CN117303009A - 一种码垛机械臂及其码垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码垛机械臂及其码垛系统，涉及码垛技术领域，其中码垛机械臂包括：三维驱动臂；码垛组件，其固接于所述三维驱动臂，码垛组件包括：筒体，其内顶部设置有视觉传感器，视觉传感器至少能够分辨待码垛物的形状；环体，其间隔设置于筒体的下方，且与筒体之间形成有一空隙；多个呈圆周分布且贯穿空隙的伸缩杆，伸缩杆的伸缩端设置有接触爪，接触爪中设置压力传感器；以及用于控制所述视觉传感器、伸缩杆、压力传感器的控制器，控制器被构设为：码垛时，控制伸缩杆伸长从而使得接触爪抵靠于所述待码垛物上直至压力传感器检测到压力数据处于阈值范围内；本发明能够实现对于夹持位置的合理调节，提升了码垛的稳定性。

Description

一种码垛机械臂及其码垛系统

技术领域

本发明涉及码垛技术领域，具体是一种码垛机械臂及其码垛系统。

背景技术

码垛机械臂是指一种具有夹持和负载移动能力的机器人手臂，广泛用于自动化物流和货物搬运领域。然而，现有的码垛机械臂往往无法应对复杂形状的料体，究其原因，主要体现在夹持位置不合适难以调节，夹持力度不合适等问题。

对于夹持位置不合适难以调节的问题，主要原因是机械臂在操作中难以对复杂形状的料体进行识别和定位。当前，一些机械臂运用了激光雷达等技术进行测距，但仍然难以满足复杂物体的识别和夹持位置的准确性要求。

对于夹持力度不合适的问题，主要原因是现有机械臂的夹持机构无法根据被夹持物体的大小和重量自动调节夹持力度。通常情况下，机械臂夹持机构的夹持力度是预设的，并不能很好地适应不同形状和重量的货物。

因此，需要开发一种码垛机械臂及其码垛系统以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种码垛机械臂，包括：

三维驱动臂，其具有一三维驱动端；

码垛组件，其固接于所述三维驱动端，且所述码垛组件包括：

筒体，其内顶部设置有视觉传感器，所述视觉传感器至少能够分辨待码垛物的形状；

环体，其间隔设置于所述筒体的下方，且与所述筒体之间形成有一空隙；

多个呈圆周分布且贯穿所述空隙的伸缩杆，所述伸缩杆的伸缩端设置有接触爪，所述接触爪中设置压力传感器；以及用于控制所述视觉传感器、伸缩杆、压力传感器的控制器，所述控制器被构设为：码垛时，控制所述伸缩杆伸长从而使得接触爪抵靠于所述待码垛物上直至压力传感器检测到压力数据处于阈值范围内；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的形状复杂度呈正相关。

进一步，作为优选，所述接触爪为角板形状；

所述伸缩杆能够沿环体的周向进行移动调节；

所述控制器能够根据视觉传感器分辨待码垛物的形状确定待码垛物的边角位置，从而控制所述伸缩杆沿环体的周向进行移动调节，直至所述接触爪对应于所述边角。

进一步，作为优选，所述筒体与环体之间采用两个呈对称分布的T型杆相连，两个所述T型杆还共同连接有与所述环体同心的轨道，所述轨道上可移动的设置有移动组件，所述移动组件固接所述伸缩杆。

进一步，作为优选，所述移动组件包括：

仓体，其内设置有动力机构；

四个呈矩形分布的转轮，所述转轮转动设置于所述仓体的底部，且由动力机构驱动；以及两个呈对称分布的扶正块，所述扶正块以及转轮均具有对应于所述轨道的槽体。

进一步，作为优选，所述接触爪包括：

底座；

固定轴，其固定于所述底座上；

两个对称分布的转板，所述转板转动设置于所述固定轴上；以及弹簧，其连接于所述底座与转板之间。

进一步，作为优选，两个所述转板之间还连接有柔性垫。

进一步，作为优选，所述三维驱动臂的三维驱动端上还十字铰接有自适应杆，所述自适应杆可伸缩，所述自适应杆与电机的输出端呈十字铰接。

进一步，作为优选，所述筒体中还设置有辅助器，所述辅助器为除尘器、喷洒器、打标器中的一种或多种。

一种码垛系统，其包括码垛机械臂，还包括供料组件，所述供料组件能够定点供给待码垛物且在供给待码垛物时提供待码垛物的重量数据；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的重量呈正相关。

