CN115703237A - 电线集束机器人 - Google Patents

Abstract

机器手(10)包括抓取机构(11)。所述抓取机构(11)包括在与所述电线的延伸方向相交的水平方向上执行打开和闭合操作的一对抓取爪(23)。所述抓取爪具有通过从下斜向上移动来发挥舀爪作用的下爪部(23a)。在集束操作之前或期间，机器人的控制装置使抓取爪(23)的下爪部(23a)从下斜向上移动，从而舀起所有待集束的电线W。

Description

电线集束机器人

技术领域

本发明涉及一种电线集束机器人，其集束在大致水平面上平行排列的多个电线中的任意多个电线，用于通过胶带缠绕等进行捆绑。

背景技术

例如，汽车的线束是通过集束多个电线并使多个电线进行胶带缠绕等来制造的。近年来，已开发了一种由机器人执行布置电线工作的系统，以满足提高效率和节省劳动力的需求。

专利文献1公开了一种在悬挂状态下集束多个电线的技术。专利文献1公开了作为对电线执行工作的机器手的一种加工机器人，其包括用于将电线集束到可以最终捆绑电线的状态的抓取手、以及用于在闭合抓取手之前预先围住散落的电线从而可以容易集束电线的辅助手。

在专利文献1公开的技术中，有必要设置与抓取手分离的、专用于围住电线的一种辅助手，因此存在结构变得复杂的问题。

在排列许多电线来制造线束时，容易创建一个将电线布置在水平夹具板上的精心设计的系统。因此，已研究了一种系统，其中机器人相对于用于在大致水平面上布置电线的夹具板安装，并由机器人执行布线工作。

但是，在将电线排列在水平方向上以制造线束的情况下，存在一个问题，即使对电线施加张力，电线也会因自身的重力而松动。根据线束的制造工艺，可能会故意使电线松动。因此，即使将多个电线以相同高度平行布置时，待捆绑的电线的高度由于诸如每个电线的重力和张力的条件差异而变化。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2017-144501。

发明内容

技术问题

因此，即使机器手的抓取爪在电线的排列方向上从两侧闭合，也有可能使电线逃脱集束。当然，如果机器手的抓取爪的尺寸增加，则增加了能够防止电线在拾取中被遗漏的可能性。然而，在这种情况下，机器手的处理性能可能会恶化，因此抓取爪的尺寸不能增加太大。

本发明已针对上述情况而做出，并且本发明的目的是提供一种电线集束机器人，其能够在不设置诸如辅助手的额外设备的情况下简化构造，并且即使抓取爪的尺寸未增加太大，而且尽管存在微小位置偏差，也能够围住待集束的电线而也不遗漏电线，并能够集束和抓取电线。

问题的解决方案

根据实施例的一种电线集束机器人，包括：

机器臂，其安装在其中在大致水平面上平行排列多个电线的工作空间中；

机器手，其设置在所述机器臂的末端并包括抓取机构，所述抓取机构被构造为通过被控制到任何位置和姿势来集束和抓取所述多个电线中的任何多个电线；以及

控制装置，其驱动和控制所述机器臂和所述机器手，使所述抓取机构执行集束和抓取所述任何多个电线的操作，

其中，所述抓取机构包括至少一对抓取爪，所述一对抓取爪在与所述电线的延伸方向相交的水平方向上彼此面对并执行打开和闭合操作，并且通过闭合操作来集束和抓取所述多个电线，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪的至少一个抓取爪具有通过从下斜向上移动来发挥舀爪作用的下爪部，以及

其中，在集束操作之前或期间，所述控制装置驱动和控制所述机器臂和所述机器手的至少任何一个从下斜向上移动所述一个抓取爪的所述下爪部，从而舀起待集束的电线。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的电线集束机器人中的机器手的示意构造的透视图。

