用于分离物体的装置和方法与流程

1.本公开的实施例总体上涉及分离堆垛中的物体的领域，并且更具体地涉及用于分离物体的装置和方法、计算机可读介质、以及用于分离和输送物体的系统。


背景技术：

2.在自动冲压生产线中，整个生产线的第一工序是将堆垛中的物体(如钢坯、铝坯或非金属材料坯)分离，并使用由机器人驱动的工具拾取与堆垛分离的物体。然后，该物体可以被放在输送机上并且经由该输送机被转移至下一工序。由于堆垛中的物体彼此紧密贴合，物体的分离效果直接影响整个生产线的正常操作。
3.传统的分离机构通常安装在线性导轨上，并且可被驱动以沿着线性导轨朝向或远离物体移动。这种分离机构具有较小的自由度和较低的灵活性。因此，物体的分离效率相对较低，这可能对整个生产线的正常操作产生不利影响。
4.因此，需要一种用于分离堆垛中的物体的改进的装置和方法。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本公开的各种示例实施例提供了用于分离堆垛中的物体的解决方案。
6.在本公开的第一方面，本发明的示例实施例提供一种用于分离物体的装置。该装置包括：分离机构，被配置为分离布置成堆垛的物体；机器人，被配置为保持分离机构；以及控制器，被配置为：使机器人将分离机构移动到第一高度；使机器人将分离机构朝向堆垛移动；响应于分离机构与堆垛之间的距离达到距离阈值，使机器人停止移动分离机构；以及使分离机构分离物体。
7.根据本公开的实施例，分离机构可由机器人驱动到适当位置，以便可靠地分离堆垛中的物体。与传统的分离机构相比，根据本公开的用于分离物体的装置可以提供更多的自由度、更高的灵活性、更好的适应性、更高的定位精度、更简单的机构、更少的故障点以及更高的标准化。由此，提高了分离机构的可靠性和分离效率。此外，这对于简化卸垛区的布局具有重要意义。
8.在一些实施例中，第一高度具有预设值。
9.在一些实施例中，该装置还包括被配置为测量堆垛的初始高度的高度传感器，其中控制器还被配置为：基于堆垛的初始高度来确定第一高度。
10.在一些实施例中，该装置还包括被配置为测量堆垛的高度的高度传感器，其中控制器进一步被配置为：响应于确定堆垛的高度已减少超过预定量，使机器人将所述分离机构移动到低于第一高度的第二高度；使机器人将分离机构锁定在第二高度处；以及使分离机构分离物体。
11.在一些实施例中，控制器进一步被配置为：响应于确定已从堆垛分离预定数量的物体，使机器人将分离机构移动到低于第一高度的第三高度；使机器人将分离机构锁定在
第三高度；以及使分离机构分离物体。
12.在一些实施例中，该分离机构被配置为通过气流、磁力和锯齿条中的至少一个来分离物体。
13.在一些实施例中，该装置还包括距离传感器，被配置为检测分离机构与堆垛之间的距离。
14.在一些实施例中，距离传感器包括行程开关，被配置为在分离机构与堆垛之间的距离达到距离阈值时被触发。
15.在一些实施例中，该装置还包括：触发构件，靠近分离机构布置并且被配置为在分离机构与堆垛之间的距离达到距离阈值时触发行程开关；以及弹簧，耦接至触发构件并且被配置为在分离机构远离堆垛移动时使触发构件复位。
16.在一些实施例中，距离传感器包括接近传感器，被配置为检测分离机构与堆垛之间的距离。
17.在一些实施例中，物体是由钢、铝或非金属材料制成的坯料。
18.在本公开的第二方面，本公开的示例实施例提供一种用于分离物体的方法。所述方法包括：使机器人将分离机构移动到第一高度，分离机构由机器人保持；使机器人将分离机构朝向堆垛移动；响应于分离机构与堆垛之间的距离达到距离阈值，使机器人停止移动分离机构；以及使分离机构分离物体。
19.在一些实施例中，第一高度具有预设值。
20.在一些实施例中，该方法还包括：基于由高度传感器测量的堆垛的初始高度来确定第一高度。
21.在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定由高度传感器测量的该堆垛的高度已经减小了超过预定量，使机器人将分离机构移动到低于第一高度的第二高度；使机器人将分离机构锁定在第二高度处；并且使分离机构分离物体。
22.在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定已从堆垛物中分离出预定数量的物体，使机器人将分离机构移动到低于第一高度的第三高度；使机器人将分离机构锁定在第三高度；以及使分离机构分离物体。
23.在一些实施例中，该分离机构被配置为通过气流、磁力和锯齿条中的至少一个来分离物体。
24.在本公开的第三方面，本公开的示例实施方式提供一种具有存储在其上的指令的计算机可读介质，当在至少一个处理器上执行该指令时，该指令使该至少一个处理器执行根据本公开的第二方面的方法。
