CN112706147A - 一种基于柔性机械手的高负载档案机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性机械手的高负载档案机器人。本发明属于档案机器人领域,尤其涉及一种基于柔性机械手的高负载档案机器人及其使用方法。所述一种基于柔性机械手的高负载档案机器人装置,包括:档案盒、协作臂、智能移动平台、机械夹爪、升降机构、缓存仓。本发明的有益效果是目的在于提供一种基于柔性机械手的高负载档案机器人及其使用方法,以解决现有技术中导致的管理混乱、管理效率低下、体积较大、现场施工强度大、抓取机构不够灵活、精度无法满足目前档案存取要求等缺陷。实现与档案密集进行合理集成,完成档案自动抓取、盘点、巡检,最大抓取档案质量5kg,可实现档案高负载抓取。
Description
技术领域
本发明属于档案机器人领域,尤其涉及一种基于柔性机械手的高负载档案机器人及其使用方法。
背景技术
档案作为党和国家各项工作和人民群众各方面情况的真实记录,是促进我国各项事业科学发展、维护党和国家及人民群众根本利益的重要依据与原始记录,目前,随着党和国家事业的快速发展,档案的整理、归档、存取、查阅、回收管理工作日益增大,同时档案的种类多样性和人工档案管理效率低、强度大日益凸显。随着数字化信息技术、泛在物联技术、激光雷达导航技术、视觉识别技术与机器人技术的快速发展与成熟,设计智能档案存取、智能盘点、巡检功能档案机器人,可以提高档案管理的准确性与效率,符合新时代智能性、无人化管理要求。
目前,档案管理工作仍由档案管理人员完成,效率低下,费时费工。现阶段出现的电子化档案室,利用手动、自动密集架进行档案存放,大大提高档案室利用效率,通过电脑记录档案在密集架坐标位置,实现档案电子化管理,但是其存放过程仍需要人工参与,实际档案存放的位置与系统分配位置存在一定的差异性,一定程度上会导致管理混乱,管理效率低下,缺乏操作过程中安全防护。此外,目前还有将固定档案架与三坐标机械手有效集成,通过控制平台完成档案的自动获取与盘点,但其体积较大,现场施工强度大,其抓取机构不够灵活,精度无法满足目前档案存取要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于柔性机械手的高负载档案机器人及其使用方法,以解决现有技术中导致的上述缺陷,实现与档案密集进行合理集成,完成档案自动抓取、盘点、巡检,最大抓取档案质量5kg。
一种基于柔性机械手的高负载档案机器人装置,包括:(6)档案盒、(5)协作臂、(2)智能移动平台、(4)机械夹爪、(1)升降机构、(3)缓存仓。
所述的(2)智能移动平台在通讯条件允许情况下采用(202)激光雷达导航,在通讯条件差情况下采用(208)PVG二维码视觉导航,无需对现场进行改造即可完成移动平台的自主导航与准确定位,所述的(2)智能移动平台内安装有(208)PVG位置导引视觉系统位于底盘中间,通过采集粘贴在地面轨迹上的二维码信息,用于获取(2)智能移动平台所在位置以及动作命令集合,所述的(2)智能移动平台侧部设计有(202)激光雷达导航传感器用于构建现场环境空间信息,同时进行(2)智能移动平台的智能导航与路径预设。所述的(2)智能移动平台底部中间位置设计有2个(207)驱动轮,各自具有(206)动力源实现转向,同时边缘配置有4个(205)万向从动轮,驱动移动平台转弯与原地掉头,同时设计有(204)防撞条避免移动平台与地面故障产生硬性碰撞,造成移动平台损伤。所述的(2)智能移动平台内配有蓄电池、控制器与(203)LED指示模块,蓄电池存放在移动平台内部,采用大容量持续工作8小时。控制器主要与(207)驱动轮的(206)动力源相连,根据现场驱动指令实现(207)驱动轮调速、正反转与启停操作;控制器与(208)PVG位置导引视觉系统相连,实时采集当前(2)智能移动平台位置信息,通过内部空间坐标转换计算,实时调整当前(2)智能移动平台位置与姿态;控制器与(203)LED指示模块相连,可以实现当前(2)智能移动平台不同状态指示,红色表示异常或急停状态,绿色表示设备正常运行,黄色待机状态等。
