绣花机智能换底线机器人设备的制作方法

本发明涉及纺织设备领域，尤其涉及一种绣花机智能换底线机器人设备。

背景技术：

目前，给电脑绣花机提供底线的装置是由梭壳和梭芯两部分组成，当绣花机运行到底线用完时，都需要更换梭壳(梭芯)，现在全部是采用人工更换，在做更换操作时，绣花机在停机状态下，操作工先将用完底线的梭壳(梭芯)从绣花机旋梭箱上取下，再将装满底线的梭壳(梭芯)换上，由于梭壳(梭芯)安装位置特殊，不仅梭壳(梭芯)更换空间较小，而且操作工需弯腰蹲下到台板下面，因而导致操作不便，延长更换时间，影响生产效率，而且劳动强度大。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中的绣花机设备中梭壳更换需要人工操作，自动化程度低，生产效率低、工人劳动强度高等问题，提供一种能够自动实现更换梭壳，提供自动化程度和生产效率的绣花机智能换底线机器人设备。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种绣花机智能换底线机器人设备，包括：

载具，所述载具设置有备用梭壳存放装置和梭壳传送机械手；

备用梭壳存放装置，所述备用梭壳存放装置设置有若干梭壳存放工位；

梭壳传送机械手，所述梭壳传送机械手的自由度包括至少一个可做靠近和远离所述备用梭壳存放装置旋转运动的第一旋转自由度，以及若干第二自由度，所述第二自由度运动轨迹位于所述旋转自由度旋转轴线所在平面内；

梭壳夹持装置，所述梭壳夹持装置安装于梭壳传送机械手末端。

载具用于承载备用梭壳存放装置和梭壳传送机械手等结构在工作场地的各绣花机旋梭位置移动。备用梭壳存放装置用于放置备用的梭壳。在需要更换梭壳时，通过如下步骤完成更换梭壳：

步骤1：梭壳传送机械手通过第一旋转自由度转动到待更换梭壳方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置平移和升降移动指向待更换梭壳，梭壳夹持装置夹持待更换梭壳，将其拆卸完成拆卸步骤。

步骤2：梭壳传送机械手通过第一旋转自由度转动到面向备用梭壳存放装置方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置平移和升降移动至一个备用梭壳，梭壳夹持装置夹持备用梭壳，完成取料。

步骤3：梭壳传送机械手通过第一旋转自由度转动到待更换梭壳方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置平移和升降移动指向备用梭壳的预安装位置，梭壳夹持装置将夹持的备用梭壳安装到位，完成安装步骤。

作为优选，所述载具包括工作平台、平移驱动机构和防撞自停系统，备用梭壳存放装置和梭壳传送机械手设置于所述工作平台，所述平移驱动机构包括设于载具底部的工作驱动轮组和轮组驱动电机，所述的防撞自停系统包括设于工作平台的超声波测距传感器。平移驱动机构驱动所述载具在绣花机各个需要更换梭壳的之间移动。防撞自停装置防止载具撞击绣花机。

作为优选，所述备用梭壳存放装置包括至少一个梭壳储料板，所述梭壳储料板上设置有若干梭壳存放工位。备用梭壳放置于梭壳存放工位，梭壳储料板设置多个梭壳存放工位可以实现长时间连续工作。

作为优选，梭壳存放装置还包括储料板转动机构，所述的梭壳储料板形状为圆环形板件，梭壳储料板通过储料板转动机构与载具转动连接，梭壳储料板可环绕其圆心旋转，梭壳存放工位分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位沿着所述梭壳储料板径向排列，相邻组梭壳存放工位所在径向之间的夹角相等。梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板上的梭壳存放工位位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板的技术方案，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的固定的角度位置，这样梭壳传送机械手每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手在第一旋转自由度上的精度控制要求，不会因为梭壳存放工位摆放宽度相隔较大而每次梭壳传送机械手都需要转动不同的角度。并且空位的梭壳存放工位随着梭壳储料板转动而远离梭壳传送机械手的范围，防止造成干扰而误抓取。同时也可以减少梭壳传送机械手的转动角度，提高设备工作效率。

作为优选，所述梭壳储料板转动轴向垂直或平台所述梭壳传送机械手的第一旋转自由度的旋转轴线。梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置朝向梭壳储料板水平靠近和远离移动以及升降移动。所述梭壳储料板转动轴向垂直所述梭壳传送机械手的第一旋转自由度的旋转轴线时。每次梭壳传送机械手靠近和远离梭壳储料板的竖直方向升降距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。所述梭壳储料板转动轴向平行所述梭壳传送机械手的第一旋转自由度的旋转轴线时。每次梭壳传送机械手靠近和远离梭壳储料板的水平方向靠近或远离距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。

