CN111037534A - 一种基于视觉感知的工业机器人及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉感知的工业机器人，包括支架、平台、移动组件和机器人主体；支架呈倒U形且设置多个，多个支架排成一排；平台的前端面和后端面均设置有多个安装组件，多个支架的前端顶部通过安装组件与平台可拆卸连接，多个支架的后端顶部通过安装组件与平台可拆卸连接；平台的顶面前后边缘均可拆卸安装有导轨组件，导轨组件由上下两块条形板错位固定而成，位于后方的两块条形板错位露出的内侧台阶上可拆卸安装有齿条，上部的条形板的外侧边缘形成导向部。本发明还涉及该机器人的操作方法。本发明可以顺畅地根据待加工件的位置随意调整工业机器人的位置，使用起来非常方便。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉感知的工业机器人及其操作方法。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人控制***是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。
人类想要实现一系列的基本活动，如生活、工作、学习就必须依靠自身的器官，除脑以外，最重要的是眼睛，工业机器人也不例外，要完成正常的生产任务，没有一套完善的、先进的视觉***是很难想象的。机器视觉***利用机器人代替人眼来做各种测量和判断，它是计算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。
机器视觉***的优点：对于观测者和被观测者都不会产生任何损伤，提高了***的可靠性；具有较宽的光谱响应范围；长时间稳定工作，可以长时间作测量、分析和识别任务；应用领域越来越广泛。然而，现有的基于视觉感知的工业机器人位置固定，活动空间有限，无法顺畅地根据待加工件的位置随意调整工业机器人的位置，给使用上带来一些不便。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种基于视觉感知的工业机器人及其操作方法，可以顺畅地根据待加工件的位置随意调整工业机器人的位置，使用起来非常方便。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种基于视觉感知的工业机器人，包括支架、平台、移动组件和机器人主体；
所述的支架呈倒U形且设置多个，多个所述的支架排成一排；
所述平台的前端面和后端面均设置有多个安装组件，多个所述支架的前端顶部通过安装组件与平台可拆卸连接，多个所述支架的后端顶部通过安装组件与平台可拆卸连接；
所述平台的顶面前后边缘均可拆卸安装有导轨组件，所述的导轨组件由上下两块条形板错位固定而成，位于后方的两块所述条形板错位露出的内侧台阶上可拆卸安装有齿条，上部的所述条形板的外侧边缘形成导向部；
所述的移动组件包括移动平台，所述移动平台的底面四个角位置均安装有导向组件，所述的导向组件可沿着导向部左右滑动，所述移动平台的右端正对齿条的位置安装有第一电机，所述第一电机的动力输出轴垂直穿过移动平台并于最底端固定安装有第一驱动齿轮，所述的第一驱动齿轮与齿条的内部齿部相互啮合；
所述的机器人主体包括安装箱、旋转组件、第一臂和第二臂，所述安装箱的底部与移动平台可拆卸固定；
所述安装箱的外壁上安装有第二电机，所述第二电机的动力输出轴可转动地安装在安装箱的壁上，所述第二电机的动力输出轴设有齿部，所述的安装箱内纵向安装有可转动的第二从动齿轮，所述第二电机的动力输出轴齿部与第二从动齿轮相互啮合，所述第二从动齿轮的转轴上端穿过安装箱的顶部并于顶端安装有顶盘，所述的顶盘与安装箱的顶部固定；
所述的旋转组件包括底板、两块耳板和连接板，所述第二从动齿轮的转轴顶部与底板固定，两块所述的耳板与底板垂直并固定，所述的连接板与两块耳板连接，所述耳板的顶端外侧安装有第三电机；
所述第三电机的动力输出轴与第一臂的下端固定，所述第一臂的上端铰接有连接座，所述第二臂的上端与连接座可拆卸连接，所述第二臂的下端安装有机器视觉***。
进一步，所述的安装组件包括底座板、螺杆和U形框，所述螺杆的底部与底座板固定，所述螺杆的上端穿过U形框的下底板并通过螺母固定。
进一步，所述U形框的两侧板均为三角形。
进一步，所述的导向组件开设有可与导向部匹配的导槽，所述的导向组件于导槽左侧的上方和下方均安装有可转动的导轮。
进一步，所述的第二从动齿轮纵向开设有多个呈圈状均匀分布的孔。
