一种基于力反馈的精密操作桁架机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于力反馈的精密操作桁架机器人及其控制方法，包括：桁架，固定设置于地面，所述桁架上设置有可移动的悬梁，所述悬梁轴向沿第一方向，所述悬梁可沿与所述第一方向垂直的第二方向运移动；悬臂，所述悬臂可移动地设置于所述悬梁上，所述悬臂可伸缩；夹持机械手，设置于所述悬臂下端；所述夹持机械手包括定夹板、动夹板和驱动机构，所述定夹板竖直固定，所述驱动机构与所述定夹板相对设置，所述动夹板设置于所述驱动机构上且与所述定夹板平行，在所述驱动机构带动下靠近或远离所述定夹板；所述动夹板上设置有压力传感器，所述动夹板上部设置有朝向下方的距离传感器。本发明专利技术最大限度地保证了不规则形状易损物体的安全抓取与搬运。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业生产运输
，特别是指一种基于力反馈的精密操作桁架机器人及其控制方法。
技术介绍
目前现代工业生产中，桁架式机器人广泛的应用于各种零件、产品的搬运码垛；现有的桁架式机器人具备自动控制、可重复编程、多功能、多自由度等多项优势，代替了人力搬运，大大提高了工业生产的效率和精准度。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术的桁架机器人至少存在以下问题：对于一些尺寸不固定且易损的产品，比如鸡蛋、水果、蔬菜等农产品，无法用虎口闭合尺寸固定的加持机构和预先设定的夹持力量来搬运；对于瓷器、瓷砖、玻璃等单一品种产量较小，尺寸相对不固定的易碎轻工业产品，也无法用虎口闭合尺寸固定的加持机构进行搬运。以上几类产品目前基本靠人力进行搬运，效率非常低下，在搬运过程中容易使产品受损，严重影响产品质量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于力反馈的精密操作桁架机器人及其控制方法，用以实现搬运尺寸不规则或易碎产品，保证生产效率和产品质量。基于上述目的本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人，包括：桁架，固定设置于地面，所述桁架上设置有可移动的悬梁，所述悬梁轴向沿第一方向，所述悬梁可沿与所述第一方向垂直的第二方向运移动；悬臂，所述悬臂可移动地设置于所述悬梁上，所述悬臂可伸缩；夹持机械手，设置于所述悬臂下端；所述夹持机械手包括定夹板、动夹板和驱动机构，所述定夹板竖直固定，所述驱动机构与所述定夹板相对设置，所述动夹板设置于所述驱动机构上且与所述定夹板平行，在所述驱动机构带动下靠近或远离所述定夹板；所述动夹板上设置有压力传感器，所述动夹板上部设置有朝向下方的距离传感器。可选的，所述夹持机械手包括水平设置的顶板，所述顶板固定于所述悬臂下端；所述驱动机构包括电机和丝杠；所述顶板一端下部固定有所述定夹板，所述顶板另一端固定有所述电机，所述电机通过丝杠连接至所述动夹板；当所述电机转动时，带动所述丝杠转动，进而驱动所述动夹板靠近或远离所述定夹板。可选的，所述定夹板或所述动夹板表面设置有橡胶层。可选的，所述距离传感器为红外测距器或激光测距器。基于上述目的本专利技术还提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法，所述方法包括：驱动所述夹持机械手移动至起点位置；所述起点位置放置有待运物体；控制所述动夹板靠近所述定夹板，直至所述压力传感器读数达到第一压力阈值；驱动所述夹持机械手以第一速度上移；监控所述距离传感器读数，根据所述距离传感器读数判断所述待运物体是否下滑；若判定所述待运物体下滑，控制所述动夹板继续靠近所述定夹板，直至判定所述待运物体没有下滑；若判定所述待运物体没有下滑，驱动所述夹持机械手将所述待运物体移动至目标位置。可选的，所述监控所述距离传感器读数，根据所述距离传感器读数判断所述待运物体是否下滑，具体包括：检测所述距离传感器读数是否增加；若增加，则判定所述待运物体下滑；或检测所述距离传感器读数的增量是否在第一时长后达到第一距离；若达到，则判定所述待运物体下滑。可选的，所述控制所述动夹板继续靠近所述定夹板，直至判定所述物体没有下滑，具体包括：控制所述动夹板靠近所述定夹板，直至所述压力传感器的增量达到第一压力增量；驱动所述夹持机械手以第一速度上移；监控所述距离传感器读数，根据所述距离传感器读数判断所述待运物体是否下滑；重复上述过程直至判定所述待运物体没有下滑。可选的，所述驱动所述夹持机械手将所述待运物体移动至目标位置，具体包括：驱动所述夹持机械手以第二速度上移，直至达到第一高度；所述第二速度大于所述第一速度；驱动所述悬梁和所述悬臂，带动所述夹持机械手移动至所述目标位置正上方；驱动所述夹持机械手以第二速度下移，直至将所述待运物体放置于所述目标位置。可选的，所述驱动所述夹持机械手以第二速度下移，直至将所述待运物体放置于所述目标位置，具体包括：驱动所述夹持机械手以第二速度上移前，记录所述夹持机械手的第一高度；获取所述起点位置和所述目标位置的高度差，将所述第一高度和所述高度差叠加得到第二高度；驱动所述夹持机械手下移至第二高度，控制所述动夹板远离所述定夹板。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人及其控制方法在逐渐增加夹持压力的过程中，持续监测距离传感器读数，判断待运物体是否下滑，直至将待运物体夹起；通过压力传感器和距离传感器的反馈式协作，实现了以接近最小力的夹持力搬运物体，最大限度地保证了不规则形状易损物体的安全抓取与搬运。