一种智能装车机械手的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能装车机械手的控制方法，包括以下步骤：步骤1：通过激光传感器获知需要码垛车箱的尺寸信息；步骤2：EPC控制器根据预设的物料尺寸信息和步骤1中获得的车箱的尺寸信息，计算获得需要码垛的坐标（x，y）和车箱偏移角度a；根据获得的码垛的坐标（x，y）和车箱偏移角度a计算并优选码垛轨迹；步骤3：EPC控制器根据步骤2中的优选码垛轨迹进行物料码垛装车。本发明专利技术通过采用EPC控制器，对机械手的大车、小车、吸盘装置进行精确控制，通过采用NC闭环控制，结合伺服编码器和激光传感器能实现精准定位码垛，响应快，自动化程度高，无需人工二次修正堆垛。

【技术实现步骤摘要】
一种智能装车机械手的控制方法
本专利技术涉及装车机械自动控制领域，具体的说，是一种智能装车机械手的控制方法。
技术介绍
随着工业化生产的推进和革新，现有的工业产品生产的效率非常高，为了进一步的匹配当前高效率的物料生产和运输，在物料的装车运输过程中，机械化设备逐渐的替代原始的人工搬运。且现有技术中已经存在多种能够自主实现物料装车的机械臂，但由于用于盛装物料的车厢尺寸、物料外形尺寸有所差异，因此，现有的机械臂在进行物料自动装车的过程中容易出现物料堆垛不整齐，需要人工在堆垛过程中进行微调和修正，以避免装车过程中出现漏装、叠装以及物料排列间隙大，空间占用不足的问题。同时，现有的装车机器人多采用分段式程序控制，即在物料装车过程中，会依赖人工的找准、计算和控制才能实现装车。例如现有的三臂夹持式堆垛机械臂用于物料装车时，针对不同的车箱容积量和尺寸在装车前必须依赖人工将机械臂的初始定位新型进行找准和定位，然后向用于机械臂装车的对应程序进行注入实现装车；另一方面，现有的堆垛或者装车机械臂均为固定式转动多臂铰接机械臂，其安装的底座必须是稳定固定在地面的，物料在运送前只能是在指定的区域，否则无法实现自动夹持，存在物料夹持的局限问题；另一方面，由于多臂铰接式的长度有限，存在无法进行大型货箱装车问题且物料的堆垛高度非常有限，如果对于现有的半挂车货箱为例，必须要反复的移动车辆，并且在堆垛物料的铰接处需要人工进行物料搬运，克服堆垛不齐的问题；由此，还会带来人力投入增大，装车周期长的问题。因此，现有的机械臂或者机器人受到设备本身结构和控制系统的局限，在物料装车领域智能化程度不高，无法实现自主装车；另一方面，夹持式的机械臂或者机器人不能适用于对于纸箱包装的物料，存在损坏包装的问题。在码垛效率方面，现有的机械码垛均采用单包物料逐一码垛的方式进行，其效率相对较低，码垛周期较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能装车机械手的控制系统用于解决现有技术中存在的系统集成化、智能化不高，在物料装车过程中针对不同的车箱不能完全自主判断和修正并完成装车，依然存在需要人工进行干预和调整，导致装车效率低，堆垛效果不好的问题；同时，针对超长车箱还需要移动车辆进行多次对接堆垛，故而在局限区域就无法实现装车问题。本专利技术还提供一种智能装车机械手的控制方法，用于精准的检测、计算和控制所述机械臂进行全自动的装车，并且能够自动计算处最佳的装车顺序和排列方式，完全适用与不同尺寸、不同长度、不同深度和宽度的车箱，解决现有的装配方法不智能的问题，从而避免因装车不齐导致的需要人工进行修正，费时，费力的问题；进一步地，本专利技术可以同时装配四个物料包，进一步的提高码垛的效率。本专利技术通过下述技术方案实现：一种智能装车机械手的控制方法，所述机械手包括大车行架，与所述大车行架上方滑动连接的小车，与所述小车固定连接的伸缩杆，以及安装在所述伸缩杆下端头的吸盘装置；所述控制系统包括分别安装在所述大车行架、小车和吸盘装置上用于传感距离的激光传感器，与所述激光传感器电连接的EPC控制器，以及与所述EPC控制器电连接的分别用于控制所述大车行架、小车和吸盘装置动作的伺服电机。所述吸盘装置包括四个独立的用于吸取物料包的吸盘，每个吸盘均独立连接有伸缩杆，每根伸缩杆均独立安装有带伺服编码器的伺服电机用于驱动伸缩杆旋转和/或伸缩。所述伸缩杆可以采用液压装置驱动，也可以采用蜗杆式机械驱动。值得强调的是，采用液压驱动时，伸缩杆为液压杆，适用于单位物料包重量大的码垛，例如水泥包、河沙包、面粉包等；采用蜗杆式机械驱动同样适用于单位物料包重量较大的码垛，但其动作的效率比液压方式更快，更灵活，因此，同样适用于质量较轻的物料包的码垛工作。