CN104875178A - 一种危险品搬运用机械手臂 - Google Patents
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Abstract
一种危险品搬运用机械手臂，包括外设的控制机构、通信适配装置以及与通信适配装置电连接的支撑行走底座、升降调节装置、水平调节装置和执行机械手，控制机构通过通信适配装置调控支撑行走底座、升降调节装置、水平调节装置和执行机械手，进而完成危险品搬运作业；支撑行走底座承载机械手臂的全部载重；并带动机械手臂做前进、后退、旋转运动；升降调节装置带动机械手臂做垂直升降运动；水平调节装置带动机械手臂做水平方向的前进与后退运动；执行机械手执行夹持危险品的任务，并在各部分协调配合下完成搬运危险品的任务。本发明结构简单、操作方便、性价比较高，且维修方便。
Description
技术领域
本发明涉及危险品搬运机器人装置技术领域，具体的说是危险品搬运用机械手臂。
背景技术
随着我国工业化程度越来越高，危险化学品、人体直接接触有伤害的物品（有腐蚀性的、易燃、易爆的物品）的使用量正在快速增长，现有技术中在搬运这些物品时普遍采用的是人工作业，这对人身安全造成了潜在的威胁，因此，迫切需要一种机械装置代替人工作业。然而，现有的危险品搬运机械手臂大多操作复杂、动作困难、能力有限、生产成本高，工作效率低，难以让一般工作人员熟练掌握。因此，设计一种可遥控、自主搬运能力突出、灵活性较好的危险品搬运用机械设备实为重要。
发明内容
为实现搬运危险品的机械化作业，解决现有机械手臂操作复杂，生产成本高，工作效率低的现状，本发明提供了一种危险品搬运用机械手臂，其具有优异的搬运灵活性，大大降低了危险品搬运对人身安全的危险性。
本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种危险品搬运用机械手臂，包括外设的控制机构、通信适配装置以及与所述通信适配装置电连接的支撑行走底座、升降调节装置、水平调节装置和执行机械手，所述的控制机构通过通信适配装置调控支撑行走底座、升降调节装置、水平调节装置和执行机械手，进而完成危险品搬运作业；
所述的支撑行走底座包括支撑板、安装在支撑板下方的多个行走轮和用于驱动行走轮行进的驱动装置，所述的升降调节装置包括一块水平设置的安装板Ⅰ、竖直设置在安装板Ⅰ上的丝杠Ⅰ、配套安装在丝杠Ⅰ上的螺母Ⅰ和用于驱动丝杠Ⅰ转动的驱动电机Ⅰ，所述螺母Ⅰ的上表面水平固定有一个用于支撑水平调节装置的承力板；
所述的水平调节装置包括竖直设置的一块安装板Ⅱ、垂直设置在安装板Ⅱ上的丝杠Ⅱ、配套安装在丝杠Ⅱ上的螺母Ⅱ和用于驱动丝杠Ⅱ转动的驱动电机Ⅱ，所述的安装板Ⅱ和驱动电机Ⅱ均固定在承力板上，所述螺母Ⅱ远离驱动电机Ⅱ的一侧与执行机械手固定连接，所述的执行机械手包括力臂、设置在力臂末端的取物夹和用于驱动取物夹开合的动力装置。
所述支撑行走底座的支撑板上还设置有用于观察执行机械手搬运状态的摄像头。
所述执行机械手中的动力装置为舵机。
所述支撑行走底座中的行走轮为万向轮。
所述支撑行走底座的支撑板与升降调节装置之间通过一个能够使升降调节装置360°旋转的万向滚珠圆盘连接在一起，且该万向滚珠圆盘的旋转由电机驱动。
所述的丝杠Ⅰ与驱动电机Ⅰ之间以及丝杠Ⅱ与驱动电机Ⅱ之间均设置有弹性联轴器。
本发明的有益效果：
1、本发明的机械手臂在控制机构的协调作用下，借助多个部件之间的相互协调配合，通过在高度、水平度和圆周度上的具体调整，能够方便快速的完成危险品的搬运作业。装置整体结构简单、操作方便、性价比较高，且维修使用方便，大大降低了操作人员的使用难度，避免不必要的经济损失和人身伤害。
2、本发明在升降调节装置和水平调节装置中均采用丝杠传动作为调节方式，能很好地保证其机构的传动比，且丝杠传递的效率高，功率大，重量轻，降低了其机构的整体重量，节约了运行费用。
3、本发明的机械手臂在执行机械手部分具体采用舵机作为驱动，能很好的把握机械手臂的夹持力度和准确度。通过控制机构中单片机编程能很好的控制其运行精度、力度、平稳度和夹持所能持续的时间，准确度较高，实用效果好。