图2是示出了多个电线通过闭合机器手的抓取机构的抓取爪而被集束的状态的透视图。

图3是示意性地示出了机器手和机器臂的构造的一部分的主视图。

图4是示出了图3的机器手的抓取机构的抓取爪被闭合以集束多个电线的状态的主视图。

图5是示出了机器手的抓取机构被设置为打开状态并且一对抓取爪定位在待集束的多个电线的两侧上，从而夹住多个电线的状态的透视图。

图6是示出了机器手的抓取机构被倾斜从而使待集束的多个电线可以被舀起而不被遗漏的状态的透视图。

图7是示出了机器手的抓取机构的示意构造的主视图，并且是示出了一对抓取爪设置在待集束的多个电线的两侧上的状态的图。

图8是示出了虽然抓取爪设置在待集束的多个电线的两侧上，但在这种状态下，有一个电线将从电线的包围中遗漏出来的图。

图9是示出了抓取爪被倾斜从而能够舀起图8中的从包围遗漏出来的电线，并将执行舀起操作的状态的图。

图10是示出了电线在舀起状态中通过闭合一对抓取爪而即将被集束的状态的图。

图11是示出了抓取机构的姿势恢复到原始水平姿势的状态的图。

图12是示出了恢复到水平姿势的抓取机构的一对抓取爪被闭合，并且所有待集束的电线被集束而未遗漏的状态的图。

图13是示出了根据本发明的另一实施例的示意构造的图，并且是示出了机器手的抓取机构的一对抓取爪的一个具有线性形状的示例的主视图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据本发明的具体实施方式。

图1是示出了根据本实施例的电线集束机器人的机器手的示意构造的透视图。图2是示出了多个电线通过闭合机器手的抓取机构的抓取爪而被集束的状态的透视图。图3是示意性地示出了机器手和机器臂的构造的一部分的主视图。图4是示出了图3的机器手的抓取机构的抓取爪被闭合以集束多个电线的状态的主视图。

如图1至图4所示，本实施例的电线集束机器人安装在其中在大致水平面上平行排列多个电线W的工作空间中，并且包括机器臂1、设置在机器臂1的末端处的机器手10、以及驱动和控制机器臂1、机器手10的控制装置(未示出)等。

机器手10是集束和抓取多个电线W的部分，并在抓取状态下对电线W进行捋顺处理。机器臂1具有多个臂部经由连接机构彼此耦合从而可以绕轴旋转的构造，并且机器手10设置在机器臂1的末端部处。集束机器人操作机器臂1，从而能够相对于待集束的电线W以任何姿势将机器手10移动到任何位置。即，机器手10可以执行如图1中的箭头H1到H4所示的多轴运动。作为集束机器人，除了使用如上所述的旋转臂的垂直铰接机器人外，还可以使用直角坐标型机器人等。

在此，集束电线W的处理是指当多个电线W平行散开时聚合多个电线W，从而容易执行后续的抓取和集束处理的处理。为了执行集束电线W的处理，机器手10设置有可以打开和闭合的抓取爪23的抓取机构11。

对电线W的捋顺处理是在电线W被抓取机构11抓取的状态下沿电线W的延伸方向滑动机器手10的处理。通过该处理，可以去除电线W的卷曲，也可以拉伸电线W。即，通过在捆绑电线W之前捋顺电线W，可以防止电线W在部分电线W弯曲的状态下被捆绑。因此，可以提高尺寸精度。

为了在电线W上执行这样的捋顺处理，机器手10的抓取机构11可以用允许滑动的力抓取电线W。另外，机器臂1可以沿电线W滑动机器手10。

捋顺处理后，执行将胶带缠绕在已集束的电线W上以捆绑多个电线W的处理。为了执行捆绑处理，包括已知的胶带自动缠绕机的各种构造可以设置在机器手10中，也可以设置为与机器手10分离。

接下来，将描述设置在机器手10中的抓取机构11。

抓取机构11设置为能够通过机器手10而被控制到任何位置和姿势来集束和抓取多个电线中的任何多个电线。控制装置驱动和控制机器臂1和机器手10，以使抓取机构11执行用于集束或捋顺的操作。

抓取机构11包括执行打开和闭合操作并在与电线W的延伸方向相交的水平方向上彼此面对的一对抓取块20A和20B。在图1中，箭头Y1表示打开方向，并且箭头Y2表示闭合方向。一抓取块20A设置有在电线W的延伸方向上彼此分离的第一和第二抓取件21A和22A。另一抓取块20B也设置有在电线W的延伸方向上彼此分离的第一和第二抓取件21B和22B。抓取爪23设置在抓取件21A、22A、21B、和22B的每一个的末端处。

