CN115488916A - 一种自适应柔性抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应柔性抓取方法，该自适应柔性抓取方法设置若干个柔性抓手单元，每个柔性抓手单元为可调节结构，若干个柔性抓手单元作为若干个可调节的吸取点并组合形成吸取部，吸取部是通过若干个可调节的吸取点组合形成平面或曲面的吸取面，采用吸取部实现对工件或整批工件进行自适应柔性抓取。本发明自适应柔性抓取方法可对整批工件或工件进行自适应的柔性抓取，从而不仅灵活性强，适应不规则工件的抓取，而且可提高抓取的稳定性，从而提高通用性和实用性。

Description

一种自适应柔性抓取方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种自适应柔性抓取方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，越来越多的机械手用于工业自动化生产中。传统的工业机械手一般为刚性机械手，具有较好的控制精度和可操作性，但刚性机械手刚性较大，不宜抓取和搬运形状不规则、易碎易损物体。而在食品工业、包装行业、通讯行业等工业自动化生产中很多时候需要抓取和搬运这类物体，刚性机械手无法完成这些工作，而人工完成这项工作效率低且精度低、误差较大。因此，设计新的具有柔性、能够抓取和搬运形状不规则的物体是解决工业自动化生产中的一个重要课题。

目前的柔性抓取装置大多采用至少两个柔性手指组合形成柔性夹具，虽然使用范围比较广，可以用于夹持货抓取各种工件，但是还存在一定的局限性。当柔性抓取装置在进行抓取时可能抓取多个批量工件，至少两个柔性手指的柔性夹具只能以柔性包裹的形式对批量的工件进行夹持，中部的工件无法稳定抓取，抓取稳定性差，在使用过程中机器人的速度过快或者工件的重量过大时，容易造成中部工件掉落的现象，存在一定的安全隐患，也给企业造成损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种自适应柔性抓取方法，该自适应柔性抓取方法可对整批工件或工件进行自适应的柔性抓取，从而不仅灵活性强，适应不规则工件的抓取，而且可提高抓取的稳定性，从而提高通用性和实用性。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种自适应柔性抓取方法，其特征在于：设置若干个柔性抓手单元，每个柔性抓手单元为可调节结构，若干个柔性抓手单元作为若干个可调节的吸取点并组合形成吸取部，吸取部是通过若干个可调节的吸取点组合形成平面或曲面的吸取面，采用吸取部实现对工件或整批工件进行自适应柔性抓取。

在上述方案中，本发明每个柔性抓手单元为可调节机构，具有柔性而且灵活性强，其作为每个吸取点组合形成吸取部，吸取部为平面或曲面的吸取面具有自适应的灵活特点，可适用于对不规则工件、不同高度工件、表明带有弧度的工件或整批工件进行柔性抓取。另外，该方法有多个吸取点组合形成可提高抓取的稳定性，从而提高通用性和实用性。

每个柔性抓手单元排列设置组合形成吸取部。该设计使得吸取点排布均匀，可达到更好的吸取效果。

每个柔性抓手单元为可调节结构是指：每个柔性抓手单元为可移动以及可转动结构。

采用可移动以及可转动结构的每个柔性抓手单元作为吸取点，组合形成的曲面为多维曲面。在实际应用中，柔性抓手单元可在其轴向方向升降移动，也可转动，使得组合形成的曲面为多维曲面。

每个柔性抓手单元设置在安装板上，并包括连杆、万向头和用于抓取工件的吸附件；所述连杆可移动设置在安装板上并与万向头连接；所述吸附件与万向头连接；所述连杆穿设有弹性件，弹性件分别与万向头和安装板相抵。

本发明柔性抓手单元不仅可通过弹性件可弹性移动吸取工件，而且通过万向头可使得吸附件根据工件表面形状进行吸附，从而使得该抓手单元具有柔性而且灵活性强。

所述连杆可移动设置在安装板上是指：连杆为带有直线轴承的连杆，直线轴承设置在安装板上，连杆通过直线轴承可移动设置在安装板上。连杆可以在安装板上移动，使得与万向头连接的吸附件可根据工件表面的高度移动，并以弹性件作为缓冲件，从而进一步提高该抓手单元的灵活性。连杆设置有直线轴承，可简单实现连杆的可移动安装。

