CN117086912B - 一种3d视觉工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D视觉工业机器人，包括工业机器人本体，所述工业机器人本体包括大臂、小臂、末端平台、驱动机构、支撑机构、夹持组件和视觉模块，所述大臂的底部安装有基座，所述大臂和小臂之间通过轴连接，所述小臂的另一端设置有末端平台，所述末端平台的中间安装有驱动机构，所述驱动机构的底部安装有支撑机构，通过夹持组件铲起后再通过视觉模块进行画面的采集，因此能够避免传送带移速过快导致画面采集出现模糊的情况，降低了对视觉模块中摄像头部分的参数要求，通过顶部的驱动机构配合支撑机构实现对夹持组件部分的水平转动过程，从而进一步扩大了视觉模块所采集的画面范围，提高了对工件部分的识别精准性。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，具体为一种3D视觉工业机器人。
背景技术
工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性。3D视觉是一个多学科相融合的技术，通过算法复原获取三维立体成像，不会轻易受到外界环境、复杂光线的影响，与2D成像技术相比更稳定，体验感更强，安全性更高，因此3D视觉工业机器人在工业生产过程中具有更加精准的识别能力，能够对精密产品进行抓取和多维度的画面采集过程。
现有技术中，通过多组机械臂带动末端的机械爪移动到传送带表面物体的上方后，再下降进行夹持，但是该过程中，工件部分始终处于移动状态，而移动状态下的3D视觉系统采集画面会增加模糊程度，尤其是传送带速度过快的情况下，就需要使用高速摄像机，因此提高了视觉系统的成本，另一方面，对于一些高精密部件或者表面材料易变形的材料，夹持的形式容易对表面产生损坏，所以适用范围受限。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种3D视觉工业机器人，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过铲起的形式进行拿起，扩大了适用范围，提高了生产效率，降低了对摄像头的成本需求。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种3D视觉工业机器人，包括工业机器人本体，所述工业机器人本体包括大臂、小臂、末端平台、驱动机构、支撑机构、夹持组件和视觉模块，所述大臂的底部安装有基座，所述大臂和小臂之间通过轴连接，所述小臂的另一端设置有末端平台，所述末端平台的中间安装有驱动机构，所述驱动机构的底部安装有支撑机构，所述支撑机构的底部安装有夹持组件，所述夹持组件设置有两个，且两个夹持组件之间以对称的形式进行安装，所述末端平台底部的两端设置有视觉模块，所述视觉模块包括第一摄像头和第二摄像头。
进一步的，所述末端平台包括水平板和水平度电机，所述水平度电机固定安装在水平板的一端，所述第一摄像头和第二摄像头的外壳顶部均连接有吊杆，每个所述吊杆均固定安装在水平板的底部。
进一步的，所述第一摄像头和第二摄像头的后端均连接有视频线，且第一摄像头和第二摄像头均朝向夹持组件的位置进行画面采集。
进一步的，所述驱动机构包括转动电机和对接柱，所述转动电机的底部连接有驱动轴，所述驱动轴从水平板的中间位置穿过，所述对接柱的侧边底部设置有卡槽。
进一步的，所述驱动轴的末端通过平键嵌入到对接柱的顶部，所述转动电机的外壳部分通过使用螺丝固定安装在水平板的顶部位置上。
进一步的，所述支撑机构包括支架和固定挡板，所述支架的顶部与对接柱的侧边固定连接，所述支架的底部与固定挡板的顶部焊接为整体，且固定挡板之间连接有导向杆。
