一种机器人抓取整体物料的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动化技术领域，尤其是机器人非人工抓取整体物料的技术领域。
【背景技术】
[0002]这里的整体物料特征是:整体物料的其中任一部分受力、并产生大于这个整体的最大方向尺寸的位移后，整体物料的任何部分都不会脱离整体。
[0003]这里的非人工是指:依靠预先输入的程序，当工作条件在一定范围内变化时，包括没有规律的随机变化时，不需要人的参与和干预，系统(装置)稳定可靠地完成预定的任务。
[0004]这里的抓取是指，把所要抓取的物料与抓取装置连接，包括固定连接和非固定连接，使所抓取物料可以随着抓取装置运动而运动。
[0005]这里的运动源机构是指，承载着抓取系统，带动抓取系统运动，把所抓取物料运送到指定位置，并能给抓取系统提供动力源和安装基础的设备。
[0006]机器人的普及，使得普遍提高人民生活水平更为现实。
[0007]自动化技术的迅猛发展，把人从繁重的体力劳动中解脱出来，尤其从循环重复的劳动中解脱出来，极大的提高了生产力水平。以前需要人力抬起搬运的物料，采用自动化的抓取技术后，可以非常便捷安全平稳地抓起来移动。
[0008]例如，
[0009]使用磁力吸盘，可以便捷的抓取没有吊钩和把手的铁磁性物料。
[0010]使用真空吸盘，可以便捷的抓取表面平整的物料。
[0011]使用机械手的夹头、夹爪、卡盘、卡爪，可以抓取固定位置的刀柄、工件运送到指定的位置。
[0012]使用真空吸盘时，由于气源压力波动和被抓取物料表面状态变化，吸力不稳定；由于气源压力的限制和吸持表面面积的限制，吸力有限。因而真空吸盘抓取物料后，移动的速度和加速度受到限制，严重影响了自动化设备追求的高效率、高可靠性。
[0013]很多平板状的物料，像钢板、纸张、塑料板、有色金属板等，厚度与长度、宽度或直径等平面尺寸的比值很小，通常摞在一起，运输计量非常方便。使用加工时，分层拿出一张或需要的其他数量，现有技术有人工撬开分层钢丝绳起吊移动、叉车楔入铲起移动，真空吸盘起吊移动、风力分层摩擦轮移动、铁磁性材料还可能采用磁力吸盘起吊移动。既解决了人工操作的安全隐患，又高效快捷稳定。
[0014]当很多张表面平整的物料叠放在一起时，由于黏连、真空、静电等吸附在一起，吸盘抓取发生过要求抓取一张物料，结果抓取了多张物料的失误。
[0015]吸盘抓取物料时，还存在放开物料时敏捷程度低。有的需要设置专门的推开机构，容易损伤物料。
[0016]表面不规则的物料，用真空吸盘、风力分层摩擦轮、甚至磁力吸盘抓取的可靠性都不理想。
[0017]风力分层摩擦轮移动不适应重量大、表面易损伤的物料。
[0018]需要一次抓取多张物料时，尤其是真空吸盘的吸力不能作用到下一张独立的物料上，也不便通过吸盘抓取的方式实现。
[0019]—张纸印刷好一面后，需要印刷另一面时，需要翻面，采用吸盘及其组合，不易简单地实现。
[0020]由于自动化抓取技术的限制，机器人在很多场合无法代替人的工作，尤其是一些重复性工作还必须依靠人工完成，例如前述多层材料的抓取等。
【发明内容】
[0021]一、基本方案
[0022]为了解决现有技术中的磁力吸盘、真空吸盘、卡盘、卡爪、夹头、风力分层摩擦轮移动等自动化抓取装置的缺陷，同时扩大机器人的应用范围，本实用新型公开一种从所抓取整体物料的预定方位托住该物料，来抓取此物料的自动化抓取系统，其特征是从所抓取物料的预定方位托住所抓取物料，设有检测所抓取物料的装置;包括基架、托爪、检测所抓取物料的装置、控制器、驱动器;通过基架安装在控制所抓取物料运动的运动源机构的输出部件上;驱动器安装在基架上，托爪以运动副的形式与驱动器连接;检测所抓取物料的装置与托爪之间保持精确的位置关系;检测所抓取物料的装置通过通讯的方式与控制器连接;控制器通过通讯方式与驱动器连接;驱动器与动力源连接。
[0023]该抓取系统适用于循环工作过程中，整体物料的特定参数在指定范围内有可能变化，包括有规律的变化和无规律的变化的情况。依靠检测所抓取物料的装置确定整体物料特定参数的具体数值，例如确定该物料与托爪之间的相对位置，控制器根据相对位置信息，使托爪能顺利可靠地楔入所抓取物料的预定方位。
