本發(fā)明涉及碼垛工業(yè)機(jī)器人，具體為一種多軸碼垛工業(yè)機(jī)器人及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、碼垛工作站是機(jī)械與計算機(jī)程序深度融合的產(chǎn)物，極大地提升了現(xiàn)代生產(chǎn)的效率，這類自動化設(shè)備在碼垛行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是那些采用了專利技術(shù)的坐標(biāo)式機(jī)器人，這些機(jī)器人設(shè)計緊湊，能夠在狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)高效的全自動操作，從而將構(gòu)想中的高效節(jié)能生產(chǎn)線變?yōu)楝F(xiàn)實，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技進(jìn)步的加速，碼垛工作站的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到了多個領(lǐng)域，包括但不限于涂膠、點焊、弧焊、噴涂、物料搬運以及精密測量等，這種多功能性和靈活性使其成為了現(xiàn)代工業(yè)自動化不可或缺的一部分。

2、在工業(yè)自動化領(lǐng)域，碼垛機(jī)器人是一種廣泛使用的設(shè)備，用于將產(chǎn)品從生產(chǎn)線末端搬運到托盤上，形成整齊的堆疊，目前的碼垛機(jī)器人在工作時往往單靠碼垛手夾持住貨物，碼垛手一般設(shè)置為夾爪或吸盤，傳統(tǒng)的夾爪或吸盤通常設(shè)計為適用于特定尺寸和形狀的貨物箱，如果需要處理不同尺寸或形狀的貨物箱，可能需要更換不同的末端執(zhí)行器，并且缺乏實時重量檢測和超載保護(hù)功能，一旦貨物從碼垛手中脫落很容易造成貨物損壞，安全性和穩(wěn)定性較低，因此，設(shè)計實用性強(qiáng)和運行穩(wěn)定性高的一種多軸碼垛工業(yè)機(jī)器人及其工作方法是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多軸碼垛工業(yè)機(jī)器人及其工作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多軸碼垛工業(yè)機(jī)器人及其工作方法，包括控制柜、基座、機(jī)械臂以及末端執(zhí)行器，所述控制柜設(shè)置在所述基座一側(cè)且通過導(dǎo)線電連接，所述機(jī)械臂設(shè)置在所述基座上端且所述機(jī)械臂和所述控制柜通過導(dǎo)線電連接，所述末端執(zhí)行器設(shè)置在所述機(jī)械臂末端，所述末端執(zhí)行器包括夾持架和滾輪夾持組以及位置調(diào)節(jié)組，所述夾持架包括頂板、夾持板、高清攝像頭以及調(diào)節(jié)件一，所述頂板固定安裝在所述機(jī)械臂末端，所述夾持板通過調(diào)節(jié)件一對稱設(shè)置在所述頂板下端，所述高清攝像頭嵌入安裝在所述頂板下端，用于視覺定位，所述高清攝像頭和所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接，所述夾持板內(nèi)貫穿開設(shè)有放置區(qū)，所述滾輪夾持組通過所述位置調(diào)節(jié)組活動設(shè)置在所述放置區(qū)內(nèi)，所述滾輪夾持組包括四個結(jié)構(gòu)相同的夾持點位座，所述夾持點位座分別和搬運目標(biāo)的四角對應(yīng)設(shè)置，所述夾持點位座通過所述位置調(diào)節(jié)組進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。

3、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述夾持點位座包括固定座和對接座以及微調(diào)座，所述固定座和所述對接座之間通過緊固螺栓固定連接，所述對接座呈中空設(shè)置且所述固定座和所述對接座之間形成微調(diào)區(qū)，所述微調(diào)座通過活動組件活動安裝在所述微調(diào)區(qū)內(nèi)，所述對接座內(nèi)底壁嵌入安裝有應(yīng)變片式稱重傳感器，所述應(yīng)變片式稱重傳感器上端面和所述微調(diào)座下端面相接觸，所述微調(diào)座內(nèi)設(shè)有光學(xué)編碼器，所述應(yīng)變片式稱重傳感器和所述光學(xué)編碼器分別與所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接。

4、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述微調(diào)座包括夾持輪、伺服電機(jī)一、電磁離合器、磁流變液阻尼器以及力矩傳感器，所述微調(diào)座內(nèi)分別開設(shè)有開放腔一和開放腔二，所述夾持輪活動安裝在所述開放腔一內(nèi)，所述夾持輪一端延伸出所述開放腔一，所述夾持輪外壁面設(shè)有防滑紋，所述伺服電機(jī)一固定安裝在所述開放腔二內(nèi)，所述伺服電機(jī)一輸出軸通過電磁離合器和所述夾持輪驅(qū)動軸相連接，所述磁流變液阻尼器和所述力矩傳感器分別集成在所述夾持輪驅(qū)動軸和所述伺服電機(jī)一輸出軸上，所述伺服電機(jī)一、所述電磁離合器、所述磁流變液阻尼器以及所述力矩傳感器分別與所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接。

