CN114274177A - 一种机器人双头夹具及自动抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人双头夹具及自动抓取系统，包括安装法兰、电磁铁吸盘、气动夹爪、连接板，所述安装法兰用于连接外部的机器人本体，所述连接板一侧连接所述安装法兰、另一侧连接所述电磁铁吸盘和气动夹爪，所述电磁铁吸盘、气动夹爪间隔设置。本发明的优点是：可以进行不同厚度、不同重量试样的抓取上料，适用范围广泛。同时，采用置样槽预定位和视觉定位装置精确定位的双重定位结构，提升定位效率的同时，也提高了定位精度。

Description

一种机器人双头夹具及自动抓取系统

技术领域

本发明涉及一种机器人双头夹具及自动抓取系统，尤其涉及一种可以适应不同厚度试样上料的机器人双头夹具及自动抓取系统，属于机器人系统的技术领域。

背景技术

目前钢厂检测中心的钢板试样主要有冲击样、拉伸样、弯曲样、金相样等，生产现场完成矩形检测粗样的切割后，统一送到试样加工车间进行试样中间件的制备。试样的加工一般采用高速圆盘锯床对试样的不同平面分别进行锯切加工，由于不同类型试样的厚度、大小各不相同，试样的加工上料如采用人工上料，劳动强度大，危险系数高，而采用机器人上料，则面临如何兼顾各种厚度试样上料的难题，否则适应性低，不符合生产需求。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种机器人双头夹具，可以适应不同厚度、大小试样的自动化上料。

技术方案：一种机器人双头夹具，包括安装法兰、电磁铁吸盘、气动夹爪、连接板，所述安装法兰用于连接外部的机器人本体，所述连接板一侧连接所述安装法兰、另一侧连接所述电磁铁吸盘和气动夹爪，所述电磁铁吸盘、气动夹爪间隔设置。

本发明的原理是：采用电磁铁吸盘和气动夹爪的双头结构，在进行较薄、较轻试样的抓取时，采用电磁铁吸盘执行，在进行较厚、较重试样的抓取时，采用气动夹爪执行，从而在进行不同厚度、不同重量试样的抓取时，采用更加稳定的抓取结构执行抓取动作，提高抓取稳定性的同时，可适用的试样范围也更加广泛。

进一步，所述连接板呈L型，包括长臂和短臂，所述长臂一侧连接所述安装法兰、另一侧连接所述气动夹爪，所述电磁铁吸盘固定在所述短臂上，所述气动夹爪、电磁铁吸盘通过所述短臂分隔，且所述电磁铁吸盘的吸料方向和所述气动夹爪的夹料方向相垂直。本结构中，采用分隔结构的同时，将气动夹爪、电磁铁吸盘的夹料方向保持垂直，保证气动夹爪和电磁铁吸盘之间不会发生干涉。

进一步，还包括固定在所述连接板上的第一位移传感器、第二位移传感器，所述第一位移传感器与所述电磁铁吸盘相邻设置，且检测方向与所述电磁铁吸盘的吸料方向相同，所述第二位移传感器与所述气动夹爪相邻设置，且检测方向与所述气动夹爪的夹料方向相同。本结构中，通过第一位移传感器、第二位移传感器分别检测电磁铁吸盘与待取试样之间、气动夹爪与待取试样之间的位置关系，从而提前预警，避免碰撞。

进一步，还包括位置补偿器，所述连接板通过所述位置补偿器连接所述安装法兰。机器人系统中，夹具抓取试样后，在搬运至各个位置时会存在实际的空间尺寸偏差，如果不使用位置补偿器会存在试样碰撞隐患。选用位置补偿器可补偿实际精度尺寸偏差，保证每次运动位置的一致性，避免轨迹偏差。

本发明还涉及一种自动抓取系统，包括机器人本体、上料机构、双头夹具，所述双头夹具固定在所述机器人本体的活动端，且其活动范围覆盖所述上料机构，所述上料机构包括工作台、高位平台、低位平台、高位平台推进组件、低位平台推进组件，所述高位平台推进组件连接所述高位平台、工作台，所述低位平台推进组件连接所述低位平台、工作台，所述高位平台、低位平台分别在所述高位平台推进组件、低位平台推进组件的驱动下水平移动，且所述低位平台可穿过所述高位平台下方。本结构中，高位平台、低位平台均可用于摆放试样，并交替到达双头夹具处，以通过双头夹具抓取高位平台、低位平台内摆放的试样。同时，高位平台、低位平台采用交替上料结构，即高位平台处于双头夹具位置时，低位平台位于工作台的另一侧，可用于人工上料，从而提升上料效率，节省上料节拍。此外，低位平台穿过高位平台下方移动，可以节省安装空间。

