一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法，屬工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:
機(jī)器人(Robot )是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。
[0003]從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3?6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有I?3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。工業(yè)機(jī)器人能替代越來(lái)越昂貴的勞動(dòng)力，同時(shí)能提升工作效率和產(chǎn)品品質(zhì)。富士康機(jī)器人可以承接生產(chǎn)線精密零件的組裝任務(wù)，更可替代人工在噴涂、焊接、裝配等不良工作環(huán)境中工作，并可與數(shù)控超精密鐵床等工作母機(jī)結(jié)合模具加工生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，替代部分非技術(shù)工人。使用工業(yè)機(jī)器人可以降低廢品率和產(chǎn)品成本，提高了設(shè)備的利用率，降低了工人誤操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)等，其帶來(lái)的一系列效益也十分明顯，例如減少人工用量、減少設(shè)備損耗、加快技術(shù)創(chuàng)新速度、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等。機(jī)器人具有執(zhí)行各種任務(wù)特別是高危任務(wù)的能力，平均故障間隔期達(dá)60000小時(shí)以上，比傳統(tǒng)的自動(dòng)化工藝更加先進(jìn)。在發(fā)達(dá)國(guó)家中工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動(dòng)化裝備的主流及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。目前典型的成套裝備有大型轎車殼體沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、大型機(jī)器人車體焊裝自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、電子電器等機(jī)器人。
[0004]目前，對(duì)于廢舊物資的拆解再回收，普遍采用人工拆解方式。隨著用工成本不斷提高，以及人們環(huán)保意識(shí)的提升，使用人工拆解越來(lái)越不符合現(xiàn)實(shí)要求。而在機(jī)械拆解過(guò)程中，如何模擬人的思維，判斷拆解、內(nèi)部液體傾倒等工序是否完成，是待解決的問(wèn)題。人工操作時(shí)，是通過(guò)視覺(jué)判斷液體傾倒完成，而在機(jī)器人操作中，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)判斷液體傾倒難度極大。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明為一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法，其技術(shù)方案為在利用工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行工件拆解，并傾倒工件內(nèi)的液體時(shí)，利用力傳感器采集工件的重量信息，當(dāng)重量變化極小或重量接近數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所存儲(chǔ)的該工件重量時(shí)，認(rèn)為傾倒結(jié)束。
[0006]對(duì)重量變化速度設(shè)閾值，當(dāng)重量變化速度小于該閾值時(shí)，認(rèn)為傾倒動(dòng)作完成。閾值可根據(jù)所拆解工件類型，并參考經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。
[0007]機(jī)器人通過(guò)與其他工序機(jī)器人通信，或采取視覺(jué)識(shí)別技術(shù)識(shí)別工件外形信息和編碼等，獲取所拆解工件的型號(hào)?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)所有型號(hào)工作對(duì)象的重量信息，包含未傾倒與傾倒后的重量信息。當(dāng)傾倒工序執(zhí)行時(shí)，工件重量接近數(shù)據(jù)庫(kù)中傾倒后的重量，認(rèn)為傾倒動(dòng)作完成。
[0008]當(dāng)兩種算法發(fā)生矛盾，即未接近數(shù)據(jù)庫(kù)最終重量即重量變化變小時(shí)，以權(quán)利3所述算法為準(zhǔn)，認(rèn)為傾倒動(dòng)作未完成，并通過(guò)震動(dòng)、驟停等方法將液體倒出，直到重量滿足權(quán)利3所述標(biāo)準(zhǔn)。
[0009]有益效果:
