CN211220763U - 一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，具有机器人安装法兰机构、气动夹爪机构、视觉定位系统和安装底板，所述安装底板具有抓手安装底板和视觉系统安装底板，所述机器人安装法兰机构设置于所述抓手安装底板的上侧面，所述气动夹爪机构设置于所述抓手安装底板的下侧面，所述视觉定位系统设置于所述视觉系统安装底板的下侧面。本实用新型实现了平衡块拆垛装配的自动化，降低人工成本，减少了人工搬运所带来的不可控安全风险，提高了整体的工作效率。

Description

一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器

技术领域

本实用新型涉及平衡块拆垛装配生产自动化技术领域，尤其涉及一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器。

背景技术

平衡块，又称轮胎平衡块，是车辆安装在车轮上的配重部件，平衡块的作用在于让车轮的质量差距尽量缩小，使车轮在高速旋转下保持相对平衡的状态。在平衡块生产过程中，会将平衡块进行码垛，等到装配时再进行拆垛使用。在现有的生产工艺中，有使用人工拆垛装配和机器人拆垛装配。人工拆垛费时费力，劳动强度大，效率较低，而机器人拆垛装配速度快，效率高，机器人代替人工是整个拆垛装配产业的发展趋势。

在机器人拆垛装配领域中，虽然平行抓手的品牌及种类很多，但是通用的平行夹爪的局限性比较大，因为平衡块属于不规则压铸工件，定位抓取较为困难；另外，对平衡块的初始摆放、最终装配位置的要求也比较高。因此需要设计一种适用于平衡块压铸件领域的机器人抓手来进行拆垛装配。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，能够更好的适应平衡块拆垛装配过程中的自动化任务，可以极大的提高生产效率。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，具有机器人安装法兰机构、气动夹爪机构、视觉定位系统和安装底板，所述安装底板具有抓手安装底板和视觉系统安装底板，所述机器人安装法兰机构设置于所述抓手安装底板的上侧面，所述气动夹爪机构设置于所述抓手安装底板的下侧面，所述视觉定位系统设置于所述视觉系统安装底板的下侧面。

上述技术方案所述机器人安装法兰机构具有连接法兰、力传感器安装座和力传感器，所述力传感器安装座连接于安装底板，所述连接法兰连接于所述力传感器安装座，所述力传感器内置于所述力传感器安装座。

上述技术方案所述气动夹爪机构具有第一夹爪、第二夹爪、第三夹爪、线性滑轨和驱动气缸，所述第一夹爪位于所述抓手安装底板的一侧，所述第二夹爪和所述第三夹爪位于所述抓手安装底板的另一侧，第一夹爪、第二夹爪、第三夹爪通过所述驱动气缸连接于所述线性滑轨。

上述技术方案所述气动夹爪机构还设有夹爪连接板，夹爪连接板连接于所述第二夹爪和所述第三夹爪。

上述技术方案所述驱动气缸具有两个，一个固定连接所述第二夹爪和所述第三夹爪，另一个固定连接所述第一夹爪。

上述技术方案两个所述驱动气缸之间还设有中心定位气缸，所述中心定位气缸连接有中心定位板。

上述技术方案所述中心定位板背向所述中心定位气缸的一面的两端设有中心定位头。

上述技术方案所述视觉定位系统具有视觉相机、测距传感器和光源，所述视觉相机和所述测距传感器相邻设置于所述视觉系统安装底板的中心位置。

上述技术方案所述光源具有两个，两个所述光源等距位于所述视觉相机和所述测距传感器的两侧并且相互平行。

上述技术方案所述光源的两端还设有光源可调支架。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：

(1)本实用新型实现了平衡块拆垛装配的自动化，降低人工成本，减少了人工搬运所带来的不可控安全风险，提高了整体的工作效率。

(2)本实用新型设置夹爪连接板连接第二夹爪、第三夹爪，夹取强度高，不会掉落；设置光源可调支架，针对不同的工作环境进行光源角度的调节，方便快捷。

(3)本实用新型设置机器人安装法兰机构，内部设有力传感器，如果装配时目标位置的摆放偏差过大，导致装配遇到阻力过大，力传感器触发，机器人动作停止，目标位置的工件流走至人工位装配，可以有效的降低装配不合格的机率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的仰视结构示意图。

