CN113561160B - 一种基于pid控制的多功能通用码垛机器人及使用方法 - Google Patents

一种基于pid控制的多功能通用码垛机器人及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人及使用方法，包括红外传送仓、缓冲传送架和感应置物板，所述红外传送仓上连接有机械臂，所述机械臂上连接有机械抓手，所述机械抓手位于所述感应置物板上方，所述红外传送仓底部连接有液压仓，所述液压仓内固定有一号液压缸，所述红外传送仓内设有推送板，所述推送板与所述一号液压缸相连，所述红外传送仓内部上表面设有红外感应器，所述红外传送仓前、后两个外壁上连接有二号液压缸，所述红外传送仓内设有两个中心位压板，所述中心位压板与所述二号液压缸相连，所述二号液压缸与所述红外感应器相连。本发明增设了红外感应功能，可以提高需要码垛的目标物在传送时的精度，该控制系统结构简单，提高传送精度的同时控制了生产成本。

Description

一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人及使用方法
技术领域
本发明涉及一种多功能码垛机器人，具体为一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人及使用方法，属于机器人自动化应用领域。
背景技术
码垛机器人，是机械与计算机程序有机结合的产物。为现代生产提供了更高的生产效率。码垛机器在码垛行业有着相当广泛的应用。码垛机器人大大节省了劳动力，节省空间。码垛机器人运作灵活精准、快速高效、稳定性高，作业效率高。码垛机器人系统采用专利技术的坐标式机器人的安装占用空间灵活紧凑。能够在较小的占地面积范围内建造高效节能的全自动砌块成型机生产线的构想变成现实。
随着码垛技术应用领域的不断扩大以及工作环境和运行精准度等要求愈来愈高,而由于传统的串联码垛机器人存在运动惯量大、刚度低、误差累积等缺点，渐渐不能满足现代码垛工作需求，并联机器人的出现刚好弥补了这些不足。
现有的并联机器人控制方法主要有PID控制、自适应控制和变结构滑模控制。PID控制难以满足高精度的轨迹跟踪控制要求，且需要牺牲并联机器人的性能，其他依赖动力学模型的机器人控制器结构又较复杂，同时无法对产品的质量进行监测。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人及使用方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，包括红外传送仓、缓冲传送架和感应置物板，所述缓冲传送架呈向下倾斜式连接在所述红外传送仓和所述感应置物板上，所述红外传送仓上连接有机械臂，所述机械臂上连接有机械抓手，所述机械抓手位于所述感应置物板上方，所述红外传送仓底部连接有液压仓，所述液压仓内固定有一号液压缸，所述红外传送仓内设有推送板，所述推送板与所述一号液压缸相连，所述红外传送仓内部上表面设有红外感应器，所述红外传送仓前、后两个外壁上连接有二号液压缸，所述红外传送仓内设有两个中心位压板，所述中心位压板与所述二号液压缸相连，所述二号液压缸与所述红外感应器相连，所述感应置物板上固定有挡板、电控板和导流板，所述电控板和所述导流板分别固定在所述感应置物板两侧，所述感应置物板上设有置物检测板凹槽，所述检测板凹槽内设有置物检测板，所述置物检测板底部连接有两个二号弹簧柱和一个压力感应器，所述二号弹簧柱底部固定在所述置物检测板凹槽内，所述电控板上连接有三号液压缸，所述置物检测板上连接有两个限位销，所述限位销上连接有二号电源柱，所述电控板内端面上设有两个限位销滑槽和两个电源槽，所述电源槽和所述限位销滑槽相连通，所述限位销嵌在所述限位销滑槽内，所述二号电源柱与所述电源槽相对。
优选地，所述一号液压缸的液压杆上连接有平衡板，所述推送板连接在所述平衡板上，所述红外传送仓内部底表面上设有推送板凹槽和承重板槽，所述推送板凹槽贯穿所述承重板槽，所述承重板槽内设有两个承重板，所述承重板底部连接有一号弹簧柱和一号电源柱，所述一号电源柱套设在所述一号弹簧柱内，所述承重板槽底表面上设有两个一号电源插孔，所述一号电源柱与所述一号电源插孔相对。
优选地，所述红外传送仓底表面上设有两个平衡板导向槽，所述平衡板侧壁上连接有两个相对的平衡板限位柱，所述平衡板限位柱嵌在所述平衡板导向槽内。
