CN115741726A - 机器人模糊抓取***以及工艺流程方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机器人模糊抓取***以及工艺流程方法，涉及机器人抓取技术领域，包括机壳运输线和部件运输线，机壳运输线和部件运输线上分布设置有机壳托盘和部件托盘，部件运输线的右侧设有抓取机器人和装配机器人，抓取机器人的头部设有抓取机构，装配机器人的头部设有装配机构，抓取机器人和装配机器人两者之间设有纠偏机构、中转平台和螺栓送料机器人。本发明从非精定位抓取部件，通过纠偏相机及位移传感器进行位置及角度纠正，确保装配精度，机器人自动装配，采用1）、模糊抓取技术；2）、相机及位移传感器纠偏技术；3）、机器人软浮动技术，完全靠设备自动纠偏技术自动纠正部件的姿态，实现高精度装配，减少人力成本，减少零件的加工成本。

Description

机器人模糊抓取***以及工艺流程方法

技术领域

本发明涉及机器人抓取技术领域，具体为机器人模糊抓取***以及工艺流程方法。

背景技术

随着人力成本的增加，工厂自动化率需求逐步提升，以往手动装配的零部件现在往往都需求自动装配。

目前的高精度自动装配技术有很多制约项，需求抓取位对部件有很高的定位精度，并且需要部件自身有一面两销的定位基准，这样对上料要求非常高，部件自身的加工工艺也非常高，导致成本大大增加，很多不规则的部件根本无法实现自动装配。

现有客户需要对发动机上的启动电动机进行装配，现在依旧是采用人工装配的形式进行生产，而在专利池中未找到相关***专利，现在需要提升产能，人工成本比较大，因此结合自动化装配技术，我公司技术团队为客户开发了一种机器人模糊抓取***。

发明内容

本发明的目的在于提供机器人模糊抓取***以及工艺流程方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：机器人模糊抓取***，包括机壳运输线和部件运输线，机壳运输线和部件运输线上分布设置有机壳托盘和部件托盘，部件运输线的右侧设有抓取机器人和装配机器人，所述抓取机器人的头部设有抓取机构，所述装配机器人的头部设有装配机构，所述抓取机器人和装配机器人两者之间设有纠偏机构、中转平台和螺栓送料机器人。

进一步的：所述抓取机构包含有抓取支架，所述抓取支架的上下方分别设有抓取相机和抓取夹爪；所述装配机构包含有装配支架，所述装配支架的下方设有装配夹爪。

优选的：所述抓取夹爪和装配夹爪结构相同，采用的都是气动直线夹爪；所述抓取支架的最上端设有多轴拧紧机，所述装配支架的最上端设有单轴拧紧机。

优选的：所述抓取支架的左侧设有内卡夹头，装配夹爪的中间设有辅助气缸，所述辅助气缸的主体固定在装配支架上。

进一步的：所述纠偏机构包含有纠偏总支架，所述纠偏总支架的上端固定有纠偏相机，所述纠偏相机的前方设有位移检测支架，所述位移检测支架上固定有位移传感器。

优选的：所述纠偏相机的头部***设有补光灯，所述位移传感器的端头连接有探杆，所述位移传感器和探杆共设有三组。

步骤分为拍照识别、模糊抓取、中转放置、二次抓取、纠偏校正、组合装配，具体如下：

S1、部件通过AGV小车将部件托盘送到部件运输线上，输送到工位中，部件定位采用粗定位，每个部件到位后的位置都不完全一致，可能会有几毫米的位置偏差，抓取机器人通过抓取相机识别，将图像传回电脑中进行数据处理；

S2、图像分析好后将指令传回抓取机器人，抓取机器人通过转动抓取机构将抓取夹爪对准一个部件进行抓取；

S3、抓取机器人将抓取的部件带到中转平台的工装上，放置好后抓取机器人复位等待指令；

S4、装配机器人按照预设的路径运动到中转平台上方，然后利用装配机构上的装配夹爪去抓取部件；

S5、开始纠偏校正：装配夹爪上的部件运动到纠偏机构侧方，位移传感器给的指令调节部件端头面的角度，并且将部件的端面贴合在探杆上，纠偏相机对部件的端头进行XY方向的纠正，将指令传输给装配机器人进行移动到合理的位置，；

