CN115781766A - 一种配置视觉定位系统的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种配置视觉定位系统的机械手，包括机械手本体和视觉定位系统，所述机械手本体的机头上对称安装有两组安装机构，安装机构的表面设有悬挂架，悬挂架的内部滑动连接有避让移动机构，避让移动机构的内部安装有视觉捕捉摄像头；有益效果为：本发明提出的配置视觉定位系统的机械手采用安装机构将装盛有视觉捕捉摄像头的悬挂架固定在机械手本体的机头上，且安装机构相较于传统的螺接配件操作简单便捷，并且悬挂架和视觉捕捉摄像头之间通过避让移动件连接，如此实现机械手本体摆动过程中，视觉捕捉摄像头靠近物品距离小于阈值后，避让移动件牵引视觉捕捉摄像头避让，避免视觉捕捉摄像头处于磕碰破损的问题。

Description

一种配置视觉定位系统的机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种配置视觉定位系统的机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点；随着科技的高速发展，日臻成熟的自动化控制、智能化技术、机器人，使企业生产对劳动力的需要将大幅度减少。而引入工业机器人不仅可以解放劳动力，而且相应的生产速度与产品质量也会提高。由于深度视觉具有结构简单、方便使用、比较高精度和速度快等优点，从而使得该技术在工业检测、物体识别、机械加工、工件定位、自引导机器人和军事及航天等领域备受喜爱。

现有技术中，在视觉识别和定位算法研究的基础上，在市场上占据主导地位的主流工业机器人厂商也针对工业现场的应用开发出了带有视觉感知功能的工业机器人产品，用于工业环境下的工件抓取。

但是，机器人抓取目标的前提是目标识别，目标识别的精度与正确性决定着整个系统的抓取能力；由于需要将视觉捕捉摄像头安装在机器人的机头端，在机器人工作过程中，机器人的机械臂摆动过程中，难免存在视觉捕捉摄像头与周边物体磕碰的现象，如此存在视觉捕捉摄像头磕碰损坏影响使用，从而导致机器人无法继续正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配置视觉定位系统的机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配置视觉定位系统的机械手，包括机械手本体和视觉定位系统，所述机械手本体的机头上对称安装有两组安装机构，安装机构的表面设有悬挂架，悬挂架的内部滑动连接有避让移动机构，避让移动机构的内部安装有视觉捕捉摄像头。

优选的，所述安装机构包括安装扣板、边槽、穿口、收纳槽、橡胶块、橡胶条、弹性撑条、压片以及夹持块，安装扣板呈“匚”字形板状结构，安装扣板扣设在机械手本体的机头上，边槽呈方形槽，边槽设有两组，两组边槽关于安装扣板对称分布，且两组边槽分别开设在安装扣板的两个平行分布的侧板上，穿口设有两组，两组穿口均开设在边槽的表面，夹持块活动插接在穿口中，夹持块的表面设有斜面，斜面朝向边槽的槽口处。

优选的，所述压片固定在夹持块的表面，压片和斜面关于夹持块对称分布，压片的表面固定有橡胶块，橡胶块的表面预留口，预留口呈与椭圆形口，橡胶块的一端固定在收纳槽中，收纳槽开设在边槽的表面，收纳槽和穿口贯通，橡胶条设有两组，两组橡胶条均固定在预留口的表面，且两组橡胶条关于预留口对称分布，弹性撑条呈“U”字形板状结构，弹性撑条固定在预留口的表面，弹性撑条设置有两组，两组弹性撑条关于橡胶条对称分布。

优选的，所述安装机构还包括推板、限位口、挡条、弹性连片、卡条、卡槽、拉环、嵌入槽、橡胶夹条以及连接牵引板，推板滑动连接在边槽中，限位口开设在推板的表面，挡条贯穿限位口，且挡条的两端分别固定在边槽的两个平行分布的侧壁上，推板和边槽一一对应，两组推板均固定在连接牵引板的表面，连接牵引板呈“匚”字形板状结构。

优选的，所述弹性连片固定在推板的表面，弹性连片的表面固定有卡条，卡条呈直角梯形条，卡条和卡槽匹配，卡槽开设在安装扣板的表面，拉环固定在弹性连片的表面，拉环和卡条关于弹性连片对称分布，卡条的斜面朝向卡槽，嵌入槽开设在推板靠近边槽表面的一侧，嵌入槽设有两组，橡胶夹条固定在嵌入槽中，且橡胶夹条突出嵌入槽。

