机构的立体图；

图8是根据一些示例性实施例示出的框架机构的主视图；

图9是根据一些示例性实施例示出的框架机构的俯视图；

图10是根据一些示例性实施例示出的框架机构的仰视图；

图11是图3中A-A的剖视图；

图12是根据一些示例性实施例示出的用于垫板搬运的倾角自适应电磁式抓手装置的剖视图；

图13是根据一些示例性实施例示出的吸盘连接板的剖视图；

图14是根据一些示例性实施例示出的接近开关触片的结构图；

图15是根据一些示例性实施例示出的行程开关触片的结构图；

图16是根据一些示例性实施例示出的吸盘连接板的俯视图；

图17是根据一些示例性实施例示出的旋转基座与旋转板的连接关系的立体图；

图18是根据一些示例性实施例示出的固定板与旋转连接板的连接关系图；

图19是根据一些示例性实施例示出的旋转基座与旋转板的连接关系的主视图；

图20是根据一些示例性实施例示出的旋转基座与旋转板的连接关系的剖视图；

图21是根据一些示例性实施例示出的旋转板的主视图；

图22是根据一些示例性实施例示出的旋转板的俯视图；

图23是根据一些示例性实施例示出的连接机构的俯视图；

图24是根据一些示例性实施例示出的连接机构的主视图；

图25是根据一些示例性实施例示出的框架机构的立体图；

图26是根据一些示例性实施例示出的行程开关传感器安装板的结构图；

图26是根据一些示例性实施例示出的行程开关传感器安装板的结构图；

图27是本申请提供的激光与视觉融合型垫板定位方法的流程图。

1、激光视觉型电磁式抓手；2、关节机器人；3、机器人行走轨道；4、线缆拖链；11、框架机构、框架机构；12、吸合机构；13、连接机构；111、框架主梁；1111、吸盘导杆安装孔；112、侧面板；113、加强连接板；1132、电磁吸盘出线槽；1133、接近开关传感器；114、连接支撑部；115、吸盘安装座；1151、凸台；1152、通孔；1153、直线轴承；1154、吸盘导杆；1155、弹簧；1156、弹簧挡片；1157、锁紧螺母；116、行程开关传感器；1161、行程开关安装板；11611、行程开关固定孔；11612、行程开关调节槽；121、吸盘连接板；1211、导杆导向孔；1212、螺母安装沉孔；1213、接近开关触片固定孔；1214、行程开关触片固定孔；1215、电磁吸盘过线孔；122、电磁吸盘；123、吸盘固定螺钉；124、固定螺母；125、接近开关触片；1251、接近开关触片调节槽；126、旋转基座；1261、固定板；12611、旋转轴孔；12612、轴承仓；1262、旋转板；12622、旋转轴；12624、电磁吸盘线过孔；1263、电磁吸盘线固定帽；1264、旋转弹簧；127、行程开关触片；1271、行程开关触片调节槽；128、旋转基座固定螺钉；1281、旋转基座固定螺纹孔；131、上连接法兰；132、下连接法兰；1321、出线孔；133、连接板；141、传感器安装支架；142、视觉传感器；143、激光测距传感器；1411、有支架固定板；14111、支架固定螺钉；1412、视觉传感器安装板；14121、视觉传感器螺钉安装孔；1413、激光测距传感器安装板；14131、激光测距传感器螺钉安装孔；21、机器人底盘；22、机器人末端轴；311、左导轨；312、右导轨；32、导轨横梁；321、导轨齿条；322、导轨限位块；33、导轨支撑腿；34、导轨滑块；35、机器人滑动平台板；361、行走电机；362、行走减速器；363、行走齿轮；37、导轨润滑机构；38导轨防尘板；39、拖链连接板；41、拖链；42、拖链槽。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

参考图1-图26，本具体实施方式提供了一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，包括有激光视觉型电磁式抓手1、关节机器人2、机器人行走轨道3和线缆拖链4；所述关节机器人设置在所述机器人行走轨道3上；所述关节机器人2通过所述线缆拖链4连接线缆；所述激光视觉型电磁式抓手，包括有框架机构11、照明机构15、传感机构14、用于与关节机器人末端轴相连接的连接机构13和至少一个用于吸附垫板的吸合机构12，所述连接机构13固定连接在所述框架机构11的上方，所述传感机构4设置在所述框架机构11和所述连接机构13之间，用于获取所述电磁抓手装置下方的激光与视觉信息并发送至所述关节机器人，所述照明机构15设置在所述框架机构11的两端，为所述传感机构4提供光照；关节机器人2基于所述通过所述传感机构14获取的信息控制所述激光视觉型电磁式抓手1抓取垫板。所述关节机器人基于所述视觉传感器采集的信息和所述激光测距传感器采集的信息生成垫板位置的三维坐标信息，并基于所述三维坐标信息抓取所述垫板。

