CN118061195A - 一种基于视觉伺服的工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业机器人技术领域，具体是一种基于视觉伺服的工业机器人，包括机器人架体以及安装在机器人架体上的抓取模块，所述抓取模块上还设置有视觉模块，机器人架体可以调整抓取模块的空间位置；本发明通过设置的抓取模块，通过使转动底座相对于固定顶座旋转，可以使得多个夹持块均朝向转动底座的中轴线方向同步移动，即多个夹持块同步逐渐靠拢，实现对工件的夹持固定；相反的，当夹持块朝向远离转动底座外壁的方向移动时，则会对工件进行释放，使用方便，对工件的抓取效果好；本发明还通过设置的顶轮廓摄像模组和侧轮廓摄像模组，可以对工具进行多角度的视觉信息采集，且设置的侧轮廓摄像模组的高度可以调整，使用灵活。

Description

一种基于视觉伺服的工业机器人

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉伺服的工业机器人。

背景技术

随着工业自动化技术的快速发展，工业机器人在制造业中的应用越来越广泛。

传统的工业机器人主要依赖于预设的程序和固定的工具路径来完成特定的任务，这种方式在处理重复性高、结构化环境的作业中表现出色。然而，随着生产需求的多样化和个性化，工业机器人需要具备更高的灵活性和自适应能力，以应对不断变化的生产环境和任务需求。

在这种背景下，基于视觉伺服的工业机器人技术应运而生。视觉伺服技术是一种利用视觉信息作为反馈信号，实现机器人精确控制的技术。通过集成先进的图像处理算法和机器学习技术，视觉伺服系统能够使机器人在复杂、非结构化的环境中实现自主定位、识别、跟踪和操作。

目前，视觉伺服技术已经在多个领域得到应用，如装配、焊接、搬运、检测等。通过视觉伺服系统，机器人能够实时获取环境信息，识别目标物体的位置、形状和姿态，从而实现进一步的抓取操作。

经发明人检索，如公开号为CN117086912A的专利文件中公开了一种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。

该专利的技术方案存在以下不足之处：

第一，视觉模块的采集范围具有明显的局限性，无法对工件进行多角度的画面采集，影响对工件的定位，与工业机器人的夹持组件协调性较差；

第二，工业机器人的夹持组件结构单一，进行夹持时通过夹板和弹簧杆相互配合，仅能基于对工件的两侧进行夹持固定，后续转动以及通过整个机器人带动该工件移动时，无法有效避免工件发生滑动掉落的情况。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于视觉伺服的工业机器人，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种基于视觉伺服的工业机器人，包括机器人架体以及安装在机器人架体上的抓取模块，所述抓取模块上还设置有视觉模块，机器人架体可以调整抓取模块的空间位置；

所述抓取模块包括固定顶座，所述固定顶座的下方转动连接设置有转动底座，所述固定顶座上还安装有用于驱动所述转动底座旋转的驱动电机，其中，驱动电机的输出轴与转动底座同轴固定连接；

所述转动底座的外壁上呈圆周阵列等间距固定安装有多个支撑圆辊；所述抓取模块还包括与多个支撑圆辊一一对应的多个导向辊，导向辊与固定顶座之间为固定连接，所述导向辊为两组转辊结构，两组转辊之间的间隙中贯穿滑动设置有对应的连接压杆，其中，连接压杆的一端与支撑圆辊的旋转部连接，所述连接压杆的另一端固定设置有夹持块，当转动底座相对于固定顶座产生一定角度的旋转时，由于调整了支撑圆辊与导向辊之间的间距，这样会使得夹持块产生相对于转动底座外壁的靠近移动或者远离移动，当夹持块朝向靠近转动底座外壁的方向移动时，也就是说，使得多个夹持块均朝向转动底座的中轴线方向移动，即多个夹持块逐渐靠拢，实现对工件的夹持固定；相反的，当夹持块朝向远离转动底座外壁的方向移动时，则会对工件进行释放；

所述视觉模块包括顶轮廓摄像模组和侧轮廓摄像模组；

顶轮廓摄像模组设置在转动底座底部的中心处；

侧轮廓摄像模组安装在调高组件上，调高组件与转动齿环连接，转动齿环与固定顶座、转动底座处于同轴设置；侧轮廓摄像模组的所处高度可以通过调高组件进行调整。

在本发明的一些实施例中，所述固定顶座 与支撑杆固定连接，其中，支撑杆为L形杆结构，支撑杆具有横向侧和竖向侧；

固定顶座固定安装在支撑杆的横向侧；

所述抓取模块支撑固定安装在支撑杆的横向侧端部，支撑杆的竖向侧端部与横梁的一端连接，横梁端部还安装有用于驱动支撑杆竖向侧旋转的第一角度调节电机，即第一角度调节电机的输出轴与支撑杆的竖向侧端部驱动连接；所述横梁的另一端铰接连接在支柱上，支柱上还安装有液压伸缩杆，液压伸缩杆的伸缩端与横梁连接，以利用液压伸缩杆的伸缩功能，使得横梁相对于支柱转动一定角度。

