[发明专利]一种位姿误差自补偿的码垛机器人及其码垛方法

说明书

本发明公开了一种位姿误差自补偿的码垛机器人，属于自动化领域。包括底座机构、腰部回转机构、臂部机构、腕部机构、执行机构、视觉机构六部分。本发明一方面，通过在视觉机构确定执行末端的实际位姿信息，与理论位姿信息进行对比，对合成运动矢量进行修正并输出，提高机器人运动的精准性，另一方面，通过对执行末端的机械夹爪进行改进，具体为机械夹爪上安装两个真空吸盘，在夹指上设置防滑件，在保证机械夹爪的稳定性的前提下，尽可能减小货物之间的距离。解决了码垛存在偏差、不稳定，容易形成安全隐患的问题。

技术领域

本发明属于自动化领域，尤其是一种位姿误差自补偿的码垛机器人及其码垛方法。

背景技术

码垛机器人是机械与计算机程序有机结合的产物。为现代生产提供了更高的生产效率。在物流运输行业有着广泛的应用，不仅节省了劳动力，节省空间，而且提高了运输效率、降低了运输成本。其中，现有的码垛机器人多大采用串联多关节机器人，具有很高的自由度，几乎适合于任何轨迹或角度的工作，可以自由编程，完成全自动化的码垛工作，提高生产效率。

当货物垛堆存在偏差时，在运输和后期固定过程中，很容易造成垛堆坍塌，形成安全隐患。其中，申请人自行研究过现有技术后，发现造成码垛存在偏差、不稳定的主要有两方面的原因。一是机器人根据离线加工程序给定的理论位姿来完成码垛定位，但是由于串联多关节机器人安装姿态、关节运动误差、理论加工模型与实际加工模型等原因的存在。在多次累积运动、工作后，机器人在加工时通常无法保证机器人末端执行器的运动方向与目标执行位置表面的法向一致性，会存在一定的姿态角度偏差，即机器人的执行末端实际位姿与理论位姿不匹配。二是现有的有执行末端，保证夹持的稳定性，一般采用的机械夹爪为的“L”形，导致在抽出机械夹爪后，货物与货物之间存在较大间隙，进一步加大误差的累积。

发明内容

发明目的：提供一种位姿误差自补偿的码垛机器人及其码垛方法，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种位姿误差自补偿的码垛机器人，包括：

底座机构，包括由若干钢板焊接而成圆台形框架，固定连接在所述框架下方、并与工作台面固定的下底板，固定连接在所述框架上方的上底板，在所述框架四周焊接有加强筋；其中，所述上底板中心位置设置有一个旋转螺纹孔；

机械臂，包括腰部回转机构，设置在所述回转机构上方的臂部机构，以及与所述臂部机构相连接的腕部机构；

执行机构，包括与所述腕部机构固定连接的固定板，固定安装在所述固定板底部的直线模组和滑动导轨，与设置所述直线模组和滑动导轨上的输出滑块固定连接的机械夹爪，以及设置在所述固定板两侧、且错位排开的两个真空吸盘；

视觉机构，包括设置在所述码垛机器人一侧的激光追踪器，以及固定安装在所述执行机构上的至少六个球靶。

在进一步实施过程中，所述腰部回转机构包括：设置在所述上底板上方的腰部支撑座，固定安装在所述腰部支撑座内腰部伺服电机，通过传动齿轮组或传动皮带与所述腰部伺服电机相连接的第一减速机；其中，所述第一减速机的上部的输出端设置在所述腰部支撑座内部，下部的输出端连接有旋转轴，所述旋转轴穿过所述旋转螺纹孔、且内外螺纹啮合。

在进一步实施过程中，所述臂部机构包括：固定安装在所述腰部支撑座上的第一伺服电机和第二伺服电机，设置在所述腰部支撑座上的大臂，与所述大臂通过回转销轴连接的小臂，与所述第一伺服电机输出轴相连接的第一连杆，两端与在所述小臂一端和第一连杆通过销轴相连接的第二连杆；其中，所述第一连杆、第二连杆、大臂和小臂组成一个平行四边形；