CN110983640A

CN110983640A - 一种适用于立体自动缝纫的随形机械手装置

Info

Publication number: CN110983640A
Application number: CN201911160698.2A
Authority: CN
Inventors: 高晓飞; 孙云权; 齐立哲
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2019-11-23
Filing date: 2019-11-23
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明属于机器人缝纫技术领域，具体为一种适用于立体自动缝纫的随形机械手装置。本发明装置包括手掌底座、驱动电机、电机支架、胶皮手指、导电滑环；一个胶皮手指、一个导电滑环、电机支架内的三个驱动电机依次连接组成一个具有三自由度的机械手指；五个机械手指安装在手掌底座上；每个胶皮手指上布置有若干个贴片式力传感器；随形机械手装置分为左右两个；胶皮手指为圆柱体形状；左、右五个胶皮手指分别用于穿套需要缝接的衣片，并将衣片张紧，通过旋转传送；力传感器可以感知、检测布料与手指之间的压力；机械手装置根据力觉信息调整机械手指的张紧程度，实现不同尺码的布料空间定位。本装置在缝纫过程中控制、传送布料灵活、方便、正确。

Description

一种适用于立体自动缝纫的随形机械手装置

技术领域

本发明属于机器人缝纫技术领域，具体涉及一种适用于自动化缝纫的随形机械手装置。

背景技术

现有的缝纫工艺一般都是采用布料动，缝纫机不动的模式，由人工完成操作，但是这种工作模式受人工因素影响程度很大，最终导致加工出来的衣服一致性比较差。

目前有采用机器人携带缝纫机头运动进行缝纫的装置，这种机器人装置的机械手部分，结构不够合理，主要适用于皮革、凉席等硬质缝纫材料，而且对布料有所损伤，成本也高。

发明内容

本发明的目的是提供一种动作灵活、缝纫性能好、适用于立体自动缝纫的随形机械手装置。

本发明提供的适用于立体自动缝纫的随形机械手装置，包括手掌底座、驱动电机、电机支架、胶皮手指、导电滑环，其结构参见图1所示。其中，一个胶皮手指、一个导电滑环、分别安装在三个电机支架内的三个驱动电机依次连接组成一个具有三自由度的机械手指；机械手指共有五个，对应于人体的五个手指，并分别安装在手掌底座上；每个胶皮手指上布置有若干个贴片式力传感器；随形机械手装置分为两个，模拟人的左右手；胶皮手指为圆柱体形状；左手和右手的五个胶皮手指分别用于套上需要缝接的衣片，并将衣片张紧，通过旋转传送；贴片式力传感器可以感知、检测布料与手指之间的压力；导电滑环在胶皮手指转动过程中将由力传感器采集到的信息传导至控制板上，进行处理；机械手装置根据力觉信息调整机械手指的张紧程度，从而实现不同尺码的布料空间定位。

本发明中，左右两个随形机械手装置，各自独立控制；每个随形机械手装置的五个机械手指结构相同，也各自独立控制。

本发明中，胶皮手指上的贴片式力传感器、以及驱动电机通过线路与上位机连接，受上位机控制。

本发明中，随形机械手装置与机器人的机械手臂连接，其旋转受机械手臂驱动和控制；机械手臂的动作受上位机的控制。

缝纫时，由人工尽可能平整的将袖片和衣片分别套在左右机械手的胶皮手指上，胶皮手指上的胶皮，能够增大布料与手指之间的摩擦力，胶皮手指上的贴片式力传感器，能够在线检测布料与手指之间的压力，机械手指根据力觉信息调整胶皮手指的张紧程度，从而适应不同尺码的布料空间定位状态。

在缝纫过程中，机械手指在机械手臂电机的驱动下进行旋转送料。由于布料的空间形状并非规则形状，手指在空间的姿态具有不确定性，在旋转过程中可能会出现窜布的现象，本发明设计的三自由度的机械手指结构可以方便地进行调整，机器人***的视觉监测***监测到布料有窜动现象时，把布料的位置信息传给上位机，上位机经过计算会发给机械手指需要调整的关节信息，从而完成布料的在线纠偏。