进一步的，所述固定挡板设置有两个，且导向杆仅设置有一个，所述支撑机构整体随着对接柱进行同步旋转。
进一步的，所述夹持组件包括托板和电动伸缩杆，所述托板的前端设置有锥块，所述托板的后端顶部安装有活动挡板，所述活动挡板的中间设置有缺口。
进一步的，所述电动伸缩杆从缺口的内部穿过，且电动伸缩杆后端通过使用螺丝安装在固定挡板的一侧，所述电动伸缩杆的另一端安装有夹板，所述夹板的一侧贴装有缓冲垫。
进一步的，所述夹板的底部与托板的表面相分离，且夹板的后端与活动挡板的表面通过弹簧杆进行连接，所述托板的一侧设置有凸柱，所述凸柱的末端安装有滑动套筒，所述滑动套筒套设在导向杆的表面。
本发明的有益效果：
1.该3D视觉工业机器人在末端设置有夹持组件，通过夹持组件铲起后再通过视觉模块进行画面的采集，因此能够避免传送带移速过快导致画面采集出现模糊的情况，降低了对视觉模块中摄像头部分的参数要求。
2.该3D视觉工业机器人通过夹持组件完成对工件的铲起后，能够通过顶部的驱动机构配合支撑机构实现对夹持组件部分的水平转动过程，从而进一步扩大了视觉模块所采集的画面范围，提高了对工件部分的识别精准性。
3.该3D视觉工业机器人在夹持组件中，进行夹持时通过夹板和弹簧杆相互配合，能在将工件铲起后，继续向前推进，直至将工件进行夹持住，因此后续转动以及通过整个机器人带动该工件移动时，均能够有效避免工件发生滑动掉落的情况，进而能够提高机器人的运转速度，增加生产效率。
附图说明
图1为本发明一种3D视觉工业机器人的外形的结构示意图；
图2为本发明一种3D视觉工业机器人的末端平台部分的结构示意图；
图3为本发明一种3D视觉工业机器人的驱动机构部分的拆分图；
图4为本发明一种3D视觉工业机器人的支撑机构部分的结构示意图；
图5为本发明一种3D视觉工业机器人的夹持组件的结构示意图；
图中：1、基座；2、大臂；3、小臂；4、末端平台；5、驱动机构；6、支撑机构；7、夹持组件；8、视觉模块；9、水平板；10、第一摄像头；11、第二摄像头；12、吊杆；13、视频线；14、转动电机；15、驱动轴；16、对接柱；17、卡槽；18、支架；19、固定挡板；20、导向杆；21、托板；22、锥块；23、活动挡板；24、缺口；25、弹簧杆；26、夹板；27、电动伸缩杆；28、凸柱；29、滑动套筒；30、缓冲垫；31、水平度电机。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种3D视觉工业机器人，包括工业机器人本体，所述工业机器人本体包括大臂2、小臂3、末端平台4、驱动机构5、支撑机构6、夹持组件7和视觉模块8，所述大臂2的底部安装有基座1，所述大臂2和小臂3之间通过轴连接，所述小臂3的另一端设置有末端平台4，所述末端平台4的中间安装有驱动机构5，所述驱动机构5的底部安装有支撑机构6，所述支撑机构6的底部安装有夹持组件7，所述夹持组件7设置有两个，且两个夹持组件7之间以对称的形式进行安装，所述末端平台4底部的两端设置有视觉模块8，所述视觉模块8包括第一摄像头10和第二摄像头11，该3D视觉工业机器人设置有三个机械臂，通过大臂2和小臂3之间的运动控制末端平台4的水平移动以及高度升降，而末端平台4部分则通过水平度电机31使其能够始终保持水平状态，运行时，通过上述机械臂的运行过程，将底部的夹持组件7移动到需要进行搬运的物体顶部，下移后，通过控制夹持组件7将物体进行铲起，配合驱动机构5进行转动，即可在转动的过程中实现3D画面采集识别过程，识别该物体的信息后即可转动运送到相应的位置上。
