一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统论文和设计-张锐

全文摘要

本实用新型公开了机器人及智能装备技术领域的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，包括导轨，导轨的顶部通过滑块安装有滑台，滑台的顶部通过螺栓分别安装有机器人底座、滑台电机和传感器安装支架，机器人底座设置在滑台的右下角，滑台电机安装在滑台的后侧，且滑台电机设置在机器人底座的左后侧，本实用新型将深度视觉传感器与工业机器人安装在同一个滑台上，有效避免了由机器人姿态变化引起的扫描盲区，在传感器安装支架上安装了由伺服电机驱动的伺服升降机，用于调节深度视觉传感器的测量高度，并通过光栅尺，记录测量高度，采用Z字形传感器安装支架，为滑动平台让出了更多的空间。

主设计要求

1.一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，包括导轨(1)，其特征在于：所述导轨(1)的顶部通过滑块安装有滑台(2)，所述滑台(2)的顶部通过螺栓分别安装有机器人底座(3)、滑台电机(4)和传感器安装支架(5)，所述机器人底座(3)设置在滑台(2)的右下角，所述滑台电机(4)安装在滑台(2)的后侧，且滑台电机(4)设置在机器人底座(3)的左后侧，所述传感器安装支架(5)安装在滑台(2)的前侧，且传感器安装支架(5)设置在机器人底座(3)的左侧，所述机器人底座(3)的顶部通过螺栓固定有工业机器人本体(6)，所述传感器安装支架(5)的顶部通过螺栓固定有伺服升降机(7)，所述伺服升降机(7)输出端的前侧安装有传感器防护罩(8)，且传感器防护罩(8)设置在滑台(2)的前侧，所述传感器防护罩(8)的内腔通过螺栓安装有深度视觉传感器(9)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，其特征在于：所述滑台(2)的顶部右下角呈矩形焊接有与机器人底座(3)相配合的固定凸台(21)，所述滑台(2)的顶部后侧开设有与滑台电机(4)相配合的电机卡槽(22)，且电机卡槽(22)设置在固定凸台(21)的左后方。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，其特征在于：所述机器人底座(3)包括支撑柱(31)，所述支撑柱(31)的顶部和底部均焊接有固定板(32)，所述固定板(32)的四角均开设有与螺栓相配合的固定插孔(33)。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，其特征在于：所述传感器安装支架(5)包括Z形钢架(51)，所述Z形钢架(51)的顶部和底部均焊接有带连接孔的连接板(52)，所述Z形钢架(51)的侧壁拐角处均焊接有L形加固板(53)。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，其特征在于：所述伺服升降机(7)包括机壳(71)，所述机壳(71)的顶部安装有伺服电机(72)，所述机壳(71)的前侧安装有伺服升降轴(73)，且伺服升降轴(73)通过齿轮组与伺服电机(72)的输出轴端连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，其特征在于：所述传感器防护罩(8)包括矩形壳体(81)，所述矩形壳体(81)的后侧壁焊接有升降平台(82)，且升降平台(82)与伺服升降机(7)的升降端固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人及智能装备技术领域，具体为一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统。

背景技术

在机器人应用领域，特别是单方向长距离运动的时，因为运行轨迹太长，无法示教，就需要提前算好机器人理论轨迹，在运行过程中再对机器人的运行位姿进行小范围修正。比较典型的运行场景就是波纹板、瓦楞板还有集装箱的机器人焊接还有大型工件的涂胶。

目前，解决这一问题的办法通常是在机器人工具上加装深度视觉传感器，将深度视觉传感器的结构光投射在机器人工具前端3～5cm处，在机器人运行过程中，并根据测量点的位置与机器人工具当前位置之间的差值修正机器人轨迹。

将深度视觉传感器安装在机器人工具前端3～5cm处，这种安装方式是为了避免现场的各种恶劣环境等对传感器造成影响，但是这种安装方式会带来两个问题：1、机器人的运行轨迹受到限制，必须沿着与深度视觉传感器的结构光垂直的方向运行。2、在机器人运行轨迹的曲率较大，而且姿态需要连续变化时，深度视觉传感器的测量就会因为测量距离的大幅度变化而导致完全失效。

