用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其具有：用于獲取所述工件的獲取單元；和可通過帶有至少六個(gè)軸的機(jī)器人臂運(yùn)動(dòng)的用于從容器中抓住和取出所述工件的夾具；以及控制部，該控制部用于評(píng)估所述獲取單元的數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃軌跡和用于操控所述機(jī)器人臂和夾具，其中，用于使所述夾具運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人臂具有夾緊臂元件，該夾緊臂元件帶有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。
【專利說明】用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置。尤其地，該裝置在此用于可靠地且有目的地從容器中取出事先未知其位置的對(duì)象。這種裝置通常作為概念“在盒子中抓取”而已知。
【背景技術(shù)】
[0002]在此，通常用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置包括:用于獲取工件的獲取單元；和可運(yùn)動(dòng)的夾具，其通過帶有六個(gè)軸的機(jī)器人臂從容器中抓住和取出工件。在此，設(shè)置有控制部，其評(píng)估獲取單元的數(shù)據(jù)，規(guī)劃機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)軌跡并且相應(yīng)地操控機(jī)器人臂。在此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通常應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)機(jī)器人使夾具運(yùn)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]然而，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，利用這種組件始終無法實(shí)現(xiàn)可靠地且過程安全地從容器中取出工件。
[0004]因此本發(fā)明的目的是，提供一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其提高在從容器中取出工件時(shí)的過程安全性。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該目的在第一方面中通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置實(shí)現(xiàn)，以及在第二方面中通過根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0007]在此，在第一方面中，本發(fā)明給出一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其帶有用于獲取工件的獲取單元和可運(yùn)動(dòng)的夾具，該夾具通過帶有至少六個(gè)軸的機(jī)器人臂而從容器中抓住和取出工件。此外，設(shè)置控制部，該控制部用于評(píng)估獲取單元的數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃軌跡且用于操控機(jī)器人臂和夾具。根據(jù)第一方面，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，用于使夾具運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人臂具有夾緊臂元件，該夾緊臂元件帶有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。
[0008]同時(shí)本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，通過使用另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸能夠?qū)崿F(xiàn)顯著改進(jìn)的取出自由度，主要是對(duì)于非對(duì)稱的或非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的零件。尤其地，當(dāng)工件布置在不合適的位置中，例如在容器邊緣處或者很深地位于容器下部中時(shí)，通過夾緊臂的總共八個(gè)軸也能夠可靠地取出工件。在此，通過根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件減小了用于在箱子中抓取而所需的空間。利用由此提高的接近性得到了更高的取出自由度，也就是說，提高了能夠在沒有附加的措施的情況下被抓住的零件的數(shù)量。此外，減少了與箱子的干涉輪廓。
[0009]此外，在第二方面中，本發(fā)明包括用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其包括用于獲取工件的獲取單元和用于抓住和從容器中取出工件的夾具。此外，設(shè)置控制部，其用于評(píng)估獲取單元的數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃軌跡和用于操控夾具。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)第二方面的夾具可通過面式龍門架運(yùn)動(dòng)，該面式龍門架帶有至少兩個(gè)、優(yōu)選地三個(gè)線性軸和至少兩個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸。
