CN112158587A - 工件抓取装置的调节方法及工件抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工件抓取装置的调节方法及工件抓取装置，工件抓取装置的调节方法包括角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手的第一侧边上的第一位置m与货架的第一侧壁上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边上的第三位置o与第一侧壁上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手相对于货架的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度。本发明的工件抓取装置的调节方法解决了现有技术中对工件抓取装置的机械手进行控制的精度差的问题。

Description

工件抓取装置的调节方法及工件抓取装置

技术领域

本发明涉及机械手控制领域，具体而言，涉及一种工件抓取装置的调节方法及工件抓取装置。

背景技术

机械手在机械化生产作业过程中有着广泛的应用，其通常用于对工件进行转移操作或者加工操作。在使用过程中，工件通常放置在货架上，机械手需要精确地运动到货架上从而对工件进行抓取。

目前，通过视觉检测技术来控制机械手移动的方式对机械手的控制精度较低，难以满足加工精度的要求；而通过预存储的指令来控制机械手进行工作的方式又会导致机械手的工作模式过于死板，当环境发生变化时(例如货架发生偏移)，机械手的工作很容易出现错误。

因此，现有的对工件抓取装置的机械手进行控制的方法存在控制精度差的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种工件抓取装置的调节方法及工件抓取装置，以解决现有技术中对工件抓取装置的机械手进行控制的精度差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工件抓取装置的调节方法，工件抓取装置包括机械臂和与机械臂转动连接的机械手，工件抓取装置的调节方法包括对机械手相对于货架的角度进行调节的角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手的第一侧边上的第一位置m与货架的第一侧壁上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边上的第三位置o与第一侧壁上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手相对于货架的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度。

进一步地，第一位置m与第二位置n之间的连线与第一侧边垂直，第三位置o与第四位置p之间的连线与第一侧边垂直；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手的第一偏转参考角度θ₁的步骤包括：根据公式

求取第一偏转参考角度θ₁。

进一步地，确定补偿角度θ的步骤包括：使第一偏转参考角度θ₁等于补偿角度θ，在机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度之后，以使第一侧边与第一侧壁平行。

进一步地，角度调节步骤包括：检测机械手的第二侧边上的第五位置q与货架的第二侧壁上的第六位置r之间的距离，获得第四距离X₁；检测第二侧边上的第七位置s与第二侧壁上的第八位置t之间的距离，获得第五距离X₂；其中，第七位置s和第八位置t沿第二方向间隔设置，第二方向与第一方向之间呈预定夹角设置，第五位置q与第七位置s之间的距离为第六距离Z₂；根据第四距离X₁、第五距离X₂、第六距离Z₂求取机械手的第二偏转参考角度θ₂；其中，确定补偿角度θ的步骤包括：根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂确定补偿角度θ。

进一步地，第五位置q与第六位置r之间的连线与第二侧边垂直，第七位置s与第八位置t之间的连线与第二侧边垂直；根据第四距离X₁、第五距离X₂、第六距离Z₂求取机械手的第二偏转参考角度θ₂的步骤包括：根据公式

求取第二偏转参考角度θ₂。

进一步地，根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂确定补偿角度θ的步骤包括：根据公式

求取补偿角度θ。

进一步地，工件抓取装置还包括伸缩缸；机械手与机械臂通过第一铰接点A铰接，伸缩缸包括缸体和伸缩杆，缸体和伸缩杆中的一者与机械手通过第二铰接点B铰接，缸体和伸缩杆中的另一者与机械臂通过第三铰接点C铰接；第一铰接点A、第二铰接点B和第三铰接点C之间形成三角形结构；其中，在控制机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度的步骤之前，调节方法还包括：检测三角形结构的∠BAC的大小，获得初始角度β；控制机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度的步骤包括：根据第一铰接点A与第二铰接点B之间的距离AB、第一铰接点A与第三铰接点C之间的距离AC、初始角度β和补偿角度θ确定伸缩杆的伸缩量M；根据伸缩量M控制伸缩杆进行伸长或缩回动作。

进一步地，根据第一铰接点A与第二铰接点B之间的距离AB、第一铰接点A与第三铰接点C之间的距离AC、初始角度β和补偿角度θ确定伸缩杆的伸缩量M的步骤包括：根据公式

求取伸缩杆的伸缩量M。

进一步地，在角度调节步骤之后，调节方法还包括控制机械手进行移动的位移调节步骤，位移调节步骤包括：检测机械手的第一侧边与货架的第一侧壁之间的距离，获得第七距离Y₃；检测机械手的第二侧边与货架的第二侧壁之间的距离，获得第八距离X₃；根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第七距离Y₃、第八距离X₃、补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；根据第一补偿距离ΔX控制机械手沿第一方向移动，以及根据第二补偿距离ΔY控制机械手沿第二方向移动。

