CN115009839A - 一种简易智能装卸装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简易智能装卸装置及工作方法，装置包括移动机构、操作机构、人机交互机构、摄像头、控制器；移动机构用于承载其他部件；操作机构包括升降机构、操作平台、脊柱仿生手抓、压力检测板；升降机构固定在移动机构上，升降机构顶部布设操作平台，操作平台顶部布设压力检测板；脊柱仿生手抓固定在压力检测板上；人机交互机构为可触摸显示屏；摄像头用于采集所处的空间位置信息；控制器布设在移动机构框架内部，控制器与操作机构、人机交互机构和摄像头电性连接。本发明根据工作环境自主调节，省时省力；通过人机交互机构，可对***进行控制，获取装置运行情况；并拓展设有移动客户端，实现自动手动操作，智能高效，可靠性好。

Description

一种简易智能装卸装置及工作方法
技术领域
本发明涉及装卸盘技术领域，具体地说是一种简易智能装卸装置及工作方法。
背景技术
线缆生产、加工企业中，线盘的装卸是一个劳动强度大、纷乱繁杂的工序；同时，由于线缆盘滚动等原因，极易造成人员和线缆损伤。因此，做好线盘的装卸、运输是极为重要的。
目前，相应的装卸、运输、摆放设备一直沿用传统的液压平板车进行装卸盘、运输、摆放，缺少专用设备，既增加了工人的劳动强度，又无法保证人员和线盘安全，严重影响了生产效率。
如专利号CN 203903327 U公布的一种简易型装卸盘装置，包括装卸台车、台车导轨、台车底板等等，效率低下，使用不方便。同时没有从根本上解决人工装卸线盘的问题，仍然需要人工去校准线盘位置，当线盘位置不准确时，还是需要人工去移动线盘，耗力耗人工。
如专利号CN 107522026 A公布的一种用于线盘装卸、运输、摆放的AGV小车，结构复杂，组装成本高，整体的结构固定无法根据线盘大小自动调节加紧线盘装置，当线盘规格不定时无法使用，只能更新一整套设备，设备成本高。装置也没有搭载环境检测装置，自动化程度低，无法实现全自动装卸、运输、摆放，人工成本高。
目前的装卸盘设备主要存在以下技术问题：1.传统装卸依靠液压平板车进行装卸无法精准控制线盘位置；2.当线盘位置不准确时，需要人工移动线盘，耗力耗人工；3.现有设备效率低下，结构复杂，使用不方便；4.现有设备自动化程度低，适应能力较差。
因此，急需一种简易智能装卸装置及工作方法，克服现有设备的结构复杂，效率低下的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种简易智能装卸装置及工作方法，该装置成本低，易于使用，可实现多种线盘装卸。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种简易智能装卸装置，包括移动机构、操作机构、人机交互机构、摄像头、控制器。
所述移动机构用于承载操作机构、人机交互机构、摄像头和控制器；移动机构底部设置万向轮。
所述操作机构包括升降机构、操作平台、脊柱仿生手抓、压力检测板；升降机构固定在移动机构上，升降机构顶部布设操作平台，操作平台顶部布设压力检测板；脊柱仿生手抓固定在压力检测板上。
所述人机交互机构包括可触摸显示屏，可触摸显示屏固定在操作平台上，且与控制器电性连接。
所述摄像头固定在操作平台顶部，用于采集所处的空间位置信息。
所述控制器布设在移动机构框架内部，控制器与操作机构、人机交互机构和摄像头电性连接。
作为本发明进一步优选地，脊柱仿生手抓表面涂有防滑材料，防止夹持线盘时线盘掉落。
作为本发明进一步优选地，还包括无线传输模块，所述无线传输模块与控制器电性连接；无线传输模块用于连接移动客户端，使移动客户端通过与控制器的无线传输从而实现远程控制。
作为本发明进一步优选地，所述脊柱仿生手抓设置两对，分别布设在操作平台的两端；每对脊柱仿生手抓包括两个爪钩；
作为本发明进一步优选地，并设置步进电机控制可旋转关节的张开和闭合，从而控制脊柱仿生手抓夹紧和松开。
作为本发明进一步优选地，脊柱仿生手抓设有压力检测模块，根据受力大小判断脊柱仿生手抓是否夹持物体。
作为本发明进一步优选地，所述升降机构为丝杆；移动机构顶部四角分别设置丝杆，丝杠支撑起操作平台；
所述丝杆配套用于控制丝杆伸缩的升降电机，升降电机与控制器电性连接。
