机器人支持的物体堆放方法_2

文档序号:9619916阅读:来源:国知局
显的)轴承静摩擦,驱动器可以具有再循环滚珠轴承。驱动器免受静摩擦的实践自由对于精确的力调整非常有利。高于1牛顿的莫草里,在上述实施例中,导致大约10牛顿的动力调节误差(在驱动器变化的位置处)。准确的力调节需求容许物体的待放置(或待堆积)物体的放置尽可能轻柔以及最大程度上避免冲击。
[0021]图2展示图1所示可实施的驱动器20的一个剖面图。在这种情况下,实际的调节元件是一个与弹簧115相反作动的压缩气动波纹管气缸114。该驱动器20包括一个作为工业机器人(机械手)接口的第一法兰部110和一个可用于安装如夹手的第二法兰部111。一个罩体112与第一法兰部111刚性连接,一个调节阀113和一个具有复位弹簧115的去静摩擦杆导承(杆116,(循环滚珠)杆导承117)均设置在罩体内。一波纹管118作为盖子设置在法兰部110和111之间以隔绝灰尘和其他污染物。该盖子也可设为液密和/或尘密的以用于恶劣环境。所述波纹管气缸114充当没有静摩擦的无齿轮调节元件。该调节元件作用在第一罩体112和刚性连接于底座111的第二罩体112’之间。为了允许力调节,驱动器包括路径传感器(未示出或被杆导承117遮盖)及压力传感器。驱动力可以通过测量波纹管气缸内的压力和位置(通过路径传感器)计算。由于机器人的运动可知,施加在待操作物体上的力也能通过测量到的参数被确定(以及因此而调节)。进气和出气导管119的连接可以,例如,设置在第一罩体112内部。进气导管的连接是,例如,通过软管连接至一压缩机。
[0022]不考虑实际情况下,驱动器20包括两个终点端。第一个终点端定义驱动器20的最小偏移(zRa= 0),第二个终点端定义驱动器20的最大偏移(z REL= z REL, _)。所述最大偏移zREL, max可以是,例如,100mm,通常介于20mm和250毫米之间。
[0023]以下请参照图3和图4。待放置工件(物体50)首先通过机械手(例如图1所示的机械手10)被移动至一起始位置zSTART以进行放置作业,也就是放置或码垛(堆积)物体。该起始位置zSTART被设置在工件50最终欲放置位置z八的附近。在码垛过程中,该起始位置Zmmt在竖直方向上位于欲放置位置z八的正上方,起始位置z START和欲放置位置z八之间的竖直距离(zSTART_zA)是必需的安全距离且该距离必须被观察以防碰撞已堆积物体的风险。在放置作业阶段,设置在工件50和机械手10之间的驱动器20被定位在其终点位置时具有最大偏移ζ.,_,而驱动器20以一(可调)最小力FMIN压向终点端的反方向。该(负向)最小力FMIN的选择是尽可能小,通常范围为-10到-1牛顿。物体的重应该几乎完全(除了前面定义的最小力Fmin)被驱动器抵消。驱动器以一(反向)力Fx将物体50向上拉,而所述物体50的(正向)重力向下作用。在此,Fx=-(Fg+Fmin),也即作用在驱动器20终点端的净力就是上面所提的最小力Fmin= - (F g+Fx)。驱动力Fx和重力F s之间的平衡也会被机械手10加速产生的力干扰。该干扰力,选择性地,被测量或计算并被计算在内。相应的信息(例如位置数据及其第一和第二来源)被机械手的机器人控制获知。
[0024]—旦工件50被带至起始位置zSTART,放置作业即可开始。为此,机械手10被控制以使驱动器20与工件一起从起始位置zSTART被移向放置位置z A,此刻驱动器20依然(仅仅)以最小净力FMIN压向终点端并具有满偏移deflect1n z REU_。速度v是可调的,且工件50在恒定速度下的当前位置z(t)等于ZSTART-V*t(速度V是正数且z(t = Q)= z START)。