[0010]在此，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，作為從現(xiàn)有技術(shù)中已知的帶有六個(gè)擺動(dòng)軸的機(jī)器人臂的備選，如果面式龍門架配備有至少兩個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，也可使用該面式龍門架。
[0011]優(yōu)選地，在第二方面中，夾具布置在夾緊臂元件處，該夾緊臂元件額外于面式龍門架的三個(gè)線性軸和可能的另一旋轉(zhuǎn)軸而提供至少一個(gè)且優(yōu)選地兩個(gè)另外的運(yùn)動(dòng)軸。除了一個(gè)第三線性軸，在此也可代替一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)另外的旋轉(zhuǎn)軸。
[0012]通過因此總共至少五個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，S卩，兩個(gè)線性軸與一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸或三個(gè)線性軸、附加的旋轉(zhuǎn)軸以及至少另一運(yùn)動(dòng)軸得到在操控夾具時(shí)更高的靈活性和精度。優(yōu)選地，所述另外的運(yùn)動(dòng)軸在此同樣為旋轉(zhuǎn)軸。
[0013]此外，額外于旋轉(zhuǎn)軸，配備有夾緊臂元件的面式龍門架總地可具有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，且尤其具有另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，從而裝置具有總共至少六個(gè)軸。
[0014]尤其地，在此可使用在第一方面中用于裝備機(jī)器人臂的夾緊臂元件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的附加的軸優(yōu)選地為旋轉(zhuǎn)軸，即，為允許360°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸或者為帶有更小的擺動(dòng)范圍的擺動(dòng)軸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明在第一或第二方面中使用的夾緊臂元件在此特別優(yōu)選地具有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，且尤其地具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。尤其地，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在此布置在夾具和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)之間。
[0017]尤其優(yōu)選地，由此為了使在第一方面中的夾具運(yùn)動(dòng)，使用這樣機(jī)器人臂，S卩，在該機(jī)器人臂上布置夾緊臂元件，并且由此提供另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。根據(jù)第二方面，尤其優(yōu)選地使用帶有至少兩個(gè)或三個(gè)線性軸的面式龍門架，夾緊臂元件布置在該面式龍門架處，并且由此提供至少另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。尤其優(yōu)選地，在這種情況下，還設(shè)置另一旋轉(zhuǎn)軸，尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
[0018]在此，本發(fā)明可與任意夾具一起使用。尤其地，該夾具在此可為磁性的、氣動(dòng)的和/或機(jī)械的夾具。
[0019]尤其優(yōu)選地，本發(fā)明在此與機(jī)械的夾具一起使用，因?yàn)樵搳A具使尤其高的抓取精度成為可能。此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的附加軸允許夾具尤其精確地駛向待抓取工件的抓取區(qū)域。由此，實(shí)現(xiàn)了在困難的抓取情況下也安全地抓住在容器中的工件。
[0020]尤其地，根據(jù)本發(fā)明的夾具可為指式夾具，例如為雙指式夾具。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，夾具在此可以偏移的方式布置在夾緊臂元件處。夾具的這種偏移的布置使簡(jiǎn)單地抓住例如布置在容器內(nèi)壁附近的工件成為可能。
[0022]尤其地，在此，夾具的抓取區(qū)域的中軸線布置成相對(duì)于最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸錯(cuò)位。
[0023]尤其優(yōu)選地，在此，布置在夾緊臂的更上方的元件不形成相對(duì)于夾具的干擾棱邊。由此避免了夾具無法調(diào)整到期望的位置的情況。
[0024]尤其地，根據(jù)本發(fā)明的夾具為指式夾具和/或塊式夾具，其夾緊指或夾緊塊布置在夾具的外棱邊處。由此，夾具也能夠相當(dāng)可靠地抓到容器的側(cè)壁處。尤其地，在此夾具為雙指式夾具或雙塊式夾具。有利地，在此，在兩個(gè)指或兩個(gè)塊之間的連接線相對(duì)于最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸且尤其相對(duì)于最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸向外錯(cuò)位。尤其地，在此，該連接線相對(duì)于最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸切向地伸延。