图中：1-机器人安装法兰机构、2-气动夹爪机构、3-视觉定位系统、4-安装底板、11-连接法兰、12-力传感器安装座、13-力传感器、21-第一夹爪、22-第二夹爪、23-第三夹爪、24-线性滑轨、25-驱动气缸、26-夹爪连接板、27-中心定位气缸、28-中心定位板、29-中心定位头、31-视觉相机、32-测距传感器、33-光源、34-光源可调支架、41-抓手安装底板、42-视觉系统安装底板、43-视觉部件连接板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

见图1和图2，本实用新型具有机器人安装法兰机构1、气动夹爪机构2、视觉定位系统3和安装底板4，所述安装底板4具有抓手安装底板41和视觉系统安装底板42，所述机器人安装法兰机构1设置于所述抓手安装底板41的上侧面，所述气动夹爪机构2设置于所述抓手安装底板41的下侧面，所述视觉定位系统3设置于所述视觉系统安装底板42的下侧面。抓手安装底板41和视觉系统安装底板42的上下表面均为矩形，抓手安装底板41和视觉系统安装底板42连接处可以采取焊接、连接板搭扣再螺纹连接等固定连接方式。本实施例中采取使用视觉部件连接板43搭扣再进行螺纹固定将抓手安装底板41和视觉系统安装底板42连接到一起。

所述机器人安装法兰机构1具有连接法兰11、力传感器安装座12和力传感器13，所述力传感器安装座12连接于安装底板4，所述连接法兰11连接于所述力传感器安装座12，所述力传感器13内置于所述力传感器安装座12。连接法兰11用于将本实用新型一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器连接到机器人。力传感器安装座12和连接法兰1之间可以通过轴承导柱进行连接，力传感器安装座12和连接法兰11之间保留必要的空隙，以保证力传感器有足够的测量位移。

所述气动夹爪机构2具有第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23、线性滑轨24和驱动气缸25，所述第一夹爪21位于所述抓手安装底板41的一侧，所述第二夹爪22和所述第三夹爪23位于所述抓手安装底板41的另一侧，第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23通过所述驱动气缸25连接于所述线性滑轨24。抓取时，驱动气缸25在线性滑轨24上运动带动第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23相向位移，位移到第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23同时抓紧平衡块时驱动气缸5停止位移。

所述气动夹爪机构2还设有夹爪连接板26，夹爪连接板26连接于所述第二夹爪22和所述第三夹爪23。夹爪连接板26相当于一个夹固板的作用，可以使得第二夹爪22和所述第三夹爪23同时向第一夹爪21相向位移，提高夹取时的加紧强度，防止抓取过松致使平衡块掉落。

所述驱动气缸25具有两个，一个固定连接所述第二夹爪22和所述第三夹爪23，另一个固定连接所述第一夹爪21。两个驱动气缸25在线性滑轨24上做相向位移来夹紧平衡块。

两个所述驱动气缸25之间还设有中心定位气缸27，所述中心定位气缸27连接有中心定位板28。中心定位气缸27和中心定位板28之间通过直线轴承进行连接，中心定位气缸27控制中心定位板28进行上下运动。中心定位板28辅助第一夹爪21、第二夹爪22和第三夹爪23从平衡块的上方加以固定夹持。

所述中心定位板28背向所述中心定位气缸27的一面的两端设有中心定位头29。中心定位头29辅助中心定位板28对平衡块的上方进行夹持定位。

所述视觉定位系统3具有视觉相机31、测距传感器32和光源33，所述视觉相机31和所述测距传感器32相邻设置于所述视觉系统安装底板42的中心位置。视觉相机31和测距传感器32为了便于安装，可以在视觉系统安装底板42设置相应的安装支架。光源33开启后，由视觉相机31找出待搬运、检测平衡块托盘的放置位置，并进一步计算出待搬运、检测平衡块的坐标系，同时，测距传感器32扫描托盘，确定平衡块放置的行、列以及层数。检测完毕后，视觉相机31将平衡块的坐标值发给搬运机器人进行后续操作。

所述光源33具有两个，两个所述光源33等距位于所述视觉相机31和所述测距传感器32的两侧并且相互平行。设置两个平行的光源，保证视觉相机31能够有足够的光源找出待搬运、检测平衡块的坐标系。

所述光源33的两端还设有光源可调支架34，可以进光源33进行角度调节，保证视觉相机31的正常运作。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型机器人末端执行器的运作主要包含以下步骤：

