CN114378824A - 一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统，物料定位摆放装置包括面板，面板设有若干个通孔；第一挡料结构，其包括第一气缸、第一固定板和多个第一定位柱，多个第一定位柱与第一固定板连接，第一气缸的输出端与第一固定板连接并驱动第一定位柱穿过通孔；第二挡料结构，其包括第二气缸、第二固定板和多个第二定位柱，多个第二定位柱与第二固定板连接，第二气缸的输出端与第二固定板连接并驱动第二定位柱穿过通孔；其中，第一固定板与第二固定板呈锐角夹角或垂直设置。本发明通过使用气缸控制定位柱伸出面板，能够对面板上的物料进行限位；且能根据物料的大小和形状选择相应位置的定位柱伸出，从而具有更高的泛用性。

Description

一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域中的一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统。

背景技术

随着机械加工行业自动化程度的提高，自动上下料设备的应用越来越广泛，其中，采用机械手对物料进行抓取并转移的方案较为普遍。一般地，机械手会搭配传感系统进行联合工作，由传感系统感应物料的位置，将具体位置数据传输至机械手后，由机械手进行实际的抓取和运输工作。而在传感系统的选择中，图像识别系统是目前常用的方案。其在进行相关的机器学习后，通过采用照相机拍摄物料位置，进行图像识别后控制机械手进行抓取。但是，图像识别系统对软件算法要求较高，程序复杂且不易更改，一定程度上限制了图像识别系统的进一步发展。

为了降低图像识别系统软件层面的构造难度，采用物料定位摆放装置辅助定位物料也是目前常用的一种方法。物料定位摆放装置上设置有挡料结构，当物料进入定位摆放装置后，受挡料结构的限位而确定其位置，从而机械手能够更为准确地进行抓取，降低图像识别系统的精准度要求。但是，目前市面上的物料定位摆放装置的挡料结构都是固定的，只能针对同一尺寸的物料。当物料的尺寸或形状各不相同时，传统的物料定位摆放装置无法适时根据物料情况进行调整，需要人工对挡料结构进行调整，浪费较多的时间，严重降低工作效率。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统，能够根据物料尺寸和形状进行挡料结构的调节。

根据本发明第一方面实施例，提供一种物料定位摆放装置，包括：

面板，所述面板设有若干个通孔；

第一挡料结构，其包括第一气缸、第一固定板和多个第一定位柱，多个所述第一定位柱与所述第一固定板连接，所述第一气缸的输出端与所述第一固定板连接并驱动所述第一定位柱穿过所述通孔；

第二挡料结构，其包括第二气缸、第二固定板和多个第二定位柱，多个所述第二定位柱与所述第二固定板连接，所述第二气缸的输出端与所述第二固定板连接并驱动所述第二定位柱穿过所述通孔；

其中，所述第一挡料结构和所述第二挡料结构均设置于所述面板下方，所述第一固定板与所述第二固定板呈锐角夹角或垂直设置。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述通孔内均设有定位套，所述第一定位柱或所述第二定位柱在所述定位套中滑动。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述第一气缸的顶面位于第一平面，所述第二气缸的顶面位于第二平面，所述第二平面低于所述第一平面，所述第一平面和所述第二平面的间距大于所述第一气缸的长度。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述物料定位摆放装置还包括安装板，所述第一挡料结构和所述第二挡料结构的数量均为多个，所述第一挡料结构和所述第二挡料结构均与所述安装板连接。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述物料定位摆放装置还包括壳体，所述面板安装在所述壳体顶部，所述第一挡料结构和所述第二挡料结构均设置在所述壳体内部。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述物料定位摆放装置还包括阀岛，所述阀岛连通至所述第一气缸和所述第二气缸。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述物料定位摆放装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与所述阀岛电连接。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述物料定位摆放装置还包括减压阀，所述减压阀与所述阀岛连通，用于调整所述阀岛内压缩空气的气压值。