作为优选，所述梭壳储料板形状为圆弧面板，梭壳储料板的圆弧面结构朝向梭壳传送机械手，梭壳储料板的圆弧面结构的和梭壳传送机械手的第一旋转自由度的旋转轴线同轴设置，所述梭壳存放工位在梭壳储料板的弧形面上矩形阵列设置。梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置朝向梭壳储料板水平靠近和远离移动。因此将梭壳储料板形状为圆弧面板的技术方案能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手第一旋转自由度轴向的距离相等，因此每次梭壳传送机械手靠近和远离梭壳储料板的距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。

作为优选，所述梭壳储料板形状为扇形面板，梭壳储料板的扇形面结构所在平面和梭壳传送机械手的第一旋转自由度所在平面平行，梭壳储料板的扇形面结构的圆心位于梭壳传送机械手的第一旋转自由度的旋转轴线上，梭壳存放工位分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位沿着所述梭壳储料板的扇形面结构的径向排列，相邻组梭壳存放工位所在径向之间的夹角相等。

梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板上的梭壳存放工位位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板的技术方案，每组梭壳存放工位相对第一旋转自由度的旋转角度都是固定的，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的几个预设固定的角度位置，这样梭壳传送机械手每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手在第一旋转自由度上的精度控制要求。第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置朝向梭壳储料板竖直方向升降移动。因此梭壳储料板形状的技术方案能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手第一旋转自由度的高度差相等，因此每次梭壳传送机械手升降梭壳储料板的距离相等，从而降低这竖直升降这一方向移动的精度控制需求。

作为优选，梭壳存放装置还包括设置于载具的平移机构，所述平移机构驱动梭壳储料板沿着梭壳传送机械手的第一旋转自由度所在平面平移，在梭壳储料板矩形阵列设置梭壳存放工位。梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板上的梭壳存放工位位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板的技术方案，每个梭壳存放工位的位置通过平移机构调整至相对第一旋转自由度的旋转角度固定，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的预设固定的角度位置，这样梭壳传送机械手每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手在第一旋转自由度上的精度控制要求。第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置朝向梭壳储料板竖直方向升降移动以及靠近和远离梭壳储料板的水平移动。因此梭壳储料板的技术方案，梭壳储料板平行第一旋转自由度所在平面放置时，在能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手第一旋转自由度的高度差相等，因此每次梭壳传送机械手向梭壳储料板的升降距离相等，从而降低这竖直升降这一方向移动的精度控制需求。

而在梭壳储料板垂直第一旋转自由度所在平面放置时，在能够保证位于同一竖直列上的备用梭壳相对梭壳传送机械手第一旋转自由度的水平距离相等，因此每次梭壳传送机械手靠近和远离的梭壳储料板水平距离相等，从而降低这水平移动这一方向移动的精度控制需求。并且空位的梭壳存放工位随着梭壳储料板转动而远离梭壳传送机械手的范围，防止造成干扰而误抓取。同时也可以减少梭壳传送机械手的转动角度，提高设备工作效率。

作为优选，所述平移机构包括丝杆平移机构，所述丝杆平移机构的丝杆沿着壳传送机械手的第一旋转自由度所在平面设置，梭壳储料板底部设置有啮合所述丝杆的丝孔。

作为优选，所述的梭壳储料板为多副，所述多副梭壳储料板呈环形依次布置，多副梭壳储料板可绕中心轴转动，梭壳存放工位沿着所述梭壳储料板等距设置。

作为优选，所述多副梭壳储料板上端设有上固定圆盘，其下端设有下固定圆盘，所述的上固定圆盘与下固定圆盘中心设有圆盘驱动机构，所述圆盘驱动机构包括与上固定圆盘和下固定圆盘中心轴连接的圆盘驱动电机，所述梭壳储料板下端与下固定圆盘活动连接，所述梭壳储料板上端与上固定圆盘可拆卸连接。

梭壳传送机械手需要定位精确才能保证梭壳夹持装置准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置的。多副梭壳储料板可绕中心轴转动到平行第一旋转自由度轴向的同一条直线上，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的预设固定的角度位置，并且这样梭壳传送机械手每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取。同时保证所有的转动到位的备用梭壳相对梭壳传送机械手第一旋转自由度轴向的距离相等，因此每次梭壳传送机械手靠近和远离梭壳储料板的距离相等。从而降低了梭壳传送机械手的精度控制要求，同时提供了工作效率。

