CN113110132B - 基于工业机器人的堆垛控制方法、控制器及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业机器人的堆垛控制方法，包括：分别驱动每一产品输送设备输送产品；实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据前端感应信号设定基准产品输送设备；当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据末端感应信号设定目标产品输送设备；将工业机器人移动至待取位置进行等待；当采集到目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动工业机器人将待取位置上的产品夹取至栈板。本发明还公开了一种基于工业机器人的堆垛控制器及堆垛控制系统。采用本发明，可提高码垛效率，减少机器人空闲占比，提高资源利用率。

Description

基于工业机器人的堆垛控制方法、控制器及控制系统

技术领域

本发明涉及输送设备技术领域，尤其涉及一种基于工业机器人的堆垛控制方法、基于工业机器人的堆垛控制控制器及基于工业机器人的堆垛控制控制系统。

背景技术

堆垛指物品堆积，或将物品有规律的码放，形成垛形。目前，常用装箱成品堆垛控制方法主要包括直角坐标式堆垛及工业机器人堆垛，具体地：

一、直角坐标式堆垛

按XYZ三轴或XZ两轴形式的空间进行多层码垛，能实现三维坐标中任意一点的移动和遵循可控的运动轨迹，控制简单，只需编程控制在三轴坐标运动即可。该方式成本低廉，但需要XYZ三轴方向的大框架支撑，装备过于庞大，且不能根据产品特性进行多角度的码垛放置。

二、工业机器人堆垛

常采用4个关节臂或以上的工业机器人，以一台工业机器人配工装夹具，配合单套产品输送设备或线体，并需设置码垛放置位置为机器人堆垛整体。该方式运动轨迹比较自由，且可以实现多角度控制，但效率一般，1条产线需要配备1台工业机器人，投入成本也相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于工业机器人的堆垛控制方法、控制器及控制系统，可配合多套产品输送设备，提高码垛效率，提高资源利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于工业机器人的堆垛控制方法，包括：分别驱动每一产品输送设备输送产品；实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据所述前端感应信号设定基准产品输送设备；实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将所述基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备；将工业机器人移动至所述目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待；当采集到所述目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动所述工业机器人将所述目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至所述目标产品输送设备所对应的栈板上。

作为上述方案的改进，所述根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的末端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的末端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级，在多个末端感应信号所对应的产品输送设备中，选取已采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备。

作为上述方案的改进，所述根据前端感应信号设定基准产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的前端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为基准产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级在多个前端感应信号所对应的产品输送设备中设定基准产品输送设备。

作为上述方案的改进，所述驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上的步骤包括：驱动所述工业机器人的抓手夹具下降；实时采集所述抓手夹具的定位感应信号，当采集到所述定位感应信号时，驱动所述抓手夹具的抓手下托机构托住产品，并驱动所述抓手夹具的抓手活动侧挡夹夹住产品；实时采集所述抓手夹具的到位感应信号，当采集到所述到位感应信号后，驱动所述抓手夹具移动至目标产品输送设备所对应的栈板定位机构的码垛待放位置，松开所述抓手下托机构，并驱动所述抓手夹具下降到放料位置，松开所述抓手活动侧挡夹。

作为上述方案的改进，所述分别驱动每一产品输送设备输送产品的步骤包括：驱动产品输送设备通过输送线体输送产品，所述产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置；实时采集所述产品输送设备的前端感应信号，当采集到所述前端感应信号时，降下所述产品输送设备的前阻挡器以使所述前端感应位置上的产品通过所述前端感应位置；当所述前端感应位置上的产品离开所述前端感应位置后，升起所述前阻挡器以阻挡所述输送线体上的其它产品；实时采集所述产品输送设备的后缓感应信号，当采集到所述后缓感应信号时，停止所述输送线体，并驱动拍边机构对后缓感应位置上的产品进行拍边对齐处理；实时采集所述产品输送设备的靠边感应信号，当采集到所述靠边感应信号时，则表示产品到达靠边感应位置，关闭所述拍边机构，并驱动所述输送线体输送产品；实时采集所述产品输送设备的末端感应信号，当采集到所述末端感应信号时，停止所述输送线体，经过拍边对齐处理后的产品在末端感应位置停下；当末端感应位置上的产品被所述工业机器人夹取后，重新驱动所述产品输送设备通过所述输送线体输送产品。

作为上述方案的改进，所述将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待之前，还包括：判断所述目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板；判断为是时，更换所述栈板车；判断为否时，将所述工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

作为上述方案的改进，所述更换栈板车的步骤包括：松开满板的栈板车所对应的栈板定位机构，以使所述设于所述栈板定位机构松开所述满板的栈板车；拉走所述满板的栈板车，并放置空载的栈板车；锁紧所述栈板定位机构，以使所述栈板定位机构夹紧所述空载的栈板车。

相应地，本发明还提供了一种基于工业机器人的堆垛控制器，包括：输送驱动模块，用于驱动每一产品输送设备输送产品；前端控制模块，用于实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据所述前端感应信号设定基准产品输送设备；末端控制模块，用于实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将所述基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备；路径控制模块，用于将工业机器人移动至所述目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待；夹取控制模块，用于当采集到所述目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动所述工业机器人将所述目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至所述目标产品输送设备所对应的栈板上。

