專利名稱：一種物料搬運(yùn)機(jī)器人及其工業(yè)過程控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域，具體應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場搬運(yùn)工件。
背景技術(shù)：
用于工業(yè)現(xiàn)場的搬運(yùn)機(jī)器人，主要適用于替代人力進(jìn)行一些危險工件的搬運(yùn)，比如熱模鍛搬運(yùn)機(jī)器人一般用于在鍛造生產(chǎn)和鑄件落砂等工作條件惡劣的場合，改善工人的勞動強(qiáng)度，該機(jī)器人能完成取料、提升、擺動、下降、卸料工業(yè)過程，包括回轉(zhuǎn)工作臺，直線滑臺以及升降裝置；但是工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜多樣，一成不變的機(jī)器人工作循環(huán)無法滿足機(jī)器人需要針對不同的工業(yè)環(huán)境或工業(yè)過程進(jìn)行加減速以及適時調(diào)整運(yùn)動位置的需求；然而一些機(jī)器人通過增加部件或增加控制器件來增加一些機(jī)器人的調(diào)整功能，這些機(jī)器人操作起來非常麻煩， 對操作者的要求比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足提供一種物料搬運(yùn)機(jī)器人及其工業(yè)過程控制方法，其中，物料搬運(yùn)機(jī)器人具有方便控制和操作的硬件系統(tǒng)，該物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法應(yīng)能簡化操作步驟，可以針對不同工業(yè)現(xiàn)場設(shè)定不同的工作模式。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其能完成取料、提升、擺動、下降、卸料工業(yè)過程，包括主體支架，用于實現(xiàn)擺動過程的回轉(zhuǎn)工作臺，用于實現(xiàn)取料和卸料過程的直線滑臺以及用于實現(xiàn)提升和下降過程的升降裝置；回轉(zhuǎn)工作臺上設(shè)置驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)電機(jī)，直線滑臺上設(shè)置用于驅(qū)動直線滑臺伸縮的滑臺電機(jī)，直線滑臺的前端安裝機(jī)械手爪，機(jī)械手爪的端部安裝用于驅(qū)動機(jī)械手爪伸縮的伸縮氣缸；上述的升降裝置的下方安裝用于驅(qū)動升降裝置升降的升降氣缸；還包括用于整個機(jī)器人工業(yè)過程控制的控制柜，控制柜內(nèi)安裝單片機(jī)控制器，包括單片機(jī)，以及安裝于單片機(jī)輸入輸出信號前端的光電耦合器；控制柜上設(shè)置用于實現(xiàn)與本物料搬運(yùn)機(jī)器人實現(xiàn)交互控制的觸摸屏；上述的滑臺電機(jī)和回轉(zhuǎn)電機(jī)為伺服電機(jī)；滑臺電機(jī)、回轉(zhuǎn)電機(jī)、升降氣缸和伸縮氣缸的信號線連接至單片機(jī)控制器中。進(jìn)一步的是上述回轉(zhuǎn)工作臺和直線滑臺的動作機(jī)構(gòu)上均安裝有限位監(jiān)測裝置；所述的升降裝置和機(jī)械手爪上分別設(shè)置控制其運(yùn)行停止位置的位置監(jiān)測開關(guān)。優(yōu)選的是上述單片機(jī)控制器中控制滑臺電機(jī)和回轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出信號線上設(shè)置的光電稱合器為高速光電稱合器。進(jìn)一步的是上述升降氣缸和伸縮氣缸的氣路中安裝有可編程電磁閥，可編程電磁閥的信號線連接至單片機(jī)控制器中。進(jìn)一步的是上述控制柜上設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停開關(guān)，該急停開關(guān)的信號線連接至單片機(jī)控制器上；與此同時，在觸摸屏的操作界面中設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停按鈕，該急停按鈕通過軟件編程實現(xiàn)。