CN115649850A - 一种大型薄壁易损件的安全取放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁易损件的安全取放装置，包括：平台组件，包括相对设置的下底板和上底板，用来支承目标重物；抓取执行组件，用来抓取位于平台组件上的目标重物；一个以上的缓冲组件，位于下底板和上底板之间，用来调节下底板和上底板之间的位置关系并采集两者之间的压力信号；位移采集组件，用来采集下底板和上底板之间的相对位置变化关系；交互单元，用来显示位移采集组件和缓冲组件所采集的数据，供操作者观察。本发明具有结构简单紧凑、操作简便、可靠性和精度更高等优点。

Description

一种大型薄壁易损件的安全取放装置

技术领域

本发明主要涉及到智能化取放设备的技术领域，特指一种适用于大型薄壁易损件的安全取放装置。

背景技术

物品的安全抓取和放置是工业界中的重要环节之一，尤其是对于大型薄壁易损件等对象而言。目前，现有实现安全抓取功能的装置一般采用柔性抓取、力反馈等方法，用来提高安全抓取的成功率，但这类装置一般均无纠错机制。

现有安全抓取装置均通过设计结构、更新算法等思路来提高安全抓取的成功率，但事实是任何方法均不能保证安全抓取的成功率为100％，当出现抓取不可靠的情况时，现有安全抓取装置均无法实现错误反馈以及在保证安全的前提下再次进行抓取的功能，大大增加了目标物品(尤其是贵重、易损或危险物品)损坏的可能。

也就是说，现有安全抓取装置实现安全抓取的思路是：尽可能提高抓取的可靠性，但事实上是任何方法都不能保证每一次抓取都是可靠的。因此在抓取不可靠时，安全抓取装置必须在保证目标物品安全的前提下发出提醒，进而复位重新执行抓取动作。

在安全抓取的执行决策上，现有设备存在以下的技术不足：

a、现有安全抓取装置判定抓取是否可靠的依据不充分；

现有的安全抓取装置大多通过测量末端执行器的抓取力是否达到设定值来判定抓取是否可靠，如果设定值过小，抓取不可靠；如果设定值过大，刚性的末端执行器会破坏目标物品表面，即使末端执行器是柔性的，也无法保证抓取力达到设定值后的抓取是可靠的。

b、现有安全抓取装置没有判断放置是否可靠的机制；

现有的安全抓取装置局限于实现目标物品的抓取工作，但物品的放置也是抓取装置工作过程中重要的环节。显然没有考虑对物品的安全放置，进而无法保证放置物品时末端执行器与物品完全脱离，存在放置时造成物品损坏的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、操作简便、可靠性和精度更高的大型薄壁易损件的安全取放装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种大型薄壁易损件的安全取放装置，包括：

平台组件，包括相对设置的下底板和上底板，用来支承目标重物；

抓取执行组件，用来抓取位于平台组件上的目标重物；

一个以上的缓冲组件，位于下底板和上底板之间，用来调节下底板和上底板之间的位置关系并采集两者之间的压力信号；

位移采集组件，用来采集下底板和上底板之间的相对位置变化关系；

交互单元，用来显示位移采集组件和缓冲组件所采集的数据，供操作者观察。

作为本发明的进一步改进：所述位移采集组件包括指针、刻度和图像采集单元，所述刻度位于下底板和上底板中一个的侧边上，所述指针则位于另一个的侧边上，所述指针与所述刻度的位置对应用来指示明确的数值；所述图像采集单元用来对指针在刻度上的位置进行图像采集。

作为本发明的进一步改进：所述图像采集单元的视野包含了指针的顶端及全部刻度，所述交互单元显示了所述图像采集单元反馈的视频和压力信号反馈的数据信息。

作为本发明的进一步改进：所述缓冲组件包括销柱、上法兰、压簧、下法兰和压力传感器，所述上法兰、压簧、下法兰依次套设于销柱上，所述压力传感器位于销柱的一端，用来采集下底板和上底板之间的压力信号。

作为本发明的进一步改进：所述下底板和上底板之间设置有一个以上的安全机构，所述安全机构用来固定下底板和上底板、并让下底板和上底板之间保持一定间距。

作为本发明的进一步改进：所述安全机构为一固定板，所述固定板位于下底板和上底板的侧面，所述固定板的一端可以连接并锁止于下底板上，另一端可以连接并锁止于上底板上。

作为本发明的进一步改进：所述上底板上设置一个以上的锁紧机构，罗用来将目标重物的锁止于上底板上。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的大型薄壁易损件的安全取放装置，结构简单紧凑、操作简便、可靠性和精度更高，其可以更可靠的判断抓取/放置动作是否完成，同时在出现不可靠抓取/放置时可以保护目标物品并给予操作员二次甚至多次抓取/放置的机会。尤其是针对大型薄壁易损件的安全抓取、放置。

