一种基于视觉定位的上下料机械手的制作方法

1.本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种基于视觉定位的上下料机械手。


背景技术：

2.直角坐标机器人是指能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的和多用途的操作机，其工作的运行方式主要是沿着x轴、y轴、z轴进行线性运动来实现的。
3.现有的直角坐标机器人上的上下料机械手在工作时，不能根据不同类型的物料进行适应性调整，使得机械手上下料时物料夹持的稳定性不佳。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于视觉定位的上下料机械手，解决以下技术问题：如何解决现有方案中机械手不能根据物料的类型进行适应性调整，导致机械手夹持的效果不佳的技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种基于视觉定位的上下料机械手，包括机械手本体，机械手本体包括若干个夹持机构，夹持机构包括用于转动的第一臂柱和第二臂柱以及用于调节的调节座，调节座的内部设置有缓冲座，缓冲座的内部设置有缓冲槽和缓冲弹簧，调节座的一侧连接有夹板；其中，调节座用于对夹板的位置进行转动调节，来提高夹板与物料接触的稳定性，缓冲座用于对物料的夹持进行缓冲，实现了物料的软夹持，克服了现有方案中硬夹持对物料造成磨损的缺陷。
7.本发明的进一步技术改进在于：机械手本体还包括固定座，固定座下端的中间位置设置有摄像头和若干个照明灯，摄像头用于实现视觉定位，呈等间距排列分布的若干个夹持机构均通过固定柱与固定座转动连接。
8.本发明的进一步技术改进在于：第一臂柱与第二臂柱之间安装有转柱，第二臂柱通过转柱与第一臂柱转动连接，调节座固定安装在第二臂柱的底端。
9.本发明的进一步技术改进在于：调节座内部的一侧位置设置有驱动电机，调节座内部的另一侧位置设置有与夹板固定连接的连接柱，驱动电机与缓冲座之间安装有驱动柱。
10.本发明的进一步技术改进在于：缓冲座内部的一侧固定安装有第一固定板，缓冲座内部的另一侧固定安装有第二固定板，连接柱靠近驱动电机的一端固定安装有限位板，限位板位于缓冲槽内，第一固定板与限位板通过缓冲弹簧弹性连接；限位板用于对连接柱的移动距离进行限制，缓冲弹簧用于限制限位板在缓冲槽内的移动。
11.本发明的进一步技术改进在于：驱动柱通过第一固定板与缓冲座固定连接，夹板远离调节座的一侧胶接固定有缓冲棉，缓冲棉呈弧状，缓冲棉可以起到增加摩擦力和减缓挤压力的作用。
12.本发明的进一步技术改进在于：机械手本体的上端设置有第一导轨和第四导轨，
第四导轨的外表面固定安装有第一滑座，第四导轨通过第一滑座与第一导轨滑动连接，第四导轨的下端滑动连接有升降柱。
13.本发明的进一步技术改进在于：第一导轨的一端固定安装有第二滑座，第一导轨的另一端固定安装有第三滑座，第一导轨的一侧设置有第二导轨，第一导轨的另一侧设置有第三导轨，第一导轨通过第二滑座与第二导轨滑动连接，第一导轨通过第三滑座与第三导轨滑动连接。
14.本发明的进一步技术改进在于：第四导轨的上端安装有用于驱动升降柱升降的液压缸，第一滑座的上端设置有用于驱动第四导轨左右移动的第一电机，第二滑座的上端设置有用于驱动第一导轨前后移动的第二电机。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：
16.1、当夹板和缓冲棉与物料的侧面不匹配时，通过驱动电机驱动驱动柱转动，通过驱动柱转动带动缓冲座和连接柱转动，通过连接柱的转动带动夹板转动，直至转动后的夹板和缓冲棉均与物料的侧面相匹配，使得机械手可以根据物料的类型进行适应性调整，提高了机械手使用的灵活性；
17.2、机械手对物料进行夹持时，缓冲棉受到物料的反向推力，使得连接柱向远离物料的方向移动，连接柱对限位板进行推挤，限位板向远离物料的方向移动并对缓冲弹簧进行挤压，缓冲弹簧受到挤压并收缩，直至缓冲弹簧停止收缩，实现了夹板对物料的缓冲，克服了现有方案中硬夹持对物料造成磨损的缺陷，提高了物料夹持的效果；
18.3、限位板可以对连接柱在缓冲槽内的移动距离进行限制，通过缓冲弹簧可以限制限位板在缓冲槽内的移动，夹板远离调节座的一侧呈弧状，缓冲棉也呈弧状，夹板和缓冲棉可以将侧面呈弧状的物料夹持的更紧密，可以提高物料夹持的稳定性。