作为上述方案的改进，所述基于工业机器人的堆垛控制器还包括栈板车控制模块，用于判断所述目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板，判断为是时，更换所述栈板车，判断为否时，驱动所述路径控制模块。

相应地，本发明还提供了一种基于工业机器人的堆垛控制系统，包括：产品输送设备，用于输送产品；栈板机构，用于堆垛产品；工业机器人，用于将所述产品输送设备上的产品夹取至所述栈板机构上进行堆垛；上述基于工业机器人的堆垛控制器。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明结构原理简单，比传统单套输送供给的机器人码垛系统占地面积少，可节约场地；

同时，本发明无需员工过多操作，可实现生产无人化，减轻员工劳动强度，产量大，满足车间生产需求；

另外，本发明采用1台工业机器人对多套产品输送设备或线体抓取，优化平衡了多个产品抓取的动作逻辑，提高码垛效率，节省投入成本，减少机器人空闲占比，提高资源利用率。

附图说明

图1是本发明基于工业机器人的堆垛控制方法的第一实施例流程图；

图2是本发明基于工业机器人的堆垛控制方法的第二实施例流程图；

图3是本发明中将待取位置上的产品夹取至栈板上的实施例流程图；

图4是本发明中产品输送设备输送产品的实施例流程图；

图5是本发明基于工业机器人的堆垛控制方法的第三实施例流程图；

图6是本发明基于工业机器人的堆垛控制系统的结构示意图；

图7是本发明基于工业机器人的堆垛控制系统的立体图；

图8是本发明基于工业机器人的堆垛控制系统的主视图；

图9是本发明中基于工业机器人的堆垛控制器的结构示意图；

图10是本发明中输送驱动模块的结构示意图；

图11是本发明中夹取控制模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，图1显示了本发明基于工业机器人的堆垛控制方法的第一实施例流程图，其包括：

S101，分别驱动每一产品输送设备输送产品。

本发明中，一台工业机器人可配合至少两套产品输送设备进行产品抓取，从而提高工业机器人是码垛效率，节省投入成本，减少工业机器人的空闲占比，提高资源利用率。

S102，实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据前端感应信号设定基准产品输送设备。

产品沿产品输送设备的输送线体进行输送，当采集到前端感应信号时，则表示产品输送至前端感应位置，此时，可根据前端感应信号设定基准产品输送设备，以便后续处理。具体地，根据前端感应信号设定基准产品输送设备的步骤包括：

(1)判断最先采集的前端感应信号的数量是否为一个；

(2)判断为是时，将最先采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为基准产品输送设备；

若最先采集的前端感应信号的数量为一个，则表示只有一套产品输送设备上的产品最先到达前端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达前端感应位置的前提下，可先对已有产品到达前端感应位置的产品输送设备进行处理，因此，将该产品输送设备作为基准产品输送设备。

(3)判断为否时，根据预设优先级在多个前端感应信号所对应的产品输送设备中设定基准产品输送设备。

若最先采集的前端感应信号的数量为多个，则表示有多套产品输送设备上的产品同时到达前端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达前端感应位置的前提下，可在已有产品到达前端感应位置的多套产品输送设备中任意选择一套产品输送设备进行处理，其中，可根据预设优先级进行选择。

例如，有产品输送设备A、产品输送设备B及产品输送设备C，其预设优选级为A>B>C。在实际输送过程中，若同时采集到产品输送设备A与产品输送设备B前端感应信号，且并未采集到产品输送设备C前端感应信号，此时，可根据预设优先级将产品输送设备A设定为基准产品输送设备。

S103，实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据末端感应信号设定目标产品输送设备。

产品沿产品输送设备的输送线体进行输送，输送过程中，先到达前端感应位置并产生前端感应信号，再到达末端感应位置并产生末端感应信号。但由于多套产品输送设备的输送速度不一样，可能会导致不同产品输送设备上的产品即使先到达前端感应位置，也可能后到达末端感应位置，因此，需同时考虑前端感应信号及末端感应信号以确定目标产品输送设备。

例如，有产品输送设备A、产品输送设备B及产品输送设备C，其预设优选级为A>B>C。在实际输送过程中，若先采集到产品输送设备A的前端感应信号，且并未采集到产品输送设备B及产品输送设备C前端感应信号，此时，可将产品输送设备A设定为基准产品输送设备。然后，输送继续进行，若未采集到产品输送设备B及产品输送设备C的末端感应信号，则表示产品输送设备B及产品输送设备C的末端感应位置均未有产品到达，此时，由于产品输送设备A上的产品先到达前端感应位置，可推断产品输送设备A上的产品也可能先到达末端端感应位置，因此，将产品输送设备A设定为目标产品输送设备；若采集到产品输送设备B的末端感应信号，则表示产品输送设备B的末端感应位置已有产品到达，此时，将产品输送设备B设定为目标产品输送设备。

具体地，根据末端感应信号设定目标产品输送设备的步骤包括：

(1)判断最先采集的末端感应信号的数量是否为一个；

(2)判断为是时，将最先采集的末端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；

若最先采集的末端感应信号的数量为一个，则表示只有一套产品输送设备上的产品最先到达末端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达末端感应位置的前提下，可先对已有产品到达末端感应位置的产品输送设备进行处理，因此，将该产品输送设备作为目标产品输送设备。

