机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统

文档序号:498030 发布日期:2022-01-07 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统 (Locking method and unlocking method of robot system and robot system ) 是由 高永昊 顾高明 王雪云 文琪 于 2021-09-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统,其中,机器人系统包括行走结构、视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂以及控制模块;其中,视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂以及控制模块均安装于行走结构;行走结构、视觉模块、夹持机械臂以及解锁机械臂均与控制模块电连接;控制模块包括存储器、处理器以及存储在存储器上的机器人系统的控制程序,机器人系统的控制程序在处理器上运行时,执行机器人系统的闭锁方法的步骤或者机器人系统的解锁方法的步骤。如此可以通过机器人系统对挂锁进行闭锁和解锁。(The invention discloses a locking method and an unlocking method of a robot system and the robot system, wherein the robot system comprises a walking structure, a visual module, a clamping mechanical arm, an unlocking mechanical arm and a control module; the vision module, the clamping mechanical arm, the unlocking mechanical arm and the control module are all arranged on the walking structure; the walking structure, the vision module, the clamping mechanical arm and the unlocking mechanical arm are all electrically connected with the control module; the control module comprises a memory, a processor and a control program of the robot system stored on the memory, the control program of the robot system, when running on the processor, performing the steps of the locking method of the robot system or the steps of the unlocking method of the robot system. The padlock can be locked and unlocked through the robot system.)

机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域,特别涉及一种机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统。

背景技术

利用机器人完成变电站室内外设备的日常巡检、红外测温、设备状态检查等工作已成为变电设备巡检的重要辅助手段。现有的机器人通过沿着设定好的固定路线自主运行,以对变电站室内外显露于环境中的设备进行检测,对于被机械挂锁锁闭的设备或者箱体,由于机械挂锁具有尺寸结构多样、解锁状态多样、锁钩难以对准等问题,现有机器人难以针对机械挂锁进行解锁和闭锁,因此,仍然需要人工使用钥匙打开,如此就大大降低了机器人的实用性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种机器人系统的闭锁方法和解锁方法以及机器人系统,旨在方便挂锁的闭锁和解锁。

为实现上述目的,本发明提出一种机器人系统的闭锁方法,所述机器人系统包括行走结构、视觉模块、夹持机械臂以及控制模块,所述机器人系统的闭锁方法包括以下步骤:

根据接收到的闭锁指令,控制所述行走结构移动至所述闭锁指令所指示的待闭锁挂锁所在位置;

获取所述视觉模块检测到的待闭锁挂锁参数,所述待闭锁挂锁参数包括待闭锁挂锁类型、待闭锁挂锁位置、待闭锁挂锁姿态;

根据所述待闭锁挂锁参数控制所述夹持机械臂运行,以使被所述夹持机械臂夹持的待闭锁挂锁的锁头和锁钩打开;

获取所述视觉模块检测到的待上锁设备的锁环参数,所述待上锁设备的锁环参数包括锁环位置、锁环角度、锁环角度;

根据所述待上锁设备的锁环参数控制所述夹持机械臂运行,以使得待闭锁挂锁的锁钩穿过待上锁设备的锁环;

获取所述视觉模块检测到的待闭锁挂锁的锁头与锁钩的相对位置,根据所述视觉模块检测到的待闭锁挂锁的锁头与锁钩的相对位置,控制所述夹持机械臂旋转,以使待闭锁挂锁的锁头和锁钩对位;

根据所述待闭锁挂锁参数中的待闭锁挂锁类型,控制所述夹持臂推动待闭锁挂锁的锁头预设距离,以使得待闭锁挂锁的锁头与锁钩完成闭锁。

本发明提出一种机器人系统的解锁方法,所述机器人系统包括行走结构、视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂以及控制模块,所述机器人系统的操作方法包括以下步骤:

根据接收到的解锁指令,控制所述行走结构移动至所述解锁指令所指示的待解锁挂锁所在位置;

获取所述视觉模块检测到的待解锁挂锁参数,所述待解锁挂锁参数包括待解锁挂锁类型、待解锁挂锁位置、待解锁挂锁姿态;

根据所述待解锁挂锁参数控制所述夹持臂运行,以使被所述夹持机械臂夹持的待解锁挂锁的锁孔暴露于可识别位置;

获取所述视觉检测到的待解锁挂锁的钥匙孔参数,所述待解锁挂锁的钥匙孔参数包括钥匙孔位置、钥匙孔形状以及钥匙孔插入角度;

根据所述待解锁挂锁的钥匙孔参数控制所述解锁机械臂运行,以使得所述解锁机械臂上的解锁头插入待解锁挂锁的钥匙孔内;

根据所述待解锁挂锁参数中的待解锁挂锁类型,控制所述解锁机械臂旋转第一预设角度,以使得待解锁挂锁的锁钩从待解锁挂锁的锁孔分离;

根据所述待解锁挂锁参数中的待解锁挂锁类型,控制所述夹持机械臂旋转第二预设角度,以使得待解锁挂锁的锁钩与待解锁设备的锁环分离。

本发明提出一种机器人系统,所述机器人系统包括行走结构、视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂以及控制模块;其中,

所述视觉模块、所述夹持机械臂、所述解锁机械臂以及所述控制模块均安装于所述行走结构;

