机械手运动方法及其系统

摘要

本发明公开了一种机械手运动方法及其系统，方法包括：机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点；机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。机械手边运动边检测，提高了对机械手控制的灵活性，可有效节约时间，提高了生产效率。

权利要求

1.一种机械手运动方法，其特征在于：包括

机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点；

机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

2.根据权利要求1所述的机械手运动方法，其特征在于：所述“机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号”之后，进一步包括：若运动过程中检测到取料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到取料点；

所述“机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号”之后，进一步包括：若运动过程中检测到放料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到放料点。

3.根据权利要求1所述的机械手运动方法，其特征在于：所述“机械手的抓件部向取料点运动”具体为：机械手的抓件部完成放料动作，从放料点向取料点运动的过程中，经过第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床。

4.根据权利要求1所述的机械手运动方法，其特征在于：所述“机械手的抓件部向放料点运动”具体为：机械手的抓件部完成取料动作，从取料点向放料点运动的过程中，经过第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

5.根据权利要求1所述的机械手运动方法，其特征在于：所述取料点、第一等待点、第二等待点和放料点处于同一直线上。

6.根据权利要求1所述的机械手运动方法，其特征在于：所述机械手包括可角度转动的第一旋转部和可伸缩运动的手臂部，所述手臂部的一端与所述第一旋转部连接，所述手臂部的另一端连接所述抓件部，所述抓件部可相对连接点旋转；

在所述运动过程中，所述第一旋转部依据控制信号旋转预设角度，手臂部前后伸缩预设距离，抓件部旋转预设角度。

7.一种机械手运动系统，其特征在于：包括

第一检测模块，用于机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

第一控制模块，用于若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

第二控制模块，用于机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

第二检测模块，用于机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

第三控制模块，用于若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点；

第四控制模块，用于机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

执行模块，用于完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

8.根据权利要求7所述的机械手运动系统，其特征在于：还包括第五控制模块，用于若运动过程中检测到取料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到取料点；

第六控制模块，用于若运动过程中检测到放料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到放料点。

9.根据权利要求7所述的机械手运动系统，其特征在于：还包括第一发送模块，用于机械手的抓件部完成放料动作，从放料点向取料点运动的过程中，经过第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床。

10.根据权利要求7所述的机械手运动系统，其特征在于：还包括第二发送模块，用于在机械手的抓件部从取料点向放料点运动的过程中，经过第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

说明书

机械手运动方法及其系统

技术领域

[0001] 本发明涉及冲床机械手领域，尤其涉及一种机械手运动方法及其系统。

背景技术

[0002] 随着工业领域中自动化程度的提高，冲床上下料也开始推广使用机械手，冲压生产线往往由几台冲床组成，将加工毛坯经过连续几道冲压工艺后，制成合格产品，整个工作流程中，单台机械手负责从上一台冲床取出工件放到下一台冲床进行下一道冲压工艺。

[0003] 如图1所示，目前机械手上下料的运动过程为：机械手3停在a点取料待机；第一冲床1完成后，机械手3前伸到b点，下降取到工件，再退回到a点；机械手3从a点旋转至c点放料待机；当第二冲床2中没有料时，机械手3前伸到d点，放下工件，再退回到c点；第二冲床2开始冲压，机械手3从c点回到a点取料待机。但该方法必须停在等待点等待接收下一指令后再进行下一步动作，即一个指令一个动作，无法达到较高的生产效率；进一步的，这种设定躲避障碍的机械手控制方法运用在无障碍冲床上，将复杂化上下料的操作，生产效率低。

[0004] 在公开号为103413773A的专利文件中，提出了一种硅片全自动上下料机械手及其运动轨迹控制方法，用于多通道链式制绒、链式清洗和烧结设备中完成硅片的全自动上下料。该机械手包括安装底座、肩关节、大臂、小臂、用于将硅片抓取到多通道太阳能电池片工艺设备上的手爪，通过电机控制大臂、小臂摆动，通过参数化设计和PID控制实现机械手的运动轨迹精确控制。该方案虽然提出了机械手的运动轨迹的控制方法，但针对的是运动到太阳能各个通道的运动轨迹，没有提出有效的运动轨迹，使得机械手的运动达到较高的生产效率。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种机械手运动方法及其系统，在机械手运动的过程中同时检测信号，提高生产效率。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种机械手运动方法，包括[0007] 机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

[0008] 若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

[0009] 机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

[0010] 机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

[0011] 若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点；

[0012] 机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

[0013] 完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

[0014] 本发明还涉及一种机械手运动系统，包括

[0015] 第一检测模块，用于机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

[0016] 第一控制模块，用于若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

[0017] 第二控制模块，用于机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

[0018] 第二检测模块，用于机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

[0019] 第三控制模块，用于若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点。

[0020] 第四控制模块，用于机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

[0021] 执行模块，用于完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

[0022] 本发明的有益效果在于：机械手边运动边检测，依据在运动过程是否检测到取料允许信号或放料允许信号，控制机械手的实时运动，提高了对机械手控制的灵活性；本发明在运动过程中实时检测信号，相比先检测后运动的运动控制方法可有效节约时间和机械手的执行步骤，提高了生产效率。