所述的(1)升降机构固定在(2)智能移动平台上,配置有(103)驱动源,(102)导向机构与(101)承重执行机构,(103)驱动源设计在(1)升降机构底部,其可以为伺服电机、步进电机或者电缸等。(103)驱动源通过联轴器直连执行机构或者通过减速器与(101)承重执行机构连接,(102)导向机构保证(101)承重执行机构运动方向。所述的(1)升降机构顶部侧面设计有(106)急停按钮,主要用于测试过程中异常情况发生,便于系统急停操作,在(106)急停按钮下方设计有(107)触摸屏,主要用于人机交互,实现系统内部参数设置。
所述的(5)协作臂固定在(1)升降机构平台上,(5)协作臂具有六个关节,其臂展可以根据现场工况进行选择,(5)协作臂具有高柔性,(5)协作臂可以有效的利用档案架之间有效空间,同时其具备高柔性可以灵活实现一次定位,实现多本档案盒的存放。
所述的(4)机械夹爪固定在(5)协作臂末端上,其设计有(404)托板、(401)侧板,2个(401)侧板固定在(402)驱动源上,通过(401)侧板的反向移动,实现档案盒的取放。(404)托板主要进行档案盒底部托起。在(404)托板上方安装有(405)二维码扫描器与(406)激光测距传感器,(405)二维码扫描器主要通过扫描(6)档案盒脊背上的(601)二维码信息,实现所抓取档案信息二次确认以及档案盘点功能。(406)激光测距传感器主要实现(4)机械手在抓取档案过程中(6)档案盒是否被抓取或者放置,确保各个存取过程可靠。所述的(4)机械手侧部安装有(403)工业摄像头,主要实现获取(6)档案盒所在(603)层板位置(602)二维码信息,通过数据计算获取(5)协作臂坐标系补偿数据,确保(4)机械夹爪准确抓取档案。
所述的(3)缓存仓固定在(2)智能移动平台一端,用于存放多本(6)档案盒,实现一次智能机器一次位置定位,提高工作效率,固定仓被分割成多个仓位,每个仓位底部安装有各自相应的(301)微动开关,用于检测各自对应仓位档案情况,确保在抓取、运输过程中档案盒状态。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明档案盒及其放置示意图;
图3为本发明智能移动平台底部示意图;
图4为本发明顶升机构示意图;
图5为本发明顶升机构侧视示意图;
图6为本发明机械夹爪示意图;
图7为本发明缓存仓示意图。
具体实施方式
下面通过结合附图的形式来对本发明的具体实施方式来做进一步的详细的说明,但以下实施例仅列举的是较优选的实施例,其仅起到解释说明的作用来帮助理解本发明,并不能理解为是对本发明作的限定。
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,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;可以是直接相连,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1-7所示一种基于柔性机械手的高负载档案机器人,主要由5协作臂、2智能移动平台、4机械夹爪、1升降机构、3缓存仓,其特征在于:
所述2智能移动平台包括:201充电装置、202激光雷达传感器、203LED指示模块、204防撞条、205万向从动轮、206动力源、207驱动轮、208PVG位置导引视觉系统。其中201充电装置安装在2智能移动平台侧面上,主要便于与充电桩充电弹片接触,实现充电;在201充电装置上方安装有202激光雷达传感器,用于采集现场环境,构建SLAM地图,进行驱动路径规划与导航;2智能移动平台底部中间设计有2个207驱动轮,每个驱动轮又与各自的206动力源进行连接,由2智能移动平台内部控制器,根据现场路径规划情况,驱动206动力源不同指令,实现2智能移动平台的启停、转弯与原地掉头等操作。此外在2智能移动平台底部中间设计有208PVG位置导引视觉系统,用于实现采集规划路径下粘贴在地面上二维码信息,获取2智能移动平台现场位置与运动指令。
