一种用于易燃物的搬运机器人系统及其使用方法与流程

专利2022-05-10  5



1.本发明涉及搬运机器人领域,尤其涉及一种用于易燃物的搬运机器人系统及其使用方法。


背景技术:

2.搬运机器人作为信息时代的新兴产业,为现代工业的高速自动化生产和先进制造提供了极为重要的技术支撑,而且在扩大企业生产和促进社会发展等方面所起到的作用越来越重要。在日本、欧美等工业发达国家中,各种类型的搬运机器人已广泛应用于化工、食品加工与包装、物流、机械制造等诸多领域中,并不断快速地向其他领域不断延伸、发展。作为现代企业生产过程中不可替代的重要手段与不可或缺的自动化工业装备,工业机器人在很大程度上已经改变了整个社会的生产、生活方式。近年来由于劳动力成本大幅上涨、经济结构调整以及产业升级的需要,中国工业机器人使用量呈现快速、大幅上升趋势,其应用领域也已经从传统的制造行业向化工、食品加工包装、物流等行业迅速扩散。但是现有技术中,仍然未能解决一些易燃物的自动搬运机器人的静电问题,尤其在运输的过程中,静电产生能使得易燃物引发火灾,由于静电之间的累积,进而静电与静电之间产生强力电场,电场之间产生电火花,从而使易燃物燃烧。在运输过程中因易燃物堆积的接触部位依然带上了一定的静电,无法将此静电完全清除,因此在搬运的过程中即要进行清除该静电,避免事故发生,而且绝缘性材料的静电不导电,可燃物外表的绝缘体材料的静电依然可以储存起来,当储存到一定量时,产生较大的静电场,该静电场在运输存在产生火花的安全隐患。


技术实现要素:

3.本发明克服了现有技术的不足,提供了一种用于易燃物的搬运机器人系统及其使用方法。
4.为达上述目的,本发明采用的技术方案为:
5.本发明第一方面提供了一种用于易燃物的搬运机器人系统,包括第一方向移动机构、第二方向移动机构、纵向移动机构,
6.所述第一方向移动机构包括支架,所述支架上设置有若干第一线性导轨,所述第一线性导轨的两端均设置有第一气缸,而且所述第一线性导轨连接导向板,所述第一气缸用于限定所述导向板的极限运动位置,所述第一线性导轨对称设置于所述支架的两侧,所述导向板设置在两个所述第一线性导轨之间;
7.所述第二方向移动机构包括连接所述导向板的若干第二线性滑轨、连接所述导向板的第一驱动电机,所述第二线性滑轨的两端均设置限位块,所述第一驱动电机的输出端连接第一齿轮,所述第一齿轮与第一齿条进行啮合做直线运动,所述第一齿条设置于所述支架上,所述导向板上还设置有第三驱动电机,所述第三驱动电机在齿轮与齿条的作用下驱动所述导向板进行直线运动,所述第二线性导轨对称设置于所述导向板两侧;
8.所述纵向移动机构包括纵向支撑机架,所述纵向支撑机架上设置有若干导杆,所
述导杆在直线轴承的连接下做直线运动,所述导杆的一端连接固定块,另一端连接缓冲块,所述固定块上设置有第二气缸,所述第二气缸用于监测所述缓冲块的移动位置;
9.所述纵向支撑机架上还设置有第三气缸,所述第三气缸的输出端连接所述缓冲块,所述缓冲块的四周均设置有缓冲垫;
10.所述缓冲垫连接调节板,所述调节板上设置有第二驱动电机,所述第二驱动电机的第一输出端连接第二齿轮,所述第二驱动电机的第二输出端连接第三齿轮,所述第二齿轮与第二齿条进行啮合,所述第三齿轮与第三齿条进行啮合,所述第三齿条连接吸附板;
11.所述调节板上还设置有移动导轨,所述移动导轨连接风口板,所述风口板上设置若干细孔,所述细孔上均设置至少两根气管,所述气管的另一端均连接电荷发生器,所述电荷发生器通过所述气管消除易燃物上的正电荷或者负电荷;
12.所述第二方向移动机构通过所述导向板连接第一方向移动机构,所述纵向移动机构通过所述纵向支撑架连接所述第二方向移动机构。
13.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述吸附板上设置有若干第三线性导轨,所述第三线性导轨的另一端连接所述调节板,所述调节板的两端均设置夹取板。
14.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述导向板上还设置有第一传感器支架,所述第一传感器支架上设置有第一传感器,所述第一传感器用于检测易燃物的堆积高度。