所述行走结构、所述视觉模块、所述夹持机械臂以及所述解锁机械臂均与所述控制模块电连接;

所述控制模块包括存储器、处理器以及存储在存储器上的机器人系统的控制程序,所述机器人系统的控制程序在所述处理器上运行时,执行如机器人系统的闭锁方法的步骤或者机器人系统的解锁方法的步骤。

在本发明的一些实施例中,所述机器系统还包括夹持装置,所述夹持装置包括两夹持板和两连接板,各所述夹持板具有呈相对设置的第一夹持侧和第二夹持侧,各所述第一夹持侧设置有夹持平面,各所述第二夹持侧设置有夹持弧面,各所述连接板设于两所述夹持板之间并将两所述夹持板连接,以使得两所述夹持板的夹持平面或者夹持弧面共同夹持挂锁的锁头周侧。

在本发明的一些实施例中,各所述连接板邻近所述夹持板的端部均设置有螺纹孔,各所述夹持板均沿其第一夹持侧靠近其第二夹持侧的方向贯穿设置有两安装孔,各所述安装孔通过螺接件与对应连接板上对应的螺纹孔螺纹连接。

在本发明的一些实施例中,两所述连接板位于挂锁的锁头周侧并呈相对设置,各所述夹持板上的两安装孔均沿两所述连接板相互靠近或者远离的方向延伸而呈长条状设置,各所述夹持板上的两安装孔均沿着两所述连接板相互靠近或者远离的方向间隔排布。

在本发明的一些实施例中,各所述第一夹持侧和各所述第二夹持侧均凹设有夹持凹槽,各所述夹持凹槽用于与所述夹持机械臂配合。

在本发明的一些实施例中,各所述夹持凹槽均沿两所述连接板相互远离的方向贯通设置,各所述夹持凹槽的槽底均设置有防滑片。

在本发明的一些实施例中,所述夹持装置还包括限位板和限位块,所述限位板与两所述夹持板连接并用于对挂锁的锁头远离锁钩的一侧进行限位,所述限位块安装于所述夹持板上并用于对挂锁的锁头邻近锁钩的一侧限位。

在本发明的一些实施例中,所述限位板在其邻近两所述夹持板的位置均设置有腰型孔,各所述腰型孔均沿两所述夹持板靠近或者远离的方向延伸设置,各所述腰型孔分布通过紧固件与对应的夹持板连接。

在本发明的一些实施例中,所述限位板封盖挂锁的锁头上的锁孔设置,所述限位板还贯穿设置有与挂锁的锁头上的锁孔对位的导向孔,所述导向孔的内径自其邻近挂锁的锁头一端向其远离挂锁的锁头一端逐渐增大设置。

在本发明的一些实施例中,各所述夹持板邻近所述限位板的表面凹设有装配孔,所述夹持装置还包括两延长柱,各所述延长柱的一端与对应的装配孔连接,各所述延长柱的另一端与所述限位板连接,各所述延长柱与对应的装配孔的连接长度可调节设置。

在本发明的一些实施例中,所述限位块包括连接段以及自所述连接段的侧向凸出的限位段,所述连接段与所述夹持板固定连接,所述限位段用于对挂锁的锁头邻近锁钩的一侧限位。

本发明技术方案通过在机器人系统的行走结构上设置视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂以及控制模块,通过控制模块控制视觉模块、夹持机械臂、解锁机械臂工作,以实现对挂锁闭锁和解锁。

附图说明

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明中机器人系统一实施例的结构示意图;

图2是本发明中机器人系统对挂锁执行闭锁的第一状态示意图;

图3是本发明中机器人系统对挂锁执行闭锁的第二状态示意图;

图4是本发明中机器人系统对挂锁执行闭锁的第三状态示意图;

图5为本发明中机器人系统对挂锁执行解锁的第一状态示意图;

图6为本发明中机器人系统对挂锁执行解锁的第二状态示意图;

图7为本发明中机器人系统对挂锁执行解锁的第三状态示意图;

图8为本发明中机器人系统的夹持装置一实施例的爆炸图;

图9为图8中夹持装置与挂锁的组装示意图;

图10为图8中夹持装置与挂锁组装后的一实施例的俯视图;

图11为图8中夹持装置与挂锁组装后的另一实施例的俯视图;

图12为本发明中机器人系统的闭锁方法一实施例的流程示意图;

图13为本发明中机器人系统的解锁方法一实施例的流程示意图。

附图标号说明:

标号 名称 标号 名称
1000 机器人系统 513 安装孔
100 行走结构 530 螺接件
200 夹持机械臂 514 夹持凹槽
300 解锁机械臂 540 防滑片
400 视觉模块 550 限位板
500 夹持装置 560 限位块
510 夹持板 551 腰型孔
520 连接板 552 导向孔
511 夹持平面 570 延长柱
512 夹持弧面 561 连接段
521 螺纹孔 562 限位段

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。

另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1,本发明提出一种机器人系统1000,该机器人系统1000包括行走结构100、视觉模块400、夹持机械臂200、解锁机械臂300以及控制模块。

该行走结构100不仅能够在地面行走同时还用于承载视觉模块400、夹持机械臂200、解锁机械臂300以及控制模块,该行走结构100通常包括承载壳体和行走模块,该壳体用于承载视觉模块400、夹持机械臂200、解锁机械臂300以及控制模块,该行走模块用于带动壳体在地面上行进。