本专利技术中所述吸盘包括但不限于普通的橡胶真空吸盘，也可以是与需要码垛的物料包外形尺寸相适应的夹持装置。所述控制系统实现物料自动码垛装车包括以下步骤：步骤1：通过激光传感器获知需要码垛车箱的尺寸信息；步骤2：EPC控制器根据预设的物料尺寸信息和步骤1中获得的车箱的尺寸信息，计算获得需要码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a；根据获得的码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a计算并优选码垛轨迹；步骤3：EPC控制器根据步骤2中的优选码垛轨迹分别向控制所述大车行架、小车和吸盘装置动作的伺服电机发送驱动信号，按照步骤3中优选码垛轨迹进行物料码垛装车。优选地，步骤1中所述车箱的尺寸信息具体包括车箱的长L、宽W和高H。优选地，步骤2中所述的物料尺寸具体包括物料的长bag-L、宽bag-W和高h，且获得车箱中同一层码垛的第一包物料D1的坐标(x1，y1)到同一层的最后一包物料Dn的坐标(xn，yn)具体为：D1(x1,y1)＝(W/4,bag-W)，D2(x2,y2)＝(3*W/4,bag-W)，D3(x3,y3)＝(3*W/4,3*bag-W)，D4(x4,y4)＝(W/4,3*bag-W)，D5(x5,y5)＝(W/4,5*bag-W)，D6(x6,y6)＝(3*W/4,5*bag-W)，同理，Dn(xn,yn)＝(3*W/4,13*bag-W)；根据偏移角度a获得任意一个物料包Dn与对应的偏移后的位置Dn’相对坐标Dn’(xn,yn)，以车箱摆放第一个物料包的拐角为坐标零点，A＝bag-L＝1/4L，B＝bag-W，C为物料包的对角线长度，∠β为物料包长A与对角线C的夹角，C的长度为:因为C＝C’,并且∠β’＝∠β+∠α,并且∠β＝arctan(B/A)，具体计算公式如下：D1’(x,y)＝(bag-L*cos∠α-bag-W*sin∠α),(bag-W*sin∠α+bag-L*cos∠α)；D2’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-bag-W*sin∠α),(bag-W*sin∠α+bag-L*cos∠α)；同理，D14’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-(13*bag-W)*sin∠α),((13*bag-W)*sin∠α+(3*w/4)*cos∠α)；Dn’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-[(n-1)*bag]-W*sin∠α),[(n-1)*bag-W]*sin∠α+(3*w/4)*cos∠α)；所述码垛轨迹为S型码垛轨迹，依次为：D1→D2→D3→D4→D5→D6→D7→D8→D9→D10→D11→D12→D13→D14。优选地，步骤2中所述的物料尺寸具体包括物料的长bag-L、宽bag-W和高h，且获得车箱中同一层码垛的第一包物料D1的坐标(x1，y1)到同一层的最后一包物料Dn的坐标(xn，yn)具体为：D1(x1,y1)＝(bag-W,bag-L)，D2(x2,y2)＝(bag-W,3*bag-L)，D3(x3,y3)＝(bag-W,5*bag-L)，D4(x4,y4)＝(bag-W,7*bag-L)，D5(x5,y5)＝(2*bag-W+bag-L),(11*bag-W)，D6(x6,y6)＝(2*bag-W+bag-L),(9*bag-W)，同理，D10(x10,y10)＝(2*bag-W+bag-L),(bag-W),根据偏移角度a获得任意一个物料包Dn与对应的偏移后的位置Dn’相对坐标Dn’(xn,yn)，以车箱摆放第一个物料包的拐角为坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能装车机械手的控制方法，其特征在于：所述机械手包括大车行架，与所述大车行架上方滑动连接的小车(8)，与所述小车(8)固定连接的伸缩杆(7)，以及安装在所述伸缩杆(7)下端头的吸盘装置(6)；所述控制系统包括分别安装在所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)上用于传感距离的激光传感器，与所述激光传感器电连接的EPC控制器，以及与所述EPC控制器电连接的分别用于控制所