CN117023118A - 机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统。所述机器人抓手包括顶部支架和设置在所述顶部支架的第一侧并且在其长度方向上相对设置的第一夹爪组件和第二夹爪组件，其中所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面分别设置有至少一个真空吸盘，并且每个所述真空吸盘通过气路连接到真空设备。本申请实施例实现了对于软质且盖体分离型的产品箱的无损伤自动化搬运码垛。

Description

机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统

技术领域

本发明涉及机器人及其控制技术领域，尤其涉及一种机器人抓手、码垛机器人及系统和抓取控制方法及单元。

背景技术

传统的产品箱出货都是由人工搬运、码垛完成。在码垛过程中，作业人员需要从输送辊道上手动将装有成品的包装箱搬离至预定位置，并通过人工码垛在该位置处的托盘上进行出货。显然，采用人工码垛的人力成本高且码垛效率较低。

另外，现有成熟码垛机器人大多采用抱夹抓取方法或顶部吊装方法来抓取箱体，但是对于柔软易损坏材质且盖体分离型产品箱来说，这些方法都存在破坏箱体、损坏产品的风险。例如，采用抱夹抓取方法由于施加的夹持压力较大，很容易造成箱体变形、产品挤压的问题；而采用顶部吊装方法根本不适用盖体分离型产品箱，在吊起过程中存在脱落风险。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统，用于至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第一方面提供了一种机器人抓手，所述机器人抓手包括顶部支架和设置在所述顶部支架的第一侧并且在其长度方向上相对设置的第一夹爪组件和第二夹爪组件；

所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面分别设置有至少一个真空吸盘，并且每个所述真空吸盘通过气路连接到真空设备。

在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面还分别布置有用于增加与被抓箱体之间摩擦力的防滑软垫，其中所述防滑软垫的高度介于所述真空吸盘的盘底的高度和所述真空吸盘的裙边的高度之间。

在一种可能的实现方式中，所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫靠近所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件的第一端侧布置并且分别以可拆卸连接方式固定在所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面。

在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件分别包括架体和固定在所述架体中的板体，并且所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫分别以可拆卸连接方式设置在所述板体上；

所述架体通过第一支架连接到所述顶部支架上，并且所述第一支架通过轴体与所述架体的一端转动连接并且通过可拆卸限位块固定到所述架体上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架之间的夹角可调。

在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件中的至少一者通过第一可移动连接机构连接到所述顶部支架，并且所述第一可移动连接机构被配置为根据接收的控制指令驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动至指定开合宽度。

在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件分别包括架体和固定在所述架体中的板体，并且所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫分别设置在所述板体上；

所述气路包括设置在所述板体的内置气路和设置在所述板体与所述顶部支架之间并穿过所述顶部支架且从其第二侧穿出后连接至所述真空设备的外置气路；

所述架体通过第一支架连接到所述第一可移动连接机构或所述顶部支架上，并且所述第一支架通过轴体与所述架体的一端转动连接并且通过可拆卸限位块固定到所述架体上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架之间的夹角可调。

在一种可能的实现方式中，所述机器人抓手还包括至少两对可隐藏式勾爪单元，其中每对可隐藏式勾爪单元的勾爪分别相对地设置在所述第一夹爪组件的第一端侧、所述第二夹爪组件的第一端侧，其中，所述可隐藏式勾爪单元的驱动单元被配置为根据接收的控制指令驱动所述勾爪伸出至勾取状态或缩回至隐藏状态，其中伸出至勾取状态的勾爪与所述真空吸盘之间间隔预定距离。

在一种可能的实现方式中，所述机器人抓手还包括垂直于所述顶部支架设置的至少两个探高装置。

在一种可能的实现方式中，所述探高装置包括第二支架，分别设置在所述第二支架上的轴承套和对射型传感器，以及穿过所述轴承套的连杆；

其中，所述连杆的两端分别伸出所述轴承套且第一端设置有软质探高部、第二端设置有阻挡部，所述连杆具有至少一个沿第一方向开设的径向通孔，所述对射型传感器的两个传感器布置在所述连杆的径向两侧且该两个传感器的对射端沿所述第一方向相对设置，所述连杆在所述软质探高部与所述轴承套之间的至少部分区段套设有弹簧组件；

所述探高装置通过所述第二支架固定到所述机器人抓手上。

本发明的第二方面提供一种码垛机器人，所述码垛机器人包括前述的机器人抓手。

本发明的第三方面提供一种抓取控制方法，应用于前述的码垛机器人，所述方法包括：

A发送第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；

B当所述码垛机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体；

C发送第三控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；

D当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体。

在一种可能的实现方式中，步骤A之前，还包括：

发送第五控制指令至所述第一可移动连接机构，以控制所述第一可移动连接机构驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动，使得所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件之间达到第一开合宽度，所述第一开合宽度大于所述目标箱体的宽度；

