RU2804513C1 - Gripper - Google Patents

Gripper Download PDF

Info

Publication number
RU2804513C1
RU2804513C1 RU2022133987A RU2022133987A RU2804513C1 RU 2804513 C1 RU2804513 C1 RU 2804513C1 RU 2022133987 A RU2022133987 A RU 2022133987A RU 2022133987 A RU2022133987 A RU 2022133987A RU 2804513 C1 RU2804513 C1 RU 2804513C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gripping
proximity sensor
gripping head
fingers
head
Prior art date
Application number
RU2022133987A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Андреевич Ефимцев
Сергей Александрович Гравчиков
Егор Константинович Федотов
Original Assignee
Ооо "Чистая Среда-Экобот"
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Чистая Среда-Экобот" filed Critical Ооо "Чистая Среда-Экобот"
Priority to PCT/RU2023/000029 priority Critical patent/WO2024136694A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2804513C1 publication Critical patent/RU2804513C1/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering and instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to gripping devices of manipulators for mechanical sorting of municipal solid waste. The gripping device comprises a control unit and a gripping head located on a mechanical drive. The gripping head comprises at least two movable gripping fingers with an anti-friction coating, a microphone located at the base of the gripping head, a metal rod equipped with a movement mechanism, an induction proximity sensor located on at least one of the gripping fingers, and an optical proximity sensor.
EFFECT: increased accuracy of determining the material of sorted objects.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к захватным устройствам манипуляторов, а именно для механической сортировки твердых коммунальных отходов.The invention relates to mechanical engineering and instrument making, namely to gripping devices for manipulators, namely for mechanical sorting of solid municipal waste.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Из уровня техники известен захват манипулятора (SU863332 A1, опуб. 21.12.1979), губки, на которых установлены тактильные датчики, соединенные через усилитель с системой управления манипулятором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, тактильные датчики выполнены в виде двух спаев термопар, при этом один спай размещен на рабочей, а другой - на нерабочей поверхностях губок, причем термопары включены по мостовой схеме в два смежных плеча, причем в одну диагональ мостовой схемы включен усилитель, а в другую - дополнительно введенный источник питания, и между усилителем и системой управления дополнительно введено дифференцирующее звено. Материал переносимого объекта определяется по характеру сигнала, снимаемого с дифференцирующего звена через усилитель.Known from the prior art is a manipulator grip (SU863332 A1, publ. 12/21/1979), jaws on which tactile sensors are installed, connected through an amplifier to the manipulator control system, characterized in that, in order to expand functionality and increase reliability, tactile sensors are made in the form of two thermocouple junctions, with one junction placed on the working surface and the other on the non-working surface of the jaws, and the thermocouples are connected in a bridge circuit to two adjacent arms, and an amplifier is included in one diagonal of the bridge circuit, and an additionally introduced power source is included in the other , and a differentiating link is additionally introduced between the amplifier and the control system. The material of the transferred object is determined by the nature of the signal taken from the differentiating link through the amplifier.

Также из уровня техники известен схват манипулятора (SU1360981 A1, опуб. 16.07.1986), содержащий две губки с приводом их перемещения, каждая из которых имеет призматическую рабочую поверхность, и два вибратора, связанных с рабочими поверхностями губок, образующими одну из граней призмы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения распознавания захваченных деталей при заданной их номенклатуре, он снабжен датчиком силы, расположенным на одной из губок, а каждый вибратор выполнен в виде пьезокерамической пластины, связанной с источником переменного электрического напряжения регулируемой частоты. Сигнал от тензодатчика и значение частоты f, при котором наступило явление резонанса, поступают в блок управления в памяти которого хранятся значения частот собственных колебаний манипулируемых деталей. При совпадении одной из этих частот с поступившим значением частоты осуществляется распознавание детали и выдается сигнал на перемещение схвата с деталью в заданную точку пространства.Also known from the prior art is a manipulator gripper (SU1360981 A1, publ. 07/16/1986), containing two jaws with a drive for their movement, each of which has a prismatic working surface, and two vibrators connected to the working surfaces of the jaws, forming one of the faces of the prism, characterized in that, in order to expand functionality by ensuring recognition of captured parts with a given nomenclature, it is equipped with a force sensor located on one of the jaws, and each vibrator is made in the form of a piezoceramic plate connected to a source of alternating electrical voltage of adjustable frequency. The signal from the strain gauge and the frequency value f at which the resonance phenomenon occurs are sent to the control unit, in the memory of which the values of the natural vibration frequencies of the manipulated parts are stored. If one of these frequencies coincides with the received frequency value, the part is recognized and a signal is issued to move the gripper with the part to a given point in space.