本实施例，所述末端平台4包括水平板9和水平度电机31，所述水平度电机31固定安装在水平板9的一端，所述第一摄像头10和第二摄像头11的外壳顶部均连接有吊杆12，每个所述吊杆12均固定安装在水平板9的底部，所述第一摄像头10和第二摄像头11的后端均连接有视频线13，且第一摄像头10和第二摄像头11均朝向夹持组件7的位置进行画面采集，在末端设置有夹持组件7，通过夹持组件7铲起后再通过视觉模块8进行画面的采集，因此能够避免传送带移速过快导致画面采集出现模糊的情况，降低了对视觉模块8中摄像头部分的参数要求，具体的，通过控制驱动机构5将底部的支撑机构6和夹持组件7将工件铲起后，此时工件从传送带上脱离，随着驱动机构5转动，即可将工件的侧边任意位置朝向两个摄像头位置进行展示，且识别过程中，由于夹持组件7的支撑，工件始终保持静置状态，因此视觉模块8进行采集时，能够避免工件移动对采集的画面产生干扰。
本实施例，所述驱动机构5包括转动电机14和对接柱16，所述转动电机14的底部连接有驱动轴15，所述驱动轴15从水平板9的中间位置穿过，所述对接柱16的侧边底部设置有卡槽17，所述驱动轴15的末端通过平键嵌入到对接柱16的顶部，所述转动电机14的外壳部分通过使用螺丝固定安装在水平板9的顶部位置上，通过夹持组件7完成对工件的铲起后，能够通过顶部的驱动机构5配合支撑机构6实现对夹持组件7部分的水平转动过程，从而进一步扩大了视觉模块8所采集的画面范围，提高了对工件部分的识别精准性，具体的，通过夹持组件7将工件进行固定后，初始状态下仅能够将工件的顶部以及其中两侧朝向摄像头的位置进行展示，随着转动电机14的运行，即可带动驱动轴15进行旋转，进而带动底部的对接柱16、支撑机构6以及底部的夹持组件7进行转动，转动的过程中将其它侧边朝向摄像头位置进行展示，即可扩大画面识别范围的采集。
本实施例，所述支撑机构6包括支架18和固定挡板19，所述支架18的顶部与对接柱16的侧边固定连接，所述支架18的底部与固定挡板19的顶部焊接为整体，且固定挡板19之间连接有导向杆20，所述固定挡板19设置有两个，且导向杆20仅设置有一个，所述支撑机构6整体随着对接柱16进行同步旋转，具体的，支撑机构6中通过支架18对底部的固定挡板19进行支撑，固定挡板19始终保持固定状态，借助电动伸缩杆27即可将整个夹持组件7进行水平移动，实现对工件的夹持过程。
本实施例，所述夹持组件7包括托板21和电动伸缩杆27，所述托板21的前端设置有锥块22，所述托板21的后端顶部安装有活动挡板23，所述活动挡板23的中间设置有缺口24，所述电动伸缩杆27从缺口24的内部穿过，且电动伸缩杆27后端通过使用螺丝安装在固定挡板19的一侧，所述电动伸缩杆27的另一端安装有夹板26，所述夹板26的一侧贴装有缓冲垫30，所述夹板26的底部与托板21的表面相分离，且夹板26的后端与活动挡板23的表面通过弹簧杆25进行连接，所述托板21的一侧设置有凸柱28，所述凸柱28的末端安装有滑动套筒29，所述滑动套筒29套设在导向杆20的表面，在夹持组件7中，进行夹持时通过夹板26和弹簧杆25相互配合，能在将工件铲起后，继续向前推进，直至将工件进行夹持住，因此后续转动以及通过整个机器人带动该工件移动时，均能够有效避免工件发生滑动掉落的情况，进而能够提高机器人的运转速度，增加生产效率，具体的，先通过控制大臂2和小臂3，将夹持组件7水平下降放置到传送带的表面，并将两个夹持组件7侧边顶开口部分朝向工件输送的位置布设，利用导向杆20对移入到两个夹持组件7中间的工件进行阻挡，完成阻挡后即可启动两侧的电动伸缩杆27，将夹板26朝向中间推送，夹板26后端的弹簧拉动活动挡板23，带动整个托板21移动，直至通过托板21前端的锥块22将工件铲起后，继续推动夹板26前移，直至将两个缓冲垫30部分对工件进行夹持，即可将末端平台4抬起，随着驱动机构5的转动，带动被夹持的工件进行旋转，完成上述的3D视觉画面识别过程以及后续的转送过