CN112744542A - 一种卡夹设备以及机器人自动示教方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卡夹设备以及机器人自动示教方法，该卡夹设备包括卡夹框架，卡夹框架的左右侧面上设置有用于支撑板材的支撑组件，支撑组件具有水平延伸的用于容纳板材的侧壁的容纳槽，卡夹框架的顶部和/或底部设置有第一距离传感器，第一距离传感器用于测量板材在竖直方向上相对于第一距离传感器的位置，卡夹框架的侧部设置有第二距离传感器，第二距离传感器用于测量板材在水平方向上相对于第二距离传感器的位置。通过在卡夹框架的顶部设置第一距离传感器，在卡夹框架的侧部设置第二距离传感器，以便于根据传感器的测量数据调整板材的位置，使板材放置在卡夹框架上的设定位置。该结构避免人工测量作业，具有作业安全性高和作业效率高的特点。

Description

一种卡夹设备以及机器人自动示教方法

技术领域

本发明涉及卡夹设备技术领域，尤其涉及一种卡夹设备以及一种包括该卡夹设备的机器人自动示教方法。

背景技术

卡夹设备用于储存板材，例如用于储存制作显示屏的玻璃板。通常，采用机器人对板材进行输送和存取，对于新投入使用的机器人，需要对其进行示教，以使其获取作业过程中的运动轨迹数据。现有的示教工作中，主要通过人工测量板材在卡夹设备上的位置数据，并通过位置数据调整板材的位置，使板材位于设定位置上，最后机器人储存板材位于设定位置时的位置数据。该过程中操作人员需要爬进空间狭小的卡夹设备进行测量作业，操作不便且效率较低，同时还有操作人员发生碰撞、跌落等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提出一种卡夹设备以及机器人自动示教方法，其作业效率高和作业安全性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供的一种卡夹设备，包括卡夹框架，所述卡夹框架的左右侧面上设置有用于支撑板材的支撑组件，所述支撑组件具有水平延伸的用于容纳所述板材的侧壁的容纳槽，所述卡夹框架的顶部和/或底部设置有第一距离传感器，所述第一距离传感器用于测量所述板材在竖直方向上相对于所述第一距离传感器的位置，所述卡夹框架的侧部设置有第二距离传感器，所述第二距离传感器用于测量所述板材在水平方向上相对于所述第二距离传感器的位置。

作为卡夹设备的一种优选方案，所述第一距离传感器为多个，所述卡夹框架的顶部和/或底部的至少四角处设置有所述第一距离传感器。

作为卡夹设备的一种优选方案，沿所述卡夹框架的长度方向，在位于所述卡夹框架的中部位置上设置有所述第一距离传感器。

作为卡夹设备的一种优选方案，所述第二距离传感器为至少两个，所述卡夹框架的长度方向的一侧和所述卡夹框架的宽度方向的一侧均设置有所述第二距离传感器。

作为卡夹设备的一种优选方案，沿所述卡夹框架的长度方向的一侧间隔设置有多个所述第二距离传感器。

作为卡夹设备的一种优选方案，还包括电源单元和控制主机，所述电源单元、所述第一距离传感器和所述第二距离传感器均与所述控制主机电连接。

作为卡夹设备的一种优选方案，还包括Wi-Fi路由器，所述Wi-Fi路由器与所述控制主机电连接。

作为卡夹设备的一种优选方案，所述第一距离传感器为超声波传感器，所述第二距离传感器为激光传感器。

还提供一种机器人自动示教方法，通过所述卡夹设备对机器人进行示教作业，所述自动示教方法包括：

通过人力牵引使所述机器人输送板材至所述容纳槽；

通过所述第一距离传感器测量所述板材在竖直方向上相对于所述第一距离传感器的位置，以获得所述板材与所述容纳槽的上下槽壁之间的间距L，以及通过第二距离传感器分别测量所述板材在水平方向上相对于所述第二距离传感器的位置，以获得所述板材与所述容纳槽的槽底之间的间距S和所述板材与所述卡夹框架的背侧面之间的间距T；