Недостатками приведенных выше решений является низкая точность определения материалов в условиях работы с повышенным загрязнением поверхностей схвата и переносимых предметов заранее неизвестных свойств и размеров.The disadvantages of the above solutions are the low accuracy of determining materials in working conditions with increased contamination of gripping surfaces and transported objects of previously unknown properties and sizes.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является усовершенствование методов распознавания материалов твердых коммунальных отходов при механической сортировке с применением систем искусственного компьютерного зрения.The problem to be solved by the claimed invention is to improve methods for recognizing municipal solid waste materials during mechanical sorting using artificial computer vision systems.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение вероятности точного определения материала сортируемых объектов при помощи косвенного измерения твердости материала объектов, а также снижения влияния на точность определения материалов разнообразными загрязнениями переносимых предметов, разностью температур, наличием влаги.The technical result of the present invention is to increase the likelihood of accurately determining the material of sorted objects by indirectly measuring the hardness of the material of the objects, as well as reducing the influence on the accuracy of determining materials by various contaminants of transported objects, temperature differences, and the presence of moisture.

Решение поставленной задачи и технический результат достигается тем, что предлагается захватное устройство, которое включает в себя блок управления и захватную головку, расположенную на механическом приводе, при этом сама захватная головка состоит из по меньшей мере, двух подвижных пальцев захвата с антифрикционным покрытием. При этом, захватная головка также включает в себя микрофон, который расположен в основании захватной головки, металлический стержень, оснащенный механизмом движения, индукционный датчик приближения, который расположен на как минимум одном из пальцев захвата, и оптический датчик приближения.The solution to the problem and the technical result are achieved by the fact that a gripping device is proposed, which includes a control unit and a gripping head located on a mechanical drive, while the gripping head itself consists of at least two movable gripping fingers with an anti-friction coating. Moreover, the gripping head also includes a microphone, which is located at the base of the gripping head, a metal rod equipped with a movement mechanism, an inductive proximity sensor, which is located on at least one of the gripper fingers, and an optical proximity sensor.

Механическим приводом, на котором расположена захватная головка, в частном случае, может быть привод типа дельта.The mechanical drive on which the gripping head is located, in a particular case, can be a delta type drive.

Механизмом движения металлического стержня в частом случае, могут являться пневматический цилиндр или электропривод.In most cases, the mechanism for moving the metal rod can be a pneumatic cylinder or an electric drive.

Оптический датчик приближения в частном случае, может быть расположен в основании головки захвата.In a particular case, the optical proximity sensor can be located at the base of the gripping head.

Изобретение поясняется чертежами, которые поясняют сущность технического решения:The invention is illustrated by drawings that explain the essence of the technical solution:

Фиг. 1. Захватное устройство;Fig. 1. Grasping device;

Фиг. 2 Увеличенная часть чертежа захватного устройства.Fig. 2 Enlarged part of the drawing of the gripping device.