进一步，还包括视觉定位装置，所述视觉定位装置包括支架、安装板、光源、工业相机，所述支架位于所述上料机构一侧，且延伸至所述上料机构上方，所述安装板固定在所述支架上，所述光源、工业相机固定在所述安装板上，且朝向所述上料机构。本结构中，通过工业相机进行上料机构上试样摆放图像的采集，从而获得试样在上料机构上摆放的位置信息，从而方便双头夹具准确的执行抓取动作。

进一步，所述视觉定位装置还包括竖向推进组件，所述竖向推进组件包括底板、竖向导轨、竖向气缸，所述底板固定在所述支架上，所述竖向导轨连接所述安装板、底板，所述竖向气缸驱动所述安装板沿所述竖向导轨移动。本结构通过推进组件调节工业相机与试样之间的距离，从而扩大相机的景深，从而更好的适应不用厚度的试样位置拍摄。

进一步，所述视觉定位装置还包括液压缓冲器、定位挡板，所述液压缓冲器固定在底板上，所述定位挡板固定在所述安装板上，且与所述液压缓冲器对位设置，以形成限位保护。

进一步，所述上料机构还包括快换承载台，所述快换承载台分别设置于所述高位平台、低位平台上，且上表面开设有均布的置样槽，每个所述置样槽内分别放置单个试样。本结构中，快换承载台可针对不同形状和大小的试样实现快速更换，同时，均布的置样槽亦可初步定位试样位置，提高视觉定位装置的定位效率。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：可以进行不同厚度、不同重量试样的抓取上料，适用范围广泛。同时，采用置样槽预定位和视觉定位装置精确定位的双重定位结构，提升定位效率的同时，也提高了定位精度。

附图说明

图1为本发明机器人双头夹具连接关系的立体结构示意图；

图2为图1中A位置的放大示意图；

图3为本发明自动抓取系统的立体结构示意图；

图4为上料机构结构示意图；

图5为图3中B位置的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本实施例首先涉及一种机器人双头夹具，如附图1所述，安装在机器人本体的活动端，如附图2所示，具体包括安装法兰11、电磁铁吸盘12、气动夹爪13、连接板14、第一位移传感器15、第二位移传感器16、位置补偿器17。

安装法兰11用于连接外部的机器人本体，连接板14通过位置补偿器17连接安装法兰11。本实施例中，连接板14具体呈L型，包括长臂14a和短臂14b，长臂14a一侧连接安装法兰11、另一侧连接气动夹爪13，电磁铁吸盘12固定在短臂14b上，气动夹爪13、电磁铁吸盘12通过短臂14b分隔，以实现电磁铁吸盘12、气动夹爪13的间隔设置，电磁铁吸盘12的吸料方向和气动夹爪13的夹料方向相垂直。第一位移传感器15、第二位移传感器16固定在连接板14上，第一位移传感器15与电磁铁吸盘12相邻设置，且检测方向与电磁铁吸盘12的吸料方向相同，第二位移传感器16与气动夹爪13相邻设置，且检测方向与气动夹爪13的夹料方向相同。

如附图3所示，本实施例还涉及一种自动抓取系统，包括机器人本体2、上料机构3、视觉定位装置4、以及如上所述的双头夹具1。

双头夹具1固定在机器人本体2的活动端，且其活动范围覆盖上料机构3。

上料机构3如附图4所示，包括工作台31、高位平台32、低位平台33、高位平台推进组件34、低位平台推进组件35、快换承载台36。高位平台推进组件34连接高位平台32、工作台31，低位平台推进组件35连接低位平台33、工作台31，高位平台32、低位平台33分别在高位平台推进组件34、低位平台推进组件35的驱动下水平移动，且低位平台33可穿过高位平台32下方。快换承载台36分别设置于高位平台32、低位平台33上，且上表面开设有均布的置样槽36a，每个置样槽36a内分别放置单个试样。

视觉定位装置4如附图5所示，包括支架41、安装板42、光源43、工业相机44、竖向推进组件45、液压缓冲器46、定位挡板47。支架41位于上料机构3一侧，且延伸至上料机构3上方，安装板42固定在支架41上，光源43、工业相机44固定在安装板42上，且朝向上料机构3。本实施例中，竖向推进组件45具体包括底板45a、竖向导轨45b、竖向气缸45c，底板45a固定在支架41上，竖向导轨45b连接安装板42、底板45a，竖向气缸45c驱动安装板42沿竖向导轨45b移动。液压缓冲器46固定在底板45a上，定位挡板47固定在安装板42上，且与液压缓冲器46对位设置，以形成限位保护。

本实施例的机器人双头夹具及自动抓取系统使用时，首先通过上料机构上料，上料机构采用交替上料设计，高位平台处于双头夹具位置时，低位平台位于工作台的另一侧，可用于人工上料，人工上料完成后，低位平台从高位平台下方穿过，运动至双头夹具位置，高位平台则运动至人工上料处，从而实现高位平台和低位平台的交替上料，提升上料效率，节省上料节拍。上料完成后，通过工业相机进行试样图像的采集，确定试样在置样槽内的具体位置，最终，双头夹具根据采集到的试样位置信息，进行试样的精确抓取。