所述机器人根据所述间距L、所述间距S和所述间距T调整所述板材至所述卡夹框架的设定位置；

机器人储存所述板材位于所述设定位置时所述机器人的机械手的位置信息。

作为一种机器人自动示教方法的一种优选方案，调整所述板材时，先根据所述间距S和所述间距T将所述板材调整至所述卡夹框架的水平方向的设定位置，再根据所述间距L将所述板材调整至所述卡夹框架的竖直方向的设定位置。

本发明相比于现有技术的有益效果：

本发明的卡夹设备以及机器人自动示教方法，通过在卡夹框架的顶部设置第一距离传感器，在卡夹框架的侧部设置第二距离传感器，并通过第一距离传感器和第二距离传感器测量板材在卡夹框架上的位置，以便于根据检测数据调整板材的位置，使板材放置在卡夹框架上的设定位置。该结构避免人工测量作业，具有作业安全性高和作业效率高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例一的卡夹设备和机器人的示意图。

图2为本发明实施例一的卡夹设备的侧视剖视图。

图3为本发明实施例一的卡夹设备的俯视剖视图。

图4为本发明实施例一的第一距离传感器和第二距离传感器的测量位置示意图。

图5为本发明实施例二的一种机器人自动示教方法的流程图。

图6为本发明实施例二的机器人调整板材的流程图。

图中：

1、卡夹框架；10、卡夹入口；11、第一距离传感器；12、第二距离传感器；13、支撑组件；131、容纳槽；2、机器人；3、板材；31、投影位置。

具体实施方式

参考下面结合附图详细描述的实施例，本发明的优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而，本发明不限于以下公开的实施例，而是可以以各种不同的形式来实现，提供本实施例仅仅是为了完成本发明的公开并且使本领域技术人员充分地了解本发明的范围，并且本发明仅由权利要求的范围限定。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的构成要素。

以下，参照附图来详细描述本发明。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供的一种卡夹设备，用于存放板材3，本实施例中的卡夹设备包括卡夹框架1，卡夹框架1为长方体框架结构，沿卡夹框架1的长度方向，卡夹框架1的一端为卡夹入口10，另一端为背侧面。沿卡夹框架1的宽度方向，卡夹框架1的一端为左侧面，另一端为右侧面。沿卡夹框架1的高度方向，卡夹框架1的上侧为顶面，下侧为底面。卡夹框架1上设置有用于支撑板材3的边缘的支撑组件13，支撑组件13为多个，多个支撑组件13分别安装在卡夹框架1的左侧面和右侧面，并沿卡夹框架1的长度方向间隔设置。每个支撑组件13包括沿竖直方向间隔设置的两个支撑杆，两个支撑杆的一端与卡夹框架1连接，两个支撑杆的自由端朝向卡夹框架1内部。两个支撑杆之间形成容纳槽131，即两个支撑杆上相对的侧面形成容纳槽131的槽壁，位于两个支撑杆之间的左侧面或者右侧面形成容纳槽131的槽底。沿板材3的宽度方向，板材3的两侧分别放置于相对应的容纳槽131内。位于卡夹框架1顶部的顶面上设置有第一距离传感器11，第一距离传感器11优选为超声波传感器，第一距离传感器11用于测量板材3在竖直方向上相对于容纳槽131的槽壁的位置。具体地，第一距离传感器11利用超声波测距原理测量板材3的表面与第一距离传感器11之间的距离，进而能够通过支撑组件13与第一距离传感器11之间的相对位置计算出板材3分别与两个槽壁之间的间距L1和L2，以便对板材3在竖直方向的位置进行调整，使板材3与两个槽壁之间的间距L1和L2达到设定值。当然，在其他实施例中，第一距离传感器11还可以设置在卡夹框架1的底面，或者底面和顶面均设置有第一距离传感器11。可选地，卡夹框架1的左\右侧面和背侧面上设置有第二距离传感器12，第二距离传感器12优选为激光传感器，第二距离传感器12用于测量板材3在水平方向上相对于容纳槽131的槽底的位置。具体地，第二距离传感器12利用激光测距原理测量板材3的侧壁与第二距离传感器12之间的距离，进而能够通过第二距离传感器12与支撑组件13之间的相对位置计算出板材3与容纳槽131的槽底之间的间距S和板材3与背侧面之间的间距T，以便对板材3在水平方向的位置进行调整，使板材3与容纳槽131的槽底之间的间距S和板材3与背侧面之间的间距T达到设定值。本实施例通过在卡夹框架1的顶部设置第一距离传感器11，在卡夹框架1的侧部设置第二距离传感器12，并通过第一距离传感器11和第二距离传感器12测量板材3在支撑组件13上的位置，以便于根据测量数据调整板材3的位置，使板材3位于支撑组件13上的设定位置。该结构避免操作人员进入卡夹框架1开展测量作业，具有作业安全性高和作业效率高的特点。

