CN115057179B - 防尘周转车机器人开盖装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于物料周转车技术领域，特别涉及一种防尘周转车机器人开盖装置及方法。该装置包括周转车、机器人、底座及视觉系统，其中周转车包括车体和密封盖机构，车体的底部设有支腿，车体的顶部设有一组密封盖机构或两组对开的密封盖机构；机器人设置于底座上，机器人通过末端执行器实现密封盖机构的开闭及工件的搬运；潜入式AGV包括AGV本体及设置于AGV本体上的顶升机构；潜入式AGV潜入周转车的底部，通过顶升机构对周转车进行顶升后转运；视觉系统用于采集周转车或周转车内工件的位置信息。本发明满足周转车在有尘环境中气密性好、洁净的要求，周转车配合机器人和视觉系统，自动化程度高，节省人力，提高了工作效率。

Description

防尘周转车机器人开盖装置及方法

技术领域

本发明属于物料周转车技术领域，特别涉及一种防尘周转车机器人开盖装置及方法。

背景技术

随着工业自动化的不断发展，越来越多的工厂也希望使用智能移动机器人实现生产线物料的自动配送。而智能移动机器人对搬运的物料周转车也不断提出更高的需求，主要问题如下：1.智能机器人希望减少物料周转车对其移动时的限制，从而降低对智能机器人的要求，进而降低自动配送时的成本；2.工厂生产线的工位有时需要更灵活的物料周转车，可以在最小的空间调整物料周转车的姿态，以便于取工件；3.物料周转时，物料周转车一般采用两定向轮两随动轮结构，这样便于一次牵引多个物料周转车；4.万向脚轮变位定向脚轮不能实现自动切换，增加人为工作量；5.周转车经过的工位有些地方无尘，有些地方有尘，需要洁净气密及自动化。现有的物料周转车，开盖繁琐，且不能同时满足上述要求，降低了工作效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种防尘周转车机器人开盖装置及方法，以解决现有的物料周转车开盖繁琐，不能满足洁净、气密性及自动化的要求的问题。

为了实习上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例提供一种防尘周转车机器人开盖装置，包括：

周转车，包括车体和密封盖机构，车体的底部设有支腿，车体的顶部设有一组密封盖机构或两组对开的密封盖机构；

机器人，设置于底座上，机器人通过末端执行器实现密封盖机构的开闭及工件的搬运；

潜入式AGV，用于周转车的转运；

视觉系统，用于采集周转车和周转车内工件的位置信息。

在一种可能实现的方式中，所述密封盖机构包括密封盖、弹性密封垫、盖边柱、车边柱、弹簧及铰接结构，其中密封盖的后端通过铰接结构与所述车体连接，密封盖的内侧面设有弹性密封垫；密封盖的左右两侧设有盖边柱，所述车体的左右两侧设有车边柱，位于同侧的盖边柱和车边柱通过一弹簧连接。

在一种可能实现的方式中，所述密封盖的后端设有沿水平方向延伸至所述车体外侧的延伸部，所述铰接结构位于延伸部的下方。

在一种可能实现的方式中，所述铰接结构包括转轴、铰接座及耳座，其中铰接座设置于所述车体的上，耳座设置于所述延伸部的下方，铰接座和耳座通过转轴连接。

在一种可能实现的方式中，所述铰接座和所述耳座均为两个，两个所述铰接座分别设置于所述车体的端部两侧，两个耳座分别设置于所述延伸部的两端，且分别位于两个铰接座的内侧。

在一种可能实现的方式中，所述延伸部的长度等于或小于两个铰接座之间的间距。

在一种可能实现的方式中，所述车边柱与所述盖边柱轴线之间的距离小于所述车边柱与所述转轴轴线之间的距离。

在一种可能实现的方式中，所述末端执行器上设有用于与所述盖边柱插接的圆孔。

在一种可能实现的方式中，潜入式AGV包括AGV本体及设置于AGV本体上的顶升机构；潜入式AGV潜入周转车的底部，通过顶升机构对周转车进行顶升后转运。

在一种可能实现的方式中，所述视觉系统包括视觉支架、直线模组及视觉装置，其中视觉支架为倒置的L型，直线模组设置于视觉支架的顶部横梁上，视觉装置设置于直线模组的输出端，视觉装置用于采集所述周转车及所述周转车内部工件的位置信息。

