專利名稱：一種可移動(dòng)物體定位取放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種具有自動(dòng)搜尋取放點(diǎn)并完成取放物體功能的定位取放裝置。
背景技術(shù)：
隨著各行業(yè)的快速發(fā)展，自動(dòng)控制已經(jīng)得到了廣泛的用途，在工業(yè)生產(chǎn)線上，經(jīng)常會(huì)用到能夠快速定位取放物體的裝置，根據(jù)控制方式劃分，可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。工業(yè)中的機(jī)械手定位取放在定位要求不高的情況下通常采用開環(huán)控制，如流水線上的包裝盒的取放，在定位要求比較高的情況下會(huì)采用閉環(huán)控制，如電子元器件的擺放。閉環(huán)控制需要傳感器的反饋信號(hào)，現(xiàn)代工業(yè)中，為定位取放機(jī)械手提供反饋信號(hào)的傳感器主要是攝像頭傳感器，攝像頭傳感器的優(yōu)點(diǎn)是信息量大、功能多，不過因?yàn)榉答佇盘?hào)的信息量較大，工業(yè)計(jì)算機(jī)處理速度比較慢，尤其對(duì)于單片機(jī)或嵌入式芯片來說，處理速度就會(huì)更慢，在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，將不能滿足要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于:提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠自動(dòng)識(shí)別物體位置的定位取放
>J-U ρ α裝直。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本實(shí)用新型包 括框架、滾珠滑道、同步帶輪、伺服電機(jī)、舵機(jī)、機(jī)械手、激光陣列，框架呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)用鉚接墊片鉚接而成，第一滾珠滑道、第二滾珠滑道設(shè)置在長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)頂層矩形面的兩條對(duì)邊上，第三滾珠滑道設(shè)置在長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)頂層矩形面的第三條邊上，第三滾珠滑道可以在第一滾珠滑道、第二滾珠滑道構(gòu)成的線路上滑動(dòng)，頂層矩形面的第四條邊裝有第一同步帶輪，第三滾珠滑道上裝有第二同步帶輪，第三滾珠滑道的兩端固定有第三同步帶輪和第四同步帶輪，第二、第三同步帶輪均由伺服電機(jī)控制，第一同步帶輪與第二同步帶輪通過同步帶連接、第三同步帶輪與第四同步帶輪通過同步帶連接，機(jī)械手設(shè)置在第三同步帶輪與第四同步帶輪控制的第三滾珠滑道上，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)框架的底層設(shè)有檢測(cè)物體位置的激光陣列。第二同步帶輪的伺服電機(jī)通過電機(jī)固定板固定在滾珠滑道的一端。激光陣列包括在底層矩形結(jié)構(gòu)的相鄰兩邊設(shè)置激光管與印制電路板，另外兩邊設(shè)置激光接收管。本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型整個(gè)控制過程采用大閉環(huán)的控制方式，故能夠快速精確定位可移動(dòng)物體的位置并完成取放動(dòng)作；因?yàn)榭刂扑惴ê?jiǎn)單，能夠在單片機(jī)級(jí)別的處理能力基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能，使整個(gè)裝置的重量減輕，價(jià)格降低，容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

[0010]圖1是可移動(dòng)物體定位取放裝置的右前視圖；圖2是可移動(dòng)物體定位取放裝置的正視圖；圖3是可移動(dòng)物體定位取放裝置左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述跟蹤機(jī)械手結(jié)構(gòu)選擇了直角坐標(biāo)式定位方式。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制的特點(diǎn)。且由于采用的激光矩陣的傳感器為矩形結(jié)構(gòu)，直角坐標(biāo)定位取放裝置更適合與傳感器搭接?？捎杉す饩仃囍苯幼x出所取放物體的位置，直接映射在直角坐標(biāo)系中，而不要任何轉(zhuǎn)換與計(jì)算。如果選擇關(guān)節(jié)式坐標(biāo)，則需要求解非線性方程求解蠟燭頭位置，增加了計(jì)算成本，對(duì)于單片機(jī)作為控制器的控制系統(tǒng)，將影響跟蹤的實(shí)時(shí)性。主要包括:取放裝置框架(I)、(3)、(11)，鉚接墊片(2)，主框架采用不銹鋼鉚接而成，這樣可保證框架的剛度，保證剛度是為了激光燈與激光接收管能夠?qū)崟r(shí)保證對(duì)準(zhǔn)，增加裝置的可靠性，又因?yàn)闄C(jī)器人比賽對(duì)機(jī)器人重量的要求，鋼管的壁厚應(yīng)盡量薄；滾珠滑道
(4)、(6)、(13)，取放物體的機(jī)械手在三個(gè)滑道的配合下完成平面內(nèi)的精確移動(dòng)；同步帶輪
