智能柔性清库机器人的自动化控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能柔性清库机器人的自动化控制系统，包括输出设备，用于清库作业，气动系统，与输出设备连接，为输出设备提供动力输出；位置调整系统，与输出设备连接，在所述输出设备工作过程中调整输出设备的位置；视觉系统，包括无线路由以及视觉检测装置，视觉检测装置设置在输出设备上；控制系统，与气动系统、位置调整系统视觉系统均连接。通过该位置调整系统控制输出设备的位置，启动系统控制输出设备的工作输出，视觉系统监视输出设备的工作情况，进而进行调节，实现了清库机器人的自动控制，由于添设了视觉系统，极大地方便了操作人员对内部工作情况的监视，以便机器人实现智能清库控制。
【专利说明】
智能柔性清库机器人的自动化控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种清库装置，尤其涉及一种智能柔性清库机器人的自动化控制系统。
【背景技术】
[0002]清库作业是水泥库等仓库因物料滞留库内引起出料困难，造成储库功能失效，不得已而采用的手段。资料显示:新的水泥库投入使用时出库率可以达到80%左右，随着时间的推移，库挂堆积越来越严重，出库率甚至只能达到50%，严重影响了企业的经济效益。目前，水泥库等仓库的清库多采用人工的方式，但人工清库存在很多弊端。如:清库作业时的粉尘会对人体的呼吸道系统造成危害;大型水泥库的高度可达60米，采用人工的方式清库时，人是在高空作业，因此出了很多的安全事故，每年都有一些工人因清库作业而失去生命;人工清库的作业效率较低。因此，清库需要向机械清库的方向发展，但目前国内还没有有效的机械清库装置。并且由于水泥库等仓库的库顶是封闭的，因此一般的机械清库机构很难放置在库内，这一条件也就限制了机械清库机构的发展。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中的问题，本实用新型提供了一种智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其主要的目的在于克服现有清库装置的控制系统控制精度不高以及控制智能化程度不高的缺陷。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0005]—种智能柔性清库机器人的自动化控制系统，包括
[0006]输出设备，用于清库作业，
[0007]气动系统，与输出设备连接，为输出设备提供动力输出；
[0008]位置调整系统，与输出设备连接，在所述输出设备工作过程中调整输出设备的位置；
[0009]视觉系统，包括无线路由以及视觉检测装置，视觉检测装置设置在输出设备上；
[0010]控制系统，与气动系统、位置调整系统视觉系统均连接。
[0011]通过该位置调整系统控制输出设备的位置，启动系统控制输出设备的工作输出，视觉系统监视输出设备的工作情况，进而进行调节，实现了清库机器人的自动控制，由于添设了视觉系统，极大地方便了操作人员对内部工作情况的监视，以便机器人实现智能清库控制。
[0012]作为本实用新型所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统的一种优选方案，所述的位置调整系统包括依次连接的卷扬系统，转盘系统、抬升系统，抬升系统与输出设备连接，卷扬系统用于调整输出设备的上下位置;转盘系统使输出设备以转盘系统为中心轴相对旋转，抬升系统调节输出设备相对转盘系统旋转时的旋转半径大小。
[0013]作为本实用新型所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统的一种优选方案，所述的控制系统包括HMI控制器和与之连接的PLC控制终端，所述的卷扬系统、转盘系统、抬升系统和气动系统均通过PPI协议与PLC连接，所述的视觉系统通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输。
[0014]作为本实用新型所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统的一种优选方案，还包括位姿控制系统，位姿控制系统设于输出设备上，通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输，用于控制输出设备的位置。
[0015]所述的卷扬系统包括卷扬控制模块、卷扬执行器以及卷扬编码器，卷扬控制模块通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接;卷扬编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测输出装置伸长量，HMI控制器执行卷扬系统控制程序，控制卷扬控制模块，驱动卷扬执行器到达指定高度，与卷扬编码器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0016]所述的转盘系统包括转盘变频器、转盘电机、转盘限位开关以及转盘编码器，转盘编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测转盘旋转角度；所述的转盘变频器通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接，HMI控制器执行转盘系统控制程序，控制转盘变频器，驱动转盘电机到达指定角度，与转盘编码器形成闭环控制，精确控制转盘位置。