进一步地，第一方向与第二方向垂直；其中，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第七距离Y₃、第八距离X₃、补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY的步骤包括：根据公式ΔX＝(X₃-X₀)cosθ+(Y₃-Y₀)sinθ求取第一补偿距离ΔX；根据公式ΔY＝(X₃-X₀)sinθ+(Y₃-Y₀)cosθ求取第二补偿距离ΔY。

根据本发明的另一方面，提供了一种工件抓取装置，包括机械臂和与机械臂转动连接的机械手，工件抓取装置还包括：第一测距传感器，设置在机械手的第一侧边，第一测距传感器用于测量第一侧边上的第一位置m与货架的第一侧壁上的第二位置n之间的第一距离Y₁；其中，第一位置m与第二位置n之间的连线与第一侧边垂直；第二测距传感器，设置在机械手第一侧边，第二测距传感器与第一测距传感器沿第一方向间隔设置，第二测距传感器用于测量第一侧边上的第三位置o与第一侧壁上的第四位置p之间的第二距离Y₂；其中，第三位置o与第四位置p之间的连线与第一侧边垂直；控制器，与第一测距传感器和第二测距传感器连接，控制器根据第一测距传感器检测的第一距离Y₁、第二测距传感器检测的第二距离Y₂以及第一测距传感器和第二测距传感器之间的第三距离Z₁确定第一偏转参考角度θ₁，并控制机械手相对于货架转动。

进一步地，工件抓取装置还包括：第三测距传感器，设置在机械手的第二侧边，第三测距传感器用于测量第二侧边上的第五位置q与货架的第二侧壁上的第六位置r之间的第四距离X₁；第四测距传感器，设置在机械手的第二侧边，第四测距传感器与第三测距传感器沿第二方向间隔设置，第四测距传感器用于测量第二侧边上的第七位置s与第二侧壁上的第八位置t之间的第五距离X₂；其中，第三测距传感器和第四测距传感器均与控制器连接，控制器根据第三测距传感器检测的第四距离X₁、第四测距传感器检测的第五距离X₂以及第三测距传感器和第四测距传感器之间的第六距离Z₂确定第二偏转参考角度θ₂，控制器根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂的平均值控制机械手旋转补偿角度θ。

进一步地，控制器包括控制模块和计算模块，计算模块用于在机械手旋转补偿角度θ后，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第一侧边与第一侧壁之间的第七距离Y₃、第二侧边与第二侧壁之间的第八距离X₃、补偿角度θ计算第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；机械臂包括第一驱动结构和第二驱动结构，控制模块与第一驱动结构连接，以使控制模块根据第一补偿距离ΔX控制第一驱动结构驱动机械手沿第一方向移动；控制模块与第二驱动结构连接，以使控制模块根据第二补偿距离ΔY控制第二驱动结构驱动机械手沿第二方向移动。

应用本发明的技术方案的工件抓取装置的调节方法包括角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手的第一侧边上的第一位置m与货架的第一侧壁上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边上的第三位置o与第一侧壁上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手相对于货架的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手相对于货架转动与补偿角度θ相同的角度。采用上述设置，直接检测机械手与货架之间的距离，这样便能够根据检测到的第一距离Y₁、第二距离Y₂和已知的第三距离Z₁求取得到第一偏转参考角度θ₁，可以准确地掌握机械手与货架之间的相对位置关系，进而根据需求确定补偿角度θ，并根据补偿角度θ对机械手进行调节，因此，可根据机械手与货架之间的相对位置关系实时地调整机械手的角度，有效地提高了对机械手的调节的精确度，提高了机械手对货架内的工件进行操作的精度，解决了现有技术中的机械手的控制精度差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了应用本发明的工件抓取装置的调节方法的实施例的机械手与货架之间的关系的示意图；