具体地，该卡夹设备还包括电源单元和控制主机，电源单元、第一距离传感器11和第二距离传感器12均与控制主机电连接。可以理解的是，电源单元包括电池和充电设备，电池用于给控制主机、第一距离传感器11和第二距离传感器12供电。控制主机用于接收、发送、处理和储存第一距离传感器11和第二距离传感器12的测量数据。

需要说明的是，本实施例中图示的X方向为卡夹框架1的宽度方向和板材3的宽度方向，Y方向为卡夹框架1的长度方向和板材3的长度方向，Z方向为卡夹框架1的高度方向和板材3的厚度方向。

具体地，参照图1和图4所示，第一距离传感器11为多个，至少在卡夹框架1的顶面的四角处或者卡夹框架1的底面的四角处设置有第一距离传感器11。本实施例中，第一距离传感器11设置在卡夹框架1顶面靠近四角的位置，且第一距离传感器11到卡夹框架1的侧面的距离大于板材3到相对应的侧面的距离，以使第一距离传感器11发射的超声波能够垂直的到达板材3的表面。参照图4，第一距离传感器11在板材3上的投影位置31位于板材3靠近四角的位置，通过对板材3的四角位置进行测量，以便于根据测量数据对板材3的整体平面度进行调整，以及对板材3的水平度进行调整。

具体地，沿卡夹框架1的长度方向，在位于卡夹框架1的中部位置上设置有第一距离传感器11。本实施例中，第一距离传感器11的数量优选为六个，第一距离传感器11的投影位置31分别位于板材3的四角处以及板材3长度方向的中部位置，六个第一距离传感器11分成两组，每组中的三个第一距离传感器11的投影位置31沿板材3的长度方向均匀间隔设置。该结构可进一步保证板材3的整体平面度，利于检测板材3长度较大时中部位置发生的弯曲变形。需要说明的是，中部位置指板材3长度方向上的对称中线或者由对称中线向其两侧延伸的设定范围。

具体地，参照图1和图4所示，第二距离传感器12为至少两个，卡夹框架1的长度方向的一侧和卡夹框架1的宽度方向的一侧均设置有第二距离传感器12。本实施例中，第二距离传感器12设置在卡夹框架1的左侧面和背侧面，通过第二距离传感器12测量板材3在卡夹框架1的水平方向上的位置。以便于通过测量的数据对板材3进行调整，使板材3与容纳槽131的槽底的间距S达到设定值，以及板材3与背侧面的间距T达到设定值。板材3与右侧面对应的槽底之间的间距可通过板材3与左侧面对应的槽底之间的间距计算所得，当然，在其他实施例中，也可以在卡夹框架1的各个侧面上均设置第二距离传感器12，通过各个第二距离传感器12测量与之对应的间距S。

具体地，沿卡夹框架1的长度方向的一侧均匀间隔设置有多个第二距离传感器12。本实施例中，沿卡夹框架1的长度方向的一侧设置有三个第二距离传感器12，三个第二距离传感器12分别位于左侧面的两端和中部位置，以便于根据三个第二距离传感器12的测量数据调整板材3，使板材3与左侧面平行，进而保证板材3与卡夹框架1的其他各个侧面平行，以及板材3与各个侧面之间的间距达到设定值。为保证左侧面上的第二距离传感器12的准确性，在卡夹框架1的右侧面设置有两个备用的第二距离传感器12，可通过备用的第二距离传感器12验证安装在左侧面上的第二距离传感器12的数据准确性。

具体地，该卡夹设备还包括Wi-Fi路由器，Wi-Fi路由器安装在卡夹框架1上，并与控制主机电连接。用于运送板材3的机器人2上设置有机器人控制器，机器人控制器与Wi-Fi路由器之间建立无线通信，第一距离传感器11和第二距离传感器12将测量数据传输至控制主机，控制主机将测量数据处理后通过Wi-Fi路由器传输至机器人控制器，机器人控制器控制机器人2对板材3的位置进行调整。