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的实施例的整理示意图；图2为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的实施例中夹持机械手的放大示意图；图3为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法的实施例的流程示意图；图4为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法的一可选实施例的流程示意图；图5为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法的另一可选实施例的流程示意图；图6为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法的又一可选实施例的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。图1为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的实施例的整理示意图；图2为本专利技术提供的一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的实施例中夹持机械手的放大示意图。如图所示，基于上述目的，本专利技术实施例的一个方面提供一种基于力反馈的精密操作桁架机器人，包括：桁架1，固定设置于地面，所述桁架1上设置有可移动的悬梁11，所述悬梁11轴向沿第一方向，所述悬梁11可沿与所述第一方向垂直的第二方向运移动。悬臂2，所述悬臂2可移动地设置于所述悬梁11上，所述悬臂2可伸缩。夹持机械手3，设置于所述悬臂2下端；所述夹持机械手3包括定夹板32、动夹板33和驱动机构34，所述定夹板32竖直固定，所述驱动机构34与所述定夹板32相对设置，所述动夹板33设置于所述驱动机构34上且与所述定夹板32平行，在所述驱动机构34带动下靠近或远离所述定夹板32；所述动夹板33上设置有压力传感器35，所述动夹板33上部设置有朝向下方的距离传感器36。所述夹持机械手3通过悬臂2安装在桁架1上的悬梁11上，所述悬梁11沿第一方向设置，可沿所述桁架1沿第二方向运动；所述悬臂2可移动地设置于所述悬梁11上，可沿所述悬梁11，在第一方向上运动，所述悬臂2可伸缩，在悬臂下端设置有夹持机械手3；通过上述设置，使所述加持机械手3可以沿XYZ三轴直线移动。在本实施例的使用过程中，由外部计算设备执行控制，以完成：所述动夹板33在驱动机构34的带动下，靠近或远离所述定夹板32，从而完成夹取动作。在夹持物体的过程中，随着定夹板32和动夹板33之间距离的缩短，所述压力传感器35的读数逐渐增加。当读数达到第一阈值时，停止移动动夹板33，所述悬臂2缩短，带动所述夹持机械手3上移；此时监控距离传感器36读本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于力反馈的精密操作桁架机器人，其特征在于，包括：桁架，固定设置于地面，所述桁架上设置有可移动的悬梁，所述悬梁轴向沿第一方向，所述悬梁可沿与所述第一方向垂直的第二方向运移动；悬臂，所述悬臂可移动地设置于所述悬梁上，所述悬臂可伸缩；夹持机械手，设置于所述悬臂下端；所述夹持机械手包括定夹板、动夹板和驱动机构，所述定夹板竖直固定，所述驱动机构与所述定夹板相对设置，所述动夹板设置于所述驱动机构上且与所述定夹板平行，在所述驱动机构带动下靠近或远离所述定夹板；所述动夹板上设置有压力传感器，所述动夹板上部设置有朝向下方的距离传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于力反馈的精密操作桁架机器人，其特征在于，包括：桁架，固定设置于地面，所述桁架上设置有可移动的悬梁，所述悬梁轴向沿第一方向，所述悬梁可沿与所述第一方向垂直的第二方向运移动；悬臂，所述悬臂可移动地设置于所述悬梁上，所述悬臂可伸缩；夹持机械手，设置于所述悬臂下端；所述夹持机械手包括定夹板、动夹板和驱动机构，所述定夹板竖直固定，所述驱动机构与所述定夹板相对设置，所述动夹板设置于所述驱动机构上且与所述定夹板平行，在所述驱动机构带动下靠近或远离所述定夹板；所述动夹板上设置有压力传感器，所述动夹板上部设置有朝向下方的距离传感器。2.根据权利要求1所述的基于力反馈的精密操作桁架机器人，其特征在于，所述夹持机械手包括水平设置的顶板，所述顶板固定于所述悬臂下端；所述驱动机构包括电机和丝杠；所述顶板一端下部固定有所述定夹板，所述顶板另一端固定有所述电机，所述电机通过丝杠连接至所述动夹板；当所述电机转动时，带动所述丝杠转动，进而驱动所述动夹板靠近或远离所述定夹板。3.根据权利要求1所述的基于力反馈的精密操作桁架机器人，其特征在于，所述定夹板或所述动夹板表面设置有橡胶层。4.根据权利要求1所述的基于力反馈的精密操作桁架机器人，其特征在于，所述距离传感器为红外测距器或激光测距器。5.一种基于力反馈的精密操作桁架机器人的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4所述桁架机器人，所述方法包括：驱动所述夹持机械手移动至起点位置；所述起点位置放置有待运物体；控制所述动夹板靠近所述定夹板，直至所述压力传感器读数达到第一压力阈值；驱动所述夹持机械手以第一速度上移；监控所述距离传感器读数，根据所述距离传感器读数判断所述待运物体是否下滑；若判定所述待运物体下滑，控制所述动夹板继续靠近所述定夹板，直至判定所述待运物体没有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，曹少中，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11