一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统及方法与流程

1.本发明属于电力物资物流技术领域，尤其涉及一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.现有的包装流水线设备中，需要将平铺的板状纸箱打开后，将其底部折叠并封住，然后再向箱体内装入物资，最后将箱体的顶部密封。整个过程中，大多采用人工或分多台机器来完成以上作业，所需人工和劳动力巨大，生产效率较低，无法实现高速连续性生产，并且人工作业容易导致出现错误，无法有效保证包装的质量。并且，无法满足多种纸箱混线生产。
4.并且，对于电力物资而言，物资的形状、大小多样，仅通过纸箱包装，无法满足对电力物资的包装需求，因此需要多种包装方式的符合包装自动化生产线。目前虽然已经研发出了预制袋自动包装机，能够自动完成取袋、开袋、充填、封口、成品出料这些工序，但是，袋子被打开时，我们难以保证能够完全撑开，也就是说，放置物料时，物料由于重力左右，会下沉至袋子底部，袋内的物品有可能发生碰撞，这对于电力物资而言，有损坏的风险。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统及方法。可实现自动检测物品、自动打包、自动输送。
6.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
7.一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统，包括：总控制器，以及与所述总控制器连接的拣选机器人、装箱机器人和装袋机器人；所述拣选机器人，被配置为接收总控制器指令，对电力物资进行拣选，并运送至装箱机器人或装袋机器人的物资存放处。
8.进一步地，所述装箱机器人，包括纸箱料架、机械手、封底机构、输送机构、装箱机构、封箱机构和贴标签机构。
9.进一步地，所述机械手末端设有板件，所述板件上设有多个吸附组件，用于吸附拾取平铺纸箱，所述板件的一端通过旋转机构连接可弯折段。
10.进一步地，所述封底机构包括底板弯折机构，所述底板弯折机构包括横向条形支撑部和推动装置，所述推动装置包括位于所述横向条形支撑部两侧的可移动推板。
11.进一步地，所述封箱机构包括顶板弯折机构，设于传输机构上方；所述顶板弯折机构包括连接固件，所述连接固件下方沿传输方向设有横向板件，板件与传输方向相反的一端设有向下平滑弯曲的弯折部；所述连接固件在与传输方向相反的一端与第一机械臂旋转连接，所述机械臂末端设有推板；所述横向板件两侧设有可旋转的圆弧状第二机械臂和第三机械臂，所述第二机械臂和第三机械臂末端均设有横向推杆，两个机械臂旋转方向相反。
12.进一步地，所述装袋机器人包括供袋机、机械手、开袋机构、装袋机构、缝袋机构和输送机构。
13.进一步地，所述机械手末端设有板件，所述板件上设有多个吸附组件，所述板件的两端分别通过旋转机构连接夹板，夹板展开状态下，与板件垂直。
14.进一步地，所述开袋机构包括编织袋夹持机构、可升降撑开机构以及袋口吸附机构；其中，所述编织袋夹持机构包括可相对运动的两个夹具；所述袋口吸附机构包括可相对运动的两个板件，并且，所述两个板件运动方向与两个夹具运动方向垂直；所述两个板件上设有吸附组件；所述可升降撑开机构包括升降机构和可相对运动的两个竖直板件。
15.进一步地，所述装袋机构，包括装袋机械手和可升降底座，所述装袋机械手用于向袋内放入物资，所述可升降底座用于为装入袋中的物资提供承托。
16.一个或多个实施例提供了一种所述智能自适应包装设备系统的控制方法，包括：
17.向拣选机器人发送物资拣选指令，所述物资拣选指令包括物资类型、数量及包装方式，所述包装方式为装箱或装袋；
18.若物资被放置在装箱机器人的物资堆放处，执行以下步骤：
