细直管柔性滑移分拣末端执行器的制作方法

本发明涉及一种分拣执行器，具体是一种适用于对如静脉采血针的输血软管、usb数据线、线束电线等具有大长径比的小直径柱状或管状柔性物料进行单根拾取的细直管柔性滑移分拣末端执行器，属于自动化制造技术领域。

背景技术：

随着科学技术的不断进步，目前针对如静脉采血针的输血软管、usb数据线、线束电线等具有大长径比的小直径柱状或管状柔性物料的生产制造已实现高效批量化自动化生产，而自动化生产线产出的批量小直径柱状或管状柔性物料成品、或者包含小直径柱状或管状柔性物料成品的产品，通常是通过输送带输送来的聚集成捆状的形态，即长度相同、方向一致、数量众多的小直径柱状或管状柔性物料堆聚呈捆状形态。而此类截面通常呈圆形的小直径柱状或管状柔性物料，在不受外力或约束作用的自然状态下接近于直柱状或直软管状，在受到外力或约束后会有一定程度的弯曲和变形、呈现非直线性状。以静脉采血针的输血软管为例，从输血软管的中间位置拾取输血软管时，其两端会在重力作用下自然下垂而呈现非直线性状。由于通过输送带输送来的聚集成捆状形态的批量小直径柱状或管状柔性物料成品、或者包含小直径柱状或管状柔性物料成品的产品往往还需要进行后续的装配工序或者包装工序，而小直径柱状或管状柔性物料的上述特性就造成每根小直径柱状或管状柔性物料的位置和姿态难以确定，同时，在对小直径柱状或管状柔性物料进行取料分拣时，往往不易准确确定柔性物料的堆放高度，从而难以准确确定拾取机构在下移取料时的运动距离以实现准确拾取，因此，对捆状的批量小直径柱状或管状柔性物料进行自动分料处理非常困难、难以实现单根小直径柱状或管状柔性物料的自动化拾取，往往依然大量依赖于人工操作。以静脉采血针的输血软管为例，目前国内外对静脉采血针进行逐根自动消毒包装前的分料过程依然大量采取人工操作的方式，即由人工对静脉采血针进行逐根分拣和上料，这种人工操作的方式不仅生产效率低、生产成本高，而且单调的分拣上料工作容易使操作人员产生视觉疲劳、劳动强度较大，进而易造成人为失误。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种细直管柔性滑移分拣末端执行器，针对自动化生产线产出的、通过输送带输送来的捆状形态的批量小直径柱状或管状柔性物料，能够实现自动逐根拾取，以便于后续对单根柔性物料进行包装或装配作业。

为了实现上述目的，本细直管柔性滑移分拣末端执行器包括定位支撑组件、升降滑移组件和摆动取料组件；

所述的定位支撑组件包括顶安装板、连接柱和底支撑横梁，平行于顶安装板设置的底支撑横梁通过左右对称设置的连接柱固定安装在顶安装板的下方，底支撑横梁与连接柱形成u形结构，底支撑横梁上设有中轴线沿前后方向设置的吸附器铰接安装孔和伸出设置于吸附器铰接安装孔旁边的挡销ⅰ；

所述的摆动取料组件设置在底支撑横梁上，包括吸附器和扭簧；吸附器是竖直方向设置的中空管状结构，吸附器的顶端通过负压传感器与负压气管密闭连接，吸附器的底端设有开口向下设置的u形凹槽，u形凹槽的深度尺寸与宽度尺寸均与单根小直径柱状或管状柔性物料的外径尺寸间隙配合、且u形凹槽是走向方向沿吸附器的前后径向方向设置，吸附器的上部外表面上设有沿前后径向方向设置的吸附器铰接安装结构，吸附器通过吸附器铰接安装结构铰接安装在吸附器铰接安装孔上，吸附器的上部外表面上对应挡销ⅰ的位置还设有沿前后径向方向伸出设置的挡销ⅱ，吸附器的下部外表面上设有沿其轴向方向走向设置的波浪形导向结构、且波浪形导向结构对应挡销ⅰ的位置沿吸附器的左右径向方向设置，波浪形导向结构包括多个连续呈均匀圆滑波浪状的波峰和波谷；扭簧的扭转中心定位设置在吸附器的吸附器铰接安装结构上，扭簧的两个扭转脚分别抵靠在挡销ⅰ和挡销ⅱ上；