(3)判断为否时，根据预设优先级，在多个末端感应信号所对应的产品输送设备中，选取已采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备。

若最先采集的末端感应信号的数量为多个，则表示有多套产品输送设备上的产品同时到达末端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达末端感应位置的前提下，可在已有产品到达前端感应位置及末端感应位置的多套产品输送设备中任意选择一套产品输送设备进行处理，其中，可根据预设优先级进行选择。

例如，有产品输送设备A、产品输送设备B及产品输送设备C，其预设优选级为A>B>C。在实际输送过程中，若先采集到产品输送设备A的前端感应信号，且并未采集到产品输送设备B及产品输送设备C前端感应信号，此时，可将产品输送设备A设定为基准产品输送设备。然后，输送继续进行，若采集到产品输送设备B及产品输送设备C的末端感应信号，则表示产品输送设备B及产品输送设备C的末端感应位置已有产品到达，若此时堆垛控制器也已经采集到产品输送设备B及产品输送设备C的前端感应信号，则可根据预设优先级将产品输送设备B设定为目标产品输送设备。

结合步骤S102及S103可知，本发明通过优化控制逻辑使之协调作业，采用“先准备先抓取、较多件产品先抓取”的原则，从而使得哪套产品输送设备上的产品多就优先抓取哪一套产品输送设备上的产品，进一步提升效率。

S104，将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

确定目标产品输送设备后，需将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

S105，当采集到目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上。

例如，有产品输送设备A及产品输送设备B。在实际输送过程中，若先采集到产品输送设备A的前端感应信号，且并未采集到产品输送设备B的前端感应信号，此时，可将产品输送设备A设定为基准产品输送设备；然后，输送继续进行，若未采集到产品输送设备B的末端感应信号，则表示产品输送设备B的末端感应位置均未有产品到达，此时，由于产品输送设备A上的产品先到达前端感应位置，可推断产品输送设备A上的产品也可能先到达末端端感应位置，因此，将产品输送设备A设定为目标产品输送设备；因此，可将工业机器人移动至产品输送设备A所对应的待取位置进行等待；最后，当产品到达产品输送设备A的末端感应位置时，则可直接驱动工业机器人将产品输送设备A所对应的待取位置上的产品夹取至产品输送设备A所对应的栈板上。

因此，本发明将一台工业机器人与多套产品输送设备相结合，并引入独特的控制逻辑，优化平衡多个产品抓取的动作逻辑，可有效提高码垛效率，节省投入成本，减少机器人空闲占比，提高资源利用率；同时，本发明结构原理较简单，无需员工过多操作，实现生产无人化。

参见图2，图2显示了本发明基于工业机器人的堆垛控制方法的第二实施例流程图，其包括：

S201，分别驱动每一产品输送设备输送产品。

S202，实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据前端感应信号设定基准产品输送设备。

S203，实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据末端感应信号设定目标产品输送设备。

S204，判断目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板；判断为是时，更换栈板车；判断为否时，将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

需要说明的是，将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待前，需先确定目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板，若满板，则需要更换栈板车。具体地，更换栈板车的步骤包括：

(1)松开满板的栈板车所对应的栈板定位机构，以使设于栈板定位机构松开满板的栈板车；

(2)拉走满板的栈板车，并放置空载的栈板车；

(3)锁紧栈板定位机构，以使栈板定位机构夹紧空载的栈板车。

需要说明的是，可设置警示灯以通知操作人员栈板车的状态。例如，当栈板车上放置的产品即将要满板时，亮黄色警示灯提醒；当栈板车上放置的产品满板时，亮绿色警示灯提醒。

当栈板车上放置的产品满板时，可同时松开车定位机构a与车定位机构b；然后，拉走满板的栈板车后，放置空载的栈板车；当栈板车检测器检测到有新的栈板车后，定位机构a与车定位机构b夹紧空载的栈板车于定位框架内，并自行启动码垛循环。

S205，当采集到目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上。

与图1所示的第一实施例不同的时，本实施例中引入了满板判断，优化了堆垛控制方法，更便于实际应用。

如图3所示，驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上的步骤包括：

S301，驱动工业机器人的抓手夹具下降。

S302，实时采集抓手夹具的定位感应信号，当采集到定位感应信号时，驱动抓手夹具的抓手下托机构托住产品，并驱动抓手夹具的抓手活动侧挡夹夹住产品。

S303，实时采集抓手夹具的到位感应信号，当采集到到位感应信号后，驱动抓手夹具移动至目标产品输送设备所对应的栈板定位机构的码垛待放位置，松开抓手下托机构，并驱动抓手夹具下降到放料位置，松开抓手活动侧挡夹。

工业机器人根据产品输送设备之间先准备先抓取、较多件产品先抓取的原则，走轨迹使抓手夹具运动到目标产品输送设备的待取位置等待；待末端感应位置检测到有产品后，工业机器人走轨迹使抓手夹具下降到取料位置，抓手产品检测器a检测到定位感应信号(即抓手产品检测器a检测到产品)后，抓手下托机构执行下托操作以托住产品，随后抓手活动侧挡夹夹住产品；抓手产品检测b检测到到位感应信号(即抓手产品检测b检测到产品)后，工业机器人走轨迹使抓手夹具运动到计算得出的码垛待放位置，松开抓手下托机构后工业机器人走轨迹使抓手夹具下降到自动计算得出的放料位置，松开抓手活动侧挡夹后，目标产品输送设备放行有产品或末端感应位置有产品，则继续执行码垛循环，否则退回待机位置。