5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述調(diào)節(jié)件一包括伺服電機(jī)二、滑槽一、滑桿、滑塊一、滑槽二、螺紋桿以及滑塊二，所述滑槽一和所述滑槽二分別開設(shè)在所述頂板下端，所述滑槽二對稱設(shè)置在所述滑槽一兩側(cè)，所述滑槽一和所述滑槽二內(nèi)分別固定安裝有所述螺紋桿和所述滑桿，所述滑塊一和所述滑塊二分別設(shè)置在所述夾持板上端，所述滑塊二對稱設(shè)置在所述滑塊一兩側(cè)，所述滑塊二和所述滑塊一分別位于所述滑槽二和所述滑槽一內(nèi)，所述滑塊一螺紋連接在所述螺紋桿上，所述滑塊二活動安裝在所述滑桿上，所述伺服電機(jī)二輸出軸和所述螺紋桿固定連接，所述伺服電機(jī)二和所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述位置調(diào)節(jié)組包括調(diào)節(jié)件二和調(diào)節(jié)件三，所述調(diào)節(jié)件二和所述調(diào)節(jié)件三結(jié)構(gòu)相同且功能相似，所述調(diào)節(jié)件二和所述調(diào)節(jié)件三對所述固定座的位置進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述調(diào)節(jié)件二包括橫槽、導(dǎo)向桿一、移動塊一、雙向螺紋桿一、伺服電機(jī)三以及縱桿，所述橫槽對稱開設(shè)在所述放置區(qū)上下端，所述橫槽內(nèi)對稱設(shè)有所述移動塊一，所述導(dǎo)向桿一固定安裝在上端的所述橫槽內(nèi)，上端的所述移動塊一對稱活動安裝在所述導(dǎo)向桿一上，所述雙向螺紋桿一活動安裝在下端的所述橫槽內(nèi)，下端的所述移動塊一對稱螺紋安裝在所述雙向螺紋桿一上，所述雙向螺紋桿一兩端螺紋方向相反，所述伺服電機(jī)三嵌入安裝在所述夾持板內(nèi)且所述伺服電機(jī)三輸出軸和所述雙向螺紋桿一一端固定連接，上下端所述移動塊一之間通過所述縱桿固定連接，所述縱桿貫穿活動安裝在對應(yīng)的所述固定座內(nèi)，所述伺服電機(jī)三和所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接。

8、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述調(diào)節(jié)件三包括縱槽、導(dǎo)向桿二、移動塊二、雙向螺紋桿二、伺服電機(jī)四以及橫桿，所述縱槽對稱開設(shè)在所述放置區(qū)左右端，所述縱槽內(nèi)對稱設(shè)有所述移動塊二，所述導(dǎo)向桿二固定安裝在左端的所述縱槽內(nèi)，左端的所述移動塊二對稱活動安裝在所述導(dǎo)向桿二上，所述雙向螺紋桿二活動安裝在右端的所述縱槽內(nèi)，右端的所述移動塊二對稱螺紋安裝在所述雙向螺紋桿二上，所述雙向螺紋桿二兩端螺紋方向相反，所述伺服電機(jī)四嵌入安裝在所述夾持板內(nèi)且所述伺服電機(jī)四輸出軸和所述雙向螺紋桿二固定連接，左右端所述移動塊二之間通過所述橫桿固定連接，所述橫桿貫穿活動安裝在對應(yīng)的所述固定座內(nèi)，所述橫桿和所述縱桿呈十字交錯設(shè)置，所述伺服電機(jī)四和所述控制柜之間通過導(dǎo)線電連接。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述活動組件包括活動塊和活動槽，所述活動塊對稱固定安裝在所述微調(diào)座側(cè)壁，所述活動槽對稱開設(shè)在所述對接座內(nèi)側(cè)壁，所述活動塊活動安裝在對應(yīng)的所述活動槽內(nèi)。

10、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述開放腔二開口處設(shè)有階梯槽且所述階梯槽內(nèi)通過緊固螺栓固定安裝有防護(hù)板，所述防護(hù)板上均勻分布有散熱口。