该行走模块可以由驱动电机和行走轮组成,该行走模块也可以由驱动电机和履带结构组成,该行走模块还可以由驱动电机和行走关节组成,该行走模块还可以由其他结构件组成,在此就不一一列举。

该夹持机械臂200通常包括多自由度机械臂和电动夹持卡爪,多自由度机械臂的一端与行走结构100连接,多自由度机械臂的另一端与电动夹持卡爪连接,电动夹持卡爪安装于多自由度机械臂远离行走结构100的一端。

多自由度机械臂在其内部多个马达协同工作下,能够带动电动夹持卡爪完成伸缩、旋转、弯曲、摆动等工作,电动夹持卡爪在其内部马达的协同工作下,能够完成夹持、释放等动作。

该解锁机械臂300通常包括多自由度机械臂和解锁头,多自由度机械臂的一端与行走结构100连接,多自由度机械臂在其内部多个马达协同工作下,能够带动解锁头完成伸缩、旋转、弯曲、摆动等工作,该解锁头也可以被配置为能够相对多自由度机械臂旋转。

该解锁头与多自由度机械臂可以是固定连接或者可拆卸连接,该解锁头与多自由度机械臂可拆卸连接时,可以通过更换解锁头的方式,使得该机器人系统1000可以适配不同类型的挂锁。

该解锁头可以是一个或者多个,该解锁头为多个时,多个解锁头可以共同安装于转盘上并沿着转盘的周向排布,转盘则与多自由度机械臂转动连接,转盘可以在电机的带动下相对多自由度机械臂转动,如此可以实现转盘上解锁头的切换,进而使得该机器人系统1000可以适配不同类型的挂锁。

该视觉模块400安装于行走结构100上可以是直接或者间接的安装于行走结构100上,该视觉模块400间接安装于行走结构100上时,可以安装于夹持机械臂200或者解锁机械臂300,考虑到夹持机械臂200上的电动夹持卡爪需要夹持挂锁,为了避免电动夹持卡爪的干扰,优选将视觉模块400设置在解锁机械臂300上。

该视觉模块400由摄像头和数据处理模块组成,该视觉模块400用于对需要解锁或者闭锁的挂锁进行拍摄,该视觉模块400还可以对其拍摄的画面进行分析处理,以获取拍摄画面中的参数。

考虑到拍摄角度的需求,该视觉模块400还可以通过旋转电机转动安装于行走结构100上,如此可以通过旋转电机的带而调整拍摄角度,以获取更好的拍摄画面。

该控制模块与行走结构100、视觉模块400、夹持机械臂200以及解锁机械臂300均电连接,电连接的方式有两种,其一是有线连接,即该控制模块通过导线与行走结构100、视觉模块400夹持机械臂200以及解锁机械臂300电连接,其二是无线连接,即控制模块通过蓝牙、WIFI等方式与行走结构100、视觉模块400夹持机械臂200以及解锁机械臂300电连接。

该控制模块可以是单片机、PWM控制器等设备,该控制模块可以安装于行走结构100上,该控制模块也可以安装于行走结构100以外的位置,在此不做具体的限定。

该控制模块包括存储器、处理器以及存储在存储器上的机器人系统1000的控制程序,该机器人系统1000的控制程序在处理器上运行时,可以控制机器人系统1000对挂锁进行解锁和闭锁。

请参阅图2至图4以及图12,该机器人系统1000的闭锁方法包括以下步骤:

步骤S110:根据接收到的闭锁指令,控制行走结构移动至闭锁指令所指示的待闭锁挂锁所在位置。

该闭锁指令可以包括待闭锁挂锁的位置信息,该待闭锁挂锁的位置信息可以是空间坐标信息,该控制模块将待闭锁挂锁所处的环境对应建立空间坐标系,控制模块根据接收到的闭锁指令,寻找与闭锁指令中携带的待闭锁挂锁的位置信息相匹配的坐标点,如此即可找到待闭锁挂锁。

值得注意的,该控制模块还可以与导航模块电连接,导航模块导引行走结构100朝待闭锁挂锁的位置移动,从而使得行走模块能过到达闭锁指令所指示的待闭锁挂锁的所在位置。

考虑到同一个空间内可能存在多个挂锁,鉴于此,该闭锁指令还可以包括待闭锁挂锁的识别信息,该识别信息可以是二维码、条形码、图片等等,控制模块将视觉模块400检测到的挂锁的识别信息与闭锁指令携带的待闭锁挂锁的识别信息相互匹配,若匹配成功,则表示当前的挂锁为待闭锁挂锁,若匹配失败,则表示当前的挂锁不是待闭锁挂锁。

应当说的是,上述闭锁指令可以通过终端发送至控制模块,该终端可以是电脑、手机、iPad、遥控器等能够发送遥控信号的设备,在此就不一一列举。

步骤S120:获取所述视觉模块检测的待闭锁挂锁参数,所述待闭锁挂锁参数包括待闭锁挂锁类型、待闭锁挂锁位置、待闭锁挂锁姿态。

该视觉模块400对待闭锁挂锁进行全景拍摄,以获得待闭锁挂锁当前所处环境的画面,视觉模块400对其拍摄的画面分析、处理,以获得待闭锁挂锁的待闭锁挂锁类型、待闭锁挂锁位置、待闭锁挂锁姿态。