图2示出了根据本发明的工件抓取装置的调节方法的实施例在执行角度调节步骤之前的机械手与货架之间的位置关系的示意图；

图3示出了根据本发明的工件抓取装置的调节方法的实施例在执行角度调节步骤之后的机械手与货架之间的位置关系的示意图；

图4示出了适用本发明的工件抓取装置的调节方法的工件抓取装置的机械手、机械臂、伸缩缸之间的连接关系的示意图；

图5示出了适用本发明的工件抓取装置的调节方法的工件抓取装置的伸缩缸处于两种伸缩状态时的示意图；

图6示出了根据本发明的工件抓取装置的实施例的结构示意图；

图7示出了根据本发明的工件抓取装置的实施例在对货架上的工件进行操作时的示意图；

图8示出了根据本发明的工件抓取装置的实施例的机械手的结构示意图；

图9示出了根据本发明的工件抓取装置的调节方法的第一个实施例的流程示意图；

图10示出了根据本发明的工件抓取装置的调节方法的第二个实施例的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、机械手；101、第一侧边；102、第二侧边；200、货架；201、第一侧壁；202、第二侧壁；300、机械臂；301、第一驱动结构；302、第二驱动结构；303、第三驱动结构；400、伸缩缸；401、缸体；402、伸缩杆；1、第一测距传感器；2、第二测距传感器；3、第三测距传感器；4、第四测距传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的实施例中，需要抓取或放置的工件为钢筋笼。为了提高抓取或放置钢筋笼的精确度，保证对钢筋笼抓取的准确性，本发明提供了一种工件抓取装置的调节方法。

请参考图1至图5、图9至图10，本发明提供了一种工件抓取装置的调节方法，工件抓取装置包括机械臂300和与机械臂300转动连接的机械手100，为了方便对各参数进行表示，以机械手100的旋转中心为原点，以第一方向为X轴，以第二方向为Y轴建立坐标系。工件抓取装置的调节方法包括对机械手100相对于货架200的角度进行调节的角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手100的第一侧边101上的第一位置m与货架200的第一侧壁201上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边101上的第三位置o与第一侧壁201上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手100相对于货架200的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度。

本发明的工件抓取装置的调节方法包括角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手100的第一侧边101上的第一位置m与货架200的第一侧壁201上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边101上的第三位置o与第一侧壁201上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手100相对于货架200的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度。采用上述设置，直接检测机械手100与货架200之间的距离，当检测到确定的第一距离Y₁、第二距离Y₂和已知的第三距离Z₁时，则机械手100与货架200之间的相对角度便为固定值，此时根据数学知识便能够求取得到第一偏转参考角度θ₁，可以准确地掌握机械手100与货架200之间的相对位置关系，进而根据需求确定补偿角度θ，并根据补偿角度θ对机械手100进行调节，因此，可根据机械手100与货架200之间的相对位置关系实时地调整机械手的角度，有效地提高了对机械手100的调节的精确度，提高了机械手100对货架200内的工件进行操作的精度，解决了现有技术中的机械手的控制精度差的问题。

需要说明的是，在上述的确定补偿角度θ的步骤中，可以根据实际需求自由地确定补偿角度θ与第一偏转参考角度θ₁之间的关系。例如，可以令补偿角度θ与第一偏转参考角度θ₁相等，也可以令两者之间存在一定的倍数关系，或者，可以令两者之间存在一定的差值。具体的补偿角度θ的确定规则可以根据实际需求来确定。

机械手100可以是用于对货架200内的工件进行抓取或放置，也可以是用于对货架200内的工件进行加工操作例如装配、打磨、切割、焊接等。机械手100可以是规则形状，也可以是不规则形状，机械手100的第一侧边101可以是连续的结构，也可以是不连续的结构。

例如，为了便于理解，在一个实施例中，机械手100为方形的结构，货架200内部的空间为方形的空间，此时机械手100的第一侧边101为其一个侧壁，货架200的第一侧壁201为其一个内壁，均属于连续的平面结构。当然，本发明的工件抓取装置的调节方法的实施例也适用于机械手100和/或货架200为不完全规则的结构的情况，而不要求两者形状完全的规则。可以理解为，只要机械手100上存在部分的连续段或者平面段，即可将其视为第一侧边101。例如，在另一个实施例中，机械手100为由两根侧梁和一根横梁组成的工字型结构，其中一根侧梁为第二侧边102，两根侧梁的位于第二方向的同一端组成第一侧边101。

在本发明的一个实施例中，第一位置m与第二位置n之间的连线与第一侧边101垂直，第三位置o与第四位置p之间的连线与第一侧边101垂直；如图2所示，过n点做线段op的垂线，该垂线与货架200的第一侧壁201之间的夹角即为机械手100相对于货架200的偏转角度，根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手100的第一偏转参考角度θ₁的步骤包括：根据公式

求取第一偏转参考角度θ₁。

需要说明的是，第一位置m与第二位置n之间的连线与第一侧边101也可以不垂直，第三位置o与第四位置p之间的连线与第一侧边101也可以不垂直；此时第一距离Y₁对应的线段、第二距离Y₂对应的线段、第三距离Z₁对应的线段可能不在同一平面内，但是此时机械手100与货架200之间的相对角度也为固定值，根据余弦定理可以很容易地将上述三个距离对应的线段转化为在同一平面内的形式，满足后续的反正切函数的计算要求。

