一種復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法
1.本發明屬于機械手技術領域，具體涉及一種復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，尤其應用于奇偶層堆疊個數不同的卸料場景中。
背景技術：
2.卸料機械手是一種可用于卸料，拆垛，取配件的常用自動化裝備。近年來，由于加工生產機械化裝備需求的不斷增加，對于奇偶堆疊個數不同的物料的拆卸，存取過程的效率與安全性要求越來越高。以往依靠人工來拆卸過重過多物料幾乎不現實，搬取精密設備需要承擔更大不可控的風險。取而代之的是機器設備武裝起來的靈活手臂。
3.在現有技術中，很少有針對奇偶層堆疊個數不同的卸料位置計算方式，大部分獲取卸料目標點位置的方式都是通過逐點示教的方式，這樣不僅僅使得操作上更加復雜，而且通過人工點的方式在精度上遠遠不如通過嚴謹計算更加準確。
4.因此利用一種便捷的在線示教計算方法來控制機械手去拆卸物料就顯得尤為重要，它不僅無需逐個目標點去示教位置，而且根據示教方式所計算出的目標位置更加準確，能夠使機械手在保證快速拆卸的同時更精準的抓取物料，保證效率的同時安全性也大大提升。
技術實現要素：
5.本發明的目的在于提供一種復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，可應用在奇偶層堆疊個數不同的卸料場景，不僅能夠提高使用便利性，還能夠保證卸料位置的準確性。
6.為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：
7.一種復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，所述復雜堆疊為奇偶層堆疊個數不同的堆疊方式，所述復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，包括：
8.步驟1、建立坐標系，設置坐標原點；
9.步驟2、料倉示教：將機械手移動至第一層的第一個物料的幾何中心得到示教點p1(x1，y1)，在機械手z軸不動的情況下，由示教點p1起將機械手x軸移至第一層的最后一個物料的幾何中心得到示教點p2(x2，y2)，將機械手移動至第二層的第一個物料的幾何中心得到示教點p3(x3，y3)，在機械手z軸不動的情況下，由示教點p1起將機械手x軸移至第二層的最后一個物料的幾何中心得到示教點p4(x4，y4)，完成料倉示教，并初始化已完成卸料的物料數量s2＝0；
10.步驟3、以示教點p1作為第一次卸料的目標位置，計算機械手卸料下一次卸料的目標位置，包括：
11.步驟3.1、計算目標位置所在層相對于最后一層所需的偏移層數n；
12.步驟3.2、根據偏移層數n對變量value4進行判斷：
13.其中：
14.value4＝(v-1-n)％2
15.若value4＝0，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0016][0017]
若value4＝1，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0018][0019]
式中，v為物料堆疊的總層數，為奇數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距，為偶數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距；
[0020]
步驟3.3、根據已完成卸料的物料數量s2對變量value5進行判斷：
[0021]
其中：
[0022]
value5＝s2％(h1+h2)
[0023]
若value5＝0，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0024]
x＝x1[0025]
若value5＝h1，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0026]
x＝x3[0027]
若value5！＝0且value5！＝h1，則目標位置p點的x軸坐標保持步驟3.2中計算所得值；
[0028]
式中，h1為奇數層中物料個數，h2為偶數層中物料個數；
[0029]
步驟3.4、根據偏移層數n求得目標位置p點的y軸坐標為：
[0030][0031]
式中，為上下層相鄰物料的幾何中心之間的垂直間距；
[0032]
