CN118061164B - 一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法,涉及转运机器人技术领域,包括包裹式转运机械臂、转运小车和基于芯片的转运柔性控制器;包裹式转运机械臂包括底座和至少一个抓夹单元。本发明基于一个转运载体AGV转运小车来实现,可以实现运行路径和运行参数的设置,保证在设定路径前提下,使加速度的绝对值处于路径规划和速度要求下的最小值,降低加速度作用力产生不可控风险;在抓夹目标物前,弹性包裹布组件接触目标物,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物的四周和上表面进行弹性夹紧,弹性包裹布组件可以提供柔性夹紧,降低传统的机械夹爪对压力敏感类产品造成的损伤风险。
Description
技术领域
本发明涉及转运机器人技术领域,尤其是涉及一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法。
背景技术
在工业生产应用场景中,转运是常见的输送需求,工业产品需要在工位之间进行转运,例如:工位之间转运、流水线之间转运、质检剔除转运等,转运的距离有近有远,对于一些短距离的转运需求,通常采用机械手实现自动抓夹后,机械臂的摆动就可以满足转运需求,而对于一些远距离的转运需求机械臂就不能满足需求。
传统的解决方案是将机械臂安装在直线轨道上或转运小车2上来实现转运距离增加的目的,传统机械臂实现远距离转运时存在抓夹生硬容易伤到转运目标,且抓夹完成后转运小车2的加速过程没有经过控制设计,导致其存在最大加速度过大,这种大的加速度通常发生在刚抓取物体到加速到最大速度之间,以及到达转运目标地时的减速过程,这种大的加速度带来的反向作用力对于一些对力敏感的转运目标并不适用。
发明内容
为了解决上述工业生产应用场景中目标远距离转运的技术问题,本发明提供一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法。采用如下的技术方案:
一种基于柔性控制的转运机器人,包括包裹式转运机械臂、转运小车和基于芯片的转运柔性控制器;
包裹式转运机械臂包括底座和至少一个抓夹单元,所述底座安装在转运小车的顶部,所述抓夹单元包括连接机械臂和柔性抓夹机械臂,所述连接机械臂设有活动部,所述柔性抓夹机械臂的一端安装在连接机械臂的活动部上,跟随活动部上下左右移动,柔性抓夹机械臂包括弹性包裹布组件和弹性夹紧组件,在抓夹目标物前,弹性包裹布组件接触目标物,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物的四周和上表面进行弹性夹紧;所述转运柔性控制器分别控制包裹式转运机械臂和转运小车的执行动作,当包裹式转运机械臂完成对目标物的抓夹动作后,控制连接机械臂收回,后控转运小车加速到设定速度后进行减速,当速度减为零时到达转运目的地,整个转运过程转运小车加速度的绝对值差值不超过设定阈值。
通过采用上述技术方案,柔性转运机器人基于一个转运载体转运小车来实现,转运小车可以是AGV小车,AGV小车可以实现运行路径和运行参数的设置,可以在转运过程中控制其加速度的绝对值差值不超过设定阈值,尽量保证在设定路径前提下,使加速度的绝对值处于路径规划和速度要求下的最小值,因为加速度意味着会产生作用力,例如向前的加速度必然带来反向的作用力,如果不进行加速度限制,在转运小车的起步和停车阶段的加速度值较大,会对目标物产生不可控的作用力,这种作用力会对一些敏感的化学类,电池类,精密电子类产品产生不可控风险;
具体的在抓夹目标物前,转运小车移动到目标物一侧,连接机械臂和柔性抓夹机械臂联动可以移动到目标物的正上方,移动的过程可以采取视觉感知的形式实现,将目标物置于柔性抓夹机械臂的弹性夹紧组件中部,柔性抓夹机械臂向下压,弹性包裹布组件接触目标物,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物的四周和上表面进行弹性夹紧,弹性包裹布组件可以提供柔性夹紧,在设置防滑层的基础上还可以增加夹紧的摩擦力,在设置夹紧力的情况下,采用包裹式的柔性抓夹,降低传统的机械夹爪对压力敏感类产品造成的损伤风险。