在本发明的一些实施例中，所述机器人架体还包括液压伸缩立柱，所述支柱的底端安装在转动座上，转动座转动安装在所述液压伸缩立柱的伸缩端顶端，所述液压伸缩立柱的底端固定安装在固定座上。

在本发明的一些实施例中，所述固定顶座的外壁上固定安装有连接横杆，所述导向辊与连接横杆之间连接；

所述视觉模块包括转动齿环，所述转动齿环支撑转动设置在连接横杆上，转动齿环与固定顶座、转动底座处于同轴设置，即转动齿环在转动时的中线轴，与固定顶座、转动底座的中心轴共线；

所述支撑杆上安装有用于驱动视觉模块旋转的第二角度调节电机，所述第二角度调节电机的输出轴上安装有驱动齿轮，驱动齿轮与转动齿环相啮合，以利用第二角度调节电机驱动视觉模块旋转。

在本发明的一些实施例中，所述调高组件包括支撑框，支撑框固定安装在转动齿环上，所述支撑框上沿竖直方向上滑动设置有模组座，多个侧轮廓摄像模组等间距安装在模组座上；所述模组座上还固定设置有限位滑块，所述限位滑块滑动设置在支撑框侧壁上的导轨腔中，以对模组座在竖直方向上进行的升降运动进行导向；所述调高组件还包括调节丝杆，所述模组座通过螺纹连接方式安装在调节丝杆上，所述调高组件还包括用于驱动所述调节丝杆旋转的正反转伺服电机，所述正反转伺服电机安装在支撑框的顶部，本发明实施利用正反转伺服电机驱动调节丝杆旋转，进而根据调节丝杆的旋转方向，来调整模组座所处高度，即调整侧轮廓摄像模组所处的高度。

与现有技术相比，本发明提供的基于视觉伺服的工业机器人的有益效果是：

第一，本发明通过设置的抓取模块，通过使转动底座相对于固定顶座旋转，可以使得多个夹持块均朝向转动底座的中轴线方向同步移动，即多个夹持块同步逐渐靠拢，实现对工件的夹持固定；相反的，当夹持块朝向远离转动底座外壁的方向移动时，则会对工件进行释放，使用方便，对工件的抓取效果好；

第二，本发明还通过设置的顶轮廓摄像模组和侧轮廓摄像模组，可以对工具进行多角度的视觉信息采集，且设置的侧轮廓摄像模组的高度可以调整，使用灵活。

综上所述，本发明在对抓取模块的空间位置进行调整时，通过视觉模块进行视觉辅助，以提高抓取模块对工件的抓取精度，也就是说，有助于调整抓取模块的抓取角度，以保证对工件进行抓取的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明一种基于视觉伺服的工业机器人的立体结构图；

图2为本发明一种基于视觉伺服的工业机器人的正视图；

图3为本发明一种基于视觉伺服的工业机器人的俯视图；

图4为本发明提供的抓取模块和视觉模块的配合示意图；

图5为图4的仰视图；

图6为本发明提供的视觉模块的结构示意图；

图7为本发明提供的抓取模块的结构示意图；

图8为本发明抓取模块中抓取模块的局部结构示意图；

图9为本发明视觉模块的局部结构示意图；

附图标记如下：

100、机器人架体；101、固定座；102、横梁；103、液压伸缩杆；104、支撑杆；105、液压伸缩立柱；106、第一角度调节电机；107、转动座；108、支柱；

200、抓取模块；201、驱动电机；202、固定顶座；203、转动底座；204、连接横杆；205、夹持块；206、连接压杆；207、导向辊；208、支撑圆辊；

300、视觉模块；301、顶轮廓摄像模组；302、侧轮廓摄像模组；303、调高组件；3031、模组座；3032、支撑框；3033、限位滑块；3034、调节丝杆；3035、正反转伺服电机；304、第二角度调节电机；3041、驱动齿轮；305、转动齿环。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，一种基于视觉伺服的工业机器人，包括机器人架体100以及安装在机器人架体100上的抓取模块200，所述抓取模块200上还设置有视觉模块300，机器人架体100可以调整抓取模块200的空间位置，在对抓取模块200的空间位置进行调整时，通过视觉模块300进行视觉辅助，以提高抓取模块200对工件的抓取精度，也就是说，有助于调整抓取模块200的抓取角度，以保证对工件进行抓取的灵活性。

