CN113059584A - 基于视觉识别及抓取的组合手爪机构 - Google Patents

基于视觉识别及抓取的组合手爪机构 Download PDF

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周炜
刘泽中
黎霞霞
刘重显东
韩伟奇
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Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，包括第一机械手夹具、第二机械手夹具、第一滑动件、第二滑动件、第一滑轨、第二滑轨、支撑臂和驱动机构，所述支撑臂固定所述第一滑轨和所述第二滑轨，所述第一滑动件开设与所述第一滑轨相匹配的第一滑槽，使其沿所述第一滑轨的长度方向滑动，所述第二滑动件开设与所述第二滑轨相匹配的第二滑槽，使其沿所述第二滑轨的长度方向滑动，所述第一滑动件固定所述第一机械手夹具，所述第二滑动件固定所述第二机械手夹具，所述第一滑动件和所述第二滑动件均设有驱动其移动的所述驱动机构，使所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具在张开位置和扣合位置之间移动，本发明对物料进行精准抓取和分拣。

Description

基于视觉识别及抓取的组合手爪机构
技术领域
本发明涉及机械输送技术领域，具体而言，涉及一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构。
背景技术
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手在工业生产中已得到广泛的应用，用以代替人完成重复的，有规律的工作，广泛应用与各行各业及各种自动化设备上。
在机械加工中，大部分零件都要进行多种工序加工，在一般的机械加工过程中，通常采用不同的机械手抓取不同形状的零件，或者实现其他功能时，而用于加工零件的时间只占整个工作时间的30%左右，其余的大部分时间都花在安装更换机械手的手爪，造成零件加工效率低。而模块化概念的引入则为机械手系统的研制带来了前所未有的便捷，从某种意义上来讲，机械手夹具是实现机械手功能的主要组成部分，机械手夹具设计的好坏直接决定了机械手的应用成败。
另外机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。它是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。
一般来说，机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。对于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。
有鉴于此，本发明提供了一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，该工装对物料进行精准抓取和分拣。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，包括第一机械手夹具、第二机械手夹具、第一滑动件、第二滑动件、第一滑轨、第二滑轨、支撑臂和驱动机构，所述支撑臂固定所述第一滑轨和所述第二滑轨，所述第一滑动件开设与所述第一滑轨相匹配的第一滑槽，使其沿所述第一滑轨的长度方向滑动，所述第二滑动件开设与所述第二滑轨相匹配的第二滑槽，使其沿所述第二滑轨的长度方向滑动，所述第一滑动件固定所述第一机械手夹具，所述第二滑动件固定所述第二机械手夹具，所述第一滑动件和所述第二滑动件均设有驱动其移动的所述驱动机构，使所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具在张开位置和扣合位置之间移动。
进一步，还包括快换公接头和快换母接头，所述支撑臂固定有所述快换母接头，所述快换母接头卡合有所述快换公接头。
进一步，还包括两个视觉检测相机和支撑架，两个所述视觉检测相机设置在所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具后侧的上方，且两个所述视觉检测相机均通过所述支撑架与所述快换公接头连接。
进一步，两个所述视觉检测相机对称平齐设置，且两个所述视觉检测相机的对称中心线与所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具的对称中心线在同一平面上。
进一步，所述第一滑轨和所述第二滑轨形状结构对称设置，所述第一滑轨包括第一上滑轨段和第一下滑轨段，所述第一滑槽包括与所述第一上滑轨段相匹配的第一上滑槽段和所述第一下滑轨段相匹配的第一下滑槽段。
进一步，所述驱动机构包括螺旋杆、传动件和驱动电机，所述螺旋杆枢转连接所述支撑臂，所述螺旋杆平行于所述第一上滑轨段和所述第一下滑轨段，且设置在所述第一上滑轨段和所述第一下滑轨段之间，所述驱动电机的输出轴同轴固定连接所述螺旋杆，所述传动件开设与所述螺旋杆相匹配的内螺纹，所述传动件旋拧在所述螺旋杆上且固定连接所述第一机械手夹具。