本发明另一实施例提供一种利用如上所述的防尘周转车机器人开盖装置的开盖方法，包括以下步骤：

1)调平机器人的底座，标定机器人的世界坐标系及相对地面的姿态；

2)潜入式AGV潜入周转车的底部，通过顶升机构托举周转车脱离地面，潜入式AGV托举周转车转运至加工工位；

3)顶升机构收缩使周转车的支腿落地；潜入式AGV离开周转车；

4)直线模组驱动视觉装置至周转车的顶部，视觉装置检测周转车上的盖边柱的位置信息且输出；

5)机器人根据视觉装置输出的盖边柱的位置信息，通过末端执行器上的圆孔与盖边柱对接，且完成密封盖的开启动作；

6)直线模组驱动视觉装置作直线运动，视觉装置采集周转车内工件的位置信息且输出；

7)机器人根据视觉装置输出的工件的位置信息，通过末端执行器抓取工件，且输送至加工中心上，完成上料。

本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种防尘周转车机器人开盖装置及方法，实现周转车在有尘环境中需要满足气密、洁净的要求。

本发明通过周转车配合机器人和机器人视觉使用，自动化程度高，节省人力，提高了工作效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明防尘周转车机器人开盖装置的关盖状态等轴测图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为本发明防尘周转车机器人开盖装置的开盖状态等轴测图；

图4为图3中B处局部放大图；

图5为本发明防尘周转车机器人开盖装置的关盖状态主视图；

图6为图5中C处局部放大图；

图中：1为周转车，101为车体，102为支腿，103为密封盖，1031为延伸部，1032为避让槽，104为弹性密封垫，105为转轴，106为盖边柱，107为车边柱，108为密封面，109为弹簧，110为铰接座，111为耳座，2为末端执行器，3为机器人，4为底座，5为加工中心，6为工件，7为潜入式AGV，8为视觉支架，9为直线模组，10为视觉装置。

具体实施方式

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，或一体地连接；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。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。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例提供一种防尘周转车机器人开盖装置，满足气密、洁净的要求，自动化程度高，节省人力，提高了工作效率。参见图1至图4所示，该防尘周转车机器人开盖装置，包括周转车1、机器人3、底座4及视觉系统，其中周转车1用于工件6的转运，周转车1包括车体101和密封盖机构，车体101的底部设有四个支腿102，车体101的顶部设有一组密封盖机构或两组对开的密封盖机构；机器人3设置于底座4上，机器人3通过末端执行器2实现密封盖机构的开闭及工件6的搬运；潜入式AGV7用于周转车1的转运；视觉系统用于采集周转车1和周转车1内工件6的位置信息。

参见图1所示，本发明的实施例中，视觉系统包括视觉支架8、直线模组9及视觉装置10，其中视觉支架8为倒置的L型，直线模组9设置于视觉支架8的顶部横梁上，视觉装置10设置于直线模组9的输出端，视觉装置10用于采集周转车1及周转车1内部工件的位置信息。优选地，视觉装置10采用视觉结构光。

具体地，潜入式AGV7包括AGV本体及设置于AGV本体上的顶升机构；潜入式AGV7潜入周转车1的底部，通过顶升机构对周转车1进行顶升后转运。

参见图2、图4所示，本发明的实施例中，密封盖机构包括密封盖103、弹性密封垫104、盖边柱106、车边柱107、弹簧109及铰接结构，其中密封盖103的后端通过铰接结构与车体101连接，密封盖103的内侧面设有弹性密封垫104；密封盖103的左右两侧设有盖边柱106，车体101的左右两侧设有车边柱107，位于同侧的盖边柱106和车边柱107通过一弹簧109连接。弹簧109对盖边柱106和车边柱107提供持续拉力，保证密封盖103扣合于车体101上后的密封性。优选地，弹簧109采用空气拉簧。

进一步地，密封盖103的后端设有沿水平方向延伸至车体101外侧的延伸部1031，铰接结构位于延伸部1031的下方。本发明的实施例中，铰接结构包括转轴105、铰接座110及耳座111，其中铰接座110设置于车体101的上，耳座111设置于延伸部1031的下方，铰接座110和耳座111通过转轴105连接，密封盖103通过绕转轴105上下摆动，实现开闭过程。

优选地，铰接座110和耳座111均为两个，两个铰接座110分别设置于车体101的端部两侧，两个耳座111分别设置于延伸部1031的两端，且分别位于两个铰接座110的内侧。

进一步地，参见图4所示，延伸部1031的长度等于或小于两个铰接座110之间的间距，使延伸部1031的两端与密封盖103之间形成避让槽1032。在密封盖103上下转动时，密封盖103通过避让槽1032避让铰接座110，密封盖103和铰接座110之间不会发生干涉现象。