可选的,所述连接机械臂是电动十字滑台,电动十字滑台的滑块是活动部。
通过采用上述技术方案,连接机械臂的主要作用是连接柔性抓夹机械臂和转运小车,可以是电动十字滑台这种可控的位置控制设备,还可以采用传统的多轴机器人的形式,能实现柔性抓夹机械臂在范围内进行可控移动即可。
可选的,弹性夹紧组件包括支撑臂、一对电动直线导轨、一对夹爪臂和多对弹簧夹块和多个压力传感器,所述支撑臂的一端可拆卸安装在连接机械臂的活动部上,一对电动直线导轨的轨道安装在支撑臂另一端的底面,且滑块朝下,一对夹爪臂的顶部分别可拆卸安装在一对电动直线导轨的滑块上,并在滑块的驱动下左右移动,多对弹簧夹块分别安装在一对夹爪臂的内侧面,当一对夹爪臂相向运动时,多对弹簧夹块夹住目标物的两侧,多个压力传感器分别安装在多对弹簧夹块的表面,并分别与转运柔性控制器通信连接,转运柔性控制器分别控制一对电动直线导轨的执行动作。
通过采用上述技术方案,弹性夹紧组件的夹紧动力来源于一对电动直线导轨的滑块动作,当多对弹簧夹块在一对电动直线导轨的驱动下接触到目标物的两侧时,随着继续夹紧,弹簧夹块与目标物之间的接触压力增加,直到设定值一对电动直线导轨的滑块停止动作并保持当前为止,在弹簧力的作用下完成对目标物的柔性夹紧。
可选的,弹性包裹布组件包括卷筒电机、柔性布卷盘和柔性包裹布,所述卷筒电机的壳体可拆卸安装在其中一个夹爪臂的外侧,所述柔性布卷盘连接安装在卷筒电机的动力输出轴上,所述柔性布卷盘的一端连接在柔性布卷盘上,另一端连接在另外一个夹爪臂的底部,转运柔性控制器控制卷筒电机的执行动作,当柔性包裹布接触目标物到包裹目标物的过程中,转运柔性控制器卷筒电机动作输出力保持在设定范围。
可选的,卷筒电机是伺服电机。
可选的,弹性包裹布组件还包括导向滚轮,安装卷筒电机的夹爪臂底部设有滚轮槽,所述导向滚轮通过转轴可转动安装在滚轮槽内,且柔性包裹布绕过导向滚轮下轮缘与柔性布卷盘连接。
可选的,柔性包裹布包括弹性层、外侧防滑层和内侧防滑层,所述外侧防滑层和内侧防滑层粘接在弹性层的两侧。
通过采用上述技术方案,采用伺服电机来提供可控输出扭矩,卷筒电机牵引着柔性包裹布的一端,使其保持紧绷状态,当柔性包裹布向下接触目标物,以及一对夹爪臂向内或向外动作时,卷筒电机持续动作保持一个稳定的扭矩,使柔性包裹布一直处于紧绷状态,这样能实现对目标物的可靠覆盖,在外侧防滑层和内侧防滑层的作用下还可以提升弹簧夹块与目标物侧面的摩擦力。
可选的,柔性抓夹机械臂还包括顶部限位组件,顶部限位组件包括可调伸缩杆、锁紧螺栓、限位块、光电限位开关和视觉摄像头,所述可调伸缩杆的一端安装在支撑臂的底面,并位于一对电动直线导轨的中间位置,所述锁紧螺栓锁紧在可调伸缩杆上,用于调节可调伸缩杆的长度,所述限位块安装在可调伸缩杆的另一端,所述光电限位开关和视觉摄像头分别安装在限位块的底面,光电限位开关用于检测距离目标物的距离,视觉摄像头用于检测目标物的位置和轮廓,光电限位开关和视觉摄像头分别与转运柔性控制器通信连接。
通过采用上述技术方案,顶部限位组件的作用一是对目标物进行视觉感知,二是检测目标物是否到达设定的抓夹位置,可调伸缩杆可以根据目标物的尺寸进行调整,当然还可以是电动伸缩杆,可以实现自动调节。
可选的,转运柔性控制器包括主控芯片、存储器、工控触摸屏和无线通信模块,所述主控芯片分别与多个压力传感器、光电限位开关和视觉摄像头通信连接,并分别控制转运小车、连接机械臂、一对电动直线导轨和卷筒电机的执行动作,所述主控芯片分别与存储器、工控触摸屏和无线通信模块通信连接,并通过无线通信模块与远端控制中心无线通信连接,工作人员通过工控触摸屏设置参数。
通过采用上述技术方案,转运柔性控制器的控制核心是主控芯片,存储器内存储控制程序,工控触摸屏可以实现不同的参数可视化设置,无线通信模块可以实现厂区的无线通信,与远端控制中心无线交互转运机器人的运行状态。