当然，第二距离Y₂可以大于第一距离Y₁，第二距离Y₂也可以小于第一距离Y₁，当第二距离Y₂大于第一距离Y₁时，求取的第一偏转参考角度θ₁为正值，当第二距离Y₂小于第一距离Y₁时，求取的第一偏转参考角度θ₁为负值，在这两种情况下，只需控制机械手100的转动方向相反即可。

在本发明的实施例中，确定补偿角度θ的步骤包括：使第一偏转参考角度θ₁等于补偿角度θ，在机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度之后，以使第一侧边101与第一侧壁201平行。

如图2所示，角度调节步骤包括：检测机械手100的第二侧边102上的第五位置q与货架200的第二侧壁202上的第六位置r之间的距离，获得第四距离X₁；检测第二侧边102上的第七位置s与第二侧壁202上的第八位置t之间的距离，获得第五距离X₂；其中，第七位置s和第八位置t沿第二方向间隔设置，第二方向与第一方向之间呈预定夹角设置，第五位置q与第七位置s之间的距离为第六距离Z₂；根据第四距离X₁、第五距离X₂、第六距离Z₂求取机械手100的第二偏转参考角度θ₂；其中，确定补偿角度θ的步骤包括：根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂确定补偿角度θ。在本实施例中，预定夹角为90°，当然，预定夹角还可以是其它的角度。

通过上述设置，利用第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂确定补偿角度θ，可有效地减小第一偏转参考角度θ₁或第二偏转参考角度θ₂的误差对机械手100控制的影响，能够提高对控制机械手100调节的准确性。

在本实施例中第五位置q与第六位置r之间的连线与第二侧边102垂直，第七位置s与第八位置t之间的连线与第二侧边102垂直；同样地，如图2所示，过r点做线段st的垂线，该垂线与货架200的第二侧壁202之间的夹角也代表机械手100相对于货架200的偏转角度；根据第四距离X₁、第五距离X₂、第六距离Z₂求取机械手100的第二偏转参考角度θ₂的步骤包括：根据公式

求取第二偏转参考角度θ₂。

为了提高确定的补偿角度θ的精度，根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂确定补偿角度θ的步骤包括：根据公式

求取补偿角度θ。

在本实施例中，工件抓取装置还包括伸缩缸400；机械手100与机械臂300通过第一铰接点A铰接，伸缩缸400包括缸体401和伸缩杆402，缸体401和伸缩杆402中的一者与机械手100通过第二铰接点B铰接，缸体401和伸缩杆402中的另一者与机械臂300通过第三铰接点C铰接；第一铰接点A、第二铰接点B和第三铰接点C之间形成三角形结构；其中，在控制机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度的步骤之前，调节方法还包括：检测三角形结构的∠BAC的大小，获得初始角度β；控制机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度的步骤包括：根据第一铰接点A与第二铰接点B之间的距离AB、第一铰接点A与第三铰接点C之间的距离AC、初始角度β和补偿角度θ确定伸缩杆402的伸缩量M；根据伸缩量M控制伸缩杆402进行伸长或缩回动作。

这样，可精确地控制伸缩缸400的伸缩杆402的伸缩，从而精准地控制机械手100的旋转，进而实现对工件的准确抓取或放置。

如图5所示，BC代表伸缩杆402处于初始状态时的伸出长度，B₁C代表伸缩杆402伸长与伸缩量M相同的长度之后的伸出长度。

当然，伸缩量M可以是正值也可以是负值，当伸缩量M为正值时，表示需要控制伸缩杆402伸出缸体401一定距离，当伸缩量M是负值时，表示需要控制伸缩杆402向缸体401内收缩一定距离，伸缩杆402伸长或收缩的大小为伸缩量M的绝对值。

具体地，根据第一铰接点A与第二铰接点B之间的距离AB、第一铰接点A与第三铰接点C之间的距离AC、初始角度β和补偿角度θ确定伸缩杆402的伸缩量M的步骤包括：根据公式

求取伸缩杆402的伸缩量M。

另外，在角度调节步骤之后，调节方法还包括控制机械手100进行移动的位移调节步骤，位移调节步骤包括：检测机械手100的第一侧边101与货架200的第一侧壁201之间的距离，获得第七距离Y₃；检测机械手100的第二侧边102与货架200的第二侧壁202之间的距离，获得第八距离X₃；根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第七距离Y₃、第八距离X₃、补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；根据第一补偿距离ΔX控制机械手100沿第一方向移动，以及根据第二补偿距离ΔY控制机械手100沿第二方向移动。这样，可对机械手100在水平方向的位置进行调节，从而对机械手100的角度和位置进行准确地控制，确保机械手100位置的准确性。