如此设置，通过吸合机构配合机器人来实现垫板的抓取、移运，自动化程度高，无需人工搬运，节省了人力，降低了成本，大大提升了工作效率。解决了在生产、焊接垫板的过程中需要人工搬运垫板而造成加工时间长、增加了操作工人的工作量且工作效率低下的问题。

具体的，所述传感机构14包括：传感器安装支架141、视觉传感器142、激光测距传感器143；所述视觉传感器142、激光测距传感器143通过所述连接机构13与关节机器人连接，发送获取的信息。本申请提供的方案中，视觉传感器142、激光测距传感器143可以为机器人提供图片数据信息和距离信息，供机器人基于图片这些数据确定垫板的位置，从而对垫板进行抓取。

具体的，所述传感器安装支架141包括有支架固定板1411、支架固定螺钉14111、视觉传感器安装板1412、视觉传感器螺钉安装孔14121、激光测距传感器安装板1413、激光测距传感器螺钉安装孔14131；所述支架固定板1411、支架固定螺钉14111用于将所述传感器安装支架141固定在所述框架机构11或所述连接机构13上；所述视觉传感器安装板1412和所述视觉传感器螺钉安装孔14121用于固定所述视觉传感器142；激光测距传感器安装板1413、激光测距传感器螺钉安装孔14131用于固定所述激光测距传感器143。

可选的，所述框架机构11包括有两条框架主梁111和设置在两条所述框架主梁111之间的连接板；连接板包括所述设置在两条所述框架主梁框架两端的侧面板112；所述传感机构14安装支架141固定在所述两条框架主梁111之间；所照明机构15设置在所述侧面板112上，在两个位置向垫板方向提供光照。如此设置，照明机构15从两个方向照射，两个光源使得传感机构14获取的图像更加的清晰。

其中，所述关节机器人2包括：机器人底盘21和机器人末端轴22；机器人行走轨道3包括：左导轨311、右导轨312、导轨横梁32、导轨齿条321、导轨限位块322、导轨支撑腿33、导轨滑块34，机器人滑动平台板35，行走电机361、行走减速器362、行走齿轮363、导轨润滑机构37、导轨防尘板38，拖链连接板39；所述左导轨311和右导轨312通过所述导轨横梁32连接，平行设置；所述机器人滑动平台板35通过所述导轨限位块322和所述导轨滑块34可滑动的固定在所述左导轨311和右导轨312上；所述行走电机361和行走减速器362通过所述导轨齿条321和行走齿轮363驱动所述机器人滑动平台板35在所述左导轨311和右导轨312上滑动；导轨润滑机构37负责为所述机器人行走轨道3润滑；所述导轨防尘板38覆盖所述机器人行走轨道3；拖链连接板39设置在所述机器人行走轨道3的一侧；所述机器人底盘21设置在所述机器人滑动平台板35上；所述激光视觉型电磁式抓手1通过所述机器人末端轴22安装在所述激光视觉型电磁式抓手1上。其中，线缆拖链4包括拖链41和拖链槽42；所述拖链41未被机器人带动的部分位于拖链槽42内。

具体的，本申请提供的方案中激光视觉型电磁式抓手1包括：框架机构11、连接机构13和至少一个吸合机构12，其中，连接机构13固定连接在框架机构11的上方，并且连接机构13用于与搬运机器人的末端轴相连接，以实现该倾角自适应电磁式抓手装置与搬运机器人的连接。吸合机构12用于吸附垫板，并且吸合机构12可滑动地连接在框架机构11的下方。通过吸合机构12可吸合和释放垫板，通过搬运机器人带动吸合机构12移动实现铁路道岔垫板的抓取搬运。

吸合机构12包括有吸盘连接组件、电磁吸盘122和用于带动电磁吸盘122复位的弹性件，吸盘连接组件与框架机构11可滑动地连接，电磁吸盘122与吸盘连接组件可转动地连接，这样，吸盘连接组件能够带动电磁吸盘122相对于框架机构11上下滑动，并且电磁吸盘122能够相对于吸盘连接组件转动，从而能够与垫板上高度不一或不规则的部件相贴合，以将垫板吸附住，增加了电磁吸盘122与垫板的贴合面积，在搬运过程中垫板不易掉落，提高了安全性，实现不同规格铁路道岔垫板的抓取。