步骤B进一步包括：

当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第六控制指令至所述第一可移动连接机构，以控制所述第一可移动连接机构驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动使得二者之间达到第二开合宽度，所述第二开合宽度小于所述目标箱体的宽度；

当所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件之间达到所述第二开合宽度时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体。

在一种可能的实现方式中，步骤A进一步包括：发送所述第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手先移动至所述抓取位置的正上方，再垂直向下移动至所述抓取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述抓取位置的过程中，接收所述对射型传感器输出的至少一对信号并记录接收时间；

若果任一对信号的接收时间的差值大于第一预定阈值，则在步骤B之后，发送第七控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第二目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第二目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体；否则在步骤B之后进入步骤C。

在一种可能的实现方式中，步骤A之前，还包括：

E发送第八控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至目标托盘的勾取位置；

F当所述机器人抓手移动至所述勾取位置时，发送第九控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪伸出至勾取状态，勾取所述目标托盘；

G发送第十控制指令至所述码垛机器人，以控制所述机器人抓手移动至所述目标托盘的第三目标位置；

H当所述机器人抓手移动至所述第三目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪缩回至隐藏状态、放下所述目标托盘。

在一种可能的实现方式中，步骤E进一步包括：发送第八控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手先移动至所述勾取位置的正上方，再垂直向下移动至所述勾取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，接收所述对射型传感器输出的至少一对信号并记录接收时间；

若果任一对信号的接收时间的差值大于第二预定阈值，则在步骤F之后，发送第十二控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第四目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第四目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪缩回至隐藏状态；否则在步骤F之后进入步骤G。

在一种可能的实现方式中，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，还包括：

确定所述机器人抓手在任一个或任多个所述接收时间的第一位置数据；

根据所述第一位置数据和对应的所述探高装置的径向通孔的高度计算当前托盘垛中所述目标托盘在所述接收时间的第二位置数据，并根据该第二位置数据校准当前托盘垛中其他托盘的勾取位置。

本发明的第四方面提供一种抓取控制单元，应用于前述码垛机器人，所述抓取控制单元包括：

存储模块，用于存储第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令；

发送模块，用于发送所述第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述码垛机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体；发送所述第三控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送所述第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体。

本发明的第五方面一种机器人系统，所述系统包括前述的码垛机器人和前述的抓取控制单元。

在本申请的实施例中，通过起动真空设备抽吸以使得真空吸盘内产生负气压而产生垂直方向的摩擦力抵消箱体下坠重力来抓取箱体，完全适用盖体分离型产品箱的抓取，并且在抓取箱体时也不会挤压箱体而使之变形，避免损坏箱体或箱内产品。进一步地，在真空吸盘之间或周边布置防滑软垫，增加稍许摩擦力，提高抓取可靠性。进一步地，通过可移动连接机构将夹爪组件连接到顶部支架上，控制可移动连接机构驱动第一夹爪组件和/或第二夹爪组件移动至对应的开合宽度，满足各种箱体的抓取、码垛操作。此外，在夹爪组件中设置隐藏式勾爪单元用于勾取托盘，在抓取箱体的同时还可勾取托盘，尤其满足码垛需求。并且，在顶部支架上设置探高装置，可在勾取托盘或抓取箱体前检测其平整度，将平整度不良的托盘或箱体选出放置待处理区，避免因平整度不良造成码垛失败、损坏产品等问题；同时，利用探高装置进行托盘垛中每个托盘的勾取位置的校准步骤，可自动有效消除因前述偏差量造成的勾取位置不准确的问题。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的机器人抓手的结构示意图。

图2示出了图1机器人抓手中的夹爪组件的一视角下的结构示意图。

图3示出了图1机器人抓手的夹爪组件的另一视角下的结构示意图。

图4示出了图1机器人抓手中的探高装置的结构示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的抓取控制方法的流程示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的抓取控制方法中的勾取步骤流程示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的码垛机器人系统的结构示意图。

附图标记列表：

1：顶部支架；2：第一夹爪组件；21：真空吸盘；

22：防滑软垫；23：保护盖；24：架体；

25：板体；26：第一支架；27：气路接口；

28：可隐藏式勾爪单元；281：驱动单元；282：第一推臂；

283：壳体；284：第二推臂；285：勾爪；

29：轴体；210：可拆卸限位块；3：第二夹爪组件；

4：探高装置；41：第二支架；42：轴承套；

43：对射型传感器；44：连杆；45：软质探高部；

46：阻挡部；47：径向通孔；48：弹簧组件；

5第一可移动连接机构；51：驱动装置；52：直线导轨；

6：第一连接结构；710：抓取控制单元；711：存储模块；

712：发送模块；713：接收与记录模块；714：计算与比较模块；

715：高度校准模块；720：码垛机器人；a：夹爪组件的第一端侧。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。