本实施例的技术效果为：该卡夹设备通过在卡夹框架1的顶部设置第一距离传感器11，在卡夹框架1的侧部设置第二距离传感器12，并通过第一距离传感器11和第二距离传感器12测量板材3在卡夹框架1上的位置，以便于根据检测数据调整板材3的位置，使板材3放置在卡夹框架1上的设定位置。该结构避免人工测量作业，具有作业安全性高和作业效率高的特点。

实施例二

如图5所示，本实施例提供一种机器人自动示教方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、通过人力牵引使机器人2输送板材3至容纳槽131；

步骤S2、通过第一距离传感器11测量板材3在竖直方向上相对于第一距离传感器11的位置，以获得板材3与容纳槽131的上下槽壁之间的间距L，以及通过第二距离传感器12分别测量板材3在水平方向上相对于第二距离传感器12的位置，以获得板材3与容纳槽131的槽底之间的间距S和板材3与卡夹框架1的背侧面之间的间距T；

步骤S3、机器人2根据间距L、间距S和间距T调整板材3至卡夹框架1的设定位置；

步骤S4、机器人2储存板材3位于设定位置时机器人2的机械手的位置信息。

其中，步骤S1中，提供一个用于输送板材3的机器人2，机器人2停放在卡夹框架1的卡夹入口10的一侧，通过人力牵引使机器人2输送板材3至容纳槽131，并使板材3与容纳槽131的槽壁、槽底以及背侧面间隔。

优选地，为提高示教作业效率，人力牵引时，使机器人2将板材3输送至靠近设定位置的附近区域。以间距L1＝间距L2，间距S1＝间距S2＝间距T为例，人力牵引时，操作者根据目视判断将板材3牵引至靠近容纳槽131的两个侧壁之间的中部位置以及靠近卡夹框架1两个侧面之间的中部位置，减小后续机器人2对板材3的调整距离，提高作业效率。

步骤S2中，通过第一距离传感器11测量板材3在竖直方向上相对于第一距离传感器11的位置，并通过第一距离传感器11与支撑组件13的相对位置得到板材3与容纳槽131的上槽壁之间的间距L1和板材3与容纳槽131的下槽壁之间的间距L2，以及通过设置在左侧面的第二距离传感器12和设置在背侧面的第二距离传感器12分别测量板材3在水平方向上相对于对应的第二距离传感器12的位置，并通过第二距离传感器12分别与支撑组件13和背侧面之间的相对位置得到板材3与位于卡夹框架1左右侧面的容纳槽131的槽底之间的间距S1和间距S2，以及板材3与背侧面之间的间距T。传感器将间距S1、间距S2、间距L1、间距L2和间距T的数据传输至控制主机。

步骤S3中，机器人2通过Wi-Fi路由器接收控制主机的数据信息，并根据间距S1、间距S2、间距L1、间距L2和间距T调整板材3的位置，使板材3位于卡夹框架1的设定位置。

步骤S4中，机器人2储存板材3位于设定位置时机器人的机械手的位置信息。机器人通过机械手夹持板材3，示教完成后，机器人2可根据储存的机械手的位置信息进行板材3的输送作业，实现机器人2输送板材3快速到达卡夹框架1的设定位置，提高作业效率。