[0017]所述的抬升系统包括抬升控制模块、抬升限位开关以及超声波传感器，超声波传感器与PLC控制终端的输入端连接，所述HMI控制器执行抬升系统控制程序，控制抬升控制模块，驱动抬升执行器到达指定高度，与超声波传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0018]所述的气动系统包括压力检测器、流量检测器、气动控制模块以及气动执行器;所述HMI控制器执行气动系统控制程序，控制气动控制模块，驱动气动执行器，与压力检测器、流量检测器形成闭环控制，精确控制输出装置。
[0019]所述的位姿控制系统包括位姿控制模块、位姿控制装置、陀螺仪及加速度传感器，陀螺仪及加速度传感器设置在输出装置上，该陀螺仪及加速度传感器通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输;所述HMI控制器执行位姿系统控制程序，控制位姿控制模块，驱动位姿控制装置，与陀螺仪、加速度传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0020]有益效果:
[0021]1.本实用新型实用性强，通过视觉检测设备监视现场情况，控制转盘变频器、卷扬控制模块、抬升控制模块以及气动控制模块，最终执行输出设备的清库工作。使用者完全可以采用手动/半自动/全自动这三种模式，极大地便于使用者对清库工作的监视与操作，大大地提升了整个系统的运行性能。
[0022]2.在本实用新型专利中，通过设置转盘系统的编码器，可以检测输出设备的运行旋转角度，极大地方便了操作人员对输出设备位置的控制，以便机器人实现智能清库控制。
[0023]3.在本实用新型专利中，通过设置卷扬系统的编码器，可以检测输出设备的运行伸长量，极大地方便了操作人员对输出设备位置的控制，以便机器人实现智能清库控制。
[0024]4.在本实用新型专利中，将超声波传感器设置在抬升装置的横杆末端，通过超声波检测传感器，可以精确的检测横杆末端与库壁的水平距离。由于横臂末端与清洁库壁的距离在刚开始旋转自检的过程中已经记录下来，所以可以精确地得出库挂的厚度。防止清库过程中对库壁的磨损。极大地方便了操作人员对输出设备位置的控制，以便机器人实现智能清库控制。
[0025]5.在本实用新型专利中，通过设置位姿控制系统的陀螺仪与加速度计，可以检测输出设备的运行位姿，极大地方便了操作人员对输出设备位姿的控制，以便机器人实现智能清库控制。
[0026]6.在本实用新型专利中，输出设备上装设有视觉检测装置，极大地方便了操作人员对内部工作情况的监视，以便机器人实现智能清库控制。
【附图说明】
[0027]图1本实用新型涉及的一种智能柔性清库机器人的自动化控制系统连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面，参考附图详细说明本实用新型的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本实用新型的主题不清楚。
[0029]根据本实用新型的一些实施例，智能柔性清库机器人的自动化控制系统具有输出设备、控制系统、卷扬系统、转盘系统、抬升系统、气动系统、视觉系统以及位姿控制系统。
[0030]其中，控制系统包括HMI控制器和与之连接的PLC控制终端，所述的卷扬系统、转盘系统、抬升系统和气动系统均通过PPI协议与PLC连接，所述的视觉系统、位姿控制系统通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输。
[0031]转盘系统、抬升系统，抬升系统与输出设备连接，卷扬系统用于调整输出设备的上下位置;转盘系统使输出设备以转盘系统为中心轴相对旋转，抬升系统调节输出设备相对转盘系统旋转时的旋转半径大小。
[0032]具体地，卷扬系统包括卷扬控制模块、卷扬执行器以及卷扬编码器，卷扬控制模块通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接;卷扬编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测输出装置伸长量，HMI控制器执行卷扬系统控制程序，控制卷扬控制模块，驱动卷扬执行器到达指定高度，与卷扬编码器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0033]转盘系统包括转盘变频器、转盘电机、转盘限位开关以及转盘编码器，转盘编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测转盘旋转角度;所述的转盘变频器通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接，HMI控制器执行转盘系统控制程序，控制转盘变频器，驱动转盘电机到达指定角度，与转盘编码器形成闭环控制，精确控制转盘位置。
[0034]抬升系统包括抬升控制模块、抬升限位开关以及超声波传感器，超声波传感器与PLC控制终端的输入端连接，所述HMI控制器执行抬升系统控制程序，控制抬升控制模块，驱动抬升执行器到达指定高度，与超声波传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0035]气动系统包括压力检测器、流量检测器、气动控制模块以及气动执行器;所述HMI控制器执行气动系统控制程序，控制气动控制模块，驱动气动执行器，与压力检测器、流量检测器形成闭环控制，精确控制输出装置。
