一种用于定向放置鞋底的机械手及其工作方式的制作方法

本发明涉及鞋服制造领域，尤其是指一种用于定向放置鞋底的机械手及其工作方式。

背景技术：

在现有鞋子的组装生产线中，通常将若干鞋底杂乱放置于组装生产线旁边的收集桶内，由专门的工作人员将鞋底从收集桶内逐个取出并定向放置于组装生产线上，让鞋底随生产线的输送带移动至下一个组装工位与其他部件进行组装。

这种人工取鞋底并定向放置的方式存在以下问题：1.工作人员在每次取放鞋底的过程中均进行弯腰、转身等一系列动作，不仅工作强度大，而且工作效率低，影响生产；此外，长期工作后该岗位的工作人员容易出现腰肌劳损等职业病。因此，为了改善组装生产线的自动化程度和提高生产效率，急需设计出一种可以将鞋底从杂乱的收集桶中取出并定向放置于组装生产线的自动化机械手。

技术实现要素：

本发明提供一种用于定向放置鞋底的机械手及其工作方式，其主要目的在于解决鞋子的组装生产线中，人工取鞋底并定向放置的方式存在工作强度大、工作效率低、工作人员容易出现腰肌劳损等职业病的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于定向放置鞋底的机械手，包括支架和二维数控滑台，该二维数控滑台水平倒立地挂设于所述支架，二维数控滑台的滑块竖直朝下地设置有一升降机构，上述升降机构的下端设有一可水平转动的旋转机构，该旋转机构竖直连接有一第一连接杆，上述第一连接杆的下端通过转轴可竖直转动地枢接有一第二连接杆并配设有使第二连接杆转动的第二伺服电机，上述第二连接杆的下端设有一安装板，该安装板的下端面设有一真空吸盘；还包括用于控制该机械手动作的控制器，该控制器设有用于获取鞋底3d影像的3d图像传感器。

进一步，上述升降机构为电动伸缩杆，上述旋转机构为第一伺服电机，上述第一伺服电机竖直朝下地设置于电动伸缩杆的下端，上述第一连接杆的上端连接于上述第一伺服电机的输出轴。

进一步，上述3d图像传感器竖直朝下地设置于安装板。

进一步，上述二维数控滑台包括第一丝杆滑台和第二丝杆滑台，该第一电动丝杆滑台包括上述第一滑块，第二电动丝杆滑台包括上述滑块，上述第一电动丝杆滑台水平倒立地挂设于上述支架，上述第二电动丝杆滑台水平倒立地设置于上述第一滑块，并且第二电动丝杆滑台与第一电动丝杆滑台相垂直。

上述用于定向放置鞋底的机械手的工作方式，包括以下步骤：（1）通过所述控制器将机械手移动至收集桶的正上方，通过3d图像传感器获取若干堆放于收集桶内的鞋底的3d影像；（2）控制器根据3d影像锁定其中一个处于上层的鞋底，并计算出二维数控滑台、升降机构、旋转机构以及第二伺服电机的运行参数；（3）控制器根据计算出的运行参数操控该机械手动作，使真空吸盘吸附于鞋底的正面中心位置处；（4）控制器根据计算出的运行参数操控该机械手动作，将真空吸盘吸附住的鞋底按规定摆正，并将鞋底定向放置于组装生产线上，然后将机械手复位；（5）重复步骤（1）至步骤（4）。

具体地，上述步骤（2）中，以锁定的鞋底正面中心位置作为原点，建立一个空间直角坐标系，该空间直角坐标系的z轴垂直于鞋底正面，x轴沿鞋底长度方向延伸，y轴沿鞋底宽度方向延伸；建立一个以上述真空吸盘中心位置作为起点且方向与真空吸盘朝向相重合的单位射线，计算出该单位射线的起点和终点在上述空间直角坐标系的坐标；上述步骤（3）中，上述控制器控制二维数控滑台、升降机构和第二伺服电机使该机械手动作，使单位射线重合于z轴的正半轴，并且单位射线指向原点；然后通过控制器控制使单位射线沿z轴方向朝原点移动，直至起点与原点重合，此时真空吸盘将鞋底牢牢吸附；上述步骤（4）中，上述控制器内根据预设的定向放置方式建立有世界坐标系，上述控制器控制该机械手动作，调整动态空间直角坐标系的朝向，使动态空间直角坐标系的三轴方向与世界坐标系的三轴方向相同，从而将鞋底按预设的定向放置方式进行摆正，最后将鞋底搬运至组装生产线上。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：