一种基于柔性控制的转运机器人的控制方法,采用一种基于柔性控制的转运机器人对目标物进行柔性抓夹转运,包括以下步骤:
步骤1,根据目标物的尺寸,调节可调伸缩杆的长度,通过锁紧螺栓锁紧,通过工控触摸屏设置光电限位开关参数,卷筒电机的牵引保持力矩参数,压力传感器对应的夹紧力参数和目标物转运起点位置、终点、路径和最大加速度;
步骤2,转运柔性控制器控制转运小车移动到目标物位置一侧;
步骤3,转运柔性控制器控制连接机械臂的动作使柔性抓夹机械臂位于目标物的上方,根据视觉摄像头检测的目标物位置和轮廓,控制一对电动直线导轨动作使目标物位于一对电动直线导轨的中部,再次控制连接机械臂的动作使柔性抓夹机械臂向下压,使柔性包裹布的底面按压包裹在目标物的四周和顶面,直到光电限位开关检测到距离目标物到达设定距离,向下压过程控制卷筒电机同步动作保持动作输出力保持在设定范围;
步骤4,转运柔性控制器控制一对电动直线导轨的滑块动作,使一对夹爪臂相向运动,使多对弹簧夹块夹持在目标物的两侧,直到压力传感器检测的压力值达到设定值;
步骤5,转运柔性控制器控制连接机械臂动作,使柔性抓夹机械臂提起目标物,提起过程的加速度不超过设定的最大加速度;
步骤6,转运柔性控制器控制转运小车按照设定路径移动到转运终点,过程中分为两个距离等长路段,在第一段过程为加速过程,加速度为a,当到达中间位置时,将加速度变为-a,直到抵达终点;
步骤7,转运柔性控制器控制连接机械臂和柔性抓夹机械臂联动,将目标物放置在终点设定位置,完成转运。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
本发明能提供一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法,基于一个转运载体AGV转运小车来实现,可以实现运行路径和运行参数的设置,可以在转运过程中控制其加速度的绝对值差值不超过设定阈值,保证在设定路径前提下,使加速度的绝对值处于路径规划和速度要求下的最小值,降低加速度作用力对一些敏感的化学类,电池类,精密电子类产品产生不可控风险;在抓夹目标物前,柔性抓夹机械臂向下压,弹性包裹布组件接触目标物,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物的四周和上表面进行弹性夹紧,弹性包裹布组件可以提供柔性夹紧,在设置防滑层的基础上还可以增加夹紧的摩擦力,在设置夹紧力的情况下,采用包裹式的柔性抓夹,降低传统的机械夹爪对压力敏感类产品造成的损伤风险。
附图说明
图1是本发明一种基于柔性控制的转运机器人的结构示意图;
图2是本发明一种基于柔性控制的转运机器人的包裹式转运机械臂抓夹目标物状态结构示意图;
图3是本发明一种基于柔性控制的转运机器人柔性包裹布的结构示意图;
图4是本发明一种基于柔性控制的转运机器人的电器件连接原理示意图。
附图标记说明:11、底座;12、抓夹单元;121、连接机械臂;122、柔性抓夹机械臂;123、支撑臂;124、电动直线导轨;125、夹爪臂;126、弹簧夹块;127、压力传感器;128、卷筒电机;129、柔性布卷盘;130、柔性包裹布;1301、弹性层;1302、外侧防滑层;1303、内侧防滑层;131、导向滚轮;2、转运小车;31、可调伸缩杆;32、锁紧螺栓;33、限位块;34、光电限位开关;35、视觉摄像头;4、转运柔性控制器;41、主控芯片;42、存储器;43、工控触摸屏;44、无线通信模块;100、目标物;101、远端控制中心。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例公开一种基于柔性控制的转运机器人及控制方法。
参照图1-图4,实施例1,一种基于柔性控制的转运机器人,包括包裹式转运机械臂、转运小车2和基于芯片的转运柔性控制器4;
