本發(fā)明專利涉及工業(yè)自動化生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置和方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)中，涉及到大量的將待加工的工件從一處拾取并放置于加工設(shè)備的相應(yīng)工位，并在設(shè)備完成對該工件的加工后，從設(shè)備中取出的動作?，F(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)流程中，此類操作仍舊大量使用人工操作。人工操作會導(dǎo)致生產(chǎn)成本高、長期重復(fù)勞動的精度及可靠性下降，以及安全、勞保等一系列問題。

針對此類操作的自動化升級改造方案中，常見的問題有：一、采用各種形態(tài)的機(jī)械手臂模擬人工操作的相應(yīng)動作，此方案的設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)，但造價(jià)高，維修維護(hù)專業(yè)性要求高，使用方無法獨(dú)立檢修，且受機(jī)械臂運(yùn)行空間的限制，其拾取搬運(yùn)的距離有限，需要應(yīng)用方提供較大的設(shè)備安裝及運(yùn)行空間；二、采用專門設(shè)計(jì)的機(jī)械拾取裝置，其設(shè)計(jì)的特異性很強(qiáng)，針對某種應(yīng)用設(shè)計(jì)的拾取搬運(yùn)裝置往往無法適用于其他的應(yīng)用場合，這樣會導(dǎo)致設(shè)計(jì)、制造及安裝維護(hù)成本的極大提升。

以上方案，均需根據(jù)各個(gè)被拾取工件的幾何形狀專門設(shè)計(jì)專用的工裝夾具，靈活性差，成本高，尤其針對小批量訂單，要求頻繁更換工裝夾具及校準(zhǔn)，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且對設(shè)備投入運(yùn)行后新出現(xiàn)的工件，仍需單獨(dú)設(shè)計(jì)對應(yīng)的工裝夾具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置和方法。

本發(fā)明通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置，包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)小車、節(jié)點(diǎn)軌道、節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車、主軌道、主軌道提升裝置、立柱和控制系統(tǒng)；

所述節(jié)點(diǎn)小車的下方設(shè)有可伸縮的吊臂，在吊臂的末端設(shè)有工件抓取頭；節(jié)點(diǎn)小車在控制系統(tǒng)的控制下，可通過其內(nèi)部設(shè)置的行走驅(qū)動裝置沿節(jié)點(diǎn)軌道移動；

所述節(jié)點(diǎn)軌道相對主軌道垂直設(shè)置，節(jié)點(diǎn)軌道設(shè)于節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車上；節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車在控制系統(tǒng)的控制下，可沿主軌道移動；

所述主軌道通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)于立柱上；主軌道提升裝置在控制系統(tǒng)的控制下，帶動主軌道沿立柱上升或下降。

進(jìn)一步的，所述節(jié)點(diǎn)小車上安裝有位置檢測模塊一，節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車上安裝有位置檢測模塊二，還包括用于檢測主軌道位置的位置檢測模塊三，位置檢測模塊一、位置檢測模塊二和位置檢測模塊三連接控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述可伸縮的吊臂為可伸縮的硬性吊臂或可收卷的軟性吊臂，由節(jié)點(diǎn)小車內(nèi)部設(shè)置的伸縮或收卷驅(qū)動機(jī)構(gòu)完成對硬性吊臂或軟性吊臂的收放。

進(jìn)一步的，所述工件抓取頭為夾持式抓取機(jī)構(gòu)、電磁吸盤、真空吸盤或電磁吸盤與真空吸盤的組合。

與智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置相對應(yīng)的工件拾取搬運(yùn)方法：

按照工件的幾何形狀進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，計(jì)算出其質(zhì)心位置，并計(jì)算出為保持抓取搬運(yùn)的平衡所需要的抓取點(diǎn)數(shù)及其在工件上的位置；

根據(jù)抓取點(diǎn)數(shù)及其在工件上的位置調(diào)配對應(yīng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)小車，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)小車移動至其對應(yīng)抓取位置的正上方；根據(jù)抓取位置的高度，使每個(gè)小車的工件抓取頭下降到對應(yīng)高度位置處，抓取工件表面；

同步提升各參與工件抓取的節(jié)點(diǎn)小車的抓取頭，使工件平衡吊起；節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車帶動節(jié)點(diǎn)軌道連同節(jié)點(diǎn)小車及下方吊起的工件沿主軌道水平移動至預(yù)定搬運(yùn)位置上方；

各參與工件抓取的節(jié)點(diǎn)小車的抓取頭同步下降，工件降至預(yù)定搬運(yùn)位置；解除抓取，即完成工件的拾取和搬運(yùn)工作。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明通過集群節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可程控的節(jié)點(diǎn)組合，適用于任何幾何形狀的工件，無需特制專用夾具；

2、針對大小不同的工件，可以通過增減抓取節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)相適應(yīng)，抓取節(jié)點(diǎn)的集群組合通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制，靈活性強(qiáng)；

3、通用性強(qiáng)，主要部件為模塊化設(shè)計(jì)的抓取節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與被抓取工件幾何形狀無關(guān)的通用性；

4、方便維修，各個(gè)模塊可相互替換；維護(hù)時(shí)，可直接替換故障節(jié)點(diǎn)，備有少量標(biāo)準(zhǔn)化的抓取節(jié)點(diǎn)，即可保障日常維護(hù)，維修速速快，無需專業(yè)技能；

5、每個(gè)抓取節(jié)點(diǎn)只承擔(dān)單個(gè)抓取點(diǎn)的相關(guān)工作，機(jī)構(gòu)簡單；節(jié)點(diǎn)小車的運(yùn)動主要克服運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，不涉及力矩驅(qū)動，驅(qū)動功率小；

