CN110092163A - 一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，包括装置主体、旋转装置、升降装置、伸缩装置、感知装置、抓取装置、控制装置，所述的旋转装置、伸缩装置、升降装置、感知装置、抓取装置、控制装置均设于所述的装置主体上，所述的控制装置分别与旋转装置、伸缩装置、升降装置、抓取装置、感知装置相连；通过本发明中的搬运装置可实现抓取装置的精准定位，从而提高生产效率。

Description

一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置

技术领域

本发明涉及搬运技术领域，特别涉及一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置。

背景技术

在现代化生产中，为了保证工序之间的连贯性，往往需要机械手将上一道工序中的货物或零件搬运至下一道工序中，而进行这种搬运操作时，机械手的定位不够精准，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，包括装置主体、旋转装置、升降装置、伸缩装置、感知装置、抓取装置、控制装置，所述的旋转装置、伸缩装置、升降装置、感知装置、抓取装置、控制装置均设于所述的装置主体上，所述的控制装置分别与旋转装置、伸缩装置、升降装置、抓取装置、感知装置相连。

所述的装置主体上设有底板。

所述的旋转装置包括主动齿轮、步进电机Ⅰ、从动齿轮，所述的步进电机Ⅰ固设于所述的底板下方，所述的步进电机Ⅰ的输出轴穿过所述的底板与所述的主动齿轮相连，所述的主动齿轮和从动齿轮均设于所述的底板上方，且所述的从动齿轮与所述的底板活动连接，所述的从动齿轮与所述的主动齿轮相啮合。

所述的升降装置包括上支撑板、下支撑板、丝杆Ⅰ、支撑杆、丝杆螺母Ⅰ、步进电机Ⅱ，所述的下支撑板设于所述的从动齿轮上方，并与所述的从动齿轮的中心轴固定连接，所述的丝杆Ⅰ、支撑杆相互平行，所述的丝杆Ⅰ、支撑杆均设于所述的上支撑板和下支撑板之间，并与所述的上支撑板和下支撑板垂直，所述的支撑杆为两个，所述的两个支撑杆分别设于所述的丝杆Ⅰ的左右两侧，所述的丝杆螺母Ⅰ设于所述的丝杆Ⅰ上，所述的步进电机Ⅱ固设于所述的上支撑板上方，所述步进电机Ⅱ的输出轴穿过所述的上支撑板与所述的丝杆Ⅰ相连。

所述的伸缩装置包括步进电机Ⅲ、连接板、丝杆Ⅱ、丝杆螺母Ⅱ、支板，滑杆Ⅰ，所述的连接板上设有侧面、上表面和凹槽，所述的凹槽设于所述的上表面上，所述连接板的侧面与所述的丝杆螺母Ⅰ的侧面固定相连，所述的支板为两个，所述的两个支板分别为支板Ⅰ和支板Ⅱ，所述的支板Ⅰ和支板Ⅱ分别设于所述的凹槽前后两端，所述的步进电机Ⅲ设于所述的支板Ⅱ后端并与所述的连接板上表面固定连接，所述的步进电机Ⅲ的输出轴与所述的支板Ⅱ活动连接，所述的步进电机Ⅲ的输出轴穿过所述的支板Ⅱ与所述的丝杆Ⅱ的一端固定连接，所述的丝杆Ⅱ的另一端与所述的支板Ⅰ活动连接，所述的丝杆螺母Ⅱ设于所述的丝杆Ⅱ上，所述的滑杆Ⅰ为两个，所述的两个滑杆Ⅰ分别设于所述的两个支撑杆远离所述的丝杆Ⅰ的一侧，所述的连接板的侧面设有连接件Ⅰ，所述的连接Ⅰ与所述的两个滑杆Ⅰ滑动连接。