进一步地，参见图4、图5所示，转轴105与车体101之间留有间隙a，该间隙a大于密封盖103的厚度，保证密封盖103开启转动270°后，使延伸部1031能顺畅插入该间隙a内，此时密封盖103位于转轴105与车体101之间，不会对机器人3的上下料过程造成干涉。同时，转轴105的安装高度位于车体101顶部的密封面108的下方，这样在密封盖103关闭时，保证弹性密封垫104与密封面108完全密封贴合，提高气密性。

进一步地，参见图5所示，车边柱107的轴线与盖边柱106的轴线之间的距离d小于车边柱107的轴线与转轴105的轴线之间的距离c，这样使密封盖103无论处于关闭还是开启状态，弹簧109始终提供一定的拉力，在保证关盖状态时密封盖103的气密性，同时在开盖状态下保证密封盖103的稳固性。

具体地，本实施例中，车体101为矩形槽体结构，车体101内部被一横向隔板分割，从上向下观察，车体101顶部的密封面108为“日”字形，车体101的顶部设有两组对开的密封盖机构，两个密封盖103从中间向两侧开启，密封盖103内侧的弹性密封垫104为“口”字形。

参见图5所示，本发明的实施例中，末端执行器2上设有用于与盖边柱106插接的圆孔201，在需要开启或闭合密封盖103时，末端执行器2通过圆孔201与盖边柱106插接，从而实现密封盖103开启或闭合的驱动。

本实施例提供的一种防尘周转车机器人开盖装置，通过潜入式AGV7完成周转车1的转运，潜入式AGV7运动灵活，可以在较小的空间调整物料周转车的姿态，以便于取工件。当机器人3对周转车1进行上下料时，潜入式AGV7将周转车1放至地面，周转车1通过底部的支腿102支撑，避免移动，从而降低对智能机器人的要求，进而降低自动配送时的成本。视觉装置10采集周转车1及其上盖边柱106的位置，机器人3通过末端执行器2上的圆孔201与密封盖103上的盖边柱106对接，再通过末端执行器2驱动密封盖103向上开启，密封盖103绕转轴105转动270°后竖直收纳于车体101的端部，密封盖103通过弹簧109的拉力相对车体101固定，避免密封盖103摆动妨碍机器人3的上下料。同理，密封盖103的关闭过程，是开盖的逆过程。当密封盖103关闭时，密封盖103内侧面的弹性密封垫104与车体101顶部的密封面108接触，弹性密封垫104产生弹性变形，从而实现密封盖103与车体101之间的密封。参见图6所示，本实施例中，车体101的顶部设有两组对开式的密封盖103，两组密封盖103关闭时，两个密封盖103之间留有间隙e，该间隙e保证两个弹性密封垫104弹性变形后，端部紧密接触，以提高密封盖103的密封性能，同时间隙e防止密封盖103由于结构变形导致的卡死。

本实施例中，潜入式AGV7及顶部的顶升机构均为现有技术，在此不再赘述。本发明通过周转车配合机器人和视觉装置使用，自动化程度高，节省人力，提高了工作效率。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供一种防尘周转车机器人开盖方法，该方法利用如上实施例中的防尘周转车机器人开盖装置实现。参见图1至图4所示，该开盖方法包括以下步骤：

1)调平机器人3的底座4，标定机器人3的世界坐标系及相对地面的姿态；

2)潜入式AGV7潜入周转车1的底部，通过顶升机构托举周转车1脱离地面，潜入式AGV7托举周转车1转运至加工工位；

3)顶升机构收缩使周转车1的支腿102落地，潜入式AGV7离开周转车1；

4)直线模组9驱动视觉装置10至周转车1的顶部，视觉装置10检测周转车1上的盖边柱106的位置信息且输出；

5)机器人3根据视觉装置10输出的盖边柱106的位置信息，通过末端执行器2上的圆孔201与盖边柱106对接，且完成密封盖103的开启；

6)直线模组9驱动视觉装置10作直线运动，视觉装置10采集周转车1内工件的位置信息且输出；

7)机器人3根据视觉装置10输出的工件的位置信息，通过末端执行器2抓取工件，且输送至加工中心5上，完成上料，加工中心5对工件6进行加工。

密封盖103的关闭过程为逆过程，在此不再赘述。

具体地，参见图5所示，密封盖103处于关盖密封状态时，转轴105与车体101的端部之间留有间隙a，转轴105距离车体101顶部的密封面108的竖直距离b大于零，即转轴105低于密封面108。以上两个尺寸保证：密封盖103的弹性密封垫104与车体101顶部的密封面108完全接触贴合，保证气密性，以满足洁净、气密性的要求。

