CN116142782A - 基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涉及智能化设备技术领域，具体是一种基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统及方法，所述系统包括多轴机器人，及位于多轴机器人的运动末端的运动轨迹上的破袋系统、堆垛系统；多轴机器人的运动末端连接有抓取夹具；抓取夹具包括与多轴机器人的运动末端连接的连接组件、连接于连接组件下侧的夹持组件以及连接于夹持组件下侧的夹爪组件；夹爪组件包括底座、驱动组件及若干间距可调的夹爪，若干夹爪可在驱动组件驱使下同步转动以刺破物料袋进行抓取或退出物料袋进行分离；至少位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪可与驱动组件脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取或分离动作。本发明可适应不同规格物料袋抓取、搬运。

Description

基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统及方法

技术领域

本发明涉及智能化设备技术领域，具体是一种基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统。

背景技术

在钒制品加工过程中，会产生含有大量剧毒高钒离子的工业废水，这类废水需要经过特殊处理才能进行排放，目前对于此类工业废水主要是采用中和还原化学方法进行处理：即废水进行还原中和处理时需要按一定的配比向反应罐加入GBS药剂和碱，利用GBS药剂和碱分离高钒离子及其它有害物质。

目前GBS药剂和碱多为两种不同规格的袋装物料形式，通过人工或堆垛形成不同的物料堆，再通过人工或者设备进行抓取，再通过人工或设备破袋加入至反应罐，最后通过人工或设备回收剩余的废料袋，这其中会存在以下问题：1、当采用人工执行时，工人劳动强度大，且GBS药剂和碱具有腐蚀性和微毒性，且搬运、破袋时易扬尘，进而损坏工人皮肤、呼吸道，对工人造成人身伤害；2、采用设备时，由于GBS药剂和碱的物料袋规格不一，导致设备无法针对二者进行有效识别和抓取，大多需要两个设备单独进行作业，造成成本的增加，并且对于堆垛要求高，极易因为堆垛不规则而造成抓取失效或损坏物料袋，同时在抓取搬运后还因为抓取结构的设计不合理导致物料袋中途脱落或物料泄露，在破袋时还会因为与破袋结构配合问题或者破袋结构设计不合理导致破袋效果差、残留物料多的问题，在完成破袋后，现有设备也没有很好的方式去实现完整的废料袋回收，卸袋常常无法正常进行，导致设备无法重复作业，还需要人工干预。

鉴于此，本发明旨在提供一种夹具，以适应不同规格的物料袋抓取、搬运及废料袋回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统，该机器人自动拆垛破袋系统可适应不同规格物料袋抓取、搬运。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统，包括多轴机器人，及位于多轴机器人的运动末端的运动发明轨迹上的破袋系统、堆垛系统；所述多轴机器人的运动末端连接有抓取夹具，抓取夹具用于将堆垛系统上的物料袋抓取并送至破袋系统进行破袋；所述抓取夹具包括与多轴机器人的运动末端连接的连接组件、连接于连接组件下侧的夹持组件以及连接于夹持组件下侧的夹爪组件；所述夹爪组件相对间隔设置有两组，两组所述夹爪组件的水平间距可通过夹持组件调节；所述夹爪组件包括底座、设置于底座上的驱动组件及设置于驱动组件上的若干间距可调的夹爪，若干夹爪可在驱动组件驱使下同步转动以刺破物料袋进行抓取或退出物料袋进行分离；至少位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪可与驱动组件脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取或分离动作。

基于以上技术方案，还包括位于堆垛系统外侧的视觉检测系统，所述视觉检测系统用于对堆垛系统上的物料袋进行识别和定位。

基于以上技术方案，还包括位于多轴机器人的运动末端的运动发明轨迹上的废袋收集系统，所述废袋收集系统用于在破袋后收集分离的物料袋。

基于以上技术方案，所述连接组件和夹持组件之间通过万向节连接结构进行可摆动式连接。

基于以上技术方案，还包括摆动约束组件；所述摆动约束组件包括设置于连接组件上的转动约束件和设置于夹持组件上的固定约束件；所述转动约束件包括摆动连接于连接组件上的约束动力源、与约束动力源的动力端转动连接的转动臂、与转动臂固定连接并转动连接于连接组件上的从动轴、及固定于从动轴上的约束体；所述约束动力源通过转动臂可带动从动轴和约束体同步转动，进而驱使约束体转动以与固定约束件相对或错开以形成相互阻挡或解除阻挡。

基于以上技术方案，所述夹持组件包括与连接组件连接的连接座，连接座下端设置有与夹爪组件连接的卡座；所述连接座上还设置有挂持件，当夹爪与驱动组件脱离驱动关系后可挂持于挂持件上。

基于以上技术方案，所述卡座设置有两组，每组卡座均连接一组所述夹爪组件；每组所述卡座均间隔设置有两个，每组所述的两个卡座均与另一组的两个卡座相对设置并水平位置可调。