[0025]在本發(fā)明的另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，夾緊臂元件如此布置在機(jī)器人臂或面式龍門架處，即，甚至當(dāng)待抓取的工件布置在容器的底部上時(shí)，為了抓取工件，也始終必須僅僅將機(jī)器人臂或面式龍門架的夾緊臂和如有可能夾緊臂布置在該處的最后一個(gè)擺動(dòng)臂伸入容器中。尤其地，在此，夾緊臂元件形成夾緊臂延長(zhǎng)部，其中，夾緊臂的長(zhǎng)度如有可能與機(jī)器人臂或面式龍門架的夾緊臂布置在該處的最后一個(gè)擺動(dòng)臂的長(zhǎng)度一起等于或大于容器的側(cè)壁的高度。由此，機(jī)器人臂或面式龍門架的布置在更上方的部件不會(huì)形成必須需要考慮的干擾棱邊。
[0026]如以上已經(jīng)示出的那樣，根據(jù)本發(fā)明使用的夾緊臂元件優(yōu)選地具有旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)布置在夾具和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，并且由此形成夾緊臂元件的最后一個(gè)軸。
[0027]在此，夾緊臂元件的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選地彼此垂直，并且尤其優(yōu)選地彼此相交。優(yōu)選地，在此，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸盡可能布置在夾具附近，從而得到緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0028]此外優(yōu)選地，夾緊臂元件相對(duì)于容器和/或應(yīng)被抓取的工件具有這樣的尺寸，即，夾緊臂元件可與待抓取的工件在容器之內(nèi)的位置無關(guān)地在為了抓取而必要的抓取位置內(nèi)被引入容器中。
[0029]為此，尤其地，夾具相對(duì)于優(yōu)選地表示擺動(dòng)軸的倒數(shù)第二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的最大偏移K具有決定性作用。
[0030]由于夾具相對(duì)于該倒數(shù)第二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的與該軸的擺動(dòng)位置相關(guān)的偏移K不僅取決于夾緊臂元件在最后一個(gè)和倒數(shù)第二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸之間的區(qū)段的長(zhǎng)度，而且取決于夾緊臂元件在最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和夾具之間的區(qū)段的長(zhǎng)度，在此，該最大偏移K定義成在夾緊臂元件的倒數(shù)第二個(gè)軸的外棱邊和夾具包括夾具元件的外棱邊之間的最大距離。
[0031]優(yōu)選地，夾緊臂元件在此相對(duì)于容器具有這樣的尺寸，即，
[0032]K < W/2
[0033]其中，K表示在夾緊臂元件的倒數(shù)第二個(gè)軸的外棱邊和夾具的外棱邊之間的最大距離，并且W表示容器的較小的側(cè)面的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，在此容器具有矩形的基礎(chǔ)面。
[0034]此外，優(yōu)選地，夾緊臂元件相對(duì)于容器和工件具有這樣的尺寸，即，
[0035]K< (W-Bw) /2
[0036]其中，Bw表示工件在夾具抓向工件的方向上的厚度，也就是說在這樣的方向上，即，用于抓取的夾具沿著該方向駛向工件。在指式夾具中，其可為這樣的方向，即，夾緊指沿著該方向駛向工件。
[0037]此外，優(yōu)選地，夾緊臂元件相對(duì)于工件具有這樣的尺寸，即，
[0038]Lg < Lw
[0039]其中，Lg表示夾具在夾具的夾緊臂元件的運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度，尤其是在雙指式夾具或雙塊式夾具的兩個(gè)指或兩個(gè)塊之間的連接線的方向上的長(zhǎng)度，并且Lw表示工件在工件的兩個(gè)夾緊點(diǎn)之間的連接方向上的最大長(zhǎng)度。
[0040]在此，容器和/或工件可為根據(jù)本發(fā)明的裝置的部分，其由此形成帶有這些組件的系統(tǒng)。
[0041]此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置一種平衡單元，其在夾具干涉時(shí)允許偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種平衡單元防止了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的過載，并且此外使得能夠在沒有頻繁的系統(tǒng)停止的情況下工作。
[0042]尤其地，在此如此構(gòu)造該平衡單元，S卩，該平衡單元直至一定的第一限制負(fù)載是剛性的，從而限定了夾具相對(duì)于運(yùn)動(dòng)軸的明確的位置。尤其地，在此該第一負(fù)載大于通過夾具或夾緊臂的自重施加的負(fù)載和/或在正常運(yùn)行中的負(fù)載。由此，當(dāng)出現(xiàn)干涉時(shí)才激活該平衡單元。
[0043]有利地，當(dāng)通過激活平衡單元檢測(cè)到干涉時(shí)，在此還使夾緊臂繼續(xù)運(yùn)動(dòng)限定的距離。
[0044]有利地，如此布置該平衡單元，S卩，其允許帶有至少一個(gè)且有利至少兩個(gè)另外的運(yùn)動(dòng)軸的整個(gè)根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。尤其地，在此該平衡單元可布置在機(jī)器人臂和夾緊臂元件之間或在面式龍門架和夾緊臂元件之間。