4、本发明中丝杠与电机之间采用弹性联轴器连接，很好的解决了安装时上、中、下三个挡板孔同轴度不足的缺陷，降低了丝杠与挡板孔之间的滚动摩擦，减少了发热量，延长了装置的使用寿命。
5、本发明在支撑行走底座与升降调节装置的连接部位采用万向滚珠圆盘结构，保证了机械手臂整体可以实现圆周运动，大大减少了支撑行走底座与升降调节装置之间的摩擦，提高了其运行的效率和精度，降低了机械手臂运行时的噪音。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明中支撑行走底座的结构示意图；
图3为本发明中升降调节装置的结构示意图；
图4为本发明中水平调节装置的结构示意图；
图5为本发明中执行机械手的结构示意图；
附图标记：1、支撑行走底座，101、支撑板，102、行走轮，2、升降调节装置，201、安装板Ⅰ，202、丝杠Ⅰ，203、螺母Ⅰ，204、驱动电机Ⅰ，205、承力板，3、水平调节装置，301、安装板Ⅱ， 302、丝杠Ⅱ，303、螺母Ⅱ，304、驱动电机Ⅱ，4、执行机械手，401、力臂，402、取物夹，403、动力装置，5、摄像头，6、万向滚珠圆盘，7、电机，8、弹性联轴器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明：
一种危险品搬运用机械手臂，包括外设的控制机构、通信适配装置以及与所述通信适配装置电连接的支撑行走底座1、升降调节装置2、水平调节装置3和执行机械手4，所述的控制机构通过通信适配装置调控支撑行走底座1、升降调节装置2、水平调节装置3和执行机械手4，进而完成危险品搬运作业；
所述的支撑行走底座1包括支撑板101、安装在支撑板101下方的多个行走轮102和用于驱动行走轮102行进的驱动装置，此处的行走轮102为万向轮，所述的升降调节装置2包括一块水平设置的安装板Ⅰ201、竖直设置在安装板Ⅰ201上的丝杠Ⅰ202、配套安装在丝杠Ⅰ202上的螺母Ⅰ203和用于驱动丝杠Ⅰ202转动的驱动电机Ⅰ204，所述螺母Ⅰ203的上表面水平固定有一个用于支撑水平调节装置3的承力板205；所述的水平调节装置3包括竖直设置的一块安装板Ⅱ301、垂直设置在安装板Ⅱ301上的丝杠Ⅱ302、配套安装在丝杠Ⅱ302上的螺母Ⅱ303和用于驱动丝杠Ⅱ302转动的驱动电机Ⅱ304，所述的安装板Ⅱ301和驱动电机Ⅱ304均固定在承力板205上，所述螺母Ⅱ303远离驱动电机Ⅱ304的一侧与执行机械手4固定连接，所述的丝杠与驱动电机之间均设置有弹性联轴器8，所述的执行机械手4包括力臂401、设置在力臂401末端的取物夹402和用于驱动取物夹402开合的动力装置403，该动力装置403为舵机，所述支撑行走底座1的支撑板101上还设置有用于观察执行机械手4搬运状态的摄像头5。所述支撑行走底座1的支撑板101与升降调节装置2之间通过一个能够使升降调节装置2360°旋转的万向滚珠圆盘6连接在一起，且该万向滚珠圆盘6的旋转由电机7驱动。
本发明创造采用逐步调整搬运的思想。依托机械手臂支撑行走底座使整个机械手臂到达距离危险品合适位置，由升降调节装置负责调整机械手臂与危险品之间的上下合适距离，通过水平调节装置调整机械手臂与危险品前后之间的合适距离，最后通过安装于支撑板上的摄像头综合判断机械手与危险品的距离是否合适，再通过取物夹夹持危险品并运送到安全地带。
为更好地达到设计的预期效果，支撑行走底座采用4mm厚钢板做承重主体，4mm厚的钢板可以起到稳定机械手臂重心的作用，避免机械手臂摆动，而且还能承受起机械手臂整体的重量，保证其工作的安全性。采用带有一定柔性的轮胎带动机械手臂主体进行灵活的前进与后退运动。旋转部分采用万向滚珠圆盘使机械手臂可以做圆周运动，以实现对机械手臂与危险品之间距离的调整。刚性较好，且具有一定的强度，能承载机械手臂的整体重量，且能弥补路面不平稳对机械手臂性能的影响。
升降调节装置采用丝杠传动的方式，丝杠传动精确度较高，传递的功率较大，且传递的效率较高，传动时摩擦较小，发热量较小，提高了装置的性价比。水平调节装置同样采用了丝杠传动的方式，与升降调节装置用刚性较好的连接架进行固定，保证其工作时不至于有太大的摆动。