附图说明

[0023] 图1为本发明背景技术中机械手的运动示意图；

[0024] 图2为本发明一种机械手运动方法的流程图；

[0025] 图3为本发明实施例一的方法流程示意图；

[0026] 图4为本发明实施例一的机械手的运动示意图；

[0027] 图5为本发明实施例一的机械手的参数设置示意图；

[0028] 图6为本发明一种机械手运动系统的结构示意图；

[0029] 图7为本发明实施例二的系统结构示意图。

[0030] 标号说明：

[0031] 1、第一冲床；2、第二冲床；3、机械手；

[0032] 101、第一检测模块；102、第一控制模块；103、第二控制模块；104、第二检测模块；105、第三控制模块；106、第四控制模块；107、执行模块；108、第五控制模块；109、第六控制模块；110、第一发送模块；111、第二发送模块；112、协调控制模块。

具体实施方式

[0033] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

[0034] 本发明最关键的构思在于：机械手边运动边检测取料允许信号或放料允许信号，依据检测信号实现机械手的实时运动控制。

[0035] 请参阅图2，一种机械手运动方法，包括

[0036] 机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

[0037] 若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

[0038] 机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

[0039] 机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

[0040] 若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点；

[0041] 机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

[0042] 完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

[0043] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：边运动边检测，提高了对机械手控制的灵活性，相比先检测后运动的运动控制方法可有效节约时间，提高了生产效率。

[0044] 进一步地，所述“机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号”之后，进一步包括：若运动过程中检测到取料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到取料点；

[0045] 所述“机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号”之后，进一步包括：若运动过程中检测到放料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到放料点。

[0046] 由上述描述可知，若在运动过程中检测到取料允许信号或放料允许信号则直接运动到取料点或放料点，不必在等待点停下，节约了机械手在取料点和放料点之间的运动时间，提高了冲压生产线的生产效率。

[0047] 进一步地，所述“机械手的抓件部向取料点运动”具体为：机械手的抓件部完成放料动作，从放料点向取料点运动的过程中，经过第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床。

[0048] 进一步地，所述“机械手的抓件部向放料点运动”具体为：机械手的抓件部完成取料动作，从取料点向放料点运动的过程中，经过第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

[0049] 由上述描述可知，可应用于冲压流水线的生产，提高冲压流水线的生产效率。

[0050] 进一步地，所述取料点、第一等待点、第二等待点和放料点处于同一直线上。

[0051] 由上述描述可知，使工件的运动轨迹为一条直线，减少机械手抓取工件后在运动过程中的晃动，防止工件掉落。

[0052] 进一步地，所述机械手包括可角度转动的第一旋转部和可伸缩运动的手臂部，所述手臂部的一端与所述第一旋转部连接，所述手臂部的另一端连接所述抓件部，所述抓件部可相对连接点旋转；

[0053] 在所述运动过程中，所述第一旋转部依据控制信号旋转预设角度，手臂部前后伸缩预设距离，抓件部旋转预设角度。

[0054] 由上述描述可知，在运动过程中，通过第一旋转部、手臂部和抓件部的相应运动，使工件在取料点和放料点之间直线平移并保持方向不变，降低惯性对稳定性和控制精度的影响。

[0055] 本发明还提出了一种机械手运动系统，包括

[0056] 第一检测模块，用于机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

[0057] 第一控制模块，用于若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

[0058] 第二控制模块，用于机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

[0059] 第二检测模块，用于机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

[0060] 第三控制模块，用于若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点。

[0061] 第四控制模块，用于机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

[0062] 执行模块，用于完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

[0063] 进一步地，还包括

[0064] 第五控制模块，用于若运动过程中检测到取料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到取料点；

[0065] 第六控制模块，用于若运动过程中检测到放料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到放料点。

[0066] 进一步地，还包括第一发送模块，用于机械手的抓件部完成放料动作，从放料点向取料点运动的过程中，经过第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床。

[0067] 进一步地，还包括第二发送模块，用于在机械手的抓件部从取料点向放料点运动的过程中，经过第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

[0068] 实施例一

[0069] 请参照图2-3，本发明的实施例一为：一种机械手运动方法，用于控制机械手上下料之间的运动，包括如下步骤：

[0070] S1：机械手从取料点对应的冲床上抓取工件后，从取料点向放料点运动，同时检测放料允许信号，当经过预设的第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

[0071] S2：判断所述机械手是否检测到放料允许信号，若否，则执行步骤S3，若是，则执行步骤S4。

[0072] S3：控制所述抓件部停在预设的第二等待点，等机械手接收到放料允许信号时，才控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点。

[0073] S4：控制所述抓件部直接无停顿地运动到放料点。

[0074] S5：机械手将工件放在放料点对应的冲床上后，从放料点向取料点运动，同时检测取料允许信号，当经过所述第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床，使冲床开始冲压。