进一步，一块所述的耳板内侧铰接有连杆，所述连杆的上部自由端与连接座铰接。
进一步，所述第二臂的上端安装有安装盒，所述安装盒的底部与连接座固定，所述安装盒的盒壁上安装有第四电机，所述第二臂的上端安装有第四从动齿轮，所述第四电机的动力输出轴固定安装有第四驱动齿轮，所述的第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合。
进一步，所述的第四电机设置三个，所述的第四从动齿轮沿第二臂的上端延伸方向设置三个且第四从动齿轮的直径逐渐变小，三个所述的第四驱动齿轮分别与三个第四从动齿轮相互啮合。
进一步，所述的机器视觉***与第二臂的下端铰接。
如上述的一种基于视觉感知的工业机器人的操作方法，包括以下步骤：
步骤一、根据待加工件的位置，先启动所述的第一电机，所述的第一驱动齿轮转动，从而使所述的移动平台左右移动，实现左右位置的调节，待左右位置调节到位后，关闭所述的第一电机；
步骤二、启动所述的第二电机，由于所述第二电机的动力输出轴齿部与第二从动齿轮相互啮合，故可以调整转轴的角度，从而调节所述第一臂和第二臂在平面上的角度，调节到位后关闭第二电机；
步骤三、启动所述的第三电机，所述第三电机的动力输出轴转动，从而调整所述第一臂倾斜的角度，调整到位后关闭所述的第三电机；
步骤四、启动所述的第四电机，由于所述的第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合，故可以带动所述的第二臂旋转，从而调整所述机器视觉***的角度，调整完成后关闭所述的第四电机，即可进行相应的动作。
本发明与现有技术相比，首先根据待加工件的位置，先启动所述的第一电机，所述的第一驱动齿轮转动，从而使所述的移动平台左右移动，实现左右位置的调节，待左右位置调节到位后，关闭所述的第一电机；然后启动所述的第二电机，由于所述第二电机的动力输出轴齿部与第二从动齿轮相互啮合，故可以调整转轴的角度，从而调节所述第一臂和第二臂在平面上的角度，调节到位后关闭第二电机；之后启动所述的第三电机，所述第三电机的动力输出轴转动，从而调整所述第一臂倾斜的角度，调整到位后关闭所述的第三电机；最后启动所述的第四电机，由于所述的第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合，故可以带动所述的第二臂旋转，从而调整所述机器视觉***的角度，调整完成后关闭所述的第四电机，即可进行相应的动作。本发明可以顺畅地根据待加工件的位置随意调整工业机器人的位置，使用起来非常方便。
附图说明
图1为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例的立体结构示意图一；
图2为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例的立体结构示意图二；
图3为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中移动平台的安装结构示意图一；
图4为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中移动平台的安装结构示意图二；
图5为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中机器人主体的立体结构示意图；
图6为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中旋转组件的安装结构示意图；
图7为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中第一臂的安装结构示意图；
图8为本发明一种基于视觉感知的工业机器人实施例中第二臂的安装结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-图8所示，本发明的一种基于视觉感知的工业机器人，包括支架1、平台2、移动组件和机器人主体；
支架1呈倒U形且设置多个，多个支架1排成一排；
平台2的前端面和后端面均设置有多个安装组件20，多个支架1的前端顶部通过安装组件20与平台2可拆卸连接，多个支架1的后端顶部通过安装组件20与平台2可拆卸连接；
平台2的顶面前后边缘均可拆卸安装有导轨组件21，导轨组件21由上下两块条形板错位固定而成，位于后方的两块条形板错位露出的内侧台阶上可拆卸安装有齿条210，上部的条形板的外侧边缘形成导向部；
