CN113478471A - 一种自动化抓取卸料机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化抓取卸料机器人，属于机器人技术领域。包括：机架；至少两组移动模块，设于所述机架上；所述移动模块包括横向移动机构和竖向移动机构；数量与所述移动模块相一致的加持机构，设于所述竖向移动机构上；所述加持机构包括第一机械爪和第二机械爪。本发明中，工件的重心处在第一机械爪和第二机械爪之间，工件移动更稳定；第一和第二机械爪在水平移动时，在移动方向上，工件与空气阻力接触的面积变小，因此需要克服的空气阻力变小，更加容易移动，提高了移动效率以及整体卸料效率。

Description

一种自动化抓取卸料机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种自动化抓取卸料机器人。

背景技术

一些圆柱形或类圆柱形工件，一般工件长度大于直径。在现有技术，一般直接采用机械爪直接抓取移动卸料，工件的长度方向处于竖直状态，也就意味着沿着移动的方向运动，工件首先与空气接触面大，此时工件遇到的空气阻力是最大的，空气阻力大无疑在一定程度阻碍了工件的移动，降低了效率。

为此，需要减少空气阻力对工件的影响。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种自动化抓取卸料机器人。

技术方案：一种自动化抓取卸料机器人，包括：机架；至少两组移动模块，设于所述机架上；所述移动模块包括横向移动机构和竖向移动机构；数量与所述移动模块相一致的加持机构，设于所述竖向移动机构上；所述加持机构包括第一机械爪和第二机械爪；工作时，所述第一机械爪夹持工件实现工件在预定角度上的转动，并将工件转移到第一目标位置；所述第二机械爪根据工件在转移过程中的摆放需求，于指定位置处夹紧。

在进一步的实施例中，所述第一机械爪与第二机械爪的结构相同；其中，所述第一机械爪包括：固定座，设置在所述竖向移动机构上；转动件，一端与所述固定座传动连接；安装座，所述安装座的上端与所述转动件另一端固定连接；至少两组夹手，相对安装在所述安装座底端的两侧；所述夹手包括平行设在所述底端一侧的两个夹指。

通过采用上述技术方案，机械爪可进行周向的转动，具有一定的活动自由度，机械爪在夹持工件后带动工件转动，使得工件的长度方向处于水平状态，使得工件的重心在空间上更换位置，工件重心在第一机械爪和第二机械爪之间，减少移动时的阻力，增加夹持的稳定性和提高抓取卸料效率。

在进一步的实施例中，还包括：第一位置传感器，设于所述安装座底端两侧，且位于两个平行的夹指之间；所述第一位置传感器被设置为检测相邻安装座之间的距离。

通过采用上述技术方案，第二机械爪被控制根据X进行横向移动，能精准地控制第二机械爪的位置移动，从而第二机械爪对工件进行精准夹持，提高自动化精准度，提高效率。

在进一步的实施例中，还包括：第二位置传感器，设于每个所述夹指上；所述第二位置传感器被设置为检测安装座当前的所在的高度H。

通过采用上述技术方案，第二机械爪被控制依据H进行竖向精准移动，提高了整体的效率。

在进一步的实施例中，所述横向移动机构，包括：设于所述机架上表面且相互平行的第一滑条和第一齿条，设于所述机架一侧面上的第二滑条；具有横向部和纵向部且所述横向部下表面与所述第一滑条过盈配合以及所述纵向部内表面与所述第二滑条过盈配合的安装板，设在所述横向部上表面的第一驱动单元，以及与所述第一驱动单元连接且与所述第一齿条啮合的第一齿轮。

通过采用上述技术方案，实现齿轮传动，并且安装板通过横向部的第一滑条和纵向部的第二条滑条进行滑动，从两个方向分别分担了安装板的重力，提高了安装板滑动的稳定性。

在进一步的实施例中，所述竖向移动机构，包括竖向件，平行设于所述竖向件一侧面且与所述纵向部外表面过盈配合的两组第三滑条，设于所述横向部上表面的第二驱动单元，与所述第二驱动单元连接的第二齿轮，以及与所述第二齿轮啮合且设于所述竖向件另一侧面的第二齿条。