一抓取块20A的抓取件21A的抓取爪23和另一抓取块20B的抓取件21B的抓取爪23结合在一起以彼此面对，从而构成第一抓取部21。一抓取块20A的抓取件22A的抓取爪23和另一抓取块20B的抓取件22B的抓取爪23结合在一起以彼此面对，从而构成第二抓取部22。因此，第一抓取部21和第二抓取部22定位为在电线W的延伸方向上彼此分离。

由于第一抓取部21的一抓取件21A的抓取爪23和第二抓取部22的一抓取件22A的抓取爪23一体设置有一抓取块20A，因此当一抓取块20A执行打开和闭合操作时，抓取爪23的两者与一抓取块20A一体操作。此外，由于第一抓取部21的另一抓取件21B的抓取爪23和第二抓取部22的另一抓取件22B的抓取爪23一体设置有另一抓取块20B，因此当另一抓取块20B执行打开和闭合操作时，抓取爪23的两者与另一抓取块20B一体操作。因此，当抓取机构11的驱动机构(未示出)被驱动时，第一抓取部21和第二抓取部22同时执行打开和闭合操作。

抓取块20A和20B的形状设置为使得，当第一抓取部21的彼此面对的一对抓取爪23和第二抓取部22的彼此面对的一对抓取爪23同时闭合以集束电线W时，如图2所示，用于对已集束的电线W进行胶带缠绕等的工作空间28被确保在第一抓取部21和第二抓取部22之间。

第一抓取部21的彼此面对的一对抓取爪23和23的每一个通过设置V形凹部作为在面向另一侧的抓取爪23的表面上接收电线的空间而具有斜向下的下爪部23a和斜向上的上爪部23b。一对抓取爪23彼此相邻地设置在电线W的延伸方向上彼此交错的位置处。在闭合操作时，下爪部23a在交错状态下彼此重叠，并且上爪部23b在交错状态下彼此重叠，因此可以减少由下爪部23a和上爪部23b限定的电线W周围的空间，并且可以集束电线W。

第二抓取部22的彼此面对的一对抓取爪23和23也具有与第一抓取部21完全相同的构造。注意，用于彼此交错的第一抓取部21和第二抓取部22的一对抓取爪23和23的位置的交错方向是任意的。

在图2的示例中，在附图中第一抓取部21的左侧上的抓取爪23(抓取件21A)位于前侧，而在附图中第一抓取部21的右侧上的抓取爪23(抓取件21B)位于后侧。此外，在附图中第二抓取部22的左侧上的抓取爪23(抓取件22A)位于后侧，而在附图中第二抓取部22的右侧上的抓取爪23(抓取件22B)位于前侧。

通过控制机器臂1、机器手10、以及抓取机构11，控制装置可以使第一和第二抓取部21和22的抓取爪23自由移动。特别地，在本实施例中，必要时，控制装置执行控制从而使得彼此面对的一对抓取爪23和23的一个的下爪部23a可以移动，从而通过从下斜向上移动一抓取爪23来起到“舀爪”作用。例如，此操作的时间是在集束操作之前或期间。

接下来，将描述效果。

图5是示出了机器手10的抓取机构11设置为打开状态并且一对抓取爪23定位在待集束的多个电线的两侧以夹住多个电线的状态的透视图。图6是示出了机器手10的抓取机构11被倾斜，从而使待集束的多个电线被舀起而不被遗漏的状态的透视图。另外，图7是示出了机器手10的抓取机构11的示意构造的主视图，并且是示出了一对抓取爪23和23设置在待集束的多个电线的两侧的状态的图。图8是示出了虽然抓取爪23和23设置在待集束的多个电线的两侧，但在这种状态下，有一个电线Wx将从电线的包围中遗漏出来的图。图9是示出了抓取爪被倾斜从而能够舀起图8中从包围中遗漏出来的电线，并进行舀起操作的状态的图。

另外，图10是示出了通过闭合处于舀起状态的一对抓取爪23和23来即将集束电线的状态的图。图11是示出了抓取机构11的姿势恢复到原始水平姿势的状态的图。图12是示出了恢复到水平姿势的抓取机构11的一对抓取爪23和23被闭合，并且所有待集束的电线W被集束而不被遗漏的状态的图。