所述的升降滑移组件设置在定位支撑组件的u形结构外围，包括导向限位支撑柱、压簧、上支撑板和下触板；导向限位支撑柱滑移配合垂直贯穿顶安装板设置、且导向限位支撑柱的顶端设有限位凸台，导向限位支撑柱的底端与平行于顶安装板设置的上支撑板固定连接；压簧套接设置在导向限位支撑柱上、且压簧的两端分别顶靠在上支撑板的顶平面和顶安装板的底平面上；平行于顶安装板设置的下触板固定安装在上支撑板的下方、且下触板上对应波浪形导向结构的位置定位设有与波浪形导向结构的单个波谷配合的限位导向辊轴或滚轮，限位导向辊轴或滚轮的轴线沿前后方向设置、且限位导向辊轴或滚轮卡接在波浪形导向结构上。

作为本发明的进一步改进方案，u形凹槽的槽口位置还设有对称设置的导向斜面结构，导向斜面结构与u形凹槽整体呈y形槽结构。

作为本发明的进一步改进方案，底支撑横梁上对应u形结构的几何中心位置设有竖直贯穿底支撑横梁的吸附器安装通槽，吸附器设置在吸附器安装通槽内部，扭簧设置在吸附器安装通槽的外部。

作为本发明的一种实施方式，波浪形导向结构是凸出于吸附器外表面的凸缘结构。

作为本发明的另一种实施方式，波浪形导向结构是凹入于吸附器外表面的凹窝结构。

作为本发明的进一步改进方案，吸附器的底端设置成上大下小的锥形结构。

作为本发明的进一步改进方案，下触板是位于吸附器前方或后方的劣弧形平板结构、且劣弧形平板结构相对于吸附器呈左右对称结构。

一种小直径柱状或管状柔性物料自动分料机器人，包括分料拾取机械臂和分拣平台，分拣平台包括定位安装的托盘；细直管柔性滑移分拣末端执行器安装在分料拾取机械臂的末节机械手上，且分料拾取机械臂至少包括沿左右方向坐标移动的x坐标驱动机构和沿竖直上下方向坐标移动的z坐标驱动机构，或者分料拾取机械臂至少包括沿前后方向坐标移动的y坐标驱动机构和沿竖直上下方向坐标移动的z坐标驱动机构。

作为本发明的进一步改进方案，托盘上设有柔性护栏。

一种小直径柱状或管状柔性物料微动分料拾取方法，采用小直径柱状或管状柔性物料自动分料机器人，负压气管连接负压气源，小直径柱状或管状柔性物料自动分料机器人的集中电控装置的控制器与负压气管的负压传感器电连接；

初始状态时，下触板和上支撑板整体在导向限位支撑柱的限位凸台的限位作用下呈自然悬垂状态，吸附器在限位导向辊轴或滚轮的卡接限位作用下呈竖直状态、且u形凹槽位于下触板的下方；具体微动分料拾取方法如下：

将堆聚呈捆状的批量小直径柱状或管状柔性物料置入托盘的柔性护栏内后，先控制拾取机械臂动作使细直管柔性滑移分拣末端执行器位于托盘的正上方，再控制拾取机械臂动作使细直管柔性滑移分拣末端执行器沿竖直方向下移靠近托盘，当下触板的底平面接触小直径柱状或管状柔性物料料堆后下触板停止下移、吸附器的底端没入小直径柱状或管状柔性物料料堆内，柔性护栏被挤压向外弯曲变形进行让位，吸附器继续下移、下触板带动限位导向辊轴或滚轮沿波浪形导向结构的波浪状外形滚动，实现吸附器一边下移、一边摆动吸附；