作为优选，所述梭壳存放工位包括芯轴、线头定位结构和定位片，芯轴、线头定位结构和定位片平行设置，线头定位结构和定位片位于芯轴的两侧，所述芯轴用于插入梭壳中轴内，定位片朝向芯轴的侧面为配合梭壳侧面弧面机构的弧形面，定位片在所述弧形面的末端设置有配合梭壳的栓锁滑动件末端的定位缺口，且定位片的弧形面在定位缺口两侧设置限位凸起。

作为优选，所述梭壳传送机械手的第二自由度包括三个第二直线自由度和一个第二旋转自由度，第二直线自由度位于所述旋转自由度旋转轴线所在平面内的，所述三个直线自由度依次相互垂直，第二旋转自由度设置于梭壳传送机械手末端靠近梭壳夹持装置的位置。

作为优选，所述梭壳传送机械手包括三个直线导轨、一个延长臂和一个转动臂，第一直线导轨转动连接载具构成所述第一旋转自由度，第二直线导轨垂直滑动连接第一直线导轨构成所述第一直线自由度，第三直线导轨垂直滑动连接第二直线导轨构成第二直线自由度，延长臂垂直滑动连接第三直线导轨构成第三直线自由度，延长臂末端转动连接转动臂构成第二旋转自由度，转动臂末端连接梭壳夹持装置。

作为优选，所述直线导轨均设置有驱动带、驱动带轮、滑块和伺服电机，所述驱动带轮设置在直线导轨两端，驱动带由两端驱动带轮张紧，滑块固定连接驱动带，滑块滑动连接导轨，伺服电机驱动驱动带轮通过驱动带带动滑块沿直线导轨滑动。所述梭壳传送机械手通过上述方案实现在工作平台上的三坐标定位移动梭壳夹持装置，延长臂和转动臂的转动结构用于调节移动梭壳夹持装置的朝向倾角，从而能够准确定位抓取梭壳，实现拆卸、取料、安装的自动化操作。

作为优选，所述梭壳传送机械手的第二自由度包括三个依次相连的第三旋转自由度，所述三个第三旋转自由度的旋转轴线相互平行。

作为优选，所述梭壳传送机械手包括四个依次连接的机械臂，所述第一机械臂转动连接载具构成所述第一旋转自由度，第二机械臂转动连接第一机械臂，第三机械臂转动连接第二机械臂，第四机械臂转动连接第三机械臂，第一、第二、第三、第四机械臂之间的转动连接构成所述三个第三旋转自由度。

作为优选，所述设备还包括定位控制装置，所述定位控制装置包括设于载具的主控板、灰度传感模块、视觉识别模块、激光发射模块和载具上的显示屏，所述灰度传感模块、视觉识别模块、激光发射模块、显示屏均与所述的主控板电连接，所述的载具底部设有灰度传感器，所述的灰度传感模块与灰度传感器电连接，所述的梭壳传送机械手上设有视觉探头，所述的视觉探头与视觉识别模块电连接，所述的梭壳夹持装置上设有激光发射器，所述的激光发射器与激光发射模块电连接。视觉识别模块和激光发射模块安装于梭壳传送机械手，用于精确识别和定位梭壳位置。而灰度传感器是使得载具能够在绣花机加工车间内的地上，沿着绣花机的机头排布位置设有灰色传感带，载具的灰度传感器可以识别灰色传感带的宽度和走向，实现载具沿着预先设定好的轨迹进行行走，从而实现在固定的绣花机之间进行工作。所述的显示屏可以实现人机交互功能，用于显示设备的状态以及参数设定工作。通常可设定每次载具行进的距离，从而使得设备在更换完一个装有备用梭壳的梭芯板后，准确行驶到下一个需要更换梭壳梭芯板的机头位置。

作为优选，所述梭壳夹持装置包括夹持支架、拨钩、拨钩驱动电机和夹片，所述夹持支架设置在梭壳传送机械手的末端，所述拨钩和夹片设置在夹持支架两侧，拨钩转动连接夹持支架，驱动电机驱动拨钩旋转，所述拨钩用于拨动栓锁柄，所述夹片为“l”形结构，夹片内侧设置有配合梭壳的栓锁柄中部通孔的限位凸块。在梭壳夹持装置靠近梭壳到位后，拨钩驱动电机驱动拨钩旋转，拨动打开栓锁柄，使栓锁滑动件内收，从而栓锁滑动件和定位片上定位缺口的定位限制，将梭壳从梭壳存放工位上取出，打开的栓锁柄中中部通孔扣接在限位凸块上，从而实现梭壳的稳定抓取。

