CN114476666A - 一种基于3d视觉的机器人无序上料机构 - Google Patents

一种基于3d视觉的机器人无序上料机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于3D视觉的机器人无序上料机构，涉及自动化生产设备技术领域，包括基座以及基于3D视觉的机器人，所述机器人包括机器人本体和视觉装置，所述视觉装置用以拍摄物料图像，所述基座的支架上配置有若干个夹具，所述机器人本体接收物料图像后可在所述支架上选择适合该物料的夹具，且所述机器人本体的机械臂上配置有用以与夹具适配的接头，所述接头设有延伸部，沿所述延伸部的周侧等距配置有若干个顶珠，所述顶珠在驱动件的作用下可在顶出和复位之间切换；各所述夹具均配置有与所述接头相适配的连接件，所述顶珠可抵接于所述连接件内壁的凹槽内，以使所述夹具装配在所述机械臂上。从而实现接头与连接件的自动快速拆装，提高上料效率。

Description

一种基于3D视觉的机器人无序上料机构
技术领域
本发明涉及自动化生产设备技术领域，具体而言，涉及一种基于3D视觉的机器人无序上料机构。
背景技术
现市场小物料(小于150mm)供料普遍采用振动盘供料，大于150mm的物料振动盘供料效果不好，难以实现。目前大物料供料采用人工摆盘方式或者采用输送带人工摆放配合2D视觉进行自动供料。而2D视觉无法定位物料角度及高度信息，无法对高度及摆放姿态不一致的物料进行定位抓取。为了提高物料的上料效率，3D视觉的机器人也被广泛应用。但不同的物料需要各种不同的夹具，机器人很难同时安装各种不同夹具，且现有夹具与机器人的固定方式较为繁琐，因此夹具的快速更换成为提高机器人上料效率首要解决的问题。
发明内容
本发明公开了一种基于3D视觉的机器人无序上料机构，旨在改善现有机器人夹具更换繁琐的问题。
本发明采用了如下方案：
一种基于3D视觉的机器人无序上料机构，包括基座以及基于3D视觉的机器人，所述机器人包括机器人本体和视觉装置，所述视觉装置用以拍摄物料图像，所述基座的支架上配置有若干个夹具，所述机器人本体接收物料图像后可在所述支架上选择适合该物料的夹具，且所述机器人本体的机械臂上配置有用以与夹具适配的接头，所述接头设有延伸部，沿所述延伸部的周侧等距配置有若干个顶珠，所述顶珠在驱动件的作用下可在顶出和复位之间切换；各所述夹具均配置有与所述接头相适配的连接件，所述顶珠可抵接于所述连接件内壁的凹槽内，以使所述夹具装配在所述机械臂上。
作为进一步改进，所述接头具有气腔，所述气腔与进气口和出气口连通，在所述气腔的气压作用下所述顶珠在顶出和复位之间切换。
作为进一步改进，所述连接件的顶面设有定位柱，以使所述接头与所述连接件对位卡接。
作为进一步改进，所述夹具还包括柔性卡爪和沿所述柔性卡爪的中心阵列设置的吸盘，所述机器人本体可驱使所述柔性卡爪抓取物料或者所述吸盘吸取物料。
作为进一步改进，所述吸盘沿所述柔性卡爪的中心阵列设置有三个。
作为进一步改进，所述柔性卡爪表面凸设有多条等距布设的防滑纹。
作为进一步改进，所述吸盘配置在移动件上，所述移动件呈环状，所述柔性卡爪贯穿所述移动件的中部，并与所述移动件同轴设置。
作为进一步改进，所述夹具上配置有气缸，所述气缸与驱动板连接，所述驱动板经由导柱以驱使所述移动件同步移动，所述气缸通过传动杆与所述柔性卡爪连接。
作为进一步改进，所述基座上设有物料框，所述视觉装置配置在所述基座的顶部，并可沿所述基座的顶部横梁移动。
作为进一步改进，所述基座设有限位块，所述限位块呈L型或者T型，用以限制所述物料框的位置。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
本申请的基于3D视觉的机器人无序上料机构，通过在机械臂上设置接头，该接头与夹具的连接件通过顶珠卡合连接。在顶珠顶出时，接头与连接件固定，或者在顶珠复位时，接头与连接件松脱，从而实现接头与连接件的自动快速拆装，和现有技术通过紧固件连接的方式相比，更为便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明其中一实施例的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1隐藏机器人本体后的俯视图；
图5是本发明其中一实施例的接头的结构示意图；