根据本发明第二方面实施例，提供一种抓取系统，包括上述任一项所述的物料定位摆放装置、机架、控制器和机械手，所述物料定位摆放装置和所述机械手均安装在所述机架上并与所述控制器电连接。

根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述机架上还设有人机交互设备，所述人机交互设备与所述控制器电连接。

本发明实施例的有益效果至少包括：本发明通过使用气缸控制定位柱伸出面板，能够对面板上的物料进行限位；且能根据物料的大小和形状选择相应位置的定位柱伸出，从而具有更高的泛用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明第一方面实施例的爆炸图；

图2是本发明第一方面实施例的总体结构图；

图3是本发明第一方面实施例中第一定位柱和第二定位柱伸出时的示意图；

图4是本发明第二方面实施例的总体结构图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明设计一种物料定位摆放装置及包括其的抓取系统，相较于传统的仅通过图像识别进行抓取的抓取系统，本物料定位摆放装置能够辅助定位需要抓取的物料，从而降低机械手抓取时的精确度要求，有利于降低生产成本。而且本物料定位摆放装置能够根据物料尺寸和形状伸出相应位置的定位柱，从而能够适用于多尺寸、多形状物料的抓取工作，相较于传统的物料定位摆放装置具有更高的泛用性。

图1为本物料定位摆放装置的爆炸图，其展示了本物料定位摆放装置内部的结构。面板1为平面扳，上方用于承载物料，且面板1设有若干个通孔11，用于使下方的第一定位柱23和第二定位柱33伸出。面板1下方的挡料结构包括两种，分别是第一挡料结构2和第二挡料结构3。第一挡料结构2与第二挡料结构3并不相互平行，两者呈锐角夹角设置或相互垂直设置，从而能够对物料施加不同方向的侧向力，起到限制物料滑动的作用。第一挡料结构2包括第一气缸21、第一固定板22和第一定位柱23，第一气缸21通过第一固定板22驱动第一定位柱23穿过通孔11并露出面板1，起到限位的作用。第二挡料结构3包括第二气缸31、第二固定板32和第二定位柱33，具体连接方式与第一挡料结构2类似，在此不再赘述。阀岛6与第一气缸21、第二气缸31连通(相关管路图中未示出)，用于控制各个气缸的启闭。

图2为本物料定位摆放装置的总体结构图，其展示了本物料定位摆放装置安装上壳体5后的外观。壳体5和上方面板1能够将内部的第一挡料结构2、第二挡料结构3以及阀岛6覆盖，起到保护作用，而且外观更为美观。

图3为本物料定位摆放装置对物料进行辅助定位时的示意图，其展示了第一定位柱23和第二定位柱33从面板1上露出，从而将面板1划分为多个放置区域，从而能够将物料放置在这些放置区域中以等待抓取。

图4为本抓取系统的总体结构图，其展示了本物料定位摆放装置与抓取系统联合工作方式。物料定位摆放装置安装在机架7上，由人机交互设备9输入相关的控制指令，经机架7内部的控制器(图中未示出)接收后驱动物料定位摆放装置进行物料定位，机械手8再对物料进行抓取。机架7下还设有滚轮，便于对本抓取系统进行整体位移；滚轮设有刹车装置，能够固定本抓取系统的位置。

参照图1，本发明第一方面实施例中的物料定位摆放装置，包括面板1、第一挡料结构2和第二挡料结构3。面板1作为承放物料的部件，其为平板，设有若干个通孔11以供下方的定位柱伸出。第一挡料结构2包括第一气缸21、第一固定板22和多个第一定位柱23。第一固定板22呈长条状，多个第一定位柱23沿第一固定板22排列设置并构成梳状结构。第一固定板22的下方与第一气缸21的输出端连接，当第一气缸21的输出端运动时，多个第一定位柱23整体上下运动。为了提升第一固定板22运动时的稳定性，可以设置两个或多个第一气缸21，通过两个或多个第一气缸21在不同位置对第一固定板22进行支撑，防止第一固定板22偏移而导致顶升失败。