机器人抓手及码垛机器人

图1示出了本发明的一个实施例的机器人抓手的结构示意图。如图1所示，机器人抓手包括顶部支架1和设置在顶部支架1的第一侧并且在其长度方向上相对设置的第一夹爪组件2和第二夹爪组件3。其中，第一夹爪组件2和第二夹爪组件3相对的侧面分别设置有至少一个真空吸盘21，并且每个真空吸盘21通过气路连接到真空设备。

本实施例的机器人抓手，通过起动真空设备抽吸以使得真空吸盘21内产生负气压而产生垂直方向的摩擦力抵消箱体下坠重力来抓取箱体，一方面完全适用盖体分离型产品箱的抓取，另一方面在抓取时也不会挤压箱体而使之变形、损坏箱体或箱内产品。

在本实施例中，第一夹爪组件2上的至少一个真空吸盘21和第二夹爪组件3上的至少一个真空吸盘21一一对应设置，这更适用于吸盘尺寸较大而数量较少的情况。在其他实施例中，第一和第二夹爪组件3上的至少一个真空吸盘21也可以是分别设置而非一一对应设置，这更适用于吸盘尺寸较小而数量较多的情况。

其中，前述真空吸盘21较佳地为如图1所示的扇形结构且采用胶质材质。其中，前述真空吸盘21优选地靠近第一夹爪组件2和第二夹爪组件3的第一端侧a布置，如此可满足不同高度的箱体的抓取工作。

其中，真空吸盘21较佳地以可拆卸连接方式固定在第一夹爪组件2和第二夹爪组件3相对的侧面，以在其损坏后方便更换。该可拆卸连接方式例如但不限于是螺纹连接结构。

其中，夹爪组件上可设置有多个吸盘座，真空吸盘21较佳地通过一连接件以可拆卸连接方式连接到对应的吸盘座上，避免在真空吸盘21直接与吸盘座因反复拆卸造成吸盘座内可拆卸连接结构损坏等问题。此外，用户可以根据需要安装真空吸盘21的数量选择所需数量的吸盘座进行安装，剩余未安装真空吸盘21的吸盘座可如图2所示安装保护盖23以作备用。

在本实施例中，如图2所示，第一夹爪组件2和第二夹爪组件3相对的侧面还分别布置有用于增加与被抓箱体之间摩擦力的防滑软垫22(例如但不限于采用硅胶垫)，如图2所示，防滑软垫22的高度介于真空吸盘21的盘底的高度和真空吸盘21的裙边的高度之间。在夹爪组件的抓取面设置真空吸盘21的同时，布置防滑软垫22，可增加抓取面的摩擦力，如此可在不伤害箱体的同时提高可靠性。

在本实施例中，防滑软垫22可以如图2所示布置在任两个相邻真空吸盘21之间。在其他实施例中，防滑软垫22也可以是除真空吸盘21之外的其他留白处或所有留白处。并且，防滑软垫22可选地通过粘贴的方式固定在第一夹爪组件2和第二夹爪组件3相对的侧面；或者防滑软垫22可选地以可拆卸连接方式固定在第一夹爪组件2和第二夹爪组件3相对的侧面，后者可在其损坏后方便更换。

在本实施例中，如图2、图3所示，第一夹爪组件2和第二夹爪组件3分别包括架体24和固定在架体24中的板体25，其中架体24优选地也为板状，板体25靠近第一端侧a且至少一个真空吸盘21和防滑软垫22分别设置在板体25上。在实际生产时，架体24和板体25可分别加工，减小生产成本。

进一步地，前述的气路包括设置在板体25的内置气路和设置在板体25与顶部支架1之间并穿过顶部支架1且从其第二侧穿出后连接至真空设备的外置气路。具体的，如图1、图2所示，内置气路例如可以通过气路接口27从板体25中穿出后接入设置在板体25与顶部支架1之间外置气管，外置气管从顶部支架1穿出后连接到真空设备，并且外置气管优选地顶部之间中布置有链式收放管装置，从板体25穿出的气管经由链式收放管装置后再从顶部支架1的第二侧穿出，这样在夹爪组件移动的同时实现自动收/放气管。

进一步地，如图2、图3所示，架体24通过第一支架26连接到顶部支架1上，架体24和板体25例如采用钢材，第一架体24例如采用铝材，这样在机器人抓手因某些原因磕碰或撞击外物时，第一支架26可缓解应力而避免整体性损坏。

进一步地，如图3所示，第一支架26通过一轴体29与架体24的一端转动连接并且通过一可拆卸限位块210固定到架体24上以使得对应的夹爪组件与顶部支架1之间的夹角可调。这样，在实际使用时，用户可根据需要任意调整夹爪组件与顶部支架1之间的夹角，提高抓取可靠性。