进一步，所述支撑臂开设与所述传动件两侧相匹配的条形滑动槽。
进一步，所述第一机械手夹具为半封闭弧形。
进一步，所述第一机械手夹具有逐渐变窄的尖端。
进一步，所述快换公接头固定有用于照明的光源。
本发明的技术效果在于：第一滑动件可沿第一滑轨的长度方向滑动，第二滑动件可沿第二滑轨的长度方向滑动，且第一滑动件固定第一机械手夹具，第二滑动件固定第二机械手夹具，启动驱动机构，控制第一机械手夹具和第二机械手夹具张开，并将物料设置于第一机械手夹具和第二机械手夹具之间，然后控制第一机械手夹具和第二机械手夹具进行扣合至物料被夹持状态，实现精准抓取和分拣。
附图说明
图1是根据本发明的一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构的第一侧结构示意图；
图2是根据本发明的一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构的第二侧结构示意图；
图3是根据本发明的一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构的第一滑动件和第一滑轨的位置关系示意图；
图4是根据本发明的一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构的传动件的结构示意图。
其中，1-第一机械手夹具；2-第二机械手夹具；3-第一滑动件；4-第二滑动件；5-第一滑轨；6-第二滑轨；7-支撑臂；8-驱动机构；9-快换公接头；10-快换母接头；11-视觉检测相机；12-支撑架；31-第一滑槽；51-第一上滑轨段；52-第一下滑轨段； 81-螺旋杆；82-传动件；83-驱动电机；311-第一上滑槽段；312-第一下滑槽段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，包括第一机械手夹具1、第二机械手夹具2、第一滑动件3、第二滑动件4、第一滑轨5、第二滑轨6、支撑臂7和驱动机构8，支撑臂7固定第一滑轨5和第二滑轨6，第一滑动件3开设与第一滑轨5相匹配的第一滑槽31，使其沿第一滑轨5的长度方向滑动，第二滑动件4开设与第二滑轨6相匹配的第二滑槽，使其沿第二滑轨6的长度方向滑动，第一滑动件3固定第一机械手夹具1，第二滑动件4固定第二机械手夹具2，第一滑动件3和第二滑动件4均设有驱动其移动的驱动机构8，使第一机械手夹具1和第二机械手夹具2在张开位置和扣合位置之间移动。
根据本发明的具体实施例，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，包括第一机械手夹具1、第二机械手夹具2、第一滑动件3、第二滑动件4、第一滑轨5、第二滑轨6、支撑臂7和驱动机构8，第一滑动件3可沿第一滑轨5的长度方向滑动，第二滑动件4可沿第二滑轨6的长度方向滑动，第一滑动件3固定第一机械手夹具1，第二滑动件4固定第二机械手夹具2，启动驱动机构，控制第一机械手夹具1和第二机械手夹具2张开，并将物料设置于第一机械手夹具1和第二机械手夹具2之间，然后控制第一机械手夹具1和第二机械手夹具2扣合至物料被夹持状态，并通过输送机构（图中未显示）移动至所需求的位置，完成物料的精准抓取和分拣，本工装具有良好的抓取性能、灵活可靠和通用性强的特点。
如图2所示，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，还包括快换公接头9和快换母接头10，支撑臂7固定有快换母接头10，快换母接头10卡合有快换公接头9。
根据本发明的具体实施例，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，还包括快换公接头9和快换母接头10，支撑臂7固定有快换母接头10，快换母接头10具有卡和槽，快换公接头9具有弹性卡和凸起，使快换母接头10卡合快换公接头9，便于连接和拆卸，提高安装效率。
如图2所示，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，还包括两个视觉检测相机11和支撑架12，两个视觉检测相机11设置在第一机械手夹具1和第二机械手夹具2后侧的上方，且两个视觉检测相机11均通过支撑架12与快换公接头9连接。
根据本发明的具体实施例，两个视觉检测相机分别对应长焦距和短焦距，其工作过程包括以下步骤：S1：扫描物料，对物料进行确认；S2：识别位置与物料姿态，协同机器人精准作业；S3：对装配过程状态拍照；S4：通过图片对比，自动分析，自动识别过程；S5：漏装错装，异常及时报警。使用双镜头进行视觉识别，提高了摄像头工作的范围。
另外，快换公头上同时配有多种电气接头。
如图2所示，一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，两个视觉检测相机11对称平齐设置，且两个视觉检测相机11的对称中心线与第一机械手夹具1和第二机械手夹具2的对称中心线在同一平面上，提高了摄像头工作的范围。