作为优选，所述梭壳存放工位包括芯轴、线头定位结构、定位片、弹仓弹簧、底板、弹仓、推板和滑槽，底板设置在梭壳储料板后方，底板和梭壳储料板之间设置可容纳梭壳的弹仓，梭壳芯轴上设置有若干用于定位梭壳中心孔的定位槽，所述芯轴垂直连接推板，底板和推板之间设置弹仓弹簧，线头定位结构平行芯轴设置在推板上，所述定位片设置在弹仓开口一侧，定位片和线头定位结构位于芯轴的异侧，弹仓在定位片这一侧内壁设置有配合栓锁滑动件末端的滑槽，所述滑槽平行芯轴设置延伸至定位片内侧且在定位片顶端开口。所述方案的梭壳存放工位可以同时放置多个梭壳，每个梭壳中心孔处通过定位槽定位在芯轴上，收纳于弹仓内。因为滑槽配合栓锁滑动件末端，在常态时栓锁滑动件末端是弹出的可以卡住滑槽，从而保证梭壳在芯轴上不旋转且每次只有一个梭壳露出弹仓在梭壳储料板表面的开口。而在取下一个梭壳后，弹仓弹簧的弹力作用于推板将芯轴和线头定位结构将后续梭壳推出，用于下一次取用。

因此，本发明具有如下有益效果为：本发明能实现数台电脑绣花机之间、多头及超长电脑绣花机自动更换梭壳(梭芯)，自动放置备用梭壳，并将空梭壳梭芯自动收集，解决了电脑绣花机行业人工更换梭壳(梭芯)费时费力的难题。

附图说明

图1为本发明实施例一的第一结构示意图。

图2为本发明的梭壳存放工位的第一结构示意图。

图3为本发明的梭壳存放工位的第二结构示意图。

图4为本发明实施例一的第二结构示意图。

图5为本发明的梭壳夹持装置的结构示意图。

图6为本发明的梭壳夹持装置的夹持梭壳状态的结构示意图。

图7为本发明实施例二的第一结构示意图。

图8为本发明实施例二的第二结构示意图。

图9为本发明实施例三的第一结构示意图。

图10为本发明实施例三的第二结构示意图。

图11为本发明实施例四的第一结构示意图。

图12为本发明实施例四的第二结构示意图。

图13为本发明实施例五的第一结构示意图。

图14为本发明实施例五的第二结构示意图。

图15为本发明实施例六的第一结构示意图。

图16为本发明实施例六的第二结构示意图。

图17为本发明实施例七的第一结构示意图。

图18为本发明实施例七的第二结构示意图。

图19为本发明实施例八的结构示意图。

图20为本发明实施例九的结构示意图。

图21为本发明实施例九的梭壳存放工位的第一结构示意图。

图22为本发明实施例九的梭壳存放工位的第二结构示意图。

图23为本发明实施例十的结构示意图。

图24为本发明实施例十的梭壳存放工位的第一结构示意图。

图25为本发明实施例十的梭壳存放工位的第二结构示意图。

图中:1载具；101工作平台；102驱动轮组；2备用梭壳存放装置；201梭壳储料板；202丝杆平移机构；203上固定圆盘；204下固定圆盘；3梭壳存放工位；301芯轴；302线头缠绕轴；303定位片；304夹持弹簧；305弧形面；306定位缺口；307限位凸起；308线头定位夹；309弹仓弹簧；310底板；311弹仓；312推板；313滑槽；314定位槽；315定位夹条；4梭壳传送机械手；401第一直线导轨；402第二直线导轨；403第三直线导轨；404延长臂；405转动臂；406驱动带；407驱动带轮；408滑块；409伺服电机；410第一机械臂；411第二机械臂；412第三机械臂；413第四机械臂；414第五直线导轨；5梭壳夹持装置；501支架；502拨钩；503拨钩驱动电机；504夹片；505限位凸块；6梭壳；601栓锁柄；602栓锁滑动件；7视觉探头。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种绣花机智能换底线机器人设备。所述设备包括：

载具1，所述载具1设置有备用梭壳存放装置2和梭壳传送机械手4。

备用梭壳存放装置2，所述备用梭壳存放装置2设置有若干梭壳存放工位3；

梭壳传送机械手4，所述梭壳传送机械手4的自由度包括至少一个可做靠近和远离所述备用梭壳存放装置2旋转运动的第一旋转自由度，以及若干第二自由度，所述第二自由度运动轨迹位于所述旋转自由度旋转轴线所在平面内；

梭壳夹持装置5，所述梭壳夹持装置5安装于梭壳传送机械手4末端。

所述载具1包括工作平台2、行走驱动机构和防撞自停系统，备用梭壳存放装置2和梭壳传送机械手4设置于所述工作平台2，所述平移驱动机构包括设于工作驱动轮组102和轮组驱动电机，所述的防撞自停系统包括设于工作平台2的超声波测距传感器。

