CN112743563A - 一种机械手末端的组装结构及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手末端的组装结构及组装方法，组装结构包括支架，所述支架用于与机械手连接；视觉定位机构，设置于所述支架的第一侧，以用于获取物料或配件的位置信息；快换机构，包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件设置于所述支架的底部，所述第二连接件可分离地连接在所述第一连接件上；抓取机构，设置于所述第二连接件上，以用于根据所述物料的位置信息抓取物料；装配机构，设置于所述支架的第二侧，以用于根据所述配件的位置信息将所述配件装配至所述物料上。利用该组装结构能够将定位、抓取、装配三功能集成在一个机械手上，减少了更换机构的次数，进而减少了机械手的组装时间，提高了机械手的组装效率。

Description

一种机械手末端的组装结构及组装方法

技术领域

本发明涉及测量设备领域，尤其涉及一种机械手末端的组装结构及组装方法。

背景技术

笔记本电脑，在笔记本电脑组装中，使用机械手代替人工完成作业越来越常见，其中最频繁使用的是抓取物料与拧螺丝两个动作，通常在抓取放置动作完成后，就需要进行螺丝拧紧动作，为减少组装时间，提高装配效率，需要机械手末端同时具备抓取和装配两个功能。

由于组装笔记本的物料尺寸不同，抓取不同物料时需要更换不同的抓取机构，因此需要抓取机构的更换较为快速方便。目前，常用的方式是在机械手的末端设置一个工位，在组装过程中不断切换抓取机构和拧螺丝机构，从而依次完成抓取和装配两个动作。然而，这种方式需要频繁更换机械手末端的机构，从而耗时较多，组装效率较低。

发明内容

本发明提供一种机械手末端的组装结构及组装方法，以提高机械手的组装效率。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

本发明技术方案的第一方面，提供一种机械手末端的组装结构，包括：

支架，所述支架用于与机械手连接；

视觉定位机构，设置于所述支架的第一侧，以用于获取物料或配件的位置信息；

快换机构，包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件设置于所述支架的底部，所述第二连接件可分离地连接在所述第一连接件上；

抓取机构，设置于所述第二连接件上，以用于根据所述物料的位置信息抓取物料；

装配机构，设置于所述支架的第二侧，以用于根据所述配件的位置信息将所述配件装配至所述物料上。

优选的，所述第一连接件与所述第二连接件气动连接，所述第二连接件能够在第一压力状态下与所述第一连接件连接，并能够在第二压力状态下与所述第一连接件分离。

优选的，所述第一连接件通过第一法兰盘固定在所述支架的底部，所述第二连接件通过第二法兰盘与所述抓取机构固定连接。

优选的，所述抓取机构包括连接支架和抓取部，所述连接支架固定在所述第二连接件上，所述抓取部通过弹性件连接在所述连接支架上，以使所述抓取部能够在设定范围内相对于所述连接支架弹性活动。

优选的，所述抓取部为吸盘或夹爪。

优选的，所述装配机构为电批，所述电批的端部设有磁体，以磁性吸附所述配件。

优选的，所述视觉定位机构包括CCD相机和光源，所述CCD相机和所述光源设置于所述支架的同一侧，所述光源位于所述CCD相机的镜头所在的一端，且所述光源的出光方向与所述镜头的拍摄方向相同。

本发明技术方案的第二方面，提供一种机械手的组装方法，包括以下步骤：

判断所述物料与抓取机构是否适配，以确认是否控制快换机构更换所述抓取机构；

控制视觉定位机构获取物料的位置信息；

根据所述物料的位置信息，控制所述抓取机构抓取物料并放置在设定位置处；

控制视觉定位机构获取配件的位置信息；

根据所述配件的位置信息，控制装配机构抓取配件并将配件装配至所述物料上。

优选的，所述判断所述物料与抓取机构是否适配，以确认是否更换所述抓取机构具体包括：

若所需要抓取的物料与所述抓取机构适配，则无需更换抓取机构，可直接进行物料的抓取；

若所需要抓取的物料与所述抓取机构不适配，则控制快换机构的第一连接件与第二连接件分离，并控制支架移动至适配的抓取机构处，使得第一连接件与适配的抓取机构上的第二连接件连接，以更换所述抓取机构。