作为优选，在本发明实施例中，所述机器人架体100包括的支撑杆104为L形杆结构，支撑杆104具有横向侧和竖向侧；

所述抓取模块200支撑固定安装在支撑杆104的横向侧端部，支撑杆104的竖向侧端部与横梁102的一端连接，横梁102端部还安装有用于驱动支撑杆104竖向侧旋转的第一角度调节电机106，即第一角度调节电机106的输出轴与支撑杆104的竖向侧端部驱动连接；所述横梁102的另一端铰接连接在支柱108上，支柱108上还安装有液压伸缩杆103，液压伸缩杆103的伸缩端与横梁102连接，以利用液压伸缩杆103的伸缩功能，使得横梁102相对于支柱108在竖直方向上转动一定角度，以将抓取模块200抬高或者下移。

进一步的，所述机器人架体100还包括液压伸缩立柱105，所述支柱108的底端安装在转动座107上，转动座107转动安装在所述液压伸缩立柱105的伸缩端顶端，所述液压伸缩立柱105的底端固定安装在固定座101上。

请继续参阅图3-图5，在本发明实施例中，所述抓取模块200包括固定顶座202，固定顶座202固定安装在支撑杆104的横向侧，所述固定顶座202的下方转动连接设置有转动底座203，所述固定顶座202上还安装有用于驱动所述转动底座203旋转的驱动电机201，其中，驱动电机201的输出轴与转动底座203同轴固定连接。

进一步的，如图4、图5、图7和图8所示，所述转动底座203的外壁上呈圆周阵列等间距固定安装有多个支撑圆辊208；所述抓取模块200还包括与多个支撑圆辊208一一对应的多个导向辊207，导向辊207与固定顶座202之间为固定连接，所述导向辊207为两组转辊结构，两组转辊之间的间隙中贯穿滑动设置有对应的连接压杆206，其中，连接压杆206的一端与支撑圆辊208的旋转部连接，所述连接压杆206的另一端固定设置有夹持块205，当转动底座203相对于固定顶座202产生一定角度的旋转时，由于调整了支撑圆辊208与导向辊207之间的间距，这样会使得夹持块205产生相对于转动底座203外壁的靠近移动或者远离移动，当夹持块205朝向靠近转动底座203外壁的方向移动时，也就是说，使得多个夹持块205均朝向转动底座203的中轴线方向移动，即多个夹持块205逐渐靠拢，实现对工件的夹持固定；相反的，当夹持块205朝向远离转动底座203外壁的方向移动时，则会对工件进行释放。

进一步的，在本发明实施例中，所述固定顶座202的外壁上固定安装有连接横杆204，所述导向辊207与连接横杆204之间连接。

请继续参阅图4-图6，在本发明实施例中，所述视觉模块300包括转动齿环305，所述转动齿环305支撑转动设置在连接横杆204上，其中转动齿环305与固定顶座202、转动底座203处于同轴设置，即转动齿环305在转动时的中线轴，与固定顶座202、转动底座203的中心轴共线。

具体的，所述支撑杆104上安装有用于驱动视觉模块300旋转的第二角度调节电机304，所述第二角度调节电机304的输出轴上安装有驱动齿轮3041，驱动齿轮3041与转动齿环305相啮合，以利用第二角度调节电机304驱动视觉模块300旋转。

作为优选，所述视觉模块300还包括顶轮廓摄像模组301和侧轮廓摄像模组302，顶轮廓摄像模组301设置在转动底座203底部的中心处；所述侧轮廓摄像模组302安装在调高组件303上，而调高组件303与转动齿环305连接，进一步的，侧轮廓摄像模组302的所处高度可以通过调高组件303进行调整。

其中，如图9所示，在本发明实施例中，所述调高组件303包括支撑框3032，支撑框3032固定安装在转动齿环305上，所述支撑框3032上沿竖直方向上滑动设置有模组座3031，多个侧轮廓摄像模组302等间距安装在模组座3031上；所述模组座3031上还固定设置有限位滑块3033，所述限位滑块3033滑动设置在支撑框3032侧壁上的导轨腔中，以对模组座3031在竖直方向上进行的升降运动进行导向；所述调高组件303还包括调节丝杆3034，所述模组座3031通过螺纹连接方式安装在调节丝杆3034上，所述调高组件303还包括用于驱动所述调节丝杆3034旋转的正反转伺服电机3035，所述正反转伺服电机3035安装在支撑框3032的顶部，本发明实施利用正反转伺服电机3035驱动调节丝杆3034旋转，进而根据调节丝杆3034的旋转方向，来调整模组座3031所处高度，即调整侧轮廓摄像模组302所处的高度。