所述供料组件包括：

两个呈对称设置的传送带，用于传送载板；

定位缸，其位于两个传送带之间，且所述定位缸的伸缩端设置有定位块，用于拦截并定位所述传送载板；以及抬升缸，其位于两个传送带之间，所述抬升缸的伸缩端中嵌入有重量传感器，用于在抬升所述待码垛物时获取待码垛物的重量数据。

与现有技术相比，本发明提供了一种码垛机械臂及其码垛系统，具备以下有益效果：

本发明实施例中，码垛时，控制器控制所述伸缩杆伸长从而使得接触爪抵靠于所述待码垛物上直至压力传感器检测到压力数据处于阈值范围内，所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的形状复杂度、重量呈正相关，而待码垛物的形状复杂度、重量都可被有效的监控；另外，对待码垛物夹持时，控制器能够根据视觉传感器分辨待码垛物的形状确定待码垛物的边角位置，从而控制所述伸缩杆沿环体的周向进行移动调节，直至所述接触爪对应于所述边角，实现对于夹持位置的合理调节，提升了码垛的稳定性。

附图说明

图1为一种码垛系统的结构示意图；

图2为一种码垛机械臂的主视结构示意图；

图3为一种码垛机械臂的仰视结构示意图；

图4为一种码垛机械臂中筒体和环体的结构示意图；

图5为一种码垛机械臂中移动组件和轨道结构示意图；

图6为一种码垛机械臂中接触爪的结构示意图；

图7为一种码垛系统中供料组件的立体结构示意图一；

图8为一种码垛系统中供料组件的立体结构示意图二；

图中：1、三维驱动臂；2、码垛组件；3、供料组件；11、自适应杆；12、电机；21、筒体；22、环体；23、轨道；24、移动组件；25、伸缩杆；26、接触爪；27、空隙；28、T型杆；29、辅助器；241、仓体；242、转轮；243、扶正块；261、底座；262、固定轴；263、转板；264、弹簧；265、柔性垫；31、传送带；32、载板；33、定位缸；34、定位块；35、抬升缸。

具体实施方式

请参照图1-图8，本发明实施例中，提供了一种码垛机械臂，包括三维驱动臂1和码垛组件2，三维驱动臂1主要提供三维空间的位置调节功能，码垛组件2主要提供夹持定位功能，二者相互配合可以实现对于待码垛物的码垛；

具体而言：三维驱动臂1为现有的并联机械手结构，其具有一三维驱动端，在此不再赘述，为了提高三维驱动端移动的稳定性，所述三维驱动臂的三维驱动端上还十字铰接有自适应杆11，所述自适应杆11可伸缩，所述自适应杆11与电机12的输出端呈十字铰接；

其中，十字铰接的含义是：采用十字铰接轴进行铰接。

码垛组件2，其固接于所述三维驱动端，且所述码垛组件2包括：

筒体21，筒体21的内部具有足够的空间，用于安装一些设备，例如其内顶部设置有视觉传感器，并且筒体21还可对待码垛物进行限位，在一定程度上能够减小待码垛物晃动情况发生；

所述视觉传感器是一种能够模拟人眼视觉功能的传感器，通过捕捉光信号并将其转化为数字信号，来获取图像信息。它通常由光学部分和图像处理部分两部分组成；

光学部分主要包括镜头、滤光片、光敏元件等，它们协同工作来捕捉光信号，并将其转化为电信号。图像处理部分则负责对电信号进行数字化处理，包括图像增强、特征提取、目标识别等，从而实现对图像信息的分析和处理；