19.(1)控制机械手拾取平铺纸箱，移动至底板弯折机构上方时，倾斜平铺纸箱，使得平铺纸箱在重力作用下展开，然后控制机械手末端的可弯折段垂直弯折，使得纸箱从平铺状态弯折变为直筒状态；
20.控制机械手下方纸箱，纸箱在横向条形支撑部的挤压下，两侧的底板实现弯折；然后控制支撑部两侧的推动装置向中心运动，推动前后底板实现弯折；弯折完成后，控制机械手将纸箱置于胶带粘贴机构，粘贴完成后置于传输机构上；
21.(2)控制传输机构运动，纸箱运输至装箱机构时，控制装箱机械手装载物资；装载完成后，控制传输机构继续运动；
22.(3)纸箱运输至封箱机构时，一个侧边的顶板被横向板件端部弯折，控制传输机构停止，控制第一机械臂向下运动，实现另一侧边顶板弯折，然后控制第二机械臂和第三机械臂向下运动，实现前后两个顶板弯折；弯折完成后，控制传输机构继续运动；在通过胶带粘贴机构时，完成封箱；
23.若物资被放置在装袋机器人的物资堆放处，执行以下步骤：
24.(1)控制机械手拾取平铺编织袋，运送至开袋机构下方；
25.(2)控制编织袋夹持机构两个夹具分别夹住袋口两端，以及控制袋口吸附机构夹住袋口两面；控制编织袋夹持机构两个夹具向中间移动，同时控制袋口吸附机构将袋口的两面向两边吸起，使得袋口被打开，控制编织袋撑开机构的两个板件下降伸入袋中，并向两边撑开；
26.(3)控制可升降底座缓慢上升，托起被撑开的空编织袋；控制机械手放入物资；物资放入完成后，控制可升降底座缓慢下降，使得电力物资缓缓滑落至袋子底部；装袋完成后，控制编织袋夹持机构两个夹具向两端移动，同时控制袋口吸附机构将袋口的两面向中间合上；
27.(4)控制缝袋机构的夹持机构夹住袋口两端，并运送至折边缝口机构，完成折边缝口工序。
28.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
29.本发明提供了一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统，能够满足电子物资多样化的打包需求，并且能够自动实现物资拣选、打包和出库全流程无人化。
30.本发明提供的装箱机器人，设计了带有可弯折段的机械手，实现了纸箱的取料和撑开两个工序，并且还作为运输工具，辅助进行封底的工序，极大的提高了效率。
31.本发明提供的装袋机器人，设计了包括可升降底座的装袋机构，在袋子被撑开后，采用可升降底座，缓缓将袋子向上托起，为放入的物资提供承托，待物资放入完毕后，将可升降底座缓缓下降，慢慢降低对袋子的承托，使得物资慢慢滑落至袋子底部，避免了物资在装袋时发生坠落，或物资之间发生碰撞的风险，即实现了柔性智能自适应包装。
附图说明
32.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
33.图1为本发明实施例中装箱机器人中开箱机构整体结构图；
34.图2为本发明实施例中装箱机器人机械手末端局部结构图；
35.图3为本发明实施例中装箱机器人中封箱机构整体结构图；
36.图4为本发明实施例中装箱机器人中装袋机器人整体结构图；
37.图5为本发明实施例中装袋机器人机械手末端局部结构图；
38.图6为本发明实施例中装袋机器人中开袋机构局部结构图。
39.装箱机器人：1——纸箱料架、2——平铺纸箱、3——机械手、4——板件、5——吸附组件、6——可弯折段、7——底板弯折机构、8——胶带粘贴机构、9——输送机构、10——封箱机构、11——限位机构、12——贴标签机构；
40.装袋机器人：13——供袋机、14——机械手、15——开袋机构、16——缝袋机构、17——板件、18——吸附组件、19——夹板、20——编织袋夹持机构、21——袋口吸附机构、22——第二水平滑轨。
具体实施方式
41.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