11、根據(jù)上述技術(shù)方案，包括以下步驟：

12、s1，視覺定位：通過高清攝像頭捕捉目標(biāo)物體的位置信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制柜，控制柜根據(jù)圖像處理算法確定目標(biāo)物體的位置坐標(biāo)；

13、s2，位置調(diào)整：控制柜根據(jù)目標(biāo)物體的位置坐標(biāo)，通過基座和機(jī)械臂以及末端執(zhí)行器調(diào)整位置，調(diào)節(jié)件一通過伺服電機(jī)二驅(qū)動螺紋桿，使滑塊一沿滑槽一移動，從而調(diào)整夾持板的位置，調(diào)節(jié)件二和調(diào)節(jié)件三通過伺服電機(jī)三和伺服電機(jī)四驅(qū)動雙向螺紋桿一和雙向螺紋桿二，使移動塊一和移動塊二分別沿橫槽和縱槽移動，從而精確調(diào)整夾持點位座的位置，通過光學(xué)編碼器持續(xù)向控制柜提供夾持點位座的精確位置信息，這使得控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r了解每個夾持點的實際位置，確保它們處于最佳工作位置；

14、s3，預(yù)夾持：當(dāng)夾持點位座到達(dá)正確位置后，控制柜通過伺服電機(jī)一驅(qū)動夾持輪旋轉(zhuǎn)，電磁離合器接合，使夾持輪開始轉(zhuǎn)動，夾持目標(biāo)貨物，力矩傳感器實時監(jiān)測輸出扭矩，確保夾持力度適中，磁流變液阻尼器根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻尼力，確保平穩(wěn)而有力的夾持；

15、s4，壓力反饋：應(yīng)變片式稱重傳感器實時監(jiān)測夾持過程中產(chǎn)生的壓力，每個夾持點位座都配備有微調(diào)區(qū)，其中含有伺服電機(jī)一、電磁離合器、磁流變液阻尼器以及力矩傳感器，確保夾持過程中的精確控制，避免損壞貨物或造成安全隱患，如果壓力超過設(shè)定值，控制系統(tǒng)會自動觸發(fā)以下步驟，電磁離合器斷開：電磁離合器斷開，伺服電機(jī)一不再對夾持輪驅(qū)動軸驅(qū)動；磁流變液阻尼器增大阻尼：磁流變液阻尼器增大對夾持輪驅(qū)動軸的阻尼，使夾持輪轉(zhuǎn)動阻力增大；平穩(wěn)放置：由于夾持輪轉(zhuǎn)動阻力增大，貨物可以平穩(wěn)地放置，避免突然掉落或損壞；

16、s5，動態(tài)調(diào)整：在整個過程中，控制柜持續(xù)接收來自各種傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況調(diào)整各部件的工作狀態(tài)；

17、s6，貨物放置：一旦目標(biāo)貨物被成功夾持，機(jī)械臂將目標(biāo)貨物移動到指定位置，控制柜通過伺服電機(jī)一反向驅(qū)動夾持輪，釋放貨物，釋放后，控制系統(tǒng)復(fù)位，準(zhǔn)備下一次操作。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

19、（1）通過高清攝像頭捕捉目標(biāo)物體的位置信息，并結(jié)合控制柜中的圖像處理算法，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的目標(biāo)識別和位置調(diào)整，夾持點位座通過位置調(diào)節(jié)組進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，確保每個夾持點都能準(zhǔn)確地接觸到搬運箱的不同部分，提高了碼垛機(jī)器人的通用性和靈活性，同一套末端執(zhí)行器處理多種規(guī)格的貨物，增加了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)實用性，滾輪夾持組可以根據(jù)搬運箱的不同尺寸自動調(diào)整位置，確保穩(wěn)定的夾持效果；

20、（2）應(yīng)變片式稱重傳感器實時監(jiān)測夾持過程中產(chǎn)生的壓力，如果檢測到的壓力超過預(yù)設(shè)值，控制系統(tǒng)會自動觸發(fā)一系列保護(hù)措施，如斷開電磁離合器、增大磁流變液阻尼器的阻尼等，以防止貨物損壞或意外掉落，大大地提高了操作的安全性，減少了潛在的風(fēng)險；

21、（3）滾輪夾持組的設(shè)計允許末端執(zhí)行器在夾持過程中輕松地沿著目標(biāo)貨物表面滾動，實現(xiàn)了快速而平滑的夾緊與釋放動作，提高了工作效率，此外，高質(zhì)量的滾輪材料（如聚氨酯）不僅耐磨而且抗腐蝕，減少了維護(hù)成本。