优选地，所述缓冲传送架上连接有若干辊轴，所述缓冲传送架上连接有两个可移动的限位板，所述缓冲传送架上设有两个限位板滑槽，所述限位板底部连接有两个固定板，所述固定板底部连接有限位块，所述限位块嵌在所述限位板滑槽内，所述固定板螺旋固定在所述缓冲传送架上。
优选地，所述限位板滑槽底表面上设有两条滑轮槽，所述限位块底部连接有两个滑轮，所述滑轮嵌在所述滑轮槽内。
优选地，所述二号电源柱和所述限位销之间连接有绝缘柱，所述电源槽内设有电源圈，所述绝缘柱与所述电源圈相对，所述二号电源柱、电源圈和所述三号液压缸电性连接。
一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人使用方法，包括以下步骤，
A、目标物被传送至红外传送仓内，并经推送板的倾斜面滑落至承重板上，承重板在目标物的重力作用下向下移动并嵌入承重板槽内，此时一号电源柱插入一号电源插孔内，信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸上的液压杆向前推送，推送板将目标物推送至红外感应器感应区域；
B、红外感应器感应到目标物并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥二号液压缸上的液压杆向前推进，两个中心位压板向中间移动并将目标物推送至红外传送仓中心位；
C、目标物被推送板推送出红外传送仓，红外感应器感应到目标物消失并将信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸和二号液压缸上的液压杆向后回缩；
D、根据目标物的宽度调节缓冲传送架上两个限位板之间的距离，目标物被推送板推送出红外传送仓后顺缓冲传送架滑落至置物检测板上，重量合格的目标物将置物检测板压入置物检测板凹槽内，二号电源柱脱出电源槽，置物检测板触碰到压力感应器，压力感应器将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥机械臂将置物检测板上的目标物抓取；
E、重量不合格的目标物滑落至置物检测板上后，置物检测板下移，绝缘柱与电源圈错开，二号电源柱与电源圈接通，并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥三号液压缸上的液压杆向前推送并将置物检测板上的目标物推出置物检测板，目标物经导流板滑落至不合格产品收集区域；
F、置物检测板上的目标物消失后，置物检测板在二号弹簧柱的作用下恢复原位，同时三号液压缸上的液压杆在PID控制系统的指挥下回缩，准备下一轮的搬运与剔除操作。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人及使用方法，包括以下优点，
1、增设了红外感应功能，可以提高需要码垛的目标物在传送时的精度，该控制系统结构简单，提高传送精度的同时控制了生产成本；
2、增设了感应置物板，可以通过检测目标物的重量达到实时监测目标物质量的目的，重量不合格的目标物可在PID控制系统的控制下被剔除，提高了产品合格率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明红外传送仓内部结构示意图。
图3为本发明一号液压缸与推送板连接结构示意图。
图4为本发明红外传送仓底部结构示意图。
图5为本发明缓冲传送架与限位板连接结构示意图。
图6为本发明感应置物板结构示意图。
图中：1、红外传送仓，2、缓冲传送架，3、感应置物板，4、机械臂，5、机械抓手，6、液压仓，7、二号液压缸，8、辊轴，9、限位板，10、电控板，11、三号液压缸，12、置物检测板，13、导流板，14、红外感应器，15、推送板凹槽，16、中心位压板，17、承重板槽，18、承重板，19、一号弹簧柱，20、一号电源插孔，21、一号电源柱，22、一号液压缸，23、平衡板，24、推送板，25、平衡板限位柱，26、平衡板导向槽，27、限位板滑槽，28、滑轮槽，29、固定板，30、限位块，31、滑轮，32、挡板，33、置物检测板凹槽，34、二号弹簧柱，35、限位销滑槽，36、电源槽，37、电源圈，38、限位销，39、绝缘柱，40、二号电源柱，41、压力感应器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，包括红外传送仓1、缓冲传送架2和感应置物板3，所述缓冲传送架2呈向下倾斜式连接在所述红外传送仓1和所述感应置物板3上，所述红外传送仓1上连接有机械臂4，所述机械臂4上连接有机械抓手5，所述机械抓手5位于所述感应置物板3上方，所述红外传送仓1底部连接有液压仓6，所述液压仓6内固定有一号液压缸22，所述红外传送仓1内设有推送板24，所述推送板24与所述一号液压缸22相连，所述红外传送仓1内部上表面设有红外感应器14，所述红外传送仓1前、后两个外壁上连接有二号液压缸7，所述红外传送仓1内设有两个中心位压板16，所述中心位压板16与所述二号液压缸7相连，所述二号液压缸7与所述红外感应器14相连。