所述备用梭壳6存放装置2包括至少一个梭壳储料板201，所述梭壳储料板201上设置有若干梭壳存放工位3。

梭壳存放装置还包括储料板转动机构，所述的梭壳储料板201形状为圆环形板件，梭壳储料板201通过储料板转动机构与载具1转动连接，梭壳储料板201可环绕其圆心旋转，梭壳存放工位3分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位3沿着所述梭壳储料板201径向排列，相邻组梭壳存放工位3所在径向之间的夹角相等。

所述梭壳储料板201转动轴向垂直所述梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线。

所述梭壳存放工位3包括芯轴301、线头定位结构和定位片303。所述线头定位结构的具体结构可以有多种实施方案，本实施例中的线头定位结构设置为线头缠绕轴302。

如图2所示，芯轴301、线头缠绕轴302和定位片303平行设置，线头缠绕轴302和定位片303位于芯轴301的两侧，所述芯轴301用于插入梭壳中轴内，线头缠绕轴302上套设有夹持弹簧304，所述夹持弹簧304用于夹紧缠绕在夹持弹簧304上的线头，定位片303朝向芯轴301的侧面为配合梭壳侧面弧面机构的弧形面305，定位片303在所述弧形面305的末端设置有配合梭壳的栓锁滑动件602末端的定位缺口306，且定位片303的弧形面305在定位缺口306两侧设置限位凸起307。

如图3所示，线头定位结构可以是线头定位夹308。所述线头定位夹308由两片弹性夹片构成，能够夹紧线头。

如图1所示，所述梭壳传送机械手4的第二自由度包括三个依次相连的第三旋转自由度，所述三个第三旋转自由度的旋转轴线相互平行。

所述梭壳传送机械手4包括四个依次连接的机械臂，所述第一机械臂410转动连接载具1构成所述第一旋转自由度，第二机械臂411转动连接第一机械臂410，第三机械臂412转动连接第二机械臂411，第四机械臂413转动连接第三机械臂412，第一、第二、第三、第四机械臂413之间的转动连接构成所述三个第三旋转自由度。

如图4所示，所述梭壳传送机械手4的另一种方案是：所述梭壳传送机械手4的第二自由度包括三个第二直线自由度和一个第二旋转自由度，第二直线自由度位于所述旋转自由度旋转轴线所在平面内的，所述三个直线自由度依次相互垂直，第二旋转自由度设置于梭壳传送机械手4末端靠近梭壳夹持装置5的位置。

所述梭壳传送机械手4包括三个直线导轨、一个延长臂404和一个转动臂405，第一直线导轨401转动连接载具1构成所述第一旋转自由度，第二直线导轨402垂直滑动连接第一直线导轨401构成所述第一直线自由度，第三直线导轨403垂直滑动连接第二直线导轨402构成第二直线自由度，延长臂404垂直滑动连接第三直线导轨403构成第三直线自由度，延长臂404末端转动连接转动臂405构成第二旋转自由度，转动臂405末端连接梭壳夹持装置5。

所述直线导轨均设置有驱动带406、驱动带轮407、滑块和伺服电机409，所述驱动带轮407设置在直线导轨两端，驱动带406由两端驱动带轮407张紧，滑块固定连接驱动带406，滑块滑动连接导轨，伺服电机409驱动驱动带轮407通过驱动带406带动滑块沿直线导轨滑动。

所述梭壳传送机械手4通过上述方案实现在工作平台2上的三坐标定位移动梭壳夹持装置5，延长臂404和转动臂405的转动结构用于调节移动梭壳夹持装置5的朝向倾角，从而能够准确定位抓取梭壳，实现拆卸、取料、安装的自动化操作。

如图5、图6所示，所述梭壳夹持装置5包括夹持支架501、拨钩502、拨钩驱动电机503和夹片504，所述夹持支架501设置在梭壳传送机械手4的末端，所述拨钩502和夹片504设置在夹持支架501两侧，拨钩502转动连接夹持支架501，拨钩驱动电机503驱动拨钩502旋转，所述拨钩502用于拨动栓锁柄601，所述夹片504为“l”形结构，夹片504内侧设置有配合梭壳的栓锁柄601中部通孔的限位凸块505。

所述设备还包括定位控制装置，所述定位控制装置包括设于载具1的主控板、灰度传感模块、视觉识别模块、激光发射模块和工作台上的显示屏，所述灰度传感模块、视觉识别模块、激光发射模块、显示屏均与所述的主控板电连接，所述的载具1底部设有灰度传感器，所述的灰度传感模块与灰度传感器电连接，所述的机械臂上设有视觉探头7，所述的视觉探头与视觉识别模块电连接，所述的梭壳梭芯板抓取机构上设有激光发射器，所述的激光发射器与激光发射模块电连接。