移动组件包括移动平台3，移动平台3的底面四个角位置均安装有导向组件30，导向组件30可沿着导向部左右滑动，移动平台3的右端正对齿条210的位置安装有第一电机31，第一电机31的动力输出轴垂直穿过移动平台3并于最底端固定安装有第一驱动齿轮310，第一驱动齿轮310与齿条210的内部齿部相互啮合；
机器人主体包括安装箱4、旋转组件5、第一臂6和第二臂7，安装箱4的底部与移动平台3可拆卸固定；
安装箱4的外壁上安装有第二电机40，第二电机40的动力输出轴可转动地安装在安装箱4的壁上，第二电机40的动力输出轴设有齿部，安装箱4内纵向安装有可转动的第二从动齿轮41，第二电机40的动力输出轴齿部与第二从动齿轮41相互啮合，第二从动齿轮41的转轴上端穿过安装箱4的顶部并于顶端安装有顶盘42，顶盘42与安装箱4的顶部固定；
旋转组件5包括底板、两块耳板和连接板，第二从动齿轮41的转轴顶部与底板固定，两块耳板与底板垂直并固定，连接板与两块耳板连接，耳板的顶端外侧安装有第三电机50；
第三电机50的动力输出轴与第一臂6的下端固定，第一臂6的上端铰接有连接座，第二臂7的上端与连接座可拆卸连接，第二臂7的下端安装有机器视觉***。
作为优选方案，安装组件20包括底座板、螺杆和U形框，螺杆的底部与底座板固定，螺杆的上端穿过U形框的下底板并通过螺母固定。这样的设计，方便支架1与平台2的安装和拆卸操作。
作为优选方案，U形框的两侧板均为三角形。这样的设计，方便螺杆的安装和拆卸操作。
作为优选方案，导向组件30开设有可与导向部匹配的导槽，导向组件30于导槽左侧的上方和下方均安装有可转动的导轮。这样的设计，导向效果较佳，左右位置的调节会更加顺畅。
作为优选方案，第二从动齿轮41纵向开设有多个呈圈状均匀分布的孔。这样的设计，方便调节第一臂6和第二臂7在平面上的角度，而且质量更轻。
作为优选方案，一块耳板内侧铰接有连杆，连杆的上部自由端与连接座铰接。这样的设计，方便调整机器视觉***的角度。
作为优选方案，第二臂7的上端安装有安装盒，安装盒的底部与连接座固定，安装盒的盒壁上安装有第四电机70，第二臂7的上端安装有第四从动齿轮，第四电机70的动力输出轴固定安装有第四驱动齿轮，第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合。这样的设计，方便调整机器视觉***的角度。
作为优选方案，第四电机70设置三个，第四从动齿轮沿第二臂7的上端延伸方向设置三个且第四从动齿轮的直径逐渐变小，三个第四驱动齿轮分别与三个第四从动齿轮相互啮合。这样的设计，方便调整机器视觉***的角度。
作为优选方案，机器视觉***与第二臂7的下端铰接。这样的设计，便于机器视觉***角度的调节。
如上述的一种基于视觉感知的工业机器人的操作方法，包括以下步骤：
步骤一、根据待加工件的位置，先启动第一电机31，第一驱动齿轮310转动，从而使移动平台3左右移动，实现左右位置的调节，待左右位置调节到位后，关闭第一电机31；
步骤二、启动第二电机40，由于第二电机40的动力输出轴齿部与第二从动齿轮41相互啮合，故可以调整转轴的角度，从而调节第一臂6和第二臂7在平面上的角度，调节到位后关闭第二电机40；
步骤三、启动第三电机50，第三电机50的动力输出轴转动，从而调整第一臂6倾斜的角度，调整到位后关闭第三电机50；
步骤四、启动第四电机70，由于第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合，故可以带动第二臂7旋转，从而调整机器视觉***的角度，调整完成后关闭第四电机70，即可进行相应的动作。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：包括支架(1)、平台(2)、移动组件和机器人主体；
所述的支架(1)呈倒U形且设置多个，多个所述的支架(1)排成一排；
所述平台(2)的前端面和后端面均设置有多个安装组件(20)，多个所述支架(1)的前端顶部通过安装组件(20)与平台(2)可拆卸连接，多个所述支架(1)的后端顶部通过安装组件(20)与平台(2)可拆卸连接；
所述平台(2)的顶面前后边缘均可拆卸安装有导轨组件(21)，所述的导轨组件(21)由上下两块条形板错位固定而成，位于后方的两块所述条形板错位露出的内侧台阶上可拆卸安装有齿条(210)，上部的所述条形板的外侧边缘形成导向部；
所述的移动组件包括移动平台(3)，所述移动平台(3)的底面四个角位置均安装有导向组件(30)，所述的导向组件(30)可沿着导向部左右滑动，所述移动平台(3)的右端正对齿条(210)的位置安装有第一电机(31)，所述第一电机(31)的动力输出轴垂直穿过移动平台(3)并于最底端固定安装有第一驱动齿轮(310)，所述的第一驱动齿轮(310)与齿条(210)的内部齿部相互啮合；