当对电线W执行集束操作时，如图5至图8所示，抓取机构11的一对抓取爪23从上方插入并定位在待集束的多个电线W的排列方向(水平方向)的两侧的位置。此时，虽然抓取爪23和23设置在待集束的多个电线W的两侧，如图8所示，即使抓取爪23在这种状态下闭合，电线Wx也可以相对于电线W而从包围中遗漏出来。

当存在这种可能性时，控制抓取机构11的位置和姿势，以使机器手10(抓取机构11)如图6或图9中的箭头S1所示地适当倾斜或移动，并且可以通过位于下侧的抓取爪23的下爪部23a而舀起可能遗漏的电线Wx。

然后，如图9所示，机器臂1和机器手10的至少任何一个(包括抓取机构11)被驱动和控制，从而从下斜向上移动一抓取爪23的下爪部23a，因此可以舀起所有待集束的电线W。因而，可以在如图9中的箭头J1所示的线性路径中执行移动，也可以在如箭头J2所示的曲线路径中执行移动。

如上所述，下爪部23a被移动，使得待集束的电线W可以被舀起而不会遗漏，同时或之后，一对抓取爪23和23将如图10所示地闭合。然后，所有待集束的电线W被一对抓取爪23和23包围而不遗漏。从该状态开始，抓取机构11恢复到如图11所示的原始水平姿势，并且一对抓取爪23和23进一步如图12所示地闭合，从而可以根据需要集束和抓取电线W。

接下来，当需要捋顺已集束的电线W时，在通过抓取爪23和23抓取已集束的电线W的状态下，机器手10沿电线W的长度方向相对于电线W移动，并且电线W被捋顺到捆绑部。具体地，在已集束的电线W被抓取机构11轻轻抓取的状态下，机器臂1将机器手10沿电线W移动到捆绑部。当电线W以这种方式捋顺到捆绑部时，电线W处于拉伸状态。在这种状态下，捆绑胶带(参见图2中的附图标记110)在捆绑部处缠绕电线W。因此，已集束的电线W被捆绑在捆绑部。

当用胶带捆绑时，如图2所示，在构成抓取机构11的一对抓取块20A和20B之间的闭合状态下的第一抓取部21和第二抓取部22之间，确保所需尺寸的工作空间28，因此通过将自动缠绕装置的缠绕头100插入工作空间28中，可以顺利地进行胶带缠绕工作。

如上所述，根据本实施例的集束机器人，待集束的电线W可以通过设置在抓取爪23和23中的下爪部23a而被舀起并集束，而不遗漏。因此，不太可能受到待集束的电线W的数量和位置的影响，也不必特别增加抓取爪23和23的尺寸。此外，由于没必要与现有技术一样地设置与抓取手(对应于抓取爪23)分离的辅助手，因此可以简化结构。

此外，根据本实施例的集束机器人，由于通过V形凹部形成的下爪部23a和上爪部23b设置在一对抓取爪23和23的两者中，因此在抓取爪23和23的闭合操作过程中，可以以平衡方式减少电线W周围的空间，并且可以容易集束电线W。

另外，根据本实施例的集束机器人，由于用于胶带缠绕等的工作空间28被确保在第一抓取部21和第二抓取部22之间，因此，如上所述，在通过第一和第二抓取部21和22抓取胶带缠绕目标部的前后部的同时能够稳定地执行胶带缠绕，并且可以提高胶带缠绕质量。

虽然在上述实施例中，一对抓取爪23和23的两者设置有由V形凹部形成的下爪部23a和上爪部23b，但由V形凹部形成的下爪部23a和上爪部23b可以仅设置在一抓取爪23中，而另一抓取爪23可以形成为沿上下方向延伸的线性形状。

图13是示出了本发明的另一实施例的示意构造的图，并且是示出了机器手10的抓取机构11的一对抓取爪23和123的单个抓取爪123具有线性形状的示例的主视图。

在本实施例中，彼此面对的一对抓取爪23和123的抓取爪23通过设置V形凹部作为在面向另一侧的抓取爪123的表面上接收电线W的空间而具有斜向下的下爪部23a和斜向上的上爪部23b。

