CN115159097A - 一种基于机器人视觉的装载机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人视觉的装载机器人，货物传送装置、装载机器人装置和底座升降装置。本发明通过机械大臂、机械操作臂和机械小臂之间的关节电机控制，以实现机械手臂的作用，同时机械小臂上安装的末端操作器能够将货物传送装置上运输的货物进行抓取和拿放，且机器人摆转底座通过旋转且结合机器人视觉系统以实现机械臂能够跟随货物传送装置上的货物移动，通过控制电控油缸运作，电控油缸从而通过油管将油液输送液压伸缩杆中或抽取到液压伸缩杆外，进而实现液压伸缩杆的输出轴伸出或缩短，而通过支撑板将顶板上装载机器人装置抬高或降低，而在抬高降低的过程中，十字轴和十字腔室十字状的特征，让顶板的运动具有限位，进而稳定顶板的运动。

Description

一种基于机器人视觉的装载机器人

技术领域

本发明涉及装载机器人辅助配件技术领域，具体涉及一种基于机器人视觉的装载机器人。

背景技术

机器人视觉，是指不仅要把视觉信息作为输入，而且还要对这些信息进行处理，进而提取出有用的信息提供给机器人，今天的视觉技术已经能够识别人的手势和面部表情了，即人机界面的功能也可以实现；而装配是产品生产的后续工序，在制造业中占有重要地位，在人力、物力、财力消耗中占有很大比例，装配用机器人是用于装配生产线上，对零件或部件进行装配作业的工业机器人，它是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的产品，具有很高的功能和附加值，当机器人精度高与作业稳定性好时，可用于精益工业生产过程，但是装配用机器人尚存在一些亟待解决问题，如装配操作本身比焊接、喷涂、搬运等工作复杂，而且，装配环境要求高，装配效率低，缺乏感知与自适应的控制能力，难以完成变动环境中的复杂装配，对于机器人的精度要求较高，否则经常出现装不上或“卡死”现象。

而现有的装载机器人存在其底座为通过螺栓或螺丝固定在地面或是安装支架上，而这样一来机器人则只能保持在特定的高度进行作业，从而不能适应不同高度的工作台进行顺利工作，而通常为了适应不同高度的工作台，则需要抬高机器人或增高机器人的安装支架，因而为了方便机器人的作业，现提出一种基于机器人视觉的装载机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器人视觉的装载机器人，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器人视觉的装载机器人，包括货物传送装置、装载机器人装置和底座升降装置，所述装载机器人装置设置在底座升降装置的顶部表面上，且装载机器人装置和底座升降装置以货物传送装置的中轴线为基点相互对称位于货物传送装置的两侧；其中，货物传送装置包括有支架、传动轴、驱动电机和三角传送带，四个所述支架相互靠近的一侧均与传动轴的两端转动连接，且左侧所述传动轴的一端贯穿支架与驱动电机的输出轴通过该联轴器固定连接，而驱动电机的侧壁通过螺丝固定在支架的侧壁上。

作为本发明一种优选的方案，所述装载机器人装置包括有机器人摆转底座、关节电机、机械大臂、末端操作器、机械小臂、机械操作臂、安装支架，其中，安装支架的底部表面安装在机器人摆转底座的顶部表面上，机械大臂的一端设置在安装支架远离机器人摆转底座的一端上，机械大臂的另一端与机械操作臂的一端活动连接，机械操作臂的另一端与机械小臂的一端活动连接，且末端操作器的侧边通过螺栓安装在机械小臂远离机械操作臂的一端上，且五个所述关节电机分别安装在安装支架、机械大臂、机械操作臂、机械小臂和末端操作器相互连接的关节处。

作为本发明一种优选的方案，所述底座升降装置还包括有底板、油管、液压伸缩杆、电控油缸、支撑板、顶板、十字轴、十字腔室和固定套管，其中，固定套管的底端设置在底板的顶部表面四角处，十字轴的顶端设置在顶板的底部表面四角处，且十字腔室开设在固定套管的内腔中，四个所述液压伸缩杆安装在底板的顶部表面上，且液压伸缩杆的输出端与支撑板的底部表面固定连接，支撑板的顶部表面与顶板的底部表面固定连接。

