一種機器人抓取整體物料的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于自動化技術領域，尤其是機器人非人工抓取整體物料的技術領域。
【背景技術】
[0002]這里的整體物料特征是:整體物料的其中任一部分受力、并產生大于這個整體的最大方向尺寸的位移后，整體物料的任何部分都不會脫離整體。
[0003]這里的非人工是指:依靠預先輸入的程序，當工作條件在一定范圍內變化時，包括沒有規律的隨機變化時，不需要人的參與和干預，系統(裝置)穩定可靠地完成預定的任務。
[0004]這里的抓取是指，把所要抓取的物料與抓取裝置連接，包括固定連接和非固定連接，使所抓取物料可以隨著抓取裝置運動而運動。
[0005]這里的運動源機構是指，承載著抓取系統，帶動抓取系統運動，把所抓取物料運送到指定位置，并能給抓取系統提供動力源和安裝基礎的設備。
[0006]機器人的普及，使得普遍提高人民生活水平更為現實。
[0007]自動化技術的迅猛發展，把人從繁重的體力勞動中解脫出來，尤其從循環重復的勞動中解脫出來，極大的提高了生產力水平。以前需要人力抬起搬運的物料，采用自動化的抓取技術后，可以非常便捷安全平穩地抓起來移動。
[0008]例如，
[0009]使用磁力吸盤，可以便捷的抓取沒有吊鉤和把手的鐵磁性物料。
[0010]使用真空吸盤，可以便捷的抓取表面平整的物料。
[0011]使用機械手的夾頭、夾爪、卡盤、卡爪，可以抓取固定位置的刀柄、工件運送到指定的位置。
[0012]使用真空吸盤時，由于氣源壓力波動和被抓取物料表面狀態變化，吸力不穩定；由于氣源壓力的限制和吸持表面面積的限制，吸力有限。因而真空吸盤抓取物料后，移動的速度和加速度受到限制，嚴重影響了自動化設備追求的高效率、高可靠性。
[0013]很多平板狀的物料，像鋼板、紙張、塑料板、有色金屬板等，厚度與長度、寬度或直徑等平面尺寸的比值很小，通常摞在一起，運輸計量非常方便。使用加工時，分層拿出一張或需要的其他數量，現有技術有人工撬開分層鋼絲繩起吊移動、叉車楔入鏟起移動，真空吸盤起吊移動、風力分層摩擦輪移動、鐵磁性材料還可能采用磁力吸盤起吊移動。既解決了人工操作的安全隱患，又高效快捷穩定。
[0014]當很多張表面平整的物料疊放在一起時，由于黏連、真空、靜電等吸附在一起，吸盤抓取發生過要求抓取一張物料，結果抓取了多張物料的失誤。
[0015]吸盤抓取物料時，還存在放開物料時敏捷程度低。有的需要設置專門的推開機構，容易損傷物料。
[0016]表面不規則的物料，用真空吸盤、風力分層摩擦輪、甚至磁力吸盤抓取的可靠性都不理想。
[0017]風力分層摩擦輪移動不適應重量大、表面易損傷的物料。
[0018]需要一次抓取多張物料時，尤其是真空吸盤的吸力不能作用到下一張獨立的物料上，也不便通過吸盤抓取的方式實現。
[0019]—張紙印刷好一面后，需要印刷另一面時，需要翻面，采用吸盤及其組合，不易簡單地實現。
[0020]由于自動化抓取技術的限制，機器人在很多場合無法代替人的工作，尤其是一些重復性工作還必須依靠人工完成，例如前述多層材料的抓取等。
【發明內容】
[0021]一、基本方案
[0022]為了解決現有技術中的磁力吸盤、真空吸盤、卡盤、卡爪、夾頭、風力分層摩擦輪移動等自動化抓取裝置的缺陷，同時擴大機器人的應用范圍，本實用新型公開一種從所抓取整體物料的預定方位托住該物料，來抓取此物料的自動化抓取系統，其特征是從所抓取物料的預定方位托住所抓取物料，設有檢測所抓取物料的裝置;包括基架、托爪、檢測所抓取物料的裝置、控制器、驅動器;通過基架安裝在控制所抓取物料運動的運動源機構的輸出部件上;驅動器安裝在基架上，托爪以運動副的形式與驅動器連接;檢測所抓取物料的裝置與托爪之間保持精確的位置關系;檢測所抓取物料的裝置通過通訊的方式與控制器連接;控制器通過通訊方式與驅動器連接;驅動器與動力源連接。
[0023]該抓取系統適用于循環工作過程中，整體物料的特定參數在指定范圍內有可能變化，包括有規律的變化和無規律的變化的情況。依靠檢測所抓取物料的裝置確定整體物料特定參數的具體數值，例如確定該物料與托爪之間的相對位置，控制器根據相對位置信息，使托爪能順利可靠地楔入所抓取物料的預定方位。