6、采用可收卷的硬性或軟性吊臂，有效減少整體機(jī)構(gòu)的體積，可在狹小的空間放置，應(yīng)用范圍廣；

7、抓取節(jié)點(diǎn)質(zhì)量輕，慣性小，在固定軌道上運(yùn)行，運(yùn)行速度快，生產(chǎn)效率高；

8、采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)應(yīng)用的不同主要體現(xiàn)在軌道的布局及尺寸，其他部分有較高的通用性，針對應(yīng)用方的安裝設(shè)計(jì)方便快速；

9、占用機(jī)器外部操作空間少，方便實(shí)施及用戶的正常維護(hù)及操作；

10、行走距離比機(jī)器手臂范圍廣，可實(shí)現(xiàn)工序間的流水線傳遞；

11、帶有位置及工件幾何尺寸檢測反饋，精度高，長期工作穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明主軌道、節(jié)點(diǎn)軌道以及節(jié)點(diǎn)小車的水平結(jié)構(gòu)布置示意圖；

圖2是節(jié)點(diǎn)小車拾取工件的狀態(tài)示意圖；

圖3是節(jié)點(diǎn)小車及設(shè)于其下方的吊臂和工件抓取頭的機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4是節(jié)點(diǎn)小車在節(jié)點(diǎn)軌道上的兩種設(shè)置示意圖；

圖5是主軌道在立柱上的設(shè)置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置和方法，如圖1~5所示，包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)小車1、節(jié)點(diǎn)軌道2、節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車3、主軌道4、主軌道提升裝置5、立柱6和控制系統(tǒng)。

節(jié)點(diǎn)小車1的下方設(shè)有可伸縮的吊臂11，在吊臂11的末端設(shè)有工件抓取頭12。節(jié)點(diǎn)小車1在控制系統(tǒng)的控制下，可通過其內(nèi)部設(shè)置的行走驅(qū)動裝置13沿節(jié)點(diǎn)軌道2橫向（x軸）移動。節(jié)點(diǎn)軌道2相對主軌道4垂直設(shè)置，節(jié)點(diǎn)軌道2設(shè)于節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車3上；節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車3在控制系統(tǒng)的控制下，可沿主軌道4縱向（y軸）移動。主軌道4通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)于立柱6上。主軌道提升裝置5在控制系統(tǒng)的控制下，帶動主軌道4沿立柱6上升或下降。

節(jié)點(diǎn)小車1上安裝有位置檢測模塊一14，節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車3上安裝有位置檢測模塊二，還包括用于檢測主軌道4位置的位置檢測模塊三，位置檢測模塊一14、位置檢測模塊二和位置檢測模塊三均通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接控制系統(tǒng)。

其中，設(shè)于節(jié)點(diǎn)小車1下方的可伸縮的吊臂11為可伸縮的硬性吊臂或可收卷的軟性吊臂，由節(jié)點(diǎn)小車1內(nèi)部設(shè)置的伸縮或收卷驅(qū)動機(jī)構(gòu)15完成對硬性吊臂或軟性吊臂的收放。工件抓取頭12為夾持式抓取機(jī)構(gòu)、電磁吸盤、真空吸盤或電磁吸盤與真空吸盤的組合。

下面具體介紹智能化多節(jié)點(diǎn)集群組合式工件拾取搬運(yùn)裝置的工作過程和工作方法：

使用前，預(yù)先按照工件的幾何形狀進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，計(jì)算出其質(zhì)心位置，并計(jì)算出為保持抓取搬運(yùn)的平衡所需要的抓取點(diǎn)數(shù)及其在工件上的位置，錄入控制系統(tǒng)。

主軌道4上可并列多個(gè)節(jié)點(diǎn)軌道2，每個(gè)節(jié)點(diǎn)軌道2上可設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)小車1，每個(gè)節(jié)點(diǎn)小車1可在控制系統(tǒng)的控制下獨(dú)立移動并根據(jù)對應(yīng)抓取位置的高度伸出工件抓取頭12。工作時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先錄入的抓取點(diǎn)數(shù)及其在工件上的位置調(diào)配一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)軌道2沿主軌道4（y軸方向）移動至待搬運(yùn)工件上方，調(diào)配節(jié)點(diǎn)軌道2上一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)小車1沿節(jié)點(diǎn)軌道2（x軸）移動到工件抓取位置的上方。然后，根據(jù)預(yù)先錄入的對應(yīng)各抓取點(diǎn)位置的高度（或采用實(shí)時(shí)檢測下降高度）分別降下抓取頭，抓取頭接觸到工件7表面后，吸住工件7。

然后，同步提升各參與工件抓取的節(jié)點(diǎn)小車1的工件抓取頭12，使工件平衡吊起。節(jié)點(diǎn)軌道驅(qū)動車3帶動節(jié)點(diǎn)軌道2連同節(jié)點(diǎn)小車1及下方吊起的工件7沿主軌道（y軸方向）水平移動至預(yù)定搬運(yùn)位置上方（若需進(jìn)行橫向移動，則通過控制節(jié)點(diǎn)小車1在節(jié)點(diǎn)軌道2上移動來完成）。工件7到達(dá)預(yù)定搬運(yùn)位置正上方后，各參與工件抓取的節(jié)點(diǎn)小車1的工件抓取頭12同步下降，工件7降至預(yù)定搬運(yùn)位置，解除抓取，即完成工件的拾取和搬運(yùn)工作。

通過主軌道提升裝置5沿立柱6（z軸高度方向）提升或降低主軌道4，可以滿足多種不同高度工作平臺的需要。

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