所述吸取部吸取的工件为空心结构，空心结构的工件具有连通外部的腔体；吸取部吸取工件的端面。对于空心结构的工件来说，工件端面可吸附的面积比较少，因此对整批空心结构工件吸附时，本发明这种可调节的吸取点组合的方式十分适用，例如柔性抓手单元可对两个相邻工件非空心位进行吸附，柔性抓手单元可调节对工件非端面的地方进行吸附等等。另外，每个柔性抓手单元可能吸附的高度和角度均不相同，使得吸取部形成曲面的吸取面，不仅可提高抓取的自适应性，而且可大大提高抓取的稳定性。

该方法还在吸取部的边沿设置隔料装置，实现隔料装置对吸取部边沿的工件进行脱离，以保证工件吸取的稳定性。

所述隔料装置可升降设置在吸取部的边沿。在实际应用中，当吸取部吸附工件后，可通过驱动隔料板下降对超出吸取部区域的工件进行脱离，以保证最终抓取工件的稳定性和牢固性，也可有效避免位于吸取部边沿处的工件由于吸取一部分导致不牢固的问题。

所述隔料装置包括隔料架、隔料板和用于驱动隔料板升降的隔料驱动部件；所述隔料驱动部件设置在隔料架上并与隔料板连接，实现驱动隔料板升降。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：本发明自适应柔性抓取方法可对整批工件或工件进行自适应的柔性抓取，从而不仅灵活性强，适应不规则工件的抓取，而且可提高抓取的稳定性，从而提高通用性和实用性。

附图说明

图1是本发明自适应柔性抓取方法采用的机器人抓手示意图一；

图2是本发明自适应柔性抓取方法采用的机器人抓手示意图二；

图3是本发明采用自适应柔性抓取方法抓取的工件示意图；

其中，1为安装板、2为柔性抓手单元、3为连杆、4为万向头、5为电磁吸盘、6为弹簧、7为隔料架、8为隔料板、9为隔料驱动部件、10为滑轨、11为滑块、12为连接板、13为机器人连接部、14为工件、15为腔体、16为端面。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

如图1至图3所示，本发明自适应柔性抓取方法采用的机器人抓手包括安装板1和若干个柔性抓手单元2，其中，若干个柔性抓手单元2排列设置，并可移动设置在安装板1上，形成抓手的吸取部。具体地说，每个柔性抓手单元2包括连杆3、万向头4和用于抓取工件14的电磁吸盘5，该连杆3可移动设置在安装板1上并与万向头4连接，电磁吸盘5与万向头4连接，该连杆3穿设有弹簧6，弹簧6分别与万向头4和安装板1相抵。

该机器人抓手的连杆3为带有直线轴承的连杆，直线轴承设置在安装板1上，连杆3通过直线轴承可移动设置在安装板1上。该连杆3可以在安装板1上移动，使得与万向头4连接的电磁吸盘5可根据工件14表面的高度移动，并以弹簧6作为缓冲件，从而进一步提高该抓手单元的灵活性。该连杆3设置有直线轴承，可简单实现连杆3的可移动安装。

本发明的机器人抓手还包括用于对吸取部边沿的工件14进行脱离的隔料装置，该隔料装置与安装板1连接，并可升降设置在吸取部的四周。该隔料装置包括隔料架7、隔料板8和用于驱动隔料板8升降的隔料驱动部件9，其中，隔料架7设置在安装板1上，隔料驱动部件9设置在隔料架7上并与隔料板8连接，实现驱动隔料板8升降。

该隔料装置还包括导向组件，该导向组件包括滑轨10和滑块11，其中，滑轨10设置在隔料板8上，滑块11固定在隔料架7上并与滑轨10滑动连接。在隔料板8升降过程中，隔料板8可通过滑轨10和滑块11的滑动连接保证升降的垂直度，保证每次对超出吸取部区域的工件14进行脱离的有效性。

该抓手还包括用于与机器人连接的连接组件，该连接组件包括连接板12和用于与机器人连接的机器人连接部13，该连接板12与安装板1连接，机器人连接部13设置在连接板12上。

本发明的自适应柔性抓取方法是这样的：设置若干个柔性抓手单元，每个柔性抓手单元通过带有直线轴承的连杆3、弹簧6和万向头4实现电磁吸盘5可移动设置在安装板1和可转动，每个柔性抓手单元排列设置在安装板1上，若干个柔性抓手单元的电磁吸盘5作为若干个可调节的吸取点并组合形成吸取部，吸取部是通过若干个可调节的吸取点组合形成平面或曲面的吸取面，采用吸取部实现对工件14或整批工件14进行自适应柔性抓取。