第一预设距离Y₀和第二预设距离X₀均为预设参数，可以根据实际需求或操作人员的实际经验进行设定。具体地，第一预设距离Y₀表示理想状态下，机械手100的第一侧边101与货架200的第一侧壁201之间的距离；第二预设距离X₀表示理想状态下，机械手100的第二侧边102与货架200的第二侧壁202之间的距离。

其中，此处的第一方向和第二方向均为初始状态下的方向，也就是说，第一方向和第二方向在整个机械手调节过程中维持不变，此处的第一方向和第二方向与执行角度调节步骤之前的第一方向和第二方向相同。

在本实施例中，第一方向与第二方向垂直；其中，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第七距离Y₃、第八距离X₃、补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY的步骤包括：根据公式ΔX＝(X₃-X₀)cosθ+(Y₃-Y₀)sinθ求取第一补偿距离ΔX；根据公式ΔY＝(X₃-X₀)sinθ+(Y₃-Y₀)cosθ求取第二补偿距离ΔY。

其中，(X₃-X₀)cosθ是表示第八距离X₃与第二预设距离X₀之间的偏差引起的第一方向的偏移量；(Y₃-Y₀)sinθ是表示第七距离Y₃与第一预设距离Y₀之间的偏差引起的第一方向的偏移量；(X₃-X₀)sinθ是表示第八距离X₃与第二预设距离X₀之间的偏差引起的第二方向的偏移量；(Y₃-Y₀)cosθ是表示第七距离Y₃与第一预设距离Y₀之间的偏差引起的第二方向的偏移量。

通过上述设置，通过第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第七距离Y₃、第八距离X₃确定机械手100相对货架200的偏差，再根据补偿角度θ确定各偏差在第一方向和第二方向的偏移量，最终求取得到机械手100在第一方向和第二方向的最终偏移量，这样，便可精确地控制机械手100沿第一方向和第二方向移动以进行偏移补偿，提高机械手100与货架200之间相对位置的精度。

另外，如图6至图8所示，本发明还提供了一种工件抓取装置，包括机械臂300和与机械臂300转动连接的机械手100，工件抓取装置还包括：第一测距传感器1，设置在机械手100的第一侧边101，第一测距传感器1用于测量第一侧边101上的第一位置m与货架200的第一侧壁201上的第二位置n之间的第一距离Y₁；其中，第一位置m与第二位置n之间的连线与第一侧边101垂直；第二测距传感器2，设置在机械手100第一侧边101，第二测距传感器2与第一测距传感器1沿第一方向间隔设置，第二测距传感器2用于测量第一侧边101上的第三位置o与第一侧壁201上的第四位置p之间的第二距离Y₂；其中，第三位置o与第四位置p之间的连线与第一侧边101垂直；控制器，与第一测距传感器1和第二测距传感器2连接，控制器根据第一测距传感器1检测的第一距离Y₁、第二测距传感器2检测的第二距离Y₂以及第一测距传感器1和第二测距传感器2之间的第三距离Z₁确定第一偏转参考角度θ₁，并控制机械手100相对于货架200转动。

通过第一测距传感器1可测量第一距离Y₁，通过第二测距传感器可测量第二距离Y₂，再结合已知的第一测距传感器1和第二测距传感器2之间的第三距离Z₁，控制器即可确定机械手100相对于货架200的偏转角度(第一偏转参考角度θ₁)，通过控制器控制机械手100相对于货架200转动，即可对机械手100相对于货架200的角度进行调节，采用这种结构设计可提高对机械手100的角度控制的精度，解决现有技术中的工件抓取装置对机械手的控制精度差的问题。

具体地，工件抓取装置还包括分别设置在机械手100的第二侧边102的第三测距传感器3和第四测距传感器4。第三测距传感器3用于测量第二侧边102上的第五位置q与货架200的第二侧壁202上的第六位置r之间的第四距离X₁；第四测距传感器4与第三测距传感器3沿第二方向间隔设置，第四测距传感器4用于测量第二侧边102上的第七位置s与第二侧壁202上的第八位置t之间的第五距离X₂；其中，第三测距传感器3和第四测距传感器4均与控制器连接，控制器根据第三测距传感器3检测的第四距离X₁、第四测距传感器4检测的第五距离X₂以及第三测距传感器3和第四测距传感器4之间的第六距离Z₂确定第二偏转参考角度θ₂，控制器根据第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂的平均值控制机械手100旋转补偿角度θ。