15.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述调节板上还设置有若干探针,所述探针用于测量易燃物上的静电,以产生电荷信号传输至电荷发生器。
16.本发明第二方面提供了一种用于易燃物的搬运机器人系统的使用方法,应用于任一项所述的用于易燃物的搬运机器人系统,其中包括以下步骤:
17.获取探针所反馈的电荷信号;
18.根据所述电荷信号确定电位信号,得到静电电位信息;
19.将所述电位信息与预设电位信息对比,得到偏差率;
20.判断所述偏差率是否小于预设偏差率阈值;
21.若小于,打开气管,电荷发生器启动;
22.若不小于,电荷发生器不启动。
23.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,根据所述电荷信号确定电位信号,得到电位信息,具体包括以下步骤:
24.获取电荷发生器与被测物体之间的电势差;
25.通过所述电势差得到初始电压信号,得到初始电压信号;
26.对所述初始电压信号进行放大处理并过滤所述电压信号中的无用信号,得到二次处理电压信号;
27.通过对所述二次处理信号进行相敏检波处理,得到静电电位信息。
28.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述静电电位信息包括静电所带的电荷的大小、静电所带的电荷所带的电荷为正电荷或负电荷。
29.本发明解决了背景技术中存在的缺陷,本发明具备以下有益效果:在易燃物的搬运的过程中,对易燃物的表面的静电进行检测,当检测到静电时,利用静电发生器发出离子风通过气管进入到风口板上,在导轨的作用下对易燃物的绝缘体表面进行全方位的消除静电,进而消除了易燃物与易燃物之间由于静电原因产生的强电场的可能性,避免了易燃物
上的绝缘体产生的静电累积产生的危险隐患,提高运输过程的安全性;另一方面,避免在搬运过程中,因累积的静电引起本系统的误动作。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
31.图1示出了搬运机器人系统的整体结构示意图;
32.图2示出了第一方向移动机构的结构示意图;
33.图3示出了第二方向移动机构的结构示意图;
34.图4示出了纵向移动机构的结构示意图;
35.图5示出了纵向移动机构的的部分结构示意图;
36.图6示出了调节板的局部示意图;
37.图7示出了搬运机器人系统的具体方法流程图;
38.图8示出了得到静电电荷信息的方法流程图;
39.图中:
40.1.第一方向移动机构,2.第二方向移动机构,3.纵向移动机构,101.支架,102.第一线性导轨,103.第一气缸,104.导向板,201.第二线性导轨,202.第一驱动电机,203.限位块,204.第一齿轮,205.第一齿条,206.第三驱动电机,301.纵向支撑机架,302.导杆,303.直线轴承,304.固定块,305.缓冲块,306.第二气缸,307.第三气缸,308.缓冲垫,309.调节板,310.第二驱动电机,311.第二齿轮,312.第三齿轮,313.第二齿条,314.第三齿条,315.吸附板,316.第三线性导轨,
41.317.夹取板,318.移动导轨,319.风口板,320.探针。
具体实施方式
42.为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成,需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
44.在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.本发明第一方面提供了一种用于易燃物的搬运机器人系统,包括第一方向移动机
构1、第二方向移动机构2、纵向移动机构3,
