[发明专利]一种冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置及其控制方法

权利要求书

1.一种冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置，包括工业机器人（1）、力传感器(2)、机械夹抱装置(3)、气动控制装置及控制器(13)，其特征在于：所述力传感器（2）固定连接安装在工业机器人（1）末端的一个法兰（1-1）与机械夹抱装置（3）的一个连接法兰（3-1）之间；所述控制器（13）与工业机器人（1）电连接；所述控制器（13）实时获得力传感器（2）检测到的力信号，并按给定的PID控制算法，控制机械夹抱装置（3）的夹持力，实现物料的轻柔滑落，减轻滑落时的冲击力。

2.根据权利要求1所述的冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置，其特征在于：所述机械夹抱装置(3)的结构是：所述连接法兰（3-1）安装在一个机架（3-6）上，一个夹紧气缸（3-3）的缸体一端固定在所述机架（3-6）上，而其活塞杆一端则与一个夹臂（3-4）连接，所述夹臂（3-4）通过一个直线导轨（3-2）滑配安装在所述机架（3-6）上，所述夹臂（3-4）上带有若干钢针（3-5），目的是在脱箱过程中，确保当夹臂（3-4）夹持纸箱（4）时，纸箱（4）在夹臂（3-4）上不会滑落，而纸箱（4）中的物料（5）相对纸箱（4）滑落。

3.根据权利要求1所述的冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置，其特征在于：所述气动控制装置的结构是：一个外部气源与一个双电控二位五通换向阀（10）的进气口（10-1）连接，所述双电控二位五通换向阀（10）的一个出气口（10-2）依次经一个气动压力比例阀（8）和一个速度控制阀（6）与一个夹紧气缸（3-3）的有杆腔连接；所述气动压力比例阀（8）与一个单向阀（9）并联连接；所述双电控二位五通换向阀（10）的另一个出气口（10-3）经一个速度控制阀（7）与一个夹紧气缸（3-3）的无杆腔连接；所述气动控制装置电连接所述控制器（13）。

4.一种冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置控制方法，用于对根据权利1所述的一种冲击力可控的上提式纸箱脱箱装置进行控制，其特征在于控制操作步骤如下：

1）机械夹抱装置（3）夹起物料（5）：机械夹抱装置（3）将纸箱（4）连同其内的物料（5）夹紧、抬起一定高度；

2）力传感器（2）实时检测机器人（1）受力：力传感器（2）实时检测机器人（1）受到的向下拉力，包括机械夹抱装置（3）、纸箱（4）的重力及物料（5）相对纸箱（4）的向下拉力；

3）控制器（13）判定内容：物料（5）相对于纸箱（4）的向下拉力是否大于或等于物料（5）重力的90%；

4）若判定结果为是：此时控制器（13）通过减小输出至气动压力比例阀（8）的电磁线圈上的电压大小，减小气动压力比例阀（8）输出的气压，从而减小夹臂夹紧气缸（3-3）的夹持力，进而减小物料（5）与纸箱（4）之间的静摩擦力；

5）若判定结果为否：此时控制器（13）通过控制输出至气动压力比例阀（8）的电磁线圈上的电压大小，控制气动压力比例阀（8）输出的气压，从而控制夹臂夹紧气缸（3-3）的夹持力，进而控制物料（5）与纸箱（4）之间的动摩擦力，并且利用PID算法将动摩擦力控制在物料（5）重力的75%左右，也即将动摩擦力维持在一个较大的值附近，从而减小物料（5）向下滑落时的加速度和速度，进而减轻冲击力，最终物料（5）从纸箱（4）中缓慢地滑落到载物台上，完成一个工作循环。