在一些实施例中，第一夹爪组件2和第二夹爪组件3分别固定连接到顶部支架1以用于抓取指定尺寸的箱体。在另一些实施例中，第一夹爪组件2和第二夹爪组件3中的至少一者通过第一可移动连接机构5连接到顶部支架1，第一可移动连接机构5被配置为根据接收的控制指令驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动至二者之间达到指定开合宽度；并且，为了简单，图1仅示出了以第一夹爪组件2通过第一可移动连接机构5连接到顶部支架1且第二夹爪组件3固定连接到顶部支架1的实施方式。该第一可移动连接机构5例如可由直线导轨52(或滚珠丝杠)和驱动装置51组成，该驱动装置51例如但不限于为电机、气缸281等。

更具体的，对于前述固定连接到顶部支架1的夹爪组件，其架体24通过第一支架26连接到顶部支架1上；对于前述通过第一可移动连接机构5连接到顶部支架1的夹爪组件，其架体24通过第一支架26连接到第一可移动连接机构5上。

在一些实施例中，机器人抓手还包括至少两对勾爪单元，勾爪单元至少包括驱动单元和勾爪，每对勾爪单元的勾爪分别相对地设置在第一夹爪组件2的第一端侧a、第二夹爪组件3的第一端侧a，驱动单元被配置为根据接收的控制指令驱动勾爪伸出至勾取状态或缩回至非勾取状态(不限于后续的隐藏状态)，其中伸出至勾取状态的勾爪与真空吸盘21之间间隔预定距离。更优选地，勾爪单元为可隐藏式勾爪单元28，并且驱动单元被配置为根据接收的控制指令驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪285伸出至勾取状态或缩回至隐藏状态。虽然图1仅示出了包括两对可隐藏式勾爪单元28的机器人抓手，但本发明不限于此，本发明的机器人抓手还可以包括更多对可隐藏式勾爪单元28。举例说明：如图2至图3的示例可隐藏式勾爪单元28，其由驱动单元281(例如但不限于图示气缸)、第一推臂282、第二推臂284、勾爪285和壳体283构成，第一推臂282的一端与气缸281的推杆固定连接且另一端与第二推臂284的一端铰接，第二推臂284的另一端与勾爪偏心铰接，气缸281根据接收的控制指令驱动勾爪285伸出至壳体283外(对应勾取状态)或缩回至壳体283内(对应隐藏状态)。需要指出，图中示出的可隐藏式勾爪单元28仅为示例性地，不能作为对本发明的限制，本发明的勾爪单元不限于可隐藏式勾爪单元28，还可以是其他非隐藏式实现方式，并且本发明的可隐藏式勾爪单元28也可以是其他实现方式。

在一些实施例中，机器人抓手还包括垂直于顶部支架1设置的至少两个探高装置4，例如但不限于如图1所示设置在顶部支架1宽度方向的两侧等。在一种实现方式中，探高装置4可以采用距离传感器。

在另一种实现方式中，如图4所示，探高装置4还可以包括第二支架41，分别设置在第二支架41上的轴承套42和对射型传感器43，以及穿过轴承套42的连杆44；其中，连杆44的两端分别伸出轴承套42且第一端设置有软质探高部45、第二端设置有阻挡部46，连杆44具有至少一个沿第一方向开设的径向通孔47，对射型传感器43的两个传感器布置在连杆44的径向两侧且该两个传感器的对射端沿第一方向相对设置，探高装置4通过第二支架41固定到机器人抓手上。这种实现方式的可准确性、稳定性和可靠性更高。并且，考虑到在实际使用时，探高装置4可能会随时间或生产环境原因堆积灰尘等，造成连杆44被顶到上方后仅靠自身重力无法返回至下方，因此可选地，连杆44在软质探高部45与轴承套42之间的至少部分区段套设有弹簧组件48，提高连杆44返回的可靠性。此外，径向通孔47较佳地为腰型孔，提高探高装置4的检测精度。

此外，本发明还提出一种码垛机器人720，码垛机器人720包括前述实施例的机器人抓手。例如但不限于：该码垛机器人720还包括具有第一连接结构6的驱动臂，前述实施例的机器人抓手还包括固定在顶部支架1的第二侧的与第一连接结构6适配的第二连接结构，驱动臂与机器人抓手通过第一和第二连接结构对接实现连接，并且该第二连接结构可直接固定在机器人抓手的第二侧一位置(例如但不限于图1所示位置)，也可以通过第二可移动连接机构连接到顶部支架1的第二侧并被配置为可随第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3的位置移动移动到二者位置之间。该第二可移动连接机构例如由直线导轨52(或滚珠丝杠)和驱动装置51构成，该驱动装置51例如但不限于为电机、气缸281等。

抓取控制方法

图5示出了本发明的一个实施例的抓取控制方法的流程示意图，主要应用于前述码垛机器人720。如图5所示，该抓取控制方法包括：

S510：发送第一控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置，第一控制指令例如指示目标箱体的抓取位置。

