玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计的制作方法
【专利摘要】本发明涉及机器人技术领域，提供了一种主、从示教再现的，玻璃制品制作的机器人主操作系统的概念设计。玻璃制品人工制作的工艺，随着工业技术的发展，日趋没落，为了使这个传统技艺得以继承、光大，应用先进的机器人技术，学习工匠的制作技法，不失为一条捷径。以一个与从动作业机器人相似的运动约束结构的装置；组合各种传感器，采集操作者手法的动作参数传送给从动作业机器人，由机器人控制器完成机器人的示教学习、作业再现。由于采用了临场操作的方式、开环控制从动作业机器人的动作，配合其它辅助工具，在操控者以此主操作系统操控从动机器人完成首件玻璃制品制作后，从动机器人的学习功能再现其作业过程，替代操控者完成重复作业。
【专利说明】
玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计
技术领域
[0001]本发明涉及机器人技术领域，具体是提供一种主从示教再现的玻璃制品制作机器人主操作系统的概念设计。
【背景技术】
[0002]玻璃制品人工制作的工艺，最早可以追溯到两千年前，随着工业技术的发展，玻璃制品的生产工艺越来越完善，作为商品的人工制玻璃制品，已无法与机制玻璃制品竞争。
[0003]人工制作技术作为传统技艺，市场不断被压缩，已逐渐成为少数工匠和艺术家手中的保留技艺，为了使这个传统技艺得以继承、发扬光大，应用当代最先进的机器人技术、学习和记录工匠们制作玻璃制品的技法，不失为一条捷径。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种主操作系统的概念设计，由工匠通过主、从操作的方法，以人工示教再现的模式，将工匠人工制作玻璃制品的技法、通过机器人，学习、记忆、再现。本发明不涉及具体的机器人控制算法和具体结构。
[0005]本发明要解决的技术问题
能够完成制作玻璃制品的机器人，已经不在少数，此处不再另行赘述。
[0006]本发明需要提供一种主操作系统的概念设计，能够以临场操作的方式、开环控制作业机器人的动作，在作业过程中，机器人的动作，完全在操控者视野内直观控制。
[0007]主操作系统的概念结构是用一个与作业机器人相似的运动约束结构的装置;组合各种传感器;采集操作者手法的动作参数;并传送给作业机器人；由机器人控制器完成机器人的学习、作业再现。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案
一台实用例选中的六轴机器人，本体具有水平回转、垂直升降、摇臂伸缩三个自由度，末端工作头具有回转、俯仰、自转三个自由度。
[0009]依据此机器人的结构及约束和运动副之间的关联，结合操作者手指、手掌、手臂的动作特征。主、从示教再现的、玻璃制品制作机器人主操作系统的概念设计，既是将采集操作者手法动作参数的多个传感器，设置在相应的关联位置上，形成一个主操作系统的概念结构，其操作件为一根掌握在操作者手中的模拟吹杆，操作者操纵模拟吹杆的复合动作，转化成各轴运动的参数由相应的传感器采集、传送给作业机器人，由机器人控制器完成机器人的学习、作业再现。
[0010]上述的传感器具有把角位移或直线位移转换成电信号的功能，经过机器人控制器处理后，能够决定机器人动作的幅度和运动速度，使得机器人的动作能够再现操作者的手法。
[0011]有益效果
由于采用了以临场操作的方式、开环控制作业机器人的动作，在作业过程中，机器人的动作，完全在操控者视野内直观控制，配合其它辅助工具，在操控者操控机器人完成首件玻璃制品制作后，机器人的学习功能，可以再现其作业过程，替代操控者完成重复作业。
【附图说明】
[0012]
以下附图是本发明一个实施例的附图。
[0013]图1:从动作业机器人设置图。
[0014]图2:主、从示教再现主操作系统模拟示意图。
[0015]图3::吹气控制系统模拟示意图。
[0016]在图1中1、玻璃料2、吹杆3、吹杆回转及配气装置4、水平回转头5、吹气管6、俯仰头7、伸缩摇臂8、垂直升降体9、水平回转台10、机器人本体11、辅助工作台
在图2中12、传感器设置示意图框J 13、传感器C 14、手腕回转点I示意图框15、传感器B 16、手掌动作检测组合示意图框G 17、传感器D 18、手臂动作检测组合示意图框H 19、传感器E 20、传感器F 21、传感器A22、操作之手23、模拟吹杆24、模拟玻璃料25、传感器B功能26、手掌27、手指、吹杆动作示意及传感器A功能28、主手操作功能示意图框K 29、传感器C功能30、传感器E功能31、传感器F功能32、传感器D功能
在图3中33、低压空气源34、脚踏开关阀35、流量传感器36、压力传感器、37、气管接口 38、电磁流量控制阀39、压力传感器40、电磁阀。
【具体实施方式】
[0017]图1可见，一台六轴机器人本体具有水平回转台(9)、垂直升降体(8)、伸缩摇臂
(7)三个自由度，末端工作头具有水平回转头(4)、俯仰头(6)、吹杆回转及配气装置(3)三个自由度。
[0018]吹杆回转及配气装置(3)上安装一根长的空心吹杆(2)，与吹气管(5)联通，吹杆在此被赋予连续旋转的功能。
[0019]依图1中的设置，形成了一个实现玻璃制品制作的、从动机器人的实施例。
[0020]空心吹杆(2)头部的半熔融、软状态的玻璃料(I)，即为本发明所述的玻璃制品成型坯料。