弹性件的两端分别与电磁吸盘122和吸盘连接组件相连接，以能够带动电磁吸盘122复位，从而适配不同规格的垫板，以便于进行下一次的抓取。

需要说明的是，弹性件可以为旋转弹簧1264。

如此设置，解决了利用搬运机器人对焊接后的成本垫板搬运过程中搬运机器人不易于抓取垫板而造成垫板掉落损坏且存在一定的危险的问题。

本实施例中，如图7所示，电磁吸盘122通过旋转板262与吸盘连接组件可转动地连接，电磁吸盘122通过旋转板262可实现相对于吸盘连接组件的角度调整。并且旋转板262与弹性件相连接。电磁吸盘122与旋转板262通过吸盘固定螺钉123固定连接。

具体地，吸盘连接组件包括有吸盘连接板121和旋转基座126，吸盘连接板121与框架机构11可滑动地连接，旋转基座126与吸盘连接板121固定连接，在旋转基座126的两侧设置有安装孔、以供旋转板262的两端分别嵌入，旋转板262能够绕安装孔的轴线旋转，以带动电磁吸盘122绕安装孔的轴线旋转，从而实现电磁吸盘122与吸盘连接组件的可转动连接。

需要说明的是，吸盘连接板121上设置有供电磁吸盘的线缆穿过的电磁吸盘过线孔1215。

进一步地，弹性件设置有两个，两个弹性件分别靠近旋转板262的两端设置，即两个弹性件分别连接旋转板262靠近两端的位置，这样，有利于旋转板262受力平衡。这里，在旋转板262上设置有两个凹槽、以分别供两个弹性件的底端嵌入，两个弹性件的底端分别与两个凹槽的槽底固定连接，以能够带动旋转板262复位。

并且，旋转板262的两端通过旋转轴承与旋转基座126可转动地连接，从而实现旋转板262与旋转基座126的转动连接。

需要说明的是，如图12-图14所示，旋转基座126包括有两个与吸盘连接板121固定连接的固定板1261和分别设置在固定板1261外端的旋转连接板，旋转连接板上设置有供旋转板262的旋转轴12622伸入的旋转轴孔12611和用于安装旋转轴承的轴承仓12612，以使旋转板262的两端分别与两个旋转连接板可转动地连接。这里，固定板1261与吸盘连接板121通过旋转基座固定螺钉128固定连接，在吸盘连接板121上设置有供旋转基座固定螺钉128嵌入的旋转基座固定螺纹孔1281。

固定板上设置有用于连接旋转弹簧1264顶端的旋转弹簧安装孔。旋转板262上设置有电磁吸盘线过孔12624、以供电磁吸盘122的线缆穿过。旋转板262上还设置有电磁吸盘线固定帽1263。

本实施例中，框架机构11上至少设置有一个接近开关传感器1133，接近开关传感器1133与吸合机构12相对应设置，并且吸合机构12的吸盘连接板121上设置有接近开关触片125、接近开关触片125与接近开关传感器1133相对应设置，并且接近开关传感器1133能够感应到接近开关触片125。这里，接近开关触片125可以为金属检测体，当金属检测体进入到接近开关传感器1133的感应范围内时，该接近开关传感器1133被触发。接近开关传感器1133与电磁吸盘122可通信地连接，当接近开关触片125进入到接近开关传感器1133的感应范围内时，接近开关传感器1133将信号传递给电磁吸盘122，使电磁吸盘122接电产生磁场，以将垫板吸附住。

在吸盘连接板121的侧面设置有供螺丝嵌入的接近开关触片固定孔1213，接近开关触片125可以通过螺丝安装在吸盘连接板121的接近开关触片固定孔1213上；并且在接近开关触片125上设置有接近开关触片调节槽1251，通过调节螺丝与接近开关触片调节槽1251的相对位置，来调节接近开关触片125的安装高度。

