CN113523755A - 智能机器人自动化装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了智能机器人自动化装配装置及方法，其中，装配装置包括：底座；乱料与输送系统，用于把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；机器人识别和取料系统，用于根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置；第一零件定位系统，用于将放置到预设位置的工件进行定位；振动盘上料系统，用于螺钉上料和螺钉分料；打螺丝系统，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。本申请能够实现一定规格尺寸的多种产品在无序来料的情况下进行自动化的组装；能适应多种产品的柔性化生产。

Description

智能机器人自动化装配装置及方法

技术领域

本申请涉及自动化装配技术领域，尤其涉及智能机器人自动化装配装置及方法。

背景技术

传统的硬性生产线存在生产精度低、人工投入量大、能耗高等缺点，为了能够解决这一问题，需要以工业机器人为主要操作主体，通过智能终端统一控制生产线，从而实现智能制造模式。

柔性制造是智能制造模式的一种，它以消费者为导向的，以需定产的方式对立的是传统大规模量产的生产模式。在柔性制造中，考验的是生产线和供应链的反应速度。比如在电子商务领域兴起的“C2B”“C2P2B”等模式体现的正是柔性制造的精髓所在。第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰(如机器出现故障)情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。

然而目前的柔性制造仍然存在一些问题，例如不适用于外形尺寸特别复杂的零部件组装，导致柔性制造仍然无法满足用户的需求。

发明内容

本申请提供智能机器人自动化装配装置及方法，以解决现有技术中不适用于外形尺寸特别复杂的零部件组装的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种智能机器人自动化装配装置，包括：底座，用于提供安装平台；乱料与输送系统，设置在底座上，包括乱料挡板、固定安装座、电机和输送带，用于把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；机器人识别和取料系统，设置在底座上，包括电动夹爪和识别相机，用于根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置；第一零件定位系统，设置在底座上，包括四个电缸、推块和放置板，用于将放置到预设位置的工件进行定位；振动盘上料系统，设置在底座上，包括振动盘、直振送料器、送料导轨和分料机构，用于螺钉上料和螺钉分料；打螺丝系统，设置在底座上，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

可选地，还包括：组装零部件输送系统、第二零件定位系统和拆装螺丝系统；机器人识别和取料系统，还用于将组装完成后的工件放入组装零部件输送系统的一端；组装零部件输送系统，设置在底座上，包括无杆气缸和输送板，用于将工件从一端输送至另一端；乱料与输送系统，还用于抓取在组装零部件输送系统另一端的工件并放入第二零件定位系统中；第二零件定位系统，设置在底座上，用于将组装完成的工件进行定位；拆装螺丝系统，设置在底座上，包括机器人电动螺丝枪、电动夹爪和回收料盒，用于拆除工件中的螺丝，并将拆除的螺丝放入回收料盒中，将剩余的工件放入乱料与输送系统。

可选地，还包括：电器控制柜，安装有控制电路及电器元件，用于控制装置电路；机器人控制柜，安装有机器人控制器，用于控制机器人动作。

可选地，还包括：防护罩，盖罩于底座，用于提供机器人防护和显示屏安装。

可选地，机器人识别和取料系统还用于：识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将工件调整至正确姿势；若否，则无需对工件进行调整。

可选地，机器人识别和取料系统包括翻转机构；当预设位置的工件处于非正确姿势时，利用翻转机构让工件翻转90度或者180度以使工件调整至正确姿势。

为解决上述技术问题，本申请提出一种智能机器人自动化装配方法，包括：把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置，并进行定位；从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

可选地，从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装之前，还包括：识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将工件调整至正确姿势；若否，则无需对工件进行调整。

可选地，通过电动夹爪将工件调整至正确姿势，包括：利用翻转机构让工件翻转90度或者180度以使工件调整至正确姿势。

为解决上述技术问题，本申请提出一种智能机器人自动化装配方法，包括：将组装完成后的工件输送至第二零件定位系统中，并完成定位；利用拆装螺丝系统拆除工件中的螺丝，将拆除的螺丝放入回收料盒中，并将其他零部件将入乱料系统打乱，通过乱料系统的输送带输送到取料区域识别。