包裹式转运机械臂包括底座11和至少一个抓夹单元12,底座11安装在转运小车2的顶部,抓夹单元12包括连接机械臂121和柔性抓夹机械臂122,连接机械臂121设有活动部,柔性抓夹机械臂122的一端安装在连接机械臂121的活动部上,跟随活动部上下左右移动,柔性抓夹机械臂122包括弹性包裹布组件和弹性夹紧组件,在抓夹目标物100前,弹性包裹布组件接触目标物100,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物100的四周和上表面进行弹性夹紧;转运柔性控制器4分别控制包裹式转运机械臂和转运小车2的执行动作,当包裹式转运机械臂完成对目标物100的抓夹动作后,控制连接机械臂121收回,后控转运小车2加速到设定速度后进行减速,当速度减为零时到达转运目的地,整个转运过程转运小车2加速度的绝对值差值不超过设定阈值。
柔性转运机器人基于一个转运载体转运小车2来实现,转运小车2可以是AGV小车,AGV小车可以实现运行路径和运行参数的设置,可以在转运过程中控制其加速度的绝对值差值不超过设定阈值,尽量保证在设定路径前提下,使加速度的绝对值处于路径规划和速度要求下的最小值,因为加速度意味着会产生作用力,例如向前的加速度必然带来反向的作用力,如果不进行加速度限制,在转运小车2的起步和停车阶段的加速度值较大,会对目标物产生不可控的作用力,这种作用力会对一些敏感的化学类,电池类,精密电子类产品产生不可控风险;
具体的在抓夹目标物100前,转运小车2移动到目标物100一侧,连接机械臂121和柔性抓夹机械臂122联动可以移动到目标物100的正上方,移动的过程可以采取视觉感知的形式实现,将目标物100置于柔性抓夹机械臂122的弹性夹紧组件中部,柔性抓夹机械臂122向下压,弹性包裹布组件接触目标物100,并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物100的四周和上表面进行弹性夹紧,弹性包裹布组件可以提供柔性夹紧,在设置防滑层的基础上还可以增加夹紧的摩擦力,在设置夹紧力的情况下,采用包裹式的柔性抓夹,降低传统的机械夹爪对压力敏感类产品造成的损伤风险。
实施例2,连接机械臂121是电动十字滑台,电动十字滑台的滑块是活动部。
连接机械臂121的主要作用是连接柔性抓夹机械臂122和转运小车2,可以是电动十字滑台这种可控的位置控制设备,还可以采用传统的多轴机器人的形式,能实现柔性抓夹机械臂122在范围内进行可控移动即可。
实施例3,弹性夹紧组件包括支撑臂123、一对电动直线导轨124、一对夹爪臂125和多对弹簧夹块126和多个压力传感器127,支撑臂123的一端可拆卸安装在连接机械臂121的活动部上,一对电动直线导轨124的轨道安装在支撑臂123另一端的底面,且滑块朝下,一对夹爪臂125的顶部分别可拆卸安装在一对电动直线导轨124的滑块上,并在滑块的驱动下左右移动,多对弹簧夹块126分别安装在一对夹爪臂125的内侧面,当一对夹爪臂125相向运动时,多对弹簧夹块126夹住目标物100的两侧,多个压力传感器127分别安装在多对弹簧夹块126的表面,并分别与转运柔性控制器4通信连接,转运柔性控制器4分别控制一对电动直线导轨124的执行动作。
弹性夹紧组件的夹紧动力来源于一对电动直线导轨124的滑块动作,当多对弹簧夹块126在一对电动直线导轨124的驱动下接触到目标物100的两侧时,随着继续夹紧,弹簧夹块126与目标物100之间的接触压力增加,直到设定值一对电动直线导轨124的滑块停止动作并保持当前为止,在弹簧力的作用下完成对目标物100的柔性夹紧。
实施例4,弹性包裹布组件包括卷筒电机128、柔性布卷盘129和柔性包裹布130,卷筒电机128的壳体可拆卸安装在其中一个夹爪臂125的外侧,柔性布卷盘129连接安装在卷筒电机128的动力输出轴上,柔性布卷盘129的一端连接在柔性布卷盘129上,另一端连接在另外一个夹爪臂125的底部,转运柔性控制器4控制卷筒电机128的执行动作,当柔性包裹布130接触目标物100到包裹目标物100的过程中,转运柔性控制器4卷筒电机128动作输出力保持在设定范围。