步驟4、根據計算所得的目標位置p(x，y)控制卸料機械手進行卸料，本次卸料完成后更新s2＝s2+1，當s2＝s1時，則完成卸料；否則更新當前位置為p(x，y)并返回步驟3繼續計算下一次卸料的目標位置，s1為料倉中物料總個數。
[0033]
以下還提供了若干可選方式，但并不作為對上述總體方案的額外限定，僅僅是進一步的增補或優選，在沒有技術或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨針對上述總體方案進行組合，還可以是多個可選方式之間進行組合。
[0034]
作為優選，所述建立坐標系，設置坐標原點，包括：
[0035]
以機械手x軸方向為坐標系x軸的正方向，以機械手z軸方向為坐標系y軸的正方向；
[0036]
以第一個物料的幾何中心為起始點，沿x軸和y軸反方向延伸預設距離后設置坐標系的坐標原點。
[0037]
作為優選，所述計算目標位置所在層相對于最后一層所需的偏移層數n，包括：
[0038]
步驟3.1.1、初始化判斷次數t＝1，value2＝h1，value1＝s
1-s2％s1；
[0039]
步驟3.1.2、對變量value1與變量value2進行判斷：
[0040]
若value1＜＝value2，則跳出循環，并得到目標位置所在層相對于最后一層所需的偏移層數n＝v-t；
[0041]
若value1＞value2，則進入循環，進入循環后再根據判斷次數t來比較變量value3；
[0042]
其中：
[0043]
value3＝(t-1)％2
[0044]
若value3＝0，則：
[0045]
value2＝value2+h2[0046]
若value3！＝0，則：
[0047]
value2＝value2+h1[0048]
步驟3.1.3、t＝t+1，并返回步驟3.1.2繼續循環。
[0049]
作為優選，參數s1的計算過程如下：
[0050]
已知料倉中奇數層物料個數為h1，偶數層物料個數為h2，物料的堆疊總層數為v；
[0051]
計算奇數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0052][0053]
計算偶數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0054][0055]
計算上下層相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0056][0057]
計算料倉中物料總個數s1為：
[0058]
若堆疊總層數為偶數層，則物料總個數為：
[0059]
s1＝v/2*(h1+h2)
[0060]
若堆疊總層數為奇數層，則物料總個數為：
[0061]
s1＝v/2*(h1+h2)+h1。
[0062]
本發明提供的復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，只需示教物料的四個點的位置，便可計算出所有點位置，不僅能夠大大提高生產速率，操作簡單，而且能夠確保位置的準確度。
附圖說明
[0063]
圖1為本發明的復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法的流程圖；
[0064]
圖2為本發明建立坐標系的示意圖；
[0065]
圖3為本發明計算卸料的目標位置的流程圖。
具體實施方式
[0066]
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0067]
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是在于限制本發明。
[0068]
針對現有技術中針對奇偶層堆疊數量不同的場景沒有較優的卸料方案，本實施例提供一種復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，只需示教幾個目標點位置信息，便可根
據此信息精準計算出所有所需移至拆卸物料目標點的位置。可應用在奇偶堆疊個數不同的輕薄鋁制、塑料長管等類似物品卸料場景中，不僅能夠提高使用便利性，還能夠保障卸料位置的準確性。
[0069]
由于加工生產機械化裝備需求的不斷增加，對于奇偶堆疊個數不同的物料的拆卸，存取過程的效率與安全性要求越來越高。以往依靠人工來拆卸過重過多物料幾乎不現實，搬取精密設備需要承擔更大不可控的風險。取而代之的是機器設備武裝起來的靈活手臂。而利用一種便捷的在線示教計算方法來控制機械手去拆卸物料就顯得尤為重要，它不僅無需逐個目標點去示教位置，而且根據示教方式所計算出的目標位置更加準確，能夠使機械手在保證快速拆卸的同時更精準的抓取物料，保證效率的同時安全性也大大提升。