[0045]備選地或附加地，也可設(shè)置集成在夾緊臂元件中的平衡單元，尤其用于平衡旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0046]根據(jù)本發(fā)明可設(shè)置，控制部作為純粹的調(diào)整軸而操控夾緊臂元件的兩個(gè)軸。由此，盡管存在另外兩個(gè)軸還是得到簡(jiǎn)單的操控，其中例如可使用標(biāo)準(zhǔn)軟件從而操控機(jī)器人臂。
[0047]尤其地，根據(jù)本發(fā)明，該控制部可僅僅計(jì)算出夾緊臂元件的軸的允許抓住工件的必要最終位置。優(yōu)選地，在此在夾具駛向待抓取的工件之前，將夾緊臂元件的兩個(gè)軸調(diào)整到其目標(biāo)位置。
[0048]此外可設(shè)置成，控制部通過操控其它軸而允許將夾具調(diào)整到工件處。
[0049]尤其地，在此有利地如此操控其它軸，S卩，夾具在沒有干涉的情況下駛向工件。
[0050]此外，可設(shè)置成，控制部?jī)H僅在夾具相對(duì)于機(jī)器人臂或面式龍門架改變的位置方面和/或通過調(diào)整軸的調(diào)整改變的夾緊臂的干擾棱邊方面考慮夾緊臂元件的調(diào)整軸的位置。
[0051]尤其地，由此可使用已有的控制軟件，從而操控機(jī)器人臂或面式龍門架，并且在此使用通常的軌跡規(guī)劃，其中，僅僅在夾具相對(duì)于機(jī)器人臂或面式龍門架的位置改變和夾具的干擾棱邊改變方面而考慮夾緊臂元件。
[0052]備選地，可設(shè)置成，將附加的軸作為附加的等價(jià)NC軸集成在機(jī)器人操控中，并且由此允許同步的運(yùn)動(dòng)。
[0053]尤其地，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可用于被取出的工件在目標(biāo)容納部處的自動(dòng)定位，其中，控制部如此使夾具運(yùn)動(dòng)，即，工件從容器中出來直接被放置在目標(biāo)容納部處。根據(jù)本發(fā)明的附加的軸允許為此所需的抓取精度。
[0054]在此，根據(jù)本發(fā)明的裝置可用于操縱任意工件。尤其地，根據(jù)本發(fā)明的裝置在此也可用于操縱這樣的工件，即，其僅僅具有一個(gè)或確定數(shù)量的固定限定的抓取區(qū)域，必須通過夾具準(zhǔn)確地駛向抓取區(qū)域。
[0055]在此，工件可由任意材料制成，例如由金屬、塑料或由金屬和塑料的組合材料制成。尤其地，在此工件也可為僅僅在部分區(qū)域中具有抓取區(qū)域的工件。例如，在此可為這樣的工件，即，其僅僅在部分區(qū)域中由金屬制成，并且在該部分區(qū)域中必須通過磁性的夾具抓取。
[0056]在此根據(jù)本發(fā)明，工件可無規(guī)律地布置在容器中，并且盡管如此能可靠地被抓取。在此，根據(jù)本發(fā)明的獲取單元首先獲得工件在容器中的數(shù)據(jù)，其中，控制部根據(jù)該數(shù)據(jù)識(shí)別單個(gè)的工件，并且從這些工件中選擇出應(yīng)抓取的工件。然后，根據(jù)選擇出的被抓取工件的位置數(shù)據(jù)規(guī)劃用于運(yùn)動(dòng)軸的軌跡，夾具應(yīng)通過該軌跡駛向工件。在此，有利地，在軌跡規(guī)劃時(shí)進(jìn)行干涉檢查，其保證夾具或夾緊臂在向著工件運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)與例如其它工件或容器壁的干擾棱邊干涉。[0057]在此，為了獲取工件，根據(jù)本發(fā)明可使用光學(xué)系統(tǒng)，尤其優(yōu)選地使用激光掃描儀，尤其是3D激光掃描儀。在此，獲取單元可尤其地布置在容器之上。
[0058]尤其優(yōu)選地，可如此操控裝置，S卩，當(dāng)已經(jīng)取出了工件并且剛好被放到目標(biāo)容納部上時(shí)，始終獲取位于容器中的工件。由此，可識(shí)別且選擇下一個(gè)待抓取的工件，然后，根據(jù)該工件規(guī)劃用于下一個(gè)抓取過程的軌跡。
[0059]除了根據(jù)本發(fā)明的裝置，本發(fā)明此外還包括用于根據(jù)本發(fā)明的裝置的夾緊臂元件。尤其地，在此，該夾緊臂元件可載有夾具，并且具有至少兩個(gè)用于使夾具運(yùn)動(dòng)的附加軸。在此，有利地，如以上已經(jīng)參考根據(jù)本發(fā)明的裝置詳細(xì)示出的那樣而構(gòu)造夾具和/或夾緊臂元件。
[0060]尤其地，在此，根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件可具有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，尤其是一個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。此外有利地，夾具在此以偏移的方式布置在夾緊臂元件處。
[0061]此外，根據(jù)第一方面，本發(fā)明還包括用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的方法，該方法具有以下步驟:獲取工件；利用夾具抓住工件；以及從容器中取出工件。在此，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，通過帶有至少六個(gè)軸的機(jī)器人臂和另一帶有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件而使夾具運(yùn)動(dòng)。
[0062]在第二方面中，本發(fā)明包括用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的方法，該方法具有以下步驟:獲取工件；利用夾具抓取工件；以及從容器中取出工件。根據(jù)該方面，通過帶有至少三個(gè)線性軸和至少一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸的面式龍門架而使夾具運(yùn)動(dòng)。尤其優(yōu)選地，在此除了該旋轉(zhuǎn)軸，還使用帶有至少一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件以使夾具運(yùn)動(dòng)。