优选的，所述避让移动机构包括装盛架、牵引片、电动伸缩杆、安装框、导轨槽、挡块、连接立板以及红外线测距传感器，悬挂架呈“匚”字形板状结构，装盛架呈方形框体结构，装盛架滑动连接在悬挂架中，装盛架的一端固定有两组牵引片，牵引片关于装盛架呈上下对称分布，电动伸缩杆的活塞杆固定在牵引片的表面，电动伸缩杆固定在安装框中，安装框固定在悬挂架的表面，红外线测距传感器固定在悬挂架的表面。

优选的，所述导轨槽开设在装盛架的外壁上，挡块滑动连接在导轨槽中，挡块固定资连接立板的表面，连接立板固定在悬挂架的两个平行分布的侧板之间，视觉捕捉摄像头安装在装盛架中，装盛架的表面设有夹持机构对视觉捕捉摄像头限位。

优选的，所述夹持机构包括螺杆槽、夹持螺杆、限位轴、防脱挡板以及橡胶限位条，螺杆槽开设在装盛架的外壁上，螺杆槽设置有两组，夹持螺杆螺接且贯穿螺杆槽后夹持视觉捕捉摄像头，限位轴呈“T”字形圆柱结构，限位轴固定在装盛架的外壁上，限位轴活动贯穿防脱挡板，限位轴处于两组螺杆槽之间，且橡胶限位条设置有两个，两个橡胶限位条关于限位轴对称分布，防脱挡板围绕限位轴转动至两个橡胶限位条之间后，防脱挡板对两组螺杆槽内部的夹持螺杆遮挡。

优选的，所述视觉定位系统包括图像采集单元、信息处理单元和执行单元，图像采集单元是整个机器视觉系统中最前端的环节，图像采集单元将成像系统获取的图像信息转换为计算机能够识别的数字信号，信息处理单元通过对图像内容的分析与理解实现了对周围环境的感知之后最终的执行单元。

优选的，所述图像采集单元主要包括外部的光学照明系统和由镜头、工业相机关键部件组成的成像系统，将光学图像转换为数字信号并输送至后续的处理模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的配置视觉定位系统的机械手采用安装机构将装盛有视觉捕捉摄像头的悬挂架固定在机械手本体的机头上，且安装机构相较于传统的螺接配件操作简单便捷，并且悬挂架和视觉捕捉摄像头之间通过避让移动件连接，如此实现机械手本体摆动过程中，视觉捕捉摄像头靠近物品距离小于阈值后，避让移动件牵引视觉捕捉摄像头避让，避免视觉捕捉摄像头处于磕碰破损的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明安装扣板结构示意图；

图3为本发明安装扣板和悬挂架连接结构示意图；

图4为本发明视觉捕捉摄像头安装结构示意图；

图5为本发明安装扣板端部结构剖开示意图；

图6为图5中A处结构放大示意图；

图7为本发明推板和连接牵引板连接结构示意图；

图8为本发明悬挂架和装盛架连接结构示意图；

图9为本发明夹持块结构示意图。

图中：机械手本体1、安装扣板2、边槽3、穿口4、收纳槽5、橡胶块6、橡胶条7、弹性撑条8、压片9、夹持块10、推板11、限位口12、挡条13、弹性连片14、卡条15、卡槽16、拉环17、嵌入槽18、橡胶夹条19、连接牵引板20、悬挂架21、装盛架22、牵引片23、电动伸缩杆24、安装框25、导轨槽26、挡块27、连接立板28、螺杆槽29、夹持螺杆30、限位轴31、防脱挡板32、橡胶限位条33、红外线测距传感器34、视觉捕捉摄像头35。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种配置视觉定位系统的机械手，包括机械手本体1和视觉定位系统，所述机械手本体1的机头上对称安装有两组安装机构，安装机构的表面设有悬挂架21，悬挂架21的内部滑动连接有避让移动机构，避让移动机构的内部安装有视觉捕捉摄像头35；采用安装机构将装盛有视觉捕捉摄像头35的悬挂架21固定在机械手本体1的机头上，且安装机构相较于传统的螺接配件操作简单便捷，并且悬挂架21和视觉捕捉摄像头35之间通过避让移动件连接，如此实现机械手本体1摆动过程中，视觉捕捉摄像头35靠近物品距离小于阈值后，避让移动件牵引视觉捕捉摄像头35避让，避免视觉捕捉摄像头35处于磕碰破损的问题。