通过第三测距传感器3可测量第四距离X₁，通过第四测距传感器可测量第五距离X₂，然后结合已知的第三测距传感器3和第四测距传感器4之间的第六距离Z₂，控制器即可计算出机械手100相对于货架200的偏转角度(第二偏转参考角度θ₂)，通过对第一偏转参考角度θ₁和第二偏转参考角度θ₂取平均值，可进一步提高控制器对机械手100的纠偏精度，提高机械手100与货架200之间的相对位置精度。

具体地，控制器包括控制模块和计算模块，计算模块用于在机械手100旋转补偿角度θ后，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、第一侧边101与第一侧壁201之间的第七距离Y₃、第二侧边102与第二侧壁202之间的第八距离X₃、补偿角度θ计算第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；机械臂300包括第一驱动结构301和第二驱动结构302，控制模块与第一驱动结构301连接，以使控制模块根据第一补偿距离ΔX控制第一驱动结构301驱动机械手100沿第一方向移动；控制模块与第二驱动结构302连接，以使控制模块根据第二补偿距离ΔY控制第二驱动结构302驱动机械手100沿第二方向移动。

同上述设置，在对机械手100进行角度调节之后，可通过第一测距传感器1和/或第二测距传感器2进一步确定机械手100与货架200之间的第七距离Y₃，通过第三测距传感器3和第四测距传感器4可确定机械手100与货架200之间的第八距离X₃，然后结合已知的补偿角度θ，控制器即可计算出机械手100相对于货架200在第一方向和第二方向的偏移，并控制机械手100沿第一方向和第二方向移动以消除偏移误差，保证机械手100与货架200之间的相对位置精度，保证机械手100的抓取准确性。

另外，如图6所示，在本发明的实施例中，机械臂300还包括第三驱动结构303，第三驱动结构303与控制模块连接，以使控制模块控制第三驱动结构303驱动机械手100升降。具体地，第二驱动结构302设置在第一驱动结构301上，从而通过第一驱动结构301驱动第二驱动结构302沿第一方向运动；第三驱动结构303设置在第二驱动结构302上，从而通过第二驱动结构302驱动第三驱动结构303沿第二方向运动；机械手100安装在第三驱动结构303上，从而通过第三驱动结构303驱动机械手100升降，这样，通过第一驱动结构301、第二驱动结构302和第三驱动结构303实现了驱动机械手100在三维空间内的平移，再通过控制机械手100相对于机械臂300转动，即可实现对机械手100的角度调节，从而使机械手100能够适应各种抓取位置。

第一驱动结构301、第二驱动结构302、第三驱动结构303在实际实施时可有多种选择，例如，选用由滑轨、滑块、丝杠、丝母、电机组成的伺服驱动结构，通过电机驱动丝杠旋转，从而使丝母驱动机械手100沿滑轨运动。

优选地，上述的第一驱动结构301、第二驱动结构302和第三驱动结构303中的电机可以与控制器连接，这样，可通过控制器控制第一驱动结构301、第二驱动结构302和第三驱动结构303的动作，从而利用前述的调节方法实时调整工件抓取装置的机械手100的旋转角度和在水平面内的位移，并能控制机械手100在竖直方向的位移，从而可以保证抓取工件的位置准确性。

具体地，机械手100包括成对设置的两组夹爪，两组夹爪沿第一方向间隔设置，两组夹爪可相对靠近和远离地设置；每组夹爪均包括两个夹爪，每组夹爪的两个夹爪沿第二方向间隔设置，每组夹爪的两个夹爪可相对靠近和远离地设置。

在本实施例中，第一方向和第二方向为同一水平面内相互垂直的两个方向。

在本实施例中，货架200用于存放钢筋笼，机械手100用于对货架200内的钢筋笼进行抓取。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的工件抓取装置的调节方法包括角度调节步骤，角度调节步骤包括：检测机械手100的第一侧边101上的第一位置m与货架200的第一侧壁201上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；检测第一侧边101上的第三位置o与第一侧壁201上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，第三位置o和第一位置m沿第一方向间隔设置，第三位置o与第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；根据第一距离Y₁、第二距离Y₂、第三距离Z₁求取机械手100相对于货架200的第一偏转参考角度θ₁；确定补偿角度θ；控制机械手100相对于货架200转动与补偿角度θ相同的角度。采用上述设置，直接检测机械手100与货架200之间的距离，这样便能够根据检测到的第一距离Y₁、第二距离Y₂和已知的第三距离Z₁求取得到第一偏转参考角度θ₁，可以准确地掌握机械手100与货架200之间的相对位置关系，进而根据需求确定补偿角度θ，并根据补偿角度θ对机械手100进行调节，因此，可根据机械手100与货架200之间的相对位置关系实时地调整机械手的角度，有效地提高了对机械手100的调节的精确度，提高了机械手100对货架200内的工件进行操作的精度，解决了现有技术中的机械手的控制精度差的问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种工件抓取装置的调节方法，所述工件抓取装置包括机械臂和与所述机械臂转动连接的机械手，其特征在于，所述工件抓取装置的调节方法包括对所述机械手相对于货架的角度进行调节的角度调节步骤，所述角度调节步骤包括：