待闭锁挂锁类型有多种,待闭锁挂锁可以是弹子结构类挂锁、叶片结构挂锁、磁性结构挂锁等等,在此就不一一列举。视觉模块400根据各类挂锁的特征与其拍摄的画面进行匹配,选择相似度最高的一种作为检测的结果,以确定待闭锁挂锁的类型。

待闭锁挂锁的位置即为待闭锁挂锁放置的位置,待闭锁挂锁放置的位置,待闭锁挂锁可以放置于专用储物盒内,待闭锁挂锁也可以放置于承载平台上。视觉模块400根据拍摄的待闭锁挂锁和承载待闭锁挂锁的承载件的位置,来确定待闭锁挂锁当前的位置。

待闭锁挂锁姿态即为待闭锁挂锁放置时的姿态,待闭锁挂锁可以立放于承载件上,待闭锁挂锁可以平放于承载件上,待闭锁挂锁可以斜放于承载件上。视觉模块400将拍摄画面中的待闭锁挂锁与水平面或者竖直平面相互比较,以确定待闭锁挂锁姿态。

步骤S130:根据待闭锁挂锁参数控制所述夹持机械臂200运行,以使被夹持机械臂200夹持的待闭锁挂锁的锁头和锁钩打开。

该控制模块接根据待闭锁挂锁参数中的待闭锁挂锁位置,运动夹持机械臂200,夹持机械臂200在运行的过程中作出平移、旋转、弯曲等动作,以使得夹持机械臂200末端的电动夹持卡爪运动到能够夹持待闭锁挂锁的锁头位置。

该控制模块接根据待闭锁挂锁参数中的待闭锁挂锁姿态,调整夹持机械臂200末端的电动夹持卡爪的夹持角度,以使得夹持机械臂200的电动夹持卡爪的夹持方向与待闭锁挂锁姿态适配。

该控制模块根据待闭锁挂锁参数中的待闭锁挂锁类型,控制夹持机械臂200末端的电动夹持卡爪收拢,以夹持待闭锁挂锁的锁头,同时控制模块还控制夹持机械臂200旋转,以使得待闭锁挂锁的锁头和锁钩打开。

值得注意的是,挂锁在收纳时,挂锁的锁头和锁钩通常是对位,同时不同类型的挂锁在对锁环进行上锁时,两者所打开的角度不一,例如第一类型挂锁的锁头和锁钩在对锁环进行上锁时,需要打开30度;再如第二类型挂锁的锁头和锁钩在对锁环进行上锁时,需要打开到45度;在此就不一一列举。

还需要说明的是,夹持机械臂200旋转时,是沿着夹持机械臂200的末端的旋转轴线旋转,也就是说,夹持机械臂200的末端此时在水平方向和竖直方向上均不产生位置。

步骤S140:获取视觉模块400检测到的待上锁设备的锁环参数,待上锁设备的锁环参数包括锁环位置、锁环尺寸、锁环角度。

该视觉模块400对待上锁设备的锁环进行全景拍摄,以获得待上锁设备的锁环当前所处环境的画面,视觉模块400对其拍摄的画面分析、处理,以获得锁环位置、锁环尺寸以及锁环角度。

锁环位置即锁环安装于待上锁设备的位置,锁环可以位于上锁设备的任一位置,较佳地,锁环安装于上锁设备的中部,如此既能够避免锁环周围存在其他物件而影响机器人系统1000的工作,同时还便于挂锁的锁钩穿过锁环。

锁环尺寸即锁环的内径大小,锁环的内径要小于待闭锁挂锁的锁钩的尺寸设置,如此设置,可以保证待闭锁挂锁的锁钩和锁头闭锁时,可以借用锁环进行限位,若锁环尺寸大于待闭锁挂锁的锁钩尺寸,此时则需要更换锁钩比较大的挂锁。

锁环的角度即锁环开口的朝向,该锁环的开口可以沿上下向设置,该锁环的开口可以沿水平方向设置,该锁环的开口还可以在上下向倾斜设置,在此不做具体的限定。

步骤S150:根据待上锁设备的锁环参数控制夹持机械臂200运行,以使得待闭锁挂锁的锁钩穿过待上锁设备的锁环。

控制模块根据锁环位置确定夹持机械臂200的运行路径,夹持机械臂200可以通过平移、旋转、伸缩、弯曲等动作,移动到锁环所处的位置,从而将待闭锁挂锁运送至带上锁设备的锁环出。

控制模块还根据锁环角度旋转夹持机械臂200,以使得待闭锁挂锁的锁钩的延伸方向与待上锁设备的锁环的开口朝向相同;

控制模块在待闭锁挂锁的锁钩朝向与待上锁设备的锁环时,控制夹持机械臂200运动,以使得夹持机械臂200带动待闭锁挂锁的锁钩平移并穿过待上锁设备的锁环。

步骤S160:获取视觉模块400检测到的待闭锁挂锁的锁头与锁钩的相对位置,根据视觉模块400检测到的待闭锁挂锁的锁头与锁钩的相对位置,控制夹持机械臂200旋转,以使待闭锁挂锁的锁头和锁钩对位。