所述的抓取装置包括舵机、钳板Ⅰ、钳板Ⅱ、滑杆Ⅱ、定位块、安装板、连接件Ⅱ，所述的连接件Ⅱ上设有相互垂直的上安装面和侧安装面，所述的安装板固设于所述的丝杆螺母Ⅱ下方，所述的滑杆Ⅱ的一端与所述的安装板固定连接，所述滑杆Ⅱ的另一端穿过所述定位块与所述连接件Ⅱ的侧安装面相连，所述的滑杆Ⅱ与所述的定位块滑动连接，所述的钳板Ⅰ的第一端设有齿轮Ⅰ，由所述的钳板Ⅰ的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的舵机的输出轴穿过所述连接件Ⅱ的上安装面与所述的钳板Ⅰ第一端的齿轮Ⅰ中心处固定连接，所述的钳板Ⅱ的第一端设有齿轮Ⅱ，由所述的钳板Ⅱ的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的钳板Ⅱ的第一端与所述连接件Ⅱ的上安装面活动连接，所述的钳板Ⅱ与所述的钳板Ⅰ呈镜像对称设置，且所述的齿轮Ⅰ与所述的齿轮Ⅱ相互啮合；所述的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ的外侧均设有限位开关。

所述的感知装置包括传感器、传感器支架，传感器通过传感器支架固定在所述的抓取装置上；所述的传感器为红外传感器。

所述的控制装置包括微控制器。

一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）首先，在装置附近设有若干个置物平台，用于放置待搬运货物的上料台及放置完成搬运的货物的下料台。

（2）开启控制装置，控制装置启动步进电机Ⅰ，对抓取装置的角度进行调整，通过红外传感器寻找所需货物。

（3）当红外传感器第一次感知到货物时，记录此时的位置，步进电机Ⅰ再继续旋转，直至检测到货物的另一侧，再通过微控制器利用寻边对中算法计算出货物中心处步进电机Ⅰ需要旋转的角度，并通过输出脉冲给步进电机Ⅰ，然后步进电机Ⅰ旋转使抓取装置的前端对准货物中心，实现抓取装置的精准定位。

（4）红外传感器同步检测反馈，当距离大于6mm时，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅲ，使抓取装置的前端不断靠近货物，当距离为6mm时，关闭步进电机Ⅲ，控制舵机使抓取装置上的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ打开，当钳板Ⅰ和钳板Ⅱ外侧的限位开关触发时，再控制舵机使钳板Ⅰ和钳板Ⅱ旋转一定角度使其夹紧货物，再通过步进电机Ⅲ转动丝杆，使抓取装置归位。

（5）通过微控制器处理此时的位置与初始的位置差，使其得出旋转脉冲数，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅰ，步进电机Ⅰ将抓取装置旋转至下料台角度，再通过微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅱ，步进电机Ⅱ转动将货物降至下料台高度，开启舵机使抓取装置上的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ打开，最后通过步进电机Ⅱ将抓取装置抬升至原有高度，搬运完成。

所述的寻边对中算法包括：

记录步骤：记录红外传感器检测到货物的一侧时，步进电机Ⅰ所转过的角度A；记录红外传感器检测到货物的另一侧时，步进电机Ⅰ所转过的角度B；

计算步骤：货物中心位置处，步进电机Ⅰ相对于其初始位置需要旋转的角度为（A+B）/2。

本发明相对于现有技术的有益技术效果是，

通过本发明中的搬运装置可实现抓取装置的精准定位，从而提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为图1中A区域的局部放大图。

图3为图1中C区域的局部放大图。

图4为本发明另一个角度的立体图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施倒对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，包括装置主体、旋转装置2、升降装置4、伸缩装置3、感知装置、抓取装置5、控制装置，所述的旋转装置2、伸缩装置3、升降装置4、感知装置、抓取装置5、控制装置均设于所述的装置主体上，所述的控制装置分别与旋转装置2、伸缩装置3、升降装置4、抓取装置5、感知装置相连。

所述的装置主体上设有底板1。

所述的旋转装置2包括主动齿轮202、步进电机Ⅰ201、从动齿轮203，所述的步进电机Ⅰ201固设于所述的底板1下方，所述的步进电机Ⅰ201的输出轴穿过所述的底板1与所述的主动齿轮202相连，所述的主动齿轮202和从动齿轮203均设于所述的底板1上方，且所述的从动齿轮203与所述的底板1活动连接，所述的从动齿轮203与所述的主动齿轮202相啮合；所述从动齿轮203的高度大于所述主动齿轮202的高度。