本实施例中，灰度传感模块采用方宇12路灰度循迹传感器sen1660-f，视觉识别模块采用佑思ccd视觉识别模块xg-e700a，激光发射模块采用3irobotics公司的c0602激光传感模块，显示屏采用松佐或欧姆龙等工业用显示屏，视觉探头采用深圳震华公司suei74工业视觉探头或相当产品，视觉识别模块采用xg-e700a佑思ccd视觉识别模块，激光发射器采用深圳砝石公司f3/f6/f10系列激光发射器，超声波测距传感器采用北京聚英电子有限公司的rs485超声波测距传感模器。

载具1用于承载备用梭壳存放装置2和梭壳传送机械手4等结构在工作场地的各绣花机旋梭位置移动。备用梭壳存放装置2用于放置备用的梭壳。在需要更换梭壳时，通过如下步骤完成更换梭壳：

步骤1：梭壳传送机械手4通过第一旋转自由度转动到待更换梭壳方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置5平移和升降移动指向待更换梭壳，梭壳夹持装置5夹持待更换梭壳，将其拆卸完成拆卸步骤。

步骤2：梭壳传送机械手4通过第一旋转自由度转动到面向备用梭壳存放装置2方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置5平移和升降移动至一个备用梭壳，梭壳夹持装置5夹持备用梭壳，完成取料。

步骤3：梭壳传送机械手4通过第一旋转自由度转动到待更换梭壳方向，通过第二自由度将梭壳夹持装置5平移和升降移动指向备用梭壳的预安装位置，梭壳夹持装置5将夹持的备用梭壳安装到位，完成安装步骤。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。

多副梭壳储料板201可绕中心轴转动到平行第一旋转自由度轴向的同一条直线上，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的预设固定的角度位置，并且这样梭壳传送机械手4每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取。同时保证所有的转动到位的备用梭壳相对梭壳传送机械手4第一旋转自由度轴向的距离相等，因此每次梭壳传送机械手4靠近和远离梭壳储料板201的距离相等。从而降低了梭壳传送机械手4的精度控制要求，同时提供了工作效率。

实施例二：

如图7、图8所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

梭壳存放装置还包括储料板转动机构，所述的梭壳储料板201形状为圆环形板件，梭壳储料板201通过储料板转动机构与载具1转动连接，梭壳储料板201可环绕其圆心旋转，梭壳存放工位3分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位3沿着所述梭壳储料板201径向排列，相邻组梭壳存放工位3所在径向之间的夹角相等。

所述梭壳储料板201转动轴向垂直所述梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板201上的梭壳存放工位3位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板201的技术方案，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的固定的角度位置，这样梭壳传送机械手4每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手4在第一旋转自由度上的精度控制要求，不会因为梭壳存放工位3摆放宽度相隔较大而每次梭壳传送机械手4都需要转动不同的角度。并且空位的梭壳存放工位3随着梭壳储料板201转动而远离梭壳传送机械手4的范围，防止造成干扰而误抓取。同时也可以减少梭壳传送机械手4的转动角度，提高设备工作效率。

所述梭壳储料板201转动轴向垂直所述梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线时。每次梭壳传送机械手4靠近和远离梭壳储料板201的竖直方向升降距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。

实施例三

如图9、图10所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

梭壳存放装置还包括储料板转动机构，所述的梭壳储料板201形状为圆环形板件，梭壳储料板201通过储料板转动机构与载具1转动连接，梭壳储料板201可环绕其圆心旋转，梭壳存放工位3分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位3沿着所述梭壳储料板201径向排列，相邻组梭壳存放工位3所在径向之间的夹角相等。

所述梭壳储料板201转动轴向平行所述梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线。

所述梭壳储料板201转动轴向平行所述梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线时。每次梭壳传送机械手4靠近和远离梭壳储料板201的水平方向靠近或远离距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。

实施例四：

如图11、图12所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

所述梭壳储料板201形状为圆弧面板，梭壳储料板201的圆弧面结构朝向梭壳传送机械手4，梭壳储料板201的圆弧面结构的和梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线同轴设置，所述梭壳存放工位3在梭壳储料板201的弧形面305上矩形阵列设置。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置5朝向梭壳储料板201水平靠近和远离移动。因此将梭壳储料板201形状为圆弧面板的技术方案能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手4第一旋转自由度轴向的距离相等，因此每次梭壳传送机械手4靠近和远离梭壳储料板201的距离相等，从而减少这一方向移动的精度控制需求。

