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原文传递一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人及其对正补偿方法

专利名称：	一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人及其对正补偿方法
摘要：	本发明涉及一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人及其对正补偿方法，包括传输组件和智能抓取组件。智能抓取组件包括位移驱动机构、基础夹爪机构、升降机构、视觉对正单元。升降机构为夹爪提供升降动力，位移驱动机构为智能抓取组件整体提供水平动力；基础夹爪机构通过蜗轮蜗杆减速电机和一对旋向相反的螺杆为夹板提供夹取和松开的动力；利用工件位置感应单元对当前夹爪与货物之间的距离进行实时测量，感知下方是否有货物，通过至少四个工件位置感应单元安装在四角协同工作，判断当前被夹货物是否位于已有货物的正上方。通过工件位置感应单元与动力小车和升降机构协同配合，以根据工件位置感应单元的感知信号自我调节补偿，避免堆叠误差造成货物倾倒。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京斯杩克机器人技术有限公司
发明人：	杨忠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910683141.0
公开号：	CN110228678A
代理机构：	南京泰普专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张磊
分类号：	B65G1/04(2006.01);B;B65;B65G;B65G1
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁区麒麟科技创新园智汇路300号
主权项：	1.一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征是包括：传输组件，包括安装在基面上的龙门架，设置在所述基面上、且与所述龙门架的顶梁平行的入料道，以及设置在所述基面上、且与所述入料道垂直的出料道；智能抓取组件，滑动设置在所述龙门架的顶梁上，包括位移驱动机构，安装在所述位移驱动机构下部的基础夹爪机构，呈预定位置安装在所述基础夹爪机构上的多个视觉对正单元，以及安装在所述位移驱动机构和基础夹爪机构之间的升降机构。 2.根据权利要求1所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述位移驱动机构包括一组平行安装在所述龙门架的顶梁上的滑轨，分别安装在所述滑轨首尾两端的微动开关，以及架设在所述滑轨上、且沿所述滑轨滑动的动力小车。 3.根据权利要求2所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述动力小车包括浮动侧架，连接所述浮动侧架的中间连接部，分别安装在所述中间连接部两侧的前驱轮和后驱轮，以及分别铰接在所述前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间的避震阻尼器；所述前驱轮和后驱轮的结构相同，包括铰接在所述浮动侧架一端的轴箱体，插入所述轴箱体内、并与之转动连接的主轴，安装在所述主轴两端、且位于所述浮动侧架内侧的车轮，安装在所述中间连接部一侧的驱动电机，以及套设在所述主轴上的齿轮箱，所述驱动电机的输出轴接入所述齿轮箱的输入齿轮，所述齿轮箱的输出齿轮与所述主轴同轴过盈安装。 4.根据权利要求1所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述基础夹爪机构包括夹板，固定在所述夹板上的导轨，通过滑块滑动设置在所述导轨上的夹爪，以及固定安装在所述夹板中部的蜗轮蜗杆减速电机；所述蜗轮蜗杆减速电机包括两个输出端，输出端分别通过联轴器安装有一对旋向相反的螺杆，所述螺杆上套设有与之齿形啮合的螺母块，所述螺母块与所述夹爪的上端面固定连接，所述夹爪上包括至少四个钩爪。 5.根据权利要求4所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述视觉对正单元包括四个延伸出所述夹爪的工件位置感应单元，所述工件位置感应单元包括壳体，安装在所述壳体内的激光发射头，设置在所述激光发射头一侧的滤光镜，设置在所述滤光镜一侧的镜片组，设置在所述镜片组一侧的感光片，以及内置于所述壳体中，且与所述感光片和激光发射头电性连接的信号放大器；工件位置感应单元超出货物边缘的距离为预定值，该预定值可在0.5mm至1mm处调节。 