[0075] S6：判断所述机械手是否检测到取料允许信号，若否，则执行步骤S7，若是，则执行步骤S8。

[0076] S7：控制所述抓件部停在所述第一等待点，等机械手接收到取料允许信号时，才控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；执行S1。

[0077] S8：控制所述抓件部直接无停顿地运动到取料点；执行S1。

[0078] 优选的，如图4所示，在冲床和机械手的俯视平面上，所述取料点、第一等待点、第二等待点和放料点处于同一直线，也就是说，机械手的抓件部抓取工件后的运动轨迹为一条直线。

[0079] 本实施例采用的机械手包括可角度转动的第一旋转部和可伸缩运动的手臂部，所述手臂部的一端与所述第一旋转部连接，所述手臂部的另一端连接所述抓件部，所述抓件部可相对连接点旋转。

[0080] 在所述运动过程中，为了使机械手的抓件部抓取工件后的运动轨迹为一条直线，所述第一旋转部依据控制信号旋转预设角度，手臂部前后伸缩预设距离，为了使工件方向不变，抓件部也需要同时旋转预设角度。

[0081] 如图5所示，在冲床和机械手的俯视平面上，设第一旋转部的旋转点S为原点(0,0)，L为旋转点S的0度线，且顺时针旋转为正，手臂部的原点与第一旋转部的旋转点S的距离为x0，机械手在取料点b的参数为(x1,α,t1)，在放料点d的参数为(x2,β,t2)，分别代表手臂部的伸出长度、第一旋转部的旋转角度和抓件部的旋转角度；优选地，可通过手动拖动示教获取所述参数；在所述平面上构建直角坐标系，所述S为原点(0,0)，L为y轴正方向，则取料点b的坐标为(cx1,cy1)，放料点d的坐标为(cx2,cy2)，其中，cx1＝(x1+x0)*sinα，cy1＝(x1+x0)*cosα，cx2＝(x2+x0)*sinβ，cy2＝(x2+x0)*cosβ；令dx＝cx2-cx1，dy＝cy2-cy1，则当机械手的抓件部运动到某一点e时，设第一旋转部旋转的角度为θ，则手臂部的伸出长度x3＝(cx1*dy-cy1*dx)/(dy*sinθ-dx*cosθ)-x0，抓件部的旋转角度t3＝(t2-t1)/(β-α)*(θ-α)+t1。可选地，点e到点S的长度，即所述x3+x0可通过计算出经过点b和点d的直线bd和经过点s和点e的直线se的交点，然后计算所述交点到点S的长度得到。可选地，抓件部选择角度所对应的0度线可为y轴正方向，也可以为x轴正方向。

[0082] 实施例二

[0083] 请参照图6-7，本发明的实施例二为对应上述方法的一种机械手运动系统，包括[0084] 第一检测模块101，用于机械手的抓件部向取料点运动，同时检测取料允许信号；

[0085] 第一控制模块102，用于若运动过程中没有检测到取料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第一等待点；

[0086] 第二控制模块103，用于机械手接收取料允许信号后，控制所述抓件部从所述第一等待点运动到取料点；

[0087] 第二检测模块104，用于机械手的抓件部向放料点运动，同时检测放料允许信号；

[0088] 第三控制模块105，用于若运动过程中没有检测到放料允许信号，则控制所述抓件部停在预设的第二等待点。

[0089] 第四控制模块106，用于机械手接收放料允许信号后，控制所述抓件部从所述第二等待点运动到放料点；

[0090] 执行模块107，用于完成放料动作后，所述机械手继续执行所述机械手的抓件部向取料点运动步骤。

[0091] 该系统还包括

[0092] 第五控制模块108，用于若运动过程中检测到取料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到取料点；

[0093] 第六控制模块109，用于若运动过程中检测到放料允许信号，则控制所述抓件部无停顿地运动到放料点。

[0094] 该系统还包括

[0095] 第一发送模块110，用于机械手的抓件部完成放料动作，从放料点向取料点运动的过程中，经过第二等待点时，所述机械手发送冲压信号至所述放料点对应的冲床。

[0096] 第二发送模块111，用于在机械手的抓件部从取料点向放料点运动的过程中，经过第一等待点时，所述机械手发送放料允许信号至与其连接的前一台机械手。

[0097] 该系统还包括协调控制模块112，用于第一旋转部依据控制信号旋转预设角度，手臂部前后伸缩预设距离，抓件部旋转预设角度。

[0098] 综上所述，本发明提供的一种机械手运动方法及其系统，机械手边运动边检测，依据在运动过程是否检测到取料允许信号或放料允许信号，控制机械手的实时运动，提高了对机械手控制的灵活性；本发明在运动过程中实时检测信号，相比先检测后运动的运动控制方法可有效节约时间，提高了生产效率；通过使工件在取料点和放料点之间直线平移并保持方向不变，减少机械手抓取工件后在运动过程中的晃动和扭动，降低惯性对稳定性和控制精度的影响，防止工件掉落。

[0099] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。