视觉模块400通根据拍摄的待闭锁挂锁的锁头和锁钩的画面进行分析、处理,以获得待闭锁挂锁的锁头和锁钩之间的相对位置,具体来说为两者之间的夹角或者最大间距,若夹角或者最大间距均为0,则代表待闭锁挂锁的锁头和锁钩对位,若夹角或者最大间距均不为0,则代表待闭锁挂锁的锁头和锁钩错位,控制模块此时则控制夹持机械臂200旋转,以使得待闭锁挂锁的锁头和锁钩对位,也就是说,待闭锁挂锁的锁头和锁钩之间的夹角或者最大间距均为0。

步骤S170:根据待闭锁挂锁参数中的待闭锁挂锁类型,控制夹持臂推动待闭锁挂锁的锁头预设距离,以使得待闭锁挂锁的锁头与锁钩完成闭锁。

待闭锁挂锁的锁头和锁钩闭锁时,需要朝相互靠近的方向运动,待闭锁挂锁的锁头由夹持机械臂200夹持,待闭锁挂锁的锁钩则可以与待上锁设备或者待上锁设备的锁环递交,此时,控制模块控制夹持机械臂200推动待闭锁挂锁的锁头朝靠近待闭锁挂锁的锁钩的方向运动预设距离即可完成闭锁。

值得注意的是,不同类型的挂锁的锁头和锁钩之间的闭锁行程不同,因此需要根据不同类型的挂锁设定不同的运动行程,以避免行程不匹配而导致待闭锁挂锁被顶坏或者导致待上锁设备被待闭锁挂锁顶坏。

请参阅图5至图7以及图13,该机器人系统1000的解锁方法包括以下步骤:

步骤S210:根据接收到的解锁指令,控制行走结构移动至解锁指令所指示的待解锁挂锁所在位置。

该解锁指令可以包括待解锁挂锁的位置信息,该待解锁挂锁的位置信息可以是空间坐标信息,该控制模块将待解锁挂锁所处的环境对应建立空间坐标系,控制模块根据接收到的解锁指令,寻找与解锁指令中携带的待解锁挂锁的位置信息相匹配的坐标点,如此即可找到待解锁挂锁。

值得注意的,该控制模块还可以与导航模块电连接,导航模块导引行走结构100朝待解锁挂锁的位置移动,从而使得行走模块能过到达解锁指令所指示的待解锁挂锁的所在位置。

考虑到同一个空间内可能存在多个挂锁,鉴于此,该解锁指令还可以包括待解锁挂锁的识别信息,该识别信息可以是二维码、条形码、图片等等,控制模块将视觉模块400检测到的挂锁的识别信息与解锁指令携带的待解锁挂锁的识别信息相互匹配,若匹配成功,则表示当前的挂锁为待解锁挂锁,若匹配失败,则表示当前的挂锁不是待解锁挂锁。

应当说的是,上述解锁指令可以通过终端发送至控制模块,该终端可以是电脑、手机、iPad、遥控器等能够发送遥控信号的设备,在此就不一一列举。

步骤S220:获取视觉模块检测到的待解锁挂锁参数,待解锁挂锁参数包括待解锁挂锁类型、待解锁挂锁位置、待解锁挂锁姿态。

该视觉模块400对待解锁挂锁进行全景拍摄,以获得待解锁挂锁当前所处环境的画面,视觉模块400对其拍摄的画面分析、处理,以获得待解锁挂锁的待解锁挂锁类型、待解锁挂锁位置、待解锁挂锁姿态。

待解锁挂锁类型有多种,待解锁挂锁可以是弹子结构类挂锁、叶片结构挂锁、磁性结构挂锁等等,在此就不一一列举。视觉模块400根据各类挂锁的特征与其拍摄的画面进行匹配,选择相似度最高的一种作为检测的结果,以确定待解锁挂锁的类型。

待解锁挂锁的位置即为被上锁设备的锁环所在位置,即待解锁挂锁的位置由被上锁的锁环位置决定,通常,被上锁设备的锁环设置于被上锁设备的中部,如此设置,有便于挂锁的上锁,同时还避免了被上锁设备周边的物件对机器人系统1000的工作造成干扰。

待解锁挂锁姿态即为待解锁挂锁位于被上锁设备的锁环上的姿态,待解锁挂锁可以是沿上下向悬挂的,待解锁挂锁也可以是沿上下向倒置的,待解锁挂锁还可以是其他姿态,在此就不一一列举。

步骤S230:根据待解锁挂锁参数控制夹持机械臂运行,以使被夹持机械臂夹持的待解锁挂锁的锁孔暴露于可识别位置。

控制模块根据待解锁挂锁参数的待解锁挂锁位置规划夹持机械臂200的运动路径,夹持机械臂200作出平移、旋转、伸缩、弯曲等一系列动作,以使得夹持机械臂200的电动夹持卡爪运动至能够夹持待解锁挂锁的锁头的位置。

控制模块根据待解锁挂锁参数的待解锁挂锁姿态,旋转夹持机械臂200,以调整夹持机械臂200末端的电动夹持卡爪的夹持角度,以使得夹持机械臂200的电动夹持卡爪的夹持方向与待闭锁挂锁姿态适配。

控制模块根据待解锁挂锁参数的待解锁挂锁类型,控制夹持机械臂200的电动夹持卡爪收拢,以对待解锁挂锁的锁头进行夹持;同时模块还根据待解锁挂锁类型控制夹持机械臂200旋转,以使得夹持机械臂200的钥匙孔暴露在视觉模块400能够识别的位置。