[0036]位姿控制系统包括位姿控制模块、位姿控制装置、陀螺仪及加速度传感器，陀螺仪及加速度传感器设置在输出装置上，该陀螺仪及加速度传感器通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输;所述HMI控制器执行位姿系统控制程序，控制位姿控制模块，驱动位姿控制装置，与陀螺仪、加速度传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
[0037]清库机器人上电后，自动启动自检系统，自动检测系统数据的当前量。总控系统，自动采集卷扬系统、转盘系统、抬升系统、气动系统、位姿控制系统的反馈信号，通过总控系统信号，自动判断是否启动卷扬系统、转盘系统、抬升系统、气动系统、位姿控制系统的控制模块信号，进行智能调节。
[0038]显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种智能柔性清库机器人的自动化控制系统，包括 输出设备，用于清库作业； 气动系统，与输出设备连接，为输出设备提供动力输出； 位置调整系统，与输出设备连接，在所述输出设备工作过程中调整输出设备的位置； 视觉系统，包括无线路由以及视觉检测装置，视觉检测装置设置在输出设备上； 控制系统，与气动系统、位置调整系统视觉系统均连接。2.根据权利要求1所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的位置调整系统包括依次连接的卷扬系统，转盘系统、抬升系统，抬升系统与输出设备连接，卷扬系统用于调整输出设备的上下位置;转盘系统使输出设备以转盘系统为中心轴相对旋转，抬升系统调节输出设备相对转盘系统旋转时的旋转半径大小。3.根据权利要求2所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的控制系统包括HMI控制器和与之连接的PLC控制终端，所述的卷扬系统、转盘系统、抬升系统和气动系统均通过PPI协议与PLC连接，所述的视觉系统通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输。4.根据权利要求1所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:还包括位姿控制系统，位姿控制系统设于输出设备上，通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输，用于控制输出设备的位置。5.根据权利要求2或3所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的卷扬系统包括卷扬控制模块、卷扬执行器以及卷扬编码器，卷扬控制模块通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接;卷扬编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测输出装置伸长量，HMI控制器执行卷扬系统控制程序，控制卷扬控制模块，驱动卷扬执行器到达指定高度，与卷扬编码器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。6.根据权利要求2或3所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的转盘系统包括转盘变频器、转盘电机、转盘限位开关以及转盘编码器，转盘编码器与PLC控制终端的输入端连接，用以检测转盘旋转角度;所述的转盘变频器通过Modbus通讯与PLC控制终端的输出端连接，HMI控制器执行转盘系统控制程序，控制转盘变频器，驱动转盘电机到达指定角度，与转盘编码器形成闭环控制，精确控制转盘位置。7.根据权利要求3所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的抬升系统包括抬升控制模块、抬升限位开关以及超声波传感器，超声波传感器与PLC控制终端的输入端连接，所述HMI控制器执行抬升系统控制程序，控制抬升控制模块，驱动抬升执行器到达指定高度，与超声波传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。8.根据权利要求3所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的气动系统包括压力检测器、流量检测器、气动控制模块以及气动执行器;所述HMI控制器执行气动系统控制程序，控制气动控制模块，驱动气动执行器，与压力检测器、流量检测器形成闭环控制，精确控制输出装置。9.根据权利要求4所述的智能柔性清库机器人的自动化控制系统，其特征在于:所述的位姿控制系统包括位姿控制模块、位姿控制装置、陀螺仪及加速度传感器，陀螺仪及加速度传感器设置在输出装置上，该陀螺仪及加速度传感器通过TCP/IP协议与HMI控制器进行数据传输;所述HMI控制器执行位姿系统控制程序，控制位姿控制模块，驱动位姿控制装置，与陀螺仪、加速度传感器形成闭环控制，精确控制输出装置位置。
【文档编号】B25J19/02GK205466214SQ201620040009
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月15日
【发明人】朱世强, 方华, 郑东鑫, 裴翔, 陈子辰
【申请人】杭州国辰机器人科技有限公司