具有柔性搬运装置的实验室生产系统

技术领域

本发明涉及生产加工设备技术领域，尤其是涉及一种具有柔性搬运装置的实验室生产系统。

背景技术

工件生产加工过程中，一些零配件需要在实验室中生产加工。如长征5号火箭模型的加工生产，首先需要将底座半成品加工为底座成品，然后将火箭模型与底座拧紧装配。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：工件在由原料加工为成品的过程中，需要经过多个工位，实验室内空间狭小，占地面积受到限制，工业化的搬运装置体积庞大，难以应用于实验室内，因此，工件在实验室加工生产过程中，通常需要人工进行原料或成品的转运，导致生产效率低下，操作者劳动强度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有柔性搬运装置的实验室生产系统，以解决现有技术中存在的实验室中工件转运困难，导致工件生产效率低下的技术问题

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的具有柔性搬运装置的实验室生产系统，包括导向搬运机器人和实验室，其中：

所述导向搬运机器人能沿既定路径在实验室的各个工位之间移动，所述导向搬运机器人上设置有定位装料盘、机械手和视觉导向装置，所述视觉导向装置用于定位工件或各个工位上的工件放置位；所述定位装料盘用于放置工件，所述机械手的末端设置有夹爪，所述夹爪用于抓取所述定位装料盘上的工件，或将工件放置到所述定位装料盘上。

优选的，所述定位装料盘固定于所述导向搬运机器人的上台面，所述定位装料盘上设置有多个工件定位槽，所述工件槽定位槽的内轮廓与工件的外轮廓相匹配。

优选的，所述实验室内具有加工工位、原料位和成品位，所述导向搬运机器人能在所述加工工位、所述原料位和所述成品位之间移动，所述机械手能将所述定位装料盘上的其中一工件传递至所述加工工位内，所述加工工位用于对工件进行加工操作。

优选的，所述实验室内具有刻码工位，所述刻码工位位于所述加工工位的下游侧，所述导向搬运机器人能在所述加工工位和所述刻码工位之间移动，用于将加工完成的工件转运至所述刻码工位，所述刻码工位用于对工件激光刻码。

优选的，所述实验室内具有检测工位，所述检测工位位于所述刻码工位的下游侧，所述检测工位内设置有支撑架、视觉检测设备和表面质量检测设备，其中：

所述表面质量检测设备安装于所述支撑架上，所述视觉检测设备用于检测工件是否刻印完成；所述表面质量检测设备用于检测工件的表面粗糙程度。

优选的，所述检测工位内设置有输送组件和工件定位工装，所述输送组件包括直线伺服模组，所述直线伺服模组位于所述视觉检测设备、所述表面质量检测设备的下方，所述工件定位工装固定于所述直线伺服模组的移动部上，所述直线伺服模组能将所述工件定位工装由所述视觉检测设备的待检测位输送至所述表面质量检测设备的待检测位。

优选的，所述实验室内具有装配工位，所述装配工位位于所述检测工位的下游侧，所述导向搬运机器人用于将检测完成的合格工件转运至所述装配工位，所述机械手能将所述定位装料盘上的另一工件传递至所述装配工位内，所述装配工位用于对两个工件连接装配。

优选的，所述装配工位上设置有装配机器人，所述装配机器人具有机械臂，所述机械臂的末端设置有夹持部，所述夹持部用于夹持其中一工件，并将该工件与另一工件拧紧装配。

优选的，所述加工工位、所述刻码工位、所述检测工位和所述装配工位外均设置有仓体，对应工位位于所述仓体内，所述仓体上设置有用于显示操作状态的显示灯。

优选的，所述实验室内具有货架，所述货架具有原料区、成品区、半成品区和不合格区，所述原料区、所述成品区、所述半成品区和所述不合格区上均设置有工件定位台，所述工件定位台用于容纳并定位工件原料或工件成品或工件半成品或不合格品。

本发明提供的具有柔性搬运装置的实验室生产系统，与现有技术相比，具有如下有益效果：导向搬运机器人能够在视觉导向装置的引导下沿设定路径在各个工位之间移动，无需人工运料；原料、成品、半成品或者不合格品等能够放置在导向搬运机器人的定位装料盘上，随导向搬运机器人一起移动，相较于导向搬运机器人仅通过夹爪夹持工件移动的结构，能够减少导向搬运机器人在各个工位之间的往复次数。机器人上的夹爪能够在视觉导向装置的引导下传递工件，无需人工递料，提高了工作效率。该具有柔性搬运装置的实验室生产系统，能够在狭小的实验室空间中使用导向搬运机器人搬运工件、传递工件，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