作为本发明一种优选的方案，所述十字轴插在固定套管内腔中的十字腔室内，且十字轴的横截面呈十字状，十字腔室的横截面呈与十字轴形状相适配的十字状。

作为本发明一种优选的方案，两个所述电控油缸安装在底板的顶部表面上，且电控油缸的控制端通过管接头与油管的一端固定连接，油管的另一端与液压伸缩杆进油端通过管接头固定连接。

作为本发明一种优选的方案，所述电控油缸的电源输入端通过电线与外接电源和工业PLC控制终端连接。

作为本发明一种优选的方案，所述机器人摆转底座的底部表面与顶板顶部表面固定连接。

作为本发明一种优选的方案，左侧所述支架的内部开设有供驱动电机的输出轴贯穿传动的通孔，且通孔的内腔中设置有轴承。

作为本发明一种优选的方案，所述装载机器人装置的侧壁上安装有电控箱，且电控箱的控制端通过导线与工业PLC控制终端连接。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、本发明通过机械大臂、机械操作臂和机械小臂之间的关节电机控制，以实现机械大臂、机械操作臂和机械小臂能够完成机械手臂的作用，同时机械小臂上安装的末端操作器能够将货物传送装置上运输的货物进行抓取和拿放，且机器人摆转底座的通过旋转且结合机器人视觉系统以实现机械大臂、机械操作臂、机械小臂和末端操作器能够跟随货物传送装置上的货物移动。

2、本发明通过在装载机器人装置的高度过高或过低而无法顺利完成货物抓取的动作时，通过PLC终端控制电控油缸运作，电控油缸从而通过油管将油液输送液压伸缩杆中或抽取到液压伸缩杆外，进而实现液压伸缩杆的输出轴伸出或缩短，而通过支撑板将顶板上装载机器人装置抬高或降低，而在抬高降低的过程中，十字轴和十字腔室十字状的特征，让顶板的运动具有限位，进而稳定顶板的运动。

3、本发明通过在装载机器人装置运作的过程中，将货物放入到三角传送带的表面上，同时启动驱动电机，利用驱动电机的输出轴转动传动轴而带动三角传送带运转，且在三角传送带运转的同时，货物将被运输到装载机器人装置的工作区域内，以实现自动化装载。

4、本发明通过在装载机器人装置运作的过程中，当摄像头调节装置的使用中，当有异物遮挡住工业摄像头的视线时，通过控制L形支撑板中的电控滑轨通电运作，让电控滑轨上的滑块在电控滑轨上移动带动工业摄像头运动，以此来调节的视线避免被遮挡。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的货物传送装置结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的图2中A部分局部放大结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的装载机器人装置结构示意图；

图5为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的底座升降装置结构示意图；

图6为本发明提出的一种基于机器人视觉的装载机器人的摄像头调节装置结构示意图。

附图标记说明：

1、货物传送装置；11、支架；12、传动轴；13、驱动电机；14、三角传送带；2、装载机器人装置；21、机器人摆转底座；22、关节电机；23、机械大臂；24、末端操作器；25、机械小臂；26、机械操作臂；27、安装支架；3、底座升降装置；31、底板；32、油管；33、液压伸缩杆；34、电控油缸；35、支撑板；36、顶板；37、十字轴；38、十字腔室；39、固定套管；4、摄像头调节装置；41、底座；42、第一支撑平台；43、法兰；44、工业摄像头；45、电控滑轨；46、滑块；47、L形支撑板；48、第二支撑平台。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构，本文所引用的各种出版物、专利和公开的专利说明书，其公开内容通过引用整体并入本文，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

实施例一

参照说明书附图1至附图6，一种基于机器人视觉的装载机器人：

包括货物传送装置1、装载机器人装置2和底座升降装置3，装载机器人装置2设置在底座升降装置3的顶部表面上，且装载机器人装置2和底座升降装置3以货物传送装置1的中轴线为基点相互对称位于货物传送装置1的两侧；其中，货物传送装置1包括有支架11、传动轴12、驱动电机13和三角传送带14，四个支架11相互靠近的一侧均与传动轴12的两端转动连接，且左侧传动轴12的一端贯穿支架11与驱动电机13的输出轴通过该联轴器固定连接，而驱动电机13的侧壁通过螺丝固定在支架11的侧壁上。