基于以上技术方案，所述连接座设置有定位槽，所述卡座上端设置有可滑动连接于定位槽内的定位接头；所述连接座上还设置有可调节的锁紧把手，所述连接座设置有与定位槽连通的通口槽，所述锁紧把手的锁紧端可通过通口槽锁紧至定位槽的定位接头上以将所述卡座锁紧。

基于以上技术方案，所述驱动组件包括转动连接于底座上的转轴、与转轴固定连接的曲轴组件以及摆动连接于底座上的驱动源，驱动源的驱动端与曲轴组件连接以通过曲轴组件带动转轴转动；所述转轴上同轴设置有若干间隔设置的定位键，所述夹爪设置有键槽以通过键槽与定位键配对套设于转轴上。

基于以上技术方案，至少位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪还配置有调节组件；所述调节组件包括与底座固定连接的调节板及设置于调节板上的限位块；所述调节板上并排设置有滑槽和若干直线间隔排列的配对孔，所述限位块上设置有贯穿滑槽以将限位块限制沿滑槽滑动的梯形块，所述限位块上还设置有可与任一配对孔对齐的螺孔，螺孔可通过螺纹配合贯穿配对孔的螺纹连接件实现限位块和调节板的固定；所述限位块至少设置有一个可供夹爪安装和转动的空间以保持夹爪安装位置和在夹爪转动后与驱动组件脱离驱动关系；若干配对孔中至少一个配对孔与其对应的夹爪的定位键在转轴轴向上错开设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的机器人自动拆垛破袋系统，可基于多轴机器人执行抓取夹具的物理动作，通过与其连接的连接组件实现与抓取夹具的配对连接，连接组件和夹持组件之间通过万向节连接结构连接，使得夹爪组件在抓取时可以存在小幅度摆动，即可根据物料袋外形进行一定的适应，使得夹爪组件能更贴合物料袋的摆放形态，提高抓取精度和物料袋抓取后的稳定性，同时利用摆动约束组件约束夹爪组件可以限制其摆动，进而在抓取后可以稳固抓取物料袋，减少物料袋的摆动幅度，确保物料袋的稳定性和减少物料的泄露，同时利用两组夹爪组件来对物料袋进行抓取也能更均匀的保持物料袋的抓取动作和物料袋的平稳性，也能根据物料袋的不同规格通过调整二者间距来进行适配，且通过可与驱动组件脱离驱动关系的夹爪设计，进而夹爪组件在宽度和长度上均能根据物料袋进行调节，提高适配效果，而夹爪组件在抓取物料袋时，利用夹爪来刺破物料袋进行有效抓取，也能确保物料袋的抓取准度和对其进行有力支撑，并且还有利于后续破袋，提高破袋面积并减少物料的残留，并且在视觉检测系统辅助下，物料袋抓取位置也能更为精准，进一步的提高了物料袋的抓取精度，完成破袋后，也能通过废袋收集系统及时回收物料袋，确保抓取夹具的持续作业，具有很好的使用前景。

同时，本发明还基于以上基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统，提供了一种基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋方法，该方法包括以下步骤：

S1

基于物料袋尺寸规格，利用夹持组件调节两组夹爪组件的水平间距，以及调节夹爪组件上的夹爪间距，当物料袋的长度小于若干夹爪之间的最小间距时，将位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪与驱动组件脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取动作，完成夹具调节；

S2

视觉检测系统检测堆垛系统上物料袋空间坐标位置，控制摆动约束组件解除对夹爪组件的摆动约束，多轴机器人基于视觉检测系统将抓取夹具移动至物料袋上方并与物料袋接触以基于物料袋状态调整自适应抓取位，完成后驱动组件控制夹爪同步转动并刺破物料袋进行抓取；

S3

物料袋抓取完成后，控制摆动约束组件执行约束操作，对夹爪组件进行摆动约束，完成后多轴机器人抓取物料袋并移动至破袋系统进行破袋出料；

S4

破袋出料完成后，多轴机器人控制夹爪组件至废袋收集系统，驱动组件控制夹爪同步转动并将物料袋分离，物料袋即与夹爪分离并进入废袋收集系统收集；

S5

步骤S4完成后，控制摆动约束组件解除对夹爪组件的摆动约束，即可重复步骤S2-S4持续作业，

或，

步骤S4完成后，基于物料袋规格需要重新调节夹具时，重复执行步骤S1-S4即可持续作业。

本发明的基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋方法，可基于物料袋尺寸规格进行夹具的夹取空间的自适应调节，并基于视觉检测系统进行更好的物料袋识别和位置获取，通过可调节的摆动约束组件可以选择性的将夹爪组件进行约束或者解除约束，使得物料在抓取和输送时更为精准和平稳，且通过分类设置的破袋系统、堆垛系统、废袋收集系统，可以利用一个抓取夹具即可实现多种规格物料袋的自动拆垛破袋，具有更加精准、平稳、安全的物料袋自动拆垛破袋效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明机器人自动拆垛破袋系统的结构示意图；