步骤1、机器人末端执行器的测距传感器32，对待拆平衡块的托盘进行扫描，计算托盘上平衡块的码垛高度、托盘码垛的上层码垛状态，并把结果发给机器人；

步骤2、机器人根据测距传感器的计算结果，调整视觉系统的位置；

步骤3、视觉系统对平衡块进行视觉定位，并把平衡块的位置信息发给机器人；

步骤4、机器人调整抓取姿态；

步骤5、机器人末端执行器抓取平衡块，进行拆垛。

启动光源33，由视觉相机31找出待搬运、检测平衡块托盘的放置位置，并进一步计算出待搬运、检测平衡块的坐标系，同时，测距传感器32扫描托盘，确定平衡块放置的行、列以及层数。检测完毕，视觉相机31则把平衡块的坐标值发给搬运机器人。之后，测距传感器32计算出平衡块放置位置到本实用新型的距离，机器人驱动末端执行器至抓取位置，气动夹爪机构2开始工作。气动夹爪机构2转动至平衡块放置的角度，驱动气缸25在线性滑轨24上运动带动第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23相向位移，位移到第一夹爪21、第二夹爪22、第三夹爪23同时抓紧平衡块时驱动气缸5停止位移，第一夹爪21、第二夹爪22和第三夹爪23同时抓紧平衡块并将其搬运至水平中转台。之后，视觉定位系统3再次工作，检测装配的目标位置的坐标，发送至机器人端，识别完成后，中心定位气缸27带动中心定位板28及中心定位头29下沉至平衡块定位特征点，两侧第一夹爪21、第二夹爪22和第三夹爪23抓取平衡块工件，装配至目标位置，完成一次拆垛装配动作。如果装配时目标位置的摆放偏差过大，导致装配遇到阻力过大，力传感器13触发，机器人动作停止，目标位置的工件流走至人工位装配。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：具有机器人安装法兰机构(1)、气动夹爪机构(2)、视觉定位系统(3)和安装底板(4)，所述安装底板(4)具有抓手安装底板(41)和视觉系统安装底板(42)，所述机器人安装法兰机构(1)设置于所述抓手安装底板(41)的上侧面，所述气动夹爪机构(2)设置于所述抓手安装底板(41)的下侧面，所述视觉定位系统(3)设置于所述视觉系统安装底板(42)的下侧面。

2.根据权利要求1所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述机器人安装法兰机构(1)具有连接法兰(11)、力传感器安装座(12)和力传感器(13)，所述力传感器安装座(12)连接于安装底板(4)，所述连接法兰(11)连接于所述力传感器安装座(12)，所述力传感器(13)内置于所述力传感器安装座(12)。

3.根据权利要求1所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述气动夹爪机构(2)具有第一夹爪(21)、第二夹爪(22)、第三夹爪(23)、线性滑轨(24)和驱动气缸(25)，所述第一夹爪(21)位于所述抓手安装底板(41)的一侧，所述第二夹爪(22)和所述第三夹爪(23)位于所述抓手安装底板(41)的另一侧，第一夹爪(21)、第二夹爪(22)、第三夹爪(23)通过所述驱动气缸(25)连接于所述线性滑轨(24)。

4.根据权利要求3所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述气动夹爪机构(2)还设有夹爪连接板(26)，夹爪连接板(26)连接于所述第二夹爪(22)和所述第三夹爪(23)。

5.根据权利要求4所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述驱动气缸(25)具有两个，一个固定连接所述第二夹爪(22)和所述第三夹爪(23)，另一个固定连接所述第一夹爪(21)。

6.根据权利要求5所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：两个所述驱动气缸(25)之间还设有中心定位气缸(27)，所述中心定位气缸(27)连接有中心定位板(28)。

7.根据权利要求6所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述中心定位板(28)背向所述中心定位气缸(27)的一面的两端设有中心定位头(29)。

8.根据权利要求1所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述视觉定位系统(3)具有视觉相机(31)、测距传感器(32)和光源(33)，所述视觉相机(31)和所述测距传感器(32)相邻设置于所述视觉系统安装底板(42)的中心位置。

9.根据权利要求8所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述光源(33)具有两个，两个所述光源(33)等距位于所述视觉相机(31)和所述测距传感器(32)的两侧并且相互平行。

10.根据权利要求9所述的一种视觉引导的平衡块拆垛装配机器人末端执行器，其特征在于：所述光源(33)的两端还设有光源可调支架(34)。

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