S520：当机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第二控制指令至真空设备以起动真空设备抽吸，使得至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体，第二控制指令例如指示起动真空设备抽吸。

在实际生产中，不同型号产品可能使用不同规格的产品箱，同一型号产品业可能使用不同规格的产品箱。针对这一问题，在一些实施例中，前述步骤S510之前，还可以包括：发送第五控制指令至第一可移动连接机构5，以控制第一可移动连接机构5驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动，使得第一夹爪组件2和第二夹爪组件3之间达到第一开合宽度，第一开合宽度大于目标箱体的宽度。并且，步骤S520可进一步包括：当机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第六控制指令至第一可移动连接机构5，以控制第一可移动连接机构5驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动使得二者之间达到第二开合宽度，第二开合宽度小于目标箱体的宽度；当第一夹爪组件2和第二夹爪组件3之间达到第二开合宽度时，发送第二控制指令至真空设备以起动真空设备抽吸，使得至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体。如此，对于不同规格的产品箱，可以控制第一可移动连接机构5驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动至对应的开合宽度，可为了扩大使用范围，实用性更高。

S530：发送第三控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第一目标位置，第三控制指令例如指示第一目标位置。

S540：当机器人抓手移动至第一目标位置时，发送第四控制指令至真空设备以起动真空吸盘21充气进真空吸盘21内，使真空吸盘21内由负气压变成零气压或稍为正的气压而脱离目标箱体，第四控制指令例如指示起动真空设备充气。

在产品箱采用盖体分离型的应用场景中，可能存在箱盖漏盖或因填充过多、过低造成箱盖上表面平整度不良的问题。针对这一问题，在一些实施例中，前述步骤S510可进一步包括：发送第一控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手先移动至抓取位置的正上方，再垂直向下移动至抓取位置；并且，在垂直向下移动至抓取位置的过程中，接收对射型传感器43输出的至少一对信号并记录接收时间。并且，若任一对信号的接收时间的差值大于第一预定阈值，则在步骤S520之后，发送第七控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第二目标位置并且当机器人抓手移动至第二目标位置时，发送第四控制指令至真空设备以起动真空吸盘21充气进真空吸盘21内，使得真空吸盘21脱离目标箱体；否则在步骤S520之后直接进入步骤S530。如此，在码垛前利用探高装置4预先检测箱体平整度不良的问题，将检测到的问题产品箱放置到待处理的第二目标位置，而作为非码垛位置的第一目标位置。

可选地，步骤S510之前，还可以包括以下托盘勾取步骤S610至步骤S640(如图6所示)：步骤S610，发送第八控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至目标托盘的勾取位置；步骤S620，当机器人抓手移动至勾取位置时，发送第九控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪伸出至勾取状态，勾取目标托盘；步骤S630，发送第十控制指令至码垛机器人720，以控制机器人抓手移动至目标托盘的第三目标位置；步骤S640，当机器人抓手移动至第三目标位置时，发送第十一控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪缩回至隐藏状态、放下目标托盘。可以看出，本发明的机器人抓手及其抓取控制方法不仅可以用于抓取箱体，同时还可以用于勾取托盘，尤其适用于码垛机器人720的码垛过程。

并且，在实际生产中，对于托盘无法回收的情况，为了降低成本，通常采用非标托盘，但是非标托盘因加工工艺限制，通常存在平整度问题。针对这一问题，在一些实施例中，前述步骤S610可以进一步包括：发送第八控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手先移动至勾取位置的正上方，再垂直向下移动至勾取位置；并且，在垂直向下移动至勾取位置的过程中，接收对射型传感器43输出的至少一对信号并记录接收时间。若果任一对信号的接收时间的差值大于第二预定阈值，则在前述步骤S620之后，发送第十二控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第四目标位置并且当机器人抓手移动至第四目标位置时，发送第十一控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪缩回至隐藏状态；否则在前述步骤S620之后进入前述步骤S630。如此可在使用托盘前，可利用探高装置4检测托盘来料的平整度，检测结果准确可靠，对于平整度不满足要求的托盘进行弃料，避免因托盘不平整造成后续在其上码垛箱体倾倒，产生损失。

对于前述非标托盘，因加工工艺限制，除了存在托盘平整度的问题，还存在每个托盘的实际高度与理论高度之间存在几毫米至几厘米不等的偏差量的问题，而码垛机器人720在从托盘垛中勾取托盘时，通常根据托盘的理论高度计算每个托盘的勾取位置，如此所计算的每个托盘的勾取位置也就存在前述偏差量，造成所计算的每个托盘的勾取位置不准确。针对这一问题，在一些实施例，在前述“控制机器人抓手垂直向下移动至勾取位置”的过程中，还可以包括托盘垛中每个托盘的勾取位置的校准步骤：确定机器人抓手在任一个或任多个接收时间的第一位置数据；根据第一位置数据和对应的探高装置4的径向通孔47的高度计算当前托盘垛中目标托盘在接收时间的第二位置数据，并根据该第二位置数据校准当前托盘垛中其他托盘的勾取位置。例如，对于每个托盘垛，可以每完成N(N为正整数)个托盘的勾取工作，执行一次该校准步骤。这样可自动有效消除因前述偏差量造成的勾取位置不准确的问题。