参照附图5、图6、图7以及图9，为了实现将安装扣板2快速固定在机械手本体1的机头上，安装机构包括安装扣板2、边槽3、穿口4、收纳槽5、橡胶块6、橡胶条7、弹性撑条8、压片9以及夹持块10，安装扣板2呈“匚”字形板状结构，安装扣板2扣设在机械手本体1的机头上，边槽3呈方形槽，边槽3设有两组，两组边槽3关于安装扣板2对称分布，且两组边槽3分别开设在安装扣板2的两个平行分布的侧板上，穿口4设有两组，两组穿口4均开设在边槽3的表面，夹持块10活动插接在穿口4中，夹持块10的表面设有斜面，斜面朝向边槽3的槽口处；压片9固定在夹持块10的表面，压片9和斜面关于夹持块10对称分布，压片9的表面固定有橡胶块6，橡胶块6的表面预留口，预留口呈与椭圆形口，橡胶块6的一端固定在收纳槽5中，收纳槽5开设在边槽3的表面，收纳槽5和穿口4贯通，橡胶条7设有两组，两组橡胶条7均固定在预留口的表面，且两组橡胶条7关于预留口对称分布，弹性撑条8呈“U”字形板状结构，弹性撑条8固定在预留口的表面，弹性撑条8设置有两组，两组弹性撑条8关于橡胶条7对称分布；安装机构还包括推板11、限位口12、挡条13、弹性连片14、卡条15、卡槽16、拉环17、嵌入槽18、橡胶夹条19以及连接牵引板20，推板11滑动连接在边槽3中，限位口12开设在推板11的表面，挡条13贯穿限位口12，且挡条13的两端分别固定在边槽3的两个平行分布的侧壁上，推板11和边槽3一一对应，两组推板11均固定在连接牵引板20的表面，连接牵引板20呈“匚”字形板状结构；弹性连片14固定在推板11的表面，弹性连片14的表面固定有卡条15，卡条15呈直角梯形条，卡条15和卡槽16匹配，卡槽16开设在安装扣板2的表面，拉环17固定在弹性连片14的表面，拉环17和卡条15关于弹性连片14对称分布，卡条15的斜面朝向卡槽16，嵌入槽18开设在推板11靠近边槽3表面的一侧，嵌入槽18设有两组，橡胶夹条19固定在嵌入槽18中，且橡胶夹条19突出嵌入槽18。

参照附图8，为了实现视觉捕捉摄像头35的镜头退后避让，避让移动机构包括装盛架22、牵引片23、电动伸缩杆24、安装框25、导轨槽26、挡块27、连接立板28以及红外线测距传感器34，悬挂架21呈“匚”字形板状结构，装盛架22呈方形框体结构，装盛架22滑动连接在悬挂架21中，装盛架22的一端固定有两组牵引片23，牵引片23关于装盛架22呈上下对称分布，电动伸缩杆24的活塞杆固定在牵引片23的表面，电动伸缩杆24固定在安装框25中，安装框25固定在悬挂架21的表面，红外线测距传感器34固定在悬挂架21的表面；导轨槽26开设在装盛架22的外壁上，挡块27滑动连接在导轨槽26中，挡块27固定资连接立板28的表面，连接立板28固定在悬挂架21的两个平行分布的侧板之间，视觉捕捉摄像头35安装在装盛架22中，装盛架22的表面设有夹持机构对视觉捕捉摄像头35限位；夹持机构包括螺杆槽29、夹持螺杆30、限位轴31、防脱挡板32以及橡胶限位条33，螺杆槽29开设在装盛架22的外壁上，螺杆槽29设置有两组，夹持螺杆30螺接且贯穿螺杆槽29后夹持视觉捕捉摄像头35，限位轴31呈“T”字形圆柱结构，限位轴31固定在装盛架22的外壁上，限位轴31活动贯穿防脱挡板32，限位轴31处于两组螺杆槽29之间，且橡胶限位条33设置有两个，两个橡胶限位条33关于限位轴31对称分布，防脱挡板32围绕限位轴31转动至两个橡胶限位条33之间后，防脱挡板32对两组螺杆槽29内部的夹持螺杆30遮挡。

视觉定位系统包括图像采集单元、信息处理单元和执行单元，图像采集单元是整个机器视觉系统中最前端的环节，图像采集单元将成像系统获取的图像信息转换为计算机能够识别的数字信号，信息处理单元通过对图像内容的分析与理解实现了对周围环境的感知之后最终的执行单元；图像采集单元主要包括外部的光学照明系统和由镜头、工业相机关键部件组成的成像系统，将光学图像转换为数字信号并输送至后续的处理模块；

