[发明专利]一种基于超声阵列的异形工件检测抓取装置

权利要求书

1.一种基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于该装置包括框架、超声波传感器阵列固定板、垫片、转运箱、称重传感器、超声波传感器阵列、控制箱、单片机、电源模块、按键开关、显示屏、蜂鸣器和机械臂；

所述超声波传感器阵列固定板的一面固定在框架的顶部，另一面安装有超声波传感器阵列；所述超声波传感器阵列由超声波传感器排列组成，能够完全覆盖转运箱；每个超声波传感器均与单片机连接；所述称重传感器安装在框架的底部，其上端与垫片连接，并且与单片机连接；所述垫片上放置转运箱；所述控制箱安装在框架上；所述单片机、电源模块、按键开关、显示屏和蜂鸣器均安装在控制箱中；所述机械臂、蜂鸣器、显示屏、按键开关和电源模块均与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于超声波传感器阵列固定板为绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于每个超声波传感器的发送端和接收端距离水平面的高度均相同。

4.根据权利要求1所述的基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于在行方向上相邻两个超声波传感器之间的发送端和接收端间隔布置；在列方向上相邻两个超声波传感器之间的发送端和接收端相邻布置。

5.根据权利要求1所述的基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于所述超声波传感器的型号为Risym公司的HC-SR04超声测距模块。

6.根据权利要求1所述的基于超声阵列的异形工件检测抓取装置，其特征在于该装置的工作过程如下：

(1)在工作开始时，整个装置初始化，将转运箱运送到框架中，放在垫片上，接通电源模块，将整个装置通电，并且按下按键开关，启动装置；

(2)首先称重传感器测量转运箱的总重量，并且将测得的数据传输给单片机，单片机由设定的转运箱的重量和每个工件的重量，计算出转运箱中的工件个数N，计算公式为：N＝(G总重-G转运箱)/G工件，将工件个数N显示在显示屏上；同时，单片机发出信号给超声波传感器阵列，超声波传感器会发出超声波到转运箱的表面工件，并且由超声波传感器阵列接收返回的超声波，并将得到时间间隔t传输给单片机，由公式s＝340t/2可得到超声波传感器与表面工件之间的距离s；超声波传感器阵列中的各个超声波传感器在测量时，不能同时进行；首先由三角函数定理计算出超声波不相互干扰的最近距离，最近距离H＝h*tan7.5°，h为超声波传感器阵列6到转运箱4底部的距离；按此最近距离让超声波传感器依次发送和接收数据；以行为例，根据此最近距离确定的一行上的超声波传感器个数n＝超声波传感器阵列的长/H，n为正整数，当有余数时n向上取整；超声波传感器的发送端S(1+n)发出超声波，并且由超声波传感器的接收端M(1+n)接收返回的超声波，当单片机8收到超声波传感器测量的数据时，将控制超声波传感器的发送端S(2+n)发射超声波，并由超声波传感器的接收端M(2+n)接收返回的超声波；同理规划列上的超声波传感器；单片机将接收到的数据进行比较，根据距离s值判断出转运箱中最上端的工件；

(3)判断完毕后，单片机将会规划出最优抓取路径，最优抓取路径为：首先抓取最上端工件，再抓取次高点直到将差距较大的点抓完；然后从转运箱中的一角按由近及远的路径顺序抓取，直至抓取工件总数N次；单片机将会控制机械臂按照规划好的最优抓取路径进行抓取；当机械臂完成抓取任务后，称重传感器将会再次进行称重测量，并将数据传输给单片机，单片机按公式N＝(G总重-G转运箱)/G工件计算出工件有没有剩余，如果转运箱中没有工件剩余，显示屏中会显示工件抓取完毕；如果有工件剩余，则会显示剩余工件数目，并且单片机控制蜂鸣器发出警报声；

(4)在抓取完成后，按下按键开关，将装置关闭，并切断电源模块的供电。