目标物进入红外传送仓1后，推送板24将其推至红外感应器14的感应区域，红外感应器14感应到目标物并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥二号液压缸7上的液压杆向前推进，两个中心位压板16向中间移动并将目标物推送至红外传送仓1中心位，推送板24继续将目标物推送出红外传送仓1，目标物经缓冲传送架2滑落至感应置物板3上，PID控制系统指挥机械臂4对目标物进行抓取。
如图2和图3所示，所述一号液压缸22的液压杆上连接有平衡板23，所述推送板24连接在所述平衡板23上，所述红外传送仓1内部底表面上设有推送板凹槽15和承重板槽17，所述推送板凹槽15贯穿所述承重板槽17，所述承重板槽17内设有两个承重板18，所述承重板18底部连接有一号弹簧柱19和一号电源柱21，所述一号电源柱21套设在所述一号弹簧柱19内，所述承重板槽17底表面上设有两个一号电源插孔20，所述一号电源柱21与所述一号电源插孔20相对。
目标物落在承重板18上，承重板18在目标物的重力作用下向下移动并嵌入承重板槽17内，此时一号电源柱21插入一号电源插孔20内，信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸22上的液压杆向前推送。
如图3和图4所示，所述红外传送仓1底表面上设有两个平衡板导向槽26，所述平衡板23侧壁上连接有两个相对的平衡板限位柱25，所述平衡板限位柱25嵌在所述平衡板导向槽26内，提高了平衡板23的稳定性。
如图5所示，所述缓冲传送架2上连接有若干辊轴8，所述缓冲传送架2上连接有两个可移动的限位板9，所述缓冲传送架2上设有两个限位板滑槽27，所述限位板9底部连接有两个固定板29，所述固定板29底部连接有限位块30，所述限位块30嵌在所述限位板滑槽27内，所述固定板29螺旋固定在所述缓冲传送架2上。
所述限位板滑槽27底表面上设有两条滑轮槽28，所述限位块30底部连接有两个滑轮31，所述滑轮31嵌在所述滑轮槽28内。
可以根据目标物的宽度调节两个限位板9之间的距离，防止目标物在缓冲传送架2上滚动时发生偏移。
如图6所示，所述感应置物板3上固定有挡板32、电控板10和导流板13，所述电控板10和所述导流板13分别固定在所述感应置物板3两侧，所述感应置物板3上设有置物检测板凹槽33，所述检测板凹槽33内设有置物检测板12，所述置物检测板12底部连接有两个二号弹簧柱34和一个压力感应器41，所述二号弹簧柱34底部固定在所述置物检测板凹槽33内，所述电控板10上连接有三号液压缸11，所述置物检测板12上连接有两个限位销38，所述限位销38上连接有二号电源柱40，所述电控板10内端面上设有两个限位销滑槽35和两个电源槽36，所述电源槽36和所述限位销滑槽35相连通，所述限位销38嵌在所述限位销滑槽35内，所述二号电源柱40与所述电源槽36相对。
所述二号电源柱40和所述限位销38之间连接有绝缘柱39，所述电源槽36内设有电源圈37，所述绝缘柱39与所述电源圈37相对，所述二号电源柱40、电源圈37和所述三号液压缸11电性连接。
目标物滑落至置物检测板12上，重量合格的目标物将置物检测板12压入置物检测板凹槽33内，二号电源柱40脱出电源槽36，置物检测板12触碰到压力感应器41，压力感应器41将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥机械臂4将置物检测板12上的目标物抓取；
重量不合格的目标物滑落至置物检测板12上后，置物检测板12下移，绝缘柱39与电源圈37错开，二号电源柱40与电源圈37接通，并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥三号液压缸11上的液压杆向前推送并将置物检测板12上的目标物推出置物检测板12，目标物经导流板13滑落至不合格产品收集区域。
实施例
一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人使用方法，包括以下步骤，