实施例5,卷筒电机128是伺服电机。
实施例6,弹性包裹布组件还包括导向滚轮131,安装卷筒电机128的夹爪臂125底部设有滚轮槽,导向滚轮131通过转轴可转动安装在滚轮槽内,且柔性包裹布130绕过导向滚轮131下轮缘与柔性布卷盘129连接。
实施例7,柔性包裹布130包括弹性层1301、外侧防滑层1302和内侧防滑层1303,外侧防滑层1302和内侧防滑层1303粘接在弹性层1301的两侧。
采用伺服电机来提供可控输出扭矩,卷筒电机128牵引着柔性包裹布130的一端,使其保持紧绷状态,当柔性包裹布130向下接触目标物,以及一对夹爪臂125向内或向外动作时,卷筒电机128持续动作保持一个稳定的扭矩,使柔性包裹布130一直处于紧绷状态,这样能实现对目标物的可靠覆盖,在外侧防滑层1302和内侧防滑层1303的作用下还可以提升弹簧夹块126与目标物100侧面的摩擦力。
实施例8,柔性抓夹机械臂122还包括顶部限位组件,顶部限位组件包括可调伸缩杆31、锁紧螺栓32、限位块33、光电限位开关34和视觉摄像头35,可调伸缩杆31的一端安装在支撑臂123的底面,并位于一对电动直线导轨124的中间位置,锁紧螺栓32锁紧在可调伸缩杆31上,用于调节可调伸缩杆31的长度,限位块33安装在可调伸缩杆31的另一端,光电限位开关34和视觉摄像头35分别安装在限位块33的底面,光电限位开关34用于检测距离目标物100的距离,视觉摄像头35用于检测目标物100的位置和轮廓,光电限位开关34和视觉摄像头35分别与转运柔性控制器4通信连接。
顶部限位组件的作用一是对目标物100进行视觉感知,二是检测目标物100是否到达设定的抓夹位置,可调伸缩杆31可以根据目标物100的尺寸进行调整,当然还可以是电动伸缩杆,可以实现自动调节。
实施例9,转运柔性控制器4包括主控芯片41、存储器42、工控触摸屏43和无线通信模块44,主控芯片41分别与多个压力传感器127、光电限位开关34和视觉摄像头35通信连接,并分别控制转运小车2、连接机械臂121、一对电动直线导轨124和卷筒电机128的执行动作,主控芯片41分别与存储器42、工控触摸屏43和无线通信模块44通信连接,并通过无线通信模块44与远端控制中心101无线通信连接,工作人员通过工控触摸屏43设置参数。
转运柔性控制器4的控制核心是主控芯片41,存储器42内存储控制程序,工控触摸屏43可以实现不同的参数可视化设置,无线通信模块44可以实现厂区的无线通信,与远端控制中心101无线交互转运机器人的运行状态。
实施例10,一种基于柔性控制的转运机器人的控制方法,采用一种基于柔性控制的转运机器人对目标物100进行柔性抓夹转运,包括以下步骤:
步骤1,根据目标物100的尺寸,调节可调伸缩杆31的长度,通过锁紧螺栓32锁紧,通过工控触摸屏43设置光电限位开关34参数,卷筒电机128的牵引保持力矩参数,压力传感器127对应的夹紧力参数和目标物100转运起点位置、终点、路径和最大加速度;
步骤2,转运柔性控制器4控制转运小车2移动到目标物100位置一侧;
步骤3,转运柔性控制器4控制连接机械臂121的动作使柔性抓夹机械臂122位于目标物的上方,根据视觉摄像头35检测的目标物100位置和轮廓,控制一对电动直线导轨124动作使目标物100位于一对电动直线导轨124的中部,再次控制连接机械臂121的动作使柔性抓夹机械臂122向下压,使柔性包裹布130的底面按压包裹在目标物100的四周和顶面,直到光电限位开关34检测到距离目标物100到达设定距离,向下压过程控制卷筒电机128同步动作保持动作输出力保持在设定范围;
步骤4,转运柔性控制器4控制一对电动直线导轨124的滑块动作,使一对夹爪臂125相向运动,使多对弹簧夹块126夹持在目标物100的两侧,直到压力传感器127检测的压力值达到设定值;