[0063]有利地，在此，如以上已經(jīng)描述的那樣進(jìn)行兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法。尤其地，在此，夾緊臂元件的另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可用作純粹的調(diào)整軸，而夾具的特有的抓取運(yùn)動(dòng)如通常那樣通過機(jī)器人臂的六個(gè)軸或通過面式龍門架實(shí)現(xiàn)。備選地，該另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可作為等價(jià)的NC軸集成到機(jī)器人控制部中，并且由此允許同步的運(yùn)動(dòng)。
[0064]尤其優(yōu)選地，在此，在使用如以上描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置的情況下進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0065]此外，本發(fā)明還包括用于執(zhí)行如以上已經(jīng)描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序。尤其地，在此涉及用于實(shí)現(xiàn)控制如以上描述的裝置的計(jì)算機(jī)程序。在此，根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序例如可儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)載體上或在控制部中的存儲(chǔ)器中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]現(xiàn)在根據(jù)實(shí)施例以及附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0067]其中:
[0068]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，夾具通過帶有另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件布置在六軸的工業(yè)機(jī)器人上，
[0069]圖2示出了在此使用的夾緊臂元件的細(xì)節(jié)視圖，
[0070]圖3示出了用于參考容器和/或工件的尺寸來解釋根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件的尺寸的原理圖，以及
[0071]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例，在該實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件布置在面式龍門架處。【具體實(shí)施方式】
[0072]圖1和3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例，其用于取出布置在容器I中的工件。尤其地，在此，工件無規(guī)律地布置在容器I中。
[0073]在此，設(shè)置獲取單元2，其獲取位于容器中的工件。尤其地，該獲取單元2在此是激光掃描器，尤其是3D激光掃描器。該獲取單元布置在容器之上，并且由此看到該容器中。在此，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置控制部，其評(píng)估由獲取單元2產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。由此，識(shí)別位于容器中的工件，并且選擇適合抓取的工件。然后，根據(jù)所選擇的工件的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行用于夾具的運(yùn)動(dòng)軌跡的軌跡規(guī)劃。
[0074]在此，在圖1中顯示的實(shí)施例中，夾具通過工業(yè)機(jī)器人3操控，其機(jī)器人臂具有六個(gè)軸。尤其地，在此，機(jī)器人臂通過第一垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸5被布置在支座上，其中，第一擺動(dòng)臂通過擺動(dòng)軸6布置在機(jī)器人臂的基礎(chǔ)元件上。第二擺動(dòng)臂通過擺動(dòng)軸7被布置在第一擺動(dòng)臂上。該擺動(dòng)臂具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸8，并且載有另一擺動(dòng)軸9。也具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸10的第三擺臂布置該另一擺動(dòng)軸9上。
[0075]現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明，在該機(jī)器人臂的端部上布置有具有另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件4。那么，夾具布置在夾緊臂元件的端部上，可通過該夾具抓取工件。
[0076]在該實(shí)施例中，夾具為機(jī)械夾具。然而備選地，也可使用磁性的或氣動(dòng)夾具。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件的另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸也允許抓住這樣的工件，S卩，其例如布置在剛好在箱子I的側(cè)壁處的位置中，并且由此在沒有附加的軸的情況下無法正常地被抓取。尤其地，因此也可抓取具有僅僅唯一可能的抓取區(qū)域(必須從正確的方向上駛向該抓取區(qū)間)的工件。