[0025]在工件到达放置位置^的时间点t A,工件50接触安置在其下方的工件51 (或通常的欲放置面)。由于机械手10的移动(以及因此而导致的驱动器20和工件50的移动),在工件50与zA位置的放置面接触后,驱动器20被直接压缩且所述净驱动力FMIN不再作用于终点端,而是作用于放置面(工件51的顶面)。驱动器20的偏移同时减小(dzREL/dt〈0)。机器人控制无需知道需要测量才能得到的实际位置zA和放置位置zA。偏移的变化可以被估算以达到接触识别。例如,不等式dzREl/dt〈 = or zRa〈zREUmax的估算可以进行,以识别工件50和放置平面之间的接触。由于机械手10和偏移zREl都已知,该信息可被用来测量未知物体或识别其尺寸(例如接触面的垂直坐标)。接触物体的弹性或硬度可以从不同的最小力FMIN和接触后产生的偏移zRa的结合被识别。这,例如,允许不稳定(因此而有弹性的)放置面的识别,例如,一堆盒子中下面的盒子被损坏了。弹性的测定可以在待放置物体和放置平面接触(也即,释放)时进行或在待拾取物体和驱动器之间接触(也即,抓取)时进行。
[0026]—经接触(也就是工件50的释放)被识别,机械手机10的运动就被停止,据此速度V无需被突然设置为0,而是逐渐减小到0以减少动力冲击。可供机械手10减速的时间基本上由驱动器20的最大冲程zREU_-zREU_决定。最小净驱动力FMIN的力调节在整个放置作业中是被激活的。该种情况展示在图4中。以以下方式确保,从驱动器20和工件之间第一次接触开始直至机械手10停止运动期间,机械手施加在工件上的力不大于(可调的)取小力Fmin。
[0027]在放置作业后期,一旦机械手10固定下来且驱动器的偏移再次成为常量,工件50的重量即被转移至放置表面。这意味着最小驱动净力是增加的,直至驱动力Fx为零且净驱动力等于重力Fe。力调节可以(当保持驱动器20当前的偏移zRa时)被关闭且工件可以被释放。随后,驱动器20被更小的偏移减小量和/或机械手远离已放置工件的动作所移动,从而下一个工件可以被拾取。
[0028]上述作业的优点是仅仅需要知道(机械手10的)机器人控制启示位置xSTART。这可以被容易地计算到,如果,例如,工件50的最大尺寸(高度)以及放置工件的数量乘以可接受的安全间隔是已知的。因此碰撞也能在工件尺寸误差相对较大的情况下避免。机器人控制无需获知实际放置位置ZA(例如,堆积的当前高度),因此无需测量。实际放置位置的检查依靠偏移Z.被监控的驱动器20进行,凭此,净驱动力FMIN在放置其他工件至其放置位置zA之前被调节至接近于0的值以保持接触时的冲击力尽可能小。驱动器20几乎没有静摩擦这一点是重要的,也就是说在驱动器位置变化(例如驱动器压缩)的过程中没有明显的滑动粘附现象。
[0029]即使接触力通过以上描述的驱动器(驱动器20,图1-图4)保持的非常小,也可能在一些应用中提供安全措施,以防止在机器人操作的工件(工件50,图3-图6)和另一个物体或人身部位之间发生意外碰撞而产生不期望的物体或人身挤压。物体的尺寸也可以在一定的公差范围之外。除了避免损伤之外,高阶控制也可收到关于此的信息(信号)。
[0030]驱动器负载工件50(重力Fe)的三种不同状态如图5所示。驱动器20(图1 —图4)在本图中表示为气缸114’,气缸114’可交替用于波纹管114(见图2)。气缸被操作从而当气缸压力pz超过一最小值p M时工件50被升起。图5中标识为“Case 1”的示例示出了驱动器20的气缸114’压力下降(驱动力Fx= 0)的情形。因此,工件50的重量(重力Fg)将驱动器拉至下端位置,图5中标识为zA。图5中标识为“Case 2”的示例示出了驱动器20的气缸1
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1