上述任何一種物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法，在開始整個工業(yè)過程后，具有是否手動設(shè)定的步驟；執(zhí)行是后進(jìn)入模式選擇步驟，模式選擇步驟中包括用于手動調(diào)整機(jī)械手爪狀態(tài)的手動模式，用于以默認(rèn)參數(shù)自動運(yùn)行的自動模式，用于定量旋轉(zhuǎn)或前進(jìn)的增量模式以及用于驗證程序?qū)εc錯的單段模式；參數(shù)設(shè)定步驟，針對不同的模式進(jìn)行填表式的參數(shù)輸入；執(zhí)行工業(yè)過程的步驟； 上述的是否手動設(shè)定的步驟中，執(zhí)行否或無響應(yīng)時，默認(rèn)執(zhí)行自動模式，該自動模式以默認(rèn)參數(shù)執(zhí)行工業(yè)過程。進(jìn)一步的，在上述是否手動設(shè)定的步驟中，無響應(yīng)的時間為2秒-5秒，經(jīng)過該時間后執(zhí)行無響應(yīng)的步驟。進(jìn)一步的，上述整個工業(yè)過程控制的人工操作步驟在觸摸屏13上操作。本發(fā)明的有益效果是對于物料搬運(yùn)機(jī)器人來說I、通過單片機(jī)、觸摸屏、伺服電機(jī)等組成的可控制硬件系統(tǒng)，使得本物料搬運(yùn)機(jī)器人可交互能力增強(qiáng)，能用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境；2、設(shè)置限位裝置有利于機(jī)器人在控制時能更加精準(zhǔn)，并且保證了運(yùn)動的可靠性；3、在輸入輸出信號上設(shè)置光電耦合器，增加了本機(jī)器人的抗干擾能力，提高了整個控制硬件系統(tǒng)的可靠性；4、設(shè)置氣缸上設(shè)置的電磁閥，不僅具有氣缸的開關(guān)控制功能，而且能實現(xiàn)氣缸運(yùn)動速度的可控性；5、雙急停功能的設(shè)置，進(jìn)一步增加了機(jī)器人的可靠性，確保出線問題時及時停止。對于上述物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法來說I、具有多模式工作模式，適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境；2、填表式參數(shù)設(shè)置，簡化了操作者的操作難度，只需要通過觸摸屏的設(shè)置即可實現(xiàn)整個搬運(yùn)機(jī)器人的控制過程；3、在模式選擇之前設(shè)置無響應(yīng)執(zhí)行自動模式的功能，使得整個機(jī)器人不會因為無人工操作陷入停滯狀態(tài)，提高了工作效率，非常人性化。綜上所述，本發(fā)明整體上適用于復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，能方便靈活的進(jìn)行不同模式的控制，讓機(jī)器人針對不同的工作時間、工作地點或工作階段進(jìn)行最合適的工作過程，使得機(jī)器人搬運(yùn)工作及時高效。同時本發(fā)明的機(jī)器人可靠性高。


圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明單片機(jī)控制器的控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明工業(yè)過程控制流程圖。
附圖標(biāo)記說明I-機(jī)械手爪，2-伸縮氣缸，3-直線滑臺，4-滑臺電機(jī)，5-柱體支架，6_升降裝置，7-升降氣缸，8-回轉(zhuǎn)電機(jī)，9-信號線，10-光電耦合器，11-控制柜，12-單片機(jī)，13-觸摸屏，14-回轉(zhuǎn)工作臺。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例描述本發(fā)明