具体地，如图6所示，步骤S3中，调整板材3的具体步骤包括：

S31、根据间距S和间距T将板材调整至卡夹框架1的水平方向的设定位置；

S32、根据间距L将板材调整至卡夹框架1的竖直方向的设定位置。

具体地，以间距L1＝间距L2，间距S1＝间距S2＝间距T为例，调整板材3时，先根据间距S和间距T将板材3调整至卡夹框架1的水平方向的设定位置，再根据间距L将板材3调整至卡夹框架1的竖直方向的设定位置。本实施例中，第二距离传感器12为激光传感器，第二距离传感器12在竖直方向的检测范围大于两个支撑杆之间的间距范围。人力牵引时使板材3位于两个支撑杆之间，因此板材3位于第二距离传感器12的检测范围内，位于左侧面和背侧面上的第二距离传感器12测量板材3到相对应的第二距离传感器12之间的间距，并通过控制主机计算出板材3至位于左侧面的槽底的间距S1和板材3至位于右侧面的槽底的间距S2。机器人2通过间距S1、间距S2和间距T的数据信息调整板材3的位置，使间距S1＝间距S2＝间距T，即板材3位于水平方向上的设定位置。第一距离传感器11为超声波传感器，第一距离传感器11的发射端在板材3上的投影位置31分布在板材3的四角位置，以及分布在板材3长度方向的中部位置。第一距离传感器11测量板材3至第一距离传感器11之间的间距，并通过控制主机计算板材3分别与两个槽壁之间的间距L1和间距L2，机器人2通过间距L1和间距L2的数据信息调整板材3的位置，使间距L1＝间距L2，即板材3位于竖直方向上的设定位置。

本实施例通过先调整板材3在水平方向上的位置，后调整板材3在竖直方向上的位置，可避免板材3人工牵引至卡夹框架1内后的水平位置偏斜，进而使第一距离传感器11的投影位置31位于板材3外部，以保证各个距离传感器顺利测量板材3的位置数据，提高作业效率。

尽管上面已经参考附图描述了本发明的实施例，但是本发明不限于以上实施例，而是可以以各种形式制造，并且本领域技术人员将理解，在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下，可以以其他特定形式来实施本发明。因此，应该理解，上述实施例在所有方面都是示例性的而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种卡夹设备，其特征在于，包括卡夹框架，所述卡夹框架的左右侧面上设置有用于支撑板材的支撑组件，所述支撑组件具有水平延伸的用于容纳所述板材的侧壁的容纳槽，所述卡夹框架的顶部和/或底部设置有第一距离传感器，所述第一距离传感器用于测量所述板材在竖直方向上相对于所述第一距离传感器的位置，所述卡夹框架的侧部设置有第二距离传感器，所述第二距离传感器用于测量所述板材在水平方向上相对于所述第二距离传感器的位置。

2.根据权利要求1所述的卡夹设备，其特征在于，所述第一距离传感器为多个，所述卡夹框架的顶部和/或底部的至少四角处设置有所述第一距离传感器。

3.根据权利要求2所述的卡夹设备，其特征在于，沿所述卡夹框架的长度方向，在位于所述卡夹框架的中部位置上设置有所述第一距离传感器。

4.根据权利要求1所述的卡夹设备，其特征在于，所述第二距离传感器为至少两个，所述卡夹框架的长度方向的一侧和所述卡夹框架的宽度方向的一侧均设置有所述第二距离传感器。

5.根据权利要求4所述的卡夹设备，其特征在于，沿所述卡夹框架的长度方向的一侧间隔设置有多个所述第二距离传感器。

6.根据权利要求1所述的卡夹设备，其特征在于，还包括电源单元和控制主机，所述电源单元、所述第一距离传感器和所述第二距离传感器均与所述控制主机电连接。

7.根据权利要求6所述的卡夹设备，其特征在于，还包括Wi-Fi路由器，所述Wi-Fi路由器与所述控制主机电连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的卡夹设备，其特征在于，所述第一距离传感器为超声波传感器，所述第二距离传感器为激光传感器。

9.一种机器人自动示教方法，通过权利要求1至8任一项所述的卡夹设备对机器人进行示教作业，其特征在于，所述自动示教方法包括：

通过人力牵引使所述机器人输送板材至所述容纳槽；

通过所述第一距离传感器测量所述板材在竖直方向上相对于所述第一距离传感器的位置，以获得所述板材与所述容纳槽的上下槽壁之间的间距L，以及通过第二距离传感器分别测量所述板材在水平方向上相对于所述第二距离传感器的位置，以获得所述板材与所述容纳槽的槽底之间的间距S和所述板材与所述卡夹框架的背侧面之间的间距T；

所述机器人根据所述间距L、所述间距S和所述间距T调整所述板材至所述卡夹框架的设定位置；

机器人储存所述板材位于所述设定位置时所述机器人的机械手的位置信息。

10.根据权利要求9所述的一种机器人自动示教方法，其特征在于，调整所述板材时，先根据所述间距S和所述间距T将所述板材调整至所述卡夹框架的水平方向的设定位置，再根据所述间距L将所述板材调整至所述卡夹框架的竖直方向的设定位置。

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