CN211164008U

CN211164008U - 集成式机器人柔性化抓手

Info

Publication number: CN211164008U
Application number: CN201921652882.4U
Authority: CN
Inventors: 顾晓强; 李立钧; 陈鑫
Original assignee: SAIC Maxus Vehicle Co Ltd
Current assignee: SAIC Maxus Vehicle Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2029-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种集成式机器人柔性化抓手，包括设置在机器人（2）上并通过机器人控制转动和移动的抓手（1）；抓手包括抓手框架（11）及集成在抓手框架上的抓取吸盘组件（12）、吸盘控制组件、3D视觉传感器（14）、超声波传感器（15）和离线仿真器（16）；若干组抓取吸盘组件分别安装在抓手框架的底部并与通过气路吸盘控制组件连接，3D视觉传感器、超声波传感器的输出端分别与离线仿真器的输入端连接，离线仿真器的输出端连接到机器人的控制系统。本实用新型能对料箱和料箱内玻璃进行精准定位，同时对玻璃类型进行识别，并配合操作灵活的吸盘达到精准抓料和放料的目的，从而实现工作过程的自动化和柔性化。

Description

集成式机器人柔性化抓手

技术领域

本实用新型涉及一种工业生产机器人，尤其涉及一种集成式机器人柔性化抓手。

背景技术

目前，随着机械化、自动化生产的普及，汽车制造中玻璃的抓取（搬运）大多采用机器人抓手完成，现有技术的机器人抓手机械设计柔性差，操作时通常只能进行x、y、z轴方向的滑移，动作单一且运行轨迹固定，在周边环境发生改变或其它因素变化时，如发生玻璃位置、存放玻璃的料箱位置偏移等情况时，由于缺少传感技术的支持，系统对玻璃上下料的位置往往无法进行精确的判断，系统报警时有发生，影响汽车生产流水线作业效率。另外，由于生产车间的空间限制，现有技术的机器人抓手体积大，铁质框架质量重，无法满足小规模、多平台车型、多品种玻璃的排序。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集成式机器人柔性化抓手，能对料箱和料箱内玻璃进行精准定位，同时对玻璃类型进行识别，并配合操作灵活的吸盘达到精准抓料和放料的目的，从而实现工作过程的自动化和柔性化。

本实用新型是这样实现的：

一种集成式机器人柔性化抓手，包括设置在机器人上并通过机器人控制转动和移动的抓手；所述的抓手包括抓手框架及集成在抓手框架上的抓取吸盘组件、吸盘控制组件、3D视觉传感器、超声波传感器和离线仿真器；若干组抓取吸盘组件分别安装在抓手框架的底部并通过气路与吸盘控制组件连接，3D视觉传感器、超声波传感器的输出端分别与离线仿真器的输入端连接，离线仿真器的输出端连接到机器人的控制系统。

所述的抓手框架上设有若干条安装槽，若干组抓取吸盘组件分别对应安装在若干条安装槽上并能沿安装槽移动。

所述的抓取吸盘组件包括吸盘、连接杆和万向球，连接杆的一端通过万向球连接在抓手框架上，连接杆能绕万向球自由转动，吸盘设置在连接杆的另一端。

所述的吸盘控制组件包括阀岛及若干个控制器，若干个控制器分别与若干组抓取吸盘组件的吸盘一一对应连接，阀岛分别与机器人及若干个控制器建立网络通讯。

每个所述的控制器均包括供给阀、真空发生器、二位控制阀、真空破坏阀、先导单向阀和进气端口；进气端口通过气体管道分别连接至供给阀的进气口和二位控制阀的进气口；供给阀的出气口通过真空发生器连接至抓取吸盘组件的吸盘，形成真空气路；二位控制阀的出气口通过先导单向阀连接至抓取吸盘组件的吸盘，形成破真空气路。

所述的控制器还包括压力传感器，压力传感器连接到抓取吸盘组件的吸盘的进气端口。

所述的控制器还包括节流阀，节流阀设置在抓取吸盘组件的吸盘的进气管道上。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型由于集成了3D视觉传感器和超声波传感器，能精确判断玻璃的位置和种类以及料箱的位置，并引导抓手作业，使抓手的精准定向抓取和定位放置，从而实现了抓取过程的自诊断与柔性作业。

2、本实用新型由于采用了可调节位置和角度的吸盘，吸盘能完美贴合在玻璃的表面，通过阀岛使控制器控制吸盘的真空和破真空实现稳定的抓料和放料功能，适用于各种不同型号的曲面玻璃的抓料。