显然,要判断视觉模块400能否识别待解锁挂锁的钥匙孔,可以通过处理视觉模块400拍摄的画面即可确定,也就是说,在视觉模块400所拍摄的画面中能够看到待解锁挂锁的钥匙孔,即代表夹持机械臂200旋转的角度满足要求,反之还需要继续旋转夹持机械臂200。

步骤S240:获取视觉模块检测到的待解锁挂锁的钥匙孔参数,待解锁挂锁的钥匙孔参数包括钥匙孔位置、钥匙孔形状以及钥匙孔插入角度。

该视觉模块400对拍摄的待解锁挂锁的钥匙孔进行拍摄,以获得待解锁挂锁的钥匙孔的画面,视觉模块400对其拍摄的钥匙孔画面进行分析、处理,以获得待解锁挂锁的钥匙孔参数,该钥匙孔参数包括钥匙孔位置、钥匙孔形状以及钥匙孔插入角度,该钥匙孔的位置为空间坐标位置,该钥匙孔形状即为钥匙的最大横截面形状,该钥匙孔形状可以是圆孔、扁孔、方孔以及其他形状,在此不做具体的限定。该钥匙孔插入角度即为待解锁挂锁的锁头倾斜角度,

步骤S250:根据待解锁挂锁的钥匙孔参数控制解锁机械臂运行,以使得解锁机械臂上的解锁头插入待解锁挂锁的钥匙孔内。

控制模块根据钥匙孔位置制定解锁机械臂300的运行路径,解锁机械臂300在运行的过程中作出平移、旋转、弯曲等动作,以使得解锁机械臂300末端的电动夹持卡爪运动到待闭锁挂锁的锁头位置。

控制模块根据钥匙孔形状选取与钥匙孔形状相适配的解锁头,解锁机械臂300上设置多个解锁头的方案如上所述。

控制模块还根据钥匙孔插入角度调整解锁机械臂300的角度,以使得解锁机械臂300上的解锁头的延伸方向与待解锁挂锁的锁头的延伸方向相适配,控制模块此时控制解锁机械臂300的解锁头朝靠近待解锁挂锁的锁头运动并插入待解锁挂锁的钥匙孔内。

步骤S260:根据待解锁挂锁参数中的待解锁挂锁类型,控制解锁机械臂旋转第一预设角度,以使得待解锁挂锁的锁钩从待解锁挂锁的锁孔分离。

值得注意的是,不同类型的挂锁,解锁时需要解锁头旋转的角度不同,例如第一类型挂锁解锁时需要旋转的第一预设角度为20度,再如第二类型挂锁解锁时需要旋转的第一预设角度为35度,等等,在此就不一一列举。

还需要说明的是,第一预设角度为平面角度,即解锁机械臂300带动挂锁旋转时,是可以沿着解锁机械臂300的末端的旋转轴线旋转,也就是说,解锁机械臂300的末端此时在水平方向和竖直方向上均不产生位移。

控制模块中存储有各类挂锁解锁时需要旋转的角度,若待解锁挂锁解锁的类型为第一类型挂锁,控制模块根据待解锁挂锁类型为第一类型挂锁寻找与之匹配类型的挂锁解锁时需要旋转的角度,控制模块则根据匹配的结果控制解锁机械臂300转动限定的角度即可完成解锁。

步骤S270:根据待解锁挂锁参数中的待解锁挂锁类型,控制夹持机械臂旋转第二预设角度,以使得待解锁挂锁的锁钩与待解锁设备的锁环分离。

值得注意的是,不同类型的挂锁,从上锁设备的挂环上取下时,挂锁相对挂环转动的角度是不同的,例如第一类型挂锁从上锁设备的挂环上取下时,第一类型挂锁需要相对挂环转动30度,再如第二类型挂锁从上锁设备的挂环上取下时,第二类型挂锁需要相对挂环转动45度,在此就不一一列举。

还需要说明的是,第二预设角度为空间角度,即夹持机械臂200旋转时,是沿着解锁机械臂300的末端的旋转轴线旋转,同时该夹持机械臂200还可以以其与行走结构100的连接处为转动中心转动,也就是说,此时的解锁机械臂300的末端在水平方向和竖直方向上均可以产生位移。

控制模块中存储有各类挂锁从上锁设备的挂环上取下时挂锁的锁头和锁钩之间打开的最小角度不同,若待解锁挂锁解锁的类型为第一类型挂锁,控制模块根据待解锁挂锁类型为第一类型挂锁寻找与之匹配类型的挂锁从上锁设备的挂环上取下时挂锁的锁头和锁钩之间打开的最小角度的度数,控制模块则根据匹配的结果控制夹持机械臂200旋转限定的角度即可使待解锁挂锁与待解锁设备的锁环分离。

本发明技术方案通过在机器人系统1000的行走结构100上设置视觉模块400、夹持机械臂200、解锁机械臂300以及控制模块,通过控制模块控制视觉模块400、夹持机械臂200、解锁机械臂300工作,以实现对挂锁闭锁和解锁。

