用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置的制作方法

文档序号:11880148阅读:217来源:国知局
用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置的制作方法

本发明涉及机器人的工业应用技术领域,具体而言涉及一种用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置。



背景技术:

针对当前大型精密机械设备的广泛应用,例如在航空航天领域、武器制造领域、舰船制造领域等,在对其组装、拆卸的过程当中,对精度的要求极其高,而且根据零件材料的不同,需要采取不同的装卸方式。

目前,在工业领域当中,对大型精密机械设备零件的装卸存在一定问题。根据大型精密机械设备零件的特点已研究了一些能够对其进行自动装卸的装置,但目前已有的自动装卸装置仍存在一定的不足,例如,自动化性能差、对大型精密机械设备零件的定位不够精确、抓取力不足、目标安装位置定位不准确等。

为实现自动化,降低人工劳动强度,因此有必要设计发明一套能够实现对大型精密机械设备零件自动装卸的装置,使其能够对大型精密机械设备零件的装卸进行精准定位。



技术实现要素:

本发明的目的是实现工业自动化,一体化,完成对大型精密机械设备零件的装卸任务。

要实现自动化,其根本在于能够实现像人一样地对其进行准确的高技术的装卸工作,本发明基于双目视觉立体定位系统和单目视觉立体定位系统,对零件进行识别定位,其中双目系统是对大型精密机械设备零件进行初始化定位,将信息传送给机械臂,让机械臂到达指定位置,然后利用单目定位系统对零件进行精确地定位,确定精确位置以及尺寸大小,最后通过移动伸缩杆开始实施零件的抓取和卸载。

本发明为了解决上述问题而提供一种用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置。

本发明的具体技术方案如下:

本发明提供一种用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置,包括:

机器人主体,所述机器人主体包括机械臂,且在其底座安装有至少一个滑轮,使得机器人主体能够在其支撑平台上移动;

双目视觉立体定位装置,所述双目视觉立体定位装置被安装在所述机器人主体上,被定位为能够拍摄到零件;

单目视觉立体定位装置,所述单目视觉立体定位装置被安装在所述机器人主体的机械臂末端,被定向为拍摄待装卸的零件;

一个伸缩杆,所述伸缩杆被安装到所述机械臂,能够相对于所述机械臂伸缩移动,所述伸缩杆末端上附接有抓取装置。

根据本发明的一个优选实施方案,所述双反馈机械臂自动装卸装置还包括一个下悬系统,所述下悬系统设置在机械臂末端电机控制处,定位所述伸缩杆。

根据本发明的一个优选实施方案,所述伸缩杆包括一个力反馈装置,所述力反馈装置能够响应所述伸缩杆上承受的力。

根据本发明的一个优选实施方案,所述双反馈机械臂自动装卸装置还包括一个报警系统。

根据本发明的一个优选实施方案,所述双目视觉立体定位装置能够相对于所述机器人主体移动。

根据本发明的一个优选实施方案,所述单目视觉立体定位装置包括一个摆动装置。

根据本发明的一个优选实施方案,所述单目视觉立体定位装置固定在所述伸缩杆的末端,跟随所述伸缩杆一起移动。

根据本发明的一个优选实施方案,所述伸缩杆末端附接有一个转盘,所述转盘能够相对于伸缩杆旋转,且所述转盘上安装有多个抓取装置。

本发明的有益效果是:在本发明中,基于机器人、机器视觉等先进技术,构建了一套面向大型精密机械设备零件装卸的双反馈机械臂自动装卸系统,基于视觉立体识别定位算法对精密零件进行识别跟踪定位技术,具有高速、精准等特点,通过专业的图像处理软件以及视觉库的使用,以保证零件装卸系统的精度和效率,降低劳动强度。

附图说明

图1为本发明的用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置的结构示意图;

图2为本发明双反馈机械臂自动装卸装置的工作原理示意图;

图3为本发明的单目视觉立体定位装置的工作流程示意图;

图4为本发明的伸缩杆和下悬系统工作流程示意图;

图中:1、机器人主体,11、底座,12、机械臂,2、双目视觉立体定位装置,3、单目视觉立体定位装置,4、伸缩杆,5、下悬系统。

具体实施方式

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,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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。

现参照图1-4对本发明的双反馈机械臂自动装卸装置的一个实施方案进行详细描述。其中,图1示出了本发明的用于大型精密机械设备零件的双反馈机械臂自动装卸装置的结构示意图。如图1所示,机器人主体1底座11和机械臂12,且在底座11安装有四个滑轮,使得机器人主体1能够在其支撑平台上四处移动,以接近待装卸的零件。机械臂12上安装有伸缩杆3,所述伸缩杆3能够相对于机械臂12伸缩移动,并且伸缩杆3末端上附接有抓取装置,用于装卸零件。伸缩杆3的形式可以为伸缩缸、螺旋杆等。此外,优选地,伸缩杆3末端可以附接有一个转盘,该转盘能够相对于伸缩杆旋转,且转盘上安装有多个抓取装置,可以根据待装卸的零件的形状和结构,选择性地选取抓取装置,以更稳定地装卸零件。可选地,机器人主体可以是串联机器人、并联机器人,在本实施方案中为串联机器人。优选地,机器人主体包括锁紧装置,以确保在伸缩杆工作时,机器人主体被锁紧在该工作位置。