吸附器一边下移、一边摆动吸附过程中，当负压气管的负压传感器向控制器反馈的真空度小于设定的范围时，控制器控制拾取机械臂使细直管柔性滑移分拣末端执行器持续进行下移动作；当负压气管的负压传感器向控制器反馈的真空度位于设定的范围内时，控制器先控制拾取机械臂使细直管柔性滑移分拣末端执行器停止下移动作、再升起进行平移动作，实现单根小直径柱状或管状柔性物料的分离拾取。

与现有技术相比，针对自动化生产线产出的捆状形态的批量小直径柱状或管状柔性物料，本细直管柔性滑移分拣末端执行器由于吸附器上设有波浪形导向结构、且下触板上对应波浪形导向结构的位置设有卡入设置的限位导向辊轴或滚轮，因此当下触板的底平面接触小直径柱状或管状柔性物料料堆后，上支撑板和下触板整体上移过程中，下触板可带动限位导向辊轴或滚轮沿波浪形导向结构的波浪状外形滚动、实现吸附器一边下移、一边摆动吸附，进而实现保证单根拾取的成功率、便于后续对单根柔性物料进行包装或装配作业；由于设有负压传感器，因此吸附器沿竖直方向下移没入小直径柱状或管状柔性物料料堆时，可以根据负压传感器反馈的真空度数值是否位于设定范围内来判断是否成功单根拾取，同时可以根据负压传感器的反馈控制细直管柔性滑移分拣末端执行器的下移动作，特别适用于批量小直径柱状或管状柔性物料的逐根分离。

附图说明

图1是本发明细直管柔性滑移分拣末端执行器的三维结构示意图；

图2是本发明定位支撑组件的三维结构示意图；

图3是本发明摆动取料组件的三维结构示意图；

图4是本发明升降滑移组件的三维结构示意图；

图5是本发明小直径柱状或管状柔性物料自动分料机器人的三维结构示意图；

图6是细直管柔性滑移分拣末端执行器拾取过程图，其中a是下触板的底平面接触料堆时的结构示意图、b是吸附器摆动时的结构示意图、c是吸附器复位时的结构示意图；

图7是吸附器单根拾取的过程图，其中a是吸附器未摆动时的结构示意图、b是吸附器摆动时的结构示意图、c是吸附器单根拾取时的结构示意图。

图中：1、定位支撑组件，1-1、顶安装板，1-2、连接柱，1-3、底支撑横梁，1-4、挡销ⅰ，1-5、吸附器铰接安装孔，2、升降滑移组件，2-1、导向限位支撑柱，2-2、压簧，2-3、上支撑板，2-4、下触板，2-5、限位导向辊轴或滚轮，3、摆动取料组件，3-1、吸附器，3-2、扭簧，3-3、挡销ⅱ，3-4、u形凹槽，3-5、波浪形导向结构，3-6、负压气管，4、分拣平台，4-1、托盘，4-2、柔性护栏，5、输血软管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本细直管柔性滑移分拣末端执行器包括定位支撑组件1、升降滑移组件2和摆动取料组件3。

如图2所示，所述的定位支撑组件1包括顶安装板1-1、连接柱1-2和底支撑横梁1-3，平行于顶安装板1-1设置的底支撑横梁1-3通过左右对称设置的连接柱1-2固定安装在顶安装板1-1的下方，底支撑横梁1-3与连接柱1-2形成u形结构，底支撑横梁1-3上设有中轴线沿前后方向设置的吸附器铰接安装孔1-5和伸出设置于吸附器铰接安装孔1-5旁边的挡销ⅰ1-4。