图像采集单元是整个机器视觉系统中最前端的环节，作为机器的眼睛，也是目前机器视觉领域做出成效最多的方向。图像采集单元主要包括外部的光学照明系统和由镜头、工业相机等关键部件组成的成像系统，其作用主要是将光学图像 转换为数字信号并输送至后续的处理模块。相机标定通过建立合适的成像数学模型来模拟工业相机将三维信息投影到 二维成像平面的过程，并确定了真实世界与图像像素之间精确的几何对应关系的偏移系数、镜头焦距等内部参数和三维场景中目标相对于相机运动过程的外部参数共同确定了唯一的成像模型，精确的成像模型对获取目标位姿信息 至关重要，是实现后续目标定位、几何参数测量以及完成三维场景重建等视觉任务的基础。工业视觉系统将图像信息与真实世界关联起来，对成像过程的精准建 模是保证后续视觉任务准确性的前提，是整个机器人视觉引导任务的关键环节, 因此，工业机器人视觉系统成像过程具有重要的研究价值；

图像采集卡将成像系统获取的图像信息转换为计算机能够识别的数字信号, 对于计算机系统而言，完整的图像像素描述包含了过多的冗余信息，本地或云端 的计算机处理系统将从数字信号中提取一些能够表征图像的特征信息，再依靠模式分类及深度学习等方法将特征抽象成更高层次的信息表达，完成对目标的识别、分析与理解。这一阶段开始，机器开始模拟人脑对图像；信息处理单元通过对图像内容的分析与理解实现了对周围环境的感知之后最终的执行单元---工业机器人系统，会依据视觉系统根据周围环境给出的决策信息，完成相应的动作，实现对目标状态的识别、定位、跟踪以及抓取、搬运等一系列任务。

实际使用时，将安装扣板2扣在机械手本体1的机头上，然后推动连接牵引板20同时带动两组推板11沿着对应的边槽3滑行，推板11推进过程中依次推挤两组夹持块10，夹持块10带动对应的压片9挤压橡胶块6和弹性撑条8弹性形变，直到卡条15被推入卡槽16中，此时推板11对夹持块10阻挡，夹持块10对机械手本体1的机头夹持，避免安装扣板2从机械手本体1的机头脱落，且橡胶夹条19夹持在边槽3和推板11之间，对推板11滑行时起到阻尼作用；将视觉捕捉摄像头35推入装盛架22中，并将夹持螺杆30螺接在螺杆槽29中对视觉捕捉摄像头35夹持，避免视觉捕捉摄像头35从装盛架22脱落，为了实现对夹持螺杆30的防脱限位，拨动防脱挡板32围绕限位轴31转动，防脱挡板32转动至两个橡胶限位条33之间后，防脱挡板32对螺杆槽29封挡，避免夹持螺杆30松动后退，如此确保了视觉捕捉摄像头35牢固安装在装盛架22中；视觉捕捉摄像头35捕捉机械手本体1需要抓取的对象，红外线测距传感器34感测视觉捕捉摄像头35的镜头和周五物体之间间距，若间距达到碰撞间距阈值时，电动伸缩杆24的活塞杆伸长推动牵引片23带动装盛架22沿着悬挂架21滑动，实现视觉捕捉摄像头35的主动避让，避免视觉捕捉摄像头35的镜头被磕碰。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种配置视觉定位系统的机械手，包括机械手本体（1）和视觉定位系统，其特征在于：所述机械手本体（1）的机头上对称安装有两组安装机构，安装机构的表面设有悬挂架（21），悬挂架（21）的内部滑动连接有避让移动机构，避让移动机构的内部安装有视觉捕捉摄像头（35）；

所述安装机构包括安装扣板（2）、边槽（3）、穿口（4）、收纳槽（5）、橡胶块（6）、橡胶条（7）、弹性撑条（8）、压片（9）以及夹持块（10），安装扣板（2）呈“匚”字形板状结构，安装扣板（2）扣设在机械手本体（1）的机头上，边槽（3）呈方形槽，边槽（3）设有两组，两组边槽（3）关于安装扣板（2）对称分布，且两组边槽（3）分别开设在安装扣板（2）的两个平行分布的侧板上，穿口（4）设有两组，两组穿口（4）均开设在边槽（3）的表面，夹持块（10）活动插接在穿口（4）中，夹持块（10）的表面设有斜面，斜面朝向边槽（3）的槽口处。