作为本发明进一步优选地，所述移动机构布设GPS定位模块，GPS定位模块与控制器无线信号连接，实时将位置信息反馈至控制器。
作为本发明进一步优选地，所述操作机构还包括皮带机构；所述皮带机构固定在压力检测板上，且皮带机构两端分别与两个脊柱仿生手抓紧靠；
压力检测板可通过感应其表面压力，实时定位物***置，并通过皮带机构水平方向移动物体，以此来调整物体在压力检测板上水平方向上的位置。
作为本发明进一步优选地，所述控制器包括第一中央控制器和第二中央控制器；
所述第一中央控制器用于连接控制一对脊柱仿生手抓、皮带机构、GPS定位模块、摄像头和压力检测板；
所述第二中央控制器用于连接控制另一对脊柱仿生手抓、升降机构、无线传输模块、人机交互机构和移动机构。
一种简易智能装卸装置的工作方法，具体包括以下步骤：
S1、将线盘放置在脊柱仿生手抓上，步进电机驱动脊柱仿生手抓的可旋转关节间夹紧线盘；
S2、在人机交互机构的可触摸显示屏预设位置信息或者通过移动客户端输入预设位置信息控制移动机构，移动机构向指定工作区域移动；
S3、摄像头负责采集环境信息，避让工作人员以及障碍物并到达指定工作区域；
S4、到达指定工作区域后，根据摄像头与压力检测板采集的线盘位置信息，通过皮带机构转动皮带调整线盘在操作平台上的水平位置，使脊柱仿生手抓夹持的线盘对准安装轴中心位置；
S5、根据摄像头采集到的安装轴位置，通过升降机构调整操作平台高度，将线盘与安装轴贴合；
S6、安装轴自动锁紧后，脊柱仿生手抓通过可旋转关节间的步进电机松开线盘；摄像头采集周围环境信息，通过升降机构降下操作平台至安全高度；控制器驱动移动机构返回至指定等待区；
S7、人工遥控手动模式：工作人员能通过移动客户端来遥控移动机构运动，移动机构与控制中心依靠无线传输模块无线连接；移动客户端能控制移动机构向各个方向移动；
需要装线盘时，操作移动客户端，手动操作移动机构、升降机构、脊柱仿生手抓通过上述步骤完成装卸盘操作。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明克服了现有装卸盘设备的结构复杂，效率低下的问题；无需增加额外的机械部件，耐久性好，密封性好，不易损坏。
2.本发明搭载摄像头和自动控制***，根据工作环境自主调节，省时省力；通过人机交互机构，可对***进行控制，获取装置运行情况；并拓展设有移动客户端，实现自动手动操作，智能高效，可靠性好。
附图说明
图1是本发明一种简易智能装卸装置的结构示意图。
图2是本发明一种简易智能装卸装置的正视图。
图3是本发明一种简易智能装卸装置的俯视图。
图4是本发明一种简易智能装卸装置的侧视图。
图5是本发明一种简易智能装卸装置的摄像头装置示意图。
图6是本发明一种简易智能装卸装置的脊柱仿生手抓示意图。
图7是本发明一种简易智能装卸装置的控制原理图。
其中有：1.移动机构；2.操作机构；3.人机交互机构；4.摄像头；5.控制器；6.万向轮；7.升降机构；8.操作平台；9.脊柱仿生手抓；10.压力检测板；11.无线传输模块；12.GPS定位模块；13.皮带机构。
具体实施方式
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
下面结合附图和和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-6所示，一种简易智能装卸装置，包括移动机构1、操作机构2、人机交互机构3、摄像头4、控制器5、无线传输模块11。
移动机构1用于承载操作机构2、人机交互机构3、摄像头4和控制器5；移动机构底部设置万向轮6。移动机构布设GPS定位模块12，GPS定位模块12与控制器5无线信号连接，实时将位置信息反馈至控制器5。
操作机构2包括升降机构7、操作平台8、脊柱仿生手抓9、压力检测板10；升降机构7固定在移动机构1上，升降机构7为丝杆；移动机构1顶部四角分别设置丝杆，丝杠支撑起操作平台8；丝杆配套用于控制丝杆伸缩的升降电机，升降电机与控制器5电性连接。
升降机构7顶部布设操作平台8，操作平台8顶部布设压力检测板10；脊柱仿生手抓9固定在压力检测板10上。
脊柱仿生手抓9设置两对，分别布设在操作平台8的两端；每对脊柱仿生手抓9包括两个爪钩；
每个爪钩设有两个可旋转关节，并设置步进电机控制可旋转关节的张开和闭合，从而控制脊柱仿生手抓9夹紧和松开。