如图3所示，所述的摆动取料组件3设置在底支撑横梁1-3上，包括吸附器3-1和扭簧3-2；吸附器3-1是竖直方向设置的中空管状结构，吸附器3-1的顶端通过负压传感器与负压气管3-6密闭连接，吸附器3-1的底端设有开口向下设置的u形凹槽3-4，u形凹槽3-4的深度尺寸与宽度尺寸均与单根小直径柱状或管状柔性物料的外径尺寸间隙配合、且u形凹槽3-4是走向方向沿吸附器3-1的前后径向方向设置，吸附器3-1的上部外表面上设有沿前后径向方向设置的吸附器铰接安装结构，吸附器铰接安装结构可以是凸出的销轴结构、也可以是凹入的销孔结构，吸附器3-1通过吸附器铰接安装结构铰接安装在吸附器铰接安装孔1-5上，吸附器3-1的上部外表面上对应挡销ⅰ1-4的位置还设有沿前后径向方向伸出设置的挡销ⅱ3-3，吸附器3-1的下部外表面上设有沿其轴向方向走向设置的波浪形导向结构3-5、且波浪形导向结构3-5对应挡销ⅰ1-4的位置沿吸附器3-1的左右径向方向设置，波浪形导向结构3-5包括多个连续呈均匀圆滑波浪状的波峰和波谷，波浪形导向结构3-5可以是凸出于吸附器3-1外表面的凸缘结构、也可以是凹入于吸附器3-1外表面的凹窝结构；扭簧3-2的扭转中心定位设置在吸附器3-1的吸附器铰接安装结构上，扭簧3-2的两个扭转脚分别抵靠在挡销ⅰ1-4和挡销ⅱ3-3上，吸附器3-1整体可以沿其铰接中心单方向摆动、并通过扭簧3-2复位。

如图4所示，所述的升降滑移组件2设置在定位支撑组件1的u形结构外围，包括导向限位支撑柱2-1、压簧2-2、上支撑板2-3和下触板2-4；导向限位支撑柱2-1滑移配合垂直贯穿顶安装板1-1设置、且导向限位支撑柱2-1的顶端设有限位凸台，导向限位支撑柱2-1的底端与平行于顶安装板1-1设置的上支撑板2-3固定连接；压簧2-2套接设置在导向限位支撑柱2-1上、且压簧2-2的两端分别顶靠在上支撑板2-3的顶平面和顶安装板1-1的底平面上，上支撑板2-3上移时可压缩压簧2-2；平行于顶安装板1-1设置的下触板2-4固定安装在上支撑板2-3的下方、且下触板2-4上对应波浪形导向结构3-5的位置定位设有与波浪形导向结构3-5的单个波谷配合的限位导向辊轴或滚轮2-5，限位导向辊轴或滚轮2-5的轴线沿前后方向设置、且限位导向辊轴或滚轮2-5卡接在波浪形导向结构3-5上。

以下以静脉采血针的输血软管5为例来说明本发明的工作过程：

将本细直管柔性滑移分拣末端执行器安装在拾取机械臂的末节机械手上对堆聚呈捆状形态的批量输血软管5进行逐根拾取时，先将负压气管3-6连接负压气源、将负压传感器与拾取机械臂集中电控装置的控制器电连接，即可控制拾取机械臂动作通过本细直管柔性滑移分拣末端执行器进行逐根拾取；拾取机械臂至少包括沿左右方向水平坐标移动的x坐标驱动机构和沿竖直上下方向坐标移动的z坐标驱动机构，或者分料拾取机械臂至少包括沿前后方向水平坐标移动的y坐标驱动机构和沿竖直上下方向坐标移动的z坐标驱动机构；

如图5所示，分拣平台4包括定位安装的托盘4-1，托盘4-1上设有柔性护栏4-2，通过批量输血软管码放机械手将堆聚呈捆状的批量输血软管5沿前后方向置入托盘4-1的柔性护栏4-2内，输血软管5即层叠堆聚在托盘4-1上；

初始状态时，下触板2-4和上支撑板2-3整体在导向限位支撑柱2-1的限位凸台的限位作用下呈自然悬垂状态，吸附器3-1在限位导向辊轴或滚轮2-5的卡接限位作用下呈竖直状态、且u形凹槽3-4位于下触板2-4的下方；

