[發(fā)明專利]一種異形鋁材夾緊機(jī)械手及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210159123.4
• 申請(qǐng)日: 2022-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114227348B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳碧智;譚連元;王永機(jī);田勇;胡智杰;唐光麒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市通潤(rùn)熱能科技有限公司
• 主分類號(hào): B23Q7/04
• 分類號(hào): B23Q7/04;B25J9/16;B25J15/00;B25J15/08
• 代理公司: 廣州專理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44493
• 代理人: 鄧易偲

1.一種異形鋁材夾緊機(jī)械手，其特征在于，包括機(jī)架、壓合機(jī)構(gòu)和壓爪組件，所述壓合機(jī)構(gòu)設(shè)在所述機(jī)架上，所述機(jī)架的底部設(shè)有托板，所述壓合機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端與所述壓爪組件連接，所述壓爪組件設(shè)在所述托板的上方，所述壓爪組件的底部設(shè)有多個(gè)豎直高度可變的接觸面，所述壓合機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述壓爪組件使多個(gè)所述接觸面分別靠近或遠(yuǎn)離所述托板；

所述異形鋁材夾緊機(jī)械手還包括第一升降裝置、第二升降裝置和桁架，所述第一升降裝置設(shè)在所述桁架上，所述機(jī)架包括升降活動(dòng)座和支撐座，所述支撐座與所述第一升降裝置的升降端連接，所述支撐座與所述桁架之間設(shè)有第一直線導(dǎo)軌，所述第二升降裝置設(shè)在所述支撐座上，所述升降活動(dòng)座與所述第二升降裝置的升降端連接，所述壓爪組件設(shè)在所述升降活動(dòng)座上，所述升降活動(dòng)座與所述支撐座之間設(shè)有第二直線導(dǎo)軌；

其中，所述一種異形鋁材夾緊機(jī)械手的控制方法包括步驟：

步驟1，獲取異形鋁材工件和托板的截面圖像作為截面圖；

步驟2，根據(jù)截面圖獲得異形鋁材工件的受力中性點(diǎn)；

步驟3，移動(dòng)托板使得壓爪組件的定位點(diǎn)位于異形鋁材工件的受力中性點(diǎn)的上部；

步驟4，使壓爪組件下降壓緊異形鋁材工件；

步驟2中，根據(jù)截面圖獲得異形鋁材工件的受力中性點(diǎn)的子步驟為：

步驟2.1，獲取異形鋁材工件的截面區(qū)域和托板的區(qū)域；

從異形鋁材工件的截面區(qū)域的角點(diǎn)構(gòu)成的集合HA中獲取近心點(diǎn)F1和遠(yuǎn)心點(diǎn)F2，并通過(guò)近心點(diǎn)F1和遠(yuǎn)心點(diǎn)F2將異形鋁材工件的截面區(qū)域劃分為多個(gè)區(qū)域構(gòu)成區(qū)域的集合DST；

步驟2.2，從異形鋁材工件的截面區(qū)域獲取異形鋁材工件的截面寬度Wa，平展寬度Wb，最大高度H，截面寬度指異形鋁材工件在托板上的投影所占用的寬度，或者指截面圖中異形鋁材工件兩端的直線距離，平展寬度指異形鋁材工件以橫向截面展開(kāi)后的寬度，最大高度指截面圖中異形鋁材工件的最高高度與托板的距離；

步驟2.3，當(dāng)異形鋁材工件的截面區(qū)域的最大高度H小于NM×(Wb-Wa/2)時(shí)，如果最大高度H的點(diǎn)在集合HA中則將最大高度H的點(diǎn)作為受力中性點(diǎn)的區(qū)域，如果最大高度H的點(diǎn)不在集合HA中則將最大高度H的點(diǎn)所在的集合DST中的對(duì)應(yīng)區(qū)域作為受力中性點(diǎn)的區(qū)域，跳轉(zhuǎn)步驟3.0；否則當(dāng)異形鋁材工件的截面區(qū)域的最大高度H不小于NM×(Wb-Wa/2)時(shí)跳轉(zhuǎn)步驟2.4；其中，NM=H^(Wb/2Wa)，或者，NM=0.1；

步驟2.4，從集合DST中獲取幾何中心點(diǎn)與托板的距離大于等于NM×(Wb-Wa/2)的區(qū)域和/或從集合HA中獲取與托板的距離大于等于NM×(Wb-Wa/2)的點(diǎn)，將獲取的區(qū)域記為連續(xù)區(qū)域，以這些連續(xù)區(qū)域或者點(diǎn)構(gòu)成第一集合SetA，以SetAi為第一集合中第i個(gè)元素，SetAi可以為一個(gè)點(diǎn)或一段連續(xù)區(qū)域，跳轉(zhuǎn)步驟2.5；