25.在本公开的第四方面，本公开的示例实施例提供一种用于分离和输送物体的系统，包括：至少一个根据本公开的第一方面的装置，被配置用于分离布置在卸垛车上的物体；另一机器人，被配置为抓取与卸垛车分离的物体并放置所抓取的物体；以及输送机，被配置为从另一机器人接收物体并输送所接收的物体。
26.在一些实施例中，卸垛车是可升降的或者具有恒定的高度，并且其中卸垛车是可移动的或固定的。
27.应当理解，发明内容部分并不旨在确定本公开的实施例的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过以下描述，本发明的其他特征将变得易于理解。
附图说明
28.通过参照附图进行的以下详细描述，本文所公开的示例实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，本文中公开的几个示例实施例将以示例和非限制性方式进行说明，其中：
29.图1以正视图示出了根据本公开的实施例的用于分离和输送物体的系统的示意图；
30.图2以俯视图示出了如图1所示的系统的示意图；
31.图3示出了根据本公开的实施例的用于分离物体的装置的部分示意图；
32.图4示出了根据本公开的另一实施例的用于分离物体的装置的部分示意图；以及
33.图5是根据本公开的实施例的用于分离物体的方法的流程图。
34.在全部附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。
具体实施方式
35.现在将参考附图中所示的几个示例实施例来描述本公开的原理。尽管附图中示出了本公开的示例实施例，但应当理解，所描述的实施例仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并且由此实现本公开，而不是以任何方式限制本公开的范围。
36.术语“包括”及其变体应理解为意指“包括但不限于”的开放性术语。除非上下文另有明确指示，否则术语“或”应被理解为“和/或”。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“可操作为”是指可以通过用户或外部机构诱发的操作来实现的功能、动作、运动或状态。术语“一个实施例”和“实施例”将被解读为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可指不同的或相同的对象。下文可包括明确的和隐含的其他定义。除非上下文另有明确指示，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
37.如上所述，传统的分离机构具有较小的自由度和较低的灵活性，因此分离机构的分离效率相对较低，这会对整个生产线的正常操作产生不利影响。根据本公开的实施例，分离机构可由机器人驱动到适当位置，以便可靠地分离堆垛中的物体。以上构思可以以不同方式实现，如将在以下段落中详细描述的。
38.在下文中，将参考图1至图5详细描述本公开的原理。首先参见图1和图2，图1以正视图示意性地示出了用于分离和输送物体的系统200，并且图2以俯视图示意性地示出了系统200。
39.通常，如图1和图2中所示，系统200可用于分离和输送物体5。物体5在垂直方向y上布置为堆垛50。待处理物体5的示例是生产线(例如，汽车压制生产线)中的坯料。例如，坯料可由钢、铝或非金属材料制成。尽管可以参考这些示例物体描述一些实施例，但是应当理解，本公开的实施例可以与任何其他适当的物体(如坯料、片材和部件等)一起使用。
40.如图1所示，提供卸垛车6以支撑堆垛50中的物体5。卸垛车6可以是可升降的或者具有恒定的高度。此外，卸垛车6可以是可移动的或固定的。本公开的范围不旨在这方面受到限制。
41.在一个实施例中，如图1和图2中所示，系统200包括用于分离堆垛50中的物体5的多个装置100，诸如四个。在堆垛50的每一侧上，可布置两个装置100。每个装置100包括分离
机构1、机器人2和控制器(未示出)。分离机构1由对应的机器人2保持。在机器人2的驱动下，分离机构1可移动到适当位置以分离堆垛50中的物体5。分离机构1和机器人2的操作由相应的控制器控制。
42.在其他实施例中，系统200可包括更多或更少的装置100，诸如，两个、三个、五个、六个或甚至更多。本公开的范围不旨在在这方面受到限制。
43.在一些实施例中，每个装置100可包括单独的控制器。在其他实施例中，一些或全部装置100可共享单个控制器。本公开的范围不旨在在这方面受到限制。