42.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
43.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.实施例一
45.本实施例公开了一种电力物资柔性智能自适应包装设备系统，包括：总控制器，以及与所述总控制器连接的拣选机器人、装箱机器人和装袋机器人。
46.所述拣选机器人，被配置为：接收总控制器发送的某类电力物资的类别和数量，并进行拣选，拣选后运送至装箱机器人或装袋机器人的物资存放处。
47.所述装箱机器人，包括纸箱料架1、机械手3、封底机构、输送机构、装箱机构、封箱机构和贴标签机构。
48.其中，所述纸箱料架用于存放平铺纸箱2；所述平铺纸箱为顶部和底部均平铺打开的折叠纸箱。
49.所述机械手3为六轴机械手，包括固定底座，所述固定底座与第一节机械臂的一端旋转连接，所述第一节机械臂的另一端与第二级机械臂的一端铰接。所述机械手末端设有纸箱拾取机构和纸箱开箱机构。具体地，所述机械手末端设有板件4，所述板件上设有多个吸附组件5，用于吸附拾取平铺纸箱，所述板件的一端通过旋转机构连接可弯折段6。进行纸箱拾取操作时，所述多个吸附组件5对应纸箱的一个正面，旋转机构对应这个正面与相邻侧面的折痕。每个所述吸附组件5均连接有一连接气管，每个所述连接气管同时与所述分流气管连通，所述主气管与所述分流气管的中部连通，所述主气管上设置有负压发生器，接收到装箱机器人控制器指令时产生负压，通过真空吸附实现纸箱的拾取。所述旋转机构通过第一驱动电机驱动，所述第一驱动电机与装箱机器人控制器连接，接收到装箱机器人控制器指令时，进行垂直弯折，将纸箱从平铺状态弯折为直筒状态。通过带有可弯折段的机械手，实现了纸箱的取料和撑开两个工序。六轴机器人运行精度高至
±
0.05mm，可以精准吸取料架上的物料，自动打开纸箱效果稳定。
50.所述封底机构包括相邻设置的底板弯折机构7和胶带粘贴机构8。具体地，所述底板弯折机构包括横向条形支撑部，所述横向条形支撑部的一个端部平滑弯曲。所述支撑部两侧分别设有一个推动装置，所述推动装置包括移动组件和设于移动组件上方的推板，所述移动组件由第二驱动电机驱动，所述第二驱动电机与装箱机器人控制器连接。底板弯折过程为：机械手将直筒状态纸箱运输到支撑部上方，控制纸箱角度下放，纸箱在所述支撑部顶部的挤压下，左右两侧的底板实现弯折，并保持左右两侧底板弯折的状态放置在支撑部上，此时，所述支撑部两侧的推板被驱动，推动前后两块底板实现弯折。之后，机械手吸附着底板弯折后的纸箱运输至胶带粘贴机构上方，实现底部的封装。
51.所述输送机构9可以采用滚筒式传送或柔性带式传送，只要实现对物体进行特定方向的输送即可，在此不做限定。所述输送机构与封底机构中的胶带粘贴机构相邻，纸箱封底完成后，机械手将封底后的纸箱放置在传输机构的一端。所述输送机构用于将封底后的纸箱传输至装箱机构。
52.所述装箱机构、封箱机构10和贴标签机构13设置在沿输送机构的输送方向上。
53.所述装箱机构包括装箱机械手，用于将物资存放处的电力物资拾取并放入纸箱内。
54.所述封箱机构包括限位机构11、顶板弯折机构和胶带粘贴机构。所述限位机构11，包括设置于输送机构上的两个相对设置的限位板，所述两个限位板可由驱动电机驱动，沿与传输方向垂直的方向运动。所述限位板上设有第二到位传感器和第三到位传感器，所述第二到位传感器和第三到位传感器均与装箱机器人控制器连接。第二到位传感器用于感测纸箱到达封箱机构，第三到位传感器用于感测纸箱到达限位板之间指定位置，即顶板弯折机构正下方。
55.所述顶板弯折机构通过框架结构设置于传输机构上方，包括连接固件，所述连接固件下方沿传输方向设有横向板件，板件与传输方向相反的一端设有弯折部。所述弯折部
