本發(fā)明屬于物流快遞技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能制造中物流配送智能手抓及分揀系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運貨物來完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書面文件的制作和查找、人工搬運等浪費了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下，顯然無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準確性的高要求。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設(shè)備，計算機控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強度已越來越小，完全由機械完成分揀作業(yè)的自動分揀系統(tǒng)也應(yīng)運而生。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與發(fā)展趨勢。

縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。

就國外進行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說,自動揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會社；自動分揀機作為自動分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時可達6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用：日本的連鎖商業(yè)(如西友、日生協(xié)、高島屋等)和宅急便(大和、西濃、佐川等)均普遍使用自動分揀機；在日本唱片中心，CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機器人自動分揀機揀貨。

與整個物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，自動揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾?？偟膩碚f，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點。

盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟條件，在發(fā)達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點：

1、一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力。

2、系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的,定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。

特別是第二點，不是每家企業(yè)都是從事單一產(chǎn)品或多種產(chǎn)品大批量制造，如果需要實現(xiàn)分揀系統(tǒng)就面臨著針對不同產(chǎn)品配置不同的分揀設(shè)備，而在大形勢下每一套分揀設(shè)備已經(jīng)是很昂貴的投入，如果不能做到通用即柔性化，分揀設(shè)備過多成本投入太大，這更是一筆天價，從而使得智能分揀得不到普及，自動化運用無法遍地開花，因此出現(xiàn)分揀系統(tǒng)局限于汽車制造、牛奶生產(chǎn)、芯片、香煙等等規(guī)格形狀統(tǒng)一的行業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的物流智能自動抓取均是對單一零件或多個零件單層進行識別抓取，無論是視覺感應(yīng)系統(tǒng)還是機器人抓手均比較單一死板且轉(zhuǎn)換節(jié)拍的工作量大，柔性化不足。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：設(shè)計了整體抓取方案，能夠?qū)崿F(xiàn)多種物料任意抓取，抓手采用電動抓手，實現(xiàn)多物料抓取，一旁更可放置快換工裝，極大增加了抓取種類，實現(xiàn)物料抓取的柔性化，物料可雜亂無章的擺放，在物料不自鎖且抓手有任意一種姿態(tài)能抓取的條件下，無論物料如何偏轉(zhuǎn)以及在三維空間的傾斜角度下均可以實現(xiàn)最優(yōu)識別抓取，并帶有防碰撞功能。

本發(fā)明公開了一種物流配送智能手抓，包括手抓組件、手抓臂、距離傳感器、識別傳感器、力矩調(diào)整組件；手抓組件與手抓臂連接，手抓組件具有兩個夾持爪，夾持爪上設(shè)有壓力傳感器、力矩調(diào)整組件；距離傳感器、識別傳感器設(shè)置在手抓組件上。

距離傳感器實時檢測手抓下放的高度和手抓與被抓物體的距離；識別傳感器識別被抓物體的邊界。

力矩調(diào)整組件工作范圍為小于等于最大力矩的1.5倍。夾持爪上設(shè)有運動組件，控制夾持爪對被抓物體的位移滑動檢測。

物流配送分揀系統(tǒng)，包括機器人，其特征在于：機器人上安裝權(quán)利要求1的智能手抓，機器人上還包括視覺感應(yīng)系統(tǒng)；還包括物料托盤、配送工位。

上述的物流配送分揀系統(tǒng)還包括快換工裝，對手抓進行更換，增加抓取種類，實現(xiàn)物料抓取的柔性化。

進一步的，智能手抓還包括電氣接口，預(yù)留RS485通信接口與機器人通信；還包括機械接口，滿足機器人快接速換手抓要求。

進一步地，還包括緩存架，物料托盤與配送框銜接時將物料托盤上的物料抓至緩存架。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的技術(shù)方案可以應(yīng)用在多種類、小批量行業(yè)，能夠勝任更加繁雜的物料堆疊抓取，更具智能化、柔性化，適用面廣。

操作簡單，原技術(shù)需對產(chǎn)品進行示教，示教過程麻煩且受光線影響較大，經(jīng)常出現(xiàn)重新示教問題，此方案只需將產(chǎn)品圖紙導(dǎo)入即可，示教簡單，且受工作環(huán)境影響小。

前期將所需操作的物料三維圖紙導(dǎo)入系統(tǒng)中，然后將物料托盤中放置此類物料，產(chǎn)品任意擺放也可堆疊；視覺感應(yīng)系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動過程中根據(jù)抓手外形尺寸和物料間隙自動規(guī)避抓手在抓取過程中與其他物料的碰撞可能。

當(dāng)下個物料托盤過來時(物料B)，即開始第二道上位機命令，根據(jù)此物料的外形若可抓取則不需更換抓手，若需更換抓手則自動在快換工裝上進行抓手更換。

當(dāng)托盤內(nèi)物料即將結(jié)束，而配送框還未到現(xiàn)場，則會將物料托盤上的物料抓至緩存架上，以撤出物料托盤，即做到機器人不停歇，保證產(chǎn)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的物流配送分揀系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的智能手抓主視圖。

圖3為本發(fā)明實施例的智能手抓側(cè)視圖。

圖4為本發(fā)明實施例的智能手抓俯視圖。

圖5為本發(fā)明實施例的智能手抓立體圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例與附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

本實施例的基本配件介紹：

1.1物料托盤形狀任意，要求不高，根據(jù)大小可調(diào)節(jié)視覺感應(yīng)系統(tǒng)掃描次數(shù)，圖示暫且以傳統(tǒng)的定制物料托盤為例。