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种3D视觉工业机器人，包括工业机器人本体，其特征在于：所述工业机器人本体包括大臂(2)、小臂(3)、末端平台(4)、驱动机构(5)、支撑机构(6)、夹持组件(7)和视觉模块(8)，所述大臂(2)的底部安装有基座(1)，所述大臂(2)和小臂(3)之间通过轴连接，所述小臂(3)的另一端设置有末端平台(4)，所述末端平台(4)的中间安装有驱动机构(5)，所述驱动机构(5)的底部安装有支撑机构(6)，所述支撑机构(6)的底部安装有夹持组件(7)，所述夹持组件(7)设置有两个，且两个夹持组件(7)之间以对称的形式进行安装，所述末端平台(4)底部的两端设置有视觉模块(8)，所述视觉模块(8)包括第一摄像头(10)和第二摄像头(11)，所述末端平台(4)包括水平板(9)和水平度电机(31)，所述水平度电机(31)固定安装在水平板(9)的一端，所述第一摄像头(10)和第二摄像头(11)的外壳顶部均连接有吊杆(12)，每个所述吊杆(12)均固定安装在水平板(9)的底部，所述第一摄像头(10)和第二摄像头(11)的后端均连接有视频线(13)，且第一摄像头(10)和第二摄像头(11)均朝向夹持组件(7)的位置进行画面采集，所述驱动机构(5)包括转动电机(14)和对接柱(16)，所述转动电机(14)的底部连接有驱动轴(15)，所述驱动轴(15)从水平板(9)的中间位置穿过，所述对接柱(16)的侧边底部设置有卡槽(17)，所述支撑机构(6)包括支架(18)和固定挡板(19)，所述支架(18)的顶部与对接柱(16)的侧边固定连接，所述支架(18)的底部与固定挡板(19)的顶部焊接为整体，且固定挡板(19)之间连接有导向杆(20)，所述夹持组件(7)包括托板(21)和电动伸缩杆(27)，所述托板(21)的前端设置有锥块(22)，所述托板(21)的后端顶部安装有活动挡板(23)，所述活动挡板(23)的中间设置有缺口(24)，所述电动伸缩杆(27)从缺口(24)的内部穿过，且电动伸缩杆(27)后端通过使用螺丝安装在固定挡板(19)的一侧，所述电动伸缩杆(27)的另一端安装有夹板(26)，所述夹板(26)的一侧贴装有缓冲垫(30)，所述夹板(26)的底部与托板(21)的表面相分离，且夹板(26)的后端与活动挡板(23)的表面通过弹簧杆(25)上的弹簧进行连接，所述托板(21)的一侧设置有凸柱(28)，所述凸柱(28)的末端安装有滑动套筒(29)，所述滑动套筒(29)套设在导向杆(20)的表面，先通过控制大臂(2)和小臂(3)，将夹持组件(7)水平下降放置到传送带的表面，并将两个夹持组件(7)侧边顶开口部分朝向工件输送的位置布设，利用导向杆(20)对移入到两个夹持组件(7)中间的工件进行阻挡，完成阻挡后即可启动两侧的电动伸缩杆(27)，将夹板(26)朝向中间推送，夹板(26)后端的弹簧拉动活动挡板(23)，带动整个托板(21)移动，直至通过托板(21)前端的锥块(22)将工件铲起后，继续推动夹板(26)前移，直至将两个缓冲垫(30)部分对工件进行夹持，即可将末端平台(4)抬起，随着驱动机构(5)的转动，即可将工件的侧边任意位置朝向两个摄像头位置进行展示，且识别过程中，由于夹持组件(7)的支撑，工件始终保持静置状态，因此视觉模块(8)进行采集时，能够避免工件移动对采集的画面产生干扰。
2.根据权利要求1所述的一种3D视觉工业机器人，其特征在于：所述驱动轴(15)的末端通过平键嵌入到对接柱(16)的顶部，所述转动电机(14)的外壳部分通过使用螺丝固定安装在水平板(9)的顶部位置上。
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