在实际应用中，柔性抓手单元可在其轴向方向升降移动，也可转动，使得采用可移动以及可转动结构的每个柔性抓手单元作为吸取点，组合形成的曲面为多维曲面。

该方法的吸取部吸取的工件14为空心结构(如图3所示)，空心结构的工件14具有连通外部的腔体15，例如汽车销轴等棒材，吸取部吸取工件14的端面16。对于空心结构的工件14来说，工件14端面16可吸附的面积比较少，因此对整批空心结构工件14吸附时，本发明这种可调节的吸取点组合的方式十分适用，例如柔性抓手单元可对两个相邻工件14非空心位进行吸附，柔性抓手单元可调节对工件14非端面的地方进行吸附等等。另外，每个柔性抓手单元可能吸附的高度和角度均不相同，使得吸取部形成曲面的吸取面，不仅可提高抓取的自适应性，而且可大大提高抓取的稳定性。

本发明自适应柔性抓取方法还在吸取部的边沿设置可升降的隔料装置，实现隔料装置对吸取部边沿的工件进行脱离，以保证工件14吸取的稳定性。在实际应用中，当吸取部吸附工件14后，可通过驱动隔料装置的隔料板8下降对超出吸取部区域的工件14进行脱离，以保证最终抓取工件14的稳定性和牢固性，也可有效避免位于吸取部边沿处的工件14由于吸取一部分导致不牢固的问题。

本发明的柔性抓手单元不仅可通过弹簧6可弹性伸缩吸取工件，而且通过万向头4可使得吸附件根据工件表面形状进行吸附，从而使得该抓手单元具有柔性而且灵活性强，适用于对不同高度和表面带有弧度的工件进行抓取，以提高通用性和实用性。本发明方法采用具有柔性而且灵活性强的柔性抓手单元作为每个吸取点组合形成吸取部为平面或曲面或多维曲面的吸取面具有自适应的灵活特点，可适用于对不规则工件14、不同高度工件14、表明带有弧度的工件14或整批工件14进行柔性抓取。另外，该方法有多个吸取点组合形成可提高抓取的稳定性，从而提高通用性和实用性。

当吸取部吸附工件14后，可通过驱动隔料板8下降对超出吸取部区域的工件14进行脱离，以保证最终抓取工件14的稳定性和牢固性，也可有效避免位于吸取部边沿处的工件14由于吸取一部分导致不牢固的问题。

实施例二

本实施例自适应柔性抓取方法是这样的：设置若干个柔性抓手单元，每个柔性抓手单元为可调节结构，若干个柔性抓手单元作为若干个可调节的吸取点并组合形成吸取部，吸取部是通过若干个可调节的吸取点组合形成平面或曲面的吸取面，采用吸取部实现对工件或整批工件进行自适应柔性抓取。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应柔性抓取方法，其特征在于：设置若干个柔性抓手单元，每个柔性抓手单元为可调节结构，若干个柔性抓手单元作为若干个可调节的吸取点并组合形成吸取部，吸取部是通过若干个可调节的吸取点组合形成平面或曲面的吸取面，采用吸取部实现对工件或整批工件进行自适应柔性抓取。

2.根据权利要求1所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：每个柔性抓手单元排列设置组合形成吸取部。

3.根据权利要求1所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：每个柔性抓手单元为可调节结构是指：每个柔性抓手单元为可移动以及可转动结构。

4.根据权利要求3所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：采用可移动以及可转动结构的每个柔性抓手单元作为吸取点，组合形成的曲面为多维曲面。

5.根据权利要求3所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：每个柔性抓手单元设置在安装板上，并包括连杆、万向头和用于抓取工件的吸附件；所述连杆可移动设置在安装板上并与万向头连接；所述吸附件与万向头连接；所述连杆穿设有弹性件，弹性件分别与万向头和安装板相抵。

6.根据权利要求5所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：所述连杆可移动设置在安装板上是指：连杆为带有直线轴承的连杆，直线轴承设置在安装板上，连杆通过直线轴承可移动设置在安装板上。

7.根据权利要求1所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：所述吸取部吸取的工件为空心结构，空心结构的工件具有连通外部的腔体；吸取部吸取工件的端面。

8.根据权利要求1所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：该方法还在吸取部的边沿设置隔料装置，实现隔料装置对吸取部边沿的工件进行脱离，以保证工件吸取的稳定性。

9.根据权利要求8所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：所述隔料装置可升降设置在吸取部的边沿。

10.根据权利要求9所述的自适应柔性抓取方法，其特征在于：所述隔料装置包括隔料架、隔料板和用于驱动隔料板升降的隔料驱动部件；所述隔料驱动部件设置在隔料架上并与隔料板连接，实现驱动隔料板升降。

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