3、本实用新型采用了轻量化结构，抓取轻便、灵活，能耗和成本较低。

本实用新型通过3D视觉传感器和超声波传感器实现对料箱和料箱内玻璃的精准定位以及玻璃类型的识别，通过对偏移量的计算达到精准抓料和放料的目的，并配合可转动和移动的吸盘经真空和反吹破真空的控制实现对各类型玻璃等配件的稳定抓取，从而实现工作过程的自动化和柔性化。

附图说明

图1是本实用新型集成式机器人柔性化抓手的结构示意图；

图2是本实用新型集成式机器人柔性化抓手中控制器的气路原理图；

图3是本实用新型集成式机器人柔性化抓手的工作位置示意图。

图中，1抓手，11抓手框架，111安装槽，12抓取吸盘组件，121吸盘，123万向球，130阀岛，131供给阀，132真空发生器，133二位控制阀，134真空破坏阀，135先导单向阀，136进气端口，137压力传感器，138节流阀，14 3D视觉传感器，15超声波传感器，16离线仿真器，2机器人，21 HOME位，3库位B，31安全位置B，4库位A，41安全位置A。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1和附图3，一种集成式机器人柔性化抓手，包括设置在机器人2上并通过机器人2控制转动和移动的抓手1。所述的抓手1包括抓手框架11及集成在抓手框架11上的抓取吸盘组件12、吸盘控制组件、3D视觉传感器14、超声波传感器15和离线仿真器16；若干组抓取吸盘组件12分别安装在抓手框架11的底部并通过气路与吸盘控制组件连接，3D视觉传感器14、超声波传感器15的输出端分别与离线仿真器16的输入端连接，离线仿真器16的输出端连接到机器人2的控制系统。优选的，3D视觉传感器14、超声波传感器15也可与各类PLC系统或其他类型的开发系统相连接，便于通讯和控制。

所述的抓手框架11上设有若干条安装槽111，若干组抓取吸盘组件12分别对应安装在若干条安装槽111上并能沿安装槽111移动，可任意调整抓取吸盘组件12的位置，调整到位后固定即可，使抓取吸盘组件12的灵活性高，且调整简单易操作。优选的，抓手框架11可采用铝合金型材制成，轻量化设计能有效降低能耗且减轻了抓手1的整体重量，同时具有良好的承载能力，能满足各种玻璃承重需求。

所述的抓取吸盘组件12包括吸盘121、连接杆和万向球123，连接杆的一端通过万向球123连接在抓手框架11的安装槽111上，连接杆能绕万向球123自由转动，吸盘121设置在连接杆的另一端，用于吸附玻璃，优选的，吸盘121可采用型号为SAB-80-NBR60-G14-IG的1.5折波纹结构吸盘，具有极强的水平和横向抓取力，能完美贴合在玻璃的表面，同时具有良好的密封性和缓冲性能。吸盘121通过万向球123转动，工作姿态灵活，适用于不同弧度的玻璃的上下料。

所述的吸盘控制组件包括阀岛130及若干个控制器，若干个控制器分别与若干组抓取吸盘组件12的吸盘121一一对应连接，阀岛130可通过以太网经I/O模块1301分别与机器人2及若干个控制器建立通讯，可分别控制每个吸盘121的抓料和放料，提高操作灵活性、针对性和精准性，集成度高，结构紧凑，减少空间的占用。优选的，阀岛130的型号可采用VUVG-B14-T32C-MZT-F-1T1L，阀岛130可由机器人2的PLC控制系统控制，I/O模块1301的型号可采用1732E-16CFGM12QCR。

请参见附图2，每个所述的控制器均包括供给阀131、真空发生器132、二位控制阀133、真空破坏阀134、先导单向阀135和进气端口136；进气端口136通过气体管道分别连接至供给阀131的进气口和二位控制阀133的进气口；供给阀131的出气口通过真空发生器132连接至抓取吸盘组件12的吸盘121，形成真空气路；二位控制阀133的出气口通过先导单向阀135连接至抓取吸盘组件12的吸盘121，形成破真空气路。优选的，真空发生器132的型号为VN-07-M-13-PQ2-VQ2，先导单向阀135的型号为HGL-1/4-QS8。机器人2的PLC控制系统对吸盘控制组件进行编程控制，供给阀131通电时，从进气端口136输入净化压缩空气，净化压缩空气的压力不小于0.6MPa。净化压缩空气从供给阀131的进气口通向出气口，根据喷射原理在供给阀131与吸盘121连接的端口形成真空，使吸盘121真空吸合在玻璃表面，实现真空抓取；二位控制阀133打开切换气路，气体通过先导单向阀135经气体管道进入吸盘121，破坏吸盘121的真空状态，实现反吹放料。