本申请提出智能机器人自动化装配装置及方法，其中，装配装置包括：底座；乱料与输送系统，用于把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；机器人识别和取料系统，用于根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置；第一零件定位系统，用于将放置到预设位置的工件进行定位；振动盘上料系统，用于螺钉上料和螺钉分料；打螺丝系统，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。本申请能够实现一定规格尺寸的多种产品在无序来料的情况下进行自动化的组装；能适应多种产品的柔性化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请智能机器人自动化装配装置一实施例的侧视结构示意图；

图2是本申请智能机器人自动化装配装置一实施例的俯视结构示意图；

图3(a)是工件一实施例的示意图；

图3(b)-图3(e)分别是工件姿势一实施例的示意图；

图4(a)-4(c)分别是工件样式一实施例的示意图；

图5是工件通过输送带输送到取料区域一实施例的示意图；

图6是本申请智能机器人自动化装配方法一实施例的流程示意图；

图7是本申请智能机器人自动化拆装方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供智能机器人自动化装配装置及方法进一步详细描述。

本申请提出一种智能机器人自动化装配装置，请参阅图1和图2，图1是本申请智能机器人自动化装配装置一实施例的侧视结构示意图；图2是本申请智能机器人自动化装配装置一实施例的俯视结构示意图。在本实施例中，装配装置可以包括：底座110、乱料与输送系统120、机器人识别和取料系统130、第一零件定位系统140、振动盘上料系统150、打螺丝系统160。

底座110，用于提供安装平台，可以安装设备和机器人。

乱料与输送系统120，设置在底座110上，包括乱料挡板、固定安装座、电机和输送带，用于把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置。

机器人识别和取料系统130，设置在底座110上，包括机器人、电动夹爪。识别相机，识别相机可以拍摄取料位置的工件从而获得识别信息，其中，识别信息可以包括工件的位置和姿势。根据识别相机获得的识别信息可以调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置。

第一零件定位系统140，设置在底座110上，包括四个电缸、推块和放置板，用于将放置到预设位置的工件进行定位；四个电缸可以根据不同的工件控制不同的推出行程对工件进行定位。

振动盘上料系统150，设置在底座110上，包括振动盘、直振送料器、送料导轨和分料机构，用于螺钉上料和螺钉分料。

打螺丝系统160，设置在底座110上，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从振动盘上料系统150中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

可选地，智能机器人自动化装配装置还可以包括：组装零部件输送系统170、第二零件定位系统180、拆装螺丝系统190、防护罩210、电器控制柜220和机器人控制柜230。

机器人识别和取料系统130，还用于将组装完成后的工件放入组装零部件输送系统170的一端。

组装零部件输送系统170，设置在底座110上，包括无杆气缸和输送板，用于将工件从一端输送至另一端。

乱料与输送系统120，还用于抓取在组装零部件输送系统170另一端的工件并放入第二零件定位系统180中。

第二零件定位系统180，设置在底座110上，用于将组装完成的工件进行定位，具体结构与第一零件定位系统140相同。

拆装螺丝系统190，设置在底座110上，包括机器人电动螺丝枪、电动夹爪和回收料盒，用于拆除工件中的螺丝，并将拆除的螺丝放入回收料盒中，将剩余的工件放入乱料与输送系统120。

电器控制柜220，安装有控制电路及电器元件，用于控制装置电路。

机器人控制柜230，安装有机器人控制器，用于控制机器人动作，其主要结构为机器人控制柜230和安装架。

防护罩210，盖罩于底座110，用于提供机器人防护和显示屏安装。可选地，防护罩210上还设置有门能够开闭，方便维修和调试。

可选地，机器人识别和取料系统130还用于：识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将工件调整至正确姿势；若否，则无需对工件进行调整。

机器人识别和取料系统130包括翻转机构；当预设位置的工件处于非正确姿势时，利用翻转机构让工件翻转90度或者180度以使工件调整至正确姿势。

智能机器人自动化装配装置可以实现组装和拆装两种功能的柔性化生产的验证，一次能够实现单一规格螺丝，一定尺寸的多种工件无序来料的组装，能够通过相机识别和区分不同工件的外观尺寸特征，来判断和调整工件的夹取方式和工件夹取的先后顺序。

请参阅图3(a)-图3(e)，图3(a)是工件一实施例的示意图，图3(b)-图3(e)分别是工件姿势一实施例的示意图。其中，图3(c)为正确姿势，可以直接定位，不需要做翻转调整。