[0078]在此，根據(jù)本發(fā)明如此進(jìn)行操控，S卩，操控夾緊臂元件的兩個(gè)附加的軸作為純粹的調(diào)整軸。由此控制部?jī)H僅計(jì)算出最后兩個(gè)軸的為了抓取所選擇工件的所需最終位置。那么，夾緊臂元件的這兩個(gè)軸在實(shí)際的抓取過程之前便駛?cè)肓巳绱擞?jì)算出的目標(biāo)位置中。
[0079]在操控機(jī)器人臂3時(shí)，僅僅應(yīng)在由此改變的夾具的零位，也就是說夾具相對(duì)于機(jī)器人臂的最后一個(gè)擺動(dòng)臂變化的位置，以及由此形成的干擾棱邊方面而考慮夾緊臂元件的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的位置。在其它情況中，根據(jù)機(jī)器人臂的通常的六個(gè)軸進(jìn)行用于抓取過程所用的夾具的運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃，并且由此可利用機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)軟件進(jìn)行。
[0080]備選地，可設(shè)置成，附加的軸作為附加的等價(jià)NC軸被集成在機(jī)器人操控部中，并且由此允許同步的運(yùn)動(dòng)。
[0081]在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件4的優(yōu)選實(shí)施例。該夾緊臂元件4可通過連接單元14與機(jī)器人臂的端部相連接。
[0082]在該實(shí)施例中，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸為旋轉(zhuǎn)軸。尤其地，在此設(shè)置擺動(dòng)軸12，其在該實(shí)施例中垂直于機(jī)器人臂的最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸10。此外，設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，那么其再次垂直于擺動(dòng)軸12。
[0083]此外，夾緊臂元件配備有平衡單元11，其布置在機(jī)器人臂和夾緊臂元件的第一運(yùn)動(dòng)軸之間。因此，該平衡單元11在夾具與干擾棱邊干涉時(shí)允許整個(gè)夾緊臂元件一定的平衡運(yùn)動(dòng)。
[0084]根據(jù)本發(fā)明，夾緊臂元件形成夾緊臂延長(zhǎng)部，其中，機(jī)器人臂的大部分甚至不必伸入容器中，并且由此也不再可能形成必須被注意的干擾棱邊。在此優(yōu)選地，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸布置在夾緊臂元件的下端部上。在此優(yōu)選地，在擺動(dòng)軸9之上的機(jī)器人臂(也就是說除了最后一個(gè)擺臂)不必駛?cè)肴萜髦?，并且由此不形成干擾棱邊。
[0085]在該實(shí)施例中，夾具為帶有兩個(gè)夾緊指15的機(jī)械夾具，這兩個(gè)夾緊指15可通過驅(qū)動(dòng)部16朝向彼此運(yùn)動(dòng)和遠(yuǎn)離彼此運(yùn)動(dòng)。在此，夾緊指15布置在夾緊臂元件的外棱邊處，從而夾緊臂元件不具有可能在外側(cè)上伸出超過夾緊指15的干擾棱邊。在此，夾緊指15的連接線和由此夾緊指的運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸13切向地伸延。
[0086]此外，夾具以偏移的方式布置在夾緊臂元件上。尤其地，在此，夾具以相對(duì)于最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸13側(cè)向錯(cuò)位的方式布置。尤其地，在此，夾緊指15的連接線相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸13向外錯(cuò)位。由此，盡管如此可輕易地抓取例如位于側(cè)壁附近的工件。
[0087]尤其地，由此夾具可駛到容器的側(cè)壁處，而剩余的夾緊臂元件還始終與該側(cè)壁具有足夠的距離。
[0088]如根據(jù)圖3詳細(xì)解釋的那樣，夾緊臂元件在此相對(duì)于容器和/或應(yīng)被抓取的工件具有這樣的尺寸，即，夾緊臂元件可與待抓取的工件在容器之內(nèi)的位置無關(guān)地在為了抓取必要的抓取位置內(nèi)被引入容器中。
[0089]在此，容器I具有矩形的基礎(chǔ)面，其中，容器的較長(zhǎng)的側(cè)面的長(zhǎng)度以L表示，并且較短的側(cè)面的長(zhǎng)度以W表示。工件30在夾具抓向工件的方向上具有厚度Bw，并且與此垂直地在夾緊的夾緊指作用在此的兩個(gè)夾緊點(diǎn)的連接線的方向上具有長(zhǎng)度Lw。
[0090]在此，為了夾具的操控靈敏性，尤其地，夾具相對(duì)于擺動(dòng)軸12的偏移K有決定性的作用。在此，在圖3中的兩個(gè)小圖中示出，夾具相對(duì)于擺動(dòng)軸12的偏移K與該軸的擺動(dòng)位置相關(guān)。由此，最大的偏移為這樣的值，即，在擺動(dòng)軸的最不適宜的位置時(shí)得到該值，并且在此該值尤其地表示在擺動(dòng)軸12的外棱邊和夾具包括夾緊臂元件15的外棱邊之間的最大距離。
[0091]優(yōu)選地，在此夾緊臂元件相對(duì)于容器具有這樣的尺寸，即，
[0092]K< (W-Bw)/2,
[0093]S卩，即使在如圖3中示出的工件30在容器中相對(duì)于窄側(cè)中間布置在中間的情況下，夾緊臂元件還可在工件旁邊駛?cè)胂渥又小?br> [0094]此外優(yōu)選地，夾緊臂元件相對(duì)于工件具有這樣的尺寸，即，
[0095]Lg<Lw
[0096]其中，Lg為夾具在夾具的夾緊臂元件的運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度，從而在如圖3中示出的工件位于側(cè)壁處的情況下夾具還是可駛向該工件。