双目视觉立体定位装置2(例如双目相机)被安装在机器人主体1上,被定位为能够拍摄到零件。在本实施方案中基于设计好的识别定位算法,使用分辨率高,畸变率低的双目相机进行立体识别定位,对在工作平台上待装卸的大型精密机械设备零件进行识别定位,得到一个初始位置,同时将信息传送给机器人主体1。优选地,双目视觉立体定位装置2能够相对于机器人主体1移动,在移动过程中调整视角,以更好地拍摄零件、获取零件位置信息。另外,将双目视觉立体定位装置2安装在机器人主体1上的一个优点在于,双目视觉立体定位装置2被设计为可以分析零件与机器人主体1之间的相对位置信息,随着机器人主体1的移动,双目视觉立体定位装置2不断更新零件与机器人主体1之间的位置信息,从而调整机器人主体的移动速度和方位。

单目视觉立体定位装置3被安装在所述机器人主体的机械臂12末端,伸缩杆4附近,被定向为拍摄待抓取的零件。其目的是更好地对零件进行精确定位,提供精确的位置。该单目视觉立体定位装置基于改进的高深度算法实现无误的工作,其特点是速度快,精度高。优选地,单目视觉立体定位装置3可以包括一个摆动装置,该摆动装置能够驱动单目视觉立体定位装置3在一定范围内摆动,调整单目视觉立体定位装置的拍摄范围。优选地,单目视觉立体定位装置3固定在所述伸缩杆4的末端,跟随所述伸缩杆一起移动。

根据末端单目视觉立体定位装置3反馈的位置信息,伸缩杆4会精确地移动到正确的位置上,开始旋转下悬,伸缩杆末端的执行器可以为电磁力,采用气动或者电爪方式对精密零件进行抓取。

此外,本实施方案的双反馈机械臂自动装卸装置还包括一个下悬系统5,下悬系统设置在机械臂末端电机控制处,下悬系统5对伸缩杆4进行定位和操控。伸缩杆4包括一个力反馈装置,例如力传感器,所述力反馈装置能够响应伸缩杆上承受的力,在伸缩杆4向上拉取的同时,力反馈装置感应伸缩杆上承受的拉力,由于伸缩杆材质易碎,所以需要设定一个力的阈值对伸缩杆进行控制,当力大于这个阈值时,报警系统开启,通知技术人员进行人工处理,保证其工作顺利完成。因此优选地,所述双反馈机械臂自动装卸装置还包括一个报警系统。下悬系统的功能是对伸缩杆进行下悬定位,保证在精确的位置上实施抓取装卸,该下悬系统保证了整个系统的功能性,准确性,同时也实现了整个系统的自动化,更重要的是为伸缩杆的完整无损提供了保证。

图2示出了本发明的双反馈机械臂自动装卸装置的工作原理示意图。其中双目视觉立体定位装置(例如双目相机)对大型精密机械设备零件进行识别定位,获取其特征信息传给串联机器人;按照识别定位的位置,串联机器人开始移动到指定位置,在机器人的机械臂末端处安置的单目视觉立体定位装置(例如单目相机)对零件开始精确识别定位;在正确的位置上,伸缩杆开始下悬,伸缩杆末端的抓取对精密零件进行吸附抓取;下悬系统对伸缩杆进行定位,同时在伸缩杆向上拉取的同时,会给下悬系统一个力的反馈。单目视觉立体定位装置构成双目视觉立体定位装置的视觉辅助定位系统,目的是对装卸零件进行高精度,高速度地跟踪定位。

图3示出了本发明的单目视觉立体定位装置的工作流程示意图。单目视觉立体定位装置首先对目标进行识别,若未识别到目标,则将使移动机械臂,或通过摆动装置调整方位角和俯仰角,再次对目标进行识别;若识别到目标,则储存位置坐标,确定目标三维定位;判定该目标三维定位和机械臂的相对位置关系,若机械臂对应正确位置,发送定位指令,使机械臂移动;若机械臂对应正确位置,定位目标。

图4为本发明的伸缩杆和下悬系统工作流程示意图。伸缩杆上设置有一个力反馈装置,能够响应伸缩杆上的力,并且设定一个力的阈值,在伸缩杆拉取过程中,对伸缩杆上的力进行判定,当力大于这个阈值时,开启报警系统开启,当力未超过设定的阈值时,实施零件的抓取装卸。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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