基于此，本实用新型设计了一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，包括导轨，所述导轨的顶部通过滑块安装有滑台，所述滑台的顶部通过螺栓分别安装有机器人底座、滑台电机和传感器安装支架，所述机器人底座设置在滑台的右下角，所述滑台电机安装在滑台的后侧，且滑台电机设置在机器人底座的左后侧，所述传感器安装支架安装在滑台的前侧，且传感器安装支架设置在机器人底座的左侧，所述机器人底座的顶部通过螺栓固定有工业机器人本体，所述传感器安装支架的顶部通过螺栓固定有伺服升降机，所述伺服升降机的侧壁设置有光栅尺，所述伺服升降机输出端的前侧安装有传感器防护罩，且传感器防护罩设置在滑台的前侧，所述传感器防护罩的外壁开设有观察窗口，所述传感器防护罩的内腔通过螺栓安装有深度视觉传感器。

优选的，所述滑台的顶部右下角呈矩形焊接有与机器人底座相配合的固定凸台，所述滑台的顶部后侧开设有与滑台电机相配合的电机卡槽，且电机卡槽设置在固定凸台的左后方。

优选的，所述机器人底座包括支撑柱，所述支撑柱的顶部和底部均焊接有固定板，所述固定板的四角均开设有与螺栓相配合的固定插孔。

优选的，所述传感器安装支架包括Z形钢架，所述Z形钢架的顶部和底部均焊接有带连接孔的连接板，所述Z形钢架的侧壁拐角处均焊接有L形加固板。

优选的，所述伺服升降机包括机壳，所述机壳的顶部安装有伺服电机，所述机壳的前侧安装有伺服升降轴，且伺服升降轴通过齿轮组与伺服电机的输出轴端连接。

优选的，传感器防护罩包括矩形壳体，所述矩形壳体的后侧壁焊接有升降平台，且升降平台与伺服升降机的升降端固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将深度视觉传感器与工业机器人安装在同一个滑台上，有效避免了由机器人姿态变化引起的扫描盲区；在传感器安装支架上安装了由伺服电机驱动的伺服升降机，用于调节深度视觉传感器的测量高度，并通过光栅尺，记录测量高度；采用Z字形传感器安装支架，为滑动平台让出了更多的空间。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型滑台结构示意图；

图3为本实用新型机器人底座结构示意图；

图4为本实用新型传感器安装支架结构示意图；

图5为本实用新型伺服升降机结构示意图；

图6为本实用新型传感器防护罩结构示意图；

图7为本实用新型控制连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-导轨，2-滑台，21-固定凸台，22-电机卡槽，3-机器人底座，31-支撑柱，32-固定板，33-固定插孔，4-滑台电机，5-传感器安装支架，51-Z形钢架，52-连接板，53-L形加固板，6-工业机器人本体，7-伺服升降机，71-机壳，72-伺服电机，73-伺服升降轴，8-传感器防护罩，81-矩形壳体，82-升降平台，9-深度视觉传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统，包括导轨1，导轨1的顶部通过滑块安装有滑台2，滑台2的顶部通过螺栓分别安装有机器人底座3、滑台电机4和传感器安装支架5，机器人底座3设置在滑台2的右下角，滑台电机4安装在滑台2的后侧，且滑台电机4设置在机器人底座3的左后侧，传感器安装支架5安装在滑台2的前侧，且传感器安装支架5设置在机器人底座3的左侧，机器人底座3的顶部通过螺栓固定有工业机器人本体6，传感器安装支架5的顶部通过螺栓固定有伺服升降机7，伺服升降机7的侧壁设置有光栅尺，伺服升降机7输出端的前侧安装有传感器防护罩8，且传感器防护罩8设置在滑台2的前侧，传感器防护罩8的外壁开设有观察窗口，传感器防护罩8的内腔通过螺栓安装有深度视觉传感器9。