44.在一些实施例中，分离机构1可提供气流，用于吹动并且因此分离放置在卸垛车6上的物体5。这可适于分离由轻质材料(诸如，铝或非金属材料)制成的物体5。可替代地或另外地，在一些实施例中，分离机构1可设置有磁体，用于通过磁力分离物体5。这可适于分离由可磁化材料(诸如，钢)制成的物体5。在一些实施例中，分离机构1可包括锯齿条，被配置为通过齿提升物体5中的最上面的一个的边缘。这可适于分离由各种材料(诸如，钢、铝或非金属材料)制成的物体5。
45.应当理解，可由分离机构1实施的分离方法可以是用于分离待处理的物体5的常规方法。因此，分离机构1的数量、结构和分离方法不旨在对如上所述的实施例的进行任何限制。
46.此外，已知物体的至少一部分的分离将减小将物体5结合在一起的力。由此，物体5可仅在其边缘或拐角处分离。也就是说，只有物体的一部分(例如，边缘或拐角)需要与相邻物体分离。
47.如图1和图2所示，除了装置100之外，系统200还包括另外的机器人3和输送机4。机器人3被配置为用于抓取与卸垛车6分离的物体5并且将所抓取的物体5放置在输送机4上。输送机4可将分离的物体5输送至生产线的下一部分。在一个实施例中，机器人3适于附接工具7。工具7可被配置为产生用于抓取物体5的真空。通过这样的布置，物体5可与堆垛50分离并以有效的方式转移到生产线的下一部分。
48.在下文中，将参考图1至图4详细描述用于分离物体5的装置100的构造和操作。
49.如图1和图2所示，在装置100的操作期间，控制器首先使机器人2将分离机构1移动到第一高度。第一高度可等于或接近于堆垛50的初始高度，以便将分离机构1定位为最初在垂直方向y上与堆垛50中最上面的物体5基本对齐。在一个实施例中，第一高度具有预设值并且可以被存储在控制器或存储器中。在另一实施例中，第一高度可基于堆垛50的初始高度来确定。为了获得堆垛50的初始高度，设置高度传感器81，如图3和图4所示。高度传感器81可以各种方式检测堆垛50的高度。例如，高度传感器81可在横向方向x上朝向堆垛50发射光。横向方向x基本上垂直于竖直方向y。利用反射光，高度传感器81可确定堆垛50的高度。
50.在将分离机构1定位在第一高度处之后，控制器使机器人2将分离机构1在横向方向x上朝向堆垛50移动。在一个实施例中，分离机构1可首先以高速并且然后以低速接近堆垛50。在其他实施例中，分离机构1可以其他速度接近堆垛50。本公开的范围在这方面不受限制。
51.在分离机构1与堆垛50之间的距离合适时，机器人2将锁定分离机构1的位置。根据本公开的实施例，响应于分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值，控制器使机器人2停止移动分离机构1。在该位置，分离机构1适于分离堆垛50中的物体5。然后，控制器使分离
机构1分离物体5。
52.随着物体5从堆垛50移除并且因此堆垛50的高度减小，机器人2需要根据已经从堆垛50分离的物体5的数量或者来自高度传感器81的信号来降低分离机构1的位置，以确保堆垛50中的顶部的几个物体在分离机构1的最佳工作范围内。
53.为此，在一个实施例中，响应于确定堆垛50的高度已经减小了超过预定量，控制器使机器人2将分离机构1移动到低于第一高度的第二高度。然后，控制器使机器人2将分离机构1锁定在第二高度，并且使分离机构1分离物体5。分离机构1的步长(即，第一高度与第二高度之间的差)可取决于分离机构1的类型或其他因素。
54.在另一实施例中，响应于确定预定数量的对象5已从堆垛50分离，控制器使机器人2将分离机构1移动到低于第一高度的第三高度。然后，控制器使机器人2将分离机构1锁定在第三高度，并且使分离机构1分离物体5。根据本发明的实施例，第三高度可等于或不同于第二高度。
55.随着堆垛50的高度进一步减小，机器人2可根据已经从堆垛50分离的物体5的数量或来自高度传感器81的信号进一步降低分离机构1的位置，直到堆垛50中的所有物体5都已被分离。
56.在一个实施例中，为了检测分离机构1与堆垛50之间的距离，提供了距离传感器82，如图3和图4中所示。
57.在一些实施例中，距离传感器82包括行程开关，被配置为在分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值时被触发。为了能够触发行程开关，装置100还包括触发构件92和耦接至触发构件92的弹簧83，如图3和图4所示。
58.触发构件92靠近分离机构1布置并且被配置为在分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值时触发行程开关。在一个实施例中，如图3所示，触发构件92经由旋转轴93可旋转地安装到框架91上。在分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值时，触发构件92可被堆垛50的侧面按压并且因此触发行程开关。在另一实施例中，如图4所示，触发构件92连接至磁性分离机构12的盖板121。当分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值时，磁性分离机构12的盖板121可被堆垛50的侧面按压，并且因此触发构件92可触发行程开关。