优选的，所述视觉定位机构能够依次获取第一物料至第N物料的位置信息，以使所述抓取机构能够根据对应的物料位置信息依次抓取第一物料至第N物料；所述视觉定位机构还能够依次获取第一配件至第M配件的位置信息，以使所述装配机构能够根据对应的配件位置信息依次装配第一配件至第M配件，其中N和M均为正整数且均大于1。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

本发明技术方案提供的机械手末端的组装结构，当需要抓取物料时，首先判断物料与抓取机构是否适配，如果二者适配则无需更换抓取机构，如果二者不适配则控制快换机构的第一连接件与第二连接件分离，并控制支架移动至适配的抓取机构处，使得第一连接件与适配的抓取机构上的第二连接件连接，以更换抓取机构。当无需更换抓取机构或抓取机构更换完毕后，利用视觉定位机构获取物料的位置信息，然后，利用抓取机构将物料抓取至设定位置处；再然后，利用视觉定位机构获取配件的位置信息；最后，利用装配机构将配件装配至物料上即可。由此，利用该组装结构能够将定位、抓取、装配三功能集成在一个机械手上，而且快换机构只用于更换抓取机构，装配机构始终通过支架固定在机械手上，只需要简单调整装配机构的角度即可实现装配功能，从而减少了更换机构的次数，进而减少了机械手的组装时间，提高了机械手的组装效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的机械手末端的组装结构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的机械手末端的组装流程图；

图3是本发明实施例提供的机械手末端的具体组装流程图。

在附图中，各附图标记表示：

1、支架；2、视觉定位机构；21、CCD相机；22、光源；211、镜头；212、相机支架；221、光源支架；3、快换机构；31、第一连接件；32、第二连接件；4、抓取机构；41、连接支架；42、抓取部；5、装配机构；6、第一法兰盘；7、第二法兰盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参照图1所示，为本发明实施例提供的一种机械手末端的组装结构，其包括：支架1、视觉定位机构2、快换机构3、抓取机构4和装配机构5。

支架1用于与机械手连接；视觉定位机构2设置于支架1的第一侧，以用于获取物料或配件的位置信息；快换机构3包括第一连接件31和第二连接件32，第一连接件31设置于支架1的底部，第二连接件32可分离地连接在第一连接件31上；抓取机构4设置于第二连接件32上，以用于根据物料的位置信息抓取物料；装配机构5设置于支架1的第二侧，以用于根据配件的位置信息将配件装配至物料上。

在本实施例中，当需要抓取物料时，首先判断物料与抓取机构4是否适配，如果二者适配则无需更换抓取机构4，如果二者不适配则控制快换机构3的第一连接件31与第二连接件32分离，并控制支架1移动至适配的抓取机构处，使得第一连接件31与适配的抓取机构上的第二连接件32连接，以更换抓取机构4。当无需更换抓取机构4或抓取机构4更换完毕后，利用视觉定位机构2获取物料的位置信息，然后，利用抓取机构4将物料抓取至设定位置处；再然后，利用视觉定位机构2获取配件的位置信息；最后，利用装配机构5将配件装配至物料上即可。由此，利用该组装结构能够将定位、抓取、装配三功能集成在一个机械手上，而且快换机构3只用于更换抓取机构，装配机构始终通过支架1固定在机械手上，只需要简单调整装配机构的角度即可实现装配功能，从而减少了更换机构的次数，进而减少了机械手的组装时间，提高了机械手的组装效率。

在上述实施例中，优选的，第一连接件31与第二连接件32气动连接，第二连接件32能够在第一压力状态下与第一连接件31连接，并能够在第二压力状态下与第一连接件31分离。具体的，该实施例中，第一连接件31的表面具有多个吸附孔，吸附孔通过管道与真空发生器连接，当不需要更换抓取机构4时，则真空发生器始终保持抽真空状态，从而使得第一连接件31与第二连接件32真空吸附在一起，此时，第二连接件32所处的压力状态为第一压力状态；当需要更换不同的抓取机构4时，则真空发生器停止抽真空，从而使得第二连接件32和连接在第二连接件32上的抓取机构由于重力的作用而自然下落，进而与第一连接件31分离，此时，第二连接件32所处的压力状态为第二压力状态。由此，通过气动连接的方式能够十分快速地对抓取机构4进行更换，提高了抓取机构4更换的便利性。

