一种多功能集成抓手总成及控制方法与流程

本发明涉及一种多功能集成抓手总成及控制方法，属于工业机器人。

背景技术：

1、“在制造企业只要有搬运、吊装的环节，就有磁力吊具的需求。”随着市场不断的更新换代，在吊装搬运的环节从人工搬运，到索具链条搬运，到现在的机器人搬运，磁力吊具产品也在不断更新换代中，随着技术的发展延伸，在机器人搬运吊装搬运上也有重大的突破，许多机器人机械手上都有安装电永磁铁，接入数控系统，实现整体无人化操作。

2、汽车轮毂吊装搬运，智能搬运系统可代替人工进行货物的分类，搬运和装卸工作，代替人类搬运危险物品，实现自动化、智能化、无人化。电永磁铁直接安装到机械人抓手上充磁即可开始作业，在过程忽然断电后也不会失去磁性，比其他磁力产品更具有安全性，接入全自动系统操作非常简单，也节省了人力成本。

3、但鉴于目前机械手的应用范围单一，如果需要对不同的产品进行搬运，需要经常更换机械手的夹爪部件，浪费时间且给企业带来更多的资金投入，未使用的机械手也需要占用空间场地储存和养护，不利于企业的良性发展，因此需要一种能够集成为一体的多用抓手，来解决这一问题。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种多功能集成抓手总成及控制方法，以解决上述背景技术中所提到的问题。

2、技术方案：一种多功能集成抓手总成，包括抓手安装架、安装在抓手安装架下方的抓手组件以及安装在抓手安装架上方的机器人法兰盘，所述抓手安装架上方边缘处设置有3d相机，所述3d相机通过相机安装架向外延伸且朝向物料方向安装；

3、所述抓手安装架包括上下平行的上抓手安装架和下抓手安装架，所述机器人法兰盘和相机安装架均设置在上抓手安装架的上侧，所述上抓手安装架和下抓手安装架之间间隔开，通过连接螺栓固定，所述下抓手安装架中部开设有圆形的物料窗口；

4、所述抓手组件包括磁性抓手、吸盘抓手和针式抓手，所述磁性抓手和吸盘抓手设置在下抓手安装架下侧，所述磁性抓手安装在下抓手安装架靠近中部位置，所述吸盘抓手安装在下抓手安装架靠近边缘位置，所述针式抓手安装在上抓手安装架和下抓手安装架的侧面，并通过螺栓固定位置。

5、本发明通过集成3d相机以及磁性抓手、吸盘抓手和针式抓手，利用3d相机的图像采集功能进行物料的材料、形状和位置信息的采集，为进一步选择不同的抓手进行抓取工作提供准确的数据支撑，下抓手安装架开设的圆形物料窗口一方面减轻抓手安装架的重量，同时便于后续的检修，以及物料抓取时防止物料与下抓手安装架发生碰撞；

6、磁性抓手主要用于对轮毂的夹取作业，设置在靠近物料窗口的位置且与轮毂螺栓孔对位，使磁性抓手能够吸附在轮毂螺栓孔位置，实现对轮毂的稳定夹取；

7、吸盘抓手主要针对隔板等平面物体的夹取作业，通过降低吸盘抓手的吸盘内部气压，实现对物料的稳定抓取；

8、针式抓手主要用于对针织物料的抓取工作，通过气动针穿刺针织物料实现对物料的抓取；

9、三种抓手可根据物料的不同采取不同的应对策略，提升机械臂的应用范围以及工作效率，降低企业的设备成本。

10、所述磁性抓手和吸盘抓手各设置四个，所述磁性抓手沿圆形物料窗口圆周方向分布，两两成组且两组磁性抓手沿圆形物料窗口任一直径对称设置在下抓手安装架下侧面，所述吸盘抓手矩形阵列分布在下抓手安装架下侧四角位置，所述磁性抓手和吸盘抓手的吸附端位于同一平面。

11、为了增加抓取稳定性，采用阵列分布以及成组对称布置，实现对物料的稳定抓取，提升夹取运输过程中的安全性；将磁性抓手和吸盘抓手的吸附端设置在同一平面，可以实现二者的同步工作，当物料为金属重量较重时，可同时作用于同一金属平面的抓取，可有效提高抓取的稳定性。

12、所述磁性抓手包括气动磁性吸附部和连接在下抓手安装架上的弹性连接部，所述弹性连接部包括安装螺栓和套装在安装螺栓外侧的弹簧。

13、由于磁性抓手的抓取目标为轮毂等金属制品，其硬度较高，在接触时会产生一定的冲击，为避免对物料或者磁性抓手造成冲击损伤，通过设置安装螺栓以及弹簧，实现缓冲，具体为，安装螺栓穿过气动磁性吸附部上端的连接板，并在下方限位，即可滑动的穿过气动磁性部件上端的连接板，再通过弹簧的压缩复位实现缓冲。

14、所述吸盘抓手包括与下抓手安装架连接的连接螺栓以及安装在连接螺栓一端的抽真空吸盘组件，所述抽真空吸盘组件包括与连接螺栓固定连接的中空连接管以及套装在中空连接管另一端的橡胶吸盘；