图6是本发明其中一实施例的连接件的结构示意图；
图7是本发明其中一实施例的夹具的结构示意图；
图8是图7在另一视角下的结构示意图。
图标：
100-基座；110-支架；120-物料框；130-横梁；140-限位块；
200-机器人本体；210-机械臂；220-接头；221-延伸部；222-顶珠；
300-视觉装置；
400-夹具；410-连接件；411-定位柱；420-柔性卡爪；421-防滑纹；430-吸盘；440-移动件；450-气缸；460-驱动板；470-导柱；480-传动杆。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
结合图1至图8，本实施例提供了一种基于3D视觉的机器人无序上料机构，包括基座100以及基于3D视觉的机器人。其中，机器人包括机器人本体200和视觉装置300，视觉装置300用以拍摄物料图像，机器人本体200接收该物料图像并识别物料。关于视觉装置300与机器人本体200之间的连接，以及图像识别原理等为现有技术，在此不再赘述。
具体地，基座100的支架110上配置有若干夹具400，机器人本体200根据识别的物料在支架110上选择适合该物料的夹具400。例如，在机器人本体200上设置，支架110上的一号位的夹具用以匹配第一号物料，二号位的夹具用以匹配第二号物料，以此类推。当机器人本体200识别出物料图像的物料为一号物料时，移动至支架110的一号位。
机器人本体200具有机械臂210，机械臂210至少具有4个自由度，即沿X、Y、Z轴的移动以及沿Z轴方向的转动，关于机器人本体200如何操控机械臂210的转动和移动为现有技术，在此不再赘述。机械臂210上配置有用以与夹具400适配的接头220，接头220设有延伸部221，沿延伸部221的周侧等距配置有若干个顶珠222，顶珠222呈球形，延伸部221上设有顶出孔，顶珠222在驱动件的作用下可在顶出和复位之间切换，需要提到的是，顶出孔的尺寸小于顶珠222的直径尺寸。在其中一种实施方式中，接头220的延伸部221内设有气腔，气腔与进气口和出气口连通，当进气口进气，出气口关闭时，气腔内的气压逐渐增大至把顶珠222向外顶出；当进气口的进气关闭，出气口打开，气腔内的气压逐渐减小，使得顶出落回复位。
各夹具400均配置有与接头220相适配的连接件410，且连接件410的顶面设有定位柱411。在本实施例中，连接件410上还设有第一感应件，接头220上设有第二感应件，在接头220移动至对应的夹具400位置时，通过第二感应件与第一感应件对位，使得定位柱411能够插入接头220的定位孔内，从而避免连接件410相对接头220转动。在接头220与连接件410卡接到位后，与延伸部221连接的进气管开始输送气体进入气腔，以使顶珠222抵接于连接件410内壁的凹槽内，对应为连接件410轴向限位。使得夹具400与机械臂210连接，随机械臂210运动。
需要说明的是，在本实施例中，通过在机械臂210上设置接头220，该接头220与夹具400的连接件410通过顶珠222卡合连接。顶珠222顶出时，接头220与连接件410固定，顶珠222复位时，接头220与连接件410松脱，从而实现接头220与连接件410的自动快速拆装，和现有技术通过紧固件连接的方式相比，更为便捷。
在另一实施例中，夹具400还包括柔性卡爪420和沿柔性卡爪420中心阵列设置的吸盘430，机器人本体200可驱使柔性卡爪420抓取物料或者吸盘430吸取物料。其中，柔性卡爪420为气动卡爪，可以抓取不同尺寸、形状和重量的工件。其具有柔软的气动“手指”，能够自适应地包覆住目标物体，而无需预先知道其准确的形状和尺寸。而且由于其整体由柔性材质构成，抓持动作不会对工件造成任何损伤，尤其适用于易碎或易划伤的工件。需要说明的是，关于柔性卡爪420和吸盘430的工作原理和结构为现有技术，在此不再赘述。
柔性卡爪420表面凸设有多条等距布设的防滑纹421，用以增大抓取工件的摩擦力，防止工件滑落。
吸盘430沿柔性卡爪420的中心阵列设置有三个，且均配置在移动件440上。该移动件440呈环状，沿中心位置贯穿开设有过孔，柔性卡爪420穿设于过孔内，并与移动件440同轴配置。夹具400上还配置有气缸450，气缸450与驱动板460连接，驱动板460经由导柱470以驱使移动件440同步移动，气缸450通过传动杆480与柔性卡爪420连接，传动杆480穿设于驱动板460的避位孔内，并可相对避位孔上下移动。