[0024]檢測所抓取物料的裝置，是為了獲取整體物料的特定參數在指定范圍內變化時所能確定的更小范圍，以便可靠地實現托爪與所抓取物料的連接，既可以是直接來連接，也可以通過輔助方法支持后實現連接。因此，檢測所抓取物料的裝置，既可以是測量裝置，也可以是定位裝置或者定位系統，例如把整體物料放到定位機構里，通過定位機構的工作使所抓取物料的基準要素與定位機構的定位要素相聯系，從而縮小所抓取物料特定參數的不確定范圍，甚至可以進一步通過換算，保證托爪順利與所抓取物料連接。
[0025]因而該抓取系統，在設定調試好的、動力充足、環境條件正常的工作期間，例如一個生產班次、一個執勤月或者年，不需要人的輔助和參與、干涉，順利可靠地完成抓取任務。
[0026]二、基礎優選方案
[0027]動力源可以是電力，也可以是機械、氣動、液壓等類型動力。
[0028]控制器優先安裝在運動源機構上。實際應用中控制器一般與運動源機構的控制器設在一起，也可以控制器把指令發給運動源機構，運動源機構產生相應的運動和動力傳動給驅動器。控制器通過通訊方式與運動源機構連接，由來自運動源機構的機械運動和動力通過傳動機構來驅動托爪運動。
[0029]所述所抓取物料的預定方位，優先選用所抓取物料的下方。為便于敘述，以下全部以所抓取物料的下方作為托住所抓取物料的預定方位為例進行描述。
[0030]依靠檢測所抓取物料優先安裝在基架上，也可以安裝在其它靜止物體上，還可以安裝在能夠確定時間空間方位對應參數的運動物體上。
[0031]檢測所抓取物料的裝置，可以分別檢測所抓取物料的位置和形狀、輪廓、重量、顏色等，也可以同時檢測其中的一種或者數種。
[0032 ]抓取系統通過基架與控制物料運動的運動源機構的輸出部件固定連接為一體。
[0033]對于柔性物料或者較大尺寸物料的優選方案，托爪上配有夾緊爪，當托爪楔入所抓取物料下方后，夾緊爪靠近托爪，夾緊爪與托爪一起把物料夾緊。避免移動過程中失落，從而可容易提尚搬運物料的效率。
[0034]對于水平面內長度尺寸較大的物料，采用在所抓取物料的對邊設置成對托爪的優選方案;對邊是指物料的邊緣兩處，這兩處的連線經過物料的幾何中心或者物理重心。托爪與基架之間采用運動副連接，由于抓取過程中，托爪的運動不平行、甚至相反，所以需要給各個托爪配置獨立或部分共用的驅動器。托爪長度大于夾緊爪的長度。楔入時，托爪下表面距離下一層物料的表面一定距離，比如不小于1.5毫米(根據物料表面狀態確定)，較深的楔入所抓取物料的下方，在一次抓取多層物料的情況下，夾緊爪長度較短，減少最上層所抓取物料可能被夾傷的區域，用托爪較深地托住最下層的所抓取物料。
[0035]—個優選方案，用平板式彈簧夾的兩個夾板代替托爪和夾緊爪。
[0036]優選方案，托爪上設置有保護所抓取物料的柔軟材料；
[0037]夾緊爪上設有保護所抓取物料的柔軟材料；
[0038]托爪和夾緊爪上設有保護所抓取物料的柔軟材料。
[0039]柔軟材料優先選用橡膠、海綿；
[0040]柔軟材料應不易脫落，穩定可靠，不會污染所抓取物料，保護所抓取物料不受損傷、損害。
[0041]在卸料的工位，沿著所抓取物料邊緣的外側設置定位擋塊。使得所抓取物料準確地到達指定位置，并且保證托爪與所抓取物料能夠完全分離，托爪與所抓取物料分離時，定位擋塊擋在所抓取物料厚度很薄的側邊(甚至邊角料)，把托爪與所抓取物料完全隔開，所抓取物料的上下工作面不會受力和損傷。
[0042]進一步優選，平行設置多個或者多對托爪，以適應抓取寬度較大和重心不易控制在托爪上的物料；
[0043]再進一步優選，在相互垂直的方向上，譬如長度方向和寬度方向上，同時設置托爪；
[0044]更進一步優選，環狀周向布置多個托爪；
[0045]還進一步優選，環狀周向均布多個托爪；
[0046]一個優選方案，托爪與所抓取物料接觸部位的硬度大于所抓取物料的硬度并制出引導用的楔形。
[0047]優選方案，托爪設為長條狀，甚至貫通整個所抓取物料的下方，消除所抓取物料的重力引起的變形和損害。
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