当乱料后，有可能出现图3(b)，图3(c)，图3(d)，图3(e)等情况，出现图3(b)和图3(d)时，则需要翻转90°来夹取，那么就需要机器人夹取工件放入翻转机构，让翻转机构夹爪夹持后翻转90°，然后机器人再夹取工件放入第一零件定位系统140，如果出现图3(e)情况，则需要翻转180°来夹取，那么就需要机器人夹取工件放入翻转机构，让翻转机构夹爪夹持后翻转90°，然后机器人夹取工件放入翻转机构，让翻转机构夹爪夹持后翻转90°，然后机器人再夹取工件放入第一零件定位系统140。

紧接着，再通过第一零件定位系统140定位，相机识别位置进行组装和打螺丝，然后通过输送到第二零件定位系统180进行定位和相机识别进行插装和打散工件和螺钉回收的功能。

工件的样式还可以用图4(a)-4(c)所示。其中工件都配套带有螺纹安装孔。在本实施例中，配装装置可以进行一定尺寸的多种工件无序来料的组装。

装配装置的整体动作流程如下：

工件通过输送带输送到取料区域，请参阅图5。接着，识别相机进行拍照识别，识别工件的位置，识别完后识别相机移动避开，机器人据相机识别的信息调整位置抓取第一个工件放入定位系统进行定位(如果工件方向需调整90°，那么机器人夹取工件递给工件反正机构翻转90°)，定位好后，打螺丝系统160机器人到振动盘上料系统150处取螺丝，同时打螺丝系统160相机旋转到拍照位，确定工件位置后移开，机器人识别和取料系统130依据相机识别的信息调整位置抓取第二个工件放入对应位置，机器人移开，打螺丝系统160机器人过来打螺丝拧紧工件，组装完成。

打螺丝系统160机器人移开，第一零件定位系统140松开，机器人识别和取料系统130的机器人夹取组装完成的零部件放到组装零部件输送系统170一端，组装零部件输送系统170将零部件送到另一端，乱料与输送系统120的机器人抓取零部件放入拆料部分的第二零件定位系统180中定位夹紧，乱料与输送系统120的相机过来拍照确认位置，确认位置后相机和机器人移开，拆装螺丝系统190的机器人移到位，拆除螺丝，然后拆装螺丝系统190的机器人吸取螺丝移动到拆装螺丝系统190的机器人的螺丝夹爪处，气爪夹紧，夹住螺丝，拆装螺丝系统190的机器人上移，气爪松开，螺丝掉入回收料盒中；左边的第二零件定位系统180松开，乱料与输送系统120的机器人过来抓取工件，然后移动到乱料与输送系统120乱料处的上方，机器人夹爪松开，工件落入乱料与输送系统120中打乱掉入输送带上；工件通过输送带输送到取料区域；重复上续步骤。

综上，本实施例的智能机器人自动化装配装置可以对无序的工件进行处理：通过相机识别和区分不同工件的外观尺寸特征，来判断和调整机器人对工件的夹取方式和工件夹取的先后顺序，再通过定位机构定位，相机识别位置进行组装和打螺丝，然后通过输送到另外的一个定位机构进行定位和相机识别进行插装和打散工件和螺钉回收的功能。因此，本实施例能够实现一定规格尺寸的多种产品在无序来料的情况下进行自动化的组装；能适应多种产品的柔性化生产。

基于上述的智能机器人自动化装配装置，本申请提出一种智能机器人自动化装配方法，请参阅图6，图6是本申请智能机器人自动化装配方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S110：把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置。

S120：根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置，并进行定位。

S130：从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

可选地，从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装之前，还包括：识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将工件调整至正确姿势；若否，则无需对工件进行调整。

可选地，通过电动夹爪将工件调整至正确姿势，包括：利用翻转机构让工件翻转90度或者180度以使工件调整至正确姿势。

基于上述的智能机器人自动化装配装置，本申请提出一种智能机器人自动化拆装方法，请参阅图7，图7是本申请智能机器人自动化拆装方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S210：将组装完成后的工件输送至第二零件定位系统中，并完成定位。

S220：利用拆装螺丝系统拆除工件中的螺丝，将拆除的螺丝放入回收料盒中，并将其他零部件将入乱料系统打乱，通过乱料系统的输送带输送到取料区域识别。

本申请提出智能机器人自动化装配装置及方法，其中，装配装置包括：底座；乱料与输送系统，用于把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；机器人识别和取料系统，用于根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将取料位置的工件放置到预设位置；第一零件定位系统，用于将放置到预设位置的工件进行定位；振动盘上料系统，用于螺钉上料和螺钉分料；打螺丝系统，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从振动盘上料系统中获得螺丝，并将螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。本申请能够实现一定规格尺寸的多种产品在无序来料的情况下进行自动化的组装；能适应多种产品的柔性化生产。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能机器人自动化装配装置，其特征在于，包括：