摆动吸附：先控制拾取机械臂动作使本细直管柔性滑移分拣末端执行器位于托盘4-1的正上方，再如图6所示控制拾取机械臂动作使本细直管柔性滑移分拣末端执行器沿竖直方向下移靠近托盘4-1，如图6a所示，当下触板2-4的底平面接触输血软管5料堆后，料堆反作用力迫使下触板2-4停止下移、吸附器3-1的底端没入输血软管5料堆内，且柔性护栏4-2被挤压向外弯曲变形进行让位，吸附器3-1继续下移、下触板2-4带动上支撑板2-3上移压缩压簧1-2、上支撑板2-3和下触板2-4在导向限位支撑柱2-1的导向作用下整体相对于吸附器3-1上移，下触板2-4带动限位导向辊轴或滚轮2-5沿波浪形导向结构3-5的波浪状外形滚动，如图6b所示，限位导向辊轴或滚轮2-5每经过一个波峰、则限位导向辊轴或滚轮2-5推动吸附器3-1克服扭簧3-2的弹力绕其铰接中心摆动，如图6c所示，限位导向辊轴或滚轮2-5每经过一个波谷、则吸附器3-1在扭簧3-2的弹性复位作用下复位呈竖直状态，进而实现吸附器3-1一边下移、一边摆动吸附；

吸附状态判断及分离拾取：如图7a至图7c所示，吸附器3-1一边下移、一边摆动吸附过程中，单根输血软管5在负压吸附作用下很容易卡入吸附器3-1底端的u形凹槽3-4内形成较高的真空度，当负压传感器反馈真空度较高时，控制器先控制拾取机械臂使本细直管柔性滑移分拣末端执行器停止下移动作、再升起进行平移动作，实现单根输血软管5的分离拾取。

在吸附器3-1没入输血软管5料堆内时，为了便于单根输血软管5能够顺利进入u形凹槽3-4，作为本发明的进一步改进方案，如图7所示，u形凹槽3-4的槽口位置还设有对称设置的导向斜面结构，导向斜面结构与u形凹槽3-4整体呈y形槽结构。

为了增加吸附器3-1的安装及摆动稳定性，作为本发明的进一步改进方案，如图1所示，底支撑横梁1-3上对应u形结构的几何中心位置设有竖直贯穿底支撑横梁1-3的吸附器安装通槽，吸附器3-1设置在吸附器安装通槽内，为了便于安装扭簧3-2，扭簧3-2设置在吸附器安装通槽的外部。

为了便于吸附器3-1的底端没入输血软管5料堆，作为本发明的进一步改进方案，如图3所示，吸附器3-1的底端设置成上大下小的锥形结构。

在下触板2-4的底平面接触输血软管5料堆后，为了能够实现输血软管5料堆因局部受力而发生输血软管5的翘起发生松散现象、以便于单根输血软管5的负压吸附，作为本发明的进一步改进方案，如图1所示，下触板2-4的外形结构是位于吸附器3-1前方或后方的劣弧形平板结构、且劣弧形平板结构相对于吸附器3-1呈左右对称结构。以劣弧形平板结构的下触板2-4位于吸附器3-1的前方为例，在劣弧形平板结构的下触板2-4的底平面接触输血软管5料堆后，输血软管5料堆前部受力，进而使位于吸附器3-1后方的输血软管5在弹性作用下发生翘起松散现象，实现便于单根输血软管5的负压吸附。

针对自动化生产线产出的捆状形态的批量如usb数据线、线束电线等截面呈圆形、且长度尺寸远大于截面直径的其他大长径比柱状柔性物料，本细直管柔性滑移分拣末端执行器可以实现吸附器3-1一边下移、一边摆动吸附，进而实现保证单根拾取的成功率、便于后续对单根柔性物料进行包装或装配作业；可以根据负压传感器反馈的真空度数值是否位于设定范围内来判断是否成功单根拾取，同时可以根据负压传感器的反馈控制细直管柔性滑移分拣末端执行器的下移动作，特别适用于批量小直径柱状或管状柔性物料的逐根分离。

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