本发明包括二维数控滑台，该二维数控滑台的滑块竖直朝下地设置有一升降机构，上述升降机构的下端设有一可水平转动的旋转机构，该旋转机构竖直连接有一第一连接杆，上述第一连接杆的下端通过转轴可竖直转动地枢接有一第二连接杆并配设有使第二连接杆转动的第二伺服电机，上述第二连接杆的下端设有一安装板，该安装板的下端面设有一真空吸盘；还包括用于控制该机械手动作的控制器，该控制器设有用于获取鞋底3d影像的3d图像传感器。本发明通过3d图像传感器先获取桶内鞋底的3d影像，控制器通过3d影像计算将夹取并定向放置鞋底的过程中该机械手所需要的运行参数，控制器根据运行参数控制机械手动作从而将鞋底逐一定向放置于组装生产线，可以替代人们完成鞋底定向放料的工作，具有效率高、精确度高和自动化强等优点。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1和图2，一种用于定向放置鞋底的机械手，包括支架1和二维数控滑台2，该二维数控滑台2水平倒立地挂设于支架1。二维数控滑台2的滑块221竖直朝下地设置有一升降机构3。升降机构3的下端设有一可水平转动的旋转机构4。而旋转机构4竖直连接有一第一连接杆5。第一连接杆5的下端通过转轴61可竖直转动地枢接有一第二连接杆6并配设有使第二连接杆6转动的第二伺服电机7。第二连接杆6的下端设有一安装板62，该安装板62的下端面设有一真空吸盘8；本发明还包括用于控制该机械手动作的控制器，该控制器设有用于获取鞋底3d影像的3d图像传感器9。

参照图1和图2，具体地，升降机构3为电动伸缩杆，上述旋转机构4为第一伺服电机，该第一伺服电机竖直朝下地设置于电动伸缩杆的下端。第一连接杆5的上端连接于上述第一伺服电机的输出轴41。

参照图1和图2，作为优选方案，3d图像传感器9竖直朝下地设置于安装板62。

参照图1和图2，具体地：安装板62、第二连接杆6以及转轴61一体成型，转轴61通过轴承可转动地穿设于第一连接杆5的下端，第二伺服电机7通过l型连接板51固设于第一连接杆5的侧壁，并且第二伺服电机7的输出轴与转轴61相连接。

参照图1和图2，二维数控滑台2包括第一丝杆滑台21和第二丝杆滑台22，该第一电动丝杆滑台21包括上述第一滑块211，第二电动丝杆滑台22包括滑块221，第一电动丝杆滑台21水平倒立地挂设于支架1，第二电动丝杆滑台22水平倒立地设置于第一滑块211，并且第二电动丝杆滑台22与第一电动丝杆滑台21相垂直。

参照图1和图2，本发明的工作方式：（1）通过上述控制器将该机械手移动至收集桶a的正上方，通过3d图像传感器9获取若干堆放于收集桶a内的鞋底（图中未画出）的3d影像；（2）上述控制器根据3d影像锁定其中一个处于上层的鞋底，并计算出二维数控滑台2、升降机构3、旋转机构4以及第二伺服电机7的运行参数；（3）上述控制器根据计算出的运行参数操控该机械手动作，使真空吸盘8吸附于鞋底的正面中心位置处；（4）上述控制器根据计算出的运行参数操控该机械手动作，将真空吸盘8吸附住的鞋底按规定摆正，并将鞋底定向放置于组装生产线b上，然后将该机械手复位；（5）重复步骤（1）至步骤（4）。

参照图1和图2，具体地，上述步骤（2）中，以锁定的鞋底正面中心位置作为原点，建立一个空间直角坐标系，该空间直角坐标系的z轴垂直于鞋底正面，x轴沿鞋底长度方向延伸，y轴沿鞋底宽度方向延伸；建立一个以真空吸盘8中心位置作为起点且方向与真空吸盘8朝向相重合的单位射线，计算出该单位射线的起点和终点在上述空间直角坐标系的坐标；上述步骤（3）中，上述控制器控制二维数控滑台2、升降机构3和第二伺服电机7使该机械手动作，使单位射线重合于z轴的正半轴，并且单位射线指向原点；然后通过控制器控制使单位射线沿z轴方向朝原点移动，直至起点与原点重合，此时真空吸盘8将鞋底牢牢吸附；上述步骤（4）中，上述控制器内根据预设的定向放置方式建立有世界坐标系，上述控制器控制该机械手动作，调整动态空间直角坐标系的朝向，使动态空间直角坐标系的三轴方向与世界坐标系的三轴方向相同，从而将鞋底按预设的定向放置方式进行摆正，最后将鞋底搬运至组装生产线上。

参照图1和图2，综上可见，本发明利用3d视觉进行抓取、矫正和搬运鞋底的动作，可以替代人们完成鞋底定向放料的工作，具有效率高、精确度高和自动化强等优点。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。