向下平滑弯折，与纸箱顶板展开状态时顶板的位置相对应，用于在纸箱输送过程中，推动其中一个侧边顶板弯折。所述连接固件在与传输方向相反的一端与第一机械臂旋转连接，所述机械臂末端设有推板。所述第一机械臂的旋转机构均由第三驱动电机驱动，所述第三驱动电机与装箱机器人控制器连接，在第一驱动电机的驱动下，第一机械臂向下运动，使得末端推板推动另一个侧边顶板弯折。所述横向板件两侧设有可旋转的圆弧状第二机械臂和第三机械臂，所述第二机械臂和第三机械臂末端均设有横向推杆，两个机械臂旋转方向相反，旋转机构均由第四驱动电机驱动，所述第四驱动电机与装箱机器人控制器连接，在第四驱动电机的驱动下，第二机械臂和第三机械臂同时向中间运动，使得两个末端的推杆推动前后两个顶板弯折。当所述第一限位传感器感测到纸箱到达封箱机构时，装箱机器人控制器控制两个限位板向中间运动，限定纸箱的运动方向，同时纸箱传输过程中，前端的一个侧边顶板被横向板件弯折，此时第二限位传感器感测到纸箱到达指定位置，装箱机器人控制器控制传输机构停止，同时控制顶板弯折机构执行顶板弯折。弯折完成后，控制传输机构继续运动。
56.所述胶带粘贴机构与所述顶板弯折机构相邻，用于在顶板全部弯折后对顶板进行封装。
57.所述贴标签机构12包括机械手，以及设于传送机构上的第四到位传感器。所述机械手末端设有吸附机构，用于吸附待粘贴的标签，并粘贴至纸箱上。
58.本实施例的装箱机器人，能够自动完成取料、开箱、装箱、封箱和贴标的全流程操作，并且，折边效果比传统设备更加整洁、美观。
59.装袋机器人，包括自动供袋机13、机械手14、开袋机构15、装袋机构、缝袋机构16和输送机构。
60.所述自动供袋机13用于存放平铺编织袋，具体地，将编织袋以横向平铺的形式提供给下一道工序。
61.所述机械手14为六轴机械手，包括固定底座，所述固定底座与第一节机械臂的一端旋转连接，所述第一节机械臂的另一端与第二级机械臂的一端铰接。所述机械手末端设有编织袋拾取机构。具体地，所述机械手末端设有板件17，所述板件上设有多个吸附组件18，用于吸附拾取平铺纸袋，所述板件的两端分别通过旋转机构连接夹板19，夹板19展开状态下，与板件17垂直。进行编织袋拾取操作时，装袋机器人控制器控制所述机械手末端板件吸附起编织袋，然后控制两端夹板旋转，夹住编织袋，然后运送至开袋机构。
62.所述开袋机构15包括支架，所述支架下方设有编织袋夹持机构20、可升降撑开机构以及袋口吸附机构21。所述编织袋夹持机构包括第一水平滑轨，所述第一水平滑轨下方设有两个夹具，用于夹住编织袋袋口的两端。所述袋口吸附机构21包括第二水平滑轨22，与第一水平滑轨垂直，滑轨下方设有相对的两个板件，所述两个板件上设有吸附组件，分别用于吸附袋口的两面，两个板件的吸附组件相对，使得袋口向两边打开。所述可升降撑开机构包括升降机构、第三水平滑轨和两个板件，其中，所述升降机构下方设有第三水平滑轨，与第一水平滑轨垂直，所述第三水平滑轨上设有相对的两个竖直板件，用于伸入袋口将袋子撑开。所述开袋机构首先通过编织袋夹持机构和袋口吸附机构分别将编织袋两端和袋口两面夹住，然后由袋口吸附机构将袋口两面向相反的两方向吸附，同时编织袋夹持机构两个夹具向中间移动，使得袋口被打开些许，最后在撑开机构的辅助下，袋子被充分撑开。
63.所述装袋机构，包括装袋机械手和可升降底座，所述装袋机械手用于在编织袋被撑开的状态下，向袋内放入物资。所述可升降底座用于为装入袋中的物资提供承托，所述可升降底座初始状态位于开袋机构下方超过一个袋子的高度。由于袋子没有被完全撑开，下方仍有没有撑起来的部分，为了防止物资在装袋时发生坠落，或物资之间发生碰撞，在袋子被撑开后，采用可升降底座，缓缓将袋子向上托起，为放入的物资提供承托，待物资放入完毕后，将可升降底座缓缓下降，慢慢降低对袋子的承托，使得物资慢慢滑落至袋子底部。
64.物资放入完毕，且可升降底座复位后，可升降撑开机构的两个板件合起来，编织袋夹持机构两个夹具向两端移动，袋口吸附机构的两个板件也向中间移动，使得袋口被平整的合起来。