本倾角自适应电磁式抓手装置可以设置有一个吸合机构12，则接近开关传感器1133和接近开关触片125均可以设置有一个，该接近开关传感器1133可以设置在框架机构11与吸合机构12相对应的位置处。本倾角自适应电磁式抓手装置也可以设置有两个吸合机构12，或者多个，具体地，可以在框架机构11上与多个吸合机构12相对应的位置分别设置一个接近开关传感器1133，在每个吸合机构12上均设置有接近开关触片125，即接近开关传感器1133和接近开关触片125的数量与吸合机构12的数量相同，以便于通过多个吸合机构12将垫板抓取，提高了吸附垫板的强度。这里，本倾角自适应电磁式抓手装置可以包括有四个吸合机构12，以便于抓取不同规格的垫板。

优选地，本倾角自适应电磁式抓手装置还包括有至少一个行程开关组件，行程开关组件包括有行程开关传感器116和行程开关触片127，行程开关传感器116设置在框架机构11上，行程开关触片127设置在吸盘连接板121上，行程开关触片127与行程开关传感器116相对设置，并且行程开关传感器116与搬运机器人可通信地连接，当行程开关传感器116与行程开关触片127相接触时，即搬运机器人带动行程开关传感器116下降到与行程开关触片127接触时，搬运机器人停止继续移动，从而使框架机构11与吸合机构12相对静止，从而避免垫板施加给搬运机器人反作用力而损坏搬运机器人。

具体地，行程开关传感器116通过行程开关安装板1161安装在框架机构11的下方，如图21所示，行程开关安装板1161呈“Z”字型，在行程开关安装板1161上设置有行程开关固定孔11611，以通过螺栓将行程开关安装板1161固定在框架就够上，行程开关安装板1161上还设置有多个行程开关调节槽11612，行程开关传感器116与行程开关调节槽11612相连接，以便于调节行程开关传感器116的安装位置。

在吸盘连接板121的侧面上设置有多个行程开关触片固定孔1214，以用于安装行程开关触片127，并且在行程开关触片127上设置有多个行程开关触片调节槽1271，以便于调节行程开关触片127的安装位置。

一些实施例中，吸盘连接板121通过滑动组件与框架机构11滑动连接，框架机构11上设置有供滑动组件伸入的通孔1152，以便于滑动组件在通孔1152内上下滑动。

其中，滑动组件包括有吸盘导杆1154，吸盘导杆1154位于通孔1152内、并通过直线轴承1153与通孔1152滑动连接，实现了吸盘导杆1154与通孔1152的相对滑动。吸盘导杆1154的底端与吸盘连接板121固定连接，从而通过吸盘导杆1154的滑动来实现吸合机构12与框架机构11的相对滑动。

优选地，如图7所示，在通孔1152内还设置有弹簧1155，弹簧1155套设在吸盘导杆1154外，并且弹簧1155的底端抵在通孔1152的侧壁上，在吸盘导杆1154的顶端设置有弹簧挡片1156，弹簧1155的顶端抵在弹簧挡片1156上，弹簧挡片1156压在弹簧1155上，当弹簧1155受力压缩后，吸盘导杆1154带动弹簧挡片1156进入通孔1152中。在吸盘导杆1154与框架机构11相对滑动时，即吸盘导杆1154相对于框架机构11向上滑动时，弹簧挡片1156不再挤压弹簧1155，使弹簧1155恢复形变，即弹簧1155处于松懈状态。在机器人抓起垫板的时候，弹簧受垫板重力压缩，这样不会对搬运机器人产生冲击作用力，不会对机器人造成损伤，从而提高了抓手装置的使用寿命。

吸盘导杆1154的顶端设置有锁紧螺母1157，以将弹簧挡片1156限制在吸盘导杆1154上，避免弹簧挡片1156从吸盘导杆1154上脱落。

需要说明的是，通孔1152包括有第一空腔和与第一空腔相连通的第二空腔，直线轴承1153设置在第一空腔内，弹簧1155设置在第二空腔内，并且在第一空腔和第二空腔之间设置有凸台1151，凸台1151的内径大于吸盘导杆1154的直径并小于弹簧1155的外径，弹簧1155的底端抵在凸台1151上。

本实施例中，吸盘连接板121上设置有导杆安装孔，导杆安装孔包括有导杆导向孔1211和螺母安装沉孔212，导杆导向孔1211与螺母安装沉孔212相连通，并且吸盘导杆1154的底端穿过导杆导向孔伸入到螺母安装沉孔212内，在螺母安装沉孔212内设置有固定螺母124，吸盘导杆1154的底端伸入螺母安装沉孔212内与固定螺母124固定连接，并且固定螺母124的直径大于导杆导向孔1211的直径，这样，能够避免吸盘导杆1154的底端从螺母安装沉孔212内脱出，实现了吸盘导杆1154与吸盘连接板121的固定连接。