46.如图1、图2所示,所述第一方向移动机构1包括支架101,所述支架101上设置有若干第一线性导轨102,所述第一线性导轨102的两端均设置有第一气缸103,而且所述第一线性导轨102连接导向板104,所述第一气缸103用于限定所述导向板104的极限运动位置;所述第一线性导轨对称设置于所述支架的两侧,所述导向板设置在两个所述第一线性导轨之间;需要说明的是,在第一方向上(设定为x轴方向),在该方向上通过第一驱动电机202带动第一齿轮204,从而带动第二方向移动机构以及纵向移动及机构在x轴方向上移动,搬运易燃物至指定的位置点。在第一齿条205的作用下,当夹取质量很大的易燃物时,承载的重量越重,所述所述支架101上的第一线性导轨受到的压力就越大,在x轴的运动方向上,利用第一齿轮204与第一齿条205的啮合进行传动,不仅传动更加准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长,而且传动精度更高,而且利用该传动,使得能够适应高速重载下减轻运动时的动载荷,从而实现更高的平稳传动效果。而且在运动的极限位置上设置的第一气缸103上设置有距离传感器,该距离传感器可以实时反馈运动位置,有利于在x轴方向上搬运时,实现精准控制夹取物的落点位置。
47.如图1、图3所示,所述第二方向移动机构2包括连接所述导向板104的若干第二线性滑轨201、连接所述导向板104的第一驱动电机202,所述第二线性滑轨201的两端均设置限位块203,所述第一驱动电机202的输出端连接第一齿轮204,所述第一齿轮204与第一齿条205进行啮合做直线运动,所述第一齿条205设置于所述支架101上,所述导向板上还设置有第三驱动电机206,所述第三驱动电机206在齿轮与齿条的作用下驱动所述导向板进行直线运动;需要说明的是,所述第二方向设定为y轴方向,利用第三驱动电机206在齿轮以及齿条的作用下,带动纵向移动机构完成y轴方向上的直线运动,而且第二线性导轨201的两端设置有限位块203,该限位块203上设置有距离传感器,利用距离传感器可以实时反馈运动位置,有利于在y轴方向上搬运时,实现精准控制夹取物的落点位置。
48.如物1、图4所示,所述纵向移动机构3包括纵向支撑机架301,所述纵向支撑机架301上设置有若干导杆302,所述导杆302在直线轴承303的连接下做直线运动,所述导杆302的一端连接固定块304,另一端连接缓冲块305,所述固定块304上设置有第二气缸306,所述第二气缸306用于监测所述缓冲块305的移动位置。所述纵向支撑机架301上还设置有第三气缸307,所述第三气缸307的输出端连接所述缓冲块305,所述缓冲块305的四周均设置有缓冲垫308。所述缓冲垫308连接调节板309,所述调节板309上设置有第二驱动电机310,所述第二驱动电机310的第一输出端连接第二齿轮311,所述第二驱动电机310的第二输出端连接第三齿轮312,所述第二齿轮311与第二齿条313进行啮合,所述第三齿轮312与第三齿条314进行啮合,所述第三齿条314连接吸附板315。所述吸附板315上设置有若干第三线性导轨316,所述第三线性导轨316的另一端连接所述调节板309,所述调节板309的两端均设置夹取板317。所述第二方向移动机构通过所述导向板连接第一方向移动机构,所述纵向移动机构通过所述纵向支撑架连接所述第二方向移动机构。需要说明的是,所述纵向设定为z轴的方向,在夹取的过程中,利用第二气缸306在导杆302与直线轴承的作用下推动缓冲块305,完成z轴方向上的直线移动,而在夹取易燃物时,采用第二驱动电机310带动第二齿轮311与第二齿条313,在第三线性导轨316的作用下带动夹取板317,夹取板317的形状并不局限于图中所示,调整其夹取的宽度,从而完成夹取动作。在夹取时,采用第三齿轮312以及第
