CN114650954B - 用于分离和传送物体的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分离和传送物体(5)的系统和方法，系统包括：分离机构(2)，被配置为分离物体(5)；机器人(3)，被配置为抓取和放置物体(5)；控制器，被配置为：交替地使装载有物体(5)的第一车(C1)或第二车(C2)被停泊在所述分离机构(2)的工作地点(W)，使分离机构(2)分离被放置在车上的物体(5)，响应于确定传送装置(4)在一时间段内运行，使机器人(3)抓取从多个物体(5)中被分离出的物体并且将所抓取的物体放置到传送装置(4)上；以及响应于确定传送装置(4)停止运行，使机器人(3)抓取从多个物体(5)中被分离的物体，并将所抓取的物体放置在站上。

Description

用于分离和传送物体的系统和方法

技术领域

本公开的实施例总体上涉及在生产线中处理物体的领域，并且更具体地涉及用于利用机器人来分离和传送物体的系统、方法和计算机可读介质。

背景技术

随着工业信息技术和智能制造的发展，工业机器人被广泛用于许多制造应用中，例如物体的分离、焊接、喷涂和组装。

因此，作为将机器人应用在生产线中的结果，生产线的效率、诸如汽车冲压线的效率，已经大大增加。这又要求被设置在生产线中的机构、装置等的布局要设计成使得该布局可适应生产线的提高的效率。此外，希望通过改进的布局能够进一步提高生产线的成本效率。

大多数当前的改进是对在生产线的特定部分中使用的特定机构、装置等进行的，例如布置在生产线前面的卸垛部分。例如，CN103183236A涉及一种使用机器人拾取机构的用于片材的拆垛和分离机器。CN 202542489U涉及一种使用机器人拾取机构的用于板堆叠拆垛分离器的吹送装置。由这些专利公开提供的这种改进与生产线的特定部分(例如，卸垛部分)的总体布局无关。

因此，需要一种用于在生产线中分离和传送物体的改进的系统和方法。

发明内容

本公开的示例性实施例提供了用于在生产线中分离和传送物体的方案。

在第一方面，提供了一种用于分离和传送物体的系统。系统包括：分离机构，被配置为分离物体；机器人，被配置为抓取物体并放置所抓取的物体；传送装置，被配置为接纳和传送物体；以及控制器，被配置为：交替地使装载有多个物体的第一卸堆车或第二卸堆车被停泊在分离机构的工作地点，以用作服务卸堆车；使分离机构分离被放置在服务卸堆车上的多个物体；响应于确定传送装置在一时间段内运行，使机器人抓取从多个物体中被分离出的物体并且将所抓取的物体放置到传送装置上；以及响应于确定传送装置停止运行，使机器人抓取从多个物体中被分离的物体，并将所抓取的物体放置在适于临时接纳物体的站上。

根据本公开的实施例，在传送装置停止运行的情况下，由分离机构执行的分离和由机器人执行的抓取不必暂停，因为分离的物体可以被暂时接纳而不妨碍分离和抓取。以此方式，可以进一步提高生产线的效率，诸如生产线的用于分离和传送待加工物体的卸垛区域的效率。

在一些实施例中，控制器还可以被配置为：响应于确定传送装置恢复运行，使机器人抓取并将临时接纳在站上的物体放置到传送装置上。

在一些实施例中，控制器还可以被配置为：在停泊在分离机构的工作地点中的第一卸堆车和第二卸堆车的交替期间，使机器人抓取被临时接纳在站上的物体并将其放置在传送装置上。在这样的实施例中，系统的操作可以是连续的，而没有由系统失速引起的任何等待时间，因此可以利用生产中的每一秒，以优化生产线的成本效率。

在一些实施例中，控制器还可以被配置为：确定服务卸堆车的装载；以及响应于确定被分离的物体已经被机器人从服务卸堆车清空，改变分离机构的工作地点中的服务卸堆车。在这样的实施例中，被设置在系统中的卸堆车的改变或交替对于增加生产线的成本效率是有益的。

在一些实施例中，机器人可以在其端部处包括操作头，操作头适于附接工具，工具被配置为产生用于抓取多个物体的真空。

在一些实施例中，分离机构可以被配置为通过以下中的至少一项来分离多个物体：气流或磁力。

在一些实施例中，物体是由钢、铝或非金属材料制成的坯件。

在第二方面，提供了一种用于分离和传送物体的方法。方法包括：交替地使装载有多个物体的第一卸堆车或第二卸堆车被停泊在分离机构的工作地点中，以用作服务卸堆车；使分离机构分离被放置在服务卸堆车上的多个物体；确定传送装置的状态；以及响应于确定传送装置在一时间段内运行，使机器人抓取从多个物体中被分离的物体并且将所抓取的物体放置到传送装置上；以及响应于确定传送装置停止运行，使机器人抓取从多个物体中被分离的物体，并将所抓取的物体放置在适于临时接纳物体的站上。