本发明提供的基于视觉伺服的工业机器人，通过设置的抓取模块200，通过使转动底座203相对于固定顶座202旋转，可以使得多个夹持块205均朝向转动底座203的中轴线方向同步移动，即多个夹持块205同步逐渐靠拢，实现对工件的夹持固定；相反的，当夹持块205朝向远离转动底座203外壁的方向移动时，则会对工件进行释放，使用方便，对工件的抓取效果好；

本发明还通过设置的顶轮廓摄像模组301和侧轮廓摄像模组302，可以对工具进行多角度的视觉信息采集，且设置的侧轮廓摄像模组302的高度可以调整，使用灵活。

以上各方案均只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种基于视觉伺服的工业机器人，包括机器人架体（100）以及安装在机器人架体（100）上的抓取模块（200），所述抓取模块（200）上还设置有视觉模块（300）；

其特征在于：

所述抓取模块（200）包括固定顶座（202），所述固定顶座（202）的下方转动连接设置有转动底座（203），所述固定顶座（202）上还安装有用于驱动所述转动底座（203）旋转的驱动电机（201）；

所述转动底座（203）的外壁上呈圆周阵列等间距固定安装有多个支撑圆辊（208）；所述抓取模块（200）还包括与多个支撑圆辊（208）一一对应的多个导向辊（207），导向辊（207）与固定顶座（202）之间为固定连接，所述导向辊（207）为两组转辊结构，两组转辊之间的间隙中贯穿滑动设置有对应的连接压杆（206），其中，连接压杆（206）的一端与支撑圆辊（208）的旋转部连接，所述连接压杆（206）的另一端固定设置有夹持块（205）；

所述视觉模块（300）包括顶轮廓摄像模组（301）和侧轮廓摄像模组（302）；

顶轮廓摄像模组（301）设置在转动底座（203）底部的中心处；

侧轮廓摄像模组（302）安装在调高组件（303）上，调高组件（303）与转动齿环（305）连接，转动齿环（305）与固定顶座（202）、转动底座（203）处于同轴设置；侧轮廓摄像模组（302）的所处高度可以通过调高组件（303）进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于，所述固定顶座（202）与支撑杆（104）固定连接，其中，支撑杆（104）为L形杆结构，支撑杆（104）具有横向侧和竖向侧；

固定顶座（202）固定安装在支撑杆（104）的横向侧；

所述抓取模块（200）支撑固定安装在支撑杆（104）的横向侧端部，支撑杆（104）的竖向侧端部与横梁（102）的一端连接，横梁（102）端部还安装有用于驱动支撑杆（104）竖向侧旋转的第一角度调节电机（106），第一角度调节电机（106）的输出轴与支撑杆（104）的竖向侧端部驱动连接；

所述横梁（102）的另一端铰接连接在支柱（108）上，支柱（108）上还安装有液压伸缩杆（103），液压伸缩杆（103）的伸缩端与横梁（102）连接。

3.根据权利要求2所述的基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于，所述机器人架体（100）还包括液压伸缩立柱（105），所述支柱（108）的底端安装在转动座（107）上，转动座（107）转动安装在所述液压伸缩立柱（105）的伸缩端顶端，所述液压伸缩立柱（105）的底端固定安装在固定座（101）上。

4.根据权利要求3所述的基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于，所述固定顶座（202）的外壁上固定安装有连接横杆（204），所述导向辊（207）与连接横杆（204）之间连接；

所述视觉模块（300）包括转动齿环（305），所述转动齿环（305）支撑转动设置在连接横杆（204）上；

所述支撑杆（104）上安装有用于驱动视觉模块（300）旋转的第二角度调节电机（304），所述第二角度调节电机（304）的输出轴上安装有驱动齿轮（3041），驱动齿轮（3041）与转动齿环（305）相啮合。

5.根据权利要求4所述的基于视觉伺服的工业机器人，其特征在于，所述调高组件（303）包括支撑框（3032），支撑框（3032）固定安装在转动齿环（305）上，所述支撑框（3032）上沿竖直方向上滑动设置有模组座（3031），多个侧轮廓摄像模组（302）等间距安装在模组座（3031）上；所述模组座（3031）上还固定设置有限位滑块（3033），所述限位滑块（3033）滑动设置在支撑框（3032）侧壁上的导轨腔中；

所述调高组件（303）还包括调节丝杆（3034），所述模组座（3031）通过螺纹连接方式安装在调节丝杆（3034）上，所述调高组件（303）还包括用于驱动所述调节丝杆（3034）旋转的正反转伺服电机（3035），所述正反转伺服电机（3035）安装在支撑框（3032）的顶部。