吹杆回转及配气装置(3)可以实现吹杆(2)的连续自转动作;俯仰头(6)可以实现吹杆
(2)在垂直方向上、小范围的上挑及上抛、下压及下甩等工艺动作;水平回转头(4)可以实现吹杆(2)在水平方向上的外拨、回拉等工艺动作;伸缩摇臂(7)可以实现吹杆(2)在轴线方向的抻拉、推挤等工艺动作;垂直升降体(8)可以实现吹杆(2)大范围的垂直平动，辅助俯仰头
(6)作业;水平回转台(9)可以实现吹杆(2)大范围的水平平动，诸如:转换工作台、加料、蘸料、回炉等工艺动作。
[0021]在机器人本体(10)周围工作范围内，设置有多个辅助工作台(11)，辅助工作台
(11)上设置、安装有各种固定和半自动的辅助工具，可辅助机器人完成玻璃制品制作所有工艺过程。
[0022]玻璃料(I)成型的具体工艺过程，不在本发明详细说明之列。
[0023]以图1所述的从动作业机器人，具有人体结构的相似特征，能够较真实、自然、直观的模拟玻璃制品人工制作时，操作者的体态和动作。
[0024]在图2中，主、从示教再现主操作系统模拟示意图所示，传感器设置示意图框J
(12)中，显示了操作者的操作之手(22)与各个传感器的设置关联;主手操作功能示意图框K(28)中，显示了操作者的操作之手(22)与各个传感器所形成的功能关联。
[0025]在图2中同时显示了两图框J (12)和Κ(28)的相互关系。
[0026]主手操作功能示意图框K中(28)，显示的是一位操作者以坐姿、操作之手(22)之手掌(26)握持模拟吹杆(23)。
[0027]手指、吹杆动作示意及传感器A功能(27)图框显示，操作之手(22)之手掌(26)以手指捻、旋模拟吹杆(23)，将模拟吹杆(23)的旋转角度和旋转速度参数，由传感器Α( 21)采集并传送给机器人控制器，实现吹杆回转及配气装置(3)带动吹杆(2)的回转运动。
[0028]传感器C功能(29)图框显示，手掌(26)，以手腕回转点I (14)为回转中心，内外横摆，将模拟吹杆(23)的水平旋摆角度和旋摆速度参数，由传感器C(13)采集并传送给机器人控制器，实现水平回转头(4)带动吹杆(2)的水平横向摆动。
[0029]传感器B功能(25)图框显示，手掌(26)，以手腕回转点I ( 14)为回转中心，上下纵摆，将模拟吹杆(23)的纵向偏摆角度和偏摆速度参数，由传感器B(15)采集并传送给机器人控制器，实现俯仰头(6)带动吹杆(2)的纵向摆动。
[0030]手臂动作检测组合示意图框H (18)图框显示，手掌(26)之手腕回转点I (14)空间移动的再现，是由手臂动作检测组合示意图框H (18)图框显示的各个传感器赋予机器人操控相对应的功能而实现的。
[0031]传感器D功能(32)图框显示，手臂的水平推、拉动作的移动距离和移动速度，由传感器D(17)采集并传送给机器人控制器，实现伸缩摇臂(7 )带动其末端工作头上的装置一回转及配气装置(3)、水平回转头(4)、俯仰头(6)，直至吹杆(2)在轴线方向上的平动。
[0032]传感器E功能(30)图框显示，手臂的垂直压、提动作的移动距离和移动速度，由传感器E(19)采集并传送给机器人控制器，实现垂直升降体(8)带动伸缩摇臂(7 )及其末端工作头上的装置，直至吹杆(2)在垂直方向上的大幅度平动。
[0033]传感器F功能(31)图框显示，手臂的水平回转角度和回转速度参数，由传感器F
(20)采集并传送给机器人控制器，实现水平回转台(9 )带动垂直升降体(8)、伸缩摇臂(7 )及其末端工作头上的装置，直至吹杆(2)在水平方向上的大幅度转动。
[0034]图3所示的吹气控制系统中，吹气管(5)通过人工和自动两个并联的控制系统，与低压空气源(33)联通，替代人工以嘴吹气、成型的工作方式。
[0035]玻璃制品制作机器人工作在主、从示教模式时，吹气管(5)通过操作者以脚控制脚踏开关阀(34)，由操作者目视控制吹制玻璃制品气体的用量，所用气体的流量、压力参数分别由流量传感器(35)、压力传感(36)采集并传送给机器人控制器，作为示教参数。
[0036]玻璃制品制作机器人工作在示教再现模式时，机器人控制器以上段所述的用气的示教参数，控制电磁流量控制阀(38 )、电磁阀(40 )的动作，进而控制吹制玻璃制品所需气体的用量。
[0037]气管接口(37)与作业机器人的吹气管(5)连通。
[0038]以上所述，完成了本发明的玻璃制品制作机器人主操作系统的概念设计的功能说明，依此方法，工匠能够以临场操作的方式开环控制作业机器人的动作，在作业过程中，机器人的动作，完全由操控者在视野内直观控制，主操作系统采集的、操作者手法的动作参数，传送给作业机器人后，由机器人控制器完成机器人的学习、作业再现。通过主、从操作的方法，以人工示教再现的模式，将工匠人工制作玻璃制品的技法，通过机器人学习、记忆、再现。
【主权项】