同时，本实施例中，针对不同厚度的试样，双头夹具和工业相机具有两种工作状态，在进行较厚、较重试样的抓取时，机器人双头夹具调整至气动夹爪进行抓取，视觉定位装置的工业相机通过竖向气缸提升到高位工作状态，以便于较厚试样的拍摄。在进行较薄、较轻试样的抓取时，机器人双头夹具调整至电磁铁吸盘进行抓取，视觉定位装置的工业相机通过竖向气缸下降到低位工作状态，以便于较薄试样的拍摄。

此外，本实施例中，第一位移传感器15、第二位移传感器16优选采用激光位移传感器，高位平台推进组件34、低位平台推进组件35可采用常见的气缸或电缸驱动结构。高位平台可通过支撑柱连接高位平台推进组件，以实现低位平台33穿过高位平台32下方运动的交替上料结构。

Claims (9)

1.一种机器人双头夹具，其特征在于：包括安装法兰（11）、电磁铁吸盘（12）、气动夹爪（13）、连接板（14），所述安装法兰（11）用于连接外部的机器人本体，所述连接板（14）一侧连接所述安装法兰（11）、另一侧连接所述电磁铁吸盘（12）和气动夹爪（13），所述电磁铁吸盘（12）、气动夹爪（13）间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种机器人双头夹具，其特征在于：所述连接板（14）呈L型，包括长臂（14a）和短臂（14b），所述长臂（14a）一侧连接所述安装法兰（11）、另一侧连接所述气动夹爪（13），所述电磁铁吸盘（12）固定在所述短臂（14b）上，所述气动夹爪（13）、电磁铁吸盘（12）通过所述短臂（14b）分隔，且所述电磁铁吸盘（12）的吸料方向和所述气动夹爪（13）的夹料方向相垂直。

3.根据权利要求1所述的一种机器人双头夹具，其特征在于：还包括固定在所述连接板（14）上的第一位移传感器（15）、第二位移传感器（16），所述第一位移传感器（15）与所述电磁铁吸盘（12）相邻设置，且检测方向与所述电磁铁吸盘（12）的吸料方向相同，所述第二位移传感器（16）与所述气动夹爪（13）相邻设置，且检测方向与所述气动夹爪（13）的夹料方向相同。

4.根据权利要求1所述的一种机器人双头夹具，其特征在于：还包括位置补偿器（17），所述连接板（14）通过所述位置补偿器（17）连接所述安装法兰（11）。

5.一种自动抓取系统，其特征在于：包括机器人本体（2）、上料机构（3）、如权利要求1～4任一所述的双头夹具（1），所述双头夹具（1）固定在所述机器人本体（2）的活动端，且其活动范围覆盖所述上料机构（3），所述上料机构（3）包括工作台（31）、高位平台（32）、低位平台（33）、高位平台推进组件（34）、低位平台推进组件（35），所述高位平台推进组件（34）连接所述高位平台（32）、工作台（31），所述低位平台推进组件（35）连接所述低位平台（33）、工作台（31），所述高位平台（32）、低位平台（33）分别在所述高位平台推进组件（34）、低位平台推进组件（35）的驱动下水平移动，且所述低位平台（33）可穿过所述高位平台（32）下方。

6.根据权利要求5所述的一种自动抓取系统，其特征在于：还包括视觉定位装置（4），所述视觉定位装置（4）包括支架（41）、安装板（42）、光源（43）、工业相机（44），所述支架（41）位于所述上料机构（3）一侧，且延伸至所述上料机构（3）上方，所述安装板（42）固定在所述支架（41）上，所述光源（43）、工业相机（44）固定在所述安装板（42）上，且朝向所述上料机构（3）。

7.根据权利要求6所述的一种自动抓取系统，其特征在于：所述视觉定位装置（4）还包括竖向推进组件（45），所述竖向推进组件（45）包括底板（45a）、竖向导轨（45b）、竖向气缸（45c），所述底板（45a）固定在所述支架（41）上，所述竖向导轨（45b）连接所述安装板（42）、底板（45a），所述竖向气缸（45c）驱动所述安装板（42）沿所述竖向导轨（45b）移动。

8.根据权利要求7所述的一种自动抓取系统，其特征在于：所述视觉定位装置（4）还包括液压缓冲器（46）、定位挡板（47），所述液压缓冲器（46）固定在底板（45a）上，所述定位挡板（47）固定在所述安装板（42）上，且与所述液压缓冲器（46）对位设置，以形成限位保护。

9.根据权利要求6所述的一种自动抓取系统，其特征在于：所述上料机构（3）还包括快换承载台（36），所述快换承载台（36）分别设置于所述高位平台（32）、低位平台（33）上，且上表面开设有均布的置样槽（36a），每个所述置样槽（36a）内分别放置单个试样。

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