所述的升降装置4包括上支撑板408、下支撑板401、丝杆Ⅰ402、支撑杆403、丝杆螺母Ⅰ405、步进电机Ⅱ407，所述的下支撑板401设于所述的从动齿轮上方203，并与所述的从动齿轮203的中心轴固定连接，所述的丝杆Ⅰ402、支撑杆403相互平行，所述的丝杆Ⅰ402、支撑杆403均设于所述的上支撑板408和下支撑板401之间，并与所述的上支撑板408和下支撑板401垂直，所述的支撑杆403为两个，所述的两个支撑杆403分别设于所述的丝杆Ⅰ402的左右两侧，所述的丝杆螺母Ⅰ405设于所述的丝杆Ⅰ402上，所述的步进电机Ⅱ407固设于所述的上支撑板408上方，所述步进电机Ⅱ407的输出轴穿过所述的上支撑板408与所述的丝杆Ⅰ402相连。

所述的伸缩装置包括步进电机Ⅲ301、连接板、丝杆Ⅱ305、丝杆螺母Ⅱ304、支板，滑杆Ⅰ311，所述的连接板上设有侧面310、上表面302和凹槽，所述的凹槽设于所述的上表面302上，所述连接板的侧面310与所述的丝杆螺母Ⅰ405的侧面固定相连，所述的支板为两个，所述的两个支板分别为支板Ⅰ306和支板Ⅱ303，所述的支板Ⅰ306和支板Ⅱ303分别固设于所述的凹槽前后两端，所述的步进电机Ⅲ301设于所述的支板Ⅱ303后端并与所述的连接板上表面302固定连接，所述的步进电机Ⅲ301的输出轴与所述的支板Ⅱ303活动连接，所述的步进电机Ⅲ301的输出轴穿过所述的支板Ⅱ303与所述的丝杆Ⅱ305的一端固定连接，所述的丝杆Ⅱ305的另一端与所述的支板Ⅰ306活动连接，所述的丝杆螺母Ⅱ304设于所述的丝杆Ⅱ305上，所述的滑杆Ⅰ311为两个，所述的两个滑杆Ⅰ311分别设于所述的两个支撑杆403远离所述的丝杆Ⅰ402的一侧，所述的连接板的侧面310设有连接件Ⅰ312，所述的连接Ⅰ312与所述的两个滑杆Ⅰ311滑动连接。

所述的抓取装置包括舵机502、钳板Ⅰ503、钳板Ⅱ504、滑杆Ⅱ506、定位块508、安装板507、连接件Ⅱ，所述的连接件Ⅱ上设有相互垂直的上安装面505和侧安装面501，所述的安装板507固设于所述的丝杆螺母Ⅱ304下方，所述的滑杆Ⅱ506的一端与所述的安装板507固定连接，所述滑杆Ⅱ506的另一端穿过所述定位块508与所述连接件Ⅱ的侧安装面501相连，所述的滑杆Ⅱ506与所述的定位块508滑动连接，所述的钳板Ⅰ503的第一端设有齿轮Ⅰ，由所述的钳板Ⅰ503的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的舵机502的输出轴穿过所述连接件Ⅱ的上安装面505与所述的钳板Ⅰ503第一端的齿轮Ⅰ中心处固定连接，所述的钳板Ⅱ504的第一端设有齿轮Ⅱ，由所述的钳板Ⅱ504的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的钳板Ⅱ504的第一端与所述连接件Ⅱ的上安装面505活动连接，所述的钳板Ⅱ504与所述的钳板Ⅰ503呈镜像对称设置，且所述的齿轮Ⅰ与所述的齿轮Ⅱ相互啮合；所述的钳板Ⅰ503和钳板Ⅱ504的外侧均设有限位开关。

所述的感知装置包括传感器、传感器支架，传感器通过所述传感器支架固定在所述的抓取装置5上；所述的传感器为红外传感器。

所述的控制装置包括微控制器，所述的微控制器的型号为STC89C52。

一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）首先，在装置附近设有若干个置物平台，用于放置待搬运货物的上料台及放置完成搬运的货物的下料台。