三齿条314的啮合来增加夹取易燃物与释放易燃物时的稳定性,使得在夹取以及释放时更加稳定,设备的使用的寿命更长。在夹取易燃物运动到指定位置时,易燃物手受到的夹取力,在不损伤易燃物的情况下,可以通过调节夹取的宽度来进行调节夹取力,而且该夹取板317采用的为双层材料,第一层为绝缘材料,第二层为具有导电性能的材料(如铜、铂等材料),外部采用的为导电性能的材料,能够将易燃物的夹取部位的与易燃物上的绝缘材料产生静电,而且当易燃物的被夹取部位有静电时,可以将该电荷通过该金属材料吸收,因为金属产生的静电或者被金属吸收的静电,很容易发生泄漏或者流失。而且,第一层材料为绝缘材料,避免被吸收静电形成电场,从而影响搬运的精度。在搬运的过程中,利用缓冲垫308在放置夹取的易燃物至指定位置时,起到一个缓冲减震的作用,保护了整个纵向移动机构3。
49.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述导向板104上还设置有第一传感器支架105,所述第一传感器支架上设置有第一传感器,所述第一传感器用于检测易燃物的堆积高度。需要说明的是,在搬运到指定的位置时,在堆积的过程中,利用导向板104上设置的第一传感器在达到目标高度之后发出停止运作信号,本系统停止运行,从而进行对下一个指定的搬运位置点进行物资搬运。
50.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,如图5所示,所述调节板315上还设置有移动导轨318,所述移动导轨318连接风口板319,所述风口板319上设置若干细孔,所述细孔上均设置至少两个气管,所述气管的另一端均连接电荷发生器,所述电荷发生器通过所述气管消除易燃物上的正电荷或者负电荷。所述调节板315上还设置有若干探针320,所述探针320用于测量易燃物上的静电,以产生电荷信号传输至电荷发生器。需要说明的是,在吸附板315上设置的移动导轨318,在探针320检测到易燃物上有静电产生时,此时探针320发出静电信号反馈于电荷发生器中,该探针320与易燃物的接触为非接触性的,无论易燃物的表面的材料为绝缘材料或者金属材料,静电之间形成一个电场,此时会产生一个电势差,该电势差通过探针320与探针320之间的区域产生电位信号,此时可以理解为检测出有静电。然而,静电之间的电场产生的电势差超过预定的范围时,此时启动吸附板315上的移动导轨318,对易燃物的表面通过气管吹出离子风,在移动导轨318带动风口板的作用下,将易燃物的绝缘体材料上的静电中和,避免由于静电之间的累积,进而静电之间产生强力电场,电场之间产生电火花,从而使易燃物燃烧,运输前的清理绝缘体上的静电,在搬运的过程中即可完成此操作,而且清理了每件燃烧物外表面上的静电,避免了在堆积位置上静电无法进行中和,既节省了时间、增强了燃烧物静电的去除效果,而且提高运输中的安全性。所述电荷发生器的另一端接地,以达到将静电消除。另一方面而言,吹出的离子风亦能清理易燃物表面的灰尘,不但起到一个清洁的效果,而且灰尘中亦含有带电电荷,这样亦可以清除带电电荷。
51.综上所述,本发明能够在易燃物的搬运的过程中,对易燃物的表面的静电进行检测,当检测到静电时,利用静电发生器发出离子风通过气管进入到风口板上,在导轨的作用下对易燃物的绝缘体表面进行全方位的消除静电,进而消除了易燃物与易燃物之间由于静电原因产生的强电场的可能性,避免了易燃物上的绝缘体产生的静电累积产生的危险隐患,提高运输过程的安全性;另一方面,避免在搬运过程中,因累积的静电引起本系统的误动作。而且利用本系统对易燃物进行搬运,不但搬运过程中不会产生静电,而且能够进行消除静电,并且消除静电达标后能够保持一个电荷平衡状态,从而避免产生静电场。
52.另外,所述探针320为振动电位传感器,利用振动电位传感器的电极之间,在驱动信号的作用下发生轴向的振动,使得振动电位传感器之间的有效区域面积发生正弦或者余弦规律的波形,从而产生周期性的电容量变化,提取出某个时刻的值,该值即为静电场的电势差(电压值)。该电荷发生器在工作的过程中能够发出离子,在离子发出后,能够在最低值保持静电携电量,此时达到一个相对的平衡状态,该平衡状态为使得易燃物的绝缘体表面不在带上电荷,进而使得不产生静电电场。