通过采用上述技术方案，实现齿轮传动，并且竖向件的两组第三滑条不仅分担了竖向件的重力，还减少了由齿轮传动带来的不稳定性。

有益效果：第一机械爪在夹持工件后转动90度，第二机械爪对工件的另一端进行夹持，使得工件的重心处在第一机械爪和第二机械爪之间，工件移动更稳定；由于圆柱形或类圆柱型工件直径小于长度，第一和第二机械爪在水平移动时，在移动方向上工件与空气阻力接触的面积变小，因此需要克服的空气阻力变小，更加容易移动，提高了移动效率以及整体卸料效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是机械爪的结构示意图。

图3是另一实施例中机械爪的局部结构示意图。

图4是移动模块的局部结构示意图。

图5是移动模块的局部结构示意图。

图6是移动模块的局部结构示意图。

图1至图6中各标注为：机架1、加持机构2、固定座3、转动件4、安装座5、夹指6、第一位置传感器7、第二位置传感器8、第一滑条9、第一齿条10、第二滑条11、安装板12、第一驱动单元13、第一齿轮14、竖向件15、第三滑条16、第二驱动单元17、第二齿轮18、第二齿条19。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的问题，申请人对现有各种方案进行了深入地分析，具体如下：

对圆柱形或类圆柱形工件进行卸料时，工件本身自身的形状问题，长度一般大于直径。在现有技术，一般使用机械爪的夹取范围基本上能夹取工件直径大小的范围，不会与工件长度相同，所以夹取时夹取工件的一端，当机械爪处于竖直方向上时，工件被夹取时也处于竖直状态，此时工件的长度方向与移动方向垂直。

在进行抓取移动时，工件先与空气接触面大，所要克服的阻力也大，这无疑在移动程度上影响了工件的移动，降低了效率。所以降低工件与空气的接触面积。

为此申请人提出了以下解决方案，如图1至6所示：提供了一种自动化抓取卸料机器人，包括：机架1、移动模块和加持机构2。至少两组移动模块，安装在机架1上，移动模块包括横向移动机构和竖向移动机构。加持机构2的数量与移动模块的数量一致，加持机构2设在竖向移动机构上。加持机构2包括第一机械爪和第二机械爪，在工作时，第一机械爪根据工件情况转动预定的角度，使得工件的长度方向与水平方向平行，或者呈一定的角度，第一机械爪从起始位置转动至目标位置，第二机械爪根据第一机械爪的目标位置进行相应转动，使得工件的重心处于第一机械爪与第二机械爪中心位置，或者说第二机械爪根据工件在转移过程中的摆放需求，于指定位置处夹紧。在现有技术中一般通过一个机械爪对工件进行夹持，此情况下工件与机械爪形成了悬臂梁结构，移动过程中不稳定，而在本实施例中工件被夹持在两个加持机构2内，工件与加持机构2形成的移动状态更加稳定。第一机械爪在夹持工件后，转动90度，由于此类工件直径小于长度，旋转90度后，第一机械爪只夹持工件的一端，移动时容易不稳定，所以需要第二机械爪对工件另一端进行夹持，工件转动90度后，第一和第二机械爪在水平移动时，在移动方向上，与空气阻力接触的面积变小，因此需要克服的空气阻力变小，更加容易移动，提高了移动效率。