本发明的随形机械手装置在缝纫过程中控制、传送布料灵活、方便、正确。

附图说明

图1为随形机械手装置结构图。

图2为胶皮手指结构三视图。

图3为手掌底座结构图。

图4为电机支架结构图。

图中标号：1为贴片式力传感器；2为胶皮手指；3为导电滑环；4为3号驱动电机；5为2号驱动电机；6为电机支架；7为1号驱动电机；8为手掌底座。

具体实施方式

随形机械手装置的结构如图1所示，包括手掌底座、驱动电机、电机支架、胶皮手指、导电滑环和贴片式力传感器。其中，手掌底座8与1号驱动电机7固连，1号驱动电机7与2号驱动电机5为铰接，2号驱动电机5与3号驱动电机4为铰接，3号驱动电机4与胶皮手指2为固连，3号驱动电机4与1号驱动电机、2号驱动电机的旋转方向垂直，贴片式力传感器与胶皮手指为固连，一个胶皮手指上的贴片式力传感器一般为3-5个。五组手指结构相同，但是相互独立控制。

随形机械手的工作流程：

1、当布料被套到手指上去的时候，1、2号驱动电机开始旋转，布料开始被张紧，此时布料与力传感器之间产生压力变化，力传感器所连接的控制电路板中的电流发生变化，经过电流与力的转变模块，将压力变化值△F传到上位机控制***，在上位机控制***中预先设定压力值△F的范围（Fa<△F<Fb），当压力变化值△F超出预设值Fa时，电机停止旋转，此时布料已经处于张紧状态；

2、当布料被撑紧以后，机械臂运动至视觉检测工位下，每块布料已经被标记了多个（例如为4个）特征点s1，s2，s3，s4，通过视觉***能够采集到所含特征点的图像，并且通过上位***进行图像处理，得出特征点在视觉坐标系下的坐标值s1（x1,y1），s2（x2,y2），s3（x3,y3），s4（x4,y4），上位***将视觉坐标系下的坐标值转换为机器人基坐标系下的坐标值，并反馈给机械臂，双臂通过自身运动将两块布片的特征点对齐；

3、袖片和衣片的特征原点对齐后，缝纫机开始缝纫，机械手的3号驱动电机开始旋转，进行均匀送布，同时视觉***也对整个缝纫过程进行监控，一旦检测到两块布片在x方向出现错位值△Lx，并且超出了预设值La，那么上位机控制***会降低缝纫机的步进速度以及机械手爪3号驱动电机的旋转速度，并通过1、2号驱动电机旋转进行调整，机械手爪需要将布料从A点运动至B点，则1号驱动电机转角由β1旋转至β2，2号电机由α1旋转至α2进行调整，直到La>△Lx；如果y方向出现错位值△Ly，并且超过预设值Lb，则上位机控制***会降低缝纫机的步进速度，同时调整机械手爪3号驱动电机的旋转速度，直至Lb>△Ly；

4、缝纫结束后，左手臂机械手向内收缩，并退出工作台，右手臂携带缝制好的布料运动至下料位。

Claims

1. 一种适用于立体自动缝纫的随形机械手装置，其特征在于，包括手掌底座、驱动电机、电机支架、胶皮手指、导电滑环；其中，一个胶皮手指、一个导电滑环、分别安装在三个电机支架内的三个驱动电机依次连接组成一个具有三自由度的机械手指；机械手指共有五个，对应于人体的五个手指，并分别安装在手掌底座上；每个胶皮手指上布置有若干个贴片式力传感器；随形机械手装置分为两个，模拟人的左右手；胶皮手指为圆柱体形状；左手和右手的五个胶皮手指分别用于穿套需要缝接的衣片，并将衣片张紧，通过旋转传送；贴片式力传感器用于感知、检测布料与手指之间的压力；导电滑环在胶皮手指转动过程中将由力传感器采集到的信息传导至控制板上，进行处理；机械手装置根据力觉信息调整机械手指的张紧程度，从而实现不同尺码的布料空间定位。

2.根据权利要求1所述的随形机械手装置，其特征在于，左右两个随形机械手装置，各自独立控制；每个随形机械手装置的五个机械手指结构相同，也各自独立控制。

3.根据权利要求2所述的随形机械手装置，其特征在于，胶皮手指上的贴片式力传感器、以及驱动电机通过线路与上位机连接，受上位机控制。

4.根据权利要求3所述的随形机械手装置，其特征在于，随形机械手装置与机器人的机械手臂连接，其旋转受机械手臂驱动和控制；机械手臂的动作受上位机的控制。

5.根据权利要求4所述的随形机械手装置，其特征在于，缝纫时，由人工尽可能平整的将袖片和衣片分别套在左右机械手的胶皮手指上，胶皮手指上的胶皮，能够增大布料与手指之间的摩擦力，胶皮手指上的贴片式力传感器，在线检测布料与手指之间的压力，机械手指根据力觉信息调整胶皮手指的张紧程度，从而适应不同尺码的布料空间定位状态。