实施例二

基于实施例一的基础上，参照说明书附图1至附图6，一种基于机器人视觉的装载机器人：

装载机器人装置2包括有机器人摆转底座21、关节电机22、机械大臂23、末端操作器24、机械小臂25、机械操作臂26、安装支架27，其中，安装支架27的底部表面安装在机器人摆转底座21的顶部表面上，机械大臂23的一端设置在安装支架27远离机器人摆转底座21的一端上，机械大臂23的另一端与机械操作臂26的一端活动连接，机械操作臂26的另一端与机械小臂25的一端活动连接，且末端操作器24的侧边通过螺栓安装在机械小臂25远离机械操作臂26的一端上，且五个关节电机22分别安装在安装支架27、机械大臂23、机械操作臂26、机械小臂25和末端操作器24相互连接的关节处。

实施例三

基于实施例一的基础上，参照说明书附图1至附图6，一种基于机器人视觉的装载机器人：

底座升降装置3还包括有底板31、油管32、液压伸缩杆33、电控油缸34、支撑板35、顶板36、十字轴37、十字腔室38和固定套管39，其中，固定套管39的底端设置在底板31的顶部表面四角处，十字轴37的顶端设置在顶板36的底部表面四角处，且十字腔室38开设在固定套管39的内腔中，四个液压伸缩杆33安装在底板31的顶部表面上，且液压伸缩杆33的输出端与支撑板35的底部表面固定连接，支撑板35的顶部表面与顶板36的底部表面固定连接，机械小臂25的侧壁上均安装有用以调节摄像头位置的摄像头调节装置4，其中摄像头调节装置4还包括有底座41、第一支撑平台42、法兰43、工业摄像头44、电控滑轨45、滑块46、L形支撑板47和第二支撑平台48，法兰43的顶部和底部表面分别与第二支撑平台48和第一支撑平台42相互靠近的一侧焊接，第一支撑平台42和第二支撑平台48相互远离的一侧分别与底座41和L形支撑板47焊接，且底座41的一侧侧壁与机械小臂25的侧壁固定连接，电控滑轨45安装在L形支撑板47的底部表面上，且滑块46在电控滑轨45的轨道上活动连接，工业摄像头44固定安装在滑块46的底部表面上。

实施例四基于实施例一的基础上，参照说明书附图1至附图6，一种基于机器人视觉的装载机器人：

十字轴37插在固定套管39内腔中的十字腔室38内，且十字轴37的横截面呈十字状，十字腔室38的横截面呈与十字轴37形状相适配的十字状，两个电控油缸34安装在底板31的顶部表面上，且电控油缸34的控制端通过管接头与油管32的一端固定连接，油管32的另一端与液压伸缩杆33进油端通过管接头固定连接，电控油缸34的电源输入端通过电线与外接电源和工业PLC控制终端连接，机器人摆转底座21的底部表面与顶板36顶部表面固定连接，左侧支架11的内部开设有供驱动电机13的输出轴贯穿传动的通孔，且通孔的内腔中设置有轴承，装载机器人装置2的侧壁上安装有电控箱，且电控箱的控制端通过导线与工业PLC控制终端连接。

参照说明书附图1至附图5，本发明工作原理：

机械大臂23、机械操作臂26和机械小臂25组成连杆结构，通过机械大臂23、机械操作臂26和机械小臂25之间的关节电机22控制，以实现机械大臂23、机械操作臂26和机械小臂25能够完成机械手臂的作用，同时机械小臂25上安装的末端操作器24能够将货物传送装置1上运输的货物进行抓取和拿放，且机器人摆转底座21的通过旋转且结合机器人视觉系统以实现机械大臂23、机械操作臂26、机械小臂25和末端操作器24能够跟随货物传送装置1上的货物移动。

在装载机器人装置2的高度过高或过低而无法顺利完成货物抓取的动作时，通过PLC终端控制电控油缸34运作，电控油缸34从而通过油管32将油液输送液压伸缩杆33中或抽取到液压伸缩杆33外，进而实现液压伸缩杆33的输出轴伸出或缩短，而通过支撑板35将顶板36上装载机器人装置2抬高或降低，而在抬高降低的过程中，十字轴37和十字腔室38十字状的特征，让顶板36的运动具有限位，进而稳定顶板36的运动。