图2为本发明机器人自动拆垛破袋系统的正视图；

图3为本发明机器人自动拆垛破袋系统的俯视图；

图4为本发明抓取夹具的结构示意图；

图5为本发明抓取夹具的侧视图；

图6为本发明抓取夹具的正视图；

图7为本发明连接组件的第一结构示意图；

图8为本发明连接组件的第二结构示意图；

图9为连接组件的正视图；

图10为连接组件的侧视图；

图11为夹持组件的结构示意图；

图12为夹持组件的侧视图；

图13为夹持组件的局部剖视图；

图14为夹爪组件的结构示意图；

图15为夹爪组件的侧视图；

图16为夹爪组件的俯视图；

图17为夹爪组件的局部剖视图；

图中标号分别表示为：

1、多轴机器人；2、破袋系统；3、堆垛系统；4、视觉检测系统；5、废袋收集系统；6、抓取夹具；7、收集槽；8、支撑件；9、破袋刀片；10、支撑架；11、支撑台；12、导向板；13、连接组件；14、夹持组件；15、夹爪组件；16、底座；17、驱动组件；18、夹爪；19、万向节连接结构；20、万向节连接头；21、万向轴；22、固定约束件；23、约束动力源；24、转动臂；25、从动轴；26、约束体；27、耐磨件；28、环形平台；29、连接座；30、卡座；31、挂持件；32、定位槽；33、定位接头；34、锁紧把手；35、转轴；36、曲轴组件；37、驱动源；38、定位键；39、键槽；40、调节板；41、限位块；42、滑槽；43、配对孔；44、梯形块；45、螺孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1-3所示，本发明第一个实施例提供了一种机器人自动拆垛破袋系统，其主要包括多轴机器人1、破袋系统2、堆垛系统3、视觉检测系统4及废袋收集系统5，多轴机器人1的运动末端则连接有用于抓取物料袋的抓取夹具6。应用时，至少破袋系统2、堆垛系统3、及废袋收集系统5位于多轴机器人1的运动末端的运动轨迹上，进而多轴机器人1可带动抓取夹具6移动至堆垛系统3、破袋系统2及废袋收集系统5所在区域，以分别实现将物料袋从堆垛系统3抓取、输送至破袋系统2进行物料袋破袋出料，以及将破袋出料后的物料袋输送至废袋收集系统5进行收集，进而全自动的完成物料袋的整个作业过程，实现自动化的物料袋自动拆垛破袋，同时，视觉检测系统4设置于堆垛系统3外侧，其可对堆垛系统3上的物料袋进行识别和定位，进而引导抓取夹具6动作，当抓取夹具6抓取物料袋之前，可基于视觉检测系统4的识别和定位结果，精准的获取物料袋的规格和空间位置，确保物料袋抓取的精准度和准确性。

需要说明的是，本机器人自动拆垛破袋系统，还可包括一控制系统，该控制系统可以用于控制视觉检测系统4工作及处理其检测的数据，并与多轴机器人1、抓取夹具6同步信号连接，以控制二者进行位移、物料袋相应操作。由于执行以上功能的控制系统在现有技术中，本领域技术人员可基于现有技术直接获得，故本实施例中不再进一步的详述控制系统的具体结构和控制原理。

继续参阅图1，多轴机器人1主要用于执行抓取夹具6的位移动作，并满足自动拆垛破袋使用。在具体实施时，多轴机器人1可采用埃斯顿的ER130B-3200型机器人。

继续参阅图1，破袋系统2主要用于将抓取夹具6抓取后的物料袋进行破袋出料。

在应用时，破袋系统2主要包括有收集槽7和位于收集槽7内的破袋机构。

收集槽7主要用于收集物料袋在破袋后的物料，其可以设置任意便于收集物料的形成，如漏斗状，其下部可直接与对应物料添加设备连通以直接将物料导致设备内，收集槽7整体可采用不锈钢制成以起到防腐效果，或者在材质表面防腐处理（如镀锌层）。

破袋机构则主要用于破袋。应用时，物料袋在多轴机器人1输送下移动至破袋机构上方并通过破袋机构破袋即可将物料从物料袋排出，具体的，破袋机构可包括与收集槽7连接的支撑件8和设置于支撑件8上的破袋刀片9，其中，支撑件8和破袋刀片9可与收集槽7采用相同材质或处理方式进行防腐处理。

实施时，破袋刀片9可竖直设置且其上端形成有刀尖部，刀尖部可通过焊接或螺栓等方式连接耐磨损的刀头，用于确保能刺破物料袋。进一步的，破袋刀片9整体呈竖直放置的等腰三角形结构，其上端顶角处即可形成刀尖部，这样不仅便于刺破物料袋，且可动作物料袋下移以通过破袋刀片9的等边撕裂物料袋，提高破袋效果，且也便于后续物料袋退出。进一步的，所述破袋刀片9设置有三个，三个所述破袋刀片9呈直线间隔排列，进而可以进一步的增加破袋效果和面积。

需要说明的是，在需要时，如果需要区分多个物料，形成单独的破袋和物料输送通道，则破袋系统2可根据物料袋内物料种类设置多个即可，从而多轴机器人1可根据物料类型控制不用的物料袋至对应的破袋系统2进行破袋。