目前，對(duì)于廢舊物資的拆解再回收，普遍采用人工拆解方式。隨著用工成本不斷提高，以及人們環(huán)保意識(shí)的提升，使用人工拆解越來(lái)越不符合現(xiàn)實(shí)要求。而在機(jī)械拆解過(guò)程中，如何模擬人的思維，判斷拆解、傾倒等工序是否完成，是待解決的問(wèn)題。人工操作時(shí)，是通過(guò)視覺(jué)判斷液體傾倒完成，而在機(jī)器人操作中，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)判斷液體傾倒難度極大。本發(fā)明專利所提出的基于力傳感和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的方法，利用機(jī)械手臂自帶的力傳感器，判斷工件重量，并與數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)比，可有效判斷液體是否傾倒完成，彌補(bǔ)了機(jī)器人拆解在傾倒判斷上的不足。
[0010]【附圖說(shuō)明】:
圖1為機(jī)器人系統(tǒng)抓取廢鋁打包團(tuán)塊并投放的示意圖。
[0011]附圖標(biāo)記:1-控制系統(tǒng)；2_機(jī)械臂；3_待處理工件。
[0012]【具體實(shí)施方式】:
結(jié)合圖1來(lái)說(shuō)明基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所提及的一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法用于廢舊鉛電池拆解的優(yōu)選方案。
[0013]硬件平臺(tái)采用KUKA公司KR210工業(yè)機(jī)器人平臺(tái)，最大工作半徑2900mm，機(jī)械手臂最大承重210Kg。
[0014]控制系統(tǒng)采用KUKA公司KR C4控制系統(tǒng)，集安全控制、機(jī)器人控制、邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制和工藝流程控制集成于一體，專用控制模塊之間能進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，冷卻裝置無(wú)需保養(yǎng)且不帶濾氈。
[0015]系統(tǒng)重量變化速度閾值設(shè)置為2g/s，低于該閾值時(shí)認(rèn)為液體不再流出。拆解對(duì)象為某型號(hào)廢舊鉛電池，內(nèi)部電解液傾倒完畢后剩余重量為2.5kg,重量閾值設(shè)置為2.52kg,低于該重量后認(rèn)為傾倒完成。
[0016]當(dāng)傾倒未完成而液體不再流出時(shí)，采用機(jī)械手臂震動(dòng)(高速往復(fù))的方式排出剩余電解液。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法，其特征在于:在利用工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行工件拆解，并傾倒工件內(nèi)的液體時(shí)，利用力傳感器采集工件的重量信息，當(dāng)重量變化極小或重量接近數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所存儲(chǔ)的該工件重量時(shí)，認(rèn)為傾倒結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的拆解傾倒方法，其特征在于:對(duì)重量變化速度設(shè)閾值，當(dāng)重量變化速度小于該閾值時(shí)，認(rèn)為傾倒動(dòng)作完成，閾值可根據(jù)所拆解工件類型，并參考經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的拆解傾倒方法，其特征在于:機(jī)器人通過(guò)與其他工序機(jī)器人通信，或采取視覺(jué)識(shí)別技術(shù)識(shí)別工件外形信息和編碼等，獲取所拆解工件的型號(hào)，控制系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)所有型號(hào)工作對(duì)象的重量信息，包含未傾倒與傾倒后的重量信息，當(dāng)傾倒工序執(zhí)行時(shí)，工件重量接近數(shù)據(jù)庫(kù)中傾倒后的重量，認(rèn)為傾倒動(dòng)作完成。
4.根據(jù)權(quán)利2、3所述的拆解傾倒方法，其特征在于:當(dāng)兩種算法發(fā)生矛盾，即未接近數(shù)據(jù)庫(kù)最終重量即重量變化變小時(shí)，以權(quán)利3所述算法為準(zhǔn)，認(rèn)為傾倒動(dòng)作未完成，并通過(guò)震動(dòng)、驟停等方法將液體倒出，直到重量滿足權(quán)利3所述標(biāo)準(zhǔn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于力傳感與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比的工業(yè)機(jī)器人拆解傾倒方法，其主要技術(shù)方案為在利用工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行工件拆解，并傾倒工件內(nèi)的液體時(shí)，利用力傳感器采集工件的重量信息，當(dāng)重量變化極小或重量接近數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所存儲(chǔ)的該工件重量時(shí)，認(rèn)為傾倒結(jié)束。該方法可以用于機(jī)器人拆解工作的傾倒工序，同時(shí)與其他機(jī)器人通信，共同完成拆解工作。
【IPC分類】B25J11-00, B23P19-00, B25J13-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104589358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410727470
【發(fā)明人】趙婉藝, 陳志華
【申請(qǐng)人】安徽省庫(kù)侖動(dòng)力自動(dòng)化科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日