一种适用于环形物料抓取的柔性装置的制作方法

1.本发明属于工业机器人物料抓取领域，特别是一种适用于环形物料抓取的柔性装置。


背景技术：

2.工业机器人为广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。
3.为实现各种工业加工制造功能，通常需要设计专用夹具，常用的夹具类型如虎钳式、卡盘式、吸盘式、分度头式和回转工作台式等，这类夹具具有一定的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，机械手配件其中大多数已成为机床的一种标准附件。
4.但在某些产品零件的自动抓取工序方面，如船舶管系装配焊接领域，则需要设计专用型夹具，且船舶管系具有多批次、小批量的离散型生产加工特点，更需要夹具具有一定的柔性设计。目前，市面上有一些可用于特定环形物料抓取的夹具，但只能适用于特定规格的物料，真正具有一定柔性且可用于环形物料抓取的装置尚未可见。
5.因此，设计一种可用于环形物料抓取的柔性装置为当前环形物料自动抓取领域急需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适用于环形物料抓取的柔性装置，可与工业机器人进行综合集成，通过工业机器人控制系统的闭环控制，可实现环形物料的柔性抓取及放置动作，为进一步实现车间工厂单元级工位的自动化运行提供基础支持。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：
8.一种适用于环形物料抓取的柔性装置，包括连接法兰、气体调节阀、气动装置、内撑气爪、力矩传感器；
9.所述连接法兰用于连接工业机器人末端；连接法兰上设有气动装置和内撑气爪；所述气体调节阀采用一进一出方式，设置在内撑气爪的安装座上；所述气体调节阀通过控制阀门回路来驱动气动装置的动作，实现三个内撑气爪的开合；
10.所述力矩传感器设置在连接法兰内，用于检测气动装置带动内撑气爪夹持物料时的力矩，由工业机器人控制系统调整内撑气爪的夹持力矩。
11.本发明与现有技术相比，其显著优点是：
12.(1)本装置可与工业机器人进行综合集成，能够实现环形物料的抓取及放置动作，并且可适配多种环形物料，具有一定的柔性。
13.(2)本装置采用一体化设计理念，集成光电传感器、气动装置、工业相机、光源及力矩传感器等多部件，装置之间主要采用螺栓连接，既减少了装置的自重，又能够保证动作执
行精度。
14.(3)本装置气动装置和内撑气爪能够根据实际物料的结构形式进行动态调整，具有一定的扩展性。
附图说明
15.图1本发明柔性装置组成结构图。
具体实施方式
16.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
17.结合图1，本实施例的一种适用于环形物料抓取的柔性装置，主要由连接法兰1、气体调节阀2、光电传感器3、气动装置4、内撑气爪5、工业相机6、光源7、力矩传感器8组成，各组成部分之间采用螺栓连接；
18.所述连接法兰1采用一体化设计方式，与内撑气爪5的安装座一体结构，连接工业机器人末端关节安装孔，并为其它部件提供刚性的安装环境；
19.所述气体调节阀2采用一进一出设计方式，设置在内撑气爪5的安装座上，通过控制阀门回路来驱动气动装置4(设置在内撑气爪安装座内的三个气缸)的动作，实现三个内撑气爪5的开合；三个内撑气爪5沿圆周等角度间隔布置，相邻内撑气爪5之间夹角为120
°
，每个内撑气爪5外侧均设有凹槽结构，内撑气爪5伸入环形物料后，向外打开，凹槽卡入环形物料内圆孔，实现环形物料的夹持。凹槽采用倒圆角结构，避免直角棱处对工件的划伤。
20.内撑气爪5的安装座上设有光电传感器3，用于判断内撑气爪5上是否有物料，并为工业机器人控制系统提供判断信号，避免发生误夹、漏夹情况；
21.气动装置4为本装置的动力单元，采用设置在内撑气爪安装座内的三个气缸，通过执行气体调节阀的控制动作为内撑气爪5开合提供动力，动力来源为压缩空气；
22.内撑气爪5为抓取物料的执行结构，机械行程受气动装置4的控制，可实现物料的抓取与放置；
23.内撑气爪5的安装座上设有工业相机6，用于采集环形物料图像，根据物料形状判断物料内孔位置，主要用于物料定位，并将物料的位置信息上传至工业机器人控制系统，以控制工业机器人末端的移动位置。
24.工业相机6前端设有光源7，主要为工业相机6提供照明，光源需要根据物料材质及应用环境综合确定；
25.力矩传感器8设置在连接法兰1内，用于检测气动装置4带动内撑气爪5夹持物料时的力矩，根据物料的种类及重量情况，由工业机器人控制系统动态控制气体调节阀2调整内撑气爪5的夹持力矩的数值，通过本装置实现物料的柔性抓取。
26.本装置能够与工业机器人进行综合集成，通过工业机器人控制系统的闭环控制，可实现环形物料的柔性抓取及放置动作，为进一步实现车间工厂单元级工位的自动化运行提供基础支持。


技术特征：
1.一种适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，包括连接法兰(1)、气体调节阀(2)、气动装置(4)、内撑气爪(5)、力矩传感器(8)；所述连接法兰(1)用于连接工业机器人末端；连接法兰(1)上设有气动装置(4)和内撑气爪(5)；所述气体调节阀(2)采用一进一出方式，设置在内撑气爪(5)的安装座上；所述气体调节阀(2)通过控制阀门回路来驱动气动装置(4)的动作，实现三个内撑气爪(5)的开合；所述力矩传感器(8)设置在连接法兰(1)内，用于检测气动装置(4)带动内撑气爪(5)夹持物料时的力矩，由工业机器人控制系统调整内撑气爪(5)的夹持力矩。2.根据权利要求1所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，三个内撑气爪(5)沿圆周等角度间隔布置，相邻内撑气爪(5)之间夹角为120
°
。3.根据权利要求1所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，所述内撑气爪(5)外侧均设有凹槽结构，用于卡入环形物料内圆孔。4.根据权利要求1所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，内撑气爪(5)的安装座上设有光电传感器(3)，用于判断内撑气爪(5)上是否有物料。5.根据权利要求1所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，内撑气爪(5)的安装座上设有工业相机(6)，用于物料定位。6.根据权利要求5所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，所述工业相机(6)前端设有光源(7)。7.根据权利要求1所述的适用于环形物料抓取的柔性装置，其特征在于，所述连接法兰(1)与内撑气爪(5)的安装座采用一体结构。

技术总结
本发明公开了一种适用于环形物料抓取的柔性装置，包括连接法兰、气体调节阀、气动装置、内撑气爪、力矩传感器；所述连接法兰用于连接工业机器人末端；连接法兰上设有气动装置和内撑气爪；所述气体调节阀采用一进一出设计方式，设置在内撑气爪的安装座上；所述气体调节阀通过控制阀门回路来驱动气动装置的动作，实现三个内撑气爪的开合；所述力矩传感器设置在连接法兰内，用于检测气动装置带动内撑气爪夹持物料时的力矩，由工业机器人控制系统调整内撑气爪的夹持力矩。本发明可与工业机器人进行综合集成，通过工业机器人控制系统的闭环控制，可实现环形物料的柔性抓取及放置动作，为进一步实现车间工厂单元级工位的自动化运行提供基础支持。提供基础支持。提供基础支持。


技术研发人员：刘超 孙宏伟 张本顺 王传生 孟祥慈 王纪潼
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一六研究所
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/5/25