其中，滑台2的顶部右下角呈矩形焊接有与机器人底座3相配合的固定凸台21，滑台2的顶部后侧开设有与滑台电机4相配合的电机卡槽22，且电机卡槽22设置在固定凸台21的左后方，方便机器人底座3和滑台电机4在滑台2上的定位安装，机器人底座3包括支撑柱31，支撑柱31的顶部和底部均焊接有固定板32，固定板32的四角均开设有与螺栓相配合的固定插孔33，方便将工业机器人本体6安装在滑台2的顶部，传感器安装支架5包括Z形钢架51，Z形钢架51的顶部和底部均焊接有带连接孔的连接板52，Z形钢架51的侧壁拐角处均焊接有L形加固板53，为滑台2让出了更多的空间，伺服升降机7包括机壳71，机壳71的顶部安装有伺服电机72，机壳71的前侧安装有伺服升降轴73，且伺服升降轴73通过齿轮组与伺服电机72的输出轴端连接，用于调节深度视觉传感器9的测量高度，可以有效的避免深度视觉传感器9因为过低而与工件发生碰撞，传感器防护罩8包括矩形壳体81，矩形壳体81的后侧壁焊接有升降平台82，且升降平台82与伺服升降机7的升降端固定连接。

本实施例的一个具体应用为：本实用新型在使用时，如图7所示，机器人示教器和机器人控制器相连，机器人控制器和深度视觉传感器控制器通过以太网连接，深度视觉传感器控制器和深度视觉传感器9之间通过专用控制电缆连接，机器人控制器与工业机器人本体6、滑台电机4、伺服升降机7之间通过动力电缆和控制电缆连接，将导轨1滑动方向定义为Y方向，垂直于地面的方向定义为Z方向，X方向同时垂直于Y方向和Z方向，本方案采用深度视觉传感器9而不是单点的激光位移传感器，深度视觉传感其9安装在滑台2上，可以同时测量工件在Z方向和X方向的信息，机器人控制器控制滑台电机4，让滑台2向Y方向移动，随着时间的变化持续测量，就可以得到工件在X，Y，Z三个方向上的全部位置信息，机器人控制器就可以根据这些信息，控制工业机器人本体6按照期望的轨迹运行，将深度视觉传感器9与工业机器人本体6安装在同一个滑台2上，无论工业机器人本体6的姿态如何发生变化，都不会影响测量的结果，有效避免了由工业机器人本体6姿态变化引起的扫描盲区，也给了工业机器人本体6在轨迹姿态上更大的自由，Z字形传感器安装支架5为滑台2让出了更多的空间，在传感器安装支架5上安装了由伺服电机驱动的伺服升降机7，用于调节深度视觉传感器9的测量高度，可以有效的避免深度视觉传感器9因为过低而与工件发生碰撞，也让深度视觉传感器9在Z方向上拥有了更大的测量范围，为了避免深度视觉传感器9在Z方向的位置变化对测量结果造成的影响，在伺服升降机上安装了光栅尺，记录深度视觉传感器9在Z方向的位置，伺服升降机7由机器人控制器控制，可是随时调整伺服升降机7的高度以适应工件的变化。

技术优势：

本实用新型，将传感器安装在机器人前进方向较远的前端，与机器人基座的位置保持相对固定，相较将深度视觉传感器等安装在机器人工具端的方案具有以下优势：

1、测量不再受工业机器人自身姿态变化的影响，工业机器人可以在不受约束的情况下完成更复杂的工艺作业。

2、较长的前置距离，让控制系统可以通过实际轨迹变化的趋势对机器人的姿态进行微调，让工业机器人能够适应工业要求较高的工作场景。

3、较长的前置距离，可以让深度视觉传感器作为预警系统使用，当前方出现几何特征上的异常时，可以有充足的时间触发急停信号保护设备。

4、设计了伺服升降机，让深度视觉传感器拥有更宽的深度视场范围。

5、传感器安装支架采用Z字型设计，占用滑台空间小，为其他设备空出了足够的安装空间。

6、专门为深度视觉传感器设计了传感器防护罩，防护罩上设计了开窗，用于观察深度视觉传感器的状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

设计图

一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统论文和设计

一种基于深度视觉传感器的机器人轨迹引导系统论文和设计-张锐

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