考虑到挂锁的类型比较多,这就导致夹持机械臂200需要适配不同类型的挂锁,由于夹持机械臂200的结构通常是固定的,鉴于此,请参阅图8至9,该机器人系统1000还包括夹持装置500,该夹持装置500用于对挂锁进行夹持,以方便夹持机械臂200夹持挂锁。

该夹持装置500包括两夹持板510和两连接板520,两夹持板510均具有呈相对设置的第一夹持侧和第二夹持侧,两连接板520间隔安装于两夹持板510之间并将两夹持板510固定连接,以使得两夹持板510的第一夹持侧或者第二夹持侧相对设置。

需要说明的是,各夹持板510的第一夹持侧设置有夹持平面511,即各夹持板510的第一夹持侧可以全部为夹持平面511,各夹持板510的第一夹持侧也可以部分为夹持平面511;各夹持板510的第二夹持侧设置有夹持弧面512,即各夹持板510的第二侧可以全部为夹持弧面512,各夹持板510的第二侧可以部分外夹持弧面512。

较佳地,各夹持板510的第一夹持侧全部设置为夹持平面511,各夹持板510的第二夹持侧部分设置为夹持弧面512,如此设置,有便于对夹持板510的第一夹持侧和第二夹持侧的加工。

请参阅图10和图11,由于两夹持板510的第一夹持侧设置有夹持平面511,两夹持板510的第二夹持侧设置有夹持弧面512,两夹持板510的夹持平面511相对设置时,可以用来夹持具有相对设置的两平面的挂锁的锁头,两夹持板510的夹持弧面512相对设置时,可以用来夹持具有相对设置的两弧面或者呈圆柱状的挂锁的锁头,如此使得夹持机械臂200可以通过夹持该夹持装置500来固定夹持挂锁。

值得注意的是,该夹持装置500的两连接板520可以位于挂锁周侧的同一侧,该夹持装置500的两连接板520也可以位于挂锁周侧的两相对侧,较佳地,该夹持装置500的两连接板520位于挂锁周侧的两相对侧,此时两连接板520和两夹持板510围设形成“口”字型,挂锁的锁头则位于两连接板520和两夹持板510围设形成的空间内,挂锁的锁钩则从两连接板520和两夹持板510围设形成的空间的一敞口端伸出,挂锁的锁孔则从两连接板520和两夹持板510围设形成的空间的另一敞口端显露出。

该连接板520与夹持板510的连接方式有很多种,该连接板520与夹持板510之间可以通过胶粘的方式固定连接,该连接板520与夹持板510之间也可以通过铆钉铆接,该连接板520还可以通过其他方式连接,在此就不一一列举。

较佳地,该连接板520和夹持板510之间通过螺接件530连接,具体的,各连接板520邻近夹持板510的端部均设置有螺纹孔521,各夹持板510均沿其第一夹持侧靠近其第二夹持侧的方向贯穿设置有安装孔513,各安装孔513通过螺接件530与对应的连接板520上的对应的螺纹孔521螺纹连接。

如此设置,不仅方便将两夹持板510和两连接板520固定连接,同时还可以调整各螺接件530与对应连接板520上的螺纹孔521螺纹连接的长度,如此就可以实现两夹持板510之间的间距的调整,从而使得该夹持装置500能够夹持不同宽度的挂锁的锁头。

进一步地,各夹持板510上的两安装孔513沿着两连接板520相互靠近或者远离的方向延伸而呈长条状设置,各夹持板510上的两安装孔513沿着两连接板520相互靠近或者远离的方向间隔排布。

如此,可通过调节螺接件530的位置来改变两连接板520之间的间距,从而可以通过改变两连接板520的间距来保证两夹持板510能够夹持挂锁的锁头,进而使得该夹持装置500的两连接板520和两夹持板510在四个方向对挂锁的锁头施加约束,这样就可以将挂锁的锁头夹持的更加稳固。

鉴于上述两夹持板510之间的间距以及两连接板520之间的间距均可以调整,这就使得该夹持装置500可以夹持不同尺寸的挂锁,具体的,该夹持装置500的两夹持板510位于挂锁的锁头的宽度方向的两侧,该夹持装置500的两连接板520位于挂锁的锁头的厚度方向的两侧,此时,该夹持装置500此时则可以夹持不同厚度和不同宽度的挂锁,进而使得该夹持装置500可以适配不同尺寸的挂锁。

考虑到夹持机械臂200是通过电动夹持卡爪进行夹持的,为了便于夹持机械臂200的夹持,各夹持板510的第一夹持侧和第二夹持侧均设置有夹持凹槽514,由于夹持凹槽514能够为夹持机械臂200提供了着力点,这就使得夹持机械臂200能够将夹持装置500夹持的更加牢固,进而避免了夹持装置500从夹持机械臂200上脱落的问题出现。

需要说明的是,该夹持凹槽514可以是由各夹持板510的第一夹持侧和第二夹持侧的凹部形成,该夹持凹槽514也可以是由各夹持板510的第一夹持侧和第二夹持侧上呈相对设置的多个凸部限定形成,在此不做具体的限定。

由于夹持机械臂200与夹持凹槽514配合时,夹持机械臂200的电动夹持卡爪只能够从夹持凹槽514的槽口伸进夹持凹槽514内,这样不仅需要精准的控制夹持机械臂200的运行,同时还需要对夹持凹槽514进行精准的定位,鉴于此,将各夹持板510上的第一夹持侧和第二夹持侧的夹持凹槽514两相对侧的槽壁贯穿设置,也就是说,将夹持凹槽514设置为通槽,这样有便于夹持机械臂200上电动夹持卡爪伸入夹持凹槽514内。