实施例五：

如图13、14所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

所述梭壳储料板201形状为扇形面板，梭壳储料板201的扇形面结构所在平面和梭壳传送机械手4的第一旋转自由度所在平面平行，梭壳储料板201的扇形面结构的圆心位于梭壳传送机械手4的第一旋转自由度的旋转轴线上，梭壳存放工位3分为数量相同的若干组，每组梭壳存放工位3沿着所述梭壳储料板201的扇形面结构的径向排列，相邻组梭壳存放工位3所在径向之间的夹角相等。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。

第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板201上的梭壳存放工位3位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板201的技术方案，每组梭壳存放工位3相对第一旋转自由度的旋转角度都是固定的，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的几个预设固定的角度位置，这样梭壳传送机械手4每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手4在第一旋转自由度上的精度控制要求。

第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置5朝向梭壳储料板201竖直方向升降移动。因此梭壳储料板201形状的技术方案能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手4第一旋转自由度的高度差相等，因此每次梭壳传送机械手4升降梭壳储料板201的距离相等，从而降低这竖直升降这一方向移动的精度控制需求。

实施例六：

如图15、16所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

梭壳存放装置还包括设置于载具1的平移机构，所述平移机构驱动梭壳储料板201沿着梭壳传送机械手4的第一旋转自由度所在平面平移，在梭壳储料板201平行梭壳传送机械手4的第一旋转自由度所在平面的一面矩形阵列设置梭壳存放工位3。

所述平移机构包括丝杆平移机构202，所述丝杆平移机构202的丝杆沿着壳传送机械手的第一旋转自由度所在平面设置，梭壳储料板201底部设置有啮合所述丝杆的丝孔。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。

第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板201上的梭壳存放工位3位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板201的技术方案，每个梭壳存放工位3的位置通过平移机构调整至相对第一旋转自由度的旋转角度固定，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的预设固定的角度位置，这样梭壳传送机械手4每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手4在第一旋转自由度上的精度控制要求。

第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置5朝向梭壳储料板201竖直方向升降移动。因此梭壳储料板201形状的技术方案能够保证所有的备用梭壳相对梭壳传送机械手4第一旋转自由度的高度差相等，因此每次梭壳传送机械手4升降梭壳储料板201的距离相等，从而降低这竖直升降这一方向移动的精度控制需求。

并且空位的梭壳存放工位3随着梭壳储料板201转动而远离梭壳传送机械手4的范围，防止造成干扰而误抓取。同时也可以减少梭壳传送机械手4的转动角度，提高设备工作效率。

实施例七

如图17、18所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

梭壳存放装置还包括设置于载具1的平移机构，所述平移机构驱动梭壳储料板201沿着梭壳传送机械手4的第一旋转自由度所在平面平移，在梭壳储料板201垂直第一旋转自由度所在平面放置并矩形阵列设置梭壳存放工位3。

所述平移机构包括丝杆平移机构202，所述丝杆平移机构202的丝杆沿着壳传送机械手的第一旋转自由度所在平面设置，梭壳储料板201底部设置有啮合所述丝杆的丝孔。

梭壳传送机械手4需要定位精确才能保证梭壳夹持装置5准确抓取备用梭壳。由于梭壳传送机械手4是通过第一旋转自由度和若干第二自由度实现三坐标移动梭壳夹持装置5的。

第一旋转自由度转向是否和梭壳储料板201上的梭壳存放工位3位置准确，会很大程度上影响后续定位。因此通过旋转梭壳储料板201的技术方案，每个梭壳存放工位3的位置通过平移机构调整至相对第一旋转自由度的旋转角度固定，每次都将备用梭壳转动到相对所述第一旋转自由度的预设固定的角度位置，这样梭壳传送机械手4每次在第一旋转自由度处只需要转动到固定位置就能够准确抓取，从而降低了梭壳传送机械手4在第一旋转自由度上的精度控制要求。

第二自由度作用之一是驱动梭壳夹持装置5朝向梭壳储料板201水平靠近和远离移动。而在梭壳储料板201垂直第一旋转自由度所在平面放置时，在能够保证位于同一竖直列上的备用梭壳相对梭壳传送机械手4第一旋转自由度的水平距离相等，因此每次梭壳传送机械手4靠近和远离的梭壳储料板201水平距离相等，从而降低这水平移动这一方向移动的精度控制需求。