在进一步的实施例中，加持机构2包括固定座3、转动件4、安装座5和两组夹指6对。固定座3用于安装在竖向移动机构上，竖向移动机构在移动时能够带动固定座3一起移动，传动件一端与固定座3传动连接，另一端与安装座5的上端固定连接，传动件能够进行转动，两组夹指6对即四个夹指6，四个夹指6安装在安装座5的四个角上，成矩阵阵列，两两相对设置，夹指6对由两个同时处于安装座5底端一侧且相互平行的夹指6组成。加持机构2不仅限本实施例中的四指夹爪，可为二指加持机构2或三指加持机构2或六指加持机构2，加持机构2为电动加持机构2。通过控制夹指6的开合对工件进行夹取。本实施例的加持机构2在进行圆周的转动，具有一定的活动自由度，相对于现有技术，在抓取卸料过程中更具有适配性。

当第一机械爪夹取工件的一端后，并且转动90度后，第二机械爪需要对进行位置移动，朝着工件位置移动，对工件的另一端进行夹取，此时第二机械爪的位置移动十分重要，如果不被精准控制，容易出现移动的位置不够，移动后于工件还有一段距离，或者移动位置过大，对工件造成损伤，尤其是一些容易破损的工件，所以为了提高整个抓取卸料的自动化程度，提高抓取卸料效率和防止撞击保护工件，提出了以下方案：

在进一步的实施例中，还包括第一位置传感器7，第一传感器设在安装座5底端两侧，且位于每个夹指6对之间；在工作时，所述第一位置传感器7用于测量工件与第二机械爪之间的横向距离（或者说相邻安装座之间的距离）X，所述第二机械爪依据X进行水平移动，移动至第二目标位置。当第一机械爪夹取工件并转动90度后，第二机械爪上的第二位置传感器8，测量第二机械爪于工件之间的位置，将信号传输到第一驱动单元13上，第一驱动单元13根据信号控制第二机械爪横向的运动，提高第二机械爪的移动精准度，顺利夹取到工件。

当第一机械爪对工件进行夹取时，第一机械爪在竖直方向上会根据与工件之间的相对高度进行一定程度上移动，以便能夹取到工件，为了保证第二机械爪也能顺利夹取到工件，第二机械爪与水平线（水平线指的是地面或工作台面或者相对于机械爪下方的一参考线）之间的距离需要与第一机械相同，为了解决此问题，提出了以下方案：

在进一步的实施例中，还包括第二位置传感器8，第二传感器安装在夹指6上；在工作时，所述第二位置传感器8测量所述第一机械爪与水平线的高度H（或者说安装座所在的高度）后，所述第二机械爪进行竖直移动，使得所述第二机械爪与水平线的高度与H相等。

当第一机械爪夹取工件后，通过第二位置传感器8测量第一机械爪与水平线的高度，将信号传输到第二驱动单元17上，第二机械爪上的第二位置传感器8用于测量第二机械爪与水平线之间的高度h，并将信号也传输到第二驱动单元17上，第二驱动单元17会根据控制第二机械爪的位置移动，使得h与H相同，继而停止第二机械爪在竖直方向的运动。精准地控制第二机械爪的竖直方向位置，与第一机械爪相同，使得第二机械爪能精准地抓取工件，提供了抓取效率和整个抓取卸料自动化程度，第二机械爪能精准地抓取工件，从而避免了对工件的碰撞，抓取效果好。换言之如果第二机械爪仅仅凭借肉眼判断移动，此过程误差较大，容易出现在竖直方向上移动距离过小或过大，需要多次调整第二机械爪的位置，这明显地降低了抓取卸料效率。

在进一步的实施例中，横向移动机构包括第一滑条9、第二滑条11、第一齿条10、安装板12、第一驱动单元13和第一齿轮14。第一滑条9和第一齿条10相互平行，同时设置在机架1的上表面，第二滑条11安装在机架1一个侧面上，安装板12具有横向部和纵向部，呈L形，第一滑条9与横向部下表面过盈配合，第一滑条9与纵向部内表面过盈配合，第一驱动安装在横向部上，第一齿轮14与第一齿条10啮合，且第一齿轮14与第一驱动单元13电性连接。第一驱动单元13驱动第一齿轮14转动，第一齿轮14与第一齿条10啮合实现齿轮传动，安装板12与第一滑条9和第二滑条11滑动连接，安装板12进行横向移动，在安装板12的横向部和纵向部都与滑条连接，此结构使得安装板12在滑动中不会因为夹取的工件过重而发生偏移，使得安装板12移动更稳定。