本实施例中，框架机构11包括有两条框架主梁111和设置在两条框架主梁111之间的连接板，接近开关传感器1133可以设置在连接板的底端，以便于感应接近开关触片125。

其中，连接板可以包括有位于两条框架主梁111两侧的侧面板112和位于两个侧面板112之间的加强连接板113，两条框架主梁111平行设置，两个侧面板112分别连接于两条框架主梁111的两端，侧面板112与框架主梁111固定连接形成长方形框架结构，加强连接板113放置于两条框架主梁111之间、并与两条框架主梁111连接，从而进一步增加了框架机构11的强度。

这里，加强连接板113上设置有供电磁吸盘的线缆穿过的电磁吸盘出线槽1132。框架主梁111上设置有供吸盘导杆1154穿过的吸盘导杆安装孔1111。

如图2所示，框架机构11还包括有吸盘支撑部和连接支撑部114，吸盘支撑部与框架主梁111固定连接，并位于框架主梁111的下部，通孔1152设置在吸盘支撑部上，以通过吸盘支撑部连接吸合机构12。连接支撑部114设置在框架主梁111的上部，在连接支撑部114上设置有两排螺纹孔，通过螺钉将框架机构11与连接机构13固定成一体。

这里，吸盘支撑部包括有两个吸盘安装座115，并且两个吸盘安装座115分别与两条框架主梁111固定连接，两个吸盘安装座115上均设置有通孔1152，并且在框架主梁111上设置有供吸盘导杆1154穿过的吸盘导杆1154安装孔，吸盘导杆1154安装孔与通孔1152相连通。这样，通过两根吸盘导杆1154与吸合机构12相连接，提高了吸合机构12安装的稳固性和平衡性。

如图19和图20所示，连接机构13包括有上连接法兰131和下连接法兰132，上连接法兰131和下连接法兰132通过连接板133连接为一个整体，下连接法兰132与框架机构11固定连接，具体地，下连接法兰132通过螺钉与连接支撑部114固定连接，上连接法兰131用于与搬运机器人末端轴相连接，从而实现抓手装置与搬运机器人的连接。

这里，上连接法兰131和下连接法兰132上设置有出线孔1321，以供与抓手装置电连接的线缆穿过。

参照图26，本申请提供的激光与视觉融合型垫板定位方法应用于如本申请提供的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，所述激光与视觉融合型垫板定位方法包括：

S101、所述关节机器人2通过所述机器人行走轨道3移动至垫板上方位置；

S102、所述照明机构15照射待抓取的垫板；

S103、所述视觉传感器142采集所述垫板的照片；

S104、所述关节机器人2获取所述照片，并对所述照片进行图像处理，得到垫板二维坐标信息；

S105、所述激光测距传感器143检测所述激光视觉型电磁式抓手1与所述垫板之间的距离信息；

S106、所述关节机器人2获取所述距离信息；

S107、所述关节机器人2基于所述距离信息和所述垫板二维坐标信息，生成垫板位置的三维坐标图；

S108、所述关节机器人2基于所述三维坐标图，控制所述激光视觉型电磁式抓手1抓取所述垫板。

本申请实施例提供的激光与视觉融合型垫板定位方法的具体实施方案可以参考以上任意例所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置的实施方式，此处不再赘述。

需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。所阐述的“水平”“竖直”“上”“下”“左”“右”是在该激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置处于自然摆放状态时之所指。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，包括激光视觉型电磁式抓手(1)、关节机器人(2)、机器人行走轨道(3)和线缆拖链(4)；所述关节机器人设置在所述机器人行走轨道(3)上；所述关节机器人(2)通过所述线缆拖链(4)连接线缆；所述激光视觉型电磁式抓手，包括有框架机构(11)、照明机构(15)、传感机构(14)、用于与关节机器人末端轴相连接的连接机构(13)和至少一个用于吸附垫板的吸合机构(12)，所述连接机构(13)固定连接在所述框架机构(11)的上方，所述传感机构(14)设置在所述框架机构(11)和所述连接机构(13)之间，用于获取所述激光视觉型电磁式抓手(1)下方的激光与视觉信息并发送至所述关节机器人，所述照明机构(15)设置在所述框架机构(11)的两端，为所述传感机构(14)提供光照，用于照射待抓取的垫板；