A、目标物被传送至红外传送仓1内，并经推送板24的倾斜面滑落至承重板18上，承重板18在目标物的重力作用下向下移动并嵌入承重板槽17内，此时一号电源柱21插入一号电源插孔20内，信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸22上的液压杆向前推送，推送板24将目标物推送至红外感应器14感应区域；
B、红外感应器14感应到目标物并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥二号液压缸7上的液压杆向前推进，两个中心位压板16向中间移动并将目标物推送至红外传送仓1中心位；
C、目标物被推送板24推送出红外传送仓1，红外感应器14感应到目标物消失并将信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸22和二号液压缸7上的液压杆向后回缩；
D、根据目标物的宽度调节缓冲传送架2上两个限位板9之间的距离，目标物被推送板24推送出红外传送仓1后顺缓冲传送架2滑落至置物检测板12上，重量合格的目标物将置物检测板12压入置物检测板凹槽33内，二号电源柱40脱出电源槽36，置物检测板12触碰到压力感应器41，压力感应器41将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥机械臂4将置物检测板12上的目标物抓取；
E、重量不合格的目标物滑落至置物检测板12上后，置物检测板12下移，绝缘柱39与电源圈37错开，二号电源柱40与电源圈37接通，并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥三号液压缸11上的液压杆向前推送并将置物检测板12上的目标物推出置物检测板12，目标物经导流板13滑落至不合格产品收集区域；
F、置物检测板12上的目标物消失后，置物检测板12在二号弹簧柱34的作用下恢复原位，同时三号液压缸11上的液压杆在PID控制系统的指挥下回缩，准备下一轮的搬运与剔除操作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：包括红外传送仓(1)、缓冲传送架(2)和感应置物板(3)，所述缓冲传送架(2)呈向下倾斜式连接在所述红外传送仓(1)和所述感应置物板(3)上，所述红外传送仓(1)上连接有机械臂(4)，所述机械臂(4)上连接有机械抓手(5)，所述机械抓手(5)位于所述感应置物板(3)上方，所述红外传送仓(1)底部连接有液压仓(6)，所述液压仓(6)内固定有一号液压缸(22)，所述红外传送仓(1)内设有推送板(24)，所述推送板(24)与所述一号液压缸(22)相连，所述红外传送仓(1)内部上表面设有红外感应器(14)，所述红外传送仓(1)前、后两个外壁上连接有二号液压缸(7)，所述红外传送仓(1)内设有两个中心位压板(16)，所述中心位压板(16)与所述二号液压缸(7)相连，所述二号液压缸(7)与所述红外感应器(14)相连，所述感应置物板(3)上固定有挡板(32)、电控板(10)和导流板(13)，所述电控板(10)和所述导流板(13)分别固定在所述感应置物板(3)两侧，所述感应置物板(3)上设有置物检测板凹槽(33)，所述检测板凹槽(33)内设有置物检测板(12)，所述置物检测板(12)底部连接有两个二号弹簧柱(34)和一个压力感应器(41)，所述二号弹簧柱(34)底部固定在所述置物检测板凹槽(33)内，所述电控板(10)上连接有三号液压缸(11)，所述置物检测板(12)上连接有两个限位销(38)，所述限位销(38)上连接有二号电源柱(40)，所述电控板(10)内端面上设有两个限位销滑槽(35)和两个电源槽(36)，所述电源槽(36)和所述限位销滑槽(35)相连通，所述限位销(38)嵌在所述限位销滑槽(35)内，所述二号电源柱(40)与所述电源槽(36)相对。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：所述一号液压缸(22)的液压杆上连接有平衡板(23)，所述推送板(24)连接在所述平衡板(23)上，所述红外传送仓(1)内部底表面上设有推送板凹槽(15)和承重板槽(17)，所述推送板凹槽(15)贯穿所述承重板槽(17)，所述承重板槽(17)内设有两个承重板(18)，所述承重板(18)底部连接有一号弹簧柱(19)和一号电源柱(21)，所述一号电源柱(21)套设在所述一号弹簧柱(19)内，所述承重板槽(17)底表面上设有两个一号电源插孔(20)，所述一号电源柱(21)与所述一号电源插孔(20)相对。