На фигурах цифрами обозначены следующие конструктивные элементы:In the figures, the following structural elements are indicated by numbers:

1 - блок управления;1 - control unit;

2 - пальцы захвата;2 - grip fingers;

3 - оптический датчик приближения;3 - optical proximity sensor;

4 - один из возможных переносимых объектов;4 - one of the possible portable objects;

5 - микрофон;5 - microphone;

6 - металлический стержень;6 - metal rod;

7 - индукционный датчик приближения.7 - inductive proximity sensor.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Устройство захвата работает следующим образом:The capture device works as follows:

Блок управления (1) получает информацию от системы компьютерного искусственного зрения о расположении сортируемого объекта. Перемещает захватное устройство в полученные координаты и запускает цикл захвата, распознавания, и перемещения предмета. Оптический датчик (3) работает по принципу определения уровня отраженного сигнала от поверхности объекта, что позволяет скорректировать высоту срабатывания захвата (2) при опускании вниз.The control unit (1) receives information from the computer artificial vision system about the location of the sorted object. Moves the gripping device to the received coordinates and starts a cycle of capturing, recognizing, and moving the object. The optical sensor (3) works on the principle of determining the level of the reflected signal from the surface of the object, which allows you to adjust the height of the gripper (2) when lowering down.

После захвата предмета, в процессе подъема на некоторую высоту, срабатывает механизм движения металлического стержня (6). При легком ударе металлическим стержнем по переносимому объекту (4) стержень и предмет будут колебаться со своими резонансными частотами, зависящими, в том числе, от формы и материала объектов. Колебания в виде звуковой волны улавливаются микрофоном (5), расположенным на основании захватной головке и передаются в блок управления (1), где производится анализ. Анализ полученного звука производится путем оцифровки с применением микроконтроллеров методом, в частном случае, быстрого преобразования Фурье и определения резонансной частоты колебаний переносимого объекта. При этом заранее известная частота колебаний металлического стержня и колебаний всей конструкции в процессе работы отфильтровываются из полученного спектра частот. По частоте колебаний переносимого предмета можно отличить визуально схожие пластиковые и стеклянные объекты друг от друга, а при срабатывании индукционного датчика (7) - металлические.After grasping the object, in the process of rising to a certain height, the mechanism for moving the metal rod (6) is triggered. When a metal rod lightly strikes a transported object (4), the rod and the object will vibrate with their own resonant frequencies, depending, among other things, on the shape and material of the objects. Oscillations in the form of a sound wave are captured by a microphone (5) located on the base of the capture head and transmitted to the control unit (1), where analysis is performed. The resulting sound is analyzed by digitizing using microcontrollers using the method, in a particular case, of the fast Fourier transform and determining the resonant frequency of vibrations of the transported object. In this case, the previously known vibration frequency of the metal rod and the vibrations of the entire structure during operation are filtered out from the resulting frequency spectrum. By the vibration frequency of the carried object, visually similar plastic and glass objects can be distinguished from each other, and when the induction sensor (7) is triggered, metal objects can be distinguished.

Блок управления (1) корректирует траекторию движения захвата с переносимым предметом в зависимости от полученных данных о материале.The control unit (1) adjusts the trajectory of the gripper with the transferred object depending on the received data about the material.

Совокупность всех элементов предложенного решения позволяет значительно повысить вероятность точного определения материала твердых коммунальных отходов при механической сортировке в условиях повышенного загрязнения, различных температур, наличия влаги и различных уровнях и свойствах освещения, подтверждает достижение заявленного технического результата.The combination of all elements of the proposed solution can significantly increase the likelihood of accurately determining the material of solid municipal waste during mechanical sorting under conditions of increased pollution, different temperatures, the presence of moisture and different levels and properties of lighting, confirming the achievement of the stated technical result.

Claims (4)