在一些实施例，方法还可以包括：响应于确定传送装置恢复运行，使机器人抓取被站临时接纳的物体并将物体放置在传送装置上。

在一些实施例中，使机器人抓取临时被接纳在站上的物体并将其放置到传送装置上的执行，可以是在被停泊在分离机构的工作地点中的第一卸堆车和第二卸堆车的交替期间执行的。

在一些实施例中，方法还可以包括：确定服务卸堆车的装载；以及响应于确定被分离的物体已经被机器人从服务卸堆车清空，改变分离机构的工作地点中的服务卸堆车。

在本公开的第三方面中，本公开的示例实施例提供了一种计算机可读介质，其具有存储其上的指令，指令当在至少一个处理器上执行时，使至少一个处理器执行根据本公开第二方面的方法。

附图说明

通过以下参照附图的详细描述，本文公开的示例性实施例的上述和其他目的，特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例而非限制的方式示出本文公开的若干示例实施例，其中：

图1以正视图示出了根据本公开的实施例的用于分离和传送物体的系统的示意图；

图2以俯视图示出了图1所示系统的示意图；

图3是根据本公开的实施例的用于分离和传送物体的方法的流程图；以及

图4是根据本公开的实施例的用于分离和传送物体的方法的流程图。

在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考附图中示出的几个示例实施例来描述本公开的原理。尽管在附图中示出了本公开的示例性实施例，但是应当理解，描述这些实施例仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本公开，而不是以任何方式限制本公开的范围。

术语“包括”或“包含”及其变体应被解读为开放式术语，其意指“包括但不限于”。术语“或”应被解读为“和/或”，除非上下文另外明确指出。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“可操作地”是指可以通过由用户或外部机构引起的操作来实现的功能，动作，运动或状态。术语“一个实施例”和“一些实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其它实施例”。术语“第一”，“第二”等可以指不同或相同的物体。其它明确和隐含的定义可以包括在下面。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

除非另外规定或限制，否则术语“安装”，“连接”，“支撑”和“耦合”及其变化形式广泛使用且涵盖直接和间接安装，连接，支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。在下面的描述中，相同的附图标记和标号用于描述附图中相同，相似或相应的部分。其它明确和隐含的定义可以包括在下面。

将参考图1和图2描述一些示例性实施例，其中图1以正视图示意性地示出了用于分离和传送物体的系统100，而图2以俯视图示意性地示出了系统100。

在整体上，系统100可用于分离和传送物体。待加工物体的示例是生产线(例如，汽车冲压线)中的坯料。虽然一些实施例可以参考这样的示例物体来描述，但是应当理解，本公开的实施例可以与任何其他合适的物体(如坯件、片材和零部件等)一起使用。

通常，物体5可以安装在例如汽车的白车身上。物体5有时彼此粘在一起。例如，物体5通常被油脂或其它粘性材料覆盖以保护物体不被刮伤。因此，物体5需要被分离，并再被传送到生产线的下一部分。

整体上，系统100包括一个或多个分离机构2、一个或多个机器人3、传送装置4和控制器(未示出)。分离机构2可配置以分离多个物体5、诸如坯料。为此，分离机构2通常具有工作地点W。在一些实施例中，如图2所示，工作地点W可以由多个分离机构2共享。

在操作中，待加工的物体5被装载在工作地点W中的卸堆车上。在本公开的上下文中，当前布置在工作地点W中的卸堆车被称为“服务卸堆车”。分离机构2会分离服务卸堆车上的物品5。

在一些实施例中，分离机构2可以包括在其端部的操作部分21。操作部分21可以提供用于吹送并进而分离被放置在服务卸堆车上的多个物品5的空气流。这可以适用于由轻质非金属材料制成的物体5。备选地或附加地，在一些实施例中，分离机构2的操作部分21可以设置有用于通过磁力分离多个物体5的磁体。这可以适用于由金属材料诸如钢、铝等制成的那些物体。

应当理解，可以由分离机构2实现的分离方法对于分离待加工物体可以是常规的。因此，分离机构2的数量、结构、分离方法不旨在对如上所述的实施例进行任何限制。

例如，已知物体的至少一部分的分离将减小将物体5结合在一起的力。因此，坯件5可仅在其边缘或拐角处分离。也就是说，仅需要将物体的一部分(例如，边缘或拐角)与相邻物体分离。