另一方面，彼此面对的一对抓取爪23和123的另一抓取爪123被构造为沿上下方向线性延伸的线性爪部。

此外，一对抓取爪23和123彼此相邻地设置在电线W的延伸方向上彼此交错的位置处。在闭合操作时，一抓取爪23的下爪部23a和上爪部23b以及另一抓取爪123的线性爪部以交错状态重叠，因此可以减少由下爪部23a、上爪部23b、以及线性爪部限定的电线W周围的空间，并集束电线。

根据该实施例，由于一抓取爪123被构造为线性爪部，因此可以减少线性爪部在电线W的排列方向上的宽度尺寸。因此，即使电线W和电线W之间的间隔较窄时，线性爪部也可以容易地插入电线W和电线W之间，并且可以顺利地执行集束操作。

根据本实施例，一种电线集束机器人，包括：

机器臂(1)，其安装在其中在大致水平面上平行排列多个电线(W)的工作空间中；

机器手(10)，其设置在所述机器臂(1)的末端并包括抓取机构(11)，所述抓取机构(11)被构造为通过被控制到任何位置和姿势来集束和抓取所述多个电线(W)中的任何多个电线(W)；以及

控制装置，其驱动和控制所述机器臂(1)和所述机器手(10)，使所述抓取机构(11)执行集束和抓取所述任何多个电线(W)的操作，

其中，所述抓取机构(11)包括至少一对抓取爪(23、123)，所述一对抓取爪(23、123)在与所述电线(W)的延伸方向相交的水平方向上彼此面对并执行打开和闭合操作，并且通过闭合操作来集束和抓取所述多个电线(W)，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪(23、123)的至少一抓取爪(23)具有通过从下斜向上移动来发挥舀爪作用的下爪部(23a)，以及

其中，在集束操作之前或期间，所述控制装置驱动和控制所述机器臂(1)和所述机器手(10)的至少任何一个从下斜向上移动所述一抓取爪(23)的所述下爪部(23a)，从而舀起待集束的电线(W)。

根据具有上述构造的电线集束机器人，待集束的电线可以通过设置在抓取爪中的下爪部而被舀起并集束，而不会遗漏。因此，不太可能受到待集束的电线的数量和位置的影响。另外，没有必要与现有技术一样地预先设置用于包围电线的与抓取手(对应于抓取爪)分离的辅助手，使得抓取手容易集束电线，因此可以简化结构。

在电线集束机器人中，

彼此面对的所述一对抓取爪(23)的每一个可以通过设置V形凹部作为在面向另一侧的所述抓取爪(23)的表面上接收电线(W)的空间而具有斜向下的所述下爪部(23a)和斜向上的上爪部(23b)，以及

其中，所述一对抓取爪(23)可以彼此相邻地设置在所述电线(W)的延伸方向上交错的位置处，并且在所述闭合操作时，所述下爪部(23a)的两者可以在交错状态下彼此重叠，并且所述上爪部(23b)的两者可以在交错状态下彼此重叠，因此可以减少由所述下爪部(23a)和所述上爪部(23b)限定的所述电线(W)周围的空间，并集束所述电线(W)。

根据具有上述构造的电线集束机器人，由于通过V形凹部形成的下爪部和上爪部设置在一对抓取爪的两者中，因此可以在抓取爪的闭合操作时以平滑方式减少电线周围的空间，并容易集束电线。

在电线集束机器人中，

彼此面对的所述一对抓取爪(23、123)的一个可以通过设置V形凹部作为在面向另一侧的所述抓取爪(123)的表面上接收电线(W)的空间而具有斜向下的所述下爪部(23a)和斜向上的上爪部(23b)，

彼此面对的所述一对抓取爪的另一个可以被构造为沿上下方向线性延伸的线性爪部(123)，以及

所述一对抓取爪(23、123)可以彼此相邻地设置在所述电线(W)的延伸方向上彼此交错的位置处，而在所述闭合操作时，所述一抓取爪(23)的所述下爪部(23a)和所述上爪部(23b)和所述另一抓取爪的所述线性爪部(123)在交错状态下彼此重叠，因此可以减少由所述下爪部(23a)、所述上爪部(23b)、以及所述线性爪部(123)限定的所述电线周围的空间，并集束所述电线(W)。