因此，本发明通过夹紧与下托这两个动作，实现了产品的夹取，灵活性强，安全性高。相应地，本发明还可采用多个单独工业机器人用户坐标系，使不同产品输送设备上产品抓取与码垛互不干涉，适应两条产线互不相同的产品，以及多尺寸多型号产品码垛的应用；

如图4所示，分别驱动每一产品输送设备输送产品的步骤包括：

S401，驱动产品输送设备通过输送线体输送产品。

需要说明的是，产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置。

S402，实时采集产品输送设备的前端感应信号，当采集到前端感应信号时，降下产品输送设备的前阻挡器以使前端感应位置上的产品通过前端感应位置。

S403，当前端感应位置上的产品离开前端感应位置后，升起前阻挡器以阻挡输送线体上的其它产品。

S404，实时采集产品输送设备的后缓感应信号，当采集到后缓感应信号时，停止输送线体，并驱动拍边机构对后缓感应位置上的产品进行拍边对齐处理。

S405，实时采集产品输送设备的靠边感应信号，当采集到靠边感应信号时，则表示产品到达靠边感应位置，关闭拍边机构，并驱动输送线体输送产品。

S406，实时采集产品输送设备的末端感应信号，当采集到末端感应信号时，停止输送线体，经过拍边对齐处理后的产品在末端感应位置停下。

S407，当末端感应位置上的产品被工业机器人夹取后，重新进入步骤S401。

需要说明的是，当末端感应位置上的产品被工业机器人夹取后，进入步骤S401以重新驱动产品输送设备通过输送线体输送产品。

产品输送设备的输送线体上安装有阻断后续来料的前阻挡器，还安装有拍边机构。产品通过输送线体运输到前阻挡器的前位置，堆垛控制器控制前阻挡器下放通行1个产品；放行后，前阻挡器复位，并由拍边机构对产品进行拍边对齐；最后，输送到末端感应位置后，定位停好。

因此，本发明通过对产品输送设备的严谨控制，实现了产品的有序传输，准确性高。

下面结合图5的实施例对本发明做进一步的详细描述，具体地，本实施例中采用两个产品输送设备(A线、B线)进行产品输送：

A线的输送逻辑如下：

S501A，等待产品；

S502A，产品往A线方向输送；

S503A，判断A线的前端光电产品检测器是否检测到前端感应信号？判断为是时，分别进入步骤S504A及步骤S701，否则，重新进入步骤S503A；

S504A，A线的前阻挡器下降放行产品；

S505A，判断产品是否离开A线的前端光电检测器？判断为是时，进入步骤S506A，否则，重新进入步骤S505A；

S506A，A线的前阻挡器上升，阻挡后面的产品；

S507A，判断A线的前阻挡器是否上升到位？判断为是时，进入步骤S508A，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S507A，若超时，发出报警；

S508A，A线产品继续往前输送；

S509A，判断A线的后援光电产品检测器是否检测到后援感应信号？判断为是时，进入步骤S510A，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S509A，若超时，发出报警；

S510A，A线停止输送，拍边机构把产品靠边拍打；

S511A，A线的靠边光电产品检测器是否检测到靠边感应信号？判断为是时，进入步骤S512A，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S511A，若超时，发出报警；

S512A，A线的拍边机构回位；

S513A，判断A线的拍边机构是否完成回位，判断为是时，进入步骤S514A，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S513A，若超时，发出报警；

S514A，A线启动输送，产品继续往前输送到末端；

S515A，判断A线末端产品检测器是否检测到末端感应信号？判断为是时，进入步骤S516A，否则，重新进入步骤S514A；

S516A，A线线体停止输送，A线产品准备好，等待机器人抓取；

S517A，判断是否完成步骤S606A？判断为是时，进入步骤S518A，否则，重新进入步骤S517A；

S518A，工业机器人取走A线上的产品；

S519A，工业机器人在A线的栈板车上堆垛产品，并计数，返回步骤S502A。

A线的堆垛逻辑如下：

S601A，判断A线的栈板车是否满板，判断为是时，进入步骤S602A，否则，进入步骤S605A；

S602A，放开A线的栈板车的定位；

S603A，拉走堆满成品的栈板车，并放空载的栈板车；

S604A，A线的感应到栈板车3秒后，锁定定位，并返回步骤S601A；

S605A，计算A线的栈板车上堆垛的位置；

S606A，工业机器人走轨迹运行到A线等待抓取。

B线的输送逻辑如下：

S501B，等待产品；

S502B，产品往B线方向输送；

S503B，判断B线的前端光电产品检测器是否检测到前端感应信号？判断为是时，分别进入步骤S504B及步骤S701，否则，重新进入步骤S503B；

S504B，B线的前阻挡器下降放行产品；

S505B，判断产品是否离开B线的前端光电检测器？判断为是时，进入步骤S506B，否则，重新进入步骤S505B；

S506B，B线的前阻挡器上升，阻挡后面的产品；

S507B，判断B线的前阻挡器是否上升到位？判断为是时，进入步骤S508B，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S507B，若超时，发出报警；