根据实施例，提供了至少两个卸堆车，即第一卸堆车C1和第二卸堆车C2。第一和第二卸堆车C1、C2被交替地装载有物体5，并沿着车轨1在示例性方向T(图2)上移动到分离机构2的工作地点W，以用作服务卸堆车。例如，服务的卸堆车的改变由控制器控制。

在一些实施例中，被放置在第一卸堆车C1和第二卸堆车C2上的物体5可以是相同的。例如，第一卸堆车C1和第二卸堆车C2都可以被装载有钢坯。在其它实施例中，被放置在第一卸堆车C1和第二卸堆车C2上的物体5可以不同。例如，第一卸堆车C1可以被装载有钢坯料，而第二卸堆车C2可以被装载有铝坯料或非金属坯料。应当理解，被装载在卸堆车上的物体5的种类可以取决于生产线中紧接系统100的下一部分的类型。

机器人3可配置为抓取物体5并将抓取的物体5放置在例如可将分离的物体5传送到生产线的下一部分的传送装置4上。这里可以使用任何合适类型的机器人。例如，在一些实施例中，机器人3在机器人3的臂32的端部处装备有操作头31。操作头31适于附接工具7。工具7可配置为产生用于抓取物体5的真空。任何其它机器人也是可行的。

在操作中，机器人3抓取由分离机构2分离的一个或多个物体5。根据本公开的实施例，控制器使机器人3基于传送装置4的状态将其抓取的物体5放置到不同的目标地点。如图1和2所示，附图标记“F”表示系统100中物体5的总进给方向。

为此，控制器可以被配置为从传感器接收指示传送装置4的状态的信号，并且基于所接收的信号使机器人3将抓取的物体5放置到不同的目标地点上。这里可以使用任何合适的传感器。传感器可以被设置在系统100中的任何适当位置，例如设置在传送装置4上。

如果控制器确定传送装置4在一时间段内运行(在这种情况下，放置在传送装置4上的物体5可以被连续地传送到下一部分)，则控制器能够使机器人3从服务卸堆车抓取分离的物体5并将抓取的物体5放置到传送装置4上。如果控制器确定传送装置4停止运行(在这种情况下，可能有一个或多个物体5被留在传送装置4上，并且没有为要被放置在传送装置4上的其它物体提供空间)，则控制器可以使机器人3将抓取的物体5放置在站6上，以由站6临时接纳。随后，如果控制器确定传送装置4恢复运行，则控制器还可以使机器人3将由站6临时接纳的物体5抓取到传送装置4。该过程将在下文中更详细地描述。

图1和图2示出了站6被布置成例如邻近机器人3和传送装置4。从图1中可以更好地看出，站6布置在传送装置4上方。只要站6位于机器人3的操作范围内，这种布置仅仅是示例性的。站6可以实施为桌子、支架等。

站6可配置为分离的物体5临时接纳为冗余物体。例如，分离机构2可以以相对高的速度操作，因此机器人3将分离的物体5快速地抓取到传送装置4上。在这种情况下，传送装置4的操作可能比分离机构2慢。这种较慢的运行速度将迫使传送装置4停止运行。

结果，已经位于传送机4上的物体5不能被及时传送到生产线的下一部分。在这种情况下，机器人3将分离的物体5从停泊在工作地点W中的服务卸堆车抓取到站6，以被临时存储为冗余物体。

传送带4比分离机构2运行得慢可能是由生产线的下一部分造成的。如上所述，放置在传送装置4上的物体5将被传送到生产线的下一部分以便被加工(例如，压制、冲压、冲孔等)。然而，在下一部分中执行的过程所消耗的时间段可能相对较长，例如长于由分离机构2执行的分离过程的持续时间。结果，已经位于传送装置4上的物体5不能被及时地传送到生产线的下一部分。

在一些实施例中，站6可以临时接纳一个或多个冗余物体。例如，可能有七个冗余物体被站6临时接纳。冗余物体的数量可以通过系统100本身的特殊设计或生产线的参数来确定，例如传送装置4的运行速度，在系统100之后的下一部分中执行的程序的类型等。

在存在由站6临时接纳的两个或更多冗余物体的情况下，站6还可以包括如图1所示的分离机构61。分离机构61可配置为类似于上述分离机构2。

图2中示出了系统100的示例性布局，其中机器人3布置在卸堆车和传送装置4之间。卸堆车，特别是服务卸堆车(例如，卸堆车C1)到机器人3的距离和传送装置4到机器人3的距离限定在机器人3、特别是其操作头31的操作范围内。