所述4机械夹爪包括了:401侧板、402驱动源、403工业摄像头、404托板、405二维码扫描器、406激光测距传感器。其中402驱动源驱动401侧板运动,当2个401侧板相对运动时,实现6档案盒的夹紧;当相反运动时,实现6档案盒的释放。404托板主要是用于在6档案盒实现夹紧后,6档案盒提示时,实现对档案盒的拖承作用。在404托板上方安装有405二维码扫描器、406激光测距传感器,主要实现对档案盒上二维码信息进行扫描比对,以及实时监测档案盒在取放、移动过程中,档案盒是否存在掉落异常情况发生。此外,在4机械夹爪侧面设计有403工业镜头主要实现获取6档案盒所在603层板位置602二维码信息,通过数据计算获取5协作臂坐标系补偿数据,确保4机械夹爪准确抓取档案。
所述1升降机构包括了:103驱动源,102导向机构、104龙门支架、105丝杆、106急停按钮以及107触摸屏。其中104龙门支架固定在2智能移动平台上,102导向机构与105丝杆固定在104龙门支架上,103驱动源设计在1升降机构底部,103驱动源通过联轴器直连执行机构或者通过减速器与101承重执行机构连接,102导向机构保证101承重执行机构运动方向。所述的1升降机构顶部侧面设计有106急停按钮,主要用于测试过程中异常情况发生,便于系统急停操作,在106急停按钮下方设计有107触摸屏,主要用于人机交互,实现系统内部参数设置。
此外,为了实现6档案盒的准确抓取,本发明设计601档案固定座,601档案固定座底部设计有凹槽,主要便于404托板的伸入,同时601档案固定座将两两档案盒隔开,便于401侧板的伸入,实现档案盒的抓取。601档案固定座安装在603档案层板上,603档案层板上又安装有602二维码,主要进行603档案层板位置、姿态信息标定,通过403工业镜头实现5协作臂作为系运动补偿。
实施例2
所述一种基于柔性机械手的高负载档案机器人使用方法为:
(1)在档案机器人放置在新的档案室内时,先进行现场环境采集,通过档案机器人上安装的激光雷达构建现场地图;
(2)在档案机器人在接收到新任务,首先根据下发的规划路径进行运动,在档案架外采用激光SLAM导航,在档案架内采用二维码惯性导航;
(3)由于激光SLAM导航精度无法满足最终机械臂末端视觉定位所需精度,智能移动平台正中间会安装一个倍加福的PGV传感器,通过485通讯的方式接到控制器上面,当智能移动平台结束激光定位导航之后,根据二维码传感器扫描到的地面上贴的二维码数据,智能移动平台做最后一步精度调整;
(4)在智能移动平台进行调整完毕后,由于机械臂运动空间有限,为实现不同层档案抓取,智能移动平台上添加顶升部件对机械臂运动关节进行扩展,通过机器人初始化操作,实现机械夹手上的工业镜头采集到放置档案盒的层板上二维码信息,通过数据计算,实现协作臂坐标与档案层板坐标进行相对补偿,实现档案抓取时,协作臂运动坐标的补偿;
(5)机械夹手上的侧板处于打开状态,夹手正对档案盒脊背处二维码,通过二维码扫描器进行档案盒信息比对,比对正确后,夹手插入到档案固定座内,侧板夹紧档案盒,之后夹爪抬起档案盒脱离档案固定座;
(6)通过对协作臂运动轨迹的设计,将档案盒放置在缓存仓内,并通过侧板松开,实现档案盒的放置;
(7)当所要取的第二本档案盒与第一本档案盒同在一个层板上,此时,协作臂直接进行第二本档案盒的抓取,无需进行层板二维码信息采集。这样实现一次定位,多次档案抓取;
(8)当档案机器人完成档案抓取完毕后,通过所下发的任务,通过路径规格,档案机器人驱驶到指定地点,实现档案的抓取流程。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种基于柔性机械手的高负载档案机器人,主要由(6)档案盒、(5)协作臂、(2)智能移动平台、(4)机械夹爪、(1)升降机构、(3)缓存仓组成,其特征在于:所述机器人智能移动平台包括:激光雷达、驱动轮、从动轮,位置导引视觉系统和充电装置;所述机械夹爪包括托抓、侧抓、二维码扫描器、激光测距传感器和二维码视觉系统;协作臂包括六轴机械臂与控制器。