而且在装载机器人装置2运作的过程中，将货物放入到三角传送带14的表面上，同时启动驱动电机13，利用驱动电机13的输出轴转动传动轴12而带动三角传送带14运转，且在三角传送带14运转的同时，货物将被运输到装载机器人装置2的工作区域内，以实现自动化装载；而在摄像头调节装置4的使用中，当有异物遮挡住工业摄像头44的视线时，通过控制L形支撑板47中的电控滑轨45通电运作，让电控滑轨45上的滑块46在电控滑轨45上移动带动工业摄像头44运动，以此来调节44的视线避免被遮挡。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种基于机器人视觉的装载机器人，包括货物传送装置(1)、装载机器人装置(2)和底座升降装置(3)，其特征在于：所述装载机器人装置(2)设置在底座升降装置(3)的顶部表面上，且装载机器人装置(2)和底座升降装置(3)以货物传送装置(1)的中轴线为基点相互对称位于货物传送装置(1)的两侧；其中，货物传送装置(1)包括有支架(11)、传动轴(12)、驱动电机(13)和三角传送带(14)，四个所述支架(11)相互靠近的一侧均与传动轴(12)的两端转动连接，且左侧所述传动轴(12)的一端贯穿支架(11)与驱动电机(13)的输出轴通过该联轴器固定连接，而驱动电机(13)的侧壁通过螺丝固定在支架(11)的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述装载机器人装置(2)包括有机器人摆转底座(21)、关节电机(22)、机械大臂(23)、末端操作器(24)、机械小臂(25)、机械操作臂(26)、安装支架(27)，其中，安装支架(27)的底部表面安装在机器人摆转底座(21)的顶部表面上，机械大臂(23)的一端设置在安装支架(27)远离机器人摆转底座(21)的一端上，机械大臂(23)的另一端与机械操作臂(26)的一端活动连接，机械操作臂(26)的另一端与机械小臂(25)的一端活动连接，且末端操作器(24)的侧边通过螺栓安装在机械小臂(25)远离机械操作臂(26)的一端上，且五个所述关节电机(22)分别安装在安装支架(27)、机械大臂(23)、机械操作臂(26)、机械小臂(25)和末端操作器(24)相互连接的关节处。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述底座升降装置(3)还包括有底板(31)、油管(32)、液压伸缩杆(33)、电控油缸(34)、支撑板(35)、顶板(36)、十字轴(37)、十字腔室(38)和固定套管(39)，其中，固定套管(39)的底端设置在底板(31)的顶部表面四角处，十字轴(37)的顶端设置在顶板(36)的底部表面四角处，且十字腔室(38)开设在固定套管(39)的内腔中，四个所述液压伸缩杆(33)安装在底板(31)的顶部表面上，且液压伸缩杆(33)的输出端与支撑板(35)的底部表面固定连接，支撑板(35)的顶部表面与顶板(36)的底部表面固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述机械小臂(25)的侧壁上均安装有用以调节摄像头位置的摄像头调节装置(4)，其中摄像头调节装置(4)还包括有底座(41)、第一支撑平台(42)、法兰(43)、工业摄像头(44)、电控滑轨(45)、滑块(46)、L形支撑板(47)和第二支撑平台(48)，法兰(43)的顶部和底部表面分别与第二支撑平台(48)和第一支撑平台(42)相互靠近的一侧焊接，第一支撑平台(42)和第二支撑平台(48)相互远离的一侧分别与底座(41)和L形支撑板(47)焊接，且底座(41)的一侧侧壁与机械小臂(25)的侧壁固定连接，电控滑轨(45)安装在L形支撑板(47)的底部表面上，且滑块(46)在电控滑轨(45)的轨道上活动连接，工业摄像头(44)固定安装在滑块(46)的底部表面上。

5.根据权利要求3所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述十字轴(37)插在固定套管(39)内腔中的十字腔室(38)内，且十字轴(37)的横截面呈十字状，十字腔室(38)的横截面呈与十字轴(37)形状相适配的十字状。

6.根据权利要求3所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：两个所述电控油缸(34)安装在底板(31)的顶部表面上，且电控油缸(34)的控制端通过管接头与油管(32)的一端固定连接，油管(32)的另一端与液压伸缩杆(33)进油端通过管接头固定连接。

7.根据权利要求3所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述电控油缸(34)的电源输入端通过电线与外接电源和工业PLC控制终端连接。

8.根据权利要求2所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述机器人摆转底座(21)的底部表面与顶板(36)顶部表面固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：左侧所述支架(11)的内部开设有供驱动电机(13)的输出轴贯穿传动的通孔，且通孔的内腔中设置有轴承。

10.根据权利要求1所述的一种基于机器人视觉的装载机器人，其特征在于：所述装载机器人装置(2)的侧壁上安装有电控箱，且电控箱的控制端通过导线与工业PLC控制终端连接。

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