该系统的布局并不旨在局限于本公开，只要服务卸堆车、分离机构2、传送装置4、机器人3和站6被安排成使得机器人3能够基于传送装置4的所确定的状态将分离的物体5从服务卸堆车抓取到传送装置4、从服务卸堆车抓取到站6或从站6抓取到传送装置4。

图1还示出了操作头31的不同操作位置P1、P2和P3。图2示出了用虚线L1、L2和L3表示的臂32的不同位置。

在图1中，位置P1表示：在该位置，操作头31或工具7正在从服务卸堆车(例如，第一卸堆车C1)抓取分离的物体5。位置P2表示：在该位置，操作头31或工具7将抓取的物体5放置在传送装置4上。位置P3表示：在该位置，操作头31或工具7位于站6的顶部，以便将抓取的多余物体5放置到站6上，或将多余物体5从站6抓取到传送装置4上。

图3是根据本公开的实施例的用于分离和传送物体的方法的流程图。方法300可以由例如如上关于图1至2所述的系统100(具体地，系统100中的控制器)来执行。

在方框310，控制器交替地使装载有多个物体5的第一卸堆车C1或第二卸堆车C2被停泊在分离机构2的工作地点W中，以用作服务卸堆车。

在方框320，控制器使分离机构2分离被放置在服务卸堆车上的多个物品5。

此外，控制器确定传送装置4的状态，并基于所确定的传送装置4的状态来控制机器人3。例如，控制器确定传送装置4是正在连续运行还是停止运行。

具体地，在框330，控制器确定传送装置4是否在一时间段内运行。如果控制器在框330处确定传送装置4在一时间段内运行，则控制器可以在框340处使机器人3将分离的物体5从服务卸堆车抓取到传送装置4。这样，放置在传送装置4上的分离的物体5可以被传送到下一部分以进一步加工。

如果控制器在框330处确定传送装置4未连续运行，则控制器在框350处确定传送装置4是否停止运行。如果传送装置4的状态被确定为静止的，即传送装置4停止运行，则在框360，控制器使机器人3将分离的物体5从服务卸堆车抓取到站6，以由站临时接纳。

在一些情况下，系统100可以被通知传送装置4从静态状态恢复，例如因为在下一部分中执行的程序已经完成并且因此下一部分可以被再次馈送物体5。在这种情况下，控制器可以确定传送装置4是否从在框350处确定的静止状态恢复运行。该过程将参考图4来描述，图4示出了例如框360之后的步骤。

图4示出了方法400，其可以由例如如上关于图1至2所述的系统100(具体地，系统100中的控制器)来执行。

在块410，控制器确定传送装置4是否从在框350确定的静态状态恢复运行。如果控制器确定传送装置4从在框350确定的静态状态恢复运行，则控制器在块420使机器人3将由站6临时接纳的物体5抓取到传送装置4，以便传送到系统100之后的下一部分。

在系统100的操作期间，存在用于交替第一卸堆车C1或第二卸堆车C2的步骤，即，改变工作地点W中的服务卸堆车。在这些步骤中，控制器确定正在服务的卸堆车的装载，并且响应于确定装载在正在服务的卸堆车上的分离的物体5已经通过抓取机器人3而被清空而改变分离机构2的工作地点W中的正在服务的卸堆车C1。

在此可以使用用于确定服务分送器的空容器的任何适当方式。例如，可以向系统100提供由已知传感器产生的信号，该信号指示服务的分送器的空缺。

改变工作地点W中的服务分送器的步骤包括：使被清空的服务卸堆车被驱使出分离机构2的工作地点W，并使装载有新的多个物品5的另一卸堆车被停泊在分离机构2的工作地点W。新的多个物体5由分离机构2分离、然后由机器人3基于例如由控制器确定的传送装置4的状态被从服务卸堆车抓取到传送装置4、被抓取到站6、或从站6被抓取到传送装置4。该过程可以与上述过程相同，此后不再重复。

应当理解，上述步骤不必以所描述的顺序执行。

例如，如图4中所示的框420所示的步骤可以在用于改变工作地点W中的服务卸堆车的步骤期间执行。也就是说，在第一卸堆车和第二卸堆车C1、C2的交替期间执行使机器人3将由站6临时接纳的物体5抓取到传送装置4的操作。