继续参阅图2，堆垛系统3主要用于物料袋堆垛成型，以便于抓取夹具6抓取。

在具体应用时，堆垛系统3主要包括支撑架10和设置于支撑架10上端的支撑台11，支撑台11周边区域间隔设置有多个斜向上设置的导向板12。当物料袋形成堆垛后，可通过支撑物料袋的堆架将物料袋整体放置于支撑台11上，通过导向板12可以更好的进行导向以将堆架平稳的放置于支撑台11，进而确保物料袋的堆放状态。

继续参阅图1，视觉检测系统4主要用于对堆垛系统3上物料袋进行识别，包括坐标识别，边界识别等。具体的，视觉检测系统4包括支架和设置于支架上的3D相机。进一步的，所述3D相机可采用图漾科技的P系列或FM系列相机。

继续参阅图1，废袋收集系统5主要用于物料袋破袋出料后收集破损的物料袋，以便于系统持续作业和回收物料袋。具体的，废袋收集系统5可采用堆垛系统3相同的结构设计，不同之处在于，其支撑台上还放置有收集框，用于收集物料袋。

参阅图4-6，抓取夹具6主要用于实现物料袋的抓取和分离。

在具体应用时，所述抓取夹具6包括与多轴机器人1的运动末端连接的连接组件13、连接于连接组件13下侧的夹持组件14以及连接于夹持组件14下侧的夹爪组件15；所述夹爪组件15包括底座16、设置于底座16上的驱动组件17及设置于驱动组件17上的若干间距可调的夹爪18，若干夹爪18可在驱动组件17驱使下同步转动以刺破物料袋进行抓取或退出物料袋进行分离；至少位于若干夹爪18中一端或两端部的夹爪18可与驱动组件17脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取或分离动作。

夹爪组件15可通过底座16与夹持组件14相互夹持以稳固连接于连接组件13上，在应用时，可根据物料袋长度进而调节夹爪18的间距，确保夹爪18能均匀的抓取物料袋，并且，通过可与驱动组件17脱离驱动关系的夹爪18设计，可以使得小规格的物料袋在抓取时多余的夹爪18能脱离动作，进而物料袋形成堆垛时可避免其在抓取时动作而刺破其余的物料袋，当夹爪18完成调整后，即可通过驱动组件17驱使夹爪18同步运动，进而以夹爪18刺破物料袋的方式实现抓取或在完成破袋出料后退出物料袋实现脱离，即可实现抓取夹具6对物料袋的抓取和自动卸载废料袋动作。

本实施例基于以上结构，通过间距可调的夹爪18可以适应不同长度规格的物料袋抓取，并且在对于较短尺寸的物料袋抓取时，位于若干夹爪18中一端或两端部的夹爪18可与驱动组件17脱离驱动关系，使其不参与其余夹爪18的动作，进而可以错开其余物料袋而避免物料袋多抓或损坏，特别是对于堆码整齐的物料袋可以很好的进行一袋一抓，实现精准的物料抓取以及确保物料抓取后的平稳性，同时，本实施例利用夹爪18刺破物料袋的方式来抓取物料袋，不仅可以更稳固的从物料袋内部对其整体构成支撑，同时也便于后续物料袋破袋，增加破袋的漏料区域以及减少物料残留。

由于物料袋在堆垛系统3上并无法确定其为预期要求的状态，可能会出现上下起伏或者实际厚度不一的情况，此时，如果在抓取时无法根据具体物料袋的形态进行适应，则可能因为抓取位不当使得物料袋抓取后无法均匀受到支撑，进而产生局部重力过大而影响物料袋在抓取后的运输平稳性以及物料袋的完整性。

基于此，所述连接组件13和夹持组件14之间通过万向节连接结构19进行可摆动式连接。通过万向节连接结构，连接组件13和夹持组件14在连接后，可基于万向节连接结构19进行小幅度摆动，进而二者可以进行适应性的相对位置调节，当夹爪18需要抓取物料袋时，可以将夹爪组件15下移直至与物料袋接触，通过与物料袋的大致走向进行贴合，使得夹爪组件15能更好的匹配物料袋的摆放状态，进而使得夹爪18在抓取时能更适应物料袋的摆放，提高抓取的均匀程度，物料袋在抓取后受力均匀，运输平稳，也不会因局部受力过大而损坏。

在具体应用时，万向节连接结构19包括两个相同结构的万向节连接头20，万向节连接头20均设置有万向轴21，其中一个万向节连接头20与连接组件13连接，剩余一个万向节连接头20与夹持组件14连接，且两个万向节连接头20通过呈十字交叉配合的万向轴21形成连接，进而形成万向节连接结构19。具体的，万向节连接头20由底板及两个侧板组成，两个侧板间隔相对设置，万向轴21则连接于两个侧板之间，连接时，万向轴与底板之间的空间则作为另一个万向轴21的安装和转动空间进行万向轴安装和转动，从而连接后万向节连接头20相互之间在连接后即可存在小范围的万向调节，以适应物料袋的摆放。