第二挡料结构3包括第二气缸31、第二固定板32和多个第二定位柱33。第二固定板32呈长条状，多个第二定位柱33沿第二固定板32排列设置并构成梳状结构。第二固定板32的下方与第二气缸31的输出端连接，当第二气缸31的输出端运动时，多个第二定位柱33整体上下运动。为了提升第二固定板32运动时的稳定性，可以设置两个或多个第二气缸31，通过两个或多个第二气缸31在不同位置对第二固定板32进行支撑，防止第二固定板32偏移而导致顶升失败。

具体地，第一挡料结构2和第二挡料结构3均设置在面板1的下方。第一挡料结构2和第二挡料结构3的数量均为多个，且第一固定板22与第二固定板32呈锐角夹角或垂直设置，从而当第一定位柱23和第二定位柱33伸出时，能够对物料施加不同方向的侧向力，防止物料在面板1上自由滑动。在本实施例中，第一固定板22和第二固定板32相互垂直设置。

实际工作时，参照图3，第一气缸21驱动第一定位柱23从通孔11中伸出，第二气缸31驱动第二定位柱33从通孔中伸出，多个第一挡料结构2和多个第二挡料结构3将面板1划分为多个放置区域。当物料放置到面板1上时，物料即可受第一定位柱23、第二定位柱33限制而固定位置，方便机械手进行准确抓取。

进一步地，通孔11内均设有定位套，定位套呈管状，其外壁与通孔11贴合，内壁与第一定位柱23或第二定位柱33贴合。定位套的内壁设有润滑物或滚珠结构，从而能够降低第一定位柱23或第二定位柱33在其中滑动时所受到的阻力，也能够降低零件的磨损。容易理解地，定位套也可以采用其他能够达到相同工作效果的结构或设备，在此不再赘述。

进一步地，第一气缸21的顶面位于第一平面，第二气缸31的顶面位于第二平面，第二平面低于第一平面，且第一平面和第二平面的间距大于第一气缸21的长度，从而第二气缸31位于第一气缸21的下方，避免第一气缸21与第二气缸31发生干涉，并充分利用本物料定位摆放装置的空间。在本申请中，顶面指的是第一气缸21或第二气缸31的顶部安装面，第一气缸21的长度指的是第一气缸21顶面与底面间的长度。容易理解地，由于第二气缸31位于第一气缸21的下方，第二定位柱33的长度长于第一定位柱23的长度。

进一步地，本物料定位摆放装置还包括安装板4，第一挡料结构2和第二挡料结构3均与安装板4连接。安装板4用于将第一挡料结构2和第二挡料结构3连接为整体，便于后期整体拆装和维护。具体地，安装板4包括第一安装板和第二安装板，第一安装板与第一气缸21连接，第二安装板与第二气缸31连接。为了提升连接稳定性，第一安装板与第二安装板的数量均为两个。

进一步地，参照图2，本物料定位摆放装置还包括壳体5，壳体5围绕在第一挡料结构2和第二挡料结构3的四周，壳体5的顶部与面板1连接，从而面板1和壳体5共同覆盖内部的第一挡料结构2和第二挡料结构3，起到保护作用，且外观较为美观。

进一步地，本物料定位摆放装置还包括阀岛6，阀岛6设置在壳体5内，且其与第一气缸21、第二气缸31连通。阀岛指的是由多个电控阀构成的控制元器件，能够通过控制信号控制多个气路。从而当第一气缸21和第二气缸31的数量较多时，通过阀岛6能够集成控制多个气缸，也便于气路整理和后期维护。

进一步地，本物料定位摆放装置还包括PLC控制器，该PLC控制器与阀岛6连接，用于向阀岛6传输电信号以控制阀岛6。PLC(Programmable Logic Controller)控制器又名可编程逻辑控制器，是一种具有微处理器的数字运算控制器，被广泛运用于自动化生产控制领域。将其上的输出端口与阀岛6连通后，即可从PLC控制器向阀岛6输出工作指令。