如图3所示，第一滑轨5和第二滑轨6形状结构对称设置，第一滑轨5包括第一上滑轨段51和第一下滑轨段52，第一滑槽31包括与第一上滑轨段51相匹配的第一上滑槽段311和第一下滑轨段52相匹配的第一下滑槽段312，保证滑动过程中的稳定性。
如图1和图3所示，驱动机构8包括螺旋杆81、传动件82和驱动电机83，螺旋杆81枢转连接支撑臂7，螺旋杆81平行于第一上滑轨段51和第一下滑轨段52，且设置在第一上滑轨段51和第一下滑轨段52之间，驱动电机83的输出轴同轴固定连接螺旋杆81，传动件82开设与螺旋杆81相匹配的内螺纹，传动件82旋拧在螺旋杆81上且固定连接第一机械手夹具1。
根据本发明的具体实施例，启动驱动机构8，驱动机构8带动螺旋杆81旋转，传动件82固定第一机械手夹具1，第一机械手夹具1在第一上滑轨段51和第一下滑轨段52的限位下沿螺旋杆81的长度方向进行移动。
如图4所示，支撑臂7开设与传动件82两侧相匹配的条形滑动槽，保证传动过程中的稳定性。
如图1所示，第一机械手夹具1为半封闭弧形，适应不同尺寸物料的夹持。
如图1所示，第一机械手夹具1有逐渐变窄的尖端，尖端材质采用白色聚甲醛或聚氨酯（硬度A90）材质，提高使用寿命。
如图2所示，快换公接头9固定有用于照明的光源，提高了识别的精确度。
另外，驱动机构可为气缸，气缸固定连接支撑臂7且气缸的输出轴连接第一滑动件3（第二滑动件4），输出轴伸缩进而带动第一机械手夹具1伸缩。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，包括第一机械手夹具、第二机械手夹具、第一滑动件、第二滑动件、第一滑轨、第二滑轨、支撑臂和驱动机构，所述支撑臂固定所述第一滑轨和所述第二滑轨，所述第一滑动件开设与所述第一滑轨相匹配的第一滑槽，使其沿所述第一滑轨的长度方向滑动，所述第二滑动件开设与所述第二滑轨相匹配的第二滑槽，使其沿所述第二滑轨的长度方向滑动，所述第一滑动件固定所述第一机械手夹具，所述第二滑动件固定所述第二机械手夹具，所述第一滑动件和所述第二滑动件均设有驱动其移动的所述驱动机构，使所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具在张开位置和扣合位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，还包括快换公接头和快换母接头，所述支撑臂固定有所述快换母接头，所述快换母接头卡合有所述快换公接头。
3.根据权利要求2所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，还包括两个视觉检测相机和支撑架，两个所述视觉检测相机设置在所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具后侧的上方，且两个所述视觉检测相机均通过所述支撑架与所述快换公接头连接。
4.根据权利要求3所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，两个所述视觉检测相机对称平齐设置，且两个所述视觉检测相机的对称中心线与所述第一机械手夹具和所述第二机械手夹具的对称中心线在同一平面上。
5.根据权利要求1所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述第一滑轨和所述第二滑轨形状结构对称设置，所述第一滑轨包括第一上滑轨段和第一下滑轨段，所述第一滑槽包括与所述第一上滑轨段相匹配的第一上滑槽段和所述第一下滑轨段相匹配的第一下滑槽段。
6.根据权利要求5所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述驱动机构包括螺旋杆、传动件和驱动电机，所述螺旋杆枢转连接所述支撑臂，所述螺旋杆平行于所述第一上滑轨段和所述第一下滑轨段，且设置在所述第一上滑轨段和所述第一下滑轨段之间，所述驱动电机的输出轴同轴固定连接所述螺旋杆，所述传动件开设与所述螺旋杆相匹配的内螺纹，所述传动件旋拧在所述螺旋杆上且固定连接所述第一机械手夹具。
7.根据权利要求6所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述支撑臂开设与所述传动件两侧相匹配的条形滑动槽。
8.根据权利要求1所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述第一机械手夹具为半封闭弧形。
9.根据权利要求1所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述第一机械手夹具有逐渐变窄的尖端。
10.根据权利要求2所述的基于视觉识别及抓取的组合手爪机构，其特征在于，所述快换公接头固定有用于照明的光源。
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