在上述实施例中，优选的，第一连接件31靠近第二连接件32的端面上具有定位凸起或定位凹槽，相应地，第二连接件32靠近第一连接件的端面上具有定位凹槽或定位凸起，定位凸起能够与定位凹槽相卡合或分离。一般情况下，各种不同的抓取机构4会同一放置在支架上，并使得第二连接件32的端面朝上，在更换抓取机构4时，第一连接件31首先与连接的第二连接件32分离，然后，机械手带动支架1移动至需要更换的抓取机构4处，使得第一连接件31的定位凸起或定位凹槽与第二连接件32的定位凹槽或定位凸起相卡合，从而对第一连接件31与第二连接件32进行连接定位，以避免二者出现偏移，当定位凸起与定位凹槽卡合到位后，则真空发生器开始抽真空即可将二者真空吸附在一起，以完成抓取机构4的更换。由此，通过定位凸起与定位凹槽相卡合的方式能够提高二者的连接精度，具体定位凸起和定位凹槽的结构和设置方式在此不做限定。

能够理解的是，在上述实施例中，通过气动连接实现第一连接件31与第二连接件32的连接仅为其中一种较好的实施方式，在其他实施例中，还可以通过其他连接方式进行连接。例如：在另一实施例中，第一连接件31靠近第二连接件32的端面上的端面设有电磁体，相应地，第二连接件32靠近第一连接件31的端面上设有金属件，电磁体在通电状态下可产生磁力，从而磁性吸附第二连接件32上的金属件，以实现第一连接件31与第二连接件32的连接，电磁体在断电状态下磁力会消失，此时，第二连接件32和连接在第二连接件32上的抓取机构由于重力的作用而自然下落，进而与第一连接件31分离。此外，电磁体也可以选择断电状态下产生磁力，通电状态下磁力消失的类型，这两种类型的电磁体均为市面上较为常见的结构，在此不再赘述，从而可根据实际需要选择合适的电磁体进行磁性连接，以最大程度节省电能。

在上述实施例中，优选的，第一连接件31通过第一法兰盘6固定在支架1的底部，第二连接件32通过第二法兰盘7与抓取机构4固定连接。在该实施例中，通过法兰盘能够分别将第一连接件31和第二连接件32稳定地安装在支架1和抓取机构4上，同时，当第一连接件31和第二连接件32出现问题后，能够十分方便地对第一连接件31和第二连接件32进行拆卸，以提高第一连接件31与第二连接件32更换的便利性。

在上述实施例中，优选的，抓取机构4包括连接支架41和抓取部42，连接支架41固定在第二连接件32上，抓取部42通过弹性件(图中未示出)连接在连接支架41上，以使抓取部42能够在设定范围内相对于连接支架41弹性活动。具体的，该实施例中，弹性件为弹簧，当抓取机构4抓取物料时，抓取部42会与物料相接触，由于抓取部42能够在一定的范围内弹性活动，即使抓取时出现一定的误差也能够避免对物料造成损伤，从而能够提高抓取部42抓取物料的安全性。

在上述实施例中，优选的，抓取部42为吸盘或夹爪。当抓取部42为吸盘时，则通过真空吸附的方式进行物料的抓取工作，当抓取部42为夹爪时，则通过夹爪开合的方式进行物料的抓取工作，抓取部42的具体结构可根据实际物料的抓取需要而定。

在上述实施例中，优选的，装配机构5为电批，电批的端部设有磁体，以磁性吸附配件。具体的，在本实施例中，配件为螺丝，当物料抓取到位后，视觉定位机构获取螺丝的位置信息，然后，电批根据该位置信息移动至相应的位置，通过端部的磁体磁性吸附螺丝，然后电批带动螺丝转动，从而完成螺丝的装配过程，该过程可根据工艺的不同重复多次。在其他实施例中，装配机构5还可以是其他电动装置，以完成不同的装配需求。