抓取控制单元及机器人系统

图7示出了一个实施例的机器人系统。如图7所示，该机器人系统包括抓取控制单元710710和前述实施例的码垛机器人720。其中，抓取控制单元710可以是如图7所示的单独布置，也可以是集成在码垛机器人720内，本发明不做限制。

如图7所示，抓取控制单元710包括存储模块711和发送模块712。其中，存储模块711用于存储指示目标箱体的抓取位置的第一控制指令、指示起动真空设备抽吸的第二控制指令、指示第一目标位置的第三控制指令和指示起动真空吸盘21充气的第四控制指令。其中，发送模块712用于：发送第一控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；当机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第二控制指令至真空设备以起动真空设备抽吸，使得至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体；发送第三控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第一目标位置；当机器人抓手移动至第一目标位置时，发送第四控制指令至真空设备以起动真空吸盘21充气进真空吸盘21内，使得真空吸盘21脱离目标箱体。

可选地，存储模块711还用于存储指示第一开合宽度的第五控制指令和指示第二开合宽度的第六控制指令。以及，发送模块712还用于：发送第五控制指令至第一可移动连接机构5，以控制第一可移动连接机构5驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动，使得第一夹爪组件2和第二夹爪组件3之间达到第一开合宽度，第一开合宽度大于目标箱体的宽度；当机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第六控制指令至第一可移动连接机构5，以控制第一可移动连接机构5驱动第一夹爪组件2和/或第二夹爪组件3移动使得二者之间达到第二开合宽度，第二开合宽度小于目标箱体的宽度；当第一夹爪组件2和第二夹爪组件3之间达到第二开合宽度时，发送第二控制指令至真空设备以起动真空设备抽吸，使得至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体。

可选地，抓取控制单元710还包括接收与记录模块713和计算与比较模块714。进一步地，存储模块711还用于存储指示第二目标位置的第七控制指令。以及，发送模块712还用于发送第一控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手先移动至抓取位置的正上方，再垂直向下移动至抓取位置。以及，接收与记录模块713用于在该垂直向下移动至抓取位置的过程中，接收对射型传感器43输出的至少一对信号并记录接收时间。以及，计算与比较模块714用于计算任一对信号的接收时间的差值，并将计算的差值与第一预定阈值进行比较。以及，发送模块712还用于：若果任一对信号的接收时间的差值大于第一预定阈值，则在至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体之后，发送第七控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第二目标位置并且当机器人抓手移动至第二目标位置时，发送第四控制指令至真空设备以起动真空吸盘21充气进真空吸盘21内，使得真空吸盘21脱离目标箱体；否则在至少一个真空吸盘21内产生负气压以抓取目标箱体之后，发送第三控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第一目标位置，以及当机器人抓手移动至第一目标位置时，发送第四控制指令至真空设备以起动真空吸盘21充气进真空吸盘21内，使真空吸盘21内由负气压变成零气压或稍为正的气压而脱离目标箱体，第四控制指令例如指示起动真空设备充气。

可选地，存储模块711还用于存储指示目标托盘的勾取位置的第八控制指令、指示勾取状态的第九控制指令、指示第三目标位置的第十控制指令和指示隐藏状态的第十一控制指令。以及，发送模块712还用于：发送第八控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至目标托盘的勾取位置；当机器人抓手移动至勾取位置时，发送第九控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪伸出至勾取状态，勾取目标托盘；发送第十控制指令至码垛机器人720，以控制机器人抓手移动至目标托盘的第三目标位置；当机器人抓手移动至第三目标位置时，发送第十一控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪缩回至隐藏状态、放下目标托盘。

可选地，存储模块711还用于存储指示第四目标位置的第十二控制指令。以及，发送模块712还用于发送第八控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手先移动至勾取位置的正上方，再垂直向下移动至勾取位置。以及，接收与记录模块713还用于在垂直向下移动至勾取位置的过程中，接收对射型传感器43输出的至少一对信号并记录接收时间。以及，计算与比较模块714还用于计算任一对信号的接收时间的差值，并将计算的差值与第二预定阈值进行比较。以及，发送模块712还用于若果任一对信号的接收时间的差值大于第二预定阈值，则在可隐藏式勾爪单元28的勾爪伸出至勾取状态，勾取目标托盘之后，发送第十二控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至第四目标位置并且当机器人抓手移动至第四目标位置时，发送第十一控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪缩回至隐藏状态；否则在前述可隐藏式勾爪单元28的勾爪伸出至勾取状态，勾取目标托盘之后发送第十控制指令至码垛机器人720以控制机器人抓手移动至目标托盘的第三目标位置，以及当机器人抓手移动至第三目标位置时，发送第十一控制指令至驱动单元281以控制驱动单元281驱动可隐藏式勾爪单元28的勾爪缩回至隐藏状态、放下目标托盘。