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获得其他的附图。

图1是具有柔性搬运装置的实验室生产系统的整体结构示意图；

图2是导向搬运机器人的结构示意图；

图3是刻码工位的结构示意图；

图4是检测工位的结构示意图；

图5是装配工位的结构示意图；

图6是货架的结构示意图。

图中100、加工工位；101、加工机器人；200、刻码工位；300、检测工位；400、装配工位；600、实验室；700、底座；800、火箭头模型；1、导向搬运机器人；11、定位装料盘；111、工件定位槽；12、夹爪；13、视觉导向装置；2、刻码装置；3、视觉检测设备；4、表面质量检测设备；5、直线伺服模组；6、工件定位工装；7、装配机器人；71、夹持部；8、货架；81、原料区；82、成品区；83、半成品区；84、不合格区；85、工件定位台；9、显示灯；10、充电桩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种具有柔性搬运装置的实验室生产系统，能够在狭小的实验室空间中使用导向搬运机器人搬运工件、传递工件，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

下面结合图1-图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种具有柔性搬运装置的实验室生产系统，包括导向搬运机器人1和实验室600，其中：导向搬运机器人1能沿既定路径在实验室600的各个工位之间移动，导向搬运机器人1上设置有定位装料盘11、机械手和视觉导向装置13，视觉导向装置13用于定位工件或各个工位上的工件放置位；参见图2，定位装料盘11用于放置工件，机械手的末端设置有夹爪12，夹爪12用于抓取定位装料盘11上的工件，或将工件放置到定位装料盘11上。

其中，上述导向搬运机器人1可以为AGV机器人，导向搬运机器人1能够在视觉导向装置13的引导下位于实验室600内沿设定路径移动，如图1中的箭头方向所示。

上述视觉引导装置可以为摄像头、摄像机等，视觉引导装置、控制系统和导向搬运机器人1电连接，控制系统根据视觉引导装置的图像信息控制导向搬运机器人1的运动状态。

其中，参见图2，视觉引导装置位于机械手末端，能够更清楚的识别夹爪12上的工件，或者各个工位，提高动作准确度。

其中，参见图2所示，夹爪12可通过气缸、电缸等控制，实现夹爪12之间的相向或背向运动，其作为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述。

本实施例的具有柔性搬运装置的实验室生产系统，导向搬运机器人1能够在视觉导向装置13的引导下沿设定路径在各个工位之间移动，无需人工运料；原料、成品、半成品或者不合格品等能够放置在导向搬运机器人1的定位装料盘11上，随导向搬运机器人1一起移动，相较于导向搬运机器人1仅通过夹爪12夹持工件移动的结构，能够减少导向搬运机器人1在各个工位之间的往复次数。机器人上的夹爪12能够在视觉导向装置13的引导下传递工件，无需人工递料，提高了工作效率。

该具有柔性搬运装置的实验室生产系统，能够在狭小的实验室600空间中使用导向搬运机器人1搬运工件、传递工件，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

作为可选地实施方式，参见图2所示，定位装料盘11固定于导向搬运机器人1的上台面，定位装料盘11上设置有多个工件定位槽111，工件槽定位槽的内轮廓与工件的外轮廓相匹配。

上述定位装料盘11用于暂时定位并存储工件，上述工件可以为一种或多种，每种工件可以放置多个。参见图2，工件定位槽111的内轮廓与工件的外轮廓相匹配，可以限制工件移动，防止导向搬运机器人1移动时，工件从定位装料盘11上掉落。

作为可选地实施方式，参见图1所示，实验室600内具有加工工位100、原料位和成品位(位于货架上)，导向搬运机器人1能在加工工位100、原料位和成品位之间移动，机械手能将定位装料盘11上的其中一工件传递至加工工位100内，加工工位100用于对工件进行加工操作。

参见图1所示，加工工位100上设置有加工机器人101，当导向搬运机器人1携带工件移动至加工工位100时，在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1的夹爪12将工件从定位装料盘11上取出，并传递至加工机器人101，加工机器人101对工件进行抛光、倒角等加工操作。

作为可选地实施方式，参见图1和图3所示，实验室600内具有刻码工位200，刻码工位200位于加工工位100的下游侧，导向搬运机器人1能在加工工位100和刻码工位200之间移动，用于将加工完成的工件转运至刻码工位200，刻码工位200用于对工件激光刻码。

刻码工位200上设置有刻码装置2，导向搬运机器人1从加工工位100将加工完成的工件取出后，在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1的夹爪12将工件放入刻码工位200的定位工装上，如图3所示，刻码装置2对加工完成的工件进行生产日期、批号等的激光刻印，无需人工刻码，提高了加工效率。

作为可选地实施方式，参见图1和图4所示，实验室600内具有检测工位300，检测工位300位于刻码工位200的下游侧，检测工位300内设置有支撑架、视觉检测设备3和表面质量检测设备4，其中：表面质量检测设备4安装于支撑架上，视觉检测设备3用于检测工件是否刻印完成；表面质量检测设备4用于检测工件的表面粗糙程度。其中，上述视觉检测设备3、表面质量检测设备4均为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述。

在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1从刻码工位200将加工完成的工件取出，导向搬运机器人1的夹爪12将工件放入检测工位300上，便于工件依次通过视觉检测设备3、表面质量检测设备4的检测，若检测合格，导向搬运机器人1携带工件继续移动至下一工位，若检测不合格，导向搬运机器人1将不合格品暂时存储在定位装料盘11上的不合格区域内，待导向搬运机器人1移动至不合格品放置位后，将不合格品同一处理。