步驟2.5，依次遍歷第一集合SetA中的各個(gè)元素，獲得各個(gè)元素的區(qū)域的扭曲大小；

如果元素是一個(gè)點(diǎn)，扭曲大小為：

D=2×F0×Z³/(182×E×M)；或者以異形鋁材工件的截面區(qū)域在該點(diǎn)的彎曲度作為扭曲大小；

如果元素是一段連續(xù)區(qū)域，扭曲大小為：

D=F0×n×(X1/sqrt(n))²/((50+29×X1/(X1+h))×E×M)；或者以該連續(xù)區(qū)域的彎曲度作為扭曲大小；

式中，D為扭曲大小，F(xiàn)0為壓板對(duì)異形鋁材工件接觸面的壓力，Z為當(dāng)前點(diǎn)到與托板區(qū)域重合的異形鋁材工件最接近點(diǎn)的直線距離，E為異形鋁材工件的彈性模量，M為異形鋁材工件的慣性矩，X1為連續(xù)區(qū)域的邊長(zhǎng)，邊長(zhǎng)指當(dāng)前連續(xù)區(qū)域的水平長(zhǎng)度，如果連續(xù)區(qū)域?yàn)榍妫瑒t指此連續(xù)區(qū)域在托板上方高度NM×(Wb-Wa/2)位置處的水平長(zhǎng)度，即在托板上方NM×(Wb-Wa/2)的距離位置做水平線，取此連續(xù)區(qū)域在此水平線的2個(gè)交點(diǎn)，取2個(gè)交點(diǎn)的歐氏距離，n表示當(dāng)前連續(xù)區(qū)域內(nèi)接觸壓板的數(shù)量，n為用X1除以壓板的寬度并向上取整獲得，sqrt()為開(kāi)平方根操作，h為連續(xù)區(qū)域到底板的垂直距離，如果連續(xù)區(qū)域不水平則取連續(xù)區(qū)域的最高點(diǎn)到底板的距離；

設(shè)置一個(gè)空的集合記為第二集合；

依次求得第一集合SetA中每個(gè)元素的扭曲大小；篩選出SetA中扭曲大小小于鋁材厚度t的點(diǎn)或連續(xù)區(qū)域放入第二集合，或者篩選出扭曲大小小于SetA中所有元素平均值的點(diǎn)或連續(xù)區(qū)域放入第二集合；跳轉(zhuǎn)步驟2.6；鋁材厚度指異形鋁材工件上的厚度的最小值，即，鋁材厚度指異形鋁材工件最薄處的厚度；

步驟2.6，如果第二集合為空則將近心點(diǎn)F1作為受力中性點(diǎn)或者選取異形鋁材工件的截面的幾何中心點(diǎn)作為受力中性點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)步驟3.1，否則跳轉(zhuǎn)步驟2.7；

步驟2.7，在第二集合中取與近心點(diǎn)F1的歐式距離最小的點(diǎn)，和/或，在第二集合中取幾何中心點(diǎn)與近心點(diǎn)F1的距離最小的連續(xù)區(qū)域，當(dāng)所選取的為點(diǎn)時(shí)，如果所選的點(diǎn)距離截面圖中異形鋁材工件的截面的幾何中心點(diǎn)的距離大于所選的點(diǎn)與近心點(diǎn)F1的歐式距離則以所選取的點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，否則，在第二集合中取與遠(yuǎn)心點(diǎn)F2的歐式距離最大的點(diǎn)為受力中性點(diǎn)；當(dāng)所選取的為連續(xù)區(qū)域時(shí)，取連續(xù)區(qū)域的幾何中心點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)步驟3.1；

步驟3中，移動(dòng)托板使得壓爪組件的定位點(diǎn)位于異形鋁材工件的受力中性點(diǎn)的上部的子步驟為：步驟3.0，如果受力中性點(diǎn)的區(qū)域只包含一個(gè)點(diǎn)則使最大高度H所在的點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，或者，如果受力中性點(diǎn)的區(qū)域包含多個(gè)點(diǎn)則以最接近異形鋁材工件的截面區(qū)域的幾何中心點(diǎn)的點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，或者，如果受力中性點(diǎn)的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)區(qū)域則以該區(qū)域的幾何中心點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，或者，如果受力中性點(diǎn)的區(qū)域?yàn)槎鄠€(gè)區(qū)域則以各個(gè)區(qū)域的幾何中心點(diǎn)中最接近異形鋁材工件的截面區(qū)域的幾何中心點(diǎn)的點(diǎn)為受力中性點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)步驟3.1；

步驟3.1，移動(dòng)托板或者移動(dòng)壓爪組件使得壓爪組件的定位點(diǎn)位于受力中性點(diǎn)的上部。