15、所述上抓手安装架侧面与吸盘抓手位置对应处设置有真空发生器，所述真空发生器与中空连接管连通。

16、通过单独设置的真空发生器，实现对吸盘内部的真空环境的制造，使机械臂的运行更加灵活。

17、所述针式抓手设置至少两个设置在上抓手安装架和下抓手安装架相对的两个侧面，所述针式抓手为气动伸缩式的针式抓手，包括两端分别连接在上抓手安装架和下抓手安装架侧面的气动部件以及由气动部件推动沿垂直方向上下动作的气动针式夹爪。

18、由于针式抓手的目标一般为针织物料，针织物料重量较轻，对两端进行抓取即可实现稳定的抓取转移工作，即满足了针织物料的抓取工作也降低了生产成本。

19、还包括传感器组件，所述传感器组件包括红外距离传感器和真空压力开关，所述红外距离传感器安装在下抓手安装架下侧的两组磁性抓手中间区域；

20、所述真空压力开关与吸盘抓手一一对应，分别安装在下抓手安装架四角靠近吸盘抓手处，且与在真空发生器和中空连接管之间的管路连通。

21、通过设置红外距离传感器和真空压力开关，通过对物料以及吸盘内部的气体压力实时监测，保障物料运输过程中的安全性，当出现抓取异常情况时，能够及时发现，及时报警，避免产生不必要的损失。

22、所述机器人法兰盘包括与上抓手安装架上端面中部通过螺栓固定连接的固定板以及与固定板一端嵌合且向上倾斜的法兰盘，所述固定板和法兰盘嵌合处通过螺栓固定连接，所述固定板和法兰盘上端面之间通过至少两个筋板固定连接为一体。

23、一般机械臂通过固定在地面的底座安装，其工作时在侧面进行抓取物料进行转移或改变物料状态，通过倾斜设置的机器人法兰盘，使机械臂与抓手安装的连接臂处于倾斜状态，而非垂直向下状态，使机械臂的重心后移，提升稳定性。

24、一种多功能集成抓手总成的控制方法，包括以下步骤：

25、步骤1、物料形状、材料以及位置识别；

26、将机械臂复位，置于物料输送线正上方，3d相机朝向来料方向，当来料时物料先经过3d相机的识别，通过3d相机获取的图像信息与整机系统中保存的物料信息进行特征匹配，进而获得物料的材料信息；

27、通过3d相机采集的图像信息可识别出物料的形状和位置信息；

28、步骤2、根据所识别物料的信息，选取对应的抓手进行抓取工作；

29、所述步骤2具体为：

30、步骤2.1、将步骤1中识别的物料信息中物料材料和形状信息进行组合并分类，包括金属平面物料、金属非平面物料、非金属平面物料和针织物料；

31、步骤2.2、根据步骤2.1中的物料材料信息，选取对应的抓手；

32、当物料材料为金属平面物料时，选用磁性抓手与吸盘抓手同步工作，同时抓取物料；

33、当物料材料为金属非平面物料时，选用磁性抓手，通过磁性抓手的磁性吸引力抓取物料；

34、当物料材料为非金属平面物料时，选用吸盘抓手，通过将吸盘抓手的橡胶吸盘与物料贴附，并抽取橡胶吸盘内部的空气形成真空，实现物料抓取；

35、当物料材料为针织物料时，选用针式抓手，通过穿刺针织物料实现物料抓取。

36、步骤3、实时监控抓取姿态，根据物料位置判断抓取状态，判定是否进行物料转移。

37、所述步骤3具体为：

38、当物料抓取所选抓手包括吸盘抓手时，真空压力开关持续记录中空连接管与真空发生器中间管道的气体压力值，四个真空压力开关显示压力值信息，并与整机系统连接，由整机系统监控数据值；

39、当开始抓取物料时，若四个真空压力开关显示压力值相同，则抓取稳定可以进行物料转移；若至少一个真空压力开关显示压力值高于其他真空压力开关所显示数值，超过外部气压值与内部气压值差值的20%，则发出警报，停止物料转移；

40、当物料抓取所选抓手至少包括磁性抓手和针式抓手其中一种抓取方式时，红外距离传感器持续监测物料距离，当物料距离随着机械臂的下降逐渐减小，直至与磁性抓手的长度相同时，即磁性抓手与物料接触，启动磁性抓手的气动磁吸部，将物料抓取牢固，进行物料转移工作；

41、当抓取方式为针式抓手时，物料距离与与磁性抓手的长度相同时，启动针式抓手的气动部件，推动气动针式夹爪下移，进行针织物料的抓取转移工作；

42、上述任意一种抓取方式，在物料转移过程中，红外距离传感器监测物料距离发生变化超过当前距离的15%时，则表示物料发生脱落现象，发出警报，停止物料转移。

43、有益效果：本发明通过集成3d相机以及磁性抓手、吸盘抓手和针式抓手，利用3d相机的图像采集功能进行物料的材料、形状和位置信息的采集，为进一步选择不同的抓手进行抓取工作提供准确的数据支撑，下抓手安装架开设的圆形物料窗口一方面减轻抓手安装架的重量，同时便于后续的检修，以及物料抓取时防止物料与下抓手安装架发生碰撞；

44、三种抓手可根据物料的不同采取不同的应对策略，提升机械臂的应用范围以及工作效率，降低企业的设备成本。