高适应性抓取装置及机器人自动上料系统的制作方法

1.本实用新型涉及流水线自动上料技术领域，特别是涉及一种高适应性抓取装置及机器人自动上料系统。


背景技术：

2.结构光相机一般被认为是由二维图像中的三维线索(例如：两张二维照片的视差、图像的明暗度、纹理、轮廓、焦点)进行物体三维形貌恢复的技术，具体而言：将结构光主动投射到待测物表面后被待测物的形貌调制，被调制的结构光经摄像系统采集，传送至计算机内，通过分析结构光的变形(或者飞行时间等)参数，经过复杂计算后可得出被测物的三维面形数据。
3.对于表面粗糙度较高的目标物体，例如纸箱、木板等，使用结构光相机可以很好的获得其三维信息和位置信息；而对于表面粗糙度较低的目标物体，当其受到光照射时，目标物体表面极易产生镜面反射(俗称光斑或炫光)，相机测量、定位或获取物体表面形状时，极易因相机镜头无法接受光线或入射光线过于集中而无法获得产品完整点云，最终无法确定目标物体的实际信息。即工业相机在获取具有光斑的图像后，即使通过点云匹配或深度学习，仍不能准确定位目标物体的准确位置，因此无法将目标物体坐标信息发送至机器人，最终导致上料失败。同时，当多个目标物体叠加放置时，中间还会设置用于缓冲的有垫，如果抓取装置的抓取区域存在垫块等障碍物，则会影响目标物体的抓取成功率。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种高适应性抓取装置，用以有效适应目标物体的表面形状及避开障碍物，进而提升抓取成功率，所述高适应性抓取装置包括抓取机构和连接机构，其中：
5.所述连接机构的一端连接于机械臂的前端，另一端固定连接于所述抓取机构，以使所述抓取机构可随所述机械臂移动；
6.所述抓取机构包括固定部和多个吸取部，多个所述吸取部均连接于所述固定部，各所述吸取部的前端的均设置有吸取件，所述吸取件可相对于所述固定部往复移动；所述吸取部可在所述抓取机构抓取目标物体时，根据所述目标物体的表面形状调整所述吸取件的探出位置，以贴合所述目标物体的表面形状。
7.具体实施中，所述吸取部包括吸取件和调整件，所述调整件固定连接于所述固定部，用于带动所述吸取件相对于所述固定部往复移动。
8.具体实施中，所述调整件为电缸调整件，所述电缸调整件包括电机和丝杠，所述丝杠一端与所述吸取件相连，所述电机可驱所述动丝杠移动，进而带动所述吸取件相对于所述固定部往复移动。
9.具体实施中，所述吸取件为真空吸盘。
10.具体实施中，所述真空吸盘为褶皱吸盘。
11.具体实施中，所述真空吸盘为自闭式吸盘。
12.具体实施中，所述吸取件为电磁铁吸取件。
13.具体实施中，所述固定部为矩形固定板，所述连接机构垂直连接于所述矩形固定板的中心位置，多个所述吸取部沿所述矩形固定板呈矩阵式排布。
14.具体实施中，所述连接机构包括第一立柱，第二立柱及连接板，所述第一立柱的一端连接于所述机械臂，另一端垂直连接于所述连接板的一端，所述第二立柱的一端垂直连接于所述连接板的另一端，另一端连接于所述抓取机构。
15.本实用新型还提供了一种机器人自动上料系统，用以有效对表面易反光的物体进行有效定位和形态重构，从而进一步的提升目标物体的抓取成功率，所述机器人自动上料系统包括所述的高适应性抓取装置和多个工业相机。
16.具体实施中，所述机器人自动上料系统包括两个所述工业相机，两个所述工业相机分别与所述机械臂电连通，以将获取的目标物体的影像信息发送至所述机械臂；所述机械臂电连通于所述高适应性抓取装置，以根据获取的目标物体的影像信息控制所述高适应性抓取装置的各所述吸取部移动，进而适应所述目标物体的表面形状。
17.具体实施中，两个所述工业相机通过相机支架设置于拍摄区域的上方，并与所述相机支架活动连接，各所述工业相机均可转动，以根据目标物体的摆放位置调整拍摄角度。
18.具体实施中，所述机械臂为六轴机械臂。
19.本实用新型提供的高适应性抓取装置及机器人自动上料系统中，该高适应性抓取装置包括抓取机构和连接机构，其中：连接机构的一端连接于机械臂的前端，另一端固定连接于抓取机构，以使抓取机构可随机械臂移动；抓取机构包括固定部和多个吸取部，多个吸取部均连接于固定部，各吸取部的前端的均设置有吸取件，吸取件可相对于固定部往复移动；吸取部可在抓取机构抓取目标物体时，根据目标物体的表面形状或障碍物位置来调整吸取件的探出位置，以贴合目标物体的表面形状或避开障碍物。该抓取装置的多个抓取件可以根据目标物体的表面形状及障碍物的位置，独立进行调节，从而有效避开障碍物及适应目标物体的表面形状，进而有效提升该抓取装置的抓取成功率。而该机器人自动上料系统则可以通过多个工业相机的设置来有效避开因目标物体表面产生的光斑，通过图像的拼接使得光斑落在目标物体之外，进而对表面易反光的物体进行有效定位和形态重构。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