脊柱仿生手抓9设有压力检测模块，压力检测模块内置压力传感器，根据受力大小判断脊柱仿生手抓9是否夹持物体。
脊柱仿生手抓9表面涂有防滑材料，防止夹持线盘时线盘掉落。
操作机构2还包括皮带机构13；皮带机构13固定在压力检测板10上，且皮带机构13两端分别与两个脊柱仿生手抓9紧靠。
压力检测板10可通过感应其表面压力，实时定位物***置，并通过皮带机构13水平方向移动物体，以此来调整物体在压力检测板10上水平方向上的位置。
人机交互机构3包括可触摸显示屏，可触摸显示屏固定在操作平台8上，且与控制器5电性连接。
摄像头4固定在操作平台8顶部，用于采集所处的空间位置信息，摄像头优选OpenMV4摄像头。
无线传输模块11与控制器5电性连接；无线传输模块11用于连接移动客户端，使移动客户端通过与控制器5的无线传输从而实现远程控制。
控制器5布设在移动机构1框架内部，控制器5包括第一中央控制器和第二中央控制器。控制器选用CH32芯片为中央处理器，通过发射PWM信号控制脊柱仿生手抓9。
本装置的工作原理为：
如图7所示，控制器设于移动机构内，包括第一中央控制器和第二中央控制器。
第一中央控制器用于连接控制一对脊柱仿生手抓9、皮带机构13、GPS定位模块12、摄像头4和压力检测板10。
第二中央控制器用于连接控制另一对脊柱仿生手抓9、升降机构7、无线传输模块11、人机交互机构3和移动机构1。
第一中央控制器控制、监测第一对脊柱仿生手抓的工作状况；第二中央控制器控制、监测第二对脊柱仿生手抓的工作状况。控制器通过GPS定位模块实时采集位置信息，通过摄像头实时采集环境信息，通过压力传感器实时采集压力检测板、第一对脊柱仿生手抓和第二对脊柱仿生手抓的手抓表面压力数据，来确认线盘的位置，控制移动机构和升降机构使线盘到达目标位置；同时通过无线传输模块将位置信息和环境信息传输到移动客户端。
基于上述装置和原理，有一种简易智能装卸装置的工作方法，具体包括以下步骤：
S1、将线盘放置在脊柱仿生手抓9上，步进电机驱动脊柱仿生手抓9的可旋转关节间夹紧线盘；
S2、在人机交互机构3的可触摸显示屏预设位置信息或者通过移动客户端输入预设位置信息控制移动机构1，移动机构1向指定工作区域移动；
S3、摄像头4负责采集环境信息，避让工作人员以及障碍物并到达指定工作区域；
S4、到达指定工作区域后，根据摄像头4与压力检测板10采集的线盘位置信息，通过皮带机构13转动皮带调整线盘在操作平台8上的水平位置，使脊柱仿生手抓9夹持的线盘对准安装轴中心位置；
S5、根据摄像头4采集到的安装轴位置，通过升降机构7调整操作平台8高度，将线盘与安装轴贴合；
S6、安装轴自动锁紧后，脊柱仿生手抓9通过可旋转关节间的步进电机松开线盘；摄像头4采集周围环境信息，通过升降机构7降下操作平台8至安全高度；控制器5驱动移动机构1返回至指定等待区；
S7、人工遥控手动模式：工作人员能通过移动客户端来遥控移动机构1运动，移动机构1与控制中心依靠无线传输模块11无线连接；移动客户端能控制移动机构1向各个方向移动；
需要装线盘时，操作移动客户端，手动操作移动机构1、升降机构7、脊柱仿生手抓9通过上述步骤完成装卸盘操作
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种简易智能装卸装置，其特征在于：包括移动机构（1）、操作机构（2）、人机交互机构（3）、摄像头（4）、控制器（5）；
所述移动机构（1）用于承载操作机构（2）、人机交互机构（3）、摄像头（4）和控制器（5）；移动机构底部设置万向轮（6）；
所述操作机构（2）包括升降机构（7）、操作平台（8）、脊柱仿生手抓（9）、压力检测板（10）；升降机构（7）固定在移动机构（1）上，升降机构（7）顶部布设操作平台（8），操作平台（8）顶部布设压力检测板（10），压力检测板（10）内置压力传感器；脊柱仿生手抓（9）固定在压力检测板（10）上；
所述人机交互机构（3）包括可触摸显示屏，可触摸显示屏固定在操作平台（8）上，且与控制器（5）电性连接；
所述摄像头（4）固定在操作平台（8）顶部，用于采集所处的空间位置信息；
所述控制器（5）布设在移动机构（1）框架内部，控制器（5）与操作机构（2）、人机交互机构（3）和摄像头（4）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：脊柱仿生手抓（9）表面涂有防滑材料，防止夹持线盘时线盘掉落。