在进一步的实施例中，竖向移动机构包括竖向件15、两组第三滑条16、第二驱动单元17、第二齿轮18以及第二齿条19。两组第三滑条16相互平行，过盈配合在纵向部外表面且与固定在竖向件15的一侧面上，第三滑条16相对于纵向部进行滑动，带动竖向件15同时运动，第二驱动单元17固定安装在横向部的上表面，第二齿轮18与第二驱动单元17电性连接，第二齿条19固定设在竖向件15的另一侧面上，第二齿条19与第二齿轮18啮合。第二驱动单元17驱动第二齿轮18转动，第二齿轮18与第二齿条19啮合实现齿轮传动，在竖向件15的一侧面固定安装两组第三滑条16，第三滑条16与纵向部滑动连接，通过设置两组第三滑条16，分担了竖向件15以及抓取后的重力，使得滑动更加稳定，也减少了齿轮传动的不稳定性。

工作原理如下：

首先第一机械爪根据工件位置，进行竖向和横向移动，第一机械爪对工件进行抓取，第一机械爪转动90度后，第一位置传感器7将工件与第二机械爪的横向距离X的信号传输到第一驱动单元13，第二位置传感器8将第一机械爪与水平线的距离H传输到第二驱动单元17，第一驱动单元13根据信号驱动第二机械爪调整与工件的横向距离，第二驱动单元17根据信号驱动第二机械爪调整与水平线的相对距离，以达到对工件的精准夹持。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于，包括：

机架；

至少两组移动模块，设于所述机架上；所述移动模块包括横向移动机构和竖向移动机构；

数量与所述移动模块相一致的加持机构，设于所述竖向移动机构上；

所述加持机构包括第一机械爪和第二机械爪；

工作时，所述第一机械爪夹持工件实现工件在预定角度上的转动，并将工件转移到第一目标位置；

所述第二机械爪根据工件在转移过程中的摆放需求，于指定位置处夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于：

所述第一机械爪与第二机械爪的结构相同；其中，所述第一机械爪包括：

固定座，设置在所述竖向移动机构上；

转动件，一端与所述固定座传动连接；

安装座，所述安装座的上端与所述转动件另一端固定连接；

至少两组夹手，相对安装在所述安装座底端的两侧；所述夹手包括平行设在所述底端一侧的两个夹指。

3.根据权利要求2所述的一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于：

还包括：第一位置传感器，设于所述安装座底端两侧，且位于两个平行的夹指之间；所述第一位置传感器被设置为检测相邻安装座之间的距离。

4.根据权利要求3所述的一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于：

还包括：第二位置传感器，设于每个所述夹指上；所述第二位置传感器被设置为检测安装座当前的所在的高度H。

5.根据权利要求1所述的一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于：

所述横向移动机构，包括：设于所述机架上表面且相互平行的第一滑条和第一齿条，设于所述机架一侧面上的第二滑条；具有横向部和纵向部且所述横向部下表面与所述第一滑条过盈配合以及所述纵向部内表面与所述第二滑条过盈配合的安装板，设在所述横向部上表面的第一驱动单元，以及与所述第一驱动单元连接且与所述第一齿条啮合的第一齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种自动化抓取卸料机器人，其特征在于：

所述竖向移动机构，包括竖向件，平行设于所述竖向件一侧面且与所述纵向部外表面过盈配合的两组第三滑条，设于所述横向部上表面的第二驱动单元，与所述第二驱动单元连接的第二齿轮，以及与所述第二齿轮啮合且设于所述竖向件另一侧面的第二齿条。

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