机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统与流程

本发明涉及机器人及其控制，尤其涉及一种机器人抓手、码垛机器人及系统和抓取控制方法及单元。

背景技术：

1、传统的产品箱出货都是由人工搬运、码垛完成。在码垛过程中，作业人员需要从输送辊道上手动将装有成品的包装箱搬离至预定位置，并通过人工码垛在该位置处的托盘上进行出货。显然，采用人工码垛的人力成本高且码垛效率较低。

2、另外，现有成熟码垛机器人大多采用抱夹抓取方法或顶部吊装方法来抓取箱体，但是对于柔软易损坏材质且盖体分离型产品箱来说，这些方法都存在破坏箱体、损坏产品的风险。例如，采用抱夹抓取方法由于施加的夹持压力较大，很容易造成箱体变形、产品挤压的问题；而采用顶部吊装方法根本不适用盖体分离型产品箱，在吊起过程中存在脱落风险。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种机器人抓手、抓取控制方法及单元和码垛机器人及系统，用于至少部分地解决上述技术问题。

2、本发明的第一方面提供了一种机器人抓手，所述机器人抓手包括顶部支架和设置在所述顶部支架的第一侧并且在其长度方向上相对设置的第一夹爪组件和第二夹爪组件；

3、所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面分别设置有至少一个真空吸盘，并且每个所述真空吸盘通过气路连接到真空设备。

4、在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面还分别布置有用于增加与被抓箱体之间摩擦力的防滑软垫，其中所述防滑软垫的高度介于所述真空吸盘的盘底的高度和所述真空吸盘的裙边的高度之间。

5、在一种可能的实现方式中，所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫靠近所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件的第一端侧布置并且分别以可拆卸连接方式固定在所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件相对的侧面。

6、在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件分别包括架体和固定在所述架体中的板体，并且所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫分别以可拆卸连接方式设置在所述板体上；

7、所述架体通过第一支架连接到所述顶部支架上，并且所述第一支架通过轴体与所述架体的一端转动连接并且通过可拆卸限位块固定到所述架体上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架之间的夹角可调。

8、在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件中的至少一者通过第一可移动连接机构连接到所述顶部支架，并且所述第一可移动连接机构被配置为根据接收的控制指令驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动至指定开合宽度。

9、在一种可能的实现方式中，所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件分别包括架体和固定在所述架体中的板体，并且所述至少一个真空吸盘和所述防滑软垫分别设置在所述板体上；

10、所述气路包括设置在所述板体的内置气路和设置在所述板体与所述顶部支架之间并穿过所述顶部支架且从其第二侧穿出后连接至所述真空设备的外置气路；

11、所述架体通过第一支架连接到所述第一可移动连接机构或所述顶部支架上，并且所述第一支架通过轴体与所述架体的一端转动连接并且通过可拆卸限位块固定到所述架体上以使得对应的所述夹爪组件与所述顶部支架之间的夹角可调。

12、在一种可能的实现方式中，所述机器人抓手还包括至少两对可隐藏式勾爪单元，其中每对可隐藏式勾爪单元的勾爪分别相对地设置在所述第一夹爪组件的第一端侧、所述第二夹爪组件的第一端侧，其中，所述可隐藏式勾爪单元的驱动单元被配置为根据接收的控制指令驱动所述勾爪伸出至勾取状态或缩回至隐藏状态，其中伸出至勾取状态的勾爪与所述真空吸盘之间间隔预定距离。

13、在一种可能的实现方式中，所述机器人抓手还包括垂直于所述顶部支架设置的至少两个探高装置。

14、在一种可能的实现方式中，所述探高装置包括第二支架，分别设置在所述第二支架上的轴承套和对射型传感器，以及穿过所述轴承套的连杆；

15、其中，所述连杆的两端分别伸出所述轴承套且第一端设置有软质探高部、第二端设置有阻挡部，所述连杆具有至少一个沿第一方向开设的径向通孔，所述对射型传感器的两个传感器布置在所述连杆的径向两侧且该两个传感器的对射端沿所述第一方向相对设置，所述连杆在所述软质探高部与所述轴承套之间的至少部分区段套设有弹簧组件；

16、所述探高装置通过所述第二支架固定到所述机器人抓手上。

17、本发明的第二方面提供一种码垛机器人，所述码垛机器人包括前述的机器人抓手。

18、本发明的第三方面提供一种抓取控制方法，应用于前述的码垛机器人，所述方法包括：

19、a发送第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；

20、b当所述码垛机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体；

21、c发送第三控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；

22、d当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体。

23、在一种可能的实现方式中，步骤a之前，还包括：

24、发送第五控制指令至所述第一可移动连接机构，以控制所述第一可移动连接机构驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动，使得所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件之间达到第一开合宽度，所述第一开合宽度大于所述目标箱体的宽度；