59.在行程开关被触发时，行程开关将向控制器发送触发信号。然后，控制器将使机器人2锁定分离机构1的位置并使分离机构1分离物体5。
60.弹簧83被配置为在分离机构1从堆垛50移开时使触发构件92复位。在分离机构1处于锁定位置时，弹簧83将被按压，并且在分离机构1从堆垛50移开时，弹簧83可返回至其释放状态。
61.在一些实施例中，距离传感器82包括接近传感器，接近传感器被配置为检测分离机构1与堆垛50之间的距离并且将检测到的距离发送至控制器。基于该距离，控制器可确定分离机构1的锁定位置。
62.根据本公开的实施例，每个装置100可包括一个或多个分离机构1。作为示例，如图3中所示的装置100可包括锯齿条11和吹气设备10来作为分离机构1。作为另一示例，如图4所示的装置100可以包括吹气设备10和两个磁性分离机构12来作为分离机构1。两个磁性分离机构12布置在适于由机器人2保持的支撑件94的相对侧上。此外，在支撑件94与相应的分离机构1的相对侧之间设置自适应旋转机构95，以便自动调节分离机构1相对于堆垛件50的
定向。
63.根据本公开的实施例，分离机构1可由机器人2驱动到适当位置，以便可靠地分离堆垛50中的物体5。与传统的分离机构相比，根据本公开的用于分离物体5的装置100可提供更多的自由度、更高的灵活性、更好的适应性、更高的定位精度、更简单的机构、更少的故障点以及更高的标准化。由此，提高了分离机构1的可靠性和分离效率。此外，这对于简化卸垛区的布局具有重要意义。
64.图5是根据本公开的实施例的用于分离物体的方法的流程图。方法500可由例如上文关于图1至图4描述的装置100(具体地，装置100中的控制器)执行。
65.在框502，控制器使机器人2将分离机构1移动到第一高度。
66.在框504，控制器使机器人2将分离机构1朝向堆垛50移动。
67.在框506，响应于分离机构1与堆垛50之间的距离达到距离阈值，控制器使机器人2停止移动分离机构1。
68.在框506，控制器使分离机构1分离物体5。
69.在一些实施例中，该方法500还包括基于由高度传感器81测量的堆垛50的初始高度来确定第一高度。
70.在一些实施例中，该方法500还包括使机器人2将分离机构1移动到低于第一高度的第二高度；响应于确定由高度传感器81测量的堆垛50的高度已经减小超过预定量，使机器人2将分离机构1锁定在第二高度；以及使分离机构1分离物体5。
71.在一些实施例中，该方法500还包括：响应于确定预定数量的物体5已经从堆垛50分离，使机器人2将分离机构1移动到低于第一高度的第三高度；使机器人2将分离机构1锁定在第三高度；以及使分离机构1分离物体5。
72.在本发明的一些实施例中，还提供了一种计算机可读介质。该计算机可读介质上存储有指令，当该指令在至少一个处理器上执行时，可以使得至少一个处理器执行如在前面段落中描述的用于分离物体的方法，并且在下文中将省略细节。
73.虽然在此已经描述和示出了若干发明实施例，但本领域普通技术人员将容易想到用于执行在此描述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点的各种其他装置和/或结构，并且这些变化和/或修改均被视为在此处描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，在此描述的所有参数、尺寸、材料、和配置旨在是示例性的并且实际参数、尺寸、材料、和/或配置将取决于使用本发明教导的一种或多种具体应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验来确定在此描述的特定发明实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅通过示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式实施发明实施例。本公开的发明实施例针对本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件、和/或方法。此外，两个或更多个此类特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合(如果这些特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互不一致的)包括在本公开的发明范围内。