3.根据权利要求1所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：还包括无线传输模块（11），所述无线传输模块（11）与控制器（5）电性连接；无线传输模块（11）用于连接移动客户端，使移动客户端通过与控制器（5）的无线传输从而实现远程控制。
4.根据权利要求3所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：所述脊柱仿生手抓（9）设置两对，分别布设在操作平台（8）的两端；每对脊柱仿生手抓（9）包括两个爪钩；
每个爪钩设有两个可旋转关节，并设置步进电机控制可旋转关节的张开和闭合，从而控制脊柱仿生手抓（9）夹紧和松开。
5.根据权利要求4所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：脊柱仿生手抓（9）设有压力检测模块，根据受力大小判断脊柱仿生手抓（9）是否夹持物体。
6.根据权利要求5所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：所述升降机构（7）为丝杆；移动机构（1）顶部四角分别设置丝杆，丝杠支撑起操作平台（8）；
所述丝杆配套用于控制丝杆伸缩的升降电机，升降电机与控制器（5）电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：所述移动机构布设GPS定位模块（12），GPS定位模块（12）与控制器（5）无线信号连接，实时将位置信息反馈至控制器（5）。
8.根据权利要求7所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：所述操作机构（2）还包括皮带机构（13）；所述皮带机构（13）固定在压力检测板（10）上，且皮带机构（13）两端分别与两个脊柱仿生手抓（9）紧靠；
压力检测板（10）可通过感应其表面压力，实时定位物***置，并通过皮带机构（13）水平方向移动物体，以此来调整物体在压力检测板（10）上水平方向上的位置。
9.根据权利要求8所述的一种简易智能装卸装置，其特征在于：所述控制器（5）包括第一中央控制器和第二中央控制器；
所述第一中央控制器用于连接控制一对脊柱仿生手抓（9）、皮带机构（13）、GPS定位模块（12）、摄像头（4）和压力检测板（10）；
所述第二中央控制器用于连接控制另一对脊柱仿生手抓（9）、升降机构（7）、无线传输模块（11）、人机交互机构（3）和移动机构（1）。
10.基于权利要求3-9任一所述的一种简易智能装卸装置的工作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将线盘放置在脊柱仿生手抓（9）上，步进电机驱动脊柱仿生手抓（9）的可旋转关节间夹紧线盘；
S2、在人机交互机构（3）的可触摸显示屏预设位置信息或者通过移动客户端输入预设位置信息控制移动机构（1），移动机构（1）向指定工作区域移动；
S3、摄像头（4）负责采集环境信息，避让工作人员以及障碍物并到达指定工作区域；
S4、到达指定工作区域后，根据摄像头（4）与压力检测板（10）采集的线盘位置信息，通过皮带机构（13）转动皮带调整线盘在操作平台（8）上的水平位置，使脊柱仿生手抓（9）夹持的线盘对准安装轴中心位置；
S5、根据摄像头（4）采集到的安装轴位置，通过升降机构（7）调整操作平台（8）高度，将线盘与安装轴贴合；
S6、安装轴自动锁紧后，脊柱仿生手抓（9）通过可旋转关节间的步进电机松开线盘；摄像头（4）采集周围环境信息，通过升降机构（7）降下操作平台（8）至安全高度；控制器（5）驱动移动机构（1）返回至指定等待区；
S7、人工遥控手动模式：工作人员能通过移动客户端来遥控移动机构（1）运动，移动机构（1）与控制中心依靠无线传输模块（11）无线连接；移动客户端能控制移动机构（1）向各个方向移动；
需要装线盘时，操作移动客户端，手动操作移动机构（1）、升降机构（7）、脊柱仿生手抓（9）通过上述步骤完成装卸盘操作。
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