25、步骤b进一步包括：

26、当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送第六控制指令至所述第一可移动连接机构，以控制所述第一可移动连接机构驱动所述第一夹爪组件和/或所述第二夹爪组件移动使得二者之间达到第二开合宽度，所述第二开合宽度小于所述目标箱体的宽度；

27、当所述第一夹爪组件和所述第二夹爪组件之间达到所述第二开合宽度时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体。

28、在一种可能的实现方式中，步骤a进一步包括：发送所述第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手先移动至所述抓取位置的正上方，再垂直向下移动至所述抓取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述抓取位置的过程中，接收所述对射型传感器输出的至少一对信号并记录接收时间；

29、若果任一对信号的接收时间的差值大于第一预定阈值，则在步骤b之后，发送第七控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第二目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第二目标位置时，发送第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体；否则在步骤b之后进入步骤c。

30、在一种可能的实现方式中，步骤a之前，还包括：

31、e发送第八控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至目标托盘的勾取位置；

32、f当所述机器人抓手移动至所述勾取位置时，发送第九控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪伸出至勾取状态，勾取所述目标托盘；

33、g发送第十控制指令至所述码垛机器人，以控制所述机器人抓手移动至所述目标托盘的第三目标位置；

34、h当所述机器人抓手移动至所述第三目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪缩回至隐藏状态、放下所述目标托盘。

35、在一种可能的实现方式中，步骤e进一步包括：发送第八控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手先移动至所述勾取位置的正上方，再垂直向下移动至所述勾取位置；并且，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，接收所述对射型传感器输出的至少一对信号并记录接收时间；

36、若果任一对信号的接收时间的差值大于第二预定阈值，则在步骤f之后，发送第十二控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第四目标位置并且当所述机器人抓手移动至所述第四目标位置时，发送第十一控制指令至所述驱动单元以控制所述驱动单元驱动所述可隐藏式勾爪单元的勾爪缩回至隐藏状态；否则在步骤f之后进入步骤g。

37、在一种可能的实现方式中，在所述垂直向下移动至所述勾取位置的过程中，还包括：

38、确定所述机器人抓手在任一个或任多个所述接收时间的第一位置数据；

39、根据所述第一位置数据和对应的所述探高装置的径向通孔的高度计算当前托盘垛中所述目标托盘在所述接收时间的第二位置数据，并根据该第二位置数据校准当前托盘垛中其他托盘的勾取位置。

40、本发明的第四方面提供一种抓取控制单元，应用于前述码垛机器人，所述抓取控制单元包括：

41、存储模块，用于存储第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令；

42、发送模块，用于发送所述第一控制指令至所述码垛机器人以控制所述码垛机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置；当所述机器人抓手移动至目标箱体的抓取位置时，发送所述第二控制指令至所述真空设备以起动所述真空设备抽吸，使得所述至少一个真空吸盘内产生负气压以抓取所述目标箱体；发送所述第三控制指令至所述码垛机器人以控制所述机器人抓手移动至第一目标位置；当所述机器人抓手移动至所述第一目标位置时，发送所述第四控制指令至所述真空设备以起动所述真空吸盘充气进所述真空吸盘内，使得所述真空吸盘脱离所述目标箱体。

43、本发明的第五方面一种机器人系统，所述系统包括前述的码垛机器人和前述的抓取控制单元。

44、在本技术的实施例中，通过起动真空设备抽吸以使得真空吸盘内产生负气压而产生垂直方向的摩擦力抵消箱体下坠重力来抓取箱体，完全适用盖体分离型产品箱的抓取，并且在抓取箱体时也不会挤压箱体而使之变形，避免损坏箱体或箱内产品。进一步地，在真空吸盘之间或周边布置防滑软垫，增加稍许摩擦力，提高抓取可靠性。进一步地，通过可移动连接机构将夹爪组件连接到顶部支架上，控制可移动连接机构驱动第一夹爪组件和/或第二夹爪组件移动至对应的开合宽度，满足各种箱体的抓取、码垛操作。此外，在夹爪组件中设置隐藏式勾爪单元用于勾取托盘，在抓取箱体的同时还可勾取托盘，尤其满足码垛需求。并且，在顶部支架上设置探高装置，可在勾取托盘或抓取箱体前检测其平整度，将平整度不良的托盘或箱体选出放置待处理区，避免因平整度不良造成码垛失败、损坏产品等问题；同时，利用探高装置进行托盘垛中每个托盘的勾取位置的校准步骤，可自动有效消除因前述偏差量造成的勾取位置不准确的问题。