并且空位的梭壳存放工位3随着梭壳储料板201转动而远离梭壳传送机械手4的范围，防止造成干扰而误抓取。同时也可以减少梭壳传送机械手4的转动角度，提高设备工作效率。

实施例八

如图19所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

梭壳储料板201竖直设置在载具1上，在梭壳储料板201垂直第一旋转自由度所在平面放置并矩形阵列设置梭壳存放工位3。

所述梭壳传送机械手4的第二自由度包括三个依次相连的第三旋转自由度，所述三个第三旋转自由度的旋转轴线相互平行。

所述梭壳传送机械手4包括四个依次连接的机械臂，所述第一机械臂410转动连接载具1构成所述第一旋转自由度，第二机械臂411转动连接第一机械臂410，第三机械臂412转动连接第二机械臂411，第四机械臂413转动连接第三机械臂412，第一、第二、第三、第四机械臂413之间的转动连接构成所述三个第三旋转自由度。

所述第一机械臂通过第五直线导轨414滑动连接载具1，所述第五直线导轨414平行梭壳储料板201设置。

实施例九

如图20、21所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例一基础上更新的方案，本实施例与实施例一的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

所述梭壳存放工位3包括芯轴301、线头定位结构、定位片303、弹仓弹簧309、底板310、弹仓311、推板312和滑槽313，底板设置在梭壳储料板后方，底板和梭壳储料板之间设置可容纳梭壳的弹仓，梭壳芯轴上设置有若干用于定位梭壳中心孔的定位槽314，所述芯轴垂直连接推板，底板和推板之间设置弹仓弹簧，线头定位结构平行芯轴设置在推板上，所述定位片设置在弹仓开口一侧，定位片和线头定位结构位于芯轴的异侧，弹仓在定位片这一侧内壁设置有配合栓锁滑动件末端的滑槽，所述滑槽平行芯轴设置延伸至定位片内侧且在定位片顶端开口。

所述方案的梭壳存放工位可以同时放置多个梭壳，每个梭壳中心孔处通过定位槽定位在芯轴上，收纳于弹仓内。因为滑槽配合栓锁滑动件末端，在常态时栓锁滑动件末端是弹出的可以卡住滑槽，从而保证梭壳在芯轴上不旋转且每次只有一个梭壳露出弹仓在梭壳储料板表面的开口。而在取下一个梭壳后，弹仓弹簧的弹力作用于推板将芯轴和线头定位结构将后续梭壳推出，用于下一次取用。

如图21所示，所述的线头定位结构可为线头缠绕轴302，线头缠绕轴302平行芯轴301设置在推板312上。所述线头缠绕轴302上套设有夹持弹簧304，所述夹持弹簧304用于夹紧缠绕在夹持弹簧304上的线头。

如图22所示，所述的线头定位结构也可以是定位夹条315。所述定位夹条315由两片弹性夹片构成，平行芯轴301设置在推板312上，能够夹紧线头。

实施例十

如图23、24所示，本发明实施例提供另一种绣花机智能换底线机器人设备。本实施例是在实施例四基础上更新的方案，本实施例与实施例四的区别在于梭壳存放装置的技术方案，具体是：

所述梭壳存放工位3包括芯轴301、线头定位结构、定位片303、弹仓弹簧309、底板310、弹仓311、推板312和滑槽313，底板设置在梭壳储料板后方，底板和梭壳储料板之间设置可容纳梭壳的弹仓，梭壳芯轴上设置有若干用于定位梭壳中心孔的定位槽314，所述芯轴垂直连接推板，底板和推板之间设置弹仓弹簧，线头定位结构平行芯轴设置在推板上，所述定位片设置在弹仓开口一侧，定位片和线头定位结构位于芯轴的异侧，弹仓在定位片这一侧内壁设置有配合栓锁滑动件末端的滑槽，所述滑槽平行芯轴设置延伸至定位片内侧且在定位片顶端开口。

所述方案的梭壳存放工位可以同时放置多个梭壳，每个梭壳中心孔处通过定位槽定位在芯轴上，收纳于弹仓内。因为滑槽配合栓锁滑动件末端，在常态时栓锁滑动件末端是弹出的可以卡住滑槽，从而保证梭壳在芯轴上不旋转且每次只有一个梭壳露出弹仓在梭壳储料板表面的开口。而在取下一个梭壳后，弹仓弹簧的弹力作用于推板将芯轴和线头定位结构将后续梭壳推出，用于下一次取用。

如图24所示，所述的线头定位结构可为线头缠绕轴302，线头缠绕轴302平行芯轴301设置在推板312上。所述线头缠绕轴302上套设有夹持弹簧304，所述夹持弹簧304用于夹紧缠绕在夹持弹簧304上的线头。

如图25所示，所述的线头定位结构也可以是定位夹条315。所述定位夹条315由两片弹性夹片构成，平行芯轴301设置在推板312上，能够夹紧线头。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。