附图说明
19.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
20.图1为本发明一种基于视觉定位的上下料机械手的正视图。
21.图2为本发明中夹持机构的侧视图。
22.图3为本发明中调节座的剖视图。
23.图4为本发明中缓冲座的剖视图。
24.图5为本发明中夹板与缓冲棉连接的立体图。
25.图中：1、第一导轨；2、第二导轨；3、第三导轨；4、第四导轨；5、第一滑座；6、第二滑座；7、第三滑座；8、升降柱；9、机械手本体；901、夹持机构；9011、第一臂柱；9012、转柱；9013、第二臂柱；9014、调节座；9015、驱动电机；9016、驱动柱；9017、缓冲座；9018、连接柱；9019、夹板；10、第一固定板；11、第二固定板；12、缓冲弹簧；13、限位板；14、缓冲棉。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1
‑
图5，本发明为一种基于视觉定位的上下料机械手，包括机械手本体9，机械手本体9包括若干个夹持机构901和固定座，呈等间距排列分布的若干个夹持机构901均通过固定柱与固定座转动连接，固定座的外表面设置有若干个等间距排列分布的固定柱和转槽，固定柱位于转槽的内部，若干个夹持机构901与固定柱转动连接，若干个夹持机构901通过固定柱在竖直方向进行转动，本实施例中夹持机构901的数量可以为三个，机械手本体9的上端设置有第一导轨1和第四导轨4，第四导轨4的外表面固定安装有第一滑座5，第一滑座5内设置有第一滑槽，第一滑座5的上端设置有用于驱动第四导轨4左右移动的第一电机，第四导轨4通过第一滑座5与第一导轨1滑动连接，第四导轨4的下端滑动连接有用于驱动机械手本体9进行上下移动的升降柱8，固定座的上端与升降柱8的下端固定连接，第四导轨4的上端安装有用于驱动升降柱8升降的液压缸；
28.第一导轨1的一端固定安装有第二滑座6，第二滑座6内设置有第二滑槽，第二滑座6的上端设置有用于驱动第一导轨1前后移动的第二电机，第一导轨1的另一端固定安装有第三滑座7，第三滑座7内设置有第三滑槽，第一导轨1的一侧设置有第二导轨2，第一导轨1的另一侧设置有第三导轨3，第一导轨1通过第二滑座6与第二导轨2滑动连接，第一导轨1通过第三滑座7与第三导轨3滑动连接；其中，升降柱8的上下移动、第一滑座5的左右移动以及第二滑座6和第三滑座7的前后移动均为现有的技术方案，具体的运行步骤这里不做赘述。
29.固定座下端的中间位置设置有摄像头和若干个照明灯，其中，摄像头用于实现物料的视觉定位，照明灯用于对摄像头进行补光，若干个照明灯可以呈环状分布在摄像头的四周；本实施例中的视觉定位基于单帧图像的定位方法实现。
30.根据物料的位置对机械手本体9进行调整，获取物料的尺寸，本实施例中的物料为圆柱状，获取物料的高度和半径，将物料上端的中心点设为原点，根据预设的坐标方向和坐标间距建立坐标系，对物料进行摄像得到物料图像，将物料图像与预设的图像库进行匹配，直至物料图像中的物料形状呈平面状，将该物料图像设定为选中图像，此时判定机械手本体9位于物料的正上方，获取摄像头与原点之间的距离并标记为d1；将物料的高度标记为d2；将物料的半径标记为r；将摄像头与缓冲棉14中点之间的竖直距离标记为d3，将摄像头与缓冲棉14中点之间的水平距离标记为d4，将标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式tx＝μ
×
d1
×
(a1
×
(d3
‑
d2) a2
×
(d4
‑
r) 0.1277)计算获取机械手本体9的调节系数，其中，a1和a2表示为不同的比例系数，μ表示为补偿因子，取值范围为(0,15)，本实施例中可以取值为0.52614；
31.将调节系数与预设的调节阈值进行匹配，若调节系数不大于调节阈值，则判定若干个夹持机构901围成的区域小于物料的夹持区域，并生成调节指令，根据调节指令控制若干个夹持机构901向四周移动，使得若干个夹持机构901围成的区域变大；本实施例中，三个夹持机构901围成的区域呈三角状，夹持机构901上缓冲棉14的中点为三角形的顶点。