进一步地，本物料定位摆放装置还包括减压阀，其与阀岛6连通，能够通过该减压阀调节阀岛6内压缩空气的气压值，防止阀岛6内气压过大而导致装置损坏。

参照图4，本发明第二方面实施例中的抓取系统，包括上述的物料定位摆放装置、机架7、控制器和机械手8。机架7作为框架构件，用于对物料定位摆放装置、控制器和机械手8起支撑作用。机架7的底部还设有多个滚轮，且均带刹车装置，便于进行整个抓取系统的位移调整。物料定位摆放装置和机械手8安装在机架7的顶部，控制器安装在机架7的内部，且物料定位摆放装置与机械手8均电连接至控制器，从而通过控制器能够控制物料定位摆放装置对物料进行辅助定位，再由机械手8对物料进行抓取。

容易理解地，为了提升抓取的准确性，机械手8上还可以设置相机或距离传感器，采用图像识别的方式对物料位置进行定位。

进一步地，机架7上还设有人机交互设备9，其设有控制屏，能够直观展示抓取系统的运行情况，使用者也可以在控制屏中输入抓取指令。人机交互设备9与控制器电连接，从而通过人机交互设备9能够对控制器进行控制。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种物料定位摆放装置，其特征在于，包括：

面板(1)，所述面板(1)设有若干个通孔(11)；

第一挡料结构(2)，其包括第一气缸(21)、第一固定板(22)和多个第一定位柱(23)，多个所述第一定位柱(23)与所述第一固定板(22)连接，所述第一气缸(21)的输出端与所述第一固定板(22)连接并驱动所述第一定位柱(23)穿过所述通孔(11)；

第二挡料结构(3)，其包括第二气缸(31)、第二固定板(32)和多个第二定位柱(33)，多个所述第二定位柱(33)与所述第二固定板(32)连接，所述第二气缸(31)的输出端与所述第二固定板(32)连接并驱动所述第二定位柱(33)穿过所述通孔(11)；

其中，所述第一挡料结构(2)和所述第二挡料结构(3)均设置于所述面板(1)下方，所述第一固定板(22)与所述第二固定板(32)呈锐角夹角或垂直设置。

2.根据权利要求1所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述通孔(11)内均设有定位套，所述第一定位柱(23)或所述第二定位柱(33)在所述定位套中滑动。

3.根据权利要求1所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述第一气缸(21)的顶面位于第一平面，所述第二气缸(31)的顶面位于第二平面，所述第二平面低于所述第一平面，所述第一平面和所述第二平面的间距大于所述第一气缸(21)的长度。

4.根据权利要求1所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述物料定位摆放装置还包括安装板(4)，所述第一挡料结构(2)和所述第二挡料结构(3)的数量均为多个，所述第一挡料结构(2)和所述第二挡料结构(3)均与所述安装板(4)连接。

5.根据权利要求1所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述物料定位摆放装置还包括壳体(5)，所述面板(1)安装在所述壳体(5)顶部，所述第一挡料结构(2)和所述第二挡料结构(3)均设置在所述壳体(5)内部。

6.根据权利要求1所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述物料定位摆放装置还包括阀岛(6)，所述阀岛(6)连通至所述第一气缸(21)和所述第二气缸(31)。

7.根据权利要求6所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述物料定位摆放装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与所述阀岛(6)电连接。

8.根据权利要求6所述的物料定位摆放装置，其特征在于：所述物料定位摆放装置还包括减压阀，所述减压阀与所述阀岛(6)连通，用于调整所述阀岛(6)内压缩空气的气压值。

9.一种抓取系统，其特征在于，包括：上述权利要求1至8中任一项所述的物料定位摆放装置、机架(7)、控制器和机械手(8)，所述物料定位摆放装置和所述机械手(8)均安装在所述机架(7)上并与所述控制器电连接。

10.根据权利要求9所述的抓取系统，其特征在于：所述机架(7)上还设有人机交互设备(9)，所述人机交互设备(9)与所述控制器电连接。

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