所述传感机构(14)包括：传感器安装支架(141)、视觉传感器(142)、激光测距传感器(143)；所述视觉传感器(142)、激光测距传感器(143)通过所述连接机构(13)与关节机器人连接，所述传感机构与所述关节机器人控制系统可通信的连接，所述传感机构向所述关节机器人发送获取的检测信息；

关节机器人(2)基于通过所述传感机构(14)获取的检测信息，控制所述激光视觉型电磁式抓手(1)抓取垫板；其中所述检测信息为所述激光与视觉信息，垫板定位方法为：

所述关节机器人(2)通过所述机器人行走轨道(3)移动至垫板上方位置；所述照明机构(15)照射待抓取的垫板；所述视觉传感器(142)采集所述垫板的照片；所述关节机器人(2)获取所述照片，并对所述照片进行图像处理，得到垫板二维坐标信息；所述激光测距传感器(143)检测所述激光视觉型电磁式抓手(1)与所述垫板之间的距离信息；所述关节机器人(2)获取所述距离信息；所述关节机器人(2)基于所述距离信息和所述垫板二维坐标信息，生成垫板位置的三维坐标图；所述关节机器人(2)基于所述三维坐标图，控制所述激光视觉型电磁式抓手(1)抓取所述垫板。

2.根据权利要求1所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述吸合机构(12)设置在所述框架机构的下方、并能够与所述框架机构(11)相对滑动，所述吸合机构(12)包括有用于吸附垫板的电磁吸盘(122)。

3.根据权利要求2所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述框架机构(11)上设置有至少一个接近开关传感器(1133)，且所述接近开关传感器(1133)与所述吸合机构(12)相对应设置，所述吸合机构(12)上设置有与所述接近开关传感器(1133)相对应的触片(125)，所述接近开关传感器(1133)与所述电磁吸盘(122)可通信地连接，当所述触片(125)进入所述接近开关传感器(1133)的感应范围时，所述电磁吸盘(122)接电。

4.根据权利要求3所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述吸合机构(12)还包括有吸盘连接板(121)，所述电磁吸盘(122)固定连接在所述吸盘连接板(121)上，所述吸盘连接板(121)与所述框架机构(11)滑动连接，且所述触片(125)固定安装在所述吸盘连接板(121)上。

5.根据权利要求4所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述吸盘连接板(121)通过滑动组件与所述框架机构(11)滑动连接，所述框架机构(11)上设置有供所述滑动组件伸入的通孔(1152)。

6.根据权利要求5所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述滑动组件包括有底端与所述吸盘连接板(121)固定连接的吸盘导杆(1154)，所述吸盘导杆(1154)位于所述通孔(1152)内并通过直线轴承(1153)与所述通孔(1152)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述通孔(1152)内还设置有弹簧(1155)，所述弹簧(1155)套设在所述吸盘导杆(1154)外，且所述弹簧(1155)的底端抵在所述通孔(1152)的侧壁上，所述吸盘导杆(1154)的顶端设置有弹簧挡片(1156)，所述弹簧(1155)的顶端抵在所述弹簧挡片(1156)上。

8.根据权利要求6所述的激光与视觉融合型垫板搬运关节机器人装置，其特征在于，所述关节机器人(2)包括：机器人底盘(21)和机器人末端轴(22)；机器人行走轨道(3)包括：左导轨(311)、右导轨(312)、导轨横梁(32)、导轨齿条(321)、导轨限位块(322)、导轨支撑腿(33)、导轨滑块(34)，机器人滑动平台板(35)，行走电机(361)、行走减速器(362)、行走齿轮(363)、导轨润滑机构(37)、导轨防尘板(38)，拖链连接板(39)；所述左导轨(311)和右导轨(312)通过所述导轨横梁(32)连接，平行设置；所述机器人滑动平台板(35)通过所述导轨限位块(322)和所述导轨滑块(34)可滑动的固定在所述左导轨(311)和右导轨(312)上；所述行走电机(361)和行走减速器(362)通过所述导轨齿条(321)和行走齿轮(363)驱动所述机器人滑动平台板(35)在所述左导轨(311)和右导轨(312)上滑动；导轨润滑机构(37)负责为所述机器人行走轨道(3)润滑；所述导轨防尘板(38)覆盖所述机器人行走轨道(3)；拖链连接板(39)设置在所述机器人行走轨道(3)的一侧；所述机器人底盘(21)设置在所述机器人滑动平台板(35)上；所述激光视觉型电磁式抓手(1)通过所述机器人末端轴(22)安装在所述激光视觉型电磁式抓手(1)上。

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