进一步地，盖边柱106和车边柱107轴线距离为d尺寸，转轴105和车边柱107轴线距离为c尺寸，c尺寸大于d尺寸，这样在关盖状态下，弹簧109提供足够的拉力，保证两个密封盖103的弹性密封垫104下面与密封面108紧密贴合，提高气密性。同理，在开盖状态下，弹簧109始终提供足够的拉力，将密封盖103竖直固定在车体101的端部外侧，保证密封盖103的稳定性，同时节省空间，不会妨碍机器人3的上下料过程。

本发明提供的一种防尘周转车机器人开盖装置及方法，实现周转车在有尘环境中需要满足气密、洁净的要求；通过周转车配合机器人和机器人视觉使用，自动化程度高，节省人力，提高了工作效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，包括：

周转车（1），包括车体（101）和密封盖机构，车体（101）的底部设有支腿（102），车体（101）的顶部设有一组密封盖机构或两组对开的密封盖机构；

机器人（3），设置于底座（4）上，机器人（3）通过末端执行器（2）实现密封盖机构的开闭及工件的搬运；

潜入式AGV（7），用于周转车（1）的转运；

视觉系统，用于采集周转车（1）和周转车（1）内工件的位置信息；

所述密封盖机构包括密封盖（103）、弹性密封垫（104）、盖边柱（106）、车边柱（107）、弹簧（109）及铰接结构，其中密封盖（103）的后端通过铰接结构与所述车体（101）连接，密封盖（103）的内侧面设有弹性密封垫（104）；密封盖（103）的左右两侧设有盖边柱（106），所述车体（101）的左右两侧设有车边柱（107），位于同侧的盖边柱（106）和车边柱（107）通过一弹簧（109）连接。

2.根据权利要求1所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述密封盖（103）的后端设有沿水平方向延伸至所述车体（101）外侧的延伸部（1031），所述铰接结构位于延伸部（1031）的下方。

3.根据权利要求2所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述铰接结构包括转轴（105）、铰接座（110）及耳座（111），其中铰接座（110）设置于所述车体（101）上，耳座（111）设置于所述延伸部（1031）的下方，铰接座（110）和耳座（111）通过转轴（105）连接。

4.根据权利要求3所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述铰接座（110）和所述耳座（111）均为两个，两个所述铰接座（110）分别设置于所述车体（101）的端部两侧，两个耳座（111）分别设置于所述延伸部（1031）的两端，且分别位于两个铰接座（110）的内侧；所述延伸部（1031）的长度等于或小于两个铰接座（110）之间的间距。

5.根据权利要求3所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述车边柱（107）与所述盖边柱（106）轴线之间的距离小于所述车边柱（107）与所述转轴（105）轴线之间的距离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述末端执行器（2）上设有用于与所述盖边柱（106）插接的圆孔（201）。

7.根据权利要求6所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述潜入式AGV（7）包括AGV本体及设置于AGV本体上的顶升机构；潜入式AGV（7）潜入周转车（1）的底部，通过顶升机构对周转车（1）进行顶升后转运。

8.根据权利要求6所述的防尘周转车机器人开盖装置，其特征在于，所述视觉系统包括视觉支架（8）、直线模组（9）及视觉装置（10），其中视觉支架（8）为倒置的L型，直线模组（9）设置于视觉支架（8）的顶部横梁上，视觉装置（10）设置于直线模组（9）的输出端，视觉装置（10）用于采集所述周转车（1）及所述周转车（1）内部工件的位置信息。

9.一种利用如权利要求6-8任一项所述的防尘周转车机器人开盖装置的开盖方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）调平机器人（3）的底座（4），标定机器人（3）的世界坐标系及相对地面的姿态；

2）潜入式AGV（7）潜入周转车（1）的底部，通过顶升机构托举周转车（1）脱离地面，潜入式AGV（7）托举周转车（1）转运至加工工位；

3）顶升机构收缩使周转车（1）的支腿（102）落地；潜入式AGV（7）离开周转车（1）；

4）直线模组（9）驱动视觉装置（10）至周转车（1）的顶部，视觉装置（10）检测周转车（1）上的盖边柱（106）的位置信息且输出；

5）机器人（3）根据视觉装置（10）输出的盖边柱（106）的位置信息，通过末端执行器（2）上的圆孔（201）与盖边柱（106）对接，且完成密封盖（103）的开启动作；

6）直线模组（9）驱动视觉装置（10）作直线运动，视觉装置（10）采集周转车（1）内工件的位置信息且输出；

7）机器人（3）根据视觉装置（10）输出的工件的位置信息，通过末端执行器（2）抓取工件，且输送至加工中心（5）上，完成上料。

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