所述的控制器还包括压力传感器137，压力传感器137连接到抓取吸盘组件12的吸盘121的进气端口，可用于监测抓取吸盘组件12的吸盘121的真空和破真空状态的工作压力，确保吸盘121的使用安全、可靠。优选的，压力传感器137的型号为DP-102-E-P。

所述的控制器还包括节流阀138，节流阀138设置在抓取吸盘组件12的吸盘121的进气管道上，可用于调节吸盘121的真空压力，确保吸盘121与玻璃表面的完美贴合。

优选的，可将阀岛130、压力传感器137、超声波传感器15等集成在固定在抓手框架11上的电气综合固定底板上，优化了安装控件，结构紧凑，且能满足控制功能需求。3D视觉传感器14可采用3D激光传感器，配以i Vision视觉识别软件，用于引导智能化作业；超声波传感器15用于检测玻璃的位置，检测精度高、效果好，使用状态稳定；离线仿真器16结合可达性和非干涉，可以保证各种玻璃特征点的识别，同时使机器人2的运行耗时最少。

请参见附图3，本实用新型在汽车生产过程中，抓手1抓取和存放玻璃的工作过程具体是：抓手1处于机器人2的HOME位21，抓手1上的3D视觉传感器14对库位B 3前安全位置B31处放料工位的料箱进行拍照定位，机器人2计算放料工位的料箱的偏移量。机器人2控制抓手1移动到库位A 4前的安全位置A 41，超声波传感器15对安全位置A 41处抓料工位的料箱内的玻璃进行拍照检测，检测完成后，再由3D视觉传感器14对抓料工位的料箱进行拍照定位并判断当前库位的玻璃类型，机器人2计算抓料工位的料箱的偏移量，机器人根据3D视觉传感器14给出的偏移值自动调整抓手1的方向和位置，通过吸盘控制组件控制吸盘121吸合在玻璃表面，完成抓料动作并随机器人2移动到安全位置B 31，机器人2根据安全位置B31处放料工位的料箱的偏移值调整抓手1的姿态，使吸盘121破真空后将玻璃放入放料工位的料箱。抓手1回到机器人2的HOME位21。通过对偏移量的计算，实现了抓手1的精准定向抓取和定位放置。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种集成式机器人柔性化抓手，包括设置在机器人（2）上并通过机器人（2）控制转动和移动的抓手（1）；其特征是：所述的抓手（1）包括抓手框架（11）及集成在抓手框架（11）上的抓取吸盘组件（12）、吸盘控制组件、3D视觉传感器（14）、超声波传感器（15）和离线仿真器（16）；若干组抓取吸盘组件（12）分别安装在抓手框架（11）的底部并通过气路与吸盘控制组件连接，3D视觉传感器（14）、超声波传感器（15）的输出端分别与离线仿真器（16）的输入端连接，离线仿真器（16）的输出端连接到机器人（2）的控制系统。

2.根据权利要求1所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：所述的抓手框架（11）上设有若干条安装槽（111），若干组抓取吸盘组件（12）分别对应安装在若干条安装槽（111）上并能沿安装槽（111）移动。

3.根据权利要求1或2所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：所述的抓取吸盘组件（12）包括吸盘（121）、连接杆和万向球（123），连接杆的一端通过万向球（123）连接在抓手框架（11）上，连接杆能绕万向球（123）自由转动，吸盘（121）设置在连接杆的另一端。

4.根据权利要求1所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：所述的吸盘控制组件（13）包括阀岛（130）及若干个控制器，若干个控制器分别与若干组抓取吸盘组件（12）的吸盘（121）一一对应连接，阀岛（130）分别与机器人（2）及若干个控制器建立网络通讯。

5.根据权利要求4所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：每个所述的控制器均包括供给阀（131）、真空发生器（132）、二位控制阀（133）、真空破坏阀（134）、先导单向阀（135）和进气端口（136）；进气端口（136）通过气体管道分别连接至供给阀（131）的进气口和二位控制阀（133）的进气口；供给阀（131）的出气口通过真空发生器（132）连接至抓取吸盘组件（12）的吸盘（121），形成真空气路；二位控制阀（133）的出气口通过先导单向阀（135）连接至抓取吸盘组件（12）的吸盘（121），形成破真空气路。

6.根据权利要求4或5所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：所述的控制器还包括压力传感器（137），压力传感器（137）连接到抓取吸盘组件（12）的吸盘（121）的进气端口。

7.根据权利要求4或5所述的集成式机器人柔性化抓手，其特征是：所述的控制器还包括节流阀（138），节流阀（138）设置在抓取吸盘组件（12）的吸盘（121）的进气管道上。