根据具有上述构造的电线集束机器人，由于一抓取爪被构造为线性爪部，因此可以减小线性爪部在电线W的排列方向上的宽度尺寸。

因此，即使电线和电线之间的间隔较窄时，线性爪部也可以容易地插入电线和电线之间，并且可以顺利地执行集束操作。

在电线集束机器人中，

彼此面对的所述一对抓取爪(23)包括在所述电线(W)的所述延伸方向上彼此分离的第一抓取爪(23)和第二抓取爪(23)，并且用于对通过闭合抓取爪(23)的两者而被集束的电线(W)进行胶带缠绕等的工作空间(28)可以被确保在所述第一抓取爪(23)和所述第二抓取爪(23)之间。

根据具有上述构造的电线集束机器人，由于用于胶带缠绕等的工作空间被确保在第一抓取爪和第二抓取爪之间，因此，例如，可以在通过第一和第二抓取爪抓取胶带缠绕目标部的前后部的同时稳定地执行胶带缠绕，并可以提高胶带缠绕质量。

根据本实施例，待集束的电线可以通过设置在抓取爪中的下爪部而被舀起并集束，而不会遗漏。因此，不太可能受到待集束的电线的数量和位置的影响，也没有必要特别增加抓取爪的尺寸。此外，由于不必要与现有技术一样地设置与抓取手分离的辅助手，因此可以简化结构。

Claims (4)

1.一种电线集束机器人，包括：

机器臂，其安装在其中在大致水平面上平行排列多个电线的工作空间中；

机器手，其设置在所述机器臂的末端并包括抓取机构，所述抓取机构被构造为通过被控制到任何位置和姿势来集束和抓取所述多个电线中的任何多个电线；以及

控制装置，其驱动和控制所述机器臂和所述机器手，使所述抓取机构执行集束和抓取所述任何多个电线的操作，

其中，所述抓取机构包括至少一对抓取爪，所述一对抓取爪在与所述电线的延伸方向相交的水平方向上彼此面对并执行打开和闭合操作，并且通过闭合操作来集束和抓取所述多个电线，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪的至少一个抓取爪具有下爪部，该下爪部通过从下斜向上移动来发挥舀爪作用，以及

其中，在集束操作之前或期间，所述控制装置驱动和控制所述机器臂和所述机器手的至少任何一个从下斜向上移动所述一个抓取爪的所述下爪部，从而舀起待集束的电线。

2.根据权利要求1所述的电线集束机器人，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪的每一个通过设置V形凹部作为在面向另一侧的所述抓取爪的表面上接收电线的空间而具有斜向下的所述下爪部和斜向上的上爪部，以及

其中，所述一对抓取爪彼此相邻地设置在所述电线的所述延伸方向上交错的位置处，并且在所述闭合操作时，所述下爪部的两者在交错状态下彼此重叠，并且所述上爪部的两者在交错状态下彼此重叠，从而减少由所述下爪部和所述上爪部限定的所述电线周围的空间，并集束所述电线。

3.根据权利要求1所述的电线集束机器人，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪的一个通过设置V形凹部作为在面向另一侧的所述抓取爪的表面上接收电线的空间而具有斜向下的所述下爪部和斜向上的上爪部，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪的另一个被构造为沿上下方向线性延伸的线性爪部，以及

其中，所述一对抓取爪彼此相邻地设置在所述电线的延伸方向上彼此交错的位置处，并且在所述闭合操作时，所述一个抓取爪的所述下爪部和所述上爪部、和所述另一抓取爪的所述线性爪部在交错状态下彼此重叠，从而减少由所述下爪部、所述上爪部、以及所述线性爪部限定的所述电线周围的空间，并集束所述电线。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电线集束机器人，

其中，彼此面对的所述一对抓取爪包括在所述电线的所述延伸方向上彼此分离的第一抓取爪和第二抓取爪，并且在所述第一抓取爪和所述第二抓取爪之间，确保用于对通过闭合抓取爪的两者而集束的电线进行胶带缠绕等的工作空间。

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