21.图1是根据本实用新型一个具体实施方式中高适应性抓取装置的结构示意图；
22.图2是根据本实用新型一个具体实施方式中高适应性抓取装置的侧视图；
23.图3是根据本实用新型一个具体实施方式中吸取件的移动轨迹示意图；
24.图4是根据本实用新型一个具体实施方式中目标物体、垫块及上料车的结构示意图；
25.图5是根据本实用新型一个具体实施方式中高适应性抓取装置及机器人上料系统
的整体结构示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型具体实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型具体实施方式做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性具体实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
27.如图1、图2、图3及图5所示，本实用新型提供了一种高适应性抓取装置100，用以有效适应目标物体300的表面形状及避开障碍物，进而提升抓取成功率，所述高适应性抓取装置100包括抓取机构110和连接机构120，其中：
28.所述连接机构120的一端连接于机械臂200的前端，另一端固定连接于所述抓取机构110，以使所述抓取机构110可随所述机械臂200移动；
29.所述抓取机构110包括固定部111和多个吸取部112，多个所述吸取部112均连接于所述固定部111，各所述吸取部112的前端的均设置有吸取件1122，所述吸取件1122可相对于所述固定部111往复移动；所述吸取部112可在所述抓取机构110抓取目标物体300时，根据所述目标物体300的表面形状调整所述吸取件1122的探出位置，以贴合所述目标物体300的表面形状。
30.具体实施中，吸取部112的设置可以有多种实施方案。例如，如图1、图2、图3，所述吸取部112可以包括吸取件1122和调整件1121，所述调整件1121固定连接于所述固定部111，用于带动所述吸取件1122相对于所述固定部111往复移动。进一步的，申请人考虑到电缸便于调节控制，稳定性强，且具有较高的精准度，因而所述调整件1121为电缸调整件1121，所述电缸调整件1121包括电机和丝杠，所述丝杠一端与所述吸取件1122相连，所述电机可驱所述动丝杠移动，进而带动所述吸取件1122相对于所述固定部111往复移动。设置时，该电机一端可以固定连接于固定部111，前端探出有丝杠，丝杠可以有该电机来驱动以调整探出的长度，从而带领吸取件1122随丝杠移动。各个电机可以单独进行控制，即分别调整丝杠的探出长度，从而在不影响其他吸取件1122的情况下，有效避开某一点的货某一区域的障碍物。进一步的，如图3所示，当需要吸取件1122工作时，可以使其探出，即处于远离固定部111的工作位置，当不需要吸取件1122工作时，可以通过丝杠收回吸取件1122，即处于贴近固定部111的等待位置。
31.具体实施中，所述吸取件1122的选用可以有多种实施方案。例如，由于目标物体300通常为玻璃或是金属等表面较为光滑的材质，如采取真空吸取的方式进行上料，可以产生较为优异的真空吸取效果，因而所述吸取件1122可以为真空吸盘。真空吸盘可以与设置在抓取装置100外部的真空抽取装置通过气管相连，从而使得真空吸盘可以实现有效吸取，同时，气管与真空吸盘连接一侧可以设置电磁阀，电磁阀可以在抓取装置100移动至目标物体300上方后开启气路，从而使得真空吸盘可以有效吸取目标物体300，并携带目标物体300至下游工作站700之上，当目标物体300在下游工作站700的指定位置后，电磁阀便可以关闭气路，从而将目标物体300放置于下游工作站700之上，完成上料的工作。
32.具体实施中，所述真空吸盘的选用可以有多种实施方案。例如，真空吸盘可以设置为为褶皱吸盘。该褶皱吸盘可以压缩纵向空间，当多个褶皱吸盘中的某一个或是某几个因目标物体300重构出现错误时，该某一个或是某几个褶皱吸盘可以在纵向上压缩，进而可以