具體實施例方式如圖I、圖2和圖3所示，其示出了本發(fā)明的一個實施例，本實施例的物料搬運(yùn)機(jī)器人能完成取料、提升、擺動、下降、卸料工業(yè)過程，包括主體支架5，用于實現(xiàn)擺動過程的回轉(zhuǎn)工作臺14，用于實現(xiàn)取料和卸料過程的直線滑臺3以及用于實現(xiàn)提升和下降過程的升降裝置6 ;其中，回轉(zhuǎn)工作臺14安裝于主體支架5的底部，回轉(zhuǎn)工作臺14底部設(shè)置萬向輪，主體支架5兩側(cè)安裝升降氣缸7，升降氣缸7的活塞輸出軸上安裝升降裝置6，升降裝置6滑動 安裝在主體支架5上，升降裝置6頂部連接直線滑臺3，直線滑臺3固定安裝在主體支架5上，其水平設(shè)置，直線滑臺3的前端安裝機(jī)械手爪I ;回轉(zhuǎn)工作臺14上設(shè)置驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺14轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)電機(jī)8，直線滑臺3上設(shè)置用于驅(qū)動直線滑臺伸縮的滑臺電機(jī)4，直線滑臺3的前端安裝機(jī)械手爪1，機(jī)械手爪I的端部安裝用于驅(qū)動機(jī)械手爪I伸縮的伸縮氣缸2 ;上述的升降裝置6的下方安裝用于驅(qū)動升降裝置6升降的升降氣缸7;上述的物流搬運(yùn)機(jī)器人還包括能實現(xiàn)整個機(jī)器人工業(yè)過程控制的控制柜11，控制柜11內(nèi)安裝單片機(jī)控制器，包括單片機(jī)12，單片機(jī)12安裝在PCB(印刷線路板)上，PCB上還安裝其他用于實現(xiàn)單片機(jī)12控制功能的元器件，其中單片機(jī)12的所有輸入輸出信號線前端均安裝光電耦合器10 ;控制柜11上設(shè)置用于實現(xiàn)與本物料搬運(yùn)機(jī)器人實現(xiàn)交互控制的觸摸屏13 ；為了實現(xiàn)上述單片機(jī)12通過觸摸屏13對整個物料搬運(yùn)機(jī)器人交互控制的功能，上述的滑臺電機(jī)4和回轉(zhuǎn)電機(jī)8為伺服電機(jī)，滑臺電機(jī)4、回轉(zhuǎn)電機(jī)8、升降氣缸7和伸縮氣缸2的信號線9連接至單片機(jī)控制器中。為了在物料搬運(yùn)機(jī)器人在執(zhí)行工業(yè)過程中能精確運(yùn)行，上述回轉(zhuǎn)工作臺14和直線滑臺3的動作機(jī)構(gòu)上均安裝有限位監(jiān)測裝置；所述的升降裝置6和機(jī)械手爪I上分別設(shè)置控制其運(yùn)行停止位置的位置監(jiān)測開關(guān)。為了進(jìn)一步增加單片機(jī)控制時的抗干擾能力，上述單片機(jī)控制器中控制滑臺電機(jī)4和回轉(zhuǎn)電機(jī)8的輸出信號線上設(shè)置的光電稱合器為高速光電稱合器。上述的升降氣缸7和伸縮氣缸2的氣路中安裝有可編程電磁閥，可編程電磁閥的信號線連接至單片機(jī)控制器中，如此一來，單片機(jī)在控制氣缸時不僅能控制氣缸的運(yùn)動和停止，同時能控制氣缸的運(yùn)動速度，通過控制電磁閥的開度來實現(xiàn)。為了保證整個搬運(yùn)機(jī)器人遇到意外時能即時停止，在控制柜11上設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停開關(guān)，該急停開關(guān)的信號線連接至單片機(jī)控制器上；與此同時，在觸摸屏13的操作界面中設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停按鈕，該急停按鈕通過軟件編程實現(xiàn)。雙保險，保證了急停功能的可靠性。本發(fā)明還包括上述的物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法，當(dāng)開始整個工業(yè)過程后，具有:是否手動設(shè)定的步驟；執(zhí)行是后進(jìn)入模式選擇步驟，模式選擇步驟中包括用于手動調(diào)整機(jī)械手爪狀態(tài)的手動模式，用于以默認(rèn)參數(shù)自動運(yùn)行的自動模式，用于定量旋轉(zhuǎn)或前進(jìn)的增量模式以及用于驗證程序?qū)εc錯的單段模式；參數(shù)設(shè)定步驟，針對不同的模式進(jìn)行填表式的參數(shù)輸入；執(zhí)行工業(yè)過程的步驟；上述的是否手動設(shè)定的步驟中，執(zhí)行否或無響應(yīng)時，默認(rèn)執(zhí)行自動模式，該自動模式以默認(rèn)參數(shù)執(zhí)行工業(yè)過程。