2.如权利要求1所述的基于柔性机械手的高负载档案机器人,其特征在于,所述的(2)智能移动平台在通讯条件允许情况下采用(202)激光雷达导航,在通讯条件差的情况下采用(208)PVG二维码视觉导航,无需对现场进行改造即可完成移动平台的自主导航与准确定位,所述的(2)智能移动平台内安装有(208)PVG位置导引视觉系统位于底盘中间,通过采集粘贴在地面轨迹上的二维码信息,用于获取(2)智能移动平台所在位置以及动作命令集合,所述的(2)智能移动平台侧部设计有(202)激光雷达导航传感器用于构建现场环境空间信息,同时进行(2)智能移动平台的智能导航与路径预设。所述的(2)智能移动平台底部中间位置设计有2个(207)驱动轮,各自具有(206)动力源实现转向,同时边缘配置有4个(205)万向从动轮,驱动移动平台转弯与原地掉头,同时设计有(204)防撞条避免移动平台与地面故障产生硬性碰撞,造成移动平台损伤。所述的(2)智能移动平台内配有蓄电池、控制器与(203)LED指示模块,蓄电池存放在移动平台内部,采用大容量持续工作8小时。控制器主要与(207)驱动轮的(206)动力源相连,根据现场驱动指令实现(207)驱动轮调速、正反转与启停操作;控制器与(208)PVG位置导引视觉系统相连,实时采集当前(2)智能移动平台位置信息,通过内部空间坐标转换计算,实时调整当前(2)智能移动平台位置与姿态;控制器与(203)LED指示模块相连,可以实现当前(2)智能移动平台不同状态指示,红色表示异常或急停状态,绿色表示设备正常运行,黄色待机状态等。
3.所述的(1)升降机构固定在(2)智能移动平台上,配置有(103)驱动源,(102)导向机构与(101)承重执行机构,(103)驱动源设计在(1)升降机构底部,其可以为伺服电机、步进电机或者电缸等。(103)驱动源通过联轴器直连执行机构或者通过减速器与(101)承重执行机构连接,(102)导向机构保证(101)承重执行机构运动方向。所述的(1)升降机构顶部侧面设计有(106)急停按钮,主要用于测试过程中异常情况发生,便于系统急停操作,在(106)急停按钮下方设计有(107)触摸屏,主要用于人机交互,实现系统内部参数设置。
4.所述的(5)协作臂固定在(1)升降机构平台上,(5)协作臂具有六个关节,其臂展可以根据现场工况进行选择,(5)协作臂具有高柔性,(5)协作臂可以有效的利用档案架之间有效空间,同时其具备高柔性可以灵活实现一次定位,实现多本档案盒的存放。
5.所述的(4)机械夹爪固定在(5)协作臂末端上,其设计有(404)托板、(401)侧板,2个(401)侧板固定在(402)驱动源上,通过(401)侧板的反向移动,实现档案盒的取放。(404)托板主要进行档案盒底部托起。在(404)托板上方安装有(405)二维码扫描器与(406)激光测距传感器,(405)二维码扫描器主要通过扫描(6)档案盒脊背上的(601)二维码信息,实现所抓取档案信息二次确认以及档案盘点功能。(406)激光测距传感器主要实现(4)机械手在抓取档案过程中(6)档案盒是否被抓取或者放置,确保各个存取过程可靠。所述的(4)机械手侧部安装有(403)工业摄像头,主要实现获取(6)档案盒所在(603)层板位置(602)二维码信息,通过数据计算获取(5)协作臂坐标系补偿数据,确保(4)机械夹爪准确抓取档案。
6.所述的(3)缓存仓固定在(2)智能移动平台一端,用于存放多本(6)档案盒,实现一次智能机器一次位置定位,提高工作效率,固定仓被分割成多个仓位,每个仓位底部安装有各自相应的(301)微动开关,用于检测各自对应仓位档案情况,确保在抓取、运输过程中档案盒状态。
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