S508B，B线产品继续往前输送；

S509B，判断B线的后援光电产品检测器是否检测到后援感应信号？判断为是时，进入步骤S510B，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S509B，若超时，发出报警；

S510B，B线停止输送，拍边机构把产品靠边拍打；

S511B，B线的靠边光电产品检测器是否检测到靠边感应信号？判断为是时，进入步骤S512B，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S511B，若超时，发出报警；

S512B，B线的拍边机构回位；

S513B，判断B线的拍边机构是否完成回位，判断为是时，进入步骤S514B，否则判断是否超时，若未超时，重新进入步骤S513B，若超时，发出报警；

S514B，B线启动输送，产品继续往前输送到末端；

S515B，判断B线末端产品检测器是否检测到末端感应信号？判断为是时，进入步骤S516B，否则，重新进入步骤S514B；

S516B，B线线体停止输送，B线产品准备好，等待机器人抓取；

S517B，判断是否完成步骤S606B？判断为是时，进入步骤S518B，否则，重新进入步骤S517B；

S518B，工业机器人取走B线上的产品；

S519A，工业机器人在A线的栈板车上堆垛产品，并计数，返回步骤S502A。

B线的堆垛逻辑如下：

S601B，判断B线的栈板车是否满板，判断为是时，进入步骤S602B，否则，进入步骤S605B；

S602B，放开B线的栈板车的定位；

S603B，拉走堆满成品的栈板车，并放空载的栈板车；

S604B，B线的感应到栈板车3秒后，锁定定位，并返回步骤S601B；

S605B，计算B线的栈板车上堆垛的位置；

S606B，工业机器人走轨迹运行到B线等待抓取。

A、B线的控制逻辑如下：

S701，结合步骤S503A及步骤S503B，判断A线与B线的检测到前端感应信号的时间，若A线较早检测到前端感应信号或A线及B线同时检测到前端感应信号，则进入步骤S702A，否则进入步骤S702B；

S702A，结合步骤S515B的判断结果，当步骤S515B的判断结果为否时，进入步骤S601A，否则，进入步骤S703；S702B，结合步骤S515A的判断结果，当步骤S515A的判断结果为否时，进入步骤S601B，否则，进入步骤S703；

S703，结合步骤S516A及S516B，判断A线与B线产品准备好的时间，若A线时间早，则进入步骤S601A，若B线时间早，则进入步骤S601B，若同时，则进入步骤S704；

S704，结合步骤S503A的判断结果，当步骤S503A的判断结果为是时，则进入步骤S601A，否则，进入步骤S705；

S705，结合步骤S503B的判断结果，当步骤S503B的判断结果为是时，则进入步骤S601B，否则，进入步骤S601A。

需要说明的是，上述实施例中，工业机器人需对5个位置进行定位，并根据5个位置的基点进行计算。具体地，所述位置点包括：栈板车A/B上的基点、产品输送设备A/B上的基点、栈板定位机构A/B之间待机位置的基点、产品输送设备A/B上的取产品位置、栈板车A/B上产品码垛位置。

由上可知，本发明将一台工业机器人与两套产品输送设备相结合，并引入独特的控制逻辑，优化平衡多个产品抓取的动作逻辑，可有效提高码垛效率85％～100％，节省投入成本45％～50％，减少机器人空闲占比，提高资源利用率。

参见图6，图6显示了本发明基于工业机器人的堆垛控制系统100的具体结构，其包括：

产品输送设备1，用于输送产品；本发明中，可采用至少两台结构相同或对称的产品输送设备。

栈板机构2，用于堆垛产品；所述栈板机构与产品输送设备一一对应。

工业机器人3，用于将产品输送设备1上的产品夹取至栈板机构2上进行堆垛。

基于工业机器人的堆垛控制器4。

堆垛过程中，堆垛控制器4实时控制所述产品输送设备1，以使多台产品输送设备1上的产品有序地进行传输；同时，堆垛控制器4实时控制工业机器人3将产品输送设备1上的产品夹取至栈板机构2上进行堆垛；相应地，堆垛控制器4还对栈板机构2进行监测，以便更换栈板机构2。

因此，本发明可通过1台工业机器人3对多套产品输送设备1进行抓取，从而提高码垛效率，节省投入成本，减少机器人空闲占比，提高资源利用率。

如图7及图8所示，产品输送设备1包括：输送线体11、前阻挡器12、拍边机构13、前端感应器、后缓感应器、靠边感应器及末端感应器。需要说明的是，产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置，而前端感应位置上设有前端感应器，后缓感应位置上设有后缓感应器，靠边感应位置上设有靠边感应器，末端感应位置上设有末端感应器。

如图7及图8所示，栈板机构2包括：定位框架21、栈板车22、左侧栈板定位机构23、右侧栈板定位机构24、栈板车检测器25。需要说明的是，每个码垛放置位置都设有装载车定位装置与1-至2个产品检测传感器，同时，栈板车上承载1-2个定好位的栈板，栈板上可多层码垛。相应地，由于栈板定位在栈板车上，无需再次叉车搬运，节省中间环节，提高效率。