使得其他褶皱吸盘的前端可以到达至目标物体300表面，从而保证了对目标物体300的吸取，避免了目标物体300在吸取过程中的掉落。
33.具体实施中，为了避免某些真空吸盘在不能吸附于目标物体300表面时不至于漏气而导致抓取部的整体吸附能力下降，所述真空吸盘可以为自闭式吸盘。多个相互独立的自闭式吸盘当处于目标物体300表面时，可以有效提供吸力，如果某一个或某几个吸盘处于障碍物上方时也不至于漏气影响整体的真空效率。
34.具体实施中，当目标物体300为金属材质时，吸取件1122还可以为磁铁吸取件，进一步的，为了有效吸取及上料，所述吸取件1122可以为电磁铁吸取件。电磁吸取件可以在抓取装置100移动至目标物体300上方后通电，从而有效吸取目标物体300，并携带目标物体300至下游工作站700之上，当目标物体300在下游工作站700的指定位置后，电磁吸取件1122便可以断电，从而将目标物体300放置于下游工作站700之上，完成上料的工作。
35.具体实施中，固定部111的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，所述固定部111可以为矩形固定板，所述连接机构120垂直连接于所述矩形固定板的中心位置，多个所述吸取部112沿所述矩形固定板呈矩阵式排布。进一步的，该固定部111可以设置有十个吸取部112，分三排设置，两边各设置四个，中间一排连接机构120的两侧各设置一个吸取部112。再例如，该固定部111还可以为圆形固定板，所述连接机构120垂直连接于所述圆形固定板的圆心位置，多个所述吸取部112则围绕连接机构120呈圆周式排布。
36.具体实施中，连接机构120的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，所述连接机构120可以包括第一立柱121，第二立柱122及连接板123，所述第一立柱121的一端连接于所述机械臂200，另一端垂直连接于所述连接板123的一端，所述第二立柱122的一端垂直连接于所述连接板123的另一端，另一端连接于所述抓取机构110。该连接结构的设置，可以使得抓取机构110具有一定的探出，从而可以抓取较大的目标物体300，而不至于使得目标物体300在抓取过程中剐蹭机械臂200本体，造成机械臂200或是目标物体300的损坏。
37.如图5所示，本实用新型还提供了一种机器人自动上料系统，用以有效对表面易反光的物体进行有效定位和形态重构，从而进一步的提升目标物体300的抓取成功率，所述机器人自动上料系统包括所述的高适应性抓取装置100和多个工业相机400。
38.具体实施中，如图5所示，所述机器人自动上料系统包括两个所述工业相机400，两个所述工业相机400分别与所述机械臂200电连通，以将获取的目标物体300的影像信息发送至所述机械臂200；所述机械臂200电连通于所述高适应性抓取装置100，以根据获取的目标物体300的影像信息控制所述高适应性抓取装置100的各所述吸取部112移动，进而适应所述目标物体300的表面形状。
39.具体实施中，两个所述工业相机400通过相机支架500设置于拍摄区域的上方，并与所述相机支架500活动连接，各所述工业相机400均可转动，以根据目标物体300的摆放位置调整拍摄角度。
40.具体实施中，如图4及图5所示，该系统在设置时，相机支架及机械臂可以均设置在下游工作站700侧，机械臂200可以带动抓取装置在相机支500架和下游工作站700之间无障碍的移动，上料时，可以将目标物体300放置在上料车600之上，当设置多个目标物体400叠加时，中间可以设置垫块310，将上料车600移动至相机支500架下，即工业相机400的拍摄范围之中，便于工业相机400获取目标物体300及垫块310的图像信息，机械臂200则可根据工
业相机400重构的目标物体300位姿进行抓取并上料。对于垫块310，则可以将目标物体300抓取后倾斜一定角度，使得垫块310自由滑落或直接在下游工序中移出。
41.具体实施中，该系统中机械臂200的选用在设置时可以有多种实施方案。例如，该机械臂200可以为四轴机械臂。再例如，由于六轴机械臂比四轴机械臂多两个关节，因此有更多的“行动自由度”。六轴机械臂的第一个关节能像四轴机械臂一样在水平面自由旋转，后两个关节则可以在垂直平面上移动，即六轴机械臂有一个“手臂”，两个“腕”关节，这让它具有人类的手臂和手腕类似的能力，六轴机械臂更多的关节意味着他们可以拿起水平面上任意朝向的部件，还可以执行许多由熟练工人才能完成的操作，在移动范围内实现任意位置、角度的抓取，适用范围广，因而所述机械臂200可以为六轴机械臂。