(5)、(9)、(12)，此裝置采用同步帶的傳動(dòng)方式，這樣才能保證機(jī)械手在傳動(dòng)的過程中不會(huì)發(fā)生滑移，保證機(jī)械手能迅速到達(dá)目標(biāo)位置；直流伺服電機(jī)(8) (10)，電機(jī)固定板(7)，電機(jī)運(yùn)用光電碼盤進(jìn)行反饋控制，電機(jī)固定板采用電木板制作，能夠?qū)崿F(xiàn)在較輕的重量下電機(jī)與框架的剛度與強(qiáng)度；舵機(jī)(15)，機(jī)械手(17)，機(jī)械手的動(dòng)力由舵機(jī)提供，這樣做的目的是舵機(jī)控制簡(jiǎn)易、體積小、重量輕，可夾取的物體最大重量可以達(dá)到2kg左右；激光陣列(14)、，激光陣列采用激光管與印制電路板焊接而成，激光陣列的對(duì)面對(duì)應(yīng)著相同間距的激光接收管，目的是檢測(cè)物體的位置。結(jié)合圖1，方形框架的制作需要保證精度、保證剛度、重量輕，因此機(jī)器人框架材料采用寬度為IOmm的不銹鋼管，鋼管的連接采用電木連接片鉚接而成，也可以采用焊接，但因?yàn)楹附訒r(shí)鋼管會(huì)變形，所以在焊接之前應(yīng)該用固定膠水將鋼管預(yù)先固定好。伺服電機(jī)、同步帶輪、滾珠滑道的固定一般可采取傳統(tǒng)的鉚接，是為了保證剛度，但應(yīng)注意隨著使用次數(shù)的增加，同步帶會(huì)變松，因此在帶輪上應(yīng)加上張緊裝置。激光對(duì)管焊在做好的印刷電路板上，印刷電路板用螺栓、螺母固定在不銹鋼管上，激光對(duì)管的對(duì)準(zhǔn)是此裝置制作過程中會(huì)遇到的最大難題，需要在對(duì)準(zhǔn)過程中參照控制系統(tǒng)中的反饋信號(hào)，這樣才能確保激光對(duì)管對(duì)準(zhǔn)與否，每排激光管會(huì)有幾十個(gè)，因此對(duì)準(zhǔn)激光對(duì)管的過程中要細(xì)心。結(jié)合圖2，圖3，激光對(duì)管會(huì)檢測(cè)到物體所在位置，物體共有兩種運(yùn)動(dòng)方式，一種是靜止，靜止的方式比較容易實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)激光管檢測(cè)到的物體遮擋激光管的號(hào)碼和數(shù)量，算出坐標(biāo)值，比如物體擋住的是6、7、8號(hào)激光管，那么坐標(biāo)就是(6+7+8)/3=7，這是X坐標(biāo)方向，Y坐標(biāo)方向同樣原理，最終就能確定物體所在的坐標(biāo)點(diǎn)，將機(jī)械手移動(dòng)到坐標(biāo)點(diǎn)夾緊或松開即可；一種是不規(guī)則擺動(dòng)，根據(jù)掃描的位置值確定擺動(dòng)的最高點(diǎn)位置，進(jìn)行擺動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)，根據(jù)觀察擺動(dòng)的軌跡，一共有大致兩種軌跡:一是最理想的軌跡——直線，比較容易實(shí)現(xiàn)軌跡預(yù)測(cè)；二是最不理想的軌跡——跟蹤的思想是最高點(diǎn)預(yù)測(cè)原則:根據(jù)擺動(dòng)在最高點(diǎn)速度為O的原理，反饋回來的位置值feedback,與前一個(gè)數(shù)值pre_feedback進(jìn)行比較，如果feedback〈pre_feedback,則將此數(shù)值存儲(chǔ)在position變量里，如果開始出現(xiàn)feedback>pre—feedback，則將pre—feedback值通過電機(jī)命令發(fā)送出去，驅(qū)動(dòng)電機(jī)行走到這個(gè)位置，直到出現(xiàn)feedback〈pre—feedback，將物體放下。
權(quán)利要求1.一種可移動(dòng)物體定位取放裝置，包括框架、滾珠滑道、同步帶輪、伺服電機(jī)、舵機(jī)、機(jī)械手、激光陣列，其特征在于:框架呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)用鉚接墊片鉚接而成，第一滾珠滑道、第二滾珠滑道設(shè)置在長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)頂層矩形面的兩條對(duì)邊上，第三滾珠滑道設(shè)置在長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)頂層矩形面的第三條邊上，第三滾珠滑道可以在第一滾珠滑道、第二滾珠滑道構(gòu)成的線路上滑動(dòng)，頂層矩形面的第四條邊裝有第一同步帶輪，第三滾珠滑道上裝有第二同步帶輪，第三滾珠滑道的兩端固定有第三同步帶輪和第四同步帶輪，第二、第三同步帶輪均由伺服電機(jī)控制，第一同步帶輪與第二同步帶輪通過同步帶連接、第三同步帶輪與第四同步帶輪通過同步帶連接，機(jī)械手設(shè)置在第三同步帶輪與第四同步帶輪控制的第三滾珠滑道上，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)框架的底層設(shè)有檢測(cè)物體位置的激光陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可移動(dòng)物體定位取放裝置，其特征在于:所述的第二同步帶輪的伺服電機(jī)通過電機(jī)固定板固定在滾珠滑道的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可移動(dòng)物體定位取放裝置，其特征在于:所述的激光陣列包括在底層矩形結(jié)構(gòu)的相鄰兩邊設(shè)置激光管與印制電路板，另外兩邊設(shè)置激光接收管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種具有自動(dòng)搜尋取放點(diǎn)并完成取放物體功能的定位取放裝置。本實(shí)用新型包括框架、滾珠滑道、同步帶輪、伺服電機(jī)、舵機(jī)、機(jī)械手、激光陣列，機(jī)械手設(shè)置在第三同步帶輪與第四同步帶輪控制的第三滾珠滑道上，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)框架的底層設(shè)有檢測(cè)物體位置的激光陣列。本實(shí)用新型整個(gè)控制過程采用大閉環(huán)的控制方式，故能夠快速精確定位可移動(dòng)物體的位置并完成取放動(dòng)作；因?yàn)榭刂扑惴ê?jiǎn)單，能夠在單片機(jī)級(jí)別的處理能力基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能，使整個(gè)裝置的重量減輕，價(jià)格降低，容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
文檔編號(hào)B25J5/02GK203031599SQ20122063189
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者陳東良, 孟祥禹, 高遠(yuǎn), 伏虎, 王志凱, 胡曉峰, 姜華, 丁波, 宗濤, 王亮亮 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)