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)动作的伺服电机；所述控制系统实现物料自动码垛装车包括以下步骤：步骤1：通过激光传感器获知需要码垛车箱的尺寸信息；步骤2：EPC控制器根据预设的物料尺寸信息和步骤1中获得的车箱的尺寸信息，计算获得需要码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a；根据获得的码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a计算并优选码垛轨迹；步骤3：EPC控制器根据步骤2中的优选码垛轨迹分别向控制所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)动作的伺服电机发送驱动信号，按照步骤3中优选码垛轨迹进行物料码垛装车。

【技术特征摘要】
1.一种智能装车机械手的控制方法，其特征在于：所述机械手包括大车行架，与所述大车行架上方滑动连接的小车(8)，与所述小车(8)固定连接的伸缩杆(7)，以及安装在所述伸缩杆(7)下端头的吸盘装置(6)；所述控制系统包括分别安装在所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)上用于传感距离的激光传感器，与所述激光传感器电连接的EPC控制器，以及与所述EPC控制器电连接的分别用于控制所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)动作的伺服电机；所述控制系统实现物料自动码垛装车包括以下步骤：步骤1：通过激光传感器获知需要码垛车箱的尺寸信息；步骤2：EPC控制器根据预设的物料尺寸信息和步骤1中获得的车箱的尺寸信息，计算获得需要码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a；根据获得的码垛的坐标(x，y)和车箱偏移角度a计算并优选码垛轨迹；步骤3：EPC控制器根据步骤2中的优选码垛轨迹分别向控制所述大车行架、小车(8)和吸盘装置(6)动作的伺服电机发送驱动信号，按照步骤3中优选码垛轨迹进行物料码垛装车。2.根据权利要求1所述的一种智能装车机械手的控制方法，其特征在于：步骤1中所述车箱的尺寸信息具体包括车箱的长L、宽W和高H。3.根据权利要求1所述的一种智能装车机械手的控制方法，其特征在于：步骤2中所述的物料尺寸具体包括物料的长bag-L、宽bag-W和高h，且获得车箱中同一层码垛的第一包物料D1的坐标(x1，y1)到同一层的最后一包物料Dn的坐标(xn，yn)具体为：D1(x1,y1)＝(W/4,bag-W)，D2(x2,y2)＝(3*W/4,bag-W)，D3(x3,y3)＝(3*W/4,3*bag-W)，D4(x4,y4)＝(W/4,3*bag-W)，D5(x5,y5)＝(W/4,5*bag-W)，D6(x6,y6)＝(3*W/4,5*bag-W)，同理，Dn(xn,yn)＝(3*W/4,13*bag-W)；根据偏移角度a获得任意一个物料包Dn与对应的偏移后的位置Dn’相对坐标Dn’(xn,yn)，以车箱摆放第一个物料包的拐角为坐标零点，A＝bag-L＝1/4L，B＝bag-W，C为物料包的对角线长度，∠β为物料包长A与对角线C的夹角，C的长度为:因为C＝C’,并且∠β’＝∠β+∠α,并且∠β＝arctan(B/A)，具体计算公式如下：D1’(x,y)＝(bag-L*cos∠α-bag-W*sin∠α),(bag-W*sin∠α+bag-L*cos∠α)；D2’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-bag-W*sin∠α),(bag-W*sin∠α+bag-L*cos∠α)；同理，D14’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-(13*bag-W)*sin∠α),((13*bag-W)*sin∠α+(3*w/4)*cos∠α)；Dn’(x,y)＝((3*w/4)*cos-∠α-[(n-1)*bag]-W*sin∠α),[(n-1)*bag-W]*sin∠α+(3*w/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，
申请(专利权)人：绵阳蓝奥重型机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51