42.综上所述，本实用新型提供的高适应性抓取装置及机器人自动上料系统中，该高适应性抓取装置100包括抓取机构110和连接机构120，其中：连接机构120的一端连接于机械臂200的前端，另一端固定连接于抓取机构110，以使抓取机构110可随机械臂200移动；抓取机构110包括固定部111和多个吸取部112，多个吸取部112均连接于固定部111，各吸取部112的前端的均设置有吸取件1122，吸取件1122可相对于固定部111往复移动；吸取部112可在抓取机构110抓取目标物体300时，根据目标物体300的表面形状或障碍物位置来调整吸取件1122的探出位置，以贴合目标物体300的表面形状或避开障碍物。该抓取装置100的多个抓取件可以根据目标物体300的表面形状及障碍物的位置，独立进行调节，从而有效避开障碍物及适应目标物体300的表面形状，进而有效提升该抓取装置100的抓取成功率。而该机器人自动上料系统则可以通过多个工业相机400的设置来有效避开因目标物体300表面产生的光斑，通过图像的拼接使得光斑落在目标物体300之外，进而对表面易反光的物体进行有效定位和形态重构。因此，本技术即可以区分目标物体300和垫块310的位姿和表面信息，结合多个独立控制的吸取部112还可以轻松实现反光件的抓取和上料功能。
43.应当理解，在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
44.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
45.应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述某些部件，但这些部件不应仅仅被限于定于这些术语中。这些术语仅用来将各部件彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一某某部件也可以被称为第二某某部件，类似地，第二某某部件也可以被称为第一某某部件。
46.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于监测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果监测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当监测(陈述的条件或事件)时”或“响应于监测(陈述的条件或事件)”。
47.在本技术的实施方式中，“大体上等于”、“大体上垂直于”、“大体上对称”等等的意思是，所指的两个特征之间在宏观上的尺寸或相对位置关系十分接近于所述及的关系。然
而本领域技术人员清楚，由于误差、公差等客观因素的存在而使得物体的位置关系在小尺度乃至微观角度难以被正好约束。因此即使二者之间的尺寸、位置关系稍微存在点误差，也并不会对本技术的技术效果的实现产生较大影响。
48.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
49.在上述的各实施方式中，尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是本领域的普通技术人员应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
50.本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
51.本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、单元、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、单元、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本实用新型的范围。
52.最后应说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，为了使读者更好地理解本技术，本实用新型的实施方式提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本技术各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。