[0097]現(xiàn)在，在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。在此，不使用機(jī)器人臂使夾具運(yùn)動(dòng)，而是使用面式龍門架。該面式龍門架在此具有三個(gè)線性的運(yùn)動(dòng)軸20至22。尤其地，在此設(shè)置可側(cè)向移動(dòng)的龍門架橫梁17，滑塊18可在該橫梁17處沿著方向21運(yùn)動(dòng)。在滑塊18處，橫梁19可沿著垂直的方向22運(yùn)動(dòng)。
[0098]現(xiàn)在，在圖2中示出的帶有另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的根據(jù)本發(fā)明的夾緊臂元件通過旋轉(zhuǎn)軸23，尤其通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸而被布置在該面式龍門架上。由此，在圖4中示出的實(shí)施例中，使用了六個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，也就是說三個(gè)線性運(yùn)動(dòng)軸和三個(gè)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)軸以使夾具運(yùn)動(dòng)。
[0099]然而備選地，也可取消三個(gè)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)軸中的一個(gè)，例如取消旋轉(zhuǎn)軸23或夾緊臂元件的兩個(gè)軸中的一個(gè)。在較簡(jiǎn)單的情況下，這足夠可靠地且有目的地抓住工件。
[0100]作為使用帶有三個(gè)線性軸的面式龍門架的備選，也可使用帶有僅僅兩個(gè)線性軸的面式龍門架，其中，通過一個(gè)或多個(gè)另外的旋轉(zhuǎn)軸，尤其通過兩個(gè)或三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸代替少掉的線性軸。尤其地，在此可以這種方式代替在圖4中示出的面式龍門架的z軸。
[0101]在此，可與第一實(shí)施例的操控相似地進(jìn)行對(duì)第二實(shí)施例的操控。尤其地，在此，使夾緊臂元件的軸和/或附加的旋轉(zhuǎn)軸工作作為純粹的調(diào)整軸，而通過面式龍門架實(shí)現(xiàn)實(shí)際地駛向工件。
[0102]由此，本發(fā)明使過程安全地抓取工件成為可能，S卩，直接從容器中取出工件并且可將其放置在目標(biāo)容納部處。
[0103]此外，通過本發(fā)明也可實(shí)現(xiàn)100%地清空容器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其具有:用于獲取所述工件的獲取單元；和可運(yùn)動(dòng)的夾具，該夾具通過帶有至少六個(gè)軸的機(jī)器人臂而從容器中抓住和取出所述工件；以及控制部，該控制部用于評(píng)估所述獲取單元的數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃軌跡和用于操控所述機(jī)器人臂和夾具， 其特征在于， 用于使所述夾具運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人臂具有夾緊臂元件，該夾緊臂元件具有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。
2.一種用于自動(dòng)取出布置在容器中的工件的裝置，其具有:用于獲取所述工件的獲取單元；和用于抓住和從容器中取出所述工件的夾具；以及控制部，該控制部用于評(píng)估所述獲取單元的數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃軌跡和用于操控所述夾具， 其特征在于，所述夾具可通過面式龍門架運(yùn)動(dòng)，該面式龍門架具有至少兩個(gè)、優(yōu)選地三個(gè)線性軸和至少兩個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述夾具布置在夾緊臂元件處，除了所述面式龍門架的兩個(gè)或三個(gè)線性軸和可能的另一旋轉(zhuǎn)軸，該夾緊臂元件還提供至少一個(gè)且優(yōu)選地另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述夾緊臂元件具有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，尤其是旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，有利地，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)布置在所述夾具和所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，和/或其中，所述夾具為機(jī)械夾具，尤其為指式夾具或塊式夾具，尤其為雙指式夾具或雙塊式夾具，其中優(yōu)選地，所述夾緊指或夾緊塊布置在所述夾具的外棱邊處，其中，此外有利地，在兩個(gè)指或兩個(gè)塊之間的連接線相對(duì)于最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸向外錯(cuò)位。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述夾具以偏移的方式布置在所述夾緊臂元件處，其中有利地，所述夾具的中軸線布置成相對(duì)于所述最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，尤其相對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸錯(cuò)位，·和/或其中有利地，布置在所述夾緊臂的更上方的元件不形成相對(duì)于所述夾具的干擾棱邊。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述夾緊臂元件在此相對(duì)于容器和/或應(yīng)被抓取的工件具有這樣的尺寸，即，所述夾緊臂元件可與待抓取的工件在所述容器之內(nèi)的位置無關(guān)地在為了抓取而必要的抓取位置內(nèi)被引入所述容器中。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述夾緊臂元件相對(duì)于所述容器具有這樣的尺寸，即，