1. Захватное устройство, включающее в себя блок управления и захватную головку, расположенную на механическом приводе, при этом упомянутая захватная головка содержит по меньшей мере два подвижных пальца захвата с антифрикционным покрытием, отличающееся тем, что захватная головка содержит микрофон, расположенный в основании захватной головки, металлический стержень, оснащенный механизмом движения, индукционный датчик приближения, расположенный на как минимум одном из пальцев захвата, и оптический датчик приближения.1. A gripping device, including a control unit and a gripping head located on a mechanical drive, wherein said gripping head contains at least two movable gripping fingers with an anti-friction coating, characterized in that the gripping head contains a microphone located at the base of the gripping head , a metal rod equipped with a movement mechanism, an inductive proximity sensor located on at least one of the gripper fingers, and an optical proximity sensor. 2. Захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что механический привод, в частном случае, выполнен в виде привода типа дельта.2. The gripping device according to claim 1, characterized in that the mechanical drive, in a particular case, is made in the form of a delta type drive. 3. Захватное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что механизмом движения, в частном случае, является пневматический цилиндр или электропривод.3. A gripping device according to claim 1 or 2, characterized in that the movement mechanism, in a particular case, is a pneumatic cylinder or an electric drive. 4. Захватное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оптический датчик приближения расположен в основании головки захвата.4. A gripping device according to any one of claims 1-3, characterized in that the optical proximity sensor is located at the base of the gripping head.
RU2022133987A 2022-12-23 2022-12-23 Gripper RU2804513C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2023/000029 WO2024136694A1 (en) 2022-12-23 2023-02-09 Gripping device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804513C1 true RU2804513C1 (en) 2023-10-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1360981A1 (en) * 1986-07-16 1987-12-23 Марийский политехнический институт им.А.М.Горького Manipulator grip
UA59188U (en) * 2010-09-29 2011-05-10 Александр Леонидович Сокольский Apparatus for sorting waste
WO2015158962A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Zenrobotics Oy A material sorting unit, a system and a method for sorting material
RU2594231C2 (en) * 2010-12-30 2016-08-10 ЗенРоботикс Ой Method, computer program and apparatus for determining gripping location
CN110222676A (en) * 2019-07-04 2019-09-10 谷建勇 A kind of garbage classification learning system and its application method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1360981A1 (en) * 1986-07-16 1987-12-23 Марийский политехнический институт им.А.М.Горького Manipulator grip
UA59188U (en) * 2010-09-29 2011-05-10 Александр Леонидович Сокольский Apparatus for sorting waste
RU2594231C2 (en) * 2010-12-30 2016-08-10 ЗенРоботикс Ой Method, computer program and apparatus for determining gripping location
WO2015158962A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Zenrobotics Oy A material sorting unit, a system and a method for sorting material
CN110222676A (en) * 2019-07-04 2019-09-10 谷建勇 A kind of garbage classification learning system and its application method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110998253B (en) Apparatus and method for performing impact excitation techniques
JP5869583B2 (en) Filtering method of target object image in robot system
RU2008110693A (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND EXTRACTION OF OBJECTS FROM THE TRANSPORTING DEVICE
RU2804513C1 (en) Gripper
SE9602374D0 (en) Procedure and apparatus for non-destructive classification
JP2020529591A (en) System for tensile testing of films
JP5800289B2 (en) Clamping device management system
WO2024136694A1 (en) Gripping device
Long et al. A novel approach to control of piezo-transducer in microelectronics packaging: PSO-PID and editing trajectory optimization
CN103076226B (en) Method for testing tensile mechanical property of metallic foil plate with help of high-frequency vibration
US4748672A (en) Induced vibration dynamic touch sensor system and method
KR101862729B1 (en) Apparatus for analyzing vibration characteristics of tool using ultrasonic excitation
Park et al. A built-in active sensing system-based structural health monitoring technique using statistical pattern recognition
CN110243400B (en) Touch-and-slip sensation sensor for acquiring resonance signal based on active excitation signal
CN207248466U (en) A kind of industrial robot vibrates path analysis system data acquisition device
Gerasimov et al. Application of finite elements method for improvement of acoustic emission testing
Ilangovan et al. An automated solution for fixtureless sheet metal forming
Gauthier et al. Microhandling and micromanipulation strategies
KR20200029348A (en) Chip breaking unit, method for comparing strength of chip
Scheffler et al. Characterization of material parameters for high speed forming and cutting via experiment and inverse simulation
Salgado et al. Performance of damage detection methods used in bridge structures through dynamic tests in steel beams
Smirnov et al. Crack propagation in PMMA plates under various loading conditions
SU1096098A1 (en) Manipulator grip
CN118548937B (en) Quality detection method and device for gel encapsulation
Alfano et al. Recent Developments and Selected Patents on Vibration Based Methods for the Elastic Characterization of Isotropic Materials