步骤5,转运柔性控制器4控制连接机械臂121动作,使柔性抓夹机械臂122提起目标物,提起过程的加速度不超过设定的最大加速度;
步骤6,转运柔性控制器4控制转运小车2按照设定路径移动到转运终点,过程中分为两个距离等长路段,在第一段过程为加速过程,加速度为a,当到达中间位置时,将加速度变为-a,直到抵达终点;
步骤7,转运柔性控制器4控制连接机械臂121和柔性抓夹机械臂122联动,将目标物100放置在终点设定位置,完成转运。
以上均为本发明的较佳实施例,并非以此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:包括包裹式转运机械臂、转运小车(2)和基于芯片的转运柔性控制器(4);
包裹式转运机械臂包括底座(11)和至少一个抓夹单元(12),所述底座(11)安装在转运小车(2)的顶部,所述抓夹单元(12)包括连接机械臂(121)和柔性抓夹机械臂(122),所述连接机械臂(121)设有活动部,所述柔性抓夹机械臂(122)的一端安装在连接机械臂(121)的活动部上,跟随活动部上下左右移动,柔性抓夹机械臂(122)包括弹性包裹布组件和弹性夹紧组件,在抓夹目标物(100)前,弹性包裹布组件接触目标物(100),并弹性包裹上表面和四个侧面,在包裹完成后弹性夹紧组件对目标物(100)的四周和上表面进行弹性夹紧;所述转运柔性控制器(4)分别控制包裹式转运机械臂和转运小车(2)的执行动作,当包裹式转运机械臂完成对目标物(100)的抓夹动作后,控制连接机械臂(121)收回,后控转运小车(2)加速到设定速度后进行减速,当速度减为零时到达转运目的地,整个转运过程转运小车(2)加速度的绝对值差值不超过设定阈值;
弹性夹紧组件包括支撑臂(123)、一对电动直线导轨(124)、一对夹爪臂(125)和多对弹簧夹块(126)和多个压力传感器(127),所述支撑臂(123)的一端可拆卸安装在连接机械臂(121)的活动部上,一对电动直线导轨(124)的轨道安装在支撑臂(123)另一端的底面,且滑块朝下,一对夹爪臂(125)的顶部分别可拆卸安装在一对电动直线导轨(124)的滑块上,并在滑块的驱动下左右移动,多对弹簧夹块(126)分别安装在一对夹爪臂(125)的内侧面,当一对夹爪臂(125)相向运动时,多对弹簧夹块(126)夹住目标物(100)的两侧,多个压力传感器(127)分别安装在多对弹簧夹块(126)的表面,并分别与转运柔性控制器(4)通信连接,转运柔性控制器(4)分别控制一对电动直线导轨(124)的执行动作;
弹性包裹布组件包括卷筒电机(128)、柔性布卷盘(129)和柔性包裹布(130),所述卷筒电机(128)的壳体可拆卸安装在其中一个夹爪臂(125)的外侧,所述柔性布卷盘(129)连接安装在卷筒电机(128)的动力输出轴上,所述柔性布卷盘(129)的一端连接在柔性布卷盘(129)上,另一端连接在另外一个夹爪臂(125)的底部,转运柔性控制器(4)控制卷筒电机(128)的执行动作,当柔性包裹布(130)接触目标物(100)到包裹目标物(100)的过程中,转运柔性控制器(4)卷筒电机(128)动作输出力保持在设定范围。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:所述连接机械臂(121)是电动十字滑台,电动十字滑台的滑块是活动部。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:卷筒电机(128)是伺服电机。
4.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:弹性包裹布组件还包括导向滚轮(131),安装卷筒电机(128)的夹爪臂(125)底部设有滚轮槽,所述导向滚轮(131)通过转轴可转动安装在滚轮槽内,且柔性包裹布(130)绕过导向滚轮(131)下轮缘与柔性布卷盘(129)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:柔性包裹布(130)包括弹性层(1301)、外侧防滑层(1302)和内侧防滑层(1303),所述外侧防滑层(1302)和内侧防滑层(1303)粘接在弹性层(1301)的两侧。