6.根据权利要求2所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述升降机构包括固定在所述动力小车下部的上安装板，与所述上安装板平行设置、且固定在所述基础夹爪机构上部的下安装板，固定在所述上安装板的下端面处的安装架，固定在所述安装架上的伺服步进电机，与所述伺服步进电机的输出端通过联轴器连接的主螺纹丝杆，布置在所述主螺纹丝杆周围的至少六个螺纹滚柱，套接在所述螺纹滚柱上的滑动螺母，分别固定在所述上安装板和下安装板四角的铰支座，以及相互交叉铰接在所述铰支座上的剪叉部；所述铰支座包括固定铰支座和活动铰支座，所述固定铰支座分别对称固定安装在所述上安装板的下部和下安装板的上部；所述活动铰支座包括固定在所述滑动螺母的两端的主动铰支座，以及通过直线滑组滑动设置在所述下安装板上的从动铰支座。 7.根据权利要求1所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人，其特征在于：所述入料道和出料道的结构相同，包括由多根转动辊组合而成的传输辊道，套设在所述传输辊道上的传输皮带，固定安装在所述传输辊道下端中心处的回转台，以及固定安装在所述传输辊道四角的升降台。 8.一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人的对正补偿方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、定义入料道的进给方向、即动力小车的移动方向为X轴方向，定义出料道的进给方向为Y轴方向，定义升降装置的升降方向为Z轴方向；龙门架为基准固定不动，故动力小车在Y轴方向不存在运动自由度，偏差仅体现在X轴方向上；步骤2、当第一个货物放置就位后，动力小车驱动智能抓取组件将其余货物堆垛在第一个货物上，动力小车的默认移动距离为编程预设值，在该移动距离下能够保证当前被夹取货物在已有货物的上方处，偏差不超过10mm；为保证堆垛整齐，进一步降低偏差，视觉对正单元开始工作；步骤3、动力小车驱动抓取有货物的智能抓取组件移动至先前堆垛的货物上方；步骤4、工件位置感应单元感知自身与最近的物体的距离，若工件位置感应单元感应到距离大于预定值，则判定为该工件位置感应单元下方无货物，该距离为工件位置感应单元与托盘的距离；若工件位置感应单元感应到距离小于预定值，则判定为该工件位置感应单元下方有货物，该距离为工件位置感应单元与货物的距离；步骤5、若位于两侧的四个工件位置感应单元同时感知不到下方存在货物，则可判定被夹取货物在已有货物上方，偏差在预设范围内，进入步骤7；步骤6、若位于一侧的两个工件位置感应单元感知下方有货物，而另一侧的两个工件位置感应单元感知下方无货物，则判定当前夹取的货物偏离已有货物；步骤61、动力小车驱动智能抓取组件朝向感知下方有包裹的两个工件位置感应单元的方向继续运动，在此过程中四个工件位置感应单元实时监测距离，直至原先感知下方有货物的两个工件位置感应单元感应不到货物，在此瞬间动力小车停止；步骤61、在步骤61的状态下，四个工件位置感应单元同时感应不到下方的货物，即四个工件位置感应单元都位于货物的边缘外，此状态则判断为被夹取的货物在已有货物的正上方，偏差值即为工件位置感应单元超出货物边缘的距离的双倍值，位于1mm至2mm之间；步骤7、判定被夹取的货物在已有货物的正上方后，由升降机构驱动基础夹爪机构下降，直至当前货物接触已有货物，此时松开夹爪，升降机构驱动基础夹爪机构上升离开货物。 9.根据权利要求8所述的一种主动补偿式视觉对正堆垛机器人的对正补偿方法，其特征在于，所述工件位置感应单元包括如下步骤： S1、由激光发射头发出激光束，该激光束与滤光镜之间呈预定的夹角值； S2、激光束以预定的夹角发射到货物表面后，经货物反射后被镜片组接收，最终由镜片组聚焦至感光片； S3、根据不同高度的货物，感光片接收到的激光位置存在差异，这些差异被信号放大器放大后传输至单片机进行分析，进而判断出下方是否存在货物，以及该货物的距离； S4、计算出激光位移传感器距下方货物的距离：式中，表示激光束与滤光镜之间的夹角值，表示反射后的激光束与镜片组之间的夹角为，表示感光片与镜片组之间形成的夹角为，x表示感光片接收到的激光偏移量，y表示镜片组与货物的激光行程长度，z表示感光片与镜片组之间的激光行程长度； S5、若全程感光片受光的位置最大值与最小值之差在阈值以内，则系统判定下方存在货物，若全程感光片受光的位置最大值与最小值之差在阈值以外，则系统判定下方不存在货物，探测到的是托盘。
所属类别：	发明专利