检测所述机械手的第一侧边上的第一位置m与所述货架的第一侧壁上的第二位置n之间的距离，获得第一距离Y₁；

检测所述第一侧边上的第三位置o与所述第一侧壁上的第四位置p之间的距离，获得第二距离Y₂；其中，所述第三位置o和所述第一位置m沿第一方向间隔设置，所述第三位置o与所述第一位置m之间的距离为第三距离Z₁；

根据所述第一距离Y₁、所述第二距离Y₂、所述第三距离Z₁求取所述机械手相对于所述货架的第一偏转参考角度θ₁；

确定补偿角度θ；

控制所述机械手相对于所述货架转动与所述补偿角度θ相同的角度。

2.根据权利要求1所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，所述第一位置m与所述第二位置n之间的连线与所述第一侧边垂直，所述第三位置o与所述第四位置p之间的连线与所述第一侧边垂直；所述根据所述第一距离Y₁、所述第二距离Y₂、所述第三距离Z₁求取所述机械手的第一偏转参考角度θ₁的步骤包括：

根据公式

求取所述第一偏转参考角度θ₁。

3.根据权利要求1所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，确定补偿角度θ的步骤包括：

使所述第一偏转参考角度θ₁等于所述补偿角度θ，在所述机械手相对于所述货架转动与所述补偿角度θ相同的角度之后，以使所述第一侧边与所述第一侧壁平行。

4.根据权利要求1或2所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，所述角度调节步骤包括：

检测所述机械手的第二侧边上的第五位置q与所述货架的第二侧壁上的第六位置r之间的距离，获得第四距离X₁；

检测所述第二侧边上的第七位置s与所述第二侧壁上的第八位置t之间的距离，获得第五距离X₂；其中，所述第七位置s和所述第八位置t沿第二方向间隔设置，所述第二方向与所述第一方向之间呈预定夹角设置，所述第五位置q与所述第七位置s之间的距离为第六距离Z₂；

根据所述第四距离X₁、所述第五距离X₂、所述第六距离Z₂求取所述机械手的第二偏转参考角度θ₂；

其中，确定补偿角度θ的步骤包括：根据所述第一偏转参考角度θ₁和所述第二偏转参考角度θ₂确定所述补偿角度θ。

5.根据权利要求4所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，所述第五位置q与所述第六位置r之间的连线与所述第二侧边垂直，所述第七位置s与所述第八位置t之间的连线与所述第二侧边垂直；根据所述第四距离X₁、所述第五距离X₂、所述第六距离Z₂求取所述机械手的第二偏转参考角度θ₂的步骤包括：

根据公式

求取所述第二偏转参考角度θ₂。

6.根据权利要求4所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，根据所述第一偏转参考角度θ₁和所述第二偏转参考角度θ₂确定所述补偿角度θ的步骤包括：

根据公式

求取所述补偿角度θ。

7.根据权利要求1或6所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，所述工件抓取装置还包括伸缩缸；所述机械手与所述机械臂通过第一铰接点A铰接，所述伸缩缸包括缸体和伸缩杆，所述缸体和所述伸缩杆中的一者与所述机械手通过第二铰接点B铰接，所述缸体和所述伸缩杆中的另一者与所述机械臂通过第三铰接点C铰接；所述第一铰接点A、第二铰接点B和第三铰接点C之间形成三角形结构；其中，在控制所述机械手相对于所述货架转动与所述补偿角度θ相同的角度的步骤之前，所述调节方法还包括：

检测所述三角形结构的∠BAC的大小，获得初始角度β；

控制所述机械手相对于所述货架转动与所述补偿角度θ相同的角度的步骤包括：

根据所述第一铰接点A与所述第二铰接点B之间的距离AB、所述第一铰接点A与所述第三铰接点C之间的距离AC、所述初始角度β和所述补偿角度θ确定所述伸缩杆的伸缩量M；

根据所述伸缩量M控制所述伸缩杆进行伸长或缩回动作。

8.根据权利要求7所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，根据所述第一铰接点A与所述第二铰接点B之间的距离AB、所述第一铰接点A与所述第三铰接点C之间的距离AC、所述初始角度β和所述补偿角度θ确定所述伸缩杆的伸缩量M的步骤包括：