6.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:柔性抓夹机械臂(122)还包括顶部限位组件,顶部限位组件包括可调伸缩杆(31)、锁紧螺栓(32)、限位块(33)、光电限位开关(34)和视觉摄像头(35),所述可调伸缩杆(31)的一端安装在支撑臂(123)的底面,并位于一对电动直线导轨(124)的中间位置,所述锁紧螺栓(32)锁紧在可调伸缩杆(31)上,用于调节可调伸缩杆(31)的长度,所述限位块(33)安装在可调伸缩杆(31)的另一端,所述光电限位开关(34)和视觉摄像头(35)分别安装在限位块(33)的底面,光电限位开关(34)用于检测距离目标物(100)的距离,视觉摄像头(35)用于检测目标物(100)的位置和轮廓,光电限位开关(34)和视觉摄像头(35)分别与转运柔性控制器(4)通信连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于柔性控制的转运机器人,其特征在于:转运柔性控制器(4)包括主控芯片(41)、存储器(42)、工控触摸屏(43)和无线通信模块(44),所述主控芯片(41)分别与多个压力传感器(127)、光电限位开关(34)和视觉摄像头(35)通信连接,并分别控制转运小车(2)、连接机械臂(121)、一对电动直线导轨(124)和卷筒电机(128)的执行动作,所述主控芯片(41)分别与存储器(42)、工控触摸屏(43)和无线通信模块(44)通信连接,并通过无线通信模块(44)与远端控制中心(101)无线通信连接,工作人员通过工控触摸屏(43)设置参数。
8.一种基于柔性控制的转运机器人的控制方法,其特征在于:采用权利要求7所述的一种基于柔性控制的转运机器人对目标物(100)进行柔性抓夹转运,包括以下步骤:
步骤1,根据目标物(100)的尺寸,调节可调伸缩杆(31)的长度,通过锁紧螺栓(32)锁紧,通过工控触摸屏(43)设置光电限位开关(34)参数,卷筒电机(128)的牵引保持力矩参数,压力传感器(127)对应的夹紧力参数和目标物(100)转运起点位置、终点、路径和最大加速度;
步骤2,转运柔性控制器(4)控制转运小车(2)移动到目标物(100)位置一侧;
步骤3,转运柔性控制器(4)控制连接机械臂(121)的动作使柔性抓夹机械臂(122)位于目标物的上方,根据视觉摄像头(35)检测的目标物(100)位置和轮廓,控制一对电动直线导轨(124)动作使目标物(100)位于一对电动直线导轨(124)的中部,再次控制连接机械臂(121)的动作使柔性抓夹机械臂(122)向下压,使柔性包裹布(130)的底面按压包裹在目标物(100)的四周和顶面,直到光电限位开关(34)检测到距离目标物(100)到达设定距离,向下压过程控制卷筒电机(128)同步动作保持动作输出力保持在设定范围;
步骤4,转运柔性控制器(4)控制一对电动直线导轨(124)的滑块动作,使一对夹爪臂(125)相向运动,使多对弹簧夹块(126)夹持在目标物(100)的两侧,直到压力传感器(127)检测的压力值达到设定值;
步骤5,转运柔性控制器(4)控制连接机械臂(121)动作,使柔性抓夹机械臂(122)提起目标物,提起过程的加速度不超过设定的最大加速度;
步骤6,转运柔性控制器(4)控制转运小车(2)按照设定路径移动到转运终点,过程中分为两个距离等长路段,在第一段过程为加速过程,加速度为a,当到达中间位置时,将加速度变为-a,直到抵达终点;
步骤7,转运柔性控制器(4)控制连接机械臂(121)和柔性抓夹机械臂(122)联动,将目标物(100)放置在终点设定位置,完成转运。
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