設(shè)定四種工作模式，主要是針對工業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境，不同的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境需要 本物料搬運(yùn)機(jī)器人能靈敏的進(jìn)行加減速控制，并且需要更改不同的動作順序，以高效的工作模式適用每一個工業(yè)現(xiàn)場。手動模式下可以進(jìn)行急停、復(fù)位、回零、倍率、增量、設(shè)置、編程等操作，手動模式適用于需要進(jìn)行手動調(diào)整機(jī)械手的狀態(tài)以及測試各個基本動作，設(shè)置此模式是為了方便調(diào)試與操作機(jī)械手，可以點擊觸摸屏上“手動”進(jìn)入此模式。增量模式下可以進(jìn)行定量的旋轉(zhuǎn)或者是前進(jìn)。適用于定量調(diào)整機(jī)械手的直線行程與旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置此模式是為了方便調(diào)試與操作機(jī)械手，可以點擊觸摸屏上“增量”。自動模式下機(jī)械手可以自動循環(huán)用戶程序以達(dá)到功能要求，設(shè)置此模式為了讓所需要的動作自動運(yùn)行，可以點擊觸摸屏上“自動”進(jìn)入此模式。單段模式下可以驗證程序的對與錯，設(shè)置此模式為了讓所需要的動作能夠在調(diào)試模式下運(yùn)行，可以點擊觸摸屏上“單段”進(jìn)入此模式。上述的是否手動設(shè)定的步驟中，無響應(yīng)的時間為2秒-5秒，經(jīng)過該時間后執(zhí)行無響應(yīng)的步驟。當(dāng)始終進(jìn)行自動模式默認(rèn)執(zhí)行時，可以將無響應(yīng)時間設(shè)定為2秒，如此可以提
高效率。上述整個工業(yè)過程控制的人工操作步驟在觸摸屏13上操作。所述的人工操作步驟是指除了上述工業(yè)過程控制方法中的執(zhí)行步驟以外的步驟；具體的主要是涉及參數(shù)設(shè)定步驟中填表式參數(shù)輸入，所述填表式參數(shù)輸入是指，在觸摸屏的界面中設(shè)置對應(yīng)每一個步驟的菜單，該菜單的界面為表格，只需要在表格內(nèi)輸入?yún)?shù)即可。下面給出一個參數(shù)設(shè)定表格
權(quán)利要求
1.一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其能完成取料、提升、擺動、下降、卸料工業(yè)過程，包括主體支架(5)，用于實現(xiàn)擺動過程的回轉(zhuǎn)工作臺(14)，用于實現(xiàn)取料和卸料過程的直線滑臺(3)以及用于實現(xiàn)提升和下降過程的升降裝置(6);回轉(zhuǎn)工作臺(14)上設(shè)置驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺(14)轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)電機(jī)(8)，直線滑臺(3)上設(shè)置用于驅(qū)動直線滑臺伸縮的滑臺電機(jī)(4)，直線滑臺(3)的前端安裝機(jī)械手爪(I)，機(jī)械手爪(I)的端部安裝用于驅(qū)動機(jī)械手爪(I)伸縮的伸縮氣缸(2);上述的升降裝置(6)的下方安裝用于驅(qū)動升降裝置(6)升降的升降氣缸(7)；其特征在于 還包括用于整個機(jī)器人工業(yè)過程控制的控制柜(11)，控制柜(11)內(nèi)安裝單片機(jī)控制器，包括單片機(jī)(12)，以及安裝于單片機(jī)(12)輸入輸出信號前端的光電耦合器(10);控制柜(11)上設(shè)置用于實現(xiàn)與本物料搬運(yùn)機(jī)器人實現(xiàn)交互控制的觸摸屏(13)； 上述的滑臺電機(jī)⑷和回轉(zhuǎn)電機(jī)⑶為伺服電機(jī)；滑臺電機(jī)(4)、回轉(zhuǎn)電機(jī)(8)、升降氣缸(7)和伸縮氣缸(2)的信號線(9)連接至單片機(jī)控制器中。