32.请参阅图2，夹持机构901包括用于转动的第一臂柱9011和第二臂柱9013以及用于调节的调节座9014，第一臂柱9011的上端设置有连接环，第一臂柱9011通过连接环与固定柱转动连接，第一臂柱9011与第二臂柱9013之间安装有转柱9012，第二臂柱9013通过转柱9012与第一臂柱9011转动连接，调节座9014固定安装在第二臂柱9013的底端，调节座9014的一侧连接有夹板9019，其中，调节座9014对夹板9019的位置进行调整时，调整的角度为一百八十度，调整的方向不做要求，可以为逆时针或者顺时针，通过调整夹板9019的位置，使
得夹板9019与物料贴合的更紧密，使得物料的上下移动更加稳定。
33.请参阅图3，调节座9014的内部设置有缓冲座9017，缓冲座9017的形状可以为环状，便于在调节座9014内转动，调节座9014内部的一侧位置设置有驱动电机9015，调节座9014内部的另一侧位置设置有与夹板9019固定连接的连接柱9018，驱动电机9015与缓冲座9017之间安装有驱动柱9016，驱动电机9015用于驱动驱动柱9016转动，驱动柱9016转动时带动缓冲座9017和连接柱9018转动，通过连接柱9018带动夹板9019转动，可以实现夹板9019对不同类型的物料进行夹持，达到提高物料夹持稳定性的目的。
34.请参阅图4，缓冲座9017的内部设置有缓冲槽和缓冲弹簧12，缓冲弹簧12位于缓冲槽内，缓冲座9017内部的一侧固定安装有第一固定板10，缓冲座9017内部的另一侧固定安装有第二固定板11，第一固定板10和第二固定板11均起到固定和隔离的作用，驱动柱9016通过第一固定板10与缓冲座9017固定连接，连接柱9018远离夹板9019的一端贯穿于第二固定板11，连接柱9018靠近驱动电机9015的一端固定安装有限位板13，限位板13位于缓冲槽内，限位板13的高度与第二固定板11的高度相同，限位板13用于对连接柱9018的移动距离进行限制，第一固定板10与限位板13通过缓冲弹簧12弹性连接，缓冲弹簧12用于限制限位板13在缓冲槽内的移动。
35.请参阅图5，夹板9019远离调节座9014的一侧胶接固定有缓冲棉14，缓冲棉14可以起到增加摩擦力的作用，三个夹持机构901上的夹板9019围成的区域用来对物料进行夹持，三个夹持机构901呈等间距排列分布，可以提高物料夹持的稳定性，夹板9019远离调节座9014的一侧呈弧状，缓冲棉14也呈弧状，本实施例中的夹板9019和缓冲棉14用于对侧面呈弧状的物料进行夹持，包括但不限于圆柱状和圆球状等等；夹板9019侧面的形状可以根据物料的形状进行适应性调整。
36.本发明的工作原理：工作时，机械手本体9通过第一滑座5、第二滑座6、第三滑座7以及升降柱8移动至预设的上料位置时，控制若干个夹持机构901对物料进行夹持，第一臂柱9011通过固定柱向物料的方向转动，第二臂柱9013通过转柱9012向向物料的方向转动，通过第一臂柱9011和第二臂柱9013的转动，使得调节座9014向物料的方向移动；
37.当夹板9019和缓冲棉14与物料的侧面不匹配时，通过驱动电机9015驱动驱动柱9016转动，通过驱动柱9016转动带动缓冲座9017和连接柱9018转动，通过连接柱9018的转动带动夹板9019转动，直至转动后的夹板9019和缓冲棉14与物料的侧面相匹配，例如圆柱状的物料呈水平摆放，而夹板9019和缓冲棉14呈竖直排列，竖直弧状的夹板9019和缓冲棉14与水平摆放的物料不匹配；通过调整夹板9019的位置，使得夹板9019也呈水平状排列；
38.控制若干个夹持机构901上的调节座9014从不同的方向朝物料移动并对其进行夹持，缓冲棉14与物料接触并夹紧时，缓冲棉14受到物料的反向推力，使得连接柱9018向远离物料的方向移动，连接柱9018对限位板13进行推挤，限位板13向远离物料的方向移动并对缓冲弹簧12进行挤压，缓冲弹簧12受到挤压并收缩，直至缓冲弹簧12停止收缩，完成对物料的夹持；最后通过第一滑座5、第二滑座6、第三滑座7以及升降柱8将物料移动至预设的下料位置。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以
是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。