在一些实施例中，存储模块711除了用于存储各种控制指令，还用于存储托盘的勾取位置、箱体的抓取位置、箱体的规格尺寸、第一目标位置、第二目标位置、第三目标位置和第四目标位置等信息，并且前述的部分控制指令例如但不限于基于这些信息生成。

可选地，该抓取控制单元710还包括高度校准模块715。进一步地，接收与记录模块713还用于在垂直向下移动至勾取位置的过程中，记录接收到探高装置4输出的至少一对信号的时间。以及，高度校准模块715用于确定机器人抓手在任一个或任多个接收时间的第一位置数据，根据第一位置数据和对应的探高装置4的径向通孔47的高度计算当前托盘垛中目标托盘在接收时间的第二位置数据，并根据该第二位置数据校准存储模块711中存储的当前托盘垛中其他托盘的勾取位置。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本说明书实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本说明书实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种机器人抓手，其特征在于，所述机器人抓手包括顶部支架(1)和设置在所述顶部支架(1)的第一侧并且在其长度方向上相对设置的第一夹爪组件(2)和第二夹爪组件(3)；

所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)相对的侧面分别设置有至少一个真空吸盘(21)，并且每个所述真空吸盘(21)通过气路连接到真空设备。

2.根据权利要求1所述的机器人抓手，其特征在于，所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)相对的侧面还分别布置有用于增加与被抓箱体之间摩擦力的防滑软垫(22)，其中所述防滑软垫(22)的高度介于所述真空吸盘(21)的盘底的高度和所述真空吸盘(21)的裙边的高度之间。

3.根据权利要求2所述的机器人抓手，其特征在于，所述至少一个真空吸盘(21)和所述防滑软垫(22)靠近所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)的第一端侧(a)布置并且分别以可拆卸连接方式固定在所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)相对的侧面。

4.根据权利要求2所述的机器人抓手，其特征在于，所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)分别包括架体(24)和固定在所述架体(24)中的板体(25)，并且所述至少一个真空吸盘(21)和所述防滑软垫(22)分别以可拆卸连接方式设置在所述板体(25)上；

所述架体(24)通过第一支架(26)连接到所述顶部支架(1)上，并且所述第一支架(26)通过轴体(29)与所述架体(24)的一端转动连接并且通过可拆卸限位块(210)固定到所述架体(24)上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架(1)之间的夹角可调。

5.根据权利要求4所述的机器人抓手，其特征在于，所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)中的至少一者通过第一可移动连接机构(5)连接到所述顶部支架(1)，并且所述第一可移动连接机构(5)被配置为根据接收的控制指令驱动所述第一夹爪组件(2)和/或所述第二夹爪组件(3)移动至指定开合宽度。

6.根据权利要求5所述的机器人抓手，其特征在于，所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)分别包括架体(24)和固定在所述架体(24)中的板体(25)，并且所述至少一个真空吸盘(21)和所述防滑软垫(22)分别设置在所述板体(25)上；

其中，所述气路包括设置在所述板体(25)的内置气路和设置在所述板体(25)与所述顶部支架(1)之间并穿过所述顶部支架(1)且从其第二侧穿出后连接至所述真空设备的外置气路；

其中，所述架体(24)通过第一支架(26)连接到所述第一可移动连接机构(5)或所述顶部支架(1)上，并且所述第一支架(26)通过一轴体(29)与所述架体(24)的一端转动连接并且通过一可拆卸限位块(210)固定到所述架体(24)上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架(1)之间的夹角可调。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的机器人抓手，其特征在于，所述机器人抓手还包括至少两对可隐藏式勾爪单元(28)，其中每对可隐藏式勾爪单元(28)的勾爪(285)分别相对地设置在所述第一夹爪组件(2)的第一端侧(a)、所述第二夹爪组件(3)的第一端侧(a)；并且，所述可隐藏式勾爪单元(28)的驱动单元(281)被配置为根据接收的控制指令驱动所述勾爪伸出至勾取状态或缩回至隐藏状态，其中伸出至勾取状态的勾爪(285)与所述真空吸盘(21)之间间隔预定距离。

8.根据权利要求1所述的机器人抓手，其特征在于，所述机器人抓手还包括垂直于所述顶部支架(1)设置的至少两个探高装置(4)。

9.根据权利要求8所述的机器人抓手，其特征在于，所述探高装置(4)包括第二支架(41)、分别设置在所述第二支架(41)上的轴承套(42)和对射型传感器(43)、以及穿过所述轴承套(42)的连杆(44)；