3.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：所述红外传送仓(1)底表面上设有两个平衡板导向槽(26)，所述平衡板(23)侧壁上连接有两个相对的平衡板限位柱(25)，所述平衡板限位柱(25)嵌在所述平衡板导向槽(26)内。
4.根据权利要求3所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：所述缓冲传送架(2)上连接有若干辊轴(8)，所述缓冲传送架(2)上连接有两个可移动的限位板(9)，所述缓冲传送架(2)上设有两个限位板滑槽(27)，所述限位板(9)底部连接有两个固定板(29)，所述固定板(29)底部连接有限位块(30)，所述限位块(30)嵌在所述限位板滑槽(27)内，所述固定板(29)螺旋固定在所述缓冲传送架(2)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：所述限位板滑槽(27)底表面上设有两条滑轮槽(28)，所述限位块(30)底部连接有两个滑轮(31)，所述滑轮(31)嵌在所述滑轮槽(28)内。
6.根据权利要求5所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人，其特征在于：所述二号电源柱(40)和所述限位销(38)之间连接有绝缘柱(39)，所述电源槽(36)内设有电源圈(37)，所述绝缘柱(39)与所述电源圈(37)相对，所述二号电源柱(40)、电源圈(37)和所述三号液压缸(11)电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于PID控制的多功能通用码垛机器人的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，
A、目标物被传送至红外传送仓(1)内，并经推送板(24)的倾斜面滑落至承重板(18)上，承重板(18)在目标物的重力作用下向下移动并嵌入承重板槽(17)内，此时一号电源柱(21)插入一号电源插孔(20)内，信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸(22)上的液压杆向前推送，推送板(24)将目标物推送至红外感应器(14)感应区域；
B、红外感应器(14)感应到目标物并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥二号液压缸(7)上的液压杆向前推进，两个中心位压板(16)向中间移动并将目标物推送至红外传送仓(1)中心位；
C、目标物被推送板(24)推送出红外传送仓(1)，红外感应器(14)感应到目标物消失并将信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥一号液压缸(22)和二号液压缸(7)上的液压杆向后回缩；
D、根据目标物的宽度调节缓冲传送架(2)上两个限位板(9)之间的距离，目标物被推送板(24)推送出红外传送仓(1)后顺缓冲传送架(2)滑落至置物检测板(12)上，重量合格的目标物将置物检测板(12)压入置物检测板凹槽(33)内，二号电源柱(40)脱出电源槽(36)，置物检测板(12)触碰到压力感应器(41)，压力感应器(41)将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥机械臂(4)将置物检测板(12)上的目标物抓取；
E、重量不合格的目标物滑落至置物检测板(12)上后，置物检测板(12)下移，绝缘柱(39)与电源圈(37)错开，二号电源柱(40)与电源圈(37)接通，并将该信号传递给PID控制系统，PID控制系统指挥三号液压缸(11)上的液压杆向前推送并将置物检测板(12)上的目标物推出置物检测板(12)，目标物经导流板(13)滑落至不合格产品收集区域；
F、置物检测板(12)上的目标物消失后，置物检测板(12)在二号弹簧柱(34)的作用下恢复原位，同时三号液压缸(11)上的液压杆在PID控制系统的指挥下回缩，准备下一轮的搬运与剔除操作。
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