[0024]检测所抓取物料的装置，是为了获取整体物料的特定参数在指定范围内变化时所能确定的更小范围，以便可靠地实现托爪与所抓取物料的连接，既可以是直接来连接，也可以通过辅助方法支持后实现连接。因此，检测所抓取物料的装置，既可以是测量装置，也可以是定位装置或者定位系统，例如把整体物料放到定位机构里，通过定位机构的工作使所抓取物料的基准要素与定位机构的定位要素相联系，从而缩小所抓取物料特定参数的不确定范围，甚至可以进一步通过换算，保证托爪顺利与所抓取物料连接。
[0025]因而该抓取系统，在设定调试好的、动力充足、环境条件正常的工作期间，例如一个生产班次、一个执勤月或者年，不需要人的辅助和参与、干涉，顺利可靠地完成抓取任务。
[0026]二、基础优选方案
[0027]动力源可以是电力，也可以是机械、气动、液压等类型动力。
[0028]控制器优先安装在运动源机构上。实际应用中控制器一般与运动源机构的控制器设在一起，也可以控制器把指令发给运动源机构，运动源机构产生相应的运动和动力传动给驱动器。控制器通过通讯方式与运动源机构连接，由来自运动源机构的机械运动和动力通过传动机构来驱动托爪运动。
[0029]所述所抓取物料的预定方位，优先选用所抓取物料的下方。为便于叙述，以下全部以所抓取物料的下方作为托住所抓取物料的预定方位为例进行描述。
[0030]依靠检测所抓取物料优先安装在基架上，也可以安装在其它静止物体上，还可以安装在能够确定时间空间方位对应参数的运动物体上。
[0031]检测所抓取物料的装置，可以分别检测所抓取物料的位置和形状、轮廓、重量、颜色等，也可以同时检测其中的一种或者数种。
[0032 ]抓取系统通过基架与控制物料运动的运动源机构的输出部件固定连接为一体。
[0033]对于柔性物料或者较大尺寸物料的优选方案，托爪上配有夹紧爪，当托爪楔入所抓取物料下方后，夹紧爪靠近托爪，夹紧爪与托爪一起把物料夹紧。避免移动过程中失落，从而可容易提尚搬运物料的效率。
[0034]对于水平面内长度尺寸较大的物料，采用在所抓取物料的对边设置成对托爪的优选方案;对边是指物料的边缘两处，这两处的连线经过物料的几何中心或者物理重心。托爪与基架之间采用运动副连接，由于抓取过程中，托爪的运动不平行、甚至相反，所以需要给各个托爪配置独立或部分共用的驱动器。托爪长度大于夹紧爪的长度。楔入时，托爪下表面距离下一层物料的表面一定距离，比如不小于1.5毫米(根据物料表面状态确定)，较深的楔入所抓取物料的下方，在一次抓取多层物料的情况下，夹紧爪长度较短，减少最上层所抓取物料可能被夹伤的区域，用托爪较深地托住最下层的所抓取物料。
[0035]—个优选方案，用平板式弹簧夹的两个夹板代替托爪和夹紧爪。
[0036]优选方案，托爪上设置有保护所抓取物料的柔软材料；
[0037]夹紧爪上设有保护所抓取物料的柔软材料；
[0038]托爪和夹紧爪上设有保护所抓取物料的柔软材料。
[0039]柔软材料优先选用橡胶、海绵；
[0040]柔软材料应不易脱落，稳定可靠，不会污染所抓取物料，保护所抓取物料不受损伤、损害。
[0041]在卸料的工位，沿着所抓取物料边缘的外侧设置定位挡块。使得所抓取物料准确地到达指定位置，并且保证托爪与所抓取物料能够完全分离，托爪与所抓取物料分离时，定位挡块挡在所抓取物料厚度很薄的侧边(甚至边角料)，把托爪与所抓取物料完全隔开，所抓取物料的上下工作面不会受力和损伤。
[0042]进一步优选，平行设置多个或者多对托爪，以适应抓取宽度较大和重心不易控制在托爪上的物料；
[0043]再进一步优选，在相互垂直的方向上，譬如长度方向和宽度方向上，同时设置托爪；
[0044]更进一步优选，环状周向布置多个托爪；
[0045]还进一步优选，环状周向均布多个托爪；
[0046]一个优选方案，托爪与所抓取物料接触部位的硬度大于所抓取物料的硬度并制出引导用的楔形。
[0047]优选方案，托爪设为长条状，甚至贯通整个所抓取物料的下方，消除所抓取物料的重力引起的变形和损害。
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