其中，所述连杆(44)的两端分别伸出所述轴承套(42)且第一端设置有软质探高部(45)、第二端设置有阻挡部(46)，所述连杆(44)具有至少一个沿第一方向开设的径向通孔(47)，所述对射型传感器(43)的两个传感器布置在所述连杆(44)的径向两侧且该两个传感器的对射端沿所述第一方向相对设置，所述连杆(44)在所述软质探高部(45)与所述轴承套(42)之间的至少部分区段套设有弹簧组件(48)；

所述探高装置(4)通过所述第二支架(41)固定到所述机器人抓手上。

10.一种码垛机器人，其特征在于，所述码垛机器人(720)包括权利要求1-9中任一项所述的机器人抓手。

11.一种抓取控制方法，应用于如权利要求10所述的码垛机器人(720)，其特征在于，所述方法包括：

A发送第一控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；

B当所述码垛机器人(720)抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘(21)内产生负气压以抓取所述目标箱体；

C发送第三控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；

D当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘(21)充气进所述真空吸盘(21)内，使得所述真空吸盘(21)脱离所述目标箱体。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤A之前，还包括：发送第五控制指令至所述第一可移动连接机构(5)，以控制所述第一可移动连接机构(5)驱动所述第一夹爪组件(2)和/或所述第二夹爪组件(3)移动，使得所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)之间达到第一开合宽度，所述第一开合宽度大于所述目标箱体的宽度；

步骤B进一步包括：当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第六控制指令至所述第一可移动连接机构(5)，以控制所述第一可移动连接机构(5)驱动所述第一夹爪组件(2)和/或所述第二夹爪组件(3)移动使得二者之间达到第二开合宽度，所述第二开合宽度小于所述目标箱体的宽度；以及，当所述第一夹爪组件(2)和所述第二夹爪组件(3)之间达到所述第二开合宽度时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘(21)内产生负气压以抓取所述目标箱体。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤A进一步包括：发送所述第一控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手先移动至所述抓取位置的正上方，再垂直向下移动至所述抓取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述抓取位置的过程中，接收所述对射型传感器(43)输出的至少一对信号并记录接收时间；

若果任一对信号的接收时间的差值大于第一预定阈值，则在步骤B之后，发送第七控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至第二目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第二目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘(21)充气进所述真空吸盘(21)内，使得所述真空吸盘(21)脱离所述目标箱体；否则在步骤B之后进入步骤C。

14.根据权利要11所述的方法，其特征在于，步骤A之前，还包括：

E发送第八控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至目标托盘的勾取位置；

F当所述机器人抓手移动至所述勾取位置时，发送第九控制指令至所述驱动单元(281)以控制所述驱动单元(281)驱动所述可隐藏式勾爪单元(28)的勾爪(285)伸出至勾取状态，勾取所述目标托盘；

G发送第十控制指令至所述码垛机器人(720)，以控制所述机器人抓手移动至所述目标托盘的第三目标位置；

H当所述机器人抓手移动至所述第三目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元(281)以控制所述驱动单元(281)驱动所述可隐藏式勾爪单元(28)的勾爪(285)缩回至隐藏状态、放下所述目标托盘。

15.根据权利要14所述的方法，其特征在于，步骤E进一步包括：发送第八控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手先移动至所述勾取位置的正上方，再垂直向下移动至所述勾取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，接收所述对射型传感器(43)输出的至少一对信号并记录接收时间；

且若果任一对信号的接收时间的差值大于第二预定阈值，则在步骤F之后发送第十二控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至第四目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第四目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元(281)以控制所述驱动单元(281)驱动所述可隐藏式勾爪单元(28)的勾爪(285)缩回至隐藏状态；否则在步骤F之后进入步骤G。

16.根据权利要14所述的方法，其特征在于，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，还包括：

确定所述机器人抓手在任一个或任多个所述接收时间的第一位置数据；

根据所述第一位置数据和对应的所述探高装置(4)的径向通孔(47)的高度计算当前托盘垛中所述目标托盘在所述接收时间的第二位置数据，并根据该第二位置数据校准当前托盘垛中其他托盘的勾取位置。

17.一种抓取控制单元，应用于如权利要求10所述的码垛机器人(720)，其特征在于，所述抓取控制单元(710)包括：

存储模块(711)，用于存储第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令；

发送模块(712)，用于发送所述第一控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述码垛机器人(720)抓手移动至目标箱体的抓取位置；当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘(21)内产生负气压以抓取所述目标箱体；发送所述第三控制指令至所述码垛机器人(720)以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送所述第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘(21)充气进所述真空吸盘(21)内，使得所述真空吸盘(21)脱离所述目标箱体。

18.一种机器人系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求10中所述的码垛机器人(720)；

如权利要求17中所述的抓取控制单元(710)。