在物料袋被抓取后并开始运输时，需要尽量保持其平稳性，物料袋在后续运输过程中会因为运动原因产生晃动，而加入万向节连接结构19后，虽然能确保物料袋抓取后的平稳性，但反而无法很好的保证物料袋在抓取后运输时的平稳性，使得物料袋极易随夹持组件摆动而晃动，甚至晃动后无法确保物料袋的抓取或物料的泄露。

基于此原因，如图7-11所示，本实施例的夹具还包括摆动约束组件；所述摆动约束组件包括设置于连接组件13上的转动约束件和设置于夹持组件14上的固定约束件22；所述转动约束件包括摆动连接于连接组件13上的约束动力源23、与约束动力源23的动力端转动连接的转动臂24、与转动臂24固定连接并转动连接于连接组件13上的从动轴25、及固定于从动轴25上的约束体26；所述约束动力源23通过转动臂24可带动从动轴25和约束体26同步转动，进而驱使约束体26转动以与固定约束件22相对或错开以形成相互阻挡或解除阻挡。

在该摆动约束组件中，当约束动力源23启动后，其可以通过转动臂24带动从动轴25转动，进而带动从动轴25上约束体26同步的转动，而当约束体26转动时，其可以转动至与固定约束件22相互阻挡，进而通过固定约束件22和约束体26的相互阻挡，来阻挡二者分别连接的连接组件13和夹持组件14的相对运动，进而消除万向节连接结构19的万向调节功能，而在需要时，则可通过约束体26转动与固定约束件22分离而解除阻挡，进而在抓取时不影响万向节连接结构19的万向调节功能，实现了可调节的夹具摆动约束效果。

在具体应用时，为了确保约束的稳定性，所述摆动约束组件位于连接组件13外侧均匀分布有两组；每组所述摆动约束组件中，所述约束体26和固定约束件22均对应设置有两组。基于此，一共四个固定约束件22两两相对设置于连接组件13外侧，进而在约束时，四个方向均匀受到约束力，在保证约束时也能确保夹持组件14的竖直状态，确保物料袋能按照抓取状态平稳输送。

具体的，约束体26为柱体结构，固定约束件22竖直设置。进一步的，约束体26固定于从动轴25上，当每组所述摆动约束组件中，所述约束体26和固定约束件22均对应设置有两组时，两个约束体26间隔设置于从动轴25上。进一步的，固定约束件22同样为柱体结构。

具体的，约束动力源23为气缸。进一步的，气缸前端可通过轴体与连接组件13连接，进而在执行过程中，气缸可绕轴体处摆动，进而确保转动臂24运动过程中的轨迹需要。

为了确保约束体26转动以与固定约束件22相互阻挡或解除阻挡能更好的实施，本实施例中，当约束体26转动以与固定约束件22相互阻挡时，约束体26和固定约束件22之间形成有0.5~1mm的间隔，进而在阻挡时虽然二者依然有一定的间隙，连接组件13和夹持组件14依然会有轻微的晃动，但已经可以忽略，同时也能确保当需要解除阻碍时，二者具有足够的空间以更好的进行分离。

基于以上，在相互阻碍时，约束体26转动至固定约束件22上方并相对设置时，进而在连接组件13和夹持组件14晃动时，约束体26和固定约束件22会相互阻碍，进而阻止连接组件13和夹持组件14相对摆动，形成阻碍，而当约束体26转动至固定约束件22外侧与其错开时，连接组件13和夹持组件14晃动时，约束体26和固定约束件22相互不会接触，进而不会影响到连接组件13和夹持组件14相对摆动，解除阻碍，此时即可适应物料袋摆放状态进行很好的适应。

由于约束体26和固定约束件22在相对设置形成阻碍时，二者接触位置会相互碰撞和受力，长久以往会形成磨损，如二者磨损过度导致二者间隙过大，则会影响到二者约束效果，基于此，本实施例中所述约束体26和固定约束件22相互阻挡的位置均可拆卸的连接有耐磨件27。耐磨件27可通过粘接、螺钉连接等方式以可拆卸方式进行连接，从而起到耐磨效果的同时，也便于后续磨损后更换。具体的，耐磨件27可以由合金钢如镍铬合金制成。

进一步的，所述连接组件13外侧还连接有环形平台28，所述约束动力源23、从动轴25均连接于环形平台28上。环形平台28呈环形并设置于连接组件13外侧，可以平衡连接组件13的平稳性，同时，其可以作为附件、配件安装平台用于安装所需附件、配件等，同时也可以用于抓取夹具6所需线路如电路线、气路管等的支撑平台，以满足抓取夹具6与多轴机器人1的运动所需。

如图11-13所示，夹持组件14包括与连接组件13连接的连接座29，连接座29下端设置有与夹爪组件15连接的卡座30；所述连接座29上还设置有挂持件31，当夹爪18与驱动组件17脱离驱动关系后可挂持于挂持件31上。