所述视觉传感器至少能够分辨待码垛物的形状；

环体22，其间隔设置于所述筒体21的下方，且与所述筒体21之间形成有一空隙27；

多个呈圆周分布且贯穿所述空隙27的伸缩杆25，所述伸缩杆25的伸缩端设置有接触爪26，所述接触爪26中设置压力传感器；以及用于控制所述视觉传感器、伸缩杆25、压力传感器的控制器；

这里配置空隙27的主要作用是实现对于伸缩杆25的限位，具体而言，当利用多个接触爪26来按压待码垛物以实现对其夹持后，待码垛物的重量也由伸缩杆25承担，此时伸缩杆25可能产生偏转，而该偏转则由空隙27来限制。

所述控制器被构设为：码垛时，控制所述伸缩杆25伸长从而使得接触爪26抵靠于所述待码垛物上直至压力传感器检测到压力数据处于阈值范围内；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的形状复杂度呈正相关。

也就是说，待码垛物的形状越复杂，对其进行夹持的难度越大，在此情况下，应该增加夹持力来提高夹持效果。

本实施例中，所述接触爪26为角板形状；

所述伸缩杆25能够沿环体22的周向进行移动调节；

所述控制器能够根据视觉传感器分辨待码垛物的形状确定待码垛物的边角位置，从而控制所述伸缩杆25沿环体22的周向进行移动调节，直至所述接触爪26对应于所述边角，还需解释的是，本码垛机械臂所处理的待码垛物的形状往往为四边形、五边形、六边形等，并且其边角的分布不是过于集中，使得通过夹持各个边角即可实现对于待码垛物的定位，当然，在实际操作中还可能出现一些极端情况，例如待码垛物的边角分布过于集中，难以通过夹持边角部分来实现对于待码垛物的定位，此时可人工调节伸缩杆25的位置，在此不再赘述。

所述接触爪26包括：

底座261；

固定轴262，其固定于所述底座261上；

两个对称分布的转板263，所述转板263转动设置于所述固定轴262上；以及弹簧264，其连接于所述底座261与转板263之间。

另外，两个所述转板263之间还连接有柔性垫265。

本实施例中，当边角的角度小于接触爪26的张开角度时，边角与柔性垫265接触后会驱动两个转板进行相互靠近偏转，使其贴附在边角上，增加了接触爪26与待码垛物的接触面积，而当边角的角度大于接触爪26的张开角度时，转板会被撑开，依旧可以增加接触爪26与待码垛物的接触面积。

这种接触方式可以提升码垛的稳定性。

本实施例中，所述筒体21与环体22之间采用两个呈对称分布的T型杆28相连，两个所述T型杆28还共同连接有与所述环体22同心的轨道23，所述轨道23上可移动的设置有移动组件24，所述移动组件24固定连接所述伸缩杆25。

而所述移动组件24包括：

仓体241，其内设置有动力机构；

四个呈矩形分布的转轮242，所述转轮242转动设置于所述仓体241的底部，且由动力机构驱动；以及两个呈对称分布的扶正块243，所述扶正块243以及转轮242均具有对应于所述轨道23的槽体。

本实施例中，所述筒体21中还设置有辅助器29，所述辅助器29为除尘器、喷洒器、打标器中的一种或多种。

以打标器为例，打标器包括：

标签机，用于制作和打印标签，可以在标签上添加文字、图像或条形码等信息，并贴附在待码垛物上。

激光打标机，可以在待码垛物上进行永久性的刻字、刻印或切割。

喷墨打印机，可以在待码垛物表面上产生高质量的标记或图像。

通过打标器可以实现对于待码垛物的标记。

一种码垛系统，其包括码垛机械臂，还包括供料组件3，所述供料组件3能够定点供给待码垛物，且在供给待码垛物时提供待码垛物的重量数据；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的重量呈正相关。

具体而言，所述供料组件3包括：

两个呈对称设置的传送带31，用于传送载板32；

定位缸33，其位于两个传送带31之间，且所述定位缸33的伸缩端设置有定位块34，用于拦截并定位所述传送载板32；以及抬升缸35，其位于两个传送带31之间，所述抬升缸35的伸缩端中嵌入有重量传感器，用于在抬升所述待码垛物时获取待码垛物的重量数据。