进一步地,该夹持凹槽514的槽底还设置有防滑片540,该防滑片540可以采用硅胶、橡胶等能够增加摩擦力的材料制成,如此设置,一方面增大了夹持机械臂200与夹持凹槽514的槽底之间的摩擦力,进而能够有效地避免夹持装置500从夹持机械臂200上滑脱;另一方面还能够起到缓冲的作用,这样就可以有效地保护夹持板510,避免夹持板510在夹持机械臂200的夹持下被夹变形。

考虑到夹持装置500夹持挂锁的锁头时,仅仅是对挂锁的锁头的周侧进行限位,这就使得挂锁在机器人系统1000进行解锁或者上锁时可能会脱落,鉴于此,该夹持装置500还设置有限位块560和限位板550,该限位块560安装于夹持板510上并用于对挂锁的锁头邻近锁钩的一侧限位,该限位板550与两夹持板510连接并用于对挂锁的锁头远离锁钩的一侧进行限位。如此设置,可以全方位的对挂锁的锁头进行限位,从而避免了挂锁从夹持装置500上脱落的问题出现。

考虑到该限位板550对挂锁的锁头远离锁钩的一侧进行限位时会影响到解锁机械臂300上的解锁头插入钥匙孔,鉴于此,将限位板550封盖挂锁的锁头上的锁孔设置,该限位板550还贯穿设置有与挂锁的锁头上的锁孔对位的导向孔552,该导向孔552的内径自其邻近挂锁的锁头的一端向其远离挂锁的锁头的一端逐渐增大设置。由于导向孔552与挂锁的锁头上的钥匙孔同轴设置,这就相当于变相的增大的挂锁的锁头上的钥匙孔,即解锁机械臂300的解锁头插入限位板550上的导向孔552,即可被导向并伸入到挂锁的锁头上的钥匙孔中,进而有便于挂锁的解锁。

考虑到该限位块560对挂锁的锁钩旋转时造成干扰,鉴于此,该限位块560包括连接段561以及侧向凸出该连接段561的限位段562,即该限位块560可以是T字型,该限位块560也可以是L型,该限位块560还可以是7字型,该限位块560还可以是其他形状,在此就不一一列举,该连接段561与夹持板510固定连接,该限位段562用于对挂锁的锁头邻近锁钩的一侧抵接。

在挂锁的锁钩与锁头闭锁时,该限位段562位于挂锁的锁钩转动方向上的一侧;在挂锁的锁钩与锁头的锁孔分离时,该挂锁的锁钩的自由端则可以绕着挂锁的锁头转动,此时锁钩是沿远离限位块560的方向转动。如此设置,不仅能够对挂锁的锁头进行限位,同时还可以避免干扰到挂锁的锁钩的转动。

应当说的是,各夹持板510通过螺接件530与对应的连接板520连接时,各螺接件530可以通过调整其与对应的连接板520的螺纹孔521螺纹连接长度,来改变两夹持板510之间的间距,因此,该限位板550与各夹持板510的连接位置应当也是可以调整的。

具体的,该限位板550在其邻近两夹持板510的位置均贯穿设置有腰型孔551,各腰型孔551均沿两夹持板510相互靠近或者远离的方向延伸设置,各夹持板510分别通过紧固件与限位板550上对应位置的腰型孔551连接。如此设置,使得夹持板510与限位板550的连接位置可以调整,进而避免了该限位板550影响两夹持板510之间的间距的调整。

进一步地,各夹持板510邻近限位板550的表面凹设有装配孔(未图示),该夹持装置500还包括两延长柱570,两延长柱570的一端分别与装配孔连接,两延长柱570与装配孔配合的长度可调节设置,两延长柱570的另一端分别与限位板550连接。如此设置,使得限位板550与两夹持板510之间的间距可以调整设置,从而使得该夹持装置500可以夹持不同高度的挂锁。

需要说明的是,两延长柱570与装配孔之间的连接方式有多种,为了便于理解,下面通过具体的例子进行详细的说明:

例如,两延长柱570的端部均设置有螺纹孔521,各夹持板510远离限位板550的一侧设置有与装配孔连通的通孔,各通孔通过螺栓与对应的延长柱570上的螺纹孔521连接,各腰型孔551同样通过螺栓与对应的延长柱570上的螺纹孔521连接,如此设置,可以通过调整穿过通孔的螺栓与延长柱570之间的连接长度和/或穿过腰型孔551的螺栓与延长柱570之间的连接长度,进而使得限位板550与夹持板510之间的间距可调整。

再如,各夹持板510上的装配孔的内壁均设置有内螺纹段,各延长柱570的外周壁均设置有外螺纹段,延长柱570上的外螺纹段与装配孔上的内螺纹段螺纹连接,延长柱570与装配孔的连接长度可以根据实际情况调节,延长柱570与限位板550之间同样可以通过螺栓连接,进而使得限位板550与夹持板510之间的间距可调整。

显然,延长柱570与装配孔之间还可以采用其他方式连接,在此就不一一列举。

以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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