参照图1所示，在上述实施例中，优选的，视觉定位机构2包括CCD相机21和光源22，CCD相机21和光源22设置于支架1的同一侧，光源22位于CCD相机21的镜头211所在的一端，且光源22的出光方向与镜头211的拍摄方向相同。具体的，在该实施例中，首先将CCD相机21通过相机支架212固定在支架1的一侧，然后，将光源22通过光源支架221固定在支架1的同一侧，并使得光源22位于CCD相机21的下方，从而使得光源22的出光方向与镜头211的拍摄方向一致。当需要获取物料或配件的位置信息时，光源22首先发出光线，从而照亮物料或配件所在的区域，然后，CCD相机21对该区域的物料或配件进行拍摄即可。需要理解的是，本实施例中，将视觉定位机构2设计为CCD相机21和光源22的形式仅为其中一种实施方式，在其他实施例中还可以选用其他结构来代替。

实施例二：

参照图2所示，本发明技术方案还提供一种机械手的组装方法，其包括以下步骤：

S10、判断物料与抓取机构4是否适配，以确认是否控制快换机构3更换抓取机构4。

具体的，若所需要抓取的物料与抓取机构4适配，则无需更换抓取机构4，可直接进行物料的抓取；若所需要抓取的物料与抓取机构4不适配，则控制快换机构的第一连接件31与第二连接件32分离，并控制支架1移动至适配的抓取机构4处，使得第一连接件31与适配的抓取机构上的第二连接件32连接，以更换抓取机构4。

S20、控制视觉定位机构2获取物料的位置信息。

具体的，物料可以是一个也可以是多个，物料放置在物料区域内，当需要获取物料的位置信息时，机械手带动支架1移动至物料所在的位置处，使得CCD相机21与光源22对准物料，然后，光源22发出光线以照亮物料所在的区域，最后，CCD相机21对物料所在的区域进行拍摄，以获取物料的图像，通过对图像进行分析以获得物料的位置信息。

S30、根据物料的位置信息，控制抓取机构4抓取物料并放置在设定位置处。

具体的，当物料的位置信息获取后，***会将物料的位置信息发送给机器人，通过机器人控制抓取机构4移动至物料所在的位置处对物料进行抓取，当物料抓取完成后，机器人带动物料移动至设定位置处(即组装工位)，并将该物料放置在该组装工位，以待与其他部件进行组装。此外，该物料的抓取过程根据工艺的不同可多次抓取，且每次抓取之前需要确认是否更换抓取机构4，例如：当需要通过吸盘进行抓取时就不能使用带有夹爪的抓取机构，反之亦然；或，当需要抓取机构具有两个吸盘才能抓取时就不能使用只有一个吸盘的抓取机构，反之亦然。

S40、控制视觉定位机构2获取配件的位置信息。

具体的，配件可以是一个也可以是多个，配件放置在配件区域内，当需要获取配件的位置信息时，机械手带动支架1移动至配件所在的位置处，使得CCD相机21与光源22对准配件，然后，光源22发出光线以照亮配件所在的区域，最后，CCD相机21对配件所在的区域进行拍摄，以获取配件的图像，通过对图像进行分析以获得配件的位置信息。

S50、根据配件的位置信息，控制装配机构抓取配件并将配件装配至物料上。

具体的，当配件的位置信息获取后，***会将配件的位置信息发送给机器人，通过机器人控制装配机构5移动至配件所在的位置处以对配件进行抓取，当配件抓取完成后，机器人带动配件移动至组装工位处，并将该配件装配至物料上，以完成装配工作。此外，该装配过程根据工艺的不同可多次装配。