如图7及图8所示，工业机器人3包括：机器人31及抓手夹具32，所述抓手夹具32包括：抓手支架321、抓手固定侧挡夹322、抓手活动侧挡夹323、抓手下托机构324、抓手产品定位检测器325及抓手产品到位检测器326。因此，通过抓手夹具32上的两个产品定位检测器，并通过抓手固定侧挡夹322、抓手活动侧挡夹323、抓手下托机构324，可灵活实现夹紧与下托动作。

因此，本发明可采用工业机器人配抓手夹具，在1-2个及以上的码垛放置位置的基础上，配备2套产品输送设备或线体。

如图9所示，基于工业机器人的堆垛控制器4包括：

输送驱动模块41，用于驱动每一产品输送设备输送产品。本发明中，一台工业机器人可配合至少两套产品输送设备进行产品抓取，从而提高工业机器人是码垛效率，节省投入成本，减少工业机器人的空闲占比，提高资源利用率。

前端控制模块42，用于实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据前端感应信号设定基准产品输送设备。产品沿产品输送设备的输送线体进行输送，当采集到前端感应信号时，则表示产品输送至前端感应位置，此时，前端控制模块可根据前端感应信号设定基准产品输送设备，以便后续处理。具体地，根据前端感应信号设定基准产品输送设备的步骤包括：(1)判断最先采集的前端感应信号的数量是否为一个；(2)判断为是时，将最先采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为基准产品输送设备；(3)判断为否时，根据预设优先级在多个前端感应信号所对应的产品输送设备中设定基准产品输送设备。需要说明的是，若最先采集的前端感应信号的数量为一个，则表示只有一套产品输送设备上的产品最先到达前端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达前端感应位置的前提下，可先对已有产品到达前端感应位置的产品输送设备进行处理，因此，将该产品输送设备作为基准产品输送设备；若最先采集的前端感应信号的数量为多个，则表示有多套产品输送设备上的产品同时到达前端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达前端感应位置的前提下，可在已有产品到达前端感应位置的多套产品输送设备中任意选择一套产品输送设备进行处理，其中，可根据预设优先级进行选择。

末端控制模块43，用于实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据末端感应信号设定目标产品输送设备。产品沿产品输送设备的输送线体进行输送，输送过程中，先到达前端感应位置并产生前端感应信号，再到达末端感应位置并产生末端感应信号。但由于多套产品输送设备的输送速度不一样，可能会导致不同产品输送设备上的产品即使先到达前端感应位置，也可能后到达末端感应位置，因此，需同时考虑前端感应信号及末端感应信号以确定目标产品输送设备。具体地，根据末端感应信号设定目标产品输送设备的步骤包括：(1)判断最先采集的末端感应信号的数量是否为一个；(2)判断为是时，将最先采集的末端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；(3)判断为否时，根据预设优先级，在多个末端感应信号所对应的产品输送设备中，选取已采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备。若最先采集的末端感应信号的数量为一个，则表示只有一套产品输送设备上的产品最先到达末端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达末端感应位置的前提下，可先对已有产品到达末端感应位置的产品输送设备进行处理，因此，将该产品输送设备作为目标产品输送设备；若最先采集的末端感应信号的数量为多个，则表示有多套产品输送设备上的产品同时到达末端感应位置，在其他产品输送设备上的产品未到达末端感应位置的前提下，可在已有产品到达前端感应位置及末端感应位置的多套产品输送设备中任意选择一套产品输送设备进行处理，其中，可根据预设优先级进行选择。

路径控制模块44，用于将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。确定目标产品输送设备后，需将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

夹取控制模块45，用于当采集到目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上。

结合步骤前端控制模块及末端控制模块可知，本发明通过优化控制逻辑使之协调作业，采用“先准备先抓取、较多件产品先抓取”的原则，从而使得哪套产品输送设备上的产品多就优先抓取哪一套产品输送设备上的产品，进一步提升效率。

如图10所示，所述输送驱动模块41包括：

驱动单元411，用于驱动产品输送设备通过输送线体输送产品。需要说明的是，产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置。

阻挡单元412，用于实时采集产品输送设备的前端感应信号，当采集到前端感应信号时，降下产品输送设备的前阻挡器以使前端感应位置上的产品通过前端感应位置。

放行单元413，用于当前端感应位置上的产品离开前端感应位置后，升起前阻挡器以阻挡输送线体上的其它产品。

拍边单元414，用于实时采集产品输送设备的后缓感应信号，当采集到后缓感应信号时，停止输送线体，并驱动拍边机构对后缓感应位置上的产品进行拍边对齐处理。

输送单元415，用于实时采集产品输送设备的靠边感应信号，当采集到靠边感应信号时，则表示产品到达靠边感应位置，关闭拍边机构，并驱动输送线体输送产品。

末端单元416，用于实时采集产品输送设备的末端感应信号，当采集到末端感应信号时，停止输送线体，经过拍边对齐处理后的产品在末端感应位置停下。

需要说明的是，当末端感应位置上的产品被工业机器人夹取后，重新启动驱动单元以驱动产品输送设备通过输送线体输送产品。产品输送设备的输送线体上安装有阻断后续来料的前阻挡器，还安装有拍边机构。产品通过输送线体运输到前阻挡器的前位置，堆垛控制器控制前阻挡器下放通行1个产品；放行后，前阻挡器复位，并由拍边机构对产品进行拍边对齐；最后，输送到末端感应位置后，定位停好。