在本实施例中，夹具400采用柔性卡爪420和三个吸盘430构成，当需要吸平面物料表面时，气缸450伸出，以驱使驱动板460向下移动，从而同步带动吸盘430伸出，即吸盘430的位置更靠近物料。当需要柔性卡爪420进行抓取时，气缸450缩回，此时驱动板460向上移动，以同步带动吸盘430向上移动。该配置方式可以使得夹具400的体积减小，以及夹具400适配的物料增加，从而减少更换夹具400的频次，以提高上料效率。
在上述实施例的基础上，本发明一可选的实施例中，基座100上设有物料框120，视觉装置300配置在基座100的顶部，并可沿基座100的顶部横梁130移动。以便于拍摄物料框120内的物料，以及检测机械臂210与物料框120的距离。在本实施例中，基座100上设置有限位块140，通过呈L型或者T型的限位块140，以限制物料框120的位置。视觉装置300上设置有防碰撞检测功能，预设物料框120的尺寸以及夹具400的尺寸，当视觉装置300检测到机械臂210或者夹具400将会碰撞物料框120时，停止作业，并发出警报。用以防止夹具400或者机械臂210发生碰撞导致损坏。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于3D视觉的机器人无序上料机构，包括基座以及基于3D视觉的机器人，所述机器人包括机器人本体和视觉装置，所述视觉装置用以拍摄物料图像，其特征在于，
所述基座的支架上配置有若干个夹具，所述机器人本体接收物料图像后可在所述支架上选择适合该物料的夹具，且所述机器人本体的机械臂上配置有用以与夹具适配的接头，所述接头设有延伸部，沿所述延伸部的周侧等距配置有若干个顶珠，所述顶珠在驱动件的作用下可在顶出和复位之间切换；各所述夹具均配置有与所述接头相适配的连接件，所述顶珠可抵接于所述连接件内壁的凹槽内，以使所述夹具装配在所述机械臂上。
2.根据权利要求1所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述接头具有气腔，所述气腔与进气口和出气口连通，在所述气腔的气压作用下所述顶珠在顶出和复位之间切换。
3.根据权利要求1所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述连接件的顶面设有定位柱，以使所述接头与所述连接件对位卡接。
4.根据权利要求1所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述夹具还包括柔性卡爪和沿所述柔性卡爪的中心阵列设置的吸盘，所述机器人本体可驱使所述柔性卡爪抓取物料或者所述吸盘吸取物料。
5.根据权利要求4所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述吸盘沿所述柔性卡爪的中心阵列设置有三个。
6.根据权利要求4所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述柔性卡爪表面凸设有多条等距布设的防滑纹。
7.根据权利要求4所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述吸盘配置在移动件上，所述移动件呈环状，所述柔性卡爪贯穿所述移动件的中部，并与所述移动件同轴设置。
8.根据权利要求7所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述夹具上配置有气缸，所述气缸与驱动板连接，所述驱动板经由导柱以驱使所述移动件同步移动，所述气缸通过传动杆与所述柔性卡爪连接。
9.根据权利要求8所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述基座上设有物料框，所述视觉装置配置在所述基座的顶部，并可沿所述基座的顶部横梁移动。
10.根据权利要求9所述的基于3D视觉的机器人无序上料机构，其特征在于，所述基座设有限位块，所述限位块呈L型或者T型，用以限制所述物料框的位置。
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