1.2配送工位制造，可定制也可不做要求不影響此分揀系統(tǒng)的作業(yè)，主要取決于配送工位需要。

1.3域安裝于不影響配送的機器人任意的工作范圍內(nèi)即可。

1.4為160kg機器人，其大小取決于工件重量大小。

1.5視覺感應(yīng)系統(tǒng)有二維及三維感應(yīng)系統(tǒng)，這里以三維舉例。

1.6智能手抓是一種新型的電動手抓，如圖2-5所示，手抓主要功能是進行零件的抓放動作，包括手抓組件、手抓臂、距離傳感器、識別傳感器、力矩調(diào)整組件；手抓組件與手抓臂連接，手抓組件具有兩個夾持爪，夾持爪上設(shè)有運動組件，控制夾持爪對被抓物體的位移滑動檢測；壓力傳感器，采用合適夾緊力抓取零件；力矩調(diào)整組件，力矩調(diào)整組件工作范圍為小于等于最大力矩的1.5倍。距離傳感器、識別傳感器設(shè)置在手抓組件上。距離傳感器實時檢測手抓下放的高度和手抓與被抓物體的距離；識別傳感器識別被抓物體的邊界。

在運用智能檢測和運動控制技術(shù)后，該型手抓特有功能：

1)手抓下放過程障礙檢測；

具有該功能的智能電動手抓在機器人到達需要被抓夾的零件上方后，能夠判斷智能手抓下方是否存在障礙物，或者物料車運輸過程造成的零件位置偏移、意外掉落的物體,當(dāng)發(fā)現(xiàn)抓夾下方有障礙物后，智能手抓自動調(diào)整手抓抓夾的開合位置，主動進行避障功能，如在抓夾開合范圍內(nèi)都無法避開障礙物，則通知機器人，具有此功能智能手抓可以防止手抓下放過程中的撞機風(fēng)險。

在機器人帶動手抓下放過程中，能夠?qū)崟r檢測手抓下放的高度和手抓與零件的距離，防止手抓撞擊物料盤、障礙物及零件。

2)零件外形識別；

在智能手抓開始夾取零件的過程中，通過傳感器能夠判別出手抓與被抓取零件的位置，對于擺放位置偏移抓夾中心，智能手抓在抓取過程中能夠調(diào)整兩個抓夾的運行速度，確保零件處于兩個夾持爪之間；帶手抓抓夾運行與零件距離相等后兩邊夾持爪同時夾緊零件，防止零件在抓取過程中被拖拽，其允許零件擺放誤差不小5cm。

3)夾持力矩自適應(yīng)調(diào)整功能，

在抓取不同零件過程中，可以對零件進行夾持力的智能調(diào)節(jié)，通過對被抓物體的位移滑動檢測以及力反饋檢測，采用合適夾緊力抓取零件，最大允許超出額定最大力矩的1.5倍完成零件抓取工作，確保被抓零件不發(fā)生意外掉落。

主要技術(shù)指標

環(huán)境適應(yīng)性：

工作環(huán)境溫度：-0℃～40℃；儲存環(huán)境溫度：-20℃～55℃；相對濕度：2℅～98℅(25℃時)；設(shè)備不適合工作在雨水直接噴淋場合。

可靠性：

MTBCF：不小于10000小時。

抓夾零件：

零件重量≤60KG，可以根據(jù)用戶要求進行相應(yīng)的抓夾設(shè)計，滿足不同外形零件需求。

重量和外形：

智能手抓重量不超過40Kg。

外形尺寸：180*450*450mm

電氣接口：

220VAC 3A

+24VDC 1A

預(yù)留RS485通信接口與機器人通信。

機械接口：

按照系統(tǒng)要求進行快接接口設(shè)計，滿足機器人快接速換手抓要求。

物流配送分揀系統(tǒng)，包括機器人，其特征在于：機器人上安裝權(quán)利要求1的智能手抓，機器人上還包括視覺感應(yīng)系統(tǒng)；還包括物料托盤、配送工位?？鞊Q工裝，對手抓進行更換，增加抓取種類，實現(xiàn)物料抓取的柔性化。還包括電氣接口，預(yù)留RS485通信接口與機器人通信；機械接口，滿足機器人快接速換手抓要求。還包括緩存架，物料托盤與配送框銜接時將物料托盤上的物料抓至緩存架。

本實施例的作業(yè)過程解析，見圖1：

1、前期將所需操作的物料三維圖紙導(dǎo)入系統(tǒng)中，然后將物料托盤中放置此類物料，產(chǎn)品任意擺放也可堆疊

2、視覺感應(yīng)系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動過程中會先進行掃描物料、計算出可抓取的數(shù)量、工作時間、抓取位置角度等參數(shù)并根據(jù)抓手外形尺寸和物料間隙自動規(guī)避抓手在抓取過程中與其他物料的碰撞可能。

3、機器人接著進行物料抓取

4、當(dāng)下個物料托盤過來時(物料B)，即開始第二道上位機命令，根據(jù)此物料的外形若可抓取則不需更換抓手，若需更換抓手則自動在快換工裝上進行抓手更換。

6、當(dāng)托盤內(nèi)物料即將結(jié)束，而配送框還未到現(xiàn)場，則會將物料托盤上的物料抓至緩存架上，以撤出物料托盤，即做到機器人不停歇，保證產(chǎn)量。

以上的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有的技術(shù)加以實現(xiàn)。