因此，所述输送驱动模块41通过对产品输送设备的严谨控制，实现了产品的有序传输，准确性高。

如图11所示，所述夹取控制模块45包括：

下降单元451，用于驱动工业机器人的抓手夹具下降。

夹取单元452，用于实时采集抓手夹具的定位感应信号，当采集到定位感应信号时，驱动抓手夹具的抓手下托机构托住产品，并驱动抓手夹具的抓手活动侧挡夹夹住产品。

释放单元453，用于实时采集抓手夹具的到位感应信号，当采集到到位感应信号后，驱动抓手夹具移动至目标产品输送设备所对应的栈板定位机构的码垛待放位置，松开抓手下托机构，并驱动抓手夹具下降到放料位置，松开抓手活动侧挡夹。

工业机器人根据产品输送设备之间先准备先抓取、较多件产品先抓取的原则，走轨迹使抓手夹具运动到目标产品输送设备的待取位置等待；待末端感应位置检测到有产品后，工业机器人走轨迹使抓手夹具下降到取料位置，抓手产品检测器a检测到定位感应信号(即抓手产品检测器a检测到产品)后，抓手下托机构执行下托操作以托住产品，随后抓手活动侧挡夹夹住产品；抓手产品检测b检测到到位感应信号(即抓手产品检测b检测到产品)后，工业机器人走轨迹使抓手夹具运动到计算得出的码垛待放位置，松开抓手下托机构后工业机器人走轨迹使抓手夹具下降到自动计算得出的放料位置，松开抓手活动侧挡夹后，目标产品输送设备放行有产品或末端感应位置有产品，则继续执行码垛循环，否则退回待机位置。

因此，夹取控制模块45通过夹紧与下托这两个动作，实现了产品的夹取，灵活性强，安全性高。

进一步，基于工业机器人的堆垛控制器4还包括栈板车控制模块46。所述栈板车控制模块46用于判断目标产品输送设备1所对应的栈板车是否满板，判断为是时，更换栈板车，判断为否时，驱动路径控制模块。

需要说明的是，将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待前，需先确定目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板，若满板，则需要更换栈板车。

具体地，更换栈板车的步骤包括：(1)松开满板的栈板车所对应的栈板定位机构，以使设于栈板定位机构松开满板的栈板车；(2)拉走满板的栈板车，并放置空载的栈板车；(3)锁紧栈板定位机构，以使栈板定位机构夹紧空载的栈板车。需要说明的是，可设置警示灯以通知操作人员栈板车的状态。例如，当栈板车上放置的产品即将要满板时，亮黄色警示灯提醒；当栈板车上放置的产品满板时，亮绿色警示灯提醒。

当栈板车上放置的产品满板时，可同时松开车定位机构a与车定位机构b；然后，拉走满板的栈板车后，放置空载的栈板车；当栈板车检测器检测到有新的栈板车后，定位机构a与车定位机构b夹紧空载的栈板车于定位框架内，并自行启动码垛循环。

综上所述，本发明结构原理简单，比传统单套输送供给的机器人码垛系统占地面积少，可节约场地；同时，本发明无需员工过多操作，可实现生产无人化，减轻员工劳动强度，产量大，满足车间生产需求；另外，本发明采用1台工业机器人对多套产品输送设备或线体抓取，优化平衡了多个产品抓取的动作逻辑，提高码垛效率，节省投入成本，减少机器人空闲占比，提高资源利用率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于工业机器人的堆垛控制方法，其特征在于，包括：

分别驱动每一产品输送设备输送产品；所述分别驱动每一产品输送设备输送产品的步骤包括：驱动产品输送设备通过输送线体输送产品，所述产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置；实时采集所述产品输送设备的前端感应信号，当采集到所述前端感应信号时，降下所述产品输送设备的前阻挡器以使所述前端感应位置上的产品通过所述前端感应位置；当所述前端感应位置上的产品离开所述前端感应位置后，升起所述前阻挡器以阻挡所述输送线体上的其它产品；实时采集所述产品输送设备的后缓感应信号，当采集到所述后缓感应信号时，停止所述输送线体，并驱动拍边机构对后缓感应位置上的产品进行拍边对齐处理；实时采集所述产品输送设备的靠边感应信号，当采集到所述靠边感应信号时，则表示产品到达靠边感应位置，关闭所述拍边机构，并驱动所述输送线体输送产品；实时采集所述产品输送设备的末端感应信号，当采集到所述末端感应信号时，停止所述输送线体，经过拍边对齐处理后的产品在末端感应位置停下；当末端感应位置上的产品被所述工业机器人夹取后，重新驱动所述产品输送设备通过所述输送线体输送产品；

实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据所述前端感应信号设定基准产品输送设备；所述根据前端感应信号设定基准产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的前端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为基准产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级在多个前端感应信号所对应的产品输送设备中设定基准产品输送设备；

实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，

当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将所述基准产品输送设备作为目标产品输送设备，

当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备；所述根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的末端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的末端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级，在多个末端感应信号所对应的产品输送设备中，选取已采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；