S6、装配机器人按照预设的路径将调节好的头部的装配机构移动到机壳的安装处进行组合装配。

所述S1中的抓取相机采用D技术拍摄部件位置及姿态，将数据传递给抓取机器人，抓取机器人自动调整位置找到正确的位置，准确的抓取到部件。

所述S3抓取机器人将部件放置在中转平台上之后，螺栓送料机器人将一个固定螺栓放置在了部件的一个安装孔内；所述S5中装配机器人带动部件的同时单轴拧紧机的下方批头插在固定螺栓的上方，为了初步固定做准备。

所述S6中由于机壳的安装处与部件的端头有一定的摩擦力，因此保证装配件与被装配件顺利的装配到位，因此需要辅助气缸的顶紧力的作用，此时装配机器人移动对准位置，辅助气缸的头部对部件的后方施力将整体压进到机壳的孔内，属于软浮动技术，然后单轴拧紧机将一个固定螺栓拧紧即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以从非精定位抓取部件，降低了上料难度，部件的夹紧面也是非精定位面，降低了对部件的工艺需求，并通过纠偏相机及位移传感器对抓取后的部件进行位置及角度纠正，确保装配件和被装备件之间的精度，最终用机器人自动将两个部件装配到一起，采用了1）、模糊抓取技术；2）、相机及位移传感器纠偏技术；3）、机器人软浮动技术，对部件的上料精度，自身的加工精度大大降低，完全靠设备的自动纠偏技术自动纠正部件的姿态，实现高精度装配，减少了人力成本，减少了零件的加工成本。

附图说明

图1为本发明***布局示意图；

图2为本发明工艺方法流程图；

图3为本发明***布局俯视图；

图4为本发明抓取机器人示意图；

图5为本发明装配机器人示意图；

图6为本发明抓取机构示意图；

图7为本发明装配机构示意图；

图8为本发明A处放大示意图；

图9为本发明纠偏机构示意图；

图10为本发明B处放大示意图；

图11为本发明配合间隙示意图；

图12为本发明纠偏原理示意图；

图13为本发明装配组合示意图。

图中：1、机壳运输线，2、部件运输线，3、部件托盘，4、机壳托盘，5、抓取机器人，6、装配机器人，7、纠偏机构，8、中转平台，9、螺栓送料机器人，10、机壳，11、部件，51、抓取机构，511、抓取支架，512、抓取抓夹，513、多轴拧紧机，514、内卡夹头，515、抓取相机，61、装配机构，611、装配支架，612、装配夹爪，613、单轴拧紧机，614、辅助气缸，71、纠偏总支架，72、纠偏相机，73、补光灯，74、位移检测支架，75、位移传感器，76、探杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

请参阅图1-图13，本发明提供一种技术方案：包括机壳运输线1和部件运输线2，机壳运输线1和部件运输线2上分布设置有机壳托盘4和部件托盘3，部件运输线2的右侧设有抓取机器人5和装配机器人6，所述抓取机器人5的头部设有抓取机构51，所述装配机器人6的头部设有装配机构61，所述抓取机器人5和装配机器人6两者之间设有纠偏机构7、中转平台8和螺栓送料机器人9。

所述抓取机构51包含有抓取支架511，所述抓取支架511的上下方分别设有抓取相机515和抓取夹爪512；所述装配机构6包含有装配支架611，所述装配支架611的下方设有装配夹爪612。

所述抓取夹爪512和装配夹爪612结构相同，采用的都是气动直线夹爪；所述抓取支架511的最上端设有多轴拧紧机513，所述装配支架611的最上端设有单轴拧紧机613。

所述抓取支架511的左侧设有内卡夹头514，装配夹爪612的中间设有辅助气缸614，所述辅助气缸614的主体固定在装配支架611上。

所述纠偏机构7包含有纠偏总支架71，所述纠偏总支架71的上端固定有纠偏相机72，所述纠偏相机72的前方设有位移检测支架74，所述位移检测支架74上固定有位移传感器75。

所述纠偏相机72的头部***设有补光灯73，所述位移传感器75的端头连接有探杆76，所述位移传感器75和探杆76共设有三组。

本生产线中所组合的部件11为启动电动机，机壳10为发动机壳体，利用本发明的流程工艺实现自动化组合装配，替代人工操作，实现自动化流水作业，最后的组合如附图13所示。