夹持组件14主要用于实现夹爪组件15和连接组件13的配对连接，在应用时，连接座29作为夹持组件14的主体结构，可以设置成水平板体结构，主要用于与连接组件13配对并通过卡座30承载夹爪组件15，而为了确保当夹爪18与驱动组件17脱离驱动关系后不会影响到物料袋正常抓取及保护其余的物料袋，连接座29的挂持件31可以很好的将对应夹爪18进行挂持，进而不影响夹具的正常使用。

在具体实施时，挂持件31为可拆卸连接的水平杆体结构。具体的，挂持件31为与连接座29螺纹连接的柱体。

由于物料袋的规格不一，有些规格的物料袋内物料重量较重，当夹爪18在抓取后，如果因为夹爪18的设计不合理或者抓取的位置不均匀，可能导致物料无法正常抓取和输送，

基于此，本实施例中所述连接座29下端相对间隔设置有两组卡座30，每组卡座30均连接有一组夹爪组件15；两组所述夹爪组件15的夹爪18分别可在各自驱动组件17驱使下相对转动以将物料袋抓取至二者之间或从二者之间将物料袋脱离。本实施例利用两组相对设置的夹爪组件15，以物料袋外侧向物料袋相对位置进行对应的抓取，从而将物料袋抓取在两组夹爪组件15之间，通过两侧的夹爪18均匀的刺破物料袋，不仅能避免物料袋受力不均而在夹爪18刺破位置进一步撕裂，也能更好的稳定抓取和保持物料袋的整体姿态、平稳，进一步的提高物料袋抓取和输送的完整性和可靠性。

在此基础上，每组所述卡座30均间隔设置有两个，每组所述的两个卡座30均与另一组的两个卡座30相对设置并水平位置可调。

在应用时，物料袋因规格变化，其除了长度变化以外，宽度也有较大变化，为了使得夹具能更适应多规格的物料袋抓取，本实施例的两组卡座30形成相对于另一组相对设置的设计，使得每组所述的两个卡座30均与另一组的两个卡座30相对设置并水平位置可调，从而在对应不同物料袋的安装时，卡座30调整后，对应的夹爪组件15能根据物料袋宽度进行调整，进而使用物料袋进行适配后再抓取，从而结合夹爪18间距的调整，物料袋在长度和宽度上均能与夹爪组件15进行更好的配对，提高抓取的效果。

作为一种可行的调节结构，所述连接座29设置有定位槽32，所述卡座30上端设置有可滑动连接于定位槽32内的定位接头33；所述连接座29上还设置有可调节的锁紧把手34，所述连接座29设置有与定位槽32连通的通口槽a，所述锁紧把手34的锁紧端可通过通口槽a锁紧至定位槽32的定位接头33上以将所述卡座30锁紧。

在应用时，卡座30通过定位接头33连接于定位槽32内，实现其与连接座29的活动连接结构，当需要根据物料袋宽度进行调整时，可滑动卡座30，进而调整各个卡座30之间的间距，当间距调节完成后，即可通过调节锁紧把手34利用锁紧把手34的锁紧端锁紧定位接头33，进而将卡座30锁紧，即可实现卡座30之间也即两个夹爪组件15之间的间距调节。

如图14-15所示，所述驱动组件17包括转动连接于底座16上的转轴35、与转轴35固定连接的曲轴组件36以及摆动连接于底座16上的驱动源37，驱动源37的驱动端与曲轴组件36连接以通过曲轴组件36带动转轴35转动；所述转轴35上同轴设置有若干间隔设置的定位键38，所述夹爪18设置有键槽39以通过键槽39与定位键38配对套设于转轴35上。

在实施时，根据物料袋的规格也即长度需求，夹爪18可沿定位键38滑动以调节各自间距，并在键槽39与定位键38配对的装配条件下实现与转轴35同步转动连接，而当需要解除同步关系时，可将夹爪18滑动至键槽39与定位键38分离，使得夹爪18套设在转轴35上即可，当需要夹爪组件15进行物料袋抓取或脱离时，驱动源37启动，其驱动端运动带动曲轴组件36运动，曲轴组件36则带动转轴35转动，其上的夹爪18即可随转轴35转动，进而转动至物料袋一侧刺破物料袋进行抓取，或者退出物料袋使得物料袋在其自身重力作用下脱离夹爪18。

在具体实施时，曲轴组件36为与驱动源37的驱动端铰接的曲轴，曲轴转动连接曲轴座，曲轴座则与转轴35固定连接，形成可转动的曲轴连接结构。

在具体实施时，驱动源37同样为气缸。进一步的，气缸前端可通过轴体与支撑结构连接，支撑结构则连接于底座16上进而在执行过程中，气缸可绕轴体处摆动，进而确保曲轴组件36运动过程中的轨迹需要。

具体的，支撑结构为倾斜连接于底座16一端外侧的支撑板，支撑板上通过轴体与所述气缸前端转动连接，进而通过倾斜的支撑板，可以将驱动源37倾斜设置，不仅使得其与曲轴组件36、转轴35形成更好的运动组件，减少相互的卡壳，同时也能避免驱动源37影响到另一组夹爪组件15的动作。