底座，用于提供安装平台；

乱料与输送系统，设置在所述底座上，包括乱料挡板、固定安装座、电机和输送带，用于把工件打乱并通过所述输送带将打乱的工件输送至取料位置；

机器人识别和取料系统，设置在所述底座上，包括电动夹爪和识别相机，用于根据所述识别相机获得的识别信息调整所述电动夹爪位置，并利用所述电动夹爪将所述取料位置的工件放置到预设位置；

第一零件定位系统，设置在所述底座上，包括四个电缸、推块和放置板，用于将放置到所述预设位置的工件进行定位；

振动盘上料系统，设置在所述底座上，包括振动盘、直振送料器、送料导轨和分料机构，用于螺钉上料和螺钉分料；

打螺丝系统，设置在所述底座上，包括四轴机器人和安装在气缸推动的导向零部件上的螺丝枪，用于从所述振动盘上料系统中获得螺丝，并将所述螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

2.根据权利要求1所述的智能机器人自动化装配装置，其特征在于，还包括：组装零部件输送系统、第二零件定位系统和拆装螺丝系统；

所述机器人识别和取料系统，还用于将组装完成后的工件放入所述组装零部件输送系统的一端；

所述组装零部件输送系统，设置在所述底座上，包括无杆气缸和输送板，用于将所述工件从一端输送至另一端；

所述乱料与输送系统，还用于抓取在所述组装零部件输送系统另一端的工件并放入所述第二零件定位系统中；

所述第二零件定位系统，设置在所述底座上，用于将所述组装完成的工件进行定位；

拆装螺丝系统，设置在所述底座上，包括机器人电动螺丝枪、电动夹爪和回收料盒，用于拆除所述工件中的螺丝，并将拆除的螺丝放入回收料盒中，将剩余的工件放入所述乱料与输送系统。

3.根据权利要求2所述的智能机器人自动化装配装置，其特征在于，还包括：

电器控制柜，安装有控制电路及电器元件，用于控制所述装置电路；

机器人控制柜，安装有机器人控制器，用于控制机器人动作。

4.根据权利要求3所述的智能机器人自动化装配装置，其特征在于，还包括：

防护罩，盖罩于所述底座，用于提供机器人防护和显示屏安装。

5.根据权利要求4所述的智能机器人自动化装配装置，其特征在于，所述机器人识别和取料系统还用于：

识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将所述工件调整至正确姿势；若否，则无需对所述工件进行调整。

6.根据权利要求5所述的智能机器人自动化装配装置，其特征在于，所述机器人识别和取料系统包括翻转机构；

当所述预设位置的工件处于非正确姿势时，利用所述翻转机构让所述工件翻转90度或者180度以使所述工件调整至正确姿势。

7.一种智能机器人自动化装配方法，其特征在于，包括：

把工件打乱并通过输送带将打乱的工件输送至取料位置；

根据识别相机获得的识别信息调整电动夹爪位置，并利用电动夹爪将所述取料位置的工件放置到预设位置，并进行定位；

从振动盘上料系统中获得螺丝，并将所述螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装。

8.根据权利要求7所述的智能机器人自动化装配方法，其特征在于，所述从振动盘上料系统中获得螺丝，并将所述螺丝打进定位后的工件中并拧紧，从而完成组装之前，还包括：

识别处于预设位置的工件是否处于正确姿势，若否，则将所述工件调整至正确姿势；若否，则无需对所述工件进行调整。

9.根据权利要求8所述的智能机器人自动化装配方法，其特征在于，所述通过电动夹爪将所述工件调整至正确姿势，包括：

利用翻转机构让所述工件翻转90度或者180度以使所述工件调整至正确姿势。

10.一种智能机器人自动化拆装方法，其特征在于，包括：

将组装完成后的工件输送至第二零件定位系统中，并完成定位；

利用拆装螺丝系统拆除所述工件中的螺丝，将拆除的螺丝放入回收料盒中，并将其他零部件将入乱料系统打乱，通过所述乱料系统的输送带输送到取料区域识别。

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