[0070]
具體的，如圖1所示，本實施例的復雜堆疊下的機械手快速卸料控制方法，包括以下步驟：
[0071]
步驟1、建立坐標系，設置坐標原點。
[0072]
如圖2所示，坐標系的建立優選是以要抓取的第一個物料或者要抓取的最后一個物料作為參照，并設置相應坐標原點。本實施例依據所要抓取的第一個物料為參照，橫向延伸為機械軸x方向，縱向延伸為機械軸z方向，相應的建立坐標系。其中以機械手x軸方向為坐標系x軸的正方向，以機械手z軸方向為坐標系y軸的正方向。
[0073]
以第一個物料的幾何中心為起始點，沿x軸和y軸反方向延伸預設距離后設置坐標系的坐標原點a(0，0)。這里的預設距離根據物料形狀決定，若物料為圓柱，則預設距離為圓柱半徑；若是矩形，就分別延伸長寬的一半。
[0074]
步驟2、料倉示教。
[0075]
令p1為第一個所要抓取物料的幾何中心，該層作為料倉的第一層即奇數層，將機械手移動至第一層的第一個物料的幾何中心得到示教點p1(x1，y1)。在機械手z軸不動的情況下，由示教點p1起將機械手x軸移至第一層的最后一個物料的幾何中心得到示教點p2(x2，y2)。
[0076]
在示教完奇數層的第一個物料和最后一個物料位置后，繼續示教偶數層。將機械手移動至第二層的第一個物料的幾何中心得到示教點p3(x3，y3)，在機械手z軸不動的情況下，由示教點p1起將機械手x軸移至第二層的最后一個物料的幾何中心得到示教點p4(x4，y4)，完成料倉示教。
[0077]
需要說明的是，本實施例中示教的p1、p2、p3、p4為幾何中心點，圖2中為了便于直接觀察將示教點映射至物料側面顯示。
[0078]
已知料倉中奇數層中物料個數為h1，偶數層中物料個數為h2，物料的堆疊層數為v，所求目標位置為p(x，y)，默認第一次目標位置為p1(x1，y1)，并初始化已完成卸料的物料數量s2＝0，則參數s1的計算過程如下：
[0079]
計算奇數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0080][0081]
計算偶數層中相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0082][0083]
計算上下層相鄰物料的幾何中心之間的間距為：
[0084][0085]
計算料倉中物料總個數s1為：
[0086]
若堆疊總層數為偶數層，則物料總個數為：
[0087]
s1＝v/2*(h1+h2)
[0088]
若堆疊總層數為奇數層，則物料總個數為：
[0089]
s1＝v/2*(h1+h2)+h1。
[0090]
以上是通過計算得到的有用參數，便于下面計算出當前機器所要執行到的位置信息，如圖3所示，具體計算如步驟3。
[0091]
步驟3、以示教點p1作為第一次卸料的目標位置，計算機械手卸料下一次卸料的目標位置。本實施例中計算目標位置時，本次卸料計算所得的目標位置記為下一次卸料計算時的當前位置，例如示教點p1作為第一次卸料的目標位置，也就是作為第二次卸料計算時機械手的當前位置。
[0092]
步驟3.1、計算目標位置所在層相對于最后一層所需的偏移層數n，包括：
[0093]
步驟3.1.1、初始化判斷次數t＝1，value2＝h1，value1＝s
1-s2％s1；
[0094]
步驟3.1.2、對變量value1與變量value2進行判斷：
[0095]
若value1＜＝value2，則跳出循環，并得到目標位置所在層相對于最后一層所需的偏移層數n＝v-t；
[0096]
若value1＞value2，則進入循環，進入循環后再根據判斷次數t來比較變量value3；
[0097]
其中：
[0098]
value3＝(t-1)％2
[0099]
若value3＝0，則：
[0100]
value2＝value2+h2[0101]
若value3！＝0，則：
[0102]
value2＝value2+h1[0103]
步驟3.1.3、t＝t+1，并返回步驟3.1.2繼續循環。
[0104]
即在具體循環中，第一步先對變量value1與變量value2進行判斷：
[0105]
其中，
[0106]
value1＝s
1-s2％s1[0107]
value2＝h1[0108]
當第一次判斷t＝1時，若value1＜＝value2，則跳出循環，并累計相對于最后一層的所需偏移層數n＝v-1。
[0109]
若第一次判斷value1＞value2，則進入循環，進入循環后再根據判斷次數t來比較變量value3。