具体的，夹爪18为了确保与转轴35连接后保持相对位置，夹爪18还可设置一抱箍结构，抱箍结构直接套设在转轴35上，进而实现二者更为稳固的套设关系。进一步的，所述抱箍结构包括夹爪18上设置的带所述键槽39的抱箍主体，还包括与抱箍主体通过螺栓连接的弧形配对件，从而可以根据螺栓实现二者的稳固配对，并且还可通过调节螺栓的配对螺纹丝数来调节二者的稳固程度，确保夹爪18可滑动的同时也能确保夹爪18不会自行滑动。

在具体应用时，上述的夹爪18为弧形的弯钩状结构，其弯钩结构的端部为尖头结构以更好的刺破物料袋。

如图16-17所示，至少位于若干夹爪18中一端或两端部的夹爪18还配置有调节组件；所述调节组件包括与底座16固定连接的调节板40及设置于调节板40上的限位块41；所述调节板40上并排设置有滑槽42和若干直线间隔排列的配对孔43，所述限位块41上设置有贯穿滑槽42以将限位块41限制沿滑槽42滑动的梯形块44，所述限位块41上还设置有可与任一配对孔43对齐的螺孔45，螺孔45可通过螺纹配合贯穿配对孔43的螺纹连接件实现限位块41和调节板40的固定；所述限位块41至少设置有一个可供夹爪18安装和转动的空间以保持夹爪18安装位置和在夹爪18转动后与驱动组件17脱离驱动关系；若干配对孔43中至少一个配对孔43与其对应的夹爪18的定位键38在转轴35轴向上错开设置。

本实施例中，由于若干夹爪18中一端或两端部的夹爪18需要经常进行调节，因此为了确保其调节后的定位效果，同时也为了确保其在与转轴35脱离驱动关系后能稳定的保持脱离关系，本实施例加入了调节组件，利用限位块41的设计可以限制夹爪18在转轴35上的轴向位置进行定位，同时提供一个供夹爪18安装和转动的空间，确保其安装和能正常的转动调节，同时，利用螺孔45来配对任意一个配对孔43，可以实现限位块41任意位置的锁止，从而利用限位块41来限制夹爪18的位移，同时，为了方便操作，利用滑槽42和梯形块44的配合关系可以确保夹爪18的走向，进而引导其移动，避免限位块41移位影响配对孔43和螺孔45的配对，并且，若干配对孔43中至少一个配对孔43与其对应的夹爪18的定位键38在转轴35轴向上错开设置，也可以确保当夹爪18解除与转轴35的驱动关系后，夹爪18能通过螺纹连接件将其限制在定位键38外侧，确保其始终保持脱离状态。

以上即为基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统的全部内容，基于以上基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统，本发明第二个实施例还提供了一种基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋方法，该方法包括以下步骤：

S1

基于物料袋尺寸规格，利用夹持组件14调节两组夹爪组件15的水平间距，以及调节夹爪组件15上的夹爪18间距，当物料袋的长度小于若干夹爪18之间的最小间距时，将位于若干夹爪18中一端或两端部的夹爪18与驱动组件17脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取动作，完成夹具调节；

S2

视觉检测系统4检测堆垛系统3上物料袋空间坐标位置，控制摆动约束组件解除对夹爪组件的摆动约束，多轴机器人1基于视觉检测系统4将抓取夹具6移动至物料袋上方并与物料袋接触以基于物料袋状态调整自适应抓取位，完成后驱动组件17控制夹爪18同步转动并刺破物料袋进行抓取；

S3

物料袋抓取完成后，控制摆动约束组件执行约束操作，对夹爪组件15进行摆动约束，完成后多轴机器人1抓取物料袋并移动至破袋系统2进行破袋出料；

S4

破袋出料完成后，多轴机器人1控制夹爪组件15至废袋收集系统5，驱动组件17控制夹爪18同步转动并将物料袋分离，物料袋即与夹爪18分离并进入废袋收集系统5收集；

S5

步骤S4完成后，控制摆动约束组件解除对夹爪组件15的摆动约束，即可重复步骤S2-S4持续作业，

或，

步骤S4完成后，基于物料袋规格需要重新调节夹具时，重复执行步骤S1-S4即可持续作业。

本方法可基于物料袋尺寸规格进行夹具的夹取空间的自适应调节，并基于视觉检测系统进行更好的物料袋识别和位置获取，通过可调节的摆动约束组件可以选择性的将夹爪组件进行约束或者解除约束，使得物料在抓取和输送时更为精准和平稳，且通过分类设置的破袋系统、堆垛系统、废袋收集系统，可以利用一个抓取夹具即可实现多种规格物料袋的自动拆垛破袋，具有更加精准、平稳、安全的物料袋自动拆垛破袋效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，包括多轴机器人，及位于多轴机器人的运动末端的运动轨迹上的破袋系统、堆垛系统；