根据公式

求取所述伸缩杆的伸缩量M。

9.根据权利要求4所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，在所述角度调节步骤之后，所述调节方法还包括控制所述机械手进行移动的位移调节步骤，所述位移调节步骤包括：

检测所述机械手的所述第一侧边与所述货架的所述第一侧壁之间的距离，获得第七距离Y₃；检测所述机械手的所述第二侧边与所述货架的所述第二侧壁之间的距离，获得第八距离X₃；

根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、所述第七距离Y₃、所述第八距离X₃、所述补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；

根据所述第一补偿距离ΔX控制所述机械手沿所述第一方向移动，以及根据所述第二补偿距离ΔY控制所述机械手沿所述第二方向移动。

10.根据权利要求9所述的工件抓取装置的调节方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直；其中，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、所述第七距离Y₃、所述第八距离X₃、所述补偿角度θ确定第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY的步骤包括：

根据公式ΔX＝(X₃-X₀)cosθ+(Y₃-Y₀)sinθ求取所述第一补偿距离ΔX；

根据公式ΔY＝(X₃-X₀)sinθ+(Y₃-Y₀)cosθ求取所述第二补偿距离ΔY。

11.一种工件抓取装置，包括机械臂和与所述机械臂转动连接的机械手，其特征在于，所述工件抓取装置还包括：

第一测距传感器，设置在所述机械手的第一侧边，所述第一测距传感器用于测量所述第一侧边上的第一位置m与货架的第一侧壁上的第二位置n之间的第一距离Y₁；其中，所述第一位置m与所述第二位置n之间的连线与所述第一侧边垂直；

第二测距传感器，设置在所述机械手所述第一侧边，所述第二测距传感器与所述第一测距传感器沿第一方向间隔设置，所述第二测距传感器用于测量所述第一侧边上的第三位置o与所述第一侧壁上的第四位置p之间的第二距离Y₂；其中，所述第三位置o与所述第四位置p之间的连线与所述第一侧边垂直；

控制器，与所述第一测距传感器和所述第二测距传感器连接，所述控制器根据所述第一测距传感器检测的所述第一距离Y₁、所述第二测距传感器检测的所述第二距离Y₂以及所述第一测距传感器和所述第二测距传感器之间的第三距离Z₁确定第一偏转参考角度θ₁，并控制所述机械手相对于所述货架转动。

12.根据权利要求11所述的工件抓取装置，其特征在于，所述工件抓取装置还包括：

第三测距传感器，设置在所述机械手的第二侧边，所述第三测距传感器用于测量所述第二侧边上的第五位置q与所述货架的第二侧壁上的第六位置r之间的第四距离X₁；

第四测距传感器，设置在所述机械手的第二侧边，所述第四测距传感器与所述第三测距传感器沿第二方向间隔设置，所述第四测距传感器用于测量所述第二侧边上的第七位置s与所述第二侧壁上的第八位置t之间的第五距离X₂；

其中，所述第三测距传感器和所述第四测距传感器均与所述控制器连接，所述控制器根据所述第三测距传感器检测的所述第四距离X₁、所述第四测距传感器检测的所述第五距离X₂以及所述第三测距传感器和所述第四测距传感器之间的第六距离Z₂确定第二偏转参考角度θ₂，所述控制器根据所述第一偏转参考角度θ₁和所述第二偏转参考角度θ₂的平均值控制所述机械手旋转补偿角度θ。

13.根据权利要求12所述的工件抓取装置，其特征在于，

所述控制器包括控制模块和计算模块，所述计算模块用于在所述机械手旋转补偿角度θ后，根据第一预设距离Y₀、第二预设距离X₀、所述第一侧边与所述第一侧壁之间的第七距离Y₃、所述第二侧边与所述第二侧壁之间的第八距离X₃、所述补偿角度θ计算第一补偿距离ΔX和第二补偿距离ΔY；

所述机械臂包括第一驱动结构和第二驱动结构，所述控制模块与所述第一驱动结构连接，以使所述控制模块根据所述第一补偿距离ΔX控制所述第一驱动结构驱动所述机械手沿所述第一方向移动；所述控制模块与所述第二驱动结构连接，以使所述控制模块根据所述第二补偿距离ΔY控制所述第二驱动结构驱动所述机械手沿所述第二方向移动。

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