[0110]
其中：
[0111]
value3＝(t-1)％2
[0112]
若value3＝0，則：value2＝value2+h2。
[0113]
若value3!＝0，則：value2＝value2+h1。
[0114]
此次判斷結束，t＝t+1進入第二次的循環判斷。
[0115]
此時，
[0116]
value1＝s
1-s2％s1[0117]
value2＝h1+h2[0118]
若第二次判斷value1＜＝value2，則跳出循環，并累計相對于最后一層的所需偏移層數n＝v-2。
[0119]
若第二次判斷value1＞value2，則進入循環，進入循環后再根據判斷次數t來比較變量value3。
[0120]
其中：
[0121]
value3＝(t-1)％2
[0122]
若value3＝0，則：value2＝value2+h2。
[0123]
若value3！＝0，則：value2＝value2+h1。
[0124]
此次判斷結束，t＝t+1進入第三次的循環判斷。
[0125]
此時，
[0126]
value1＝s
1-s2％s1[0127]
value2＝h1+h2+h1[0128]
依此類推，最終會跳出循環而得到目標值即相對于最后一層所需偏移層數n。
[0129]
步驟3.2、根據偏移層數n對變量value4進行判斷：
[0130]
其中：
[0131]
value4＝(v-1-n)％2
[0132]
若value4＝0，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0133][0134]
若value4＝1，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0135][0136]
即目標位置基于當前位置進行更新。
[0137]
式中，v為物料堆疊的總層數，(即為圖中的d_h1)為奇數層中物料的幾何中心之間的間距，(即為圖中的d_h2)為偶數層中物料的幾何中心之間的間距。
[0138]
步驟3.3、根據已完成卸料的物料數量s2對變量value5進行判斷：
[0139]
其中：
[0140]
value5＝s2％(h1+h2)
[0141]
若value5＝0，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0142]
x＝x1[0143]
若value5＝h1，則求得目標位置p點的x軸坐標為：
[0144]
x＝x3[0145]
若value5！＝0且value5！＝h1，則目標位置p點的x軸坐標保持步驟3.2中計算所得值。
[0146]
式中，h1為奇數層物料個數，h2為偶數層物料個數。
[0147]
步驟3.4、根據偏移層數n求得目標位置p點的y軸坐標為：
[0148][0149]
式中，(即為圖中的)為上下層物料的幾何中心之間的間距，至此，便基于上
一次完成產量的目標位置得到了下次機器所需移至位置p(x，y)。
[0150]
步驟4、根據計算所得的目標位置p(x，y)控制卸料機械手進行卸料，本次卸料完成后更新s2＝s2+1，當s2＝s1時，則完成卸料；否則更新當前位置為p(x，y)并返回步驟3繼續執行，s1為料倉中物料總個數。
[0151]
第一次卸料時由于直接指定示教點p1作為第一次卸料的目標位置，因此第一次卸料時的當前位置可以不用考慮，在后續的卸料目標位置計算中，以前一次卸料的目標位置作為當前位置。
[0152]
本實施例針對奇偶堆疊層個數不同的多軸機械手卸料位置提供了有效計算方式。主要應用的場景為堆疊奇數層和偶數層個數不同的輕薄鋁制、塑料長管等類似物品的拆卸。根據現場堆疊模式分別設置奇數層數與奇數層個數、偶數層數與偶數層個數參數，保存需要拆卸的總產量；根據總參量與當前完成產量的關系以及幾個特殊點位置，自動計算出下一次機器手所要移至的目標點位置。
[0153]
本發明無需示教每一個點的位置，只需要人工去簡單操作示教好四個點的位置信息，便可知下一個點坐標，最終將物料安全，快速，準確的抓住然后實施拆卸工作。極大了減少了在線示教所帶來的繁瑣工作，降低了操作難度，而且經過計算走出的坐標更為準確，可以提高工作效率，減少沒必要的位置錯誤信息。
[0154]
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0155]
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明的保護范圍應以所附權利要求為準。