所述的机器人主体包括安装箱(4)、旋转组件(5)、第一臂(6)和第二臂(7)，所述安装箱(4)的底部与移动平台(3)可拆卸固定；
所述安装箱(4)的外壁上安装有第二电机(40)，所述第二电机(40)的动力输出轴可转动地安装在安装箱(4)的壁上，所述第二电机(40)的动力输出轴设有齿部，所述的安装箱(4)内纵向安装有可转动的第二从动齿轮(41)，所述第二电机(40)的动力输出轴齿部与第二从动齿轮(41)相互啮合，所述第二从动齿轮(41)的转轴上端穿过安装箱(4)的顶部并于顶端安装有顶盘(42)，所述的顶盘(42)与安装箱(4)的顶部固定；
所述的旋转组件(5)包括底板、两块耳板和连接板，所述第二从动齿轮(41)的转轴顶部与底板固定，两块所述的耳板与底板垂直并固定，所述的连接板与两块耳板连接，所述耳板的顶端外侧安装有第三电机(50)；
所述第三电机(50)的动力输出轴与第一臂(6)的下端固定，所述第一臂(6)的上端铰接有连接座，所述第二臂(7)的上端与连接座可拆卸连接，所述第二臂(7)的下端安装有机器视觉***。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述的安装组件(20)包括底座板、螺杆和U形框，所述螺杆的底部与底座板固定，所述螺杆的上端穿过U形框的下底板并通过螺母固定。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述U形框的两侧板均为三角形。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述的导向组件(30)开设有可与导向部匹配的导槽，所述的导向组件(30)于导槽左侧的上方和下方均安装有可转动的导轮。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述的第二从动齿轮(41)纵向开设有多个呈圈状均匀分布的孔。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：一块所述的耳板内侧铰接有连杆，所述连杆的上部自由端与连接座铰接。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述第二臂(7)的上端安装有安装盒，所述安装盒的底部与连接座固定，所述安装盒的盒壁上安装有第四电机(70)，所述第二臂(7)的上端安装有第四从动齿轮，所述第四电机(70)的动力输出轴固定安装有第四驱动齿轮，所述的第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合。
8.根据权利要求7所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述的第四电机(70)设置三个，所述的第四从动齿轮沿第二臂(7)的上端延伸方向设置三个且第四从动齿轮的直径逐渐变小，三个所述的第四驱动齿轮分别与三个第四从动齿轮相互啮合。
9.根据权利要求8所述的一种基于视觉感知的工业机器人，其特征在于：所述的机器视觉***与第二臂(7)的下端铰接。
10.如权利要求9所述的一种基于视觉感知的工业机器人的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据待加工件的位置，先启动所述的第一电机(31)，所述的第一驱动齿轮(310)转动，从而使所述的移动平台(3)左右移动，实现左右位置的调节，待左右位置调节到位后，关闭所述的第一电机(31)；
步骤二、启动所述的第二电机(40)，由于所述第二电机(40)的动力输出轴齿部与第二从动齿轮(41)相互啮合，故可以调整转轴的角度，从而调节所述第一臂(6)和第二臂(7)在平面上的角度，调节到位后关闭第二电机(40)；
步骤三、启动所述的第三电机(50)，所述第三电机(50)的动力输出轴转动，从而调整所述第一臂(6)倾斜的角度，调整到位后关闭所述的第三电机(50)；
步骤四、启动所述的第四电机(70)，由于所述的第四驱动齿轮与第四从动齿轮相互啮合，故可以带动所述的第二臂(7)旋转，从而调整所述机器视觉***的角度，调整完成后关闭所述的第四电机(70)，即可进行相应的动作。
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