将工业机器人移动至所述目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待；

当采集到所述目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动所述工业机器人将所述目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至所述目标产品输送设备所对应的栈板上；驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上的步骤包括：驱动所述工业机器人的抓手夹具下降；实时采集所述抓手夹具的定位感应信号，当采集到所述定位感应信号时，驱动所述抓手夹具的抓手下托机构托住产品，并驱动所述抓手夹具的抓手活动侧挡夹夹住产品；实时采集所述抓手夹具的到位感应信号，当采集到所述到位感应信号后，驱动所述抓手夹具移动至目标产品输送设备所对应的栈板定位机构的码垛待放位置，松开所述抓手下托机构，并驱动所述抓手夹具下降到放料位置，松开所述抓手活动侧挡夹。

2.如权利要求1所述的基于工业机器人的堆垛控制方法，其特征在于，所述将工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待之前，还包括：

判断所述目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板；

判断为是时，更换所述栈板车；

判断为否时，将所述工业机器人移动至目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待。

3.如权利要求2所述的基于工业机器人的堆垛控制方法，其特征在于，更换栈板车的步骤包括：

松开满板的栈板车所对应的栈板定位机构，以使设于所述栈板定位机构松开所述满板的栈板车；

拉走所述满板的栈板车，并放置空载的栈板车；

锁紧所述栈板定位机构，以使所述栈板定位机构夹紧所述空载的栈板车。

4.一种基于工业机器人的堆垛控制器，其特征在于，包括：

输送驱动模块，用于驱动每一产品输送设备输送产品；分别驱动每一产品输送设备输送产品的步骤包括：驱动产品输送设备通过输送线体输送产品，所述产品输送设备沿输送线体的传输方向上依次设有前端感应位置、后缓感应位置、靠边感应位置及末端感应位置；实时采集所述产品输送设备的前端感应信号，当采集到所述前端感应信号时，降下所述产品输送设备的前阻挡器以使所述前端感应位置上的产品通过所述前端感应位置；当所述前端感应位置上的产品离开所述前端感应位置后，升起所述前阻挡器以阻挡所述输送线体上的其它产品；实时采集所述产品输送设备的后缓感应信号，当采集到所述后缓感应信号时，停止所述输送线体，并驱动拍边机构对后缓感应位置上的产品进行拍边对齐处理；实时采集所述产品输送设备的靠边感应信号，当采集到所述靠边感应信号时，则表示产品到达靠边感应位置，关闭所述拍边机构，并驱动所述输送线体输送产品；实时采集所述产品输送设备的末端感应信号，当采集到所述末端感应信号时，停止所述输送线体，经过拍边对齐处理后的产品在末端感应位置停下；当末端感应位置上的产品被所述工业机器人夹取后，重新驱动所述产品输送设备通过所述输送线体输送产品；

前端控制模块，用于实时采集每一产品输送设备的前端感应信号，根据所述前端感应信号设定基准产品输送设备；所述根据前端感应信号设定基准产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的前端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为基准产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级在多个前端感应信号所对应的产品输送设备中设定基准产品输送设备；

末端控制模块，用于实时采集每一产品输送设备的末端感应信号，其中，当未采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，将所述基准产品输送设备作为目标产品输送设备，当采集到其它产品输送设备的末端感应信号时，根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备；所述根据所述末端感应信号设定目标产品输送设备的步骤包括：判断最先采集的末端感应信号的数量是否为一个；判断为是时，将最先采集的末端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；判断为否时，根据预设优先级，在多个末端感应信号所对应的产品输送设备中，选取已采集的前端感应信号所对应的产品输送设备作为目标产品输送设备；

路径控制模块，用于将工业机器人移动至所述目标产品输送设备所对应的待取位置进行等待；

夹取控制模块，用于当采集到所述目标产品输送设备的末端感应信号时，驱动所述工业机器人将所述目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至所述目标产品输送设备所对应的栈板上；驱动工业机器人将目标产品输送设备所对应的待取位置上的产品夹取至目标产品输送设备所对应的栈板上的步骤包括：驱动所述工业机器人的抓手夹具下降；实时采集所述抓手夹具的定位感应信号，当采集到所述定位感应信号时，驱动所述抓手夹具的抓手下托机构托住产品，并驱动所述抓手夹具的抓手活动侧挡夹夹住产品；实时采集所述抓手夹具的到位感应信号，当采集到所述到位感应信号后，驱动所述抓手夹具移动至目标产品输送设备所对应的栈板定位机构的码垛待放位置，松开所述抓手下托机构，并驱动所述抓手夹具下降到放料位置，松开所述抓手活动侧挡夹。

5.如权利要求4所述的基于工业机器人的堆垛控制器，其特征在于，还包括栈板车控制模块，用于判断所述目标产品输送设备所对应的栈板车是否满板，判断为是时，更换所述栈板车，判断为否时，驱动所述路径控制模块。

6.一种基于工业机器人的堆垛控制系统，其特征在于，包括：

产品输送设备，用于输送产品；

栈板机构，用于堆垛产品；

工业机器人，用于将所述产品输送设备上的产品夹取至所述栈板机构上进行堆垛；

权利要求4或5任一项所述的基于工业机器人的堆垛控制器。

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