在上述实施例中，优选的，视觉定位机构2能够依次获取第一物料至第N物料的位置信息，以使抓取机构4能够根据对应的物料位置信息依次抓取第一物料至第N物料；视觉定位机构2还能够依次获取第一配件至第M配件的位置信息，以使装配机构5能够根据对应的配件位置信息依次装配第一配件至第M配件，其中N和M均为正整数且均大于1。参照图3所示，具体抓取时，将各部件组装完成后，首先利用视觉定位机构2获取物料1的位置信息，从而利用抓取机构4将物料1抓取到位；然后，在抓取物料2之间需要判断是否更换抓取机构4，本实施例中，抓取物料2无需更换抓取机构4，因此，利用视觉定位机构2继续获取物料2的位置信息，从而利用抓取机构4将物料2抓取到位；当需要抓取物料3时，需要更换抓取机构4，因此，首先通过快换机构3实现抓取机构的更换，再利用视觉定位机构2继续获取物料3的位置信息，利用更换后的抓取机构4将物料3抓取到位，此时完成了物料的整个抓取过程。在物料抓取完毕后，机械手旋转90°，使得装配机构5(即电批)竖直向下，然后，通过视觉定位机构2获取螺丝的位置信息，从而利用电批将螺丝吸附并组装在物料的对应位置处。同时，需要注意的是，螺丝的装配过程可根据工艺需要重复多次，直至组装完成，每次螺丝装配的过程均相同，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵壳体在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机械手末端的组装结构，其特征在于，包括：

支架，所述支架用于与机械手连接；

视觉定位机构，设置于所述支架的第一侧，以用于获取物料或配件的位置信息；

快换机构，包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件设置于所述支架的底部，所述第二连接件可分离地连接在所述第一连接件上；

抓取机构，设置于所述第二连接件上，以用于根据所述物料的位置信息抓取物料；

装配机构，设置于所述支架的第二侧，以用于根据所述配件的位置信息将所述配件装配至所述物料上。

2.根据权利要求1所述的组装结构，其特征在于，所述第一连接件与所述第二连接件气动连接，所述第二连接件能够在第一压力状态下与所述第一连接件连接，并能够在第二压力状态下与所述第一连接件分离。

3.根据权利要求1所述的组装结构，其特征在于，所述第一连接件通过第一法兰盘固定在所述支架的底部，所述第二连接件通过第二法兰盘与所述抓取机构固定连接。

4.根据权利要求1所述的组装结构，其特征在于，所述抓取机构包括连接支架和抓取部，所述连接支架固定在所述第二连接件上，所述抓取部通过弹性件连接在所述连接支架上，以使所述抓取部能够在设定范围内相对于所述连接支架弹性活动。

5.根据权利要求4所述的组装结构，其特征在于，所述抓取部为吸盘或夹爪。

6.根据权利要求1所述的组装结构，其特征在于，所述装配机构为电批，所述电批的端部设有磁体，以磁性吸附所述配件。

7.根据权利要求1所述的组装结构，其特征在于，所述视觉定位机构包括CCD相机和光源，所述CCD相机和所述光源设置于所述支架的同一侧，所述光源位于所述CCD相机的镜头所在的一端，且所述光源的出光方向与所述镜头的拍摄方向相同。

8.一种机械手的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断所述物料与抓取机构是否适配，以确认是否控制快换机构更换所述抓取机构；

控制视觉定位机构获取物料的位置信息；

根据所述物料的位置信息，控制所述抓取机构抓取物料并放置在设定位置处；

控制视觉定位机构获取配件的位置信息；

根据所述配件的位置信息，控制装配机构抓取配件并将配件装配至所述物料上。

9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，所述判断所述物料与抓取机构是否适配，以确认是否更换所述抓取机构具体包括：

若所需要抓取的物料与所述抓取机构适配，则无需更换抓取机构，可直接进行物料的抓取；

若所需要抓取的物料与所述抓取机构不适配，则控制快换机构的第一连接件与第二连接件分离，并控制支架移动至适配的抓取机构处，使得第一连接件与适配的抓取机构上的第二连接件连接，以更换所述抓取机构。

10.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述视觉定位机构能够依次获取第一物料至第N物料的位置信息，以使所述抓取机构能够根据对应的物料位置信息依次抓取第一物料至第N物料；所述视觉定位机构还能够依次获取第一配件至第M配件的位置信息，以使所述装配机构能够根据对应的配件位置信息依次装配第一配件至第M配件，其中N和M均为正整数且均大于1。

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