2.根据权利要求1所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述压片（9）固定在夹持块（10）的表面，压片（9）和斜面关于夹持块（10）对称分布，压片（9）的表面固定有橡胶块（6），橡胶块（6）的表面预留口，预留口呈与椭圆形口，橡胶块（6）的一端固定在收纳槽（5）中，收纳槽（5）开设在边槽（3）的表面，收纳槽（5）和穿口（4）贯通，橡胶条（7）设有两组，两组橡胶条（7）均固定在预留口的表面，且两组橡胶条（7）关于预留口对称分布，弹性撑条（8）呈“U”字形板状结构，弹性撑条（8）固定在预留口的表面，弹性撑条（8）设置有两组，两组弹性撑条（8）关于橡胶条（7）对称分布。

3.根据权利要求2所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述安装机构还包括推板（11）、限位口（12）、挡条（13）、弹性连片（14）、卡条（15）、卡槽（16）、拉环（17）、嵌入槽（18）、橡胶夹条（19）以及连接牵引板（20），推板（11）滑动连接在边槽（3）中，限位口（12）开设在推板（11）的表面，挡条（13）贯穿限位口（12），且挡条（13）的两端分别固定在边槽（3）的两个平行分布的侧壁上，推板（11）和边槽（3）一一对应，两组推板（11）均固定在连接牵引板（20）的表面，连接牵引板（20）呈“匚”字形板状结构。

4.根据权利要求3所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述弹性连片（14）固定在推板（11）的表面，弹性连片（14）的表面固定有卡条（15），卡条（15）呈直角梯形条，卡条（15）和卡槽（16）匹配，卡槽（16）开设在安装扣板（2）的表面，拉环（17）固定在弹性连片（14）的表面，拉环（17）和卡条（15）关于弹性连片（14）对称分布，卡条（15）的斜面朝向卡槽（16），嵌入槽（18）开设在推板（11）靠近边槽（3）表面的一侧，嵌入槽（18）设有两组，橡胶夹条（19）固定在嵌入槽（18）中，且橡胶夹条（19）突出嵌入槽（18）。

5.根据权利要求1所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述避让移动机构包括装盛架（22）、牵引片（23）、电动伸缩杆（24）、安装框（25）、导轨槽（26）、挡块（27）、连接立板（28）以及红外线测距传感器（34），悬挂架（21）呈“匚”字形板状结构，装盛架（22）呈方形框体结构，装盛架（22）滑动连接在悬挂架（21）中，装盛架（22）的一端固定有两组牵引片（23），牵引片（23）关于装盛架（22）呈上下对称分布，电动伸缩杆（24）的活塞杆固定在牵引片（23）的表面，电动伸缩杆（24）固定在安装框（25）中，安装框（25）固定在悬挂架（21）的表面，红外线测距传感器（34）固定在悬挂架（21）的表面。

6.根据权利要求5所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述导轨槽（26）开设在装盛架（22）的外壁上，挡块（27）滑动连接在导轨槽（26）中，挡块（27）固定资连接立板（28）的表面，连接立板（28）固定在悬挂架（21）的两个平行分布的侧板之间，视觉捕捉摄像头（35）安装在装盛架（22）中，装盛架（22）的表面设有夹持机构对视觉捕捉摄像头（35）限位。

7.根据权利要求6所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述夹持机构包括螺杆槽（29）、夹持螺杆（30）、限位轴（31）、防脱挡板（32）以及橡胶限位条（33），螺杆槽（29）开设在装盛架（22）的外壁上，螺杆槽（29）设置有两组，夹持螺杆（30）螺接且贯穿螺杆槽（29）后夹持视觉捕捉摄像头（35），限位轴（31）呈“T”字形圆柱结构，限位轴（31）固定在装盛架（22）的外壁上，限位轴（31）活动贯穿防脱挡板（32），限位轴（31）处于两组螺杆槽（29）之间，且橡胶限位条（33）设置有两个，两个橡胶限位条（33）关于限位轴（31）对称分布，防脱挡板（32）围绕限位轴（31）转动至两个橡胶限位条（33）之间后，防脱挡板（32）对两组螺杆槽（29）内部的夹持螺杆（30）遮挡。

8.根据权利要求1所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述视觉定位系统包括图像采集单元、信息处理单元和执行单元，图像采集单元是整个机器视觉系统中最前端的环节，图像采集单元将成像系统获取的图像信息转换为计算机能够识别的数字信号，信息处理单元通过对图像内容的分析与理解实现了对周围环境的感知之后最终的执行单元。

9.根据权利要求8所述的一种配置视觉定位系统的机械手，其特征在于：所述图像采集单元主要包括外部的光学照明系统和由镜头、工业相机关键部件组成的成像系统，将光学图像转换为数字信号并输送至后续的处理模块。

Images