其中，

所述多轴机器人的运动末端连接有抓取夹具，抓取夹具用于将堆垛系统上的物料袋抓取并送至破袋系统进行破袋；

所述抓取夹具包括与多轴机器人的运动末端连接的连接组件、连接于连接组件下侧的夹持组件以及连接于夹持组件下侧的夹爪组件；

所述夹爪组件相对间隔设置有两组，两组所述夹爪组件的水平间距可通过夹持组件调节；

所述夹爪组件包括底座、设置于底座上的驱动组件及设置于驱动组件上的若干间距可调的夹爪，若干夹爪可在驱动组件驱使下同步转动以刺破物料袋进行抓取或退出物料袋进行分离；至少位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪可与驱动组件脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取或分离动作。

2.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，还包括位于堆垛系统外侧的视觉检测系统，所述视觉检测系统用于对堆垛系统上的物料袋进行识别和定位。

3.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，还包括位于多轴机器人的运动末端的运动发明轨迹上的废袋收集系统，所述废袋收集系统用于在破袋后收集分离的物料袋。

4.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，所述连接组件和夹持组件之间通过万向节连接结构进行可摆动式连接。

5.根据权利要求4所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，还包括摆动约束组件；

所述摆动约束组件包括设置于连接组件上的转动约束件和设置于夹持组件上的固定约束件；

所述转动约束件包括摆动连接于连接组件上的约束动力源、与约束动力源的动力端转动连接的转动臂、与转动臂固定连接并转动连接于连接组件上的从动轴、及固定于从动轴上的约束体；

所述约束动力源通过转动臂可带动从动轴和约束体同步转动，进而驱使约束体转动以与固定约束件相对或错开以形成相互阻挡或解除阻挡。

6.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，所述夹持组件包括与连接组件连接的连接座，连接座下端设置有与夹爪组件连接的卡座；

所述连接座上还设置有挂持件，当夹爪与驱动组件脱离驱动关系后可挂持于挂持件上。

7.根据权利要求6所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，所述卡座设置有两组，每组卡座均连接一组所述夹爪组件；

每组所述卡座均间隔设置有两个，每组所述的两个卡座均与另一组的两个卡座相对设置并水平位置可调。

8.根据权利要求7所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，所述连接座设置有定位槽，所述卡座上端设置有可滑动连接于定位槽内的定位接头；

所述连接座上还设置有可调节的锁紧把手，所述连接座设置有与定位槽连通的通口槽，所述锁紧把手的锁紧端可通过通口槽锁紧至定位槽的定位接头上以将所述卡座锁紧。

9.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，所述驱动组件包括转动连接于底座上的转轴、与转轴固定连接的曲轴组件以及摆动连接于底座上的驱动源，驱动源的驱动端与曲轴组件连接以通过曲轴组件带动转轴转动；

所述转轴上同轴设置有若干间隔设置的定位键，所述夹爪设置有键槽以通过键槽与定位键配对套设于转轴上。

10.根据权利要求1所述的机器人自动拆垛破袋系统，其特征在于，至少位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪还配置有调节组件；

所述调节组件包括与底座固定连接的调节板及设置于调节板上的限位块；

所述调节板上并排设置有滑槽和若干直线间隔排列的配对孔，所述限位块上设置有贯穿滑槽以将限位块限制沿滑槽滑动的梯形块，所述限位块上还设置有可与任一配对孔对齐的螺孔，螺孔可通过螺纹配合贯穿配对孔的螺纹连接件实现限位块和调节板的固定；

所述限位块至少设置有一个可供夹爪安装和转动的空间以保持夹爪安装位置和在夹爪转动后与驱动组件脱离驱动关系；

若干配对孔中至少一个配对孔与其对应的夹爪的定位键在转轴轴向上错开设置。

11.基于视觉引导的机器人自动拆垛破袋方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1

基于物料袋尺寸规格，利用夹持组件调节两组夹爪组件的水平间距，以及调节夹爪组件上的夹爪间距，当物料袋的长度小于若干夹爪之间的最小间距时，将位于若干夹爪中一端或两端部的夹爪与驱动组件脱离驱动关系以解除对物料袋的抓取动作，完成夹具调节；

S2

视觉检测系统检测堆垛系统上物料袋空间坐标位置，控制摆动约束组件解除对夹爪组件的摆动约束，多轴机器人基于视觉检测系统将抓取夹具移动至物料袋上方并与物料袋接触以基于物料袋状态调整自适应抓取位，完成后驱动组件控制夹爪同步转动并刺破物料袋进行抓取；

S3

物料袋抓取完成后，控制摆动约束组件执行约束操作，对夹爪组件进行摆动约束，完成后多轴机器人抓取物料袋并移动至破袋系统进行破袋出料；

S4

破袋出料完成后，多轴机器人控制夹爪组件至废袋收集系统，驱动组件控制夹爪同步转动并将物料袋分离，物料袋即与夹爪分离并进入废袋收集系统收集；

S5

步骤S4完成后，控制摆动约束组件解除对夹爪组件的摆动约束，即可重复步骤S2-S4持续作业；

或，

步骤S4完成后，基于物料袋规格需要重新调节夹具时，重复执行步骤S1-S4即可持续作业。

Images