作为可选地实施方式，参见图4所示，检测工位300内设置有输送组件和工件定位工装6，输送组件包括直线伺服模组5，直线伺服模组5位于视觉检测设备3、表面质量检测设备4的下方，工件定位工装6固定于直线伺服模组5的移动部上，直线伺服模组5能将工件定位工装6由视觉检测设备3的待检测位输送至表面质量检测设备4的待检测位。上述直线伺服模组5为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述。

在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1从刻码工位200将加工完成的工件取出，并放置到工件定位工装6上，直线伺服模组5启动带动工件依次通过视觉检测设备3、表面质量检测设备4，分别对工件进行两项检测，无法人工移动工件，提高了检测效率。

作为可选地实施方式，参见图1和图5所示，实验室600内具有装配工位400，装配工位400位于检测工位300的下游侧，导向搬运机器人1用于将检测完成的合格工件转运至装配工位400，机械手能将定位装料盘11上的另一工件传递至装配工位400内，装配工位400用于对两个工件连接装配。

在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1从检测工位300将加工完成的工件取出，并传递至装配工位400，便于装配工位400对两个工件进行连接装配，提高了工作效率。

作为可选地实施方式，装配工位400上设置有装配机器人7，装配机器人7具有机械臂，机械臂的末端设置有夹持部71，夹持部71用于夹持其中一工件，并将该工件与另一工件拧紧装配。夹持部71可以为夹爪12等结构。

如在装配机器人7的机械手末端设置旋转台，旋转台带动夹持部71旋转，从而两个工件的螺纹连接。上述装配机器人7能够对两个工件进行连接装配，提高了工作效率。

作为可选地实施方式，参见图1-图5所示，加工工位100、刻码工位200、检测工位300和装配工位400外均设置有仓体，对应工位位于仓体内，仓体上设置有用于显示操作状态的显示灯9。

各个工位上的设备均位于对应的仓体内，能够有效保护设备，在空间狭小的实验室600内，防止各个工位之间的相互干扰，且利用导向搬运机器人1的导向定位。

作为可选地实施方式，参见图1和图6所示，实验室600内具有货架8，货架8具有原料区81、成品区82、半成品区83和不合格区84，原料区81、成品区82、半成品区83和不合格区84上均设置有工件定位台85，工件定位台85用于容纳并定位工件原料或工件成品或工件半成品或不合格品。

导向搬运机器人1能够从或货架8的原料区81拿取工件原料，或者将加工装配完成的成品摆放至成品区82、将半成品摆放至半成品区83，将检测后发现不合格的产品摆放至不合格区84，便于导向搬运机器人1继续下一流程移动。

上述货架8的结构作为导向搬运机器人1的统一装卸区域，导向搬运机器人1无需从较远的各个区域装卸原料或成品，更适用于狭小的实验室600空间。

参见图1所示，实验室600内具有办公区、监控设备、电子看板和用于对导向搬运机器人1充电的充电桩10。

本实施例中以对底座700、火箭头模型800的加工装配为例，对实验室600内加工流程进行说明：

参见图1所示，导向搬运机器人1从货架8上取出待加工的底座700、待装配的火箭头模型800，并在视觉导向装置13的引导下将两种工件放置到定位装料盘11上的对应工件定位槽111中，参见图1，导向搬运机器人1沿设定路径移动至加工工位100，在视觉导向装置13的引导下，导向搬运机器人1的夹爪12从定位装料盘11上取出待加工的底座700，并传递至加工工位100上的加工机器人101，加工机器人101对底座700进行倒角加工处理。导向搬运机器人1接过加工完成的底座700，继续移动至刻码工位200。刻码装置对底座700进行刻码处理。导向搬运机器人1在视觉导向装置13的引导下接过刻码完成的底座700，并将底座700放置到检测工位300，视觉检测设备3和表面质量检测设备4依次对底座700进行检测，并挑选出不合格品。导向搬运机器人1在视觉导向装置13的引导下接过检测完成的底座700，导向搬运机器人1将合格品底座700放置于装配工位400上，导向搬运机器人1的夹爪12从定位装料盘11上取出火箭头模型800，并传递至装配工位400上的装配机器人7，装配机器人7将火箭头模型800拧紧至底座700上，工件装配加工完成。向搬运机器人携带装配完成的成品和不合格品移动至货架8，并分别对成品和不合格进行对应摆放。继续下一流程。

本实施例的具有柔性搬运装置的实验室生产系统，无需人工干预减轻作业强度；能够利用视觉导向装置13视觉引导上料，减少定位误差，能够准确取放；协作机器人的使用，能使动作调整更简单快捷，往往几分钟就能够完成，能够满足实验室灵活多变的需求。激光导航的设置，减少地面和空间的干扰，减少线路和其它辅助设施的铺设，使场地更开阔；实验室实现远程操作，远程任务下达，实验操作灵活多变，导向搬运机器人与机械手接到指令即可直接运行。

在本说明书的描述，具体特征、结构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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。