执行机械手采用韧性较好的机械手臂执行夹持功能，避免所夹持的物品发生破碎或压扁，执行机械手设计有用于加长的伸长杆，可以扩大机械手臂的工作范围，适应更复杂的工作环境。同时，执行机械手的动力采用舵机提供运动动力，舵机可以实现小角度的旋转，传递的功率比较大，可通过单片机编程对舵机实现灵活自如的控制，且控制成本大大降低，控制精度也得到了很好地保证。用直流电源给舵机进行供电，安全可靠稳定性良好，而且适合长时间工作。
为更好地达到设计的预期效果，丝杠与电机之间的连接采用弹性联轴器连接，可以补偿由于制造的固定挡板孔的同轴度不足引起的丝杠与挡板之间的摩擦。
为避免丝杠与弹性联轴器之间的摩擦，安装时必须留有一定的距离，保证危险品搬运机械手臂的运行效率与运行精度，延长该机构的使用寿命。
在支撑行走底座安装有实时监控摄像头，对危险品搬运机械手臂的前进情况进行全程的跟踪，方便操作人员及时的做出判断和快速的行动，避免不必要的经济损失和人身伤害。
Claims (6)
1.一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：包括外设的控制机构、通信适配装置以及与所述通信适配装置电连接的支撑行走底座（1）、升降调节装置（2）、水平调节装置（3）和执行机械手（4），所述的控制机构通过通信适配装置调控支撑行走底座（1）、升降调节装置（2）、水平调节装置（3）和执行机械手（4），进而完成危险品搬运作业；
所述的支撑行走底座（1）包括支撑板（101）、安装在支撑板（101）下方的多个行走轮（102）和用于驱动行走轮（102）行进的驱动装置，所述的升降调节装置（2）包括一块水平设置的安装板Ⅰ（201）、竖直设置在安装板Ⅰ（201）上的丝杠Ⅰ（202）、配套安装在丝杠Ⅰ（202）上的螺母Ⅰ（203）和用于驱动丝杠Ⅰ（202）转动的驱动电机Ⅰ（204），所述螺母Ⅰ（203）的上表面水平固定有一个用于支撑水平调节装置（3）的承力板（205）；
所述的水平调节装置（3）包括竖直设置的一块安装板Ⅱ（301）、垂直设置在安装板Ⅱ（301）上的丝杠Ⅱ（302）、配套安装在丝杠Ⅱ（302）上的螺母Ⅱ（303）和用于驱动丝杠Ⅱ（302）转动的驱动电机Ⅱ（304），所述的安装板Ⅱ（301）和驱动电机Ⅱ（304）均固定在承力板（205）上，所述螺母Ⅱ（303）远离驱动电机Ⅱ（304）的一侧与执行机械手（4）固定连接，所述的执行机械手（4）包括力臂（401）、设置在力臂（401）末端的取物夹（402）和用于驱动取物夹（402）开合的动力装置（403）。
2.根据权利要求1所述的一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：所述支撑行走底座（1）的支撑板（101）上还设置有用于观察执行机械手（4）搬运状态的摄像头（5）。
3.根据权利要求1所述的一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：所述执行机械手（4）中的动力装置（403）为舵机。
4.根据权利要求1所述的一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：所述支撑行走底座（1）中的行走轮（102）为万向轮。
5.根据权利要求1所述的一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：所述支撑行走底座（1）的支撑板（101）与升降调节装置（2）之间通过一个能够使升降调节装置（2）360°旋转的万向滚珠圆盘（6）连接在一起，且该万向滚珠圆盘（6）的旋转由电机（7）驱动。
6.根据权利要求1所述的一种危险品搬运用机械手臂，其特征在于：所述的丝杠Ⅰ（202）与驱动电机Ⅰ（204）之间以及丝杠Ⅱ（302）与驱动电机Ⅱ（304）之间均设置有弹性联轴器（8）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150902 |