（2）开启控制装置，控制装置启动步进电机Ⅰ201，对抓取装置5的角度进行调整，通过红外传感器寻找所需货物。

（3）当红外传感器第一次感知到货物时，记录此时步进电机Ⅰ201所转动的角度，步进电机Ⅰ201再继续旋转，直至检测到货物的另一侧，记录此时步进电机Ⅰ201所转动的角度，再通过微控制器利用寻边对中算法计算出货物中心处步进电机Ⅰ需要旋转的角度，并通过输出脉冲给步进电机Ⅰ201，然后步进电机Ⅰ201旋转使抓取装置5的前端对准货物中心，实现抓取装置的精准定位。

（4）红外传感器同步检测反馈，当距离大于6mm时，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅲ301，使抓取装置5前端不断靠近货物，当距离为6mm时，关闭步进电机Ⅲ301，控制舵机502使抓取装置5上的钳板Ⅰ503和钳板Ⅱ504打开，当钳板Ⅰ503和钳板Ⅱ504外侧的限位开关触发时，再控制舵机502使钳板Ⅰ503和钳板Ⅱ504旋转一定角度使其夹紧货物，再通过步进电机Ⅲ301转动丝杆，使抓取装置5归位。

（5）通过微控制器处理此时的位置与初始的位置差，使其得出旋转脉冲数，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅰ201，步进电机Ⅰ201将抓取装置5旋转至下料台角度，再通过微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅱ407，步进电机Ⅱ407转动将货物降至下料台高度，开启舵机502使抓取装置5上的钳板Ⅰ503和钳板Ⅱ504打开，最后通过步进电机Ⅱ407将抓取装置5抬升至原有高度，搬运完成。

所述的寻边对中算法包括：

记录步骤：记录红外传感器检测到货物的一侧时，步进电机Ⅰ所转过的角度A；记录红外传感器检测到货物的另一侧时，步进电机Ⅰ201所转过的角度B；

计算步骤：货物中心位置处，步进电机Ⅰ201相对于其初始位置，需要旋转的角度为（A+B）/2。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，包括装置主体、旋转装置、升降装置、伸缩装置、感知装置、抓取装置、控制装置，所述的旋转装置、伸缩装置、升降装置、感知装置、抓取装置、控制装置均设于所述的装置主体上，所述的控制装置分别与旋转装置、伸缩装置、升降装置、抓取装置、感知装置相连。

2.如权利要求1所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的装置主体上设有底板。

3.如权利要求2所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的旋转装置包括主动齿轮、步进电机Ⅰ、从动齿轮，所述的步进电机Ⅰ固设于所述的底板下方，所述的步进电机Ⅰ的输出轴穿过所述的底板与所述的主动齿轮相连，所述的主动齿轮和从动齿轮均设于所述的底板上方，且所述的从动齿轮与所述的底板活动连接，所述的从动齿轮与所述的主动齿轮相啮合。

4.如权利要求3所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的升降装置包括上支撑板、下支撑板、丝杆Ⅰ、支撑杆、丝杆螺母Ⅰ、步进电机Ⅱ，所述的下支撑板设于所述的从动齿轮上方，并与所述的从动齿轮的中心轴固定连接，所述的丝杆Ⅰ、支撑杆相互平行，所述的丝杆Ⅰ、支撑杆均设于所述的上支撑板和下支撑板之间，并与所述的上支撑板和下支撑板垂直，所述的支撑杆为两个，所述的两个支撑杆分别设于所述的丝杆Ⅰ的左右两侧，所述的丝杆螺母Ⅰ设于所述的丝杆Ⅰ上，所述的步进电机Ⅱ固设于所述的上支撑板上方，所述步进电机Ⅱ的输出轴穿过所述的上支撑板与所述的丝杆Ⅰ相连。

5.如权利要求4所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的伸缩装置包括步进电机Ⅲ、连接板、丝杆Ⅱ、丝杆螺母Ⅱ、支板，滑杆Ⅰ，所述的连接板上设有侧面、上表面和凹槽，所述的凹槽设于所述的上表面上，所述连接板的侧面与所述的丝杆螺母Ⅰ的侧面固定相连，所述的支板为两个，所述的两个支板分别为支板Ⅰ和支板Ⅱ，所述的支板Ⅰ和支板Ⅱ分别设于所述的凹槽前后两端，所述的步进电机Ⅲ设于所述的支板Ⅱ后端并与所述的连接板上表面固定连接，所述的步进电机Ⅲ的输出轴与所述的支板Ⅱ活动连接，所述的步进电机Ⅲ的输出轴穿过所述的支板Ⅱ与所述的丝杆Ⅱ的一端固定连接，所述的丝杆Ⅱ的另一端与所述的支板Ⅰ活动连接，所述的丝杆螺母Ⅱ设于所述的丝杆Ⅱ上，所述的滑杆Ⅰ为两个，所述的两个滑杆Ⅰ分别设于所述的两个支撑杆远离所述的丝杆Ⅰ的一侧，所述的连接板的侧面设有连接件Ⅰ，所述的连接Ⅰ与所述的两个滑杆Ⅰ滑动连接。