65.所述缝袋机构，包括夹持机构和折边缝口机构。所述夹持机构包括机械臂，所述机械臂的端部设有板件，所述板件的两个端部分别设有一个夹持部，用于在袋口被合起来后，夹住袋口两端，并运送至折边缝口机构。折边缝口操作完成后，机械臂将袋子放置在输送机构上。
66.编织袋全自动包装机器人极大地提高了电力物质装袋劳动率，同时兼容多种电力物质的自动装袋，降低了生产成本。
67.实施例二
68.基于以上智能自适应包装设备系统，本实施例提供了该系统的控制方法，所述控制器中预先设置各类电子物资对应的包装类型，以及纸箱或编织袋型号；并且预先配置不同型号纸箱和编织袋的尺寸参数，以及针对不同型号纸箱和编织袋进行包装时各执行机构的操作参数，从而实现了一套机器即可针对多种电力物资，实现装箱或装袋。
69.所述方法具体包括：
70.步骤1：向拣选机器人发送物资拣选指令，所述物资拣选指令包括物资类型、数量及包装方式，所述包装方式为装箱或装袋；
71.步骤2：待拣选机器人将物资放置在装箱机器人或装袋机器人指定物资存放处后，控制装箱机器人完成装箱工序，或控制装袋机器人完成装袋工序。
72.具体地，控制装箱机器人完成装箱工序包括以下步骤：
73.想发送的某类电力物资的类别和数量，并进行拣选，拣选后运送至装箱机器人或装袋机器人的物资存放处。
74.(1)控制机械手拾取平铺纸箱，移动至底板弯折机构上方时，倾斜平铺纸箱，使得平铺纸箱在重力作用下展开，然后控制机械手末端的可弯折段垂直弯折，使得纸箱从平铺状态弯折变为直筒状态；
75.控制机械手下方纸箱，纸箱在横向条形支撑部的挤压下，两侧的底板实现弯折；然后控制支撑部两侧的推动装置向中心运动，推动前后底板实现弯折；弯折完成后，控制机械手将纸箱置于胶带粘贴机构，粘贴完成后置于传输机构上；
76.(2)控制传输机构运动，接收第一到位传感器信号，即纸箱运动至装箱机构，控制传输机构停止，控制装箱机械手装载物资；装载完成后，控制传输机构继续运动；
77.(3)接收第二到位传感器信号，即纸箱运动至封箱机构，控制限位机构夹住纸箱并移动到指定位置；接收第三到位传感器信号，即纸箱运动至顶板弯折机构下方，且一个侧边的顶板已被弯折，控制传输机构停止，控制第一机械臂向下运动，实现另一侧边顶板弯折，
然后控制第二机械臂和第三机械臂向下运动，实现前后两个顶板弯折；弯折完成后，控制传输机构继续运动；在通过胶带粘贴机构时，完成封箱。
78.(4)接收第四到位传感器信号，即纸箱运动至贴标签机构，控制机械手执行贴标签动作。
79.控制装袋机器人完成装袋工序包括以下步骤：
80.(1)控制机械手拾取平铺编织袋，运送至开袋机构下方；
81.(2)控制编织袋夹持机构两个夹具分别夹住袋口两端，以及控制袋口吸附机构夹住袋口两面；控制编织袋夹持机构两个夹具向中间移动，同时控制袋口吸附机构将袋口的两面向两边吸起，使得袋口被打开些许，控制编织袋撑开机构的两个板件下降伸入袋中，并向两边撑开；
82.(3)控制可升降底座缓慢上升，托起被撑开的空编织袋；控制机械手放入物资；物资放入完成后，控制可升降底座缓慢下降，使得电力物资缓缓滑落至袋子底部；装袋完成后，控制编织袋夹持机构两个夹具向两端移动，同时控制袋口吸附机构将袋口的两面向中间合上；
83.(4)控制缝袋机构的夹持机构夹住袋口两端，并运送至折边缝口机构，完成折边缝口工序，放至传输机构上。
84.智能打包机器人主要应用于物资的封箱封袋，可实现纸箱打包的物资直接有机器人放入纸箱中，需要袋装的放入袋中，然后由封箱机器人或封袋机器人进行封装工作，赋码机器人将相应的物资信息进行打印并贴标，完成相应的工作后由输送链进行出库工作，完成打包业务等功能，实现分拣打包出库全流程无人化。
85.本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
86.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。