1.玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，依据从动机器人的结构及约束和运动副之间的关联，结合手指、手掌、手臂的动作关联和特征，将采集操作者手法动作参数的多个传感器，设置在相应的关联位置上，形成一个主操作系统的概念结构，其操作件为一根掌握在操作者手中的模拟吹杆，操作者操控模拟吹杆的复合动作，转化成各轴运动的参数由相应的传感器采集、传送给从动作业机器人，由机器人控制器赋予从动机器人各轴的动作幅度和运动速度，使得从动机器人的动作能够再现操作者临场作业示教时的手法，完成从动机器人的示教学习、作业再现的目的。2.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主、从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:依据从动机器人的结构及约束和运动副之间的关联;结合手指、手掌、手臂的动作关联和特征，将采集操作者手法动作参数的多个传感器，设置在相应的关联位置上，形成一个主操作系统的概念结构。3.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:主操作系统的概念结构，其操作件为一根掌握在操作者手中的模拟吹杆。4.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:操作者以手掌握持模拟吹杆，模拟现场操作的动作，将模拟吹杆的复合动作，转化成各轴运动的参数由相应的传感器采集。5.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:操作者以视频监控或临场目视的方式，开环操作该主操作系统。6.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:传感器采集的动作参数，能够使从动机器人再现操作者示教时的手法，完成从动机器人的示教学习、作业再现的目的。7.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手指捻、旋模拟吹杆的动作，产生的模拟吹杆的旋转角度和旋转速度参数，由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人上，吹杆的自转运动。8.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手掌以手腕回转点为回转中心，内、外横摆的动作产生的模拟吹杆的水平旋摆角度和旋摆速度参数，由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人的水平回转头，带动吹杆的水平横向旋摆。9.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手掌以手腕回转点为回转中心，上、下纵摆的动作产生的模拟吹杆的纵向偏摆角度和偏摆速度参数，由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人的俯仰头带动吹杆的纵向偏摆。10.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手臂的水平推、拉动作产生的移动距离和移动速度参数由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人的末端工作头上的装置及其所关联的吹杆的大幅度水平平动。11.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手臂的垂直压、提动作产生的移动距离和移动速度参数由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人的末端工作头上的装置及其所关联的吹杆的大幅度垂直平动。12.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:手臂的水平回转动作产生的角度和回转速度参数，由传感器采集并传送给机器人控制器，实现从动作业机器人的本体及其所关联的吹杆的大幅度水平扫动。13.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:吹杆作业所需的吹气控制系统中，吹气管通过吹杆回转及配气装置与吹杆滑动联结，之间可以连续的相对转动。14.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:吹杆作业时的吹气控制系统中，吹气管通过人工和自动两个并联的控制系统，与低压空气源联通，替代人工以嘴吹气、成型的工作方式。15.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:从动机器人工作在主、从示教模式时，吹气管通过操作者以脚的动作控制脚踏开关阀，由操作者目视控制吹制玻璃制品时的气体用量，所用气体的流量、压力参数分别由流量传感器、压力传感采集并传送给机器人控制器，作为示教参数。16.根据权利要求1所述的玻璃制品制作机器人主从示教再现主操作系统的概念设计，其特征是:从动机器人工作在示教再现模式时，机器人控制器以根据权利要求15、所述的用气的示教参数，控制电磁流量控制阀、电磁阀的动作，进而控制吹制玻璃制品所需气体的用量和节奏。
【文档编号】C03B9/41GK106078754SQ201610679964
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610679964.2, CN 106078754 A, CN 106078754A, CN 201610679964, CN-A-106078754, CN106078754 A, CN106078754A, CN201610679964, CN201610679964.2
【发明人】张选琪
【申请人】沈阳凤天机器人科技有限公司