2、本发明的大型薄壁易损件的安全取放装置，利用相机系统和力传感器件分别实现对抓取/放置是否可靠的判定，通过力传感器反馈的数据变化可以判断目标物品是否被可靠抓取/放置，考虑到力传感器存在损坏的可能，本装置内部设置了多个力传感器，为了避免极限情况下装置内部所有力传感器同时失效对装置正常工作的影响，设置了相机系统，人工判断抓取/放置动作是否完成。

3、本发明的大型薄壁易损件的安全取放装置，可以实时监测抓取是否可靠，同时在不可靠抓取出现时反馈给操作人员并协助完成二次抓取，如果二次抓取不可靠，循环此步骤直至实现安全抓取，按照此思路也可实现安全放置工作。

附图说明

图1是本发明在具体应用实例中的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中主视结构原理示意图。

图3是本发明在具体应用实例中侧视结构原理示意图。

图4是本发明在具体应用实例中缓冲结构的结构原理示意图。

图5是本发明在具体应用实例中进行抓取的流程示意图。

图6是本发明在具体应用实例中进行放置的流程示意图。

图例说明：

101、下底板；102、上底板；2、安全机构；3、目标重物；4、抓取执行组件；5、锁紧机构；6、缓冲组件；601、销柱；602、上法兰；603、压簧；604、下法兰；605、压力传感器；7、交互单元；8、图像采集单元；9、指针；10、刻度。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-图4所示，本发明的一种大型薄壁易损件的安全取放装置，包括：

平台组件，包括相对设置的下底板101和上底板102，用来支承目标重物3；

抓取执行组件4，用来抓取位于平台组件上的目标重物3；

一个以上的缓冲组件6，位于下底板101和上底板102之间，用来调节下底板101和上底板102之间的位置关系并采集两者之间的压力信号；

位移采集组件，用来采集下底板101和上底板102之间的相对位置变化关系；

交互单元7，用来显示位移采集组件和缓冲组件6所采集的数据，供操作者观察。

在具体应用实例中，所述位移采集组件包括指针9、刻度10和图像采集单元8，所述刻度10位于下底板101和上底板102中一个的侧边上，所述指针9则位于另一个的侧边上，所述指针9与所述刻度10的位置对应用来指示明确的数值；所述图像采集单元8(如相机)用来对指针9在刻度10上的位置进行图像采集。

作为优选实施例，所述图像采集单元8的视野包含了指针9的顶端及全部刻度10，所述交互单元7显示了所述图像采集单元8反馈的视频和压力信号反馈的数据信息。

在具体应用实例中，所述缓冲组件6包括销柱601、上法兰602、压簧603、下法兰604和压力传感器605，上法兰602、压簧603、下法兰604依次套设于销柱601上，所述压力传感器605位于销柱601的一端，用来采集下底板101和上底板102之间的压力信号。

在具体应用实例中，进一步在下底板101和上底板102之间设置有一个以上的安全机构2，所述安全机构2用来固定下底板101和上底板102、并让下底板101和上底板102之间保持一定间距。

在具体实例中，所述安全机构2可以根据实际需要采用一个固定板，所述固定板位于下底板101和上底板102的侧面，所述固定板的一端可以连接并锁止于下底板101上，另一端可以连接并锁止于上底板102上。

在具体应用实例中，进一步在上底板102上设置一个以上的锁紧机构5，罗用来将目标重物3牢牢的锁止于上底板102上。

在具体应用实例中，抓取执行组件4可以根据实际需要采用机械夹取方式、气压锁紧夹取方式、液压锁紧夹取方式、柔性机构夹取方式中的一个或多个，只要能够满足抓取或松开的需求即可，都应在本发明的保护范围之内。

在具体应用实例中，锁紧机构5可以根据实际需要采用销锁紧方式、气压锁紧方式、液压锁紧方式、机械锁紧方式中的一个或多个，只要能够满足抓取或松开的需求即可，都应在本发明的保护范围之内。

如图5所示，为本发明的安全取放装置在工作过程中进行安全抓取时的流程图，其详细流程包括：

步骤S1：抓取执行组件4运动至目标重物3的位置并将其锁定，然后将安全机构2解锁，使上底板102可以相对下底板101运动；

步骤S2：随后将保持锁定状态的抓取执行组件4抬高至第一预设高度(根据重物尺寸、质量设置)，执行此动作的过程中，操作人员通过观察交互单元7(如电脑界面)显示的图像采集单元8采集的画面(如相机画面)和压力传感器数据(装置内四个缓冲机构中各有一个压力传感器，避免因传感器故障导致的误判)，并进行压力传感器反馈的数值存在大幅度下降和相机画面中指针的刻度变化与执行器抬高距离相同两个判定，两个判定皆为是才可以认为抓取可靠并执行下一步(引入相机系统的目的是防止四个压力传感器同时损坏的极端情况)。