53.需要说明的是,首先,本系统利用纵向移动机构3通过第三气缸307调节夹取板317的高度以便调整夹紧的高度夹取易燃物,完成z轴方向上的直线移动,进而第二气缸306在导杆302与直线轴承的作用下推动缓冲块305,在第一方向上(设定为x轴方向),本系统利用第一驱动电机202带动第一齿轮204,从而带动第二方向移动机构以及纵向移动及机构在x轴方向上移动。而在y轴方向上,本系统利用第三驱动电机206在齿轮以及齿条的作用下,带动纵向移动机构完成y轴方向上的直线运动,而在夹取易燃物时,采用第二驱动电机310带动第二齿轮311与第二齿条313,在第三线性导轨316的作用下带动夹取板317,夹取板317夹取易燃物,三个方向的运动以及夹取运动即可完成搬运流程,直至将易燃物搬运至指定的位置点或者移动至搬运点,进而从流水线中的搬出易燃物至货车上或者其他指定位置上。在搬运的过程中,本系统启动吸附板315上的移动导轨318,对易燃物的表面通过气管吹出离子风,在移动导轨318带动风口板的作用下,从而将易燃物的绝缘体材料上的静电中和。
54.本发明第二方面提供了一种用于易燃物的搬运机器人系统的使用方法,应用于任一项所述的用于易燃物的搬运机器人系统,其中包括以下步骤:
55.s102:获取探针所反馈的电荷信号;
56.s104:根据所述电荷信号确定电位信号,得到静电电位信息;
57.s106:将所述电位信息与预设电位信息对比,得到偏差率;
58.s108:判断所述偏差率是否小于预设偏差率阈值;
59.s110:若小于,打开气管,电荷发生器启动;
60.s112:若不小于,电荷发生器不启动。
61.需要说明的是,当静电的信号产生时,此时可以理解为有静电之间产生了静电场,预设的电位信息可以理解为电势差趋向于0的电场,由于静电之间的正电荷以及负电荷之间产生了电场,该电场有探针检测出来。当产生电场时,此时的偏差率可以理解为实际产生的电场值。在检测时,采用一段预设时间,在预设时间内产生的电场值的总和会有所波动,取其预设时间内产生的电场值(电势差)的平均值作为参考,而通过气管放出的离子风来中和易燃物表面的所带的正电荷或者负电荷。
62.进一步地,本发明的一个较佳实施例中,根据所述电荷信号确定电位信号,得到电位信息,具体包括以下步骤:
63.s202:获取电荷发生器与被测物体之间的电势差;
64.s204:通过所述电势差得到初始电压信号,得到初始电压信号;
65.s206:对所述初始电压信号进行放大处理并过滤所述电压信号中的无用信号,得到二次处理电压信号;
66.s208:通过对所述二次处理信号进行相敏检波处理,得到静电电位信息。
67.需要说明的是,其中二次处理电压满足以下关系式:
[0068][0069]
其中,为静电的电压的大小值,单位为伏特;z为探针与被测物体之间的电容,单位为法拉;以地面为0势点,地面与被测物体之间的平均静电的电势差;z
k
为探针周围的感应电容;i为一个常数,该常数的取值为自然数e。
[0070]
需要说明的是,二次处理电压信号为静电的电压的大小值,被测物体表面的静电按照指数规律以e为常数的规律进行衰减,因此,在测量时,取检测静电的时间内的电压平均值,以得到被测物体的静电的平均电荷大小,进而再通过相敏检波器得到该静电为正电荷或者负电荷。具体而言,通过电荷发生器产生正弦规律的周期信号驱动振动电容式电位传感器周期振动,从而在传感器内产生相应变换的电流。电流的幅值与被测物体所带电荷的电位成正比,电流的相位与电荷的极性相对应。电流经过电阻转变为电压,电压经选频放大和相敏检波器后,电压被放大和解调,从而得到被测物体的静电场电压,而所测出的电压的正负代表被测物体的静电场电压极性。
[0071]
进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述静电电位信息包括静电所带的电荷的大小、静电所带的电荷所带的电荷为正电荷或负电荷。
[0072]
以上依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定技术。
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