而工艺流程步骤分为拍照识别、模糊抓取、中转放置、二次抓取、纠偏校正、组合装配，如附图2所示，具体步骤如下：

第一步、部件通过AGV小车将部件托盘3送到部件运输线2上，输送到工位中，部件11定位采用粗定位，每个部件11到位后的位置都不完全一致，可能会有几毫米的位置偏差，抓取机器人5通过抓取相机515识别，将图像传回电脑中进行数据处理，抓取相机515采用3D技术拍摄部件11位置及姿态，将数据传递给抓取机器人5，抓取机器人5自动调整位置找到正确的位置，准确的抓取到部件11；

第二步、图像分析好后将指令传回抓取机器人5，抓取机器人5通过转动抓取机构51将抓取夹爪512对准一个部件11进行抓取；

第三步、抓取机器人5将抓取的部件11带到中转平台8的工装上，放置好后抓取机器人5复位等待指令，抓取机器人5将部件11放置在中转平台8上之后，螺栓送料机器人9将一个固定螺栓放置在了部件11的一个安装孔内，这样在后续组合之后可初步的进行固定，防止掉落；

第四步、装配机器人6按照预设的路径运动到中转平台8上方，然后利用装配机构61上的装配夹爪612去抓取部件11；

第五步、开始纠偏校正：装配夹爪612上的部件11运动到纠偏机构7侧方，位移传感器75给的指令调节部件11端头面的角度，并且将部件11的端面贴合在探杆76上进行角度的初步判断，后续开始调节，三点一面的原理调节，纠偏相机72对部件11的端头进行XY方向的纠正，将指令传输给装配机器人6进行移动到合理的位置，装配机器人6带动部件11的同时单轴拧紧机613的下方批头插在固定螺栓的上方，为了初步固定做准备；

第六步、装配机器人6按照预设的路径将调节好的头部的装配机构61移动到机壳10的安装处进行组合装配，由于机壳10的安装处与部件11的端头有一定的摩擦力，因此保证装配件与被装配件顺利的装配到位，因此需要辅助气缸614的顶紧力的作用（相当于人工用橡皮锤进行敲打安装，给一个辅助力的作用），此时装配机器人6移动对准位置，辅助气缸614的头部对部件11的后方施力将整体压进到机壳10的孔内，具体的就是装配机器人6先初步的将部件11的头部插在机壳10安装孔的边缘处，辅助气缸614在顶入的同时装配夹爪612稍微的释放夹紧力，辅助气缸614“锤入”，该技术属于软浮动技术，然后单轴拧紧机613将一个固定螺栓拧紧即可，初步固定，剩下的螺丝固定利用抓取机构51上的多轴拧紧机513完成操作，抓取机构51功能比较多，可实现其他的螺丝工艺流程，一机多用。

位移传感器75原理：头部有一个伸缩探杆76（如附图9所示），高精度传感器可以检测探杆75的伸缩量，探杆75接触被检测件，通过探杆75伸缩量的不同，计算出被检测零件的厚度或者高度。

模糊纠偏应用：3个位移传感器75的探杆76接触启动电机机的端面，通过3个示数的不同检测出哪一侧的端面倾斜大一些（三点成一面），然后将数据传递给装配机器人6，然后调整轨迹，将端面倾斜面纠正过来，保证端面的后面的装配所需精度。

纠偏相机72采用的是2D相机技术，2D相机对部件11的端头位置检测精度较高，但是由于是2D相机技术无法对部件11的倾斜角度进行检测，所以要跟位移传感器75配合使用，纠偏相机72只对部件的XY方向进行检测，位移传感器是对工件的倾斜角度检测，如附图12中的方向所示。

尽管已经示出和描述了本专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，所有在此实施方式的基础上所作出的非实质性创造，都将视为对本专利的篡改或剽窃，都应依法受到保护。

Claims (10)

1.机器人模糊抓取***，包括机壳运输线（1）和部件运输线（2），其特征在于：机壳运输线（1）和部件运输线（2）上分布设置有机壳托盘（4）和部件托盘（3），部件运输线（2）的右侧设有抓取机器人（5）和装配机器人（6），所述抓取机器人（5）的头部设有抓取机构（51），所述装配机器人（6）的头部设有装配机构（61），所述抓取机器人（5）和装配机器人（6）两者之间设有纠偏机构（7）、中转平台（8）和螺栓送料机器人（9）。