若有一个判定或两个判定为否证明抓取执行组件4锁定不可靠，需重新进行抓取动作，其过程是驱动抓取执行组件4将目标重物3下降至初始位置，然后锁定安全机构2，随后抓取执行组件4解锁目标重物3，调整抓取执行组件4的位置和姿态后重新进行抓取流程。

如果两个判定皆为是就证明可靠，驱动抓取执行组件4将目标重物3下降至初始位置，然后锁定安全机构2、解锁锁紧机构5，此时安全抓取动作结束，可以驱动抓取执行组件4移动目标重物3到目标位置。

如图6所示，为本发明的安全取放装置在工作过程中进行安全放置时的流程图，其详细流程包括：

步骤S1：驱动抓取执行组件4使目标重物3运动至锁紧机构5位置处，然后将锁紧机构5锁定、安全机构2解锁；

步骤S2：随后保持锁定状态的抓取执行组件4抬高至第一预设高度，抬高过程中操作人员通过观察交互单元7(如电脑界面)显示的图像采集单元8采集的画面(如相机画面)和压力传感器数据(装置内四个缓冲机构中各有一个压力传感器，避免因传感器故障导致的误判)，并进行压力传感器反馈的数值存在大幅度下降和相机画面中指针的刻度变化与执行器抬高距离相同两个判定，两个判定皆为是才可以认为锁紧机构5锁定可靠，并执行下一步；

若有一个判定或两个判定为否证明锁紧机构5未锁定成功，需重新进行锁定动作，其过程是驱动抓取执行器将重物下降至初始位置，然后将锁紧机构5锁定，重新执行步骤S2。

步骤S3：随后驱动抓取执行组件4将目标重物3下降至初始位置，解锁抓取执行组件4并抬高至第二预设高度，抬高过程中操作人员通过观察交互单元7(如电脑界面)显示的图像采集单元8采集的画面(如相机画面)和压力传感器数据，并进行压力传感器反馈的数值基本不变和相机画面中指针的刻度基本不变两个判定，两个判定皆为是才可以认为抓取执行组件4解锁成功，并执行下一步；

若有一个判定或两个判定为否证明抓取执行器未解锁成功，需重新进行解锁动作，其过程是驱动抓取执行器将重物下降至初始位置，解锁抓取执行器后重新执行步骤S3。如果两个判定皆为是证明放置可靠，锁定安全机构2，完成放置动作。

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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，包括：

平台组件，包括相对设置的下底板(101)和上底板(102)，用来支承目标重物(3)；

抓取执行组件(4)，用来抓取位于平台组件上的目标重物(3)；

一个以上的缓冲组件(6)，位于下底板(101)和上底板(102)之间，用来调节下底板(101)和上底板(102)之间的位置关系并采集两者之间的压力信号；

位移采集组件，用来采集下底板(101)和上底板(102)之间的相对位置变化关系；

交互单元(7)，用来显示位移采集组件和缓冲组件(6)所采集的数据，供操作者观察。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述位移采集组件包括指针(9)、刻度(10)和图像采集单元(8)，所述刻度(10)位于下底板(101)和上底板(102)中一个的侧边上，所述指针(9)则位于另一个的侧边上，所述指针(9)与所述刻度(10)的位置对应用来指示明确的数值；所述图像采集单元(8)用来对指针(9)在刻度(10)上的位置进行图像采集。

3.根据权利要求2所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述图像采集单元(8)的视野包含了指针(9)的顶端及全部刻度(10)，所述交互单元(7)显示了所述图像采集单元(8)反馈的视频和压力信号反馈的数据信息。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述缓冲组件(6)包括销柱(601)、上法兰(602)、压簧(603)、下法兰(604)和压力传感器(605)，所述上法兰(602)、压簧(603)、下法兰(604)依次套设于销柱(601)上，所述压力传感器(605)位于销柱(601)的一端，用来采集下底板(101)和上底板(102)之间的压力信号。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述下底板(101)和上底板(102)之间设置有一个以上的安全机构(2)，所述安全机构(2)用来固定下底板(101)和上底板(102)、并让下底板(101)和上底板(102)之间保持一定间距。

6.根据权利要求5所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述安全机构(2)为一固定板，所述固定板位于下底板(101)和上底板(102)的侧面，所述固定板的一端可以连接并锁止于下底板(101)上，另一端可以连接并锁止于上底板(102)上。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的大型薄壁易损件的安全取放装置，其特征在于，所述上底板(102)上设置一个以上的锁紧机构(5)，用来将目标重物(3)的锁止于上底板(102)上。

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