也就是说，待码垛物的重量越大，对其进行夹持的难度越大，在此情况下，应该增加夹持力来提高夹持效果。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种码垛机械臂，其特征在于，包括：

三维驱动臂（1），其具有一三维驱动端；

码垛组件（2），其固接于所述三维驱动端，且所述码垛组件（2）包括：

筒体（21），其内顶部设置有视觉传感器，所述视觉传感器至少能够分辨待码垛物的形状；

环体（22），其间隔设置于所述筒体（21）的下方，且与所述筒体（21）之间形成有一空隙（27）；

多个呈圆周分布且贯穿所述空隙（27）的伸缩杆（25），所述伸缩杆（25）的伸缩端设置有接触爪（26），所述接触爪（26）中设置压力传感器；以及用于控制所述视觉传感器、伸缩杆（25）、压力传感器的控制器，所述控制器被构设为：码垛时，控制所述伸缩杆（25）伸长从而使得接触爪（26）抵靠于所述待码垛物上直至压力传感器检测到压力数据处于阈值范围内；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的形状复杂度呈正相关。

2.根据权利要求1所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述接触爪（26）为角板形状；

所述伸缩杆（25）能够沿环体（22）的周向进行移动调节；

所述控制器能够根据视觉传感器分辨待码垛物的形状确定待码垛物的边角位置，从而控制所述伸缩杆（25）沿环体（22）的周向进行移动调节，直至所述接触爪（26）对应于所述边角。

3.根据权利要求1所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述筒体（21）与环体（22）之间采用两个呈对称分布的T型杆（28）相连，两个所述T型杆（28）还共同连接有与所述环体（22）同心的轨道（23），所述轨道（23）上可移动的设置有移动组件（24），所述移动组件（24）固定连接所述伸缩杆（25）。

4.根据权利要求3所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述移动组件（24）包括：

仓体（241），其内设置有动力机构；

四个呈矩形分布的转轮（242），所述转轮（242）转动设置于所述仓体（241）的底部，且由动力机构驱动；以及两个呈对称分布的扶正块（243），所述扶正块（243）以及转轮（242）均具有对应于所述轨道（23）的槽体。

5.根据权利要求1所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述接触爪（26）包括：

底座（261）；

固定轴（262），其固定于所述底座（261）上；

两个对称分布的转板（263），所述转板（263）转动设置于所述固定轴（262）上；以及弹簧（264），其连接于所述底座（261）与转板（263）之间。

6.根据权利要求5所述的一种码垛机械臂，其特征在于，两个所述转板（263）之间还连接有柔性垫（265）。

7.根据权利要求1所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述三维驱动臂（1）的三维驱动端上还十字铰接有自适应杆（11），所述自适应杆（11）可伸缩，所述自适应杆（11）与电机（12）的输出端呈十字铰接。

8.根据权利要求1所述的一种码垛机械臂，其特征在于，所述筒体（21）中还设置有辅助器（29），所述辅助器（29）为除尘器、喷洒器、打标器中的一种或多种。

9.一种码垛系统，其包括如权利要求1-8任意一项所述的码垛机械臂，其特征在于，还包括供料组件（3），所述供料组件（3）能够定点供给待码垛物且在供给待码垛物时提供待码垛物的重量数据；

所述阈值范围为可变范围，其大小与待码垛物的重量呈正相关。

10.根据权利要求9所述的一种码垛系统，其特征在于，所述供料组件（3）包括：

两个呈对称设置的传送带（31），用于传送载板（32）；

定位缸（33），其位于两个传送带（31）之间，且所述定位缸（33）的伸缩端设置有定位块（34），用于拦截并定位所述传送载板（32）；以及抬升缸（35），其位于两个传送带（31）之间，所述抬升缸（35）的伸缩端中嵌入有重量传感器，用于在抬升所述待码垛物时获取待码垛物的重量数据。