2.根据权利要求1所述的机器人模糊抓取***，其特征在于：所述抓取机构（51）包含有抓取支架（511），所述抓取支架（511）的上下方分别设有抓取相机（515）和抓取夹爪（512）；所述装配机构（6）包含有装配支架（611），所述装配支架（611）的下方设有装配夹爪（612）。

3.根据权利要求2所述的机器人模糊抓取***，其特征在于：所述抓取夹爪（512）和装配夹爪（612）结构相同，采用的都是气动直线夹爪；所述抓取支架（511）的最上端设有多轴拧紧机（513），所述装配支架（611）的最上端设有单轴拧紧机（613）。

4.根据权利要求3所述的机器人模糊抓取***，其特征在于：所述抓取支架（511）的左侧设有内卡夹头（514），装配夹爪（612）的中间设有辅助气缸（614），所述辅助气缸（614）的主体固定在装配支架（611）上。

5.根据权利要求1所述的机器人模糊抓取***，其特征在于：所述纠偏机构（7）包含有纠偏总支架（71），所述纠偏总支架（71）的上端固定有纠偏相机（72），所述纠偏相机（72）的前方设有位移检测支架（74），所述位移检测支架（74）上固定有位移传感器（75）。

6.根据权利要求5所述的机器人模糊抓取***，其特征在于：所述纠偏相机（72）的头部***设有补光灯（73），所述位移传感器（75）的端头连接有探杆（76），所述位移传感器（75）和探杆（76）共设有三组。

7.根据权利要求1所述的机器人模糊抓取***的工艺流程方法，其特征在于：步骤分为拍照识别、模糊抓取、中转放置、二次抓取、纠偏校正、组合装配，具体如下：

S1、部件通过AGV小车将部件托盘（3）送到部件运输线（2）上，输送到工位中，部件（11）定位采用粗定位，每个部件（11）到位后的位置都不完全一致，可能会有几毫米的位置偏差，抓取机器人（5）通过抓取相机（515）识别，将图像传回电脑中进行数据处理；

S2、图像分析好后将指令传回抓取机器人（5），抓取机器人（5）通过转动抓取机构（51）将抓取夹爪（512）对准一个部件（11）进行抓取；

S3、抓取机器人（5）将抓取的部件（11）带到中转平台（8）的工装上，放置好后抓取机器人（5）复位等待指令；

S4、装配机器人（6）按照预设的路径运动到中转平台（8）上方，然后利用装配机构（61）上的装配夹爪（612）去抓取部件（11）；

S5、开始纠偏校正：装配夹爪（612）上的部件（11）运动到纠偏机构（7）侧方，位移传感器（75）给的指令调节部件（11）端头面的角度，将指令传输给装配机器人（6）进行移动到合理的位置，并且将部件（11）的端面贴合在探杆（76）上，纠偏相机（72）对部件（11）的端头进行XY方向的纠正；

S6、装配机器人（6）按照预设的路径将调节好的头部的装配机构（61）移动到机壳（10）的安装处进行组合装配。

8.根据权利要求7所述的机器人模糊抓取***的工艺流程方法，其特征在于：所述S1中的抓取相机（515）采用（3）D技术拍摄部件（11）位置及姿态，将数据传递给抓取机器人（5），抓取机器人（5）自动调整位置找到正确的位置，准确的抓取到部件（11）。

9.根据权利要求7所述的机器人模糊抓取***的工艺流程方法，其特征在于：所述S3抓取机器人（5）将部件（11）放置在中转平台（8）上之后，螺栓送料机器人（9）将一个固定螺栓放置在了部件（11）的一个安装孔内；所述S5中装配机器人（6）带动部件（11）的同时单轴拧紧机（613）的下方批头插在固定螺栓的上方，为了初步固定做准备。

10.根据权利要求7所述的机器人模糊抓取***的工艺流程方法，其特征在于：所述S（6）中由于机壳（10）的安装处与部件（11）的端头有一定的摩擦力，因此保证装配件与被装配件顺利的装配到位，因此需要辅助气缸（614）的顶紧力的作用，此时装配机器人（6）移动对准位置，辅助气缸（614）的头部对部件（11）的后方施力将整体压进到机壳（10）的孔内，属于软浮动技术，然后单轴拧紧机（613）将一个固定螺栓拧紧即可。

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