在这种情况下，分离的物体5被从站6抓取到传送装置4的操作可以与第一卸堆车与第二卸堆车C1、C2的交替同步。换言之，在放置在服务卸堆车上的新的多个物体5被分离机构2分离的时刻，从新的多个物体5分离的物体将被机器人3从站6抓取到传送装置4。以此方式，系统100的操作是连续的，而没有导致由系统100的失速引起的任何等待时间，并且因此可以利用生产每一秒，而不会产生不期望的浪费。

在本发明的一些实施例中，提供了一种用于分离和传送物体的计算机可读介质。计算机可读介质具有存储在其上的指令，当在至少一个处理器上执行这些指令时，这些指令可以使至少一个处理器执行如在前面段落中描述的用于分离和传送物体的方法，并且细节将在下文中省略。

虽然在此已经描述和示出了若干发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易地想到用于执行在此描述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个被认为是在在此描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数，尺寸，材料和构造都是示例性的，并且实际的参数，尺寸，材料和/或构造将取决于使用本发明教导的具体应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验确定本文所述的具体发明实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的实施例。本公开的发明实施例涉及本文所述的每个单独特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法。此外，两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合，如果这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的发明范围内。

Claims (12)

1.一种用于分离和传送物体的系统，包括：

分离机构(2)，被配置为分离物体；

机器人(3)，被配置为抓取物体并放置所抓取的所述物体；

传送装置(4)，被配置为接纳和传送物体；以及

控制器，被配置为：

交替地使装载有多个物体(5)的第一卸堆车(C1)或第二卸堆车(C2)被停泊在所述分离机构(2)的工作地点(W)，以用作服务卸堆车；

使所述分离机构(2)分离被放置在所述服务卸堆车上的所述多个物体(5)；

响应于确定所述传送装置(4)在一时间段内运行，使所述机器人(3)抓取从所述多个物体(5)中被分离出的物体并且将所抓取的所述物体放置到所述传送装置(4)上；以及

响应于确定所述传送装置(4)停止运行，使所述机器人(3)抓取从所述多个物体(5)中被分离的物体，并将所抓取的所述物体放置在适于临时接纳物体的站(6)上。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置为：

响应于确定传送装置(4)恢复运行，使所述机器人(3)抓取临时接纳在站(6)上的物体并将其放置到传送装置(4)上。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器还被配置为：

在停泊在所述分离机构(2)的所述工作地点(W)中的所述第一卸堆车和所述第二卸堆车(C1、C2)的交替期间，使所述机器人(3)抓取被临时接纳在所述站(6)上的所述物体并将其放置在所述传送装置(4)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述控制器还被配置为：

确定所述服务卸堆车的装载；以及

响应于确定被分离的所述物体已经被所述机器人(3)从所述服务卸堆车清空，改变所述分离机构(2)的工作地点(W)中的所述服务卸堆车。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述机器人(3)在其端部处包括操作头(31)，所述操作头(31)适于附接工具(7)，所述工具被配置为产生用于抓取所述多个物体(5)的真空。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述分离机构(2)被配置为通过以下中的至少一项来分离所述多个物体(5)：气流或磁力。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述物体是由钢、铝或非金属材料制成的坯件。

8.一种用于分离和传送物体的方法，包括：

交替地使装载有多个物体(5)的第一卸堆车(C1)或第二卸堆车(C2)被停泊在分离机构(2)的工作地点(W)中，以用作服务卸堆车；

使所述分离机构(2)分离被放置在所述服务卸堆车上的所述多个物体(5)；

确定传送装置(4)的状态；以及

响应于确定所述传送装置(4)在一时间段内运行，使机器人(3)抓取从所述多个物体(5)中被分离的物体并且将所抓取的所述物体放置到所述传送装置(4)上；以及

响应于确定所述传送装置(4)停止运行，使所述机器人(3)抓取从所述多个物体(5)中被分离的物体，并将所抓取的所述物体放置在适于临时接纳物体的站(6)上。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

响应于确定所述传送装置(4)恢复运行，使所述机器人(3)抓取被所述站(6)临时接纳的所述物体并将所述物体放置在所述传送装置(4)上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中执行使所述机器人(3)抓取临时被接纳在所述站(6)上的物体并将其放置到所述传送装置(4)上，是在被停泊在所述分离机构(2)的工作地点(W)中的所述第一卸堆车和第二卸堆车的交替期间执行的。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

确定所述服务卸堆车的装载；以及

响应于确定被分离的所述物体已经被所述机器人(3)从所述服务卸堆车清空，改变所述分离机构(2)的所述工作地点(W)中的所述服务卸堆车。

12.一种计算机可读介质，具有存储其上的指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求8至11中任一项所述的方法。