2.如權(quán)利要求I所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺(14)和直線滑臺(3)的動作機(jī)構(gòu)上均安裝有限位監(jiān)測裝置；所述的升降裝置(6)和機(jī)械手爪(I)上分別設(shè)置控制其運(yùn)行停止位置的位置監(jiān)測開關(guān)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其特征在于單片機(jī)控制器中控制滑臺電機(jī)⑷和回轉(zhuǎn)電機(jī)⑶的輸出信號線上設(shè)置的光電耦合器為高速光電耦合器。
4.如權(quán)利要求I所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其特征在于升降氣缸(7)和伸縮氣缸(2)的氣路中安裝有可編程電磁閥，可編程電磁閥的信號線連接至單片機(jī)控制器中。
5.如權(quán)利要求I所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，其特征在于在控制柜(11)上設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停開關(guān)，該急停開關(guān)的信號線連接至單片機(jī)控制器上；與此同時，在觸摸屏(13)的操作界面中設(shè)置能切斷單片機(jī)控制器所有輸出信號的急停按鈕，該急停按鈕通過軟件編程實現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1-5所述的任何一種物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法，其特征在于在開始整個工業(yè)過程后，具有 是否手動設(shè)定的步驟； 執(zhí)行是后進(jìn)入模式選擇步驟，模式選擇步驟中包括用于手動調(diào)整機(jī)械手爪狀態(tài)的手動模式，用于以默認(rèn)參數(shù)自動運(yùn)行的自動模式，用于定量旋轉(zhuǎn)或前進(jìn)的增量模式以及用于驗證程序?qū)εc錯的單段模式； 參數(shù)設(shè)定步驟，針對不同的模式進(jìn)行填表式的參數(shù)輸入； 執(zhí)行工業(yè)過程的步驟； 上述的是否手動設(shè)定的步驟中，執(zhí)行否或無響應(yīng)時，默認(rèn)執(zhí)行自動模式，該自動模式以默認(rèn)參數(shù)執(zhí)行工業(yè)過程。
7.如權(quán)利要求6所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法，其特征在于是否手動設(shè)定的步驟中，無響應(yīng)的時間為2秒-5秒，經(jīng)過該時間后執(zhí)行無響應(yīng)的步驟。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法，其特征在于整個工業(yè)過程控制的人工操作步驟在觸摸屏(13)上操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域，公開了一種物料搬運(yùn)機(jī)器人及其工業(yè)過程控制方法；本發(fā)明的物料搬運(yùn)機(jī)器人具有方便控制和操作的硬件系統(tǒng)，該物料搬運(yùn)機(jī)器人的工業(yè)過程控制方法簡化了操作步驟，可以針對不同工業(yè)現(xiàn)場設(shè)定不同的工作模式。本物料搬運(yùn)機(jī)器人的控制硬件包括控制柜，控制柜內(nèi)安裝單片機(jī)控制器，包括單片機(jī)，以及安裝于單片機(jī)輸入輸出信號前端的光電耦合器；控制柜上設(shè)置用于實現(xiàn)與本物料搬運(yùn)機(jī)器人實現(xiàn)交互控制的觸摸屏；本發(fā)明的工業(yè)過程控制方法，提供了多種工作模式，適用于復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，能方便靈活的進(jìn)行不同模式的控制，讓機(jī)器人針對不同的工作時間、工作地點或工作階段進(jìn)行最合適的工作過程，使得機(jī)器人搬運(yùn)工作及時高效。
文檔編號B25J9/16GK102794768SQ20121033111
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者冒益海, 楊彩芳, 莊源昌, 孫磊, 黃源, 瞿艷蘭, 方立農(nóng), 陳潔 申請人:江南現(xiàn)代工業(yè)研究院, 常州數(shù)控技術(shù)研究所