K < W/2 其中，K表示在所述夾緊臂元件的倒數(shù)第二個(gè)軸的外棱邊和夾具的外棱邊之間的最大距離，并且W表示所述容器的較小的側(cè)面的長(zhǎng)度， 其中有利地，所述夾緊臂元件相對(duì)于所述容器和所述工件具有這樣的尺寸，即，
K<(W-Bw)/2 其中，Bw表示所述工件在夾具抓向工件的方向上的厚度。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述夾緊臂元件相對(duì)于所述工件具有這樣的尺寸，即，
Lg < Lw 其中，Lg表示所述夾具在所述夾具的夾緊臂元件的運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度，尤其是在雙指式夾具或雙塊式夾具的兩個(gè)指或兩個(gè)塊之間的連接線的方向上的長(zhǎng)度，并且Lw表示所述工件在工件的兩個(gè)夾緊點(diǎn)之間的連接方向上的最大長(zhǎng)度。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述夾具為指式夾具和/或塊式夾具，其夾緊指或夾緊塊布置在所述夾具的外棱邊處，其中，所述夾具尤其為雙指式夾具或雙塊式夾具，和/或其中，所述夾緊臂元件如此布置在所述機(jī)器人臂或所述面式龍門架處，即，甚至當(dāng)所述待抓取的工件布置在容器的底部上時(shí)，為了抓取工件也始終必須僅僅將機(jī)器人臂或面式龍門架的夾緊臂和如有可能所述夾緊臂布置在該處的最后一個(gè)擺動(dòng)臂伸入所述容器，和/或其中，設(shè)置至少一個(gè)平衡單元，其在所述夾具干涉時(shí)允許偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中，所述平衡單元有利地允許整個(gè)夾緊臂元件的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和/或其中，平衡單元布置在夾緊臂延長(zhǎng)部之內(nèi)，尤其是用于平衡旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的平衡單元。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述控制部作為純粹的調(diào)整軸而操控所述夾緊臂元件的兩個(gè)軸，其中有利地，所述控制部?jī)H僅計(jì)算出所述軸的允許抓住工件的必要最終位置，和/或其中，所述控制部有利地通過操控其它軸允許將所述夾具調(diào)整到所述工件處，此外有利地，僅僅在所述夾具相對(duì)于所述機(jī)器人臂或面式龍門架改變的位置方面和/或改變的夾緊臂的干擾棱邊方面考慮所述夾緊臂元件的調(diào)整軸的位置。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其用于自動(dòng)地將所述工件定位在目標(biāo)容納部處，其中，所述控制部如此使所述夾具運(yùn)動(dòng)，即，所述工件從容器中出來直接被放置在所述目標(biāo)容納部處。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其帶有夾具和至少兩個(gè)附加的用于使所述夾具運(yùn)動(dòng)的軸。
13.一種用于尤其在使用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置的情況下自動(dòng)取出布置在容器中的 工件的方法，所述方法具有以下步驟: -獲取工件， -利用夾具抓住工件， -從所述容器中取出工件， 其特征在于， 通過帶有至少六個(gè)軸的機(jī)器人臂和另一帶有至少另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件使所述夾具運(yùn)動(dòng)。
14.一種用于尤其在使用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置的情況下自動(dòng)取出布置在容器中的工件的方法，所述方法具有以下步驟: -獲取工件， -利用夾具抓取工件， -從所述容器中取出工件， 其特征在于， 通過帶有至少三個(gè)線性軸和至少兩個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸的面式龍門架使所述夾具運(yùn)動(dòng)，其中，除了所述三個(gè)線性軸和如有可能旋轉(zhuǎn)軸，有利地還使用帶有至少一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的夾緊臂元件。
15.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)程序，尤其是一種用于實(shí)現(xiàn)用于根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置的控制的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號(hào)】B25J9/16GK103586865SQ201310362081
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月17日
【發(fā)明者】托馬斯·馬特恩, 大衛(wèi)·哈恩施科, 伯恩哈德·里德米勒爾, 阿洛伊斯·蒙特 申請(qǐng)人:利勃海爾-齒輪技術(shù)有限責(zé)任公司