6.如权利要求5所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的抓取装置包括舵机、钳板Ⅰ、钳板Ⅱ、滑杆Ⅱ、定位块、安装板、连接件Ⅱ，所述的连接件Ⅱ上设有相互垂直的上安装面和侧安装面，所述的安装板固设于所述的丝杆螺母Ⅱ下方，所述的滑杆Ⅱ的一端与所述的安装板固定连接，所述滑杆Ⅱ的另一端穿过所述定位块与所述连接件Ⅱ的侧安装面相连，所述的滑杆Ⅱ与所述的定位块滑动连接，所述的钳板Ⅰ的第一端设有齿轮Ⅰ，由所述的钳板Ⅰ的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的舵机的输出轴穿过所述连接件Ⅱ的上安装面与所述的钳板Ⅰ第一端的齿轮Ⅰ中心处固定连接，所述的钳板Ⅱ的第一端设有齿轮Ⅱ，由所述的钳板Ⅱ的第一端向第二端延伸设有S型的夹持面，所述的钳板Ⅱ的第一端与所述连接件Ⅱ的上安装面活动连接，所述的钳板Ⅱ与所述的钳板Ⅰ呈镜像对称设置，且所述的齿轮Ⅰ与所述的齿轮Ⅱ相互啮合；所述的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ的外侧均设有限位开关。

7.如权利要求6所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的感知装置包括传感器、传感器支架，传感器通过传感器支架固定在所述的抓取装置上；所述的传感器为红外传感器。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的控制装置包括微控制器。

9.一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）首先，在装置附近设有若干个置物平台，用于放置待搬运货物的上料台及放置完成搬运的货物的下料台；

（2）开启控制装置，控制装置启动步进电机Ⅰ，对抓取装置的角度进行调整，通过红外传感器寻找所需货物；

（3）当红外传感器第一次感知到货物时，记录此时的位置，步进电机Ⅰ再继续旋转，直至检测到货物的另一侧，再通过微控制器利用寻边对中算法计算出货物中心处步进电机Ⅰ需要旋转的角度，并通过输出脉冲给步进电机Ⅰ，然后步进电机Ⅰ旋转使抓取装置的前端对准货物中心，实现抓取装置的精准定位；

（4）红外传感器同步检测反馈，当距离大于6mm时，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅲ，使抓取装置的前端不断靠近货物，当距离为6mm时，关闭步进电机Ⅲ，控制舵机使抓取装置上的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ打开，当钳板Ⅰ和钳板Ⅱ外侧的限位开关触发时，再控制舵机使钳板Ⅰ和钳板Ⅱ旋转一定角度使其夹紧货物，再通过步进电机Ⅲ转动丝杆，使抓取装置归位；

（5）通过微控制器处理此时的位置与初始的位置差，使其得出旋转脉冲数，微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅰ，步进电机Ⅰ将抓取装置旋转至下料台角度，再通过微控制器输出脉冲信号给步进电机Ⅱ，步进电机Ⅱ转动将货物降至下料台高度，开启舵机使抓取装置上的钳板Ⅰ和钳板Ⅱ打开，最后通过步进电机Ⅱ将抓取装置抬升至原有高度，搬运完成。

10.如权利要求9所述的一种基于寻边对中算法的自动感知搬运装置，其特征在于，所述的寻边对中算法包括：

记录步骤：记录红外传感器检测到货物的一侧时，步进电机Ⅰ所转过的角度A；记录红外传感器检测到货物的另一侧时，步进电机Ⅰ所转过的角度B；

计算步骤：货物中心位置处，步进电机Ⅰ相对于其初始位置需要旋转的角度为（A+B）/2。