CN105583803B - 一种取物机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取物机器人，包括行走装置、升降装置、控制装置、换向装置、伸缩装置、检测装置和执行装置，所述升降装置设置在行走装置上，所述控制装置设置在升降装置上，所述换向装置设置在升降装置上，所述伸缩装置可转动的设置在控制装置上，所述执行装置包括第一机械手臂、第二机械手臂、基板、两个以上的夹持板和两个以上的驱动装置，所述第一机械手臂的一端可旋转的设置在伸缩装置上，所述第二机械手臂的一端与第一机械手臂的另一端连接，所述基板可旋转的设置在第二机械手臂的另一端，两个以上的所述夹持板分别设置在基板上。本发明具有结构简单紧凑、操作方便、效率高和夹持精确且稳定的优点。

Description

一种取物机器人

技术领域

本发明涉及机械自动化领域，特别涉及一种取物机器人。

背景技术

随着现代超市里物品的品种不断增加，超市管理员是一项艰辛的工作。紧靠传统的人工操作不仅将浪费大量的时间、人力和财力，还会出现很多不可避免的错误，从而带来不必要的麻烦。现有的取物机器人，由于夹持结构的限制，经常会出现夹持准确度低的现象。尽管现在已经有很多物品贴条形码或者RFID技术辅助超市物品的识别与管理，但这只是稍稍提高了效率，并没有从根本上解决问题。其中，图书馆也存在类似于上述所述的问题。

专利号为2013104971039的中国专利公开了一种图书馆取书机器人，包括了行走装置、设置在行走装置上的控制器，固定在行走装置上方的升降机构、与升降机构连接的存书架，固定在存书架上的CCD摄像头、固定在升降机构上与存书架对称放置的配重块、位于升降机构上方的机械手臂，固定在机械手臂末端的夹书板。上述专利公开的一种图书馆取书机器人，其两个夹持板同用一个驱动装置，以至于两个夹持板运动必须一致，取书过程中容易出现夹持不稳定和不精确的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种效率高、夹持精准且稳定的取物机器人。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种取物机器人，包括行走装置、升降装置、控制装置、换向装置、伸缩装置、检测装置和执行装置，所述升降装置设置在行走装置上，所述控制装置设置在升降装置上，所述换向装置设置在控制装置上，所述伸缩装置可转动的设置在换向装置上，所述执行装置包括第一机械手臂、第二机械手臂、基板、两个以上的夹持板和两个以上的驱动装置，所述第一机械手臂的一端可旋转的设置在伸缩装置上，所述第二机械手臂的一端与第一机械手臂的另一端连接，所述基板可旋转的设置在第二机械手臂的另一端，两个以上的所述夹持板分别设置在基板上，两个以上的所述驱动装置分别与夹持板连接，所述检测装置设置在第二机械手臂上。

本发明的有益效果在于：

利用行走装置、升降装置、控制装置、换向装置、伸缩装置、检测装置和执行装置组成自动化性能高的取物机器人，对比于现有的执行装置结构单一，夹持板只能同步运动的取物机器人，本发明的执行装置机械手臂可以全方位运动，同时每个夹持板都设置有单独的驱动装置，每个夹持板都可单独运动，遇到需要将物品稍微提起或者往后推等情况时，可单独驱动其中一个夹持板先完成这个步骤，然后再通过剩下的夹持板的运动配合，来完成整个夹持取物过程，避免出现不必要的错误，本发明具有结构简单、方便操作、效率高和夹持精准且稳定的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一的取物机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例一的取物机器人去除第一支撑台的结构示意图；

图3为本发明实施例一的取物机器人去除第一支撑台的主视图；

图4为本发明实施例二的取物机器人去除第一支撑台的结构示意图；

图5为本发明实施例二的取物机器人去除第一支撑台的主视图。

标号说明：

1、取物机器人；2、行走装置；3、升降装置；31、第一支撑台；32、第一齿轮；33、第一齿条；34、第一驱动装置；35、液压缸；351、液压缸本体；352、活塞杆；4、控制装置；41、刷卡设备；42、置物台；5、伸缩装置；51、第二支撑台；52、第二齿轮；53、第二齿条；54、第二驱动装置；55、液压缸；551、液压缸本体；552、活塞杆；6、检测装置；61、摄像头；62、扫描器；7、执行装置；71、第一机械手臂；72、第二机械手臂；73、基板；74、夹持板；75、驱动装置；76、第三机械手臂；77、第四机械手臂；78、固定板；8、雷达；9、压力传感器；10、储物柜；11、弹簧；12、接物板；13、换向装置。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过对取物机器人执行装置的改进，使其夹持板每个可单独运动，从而使得取物机器人具有全自动化性能高、效率高和夹持精准且稳定的优点。

请参照图1至图5，一种取物机器人1，包括行走装置2、升降装置3、控制装置4、换向装置13、伸缩装置5、检测装置6和执行装置7，所述升降装置3设置在行走装置2上，所述控制装置4设置在升降装置3上，所述换向装置13设置在控制装置4上，所述伸缩装置5可转动的设置在换向装置13上，所述执行装置7包括第一机械手臂71、第二机械手臂72、基板73、两个以上的夹持板74和两个以上的驱动装置75，所述第一机械手臂71的一端可旋转的设置在伸缩装置5上，所述第二机械手臂72的一端与第一机械手臂71的另一端连接，所述基板73可旋转的设置在第二机械手臂72的另一端，两个以上的所述夹持板74分别设置在基板73上，两个以上的所述驱动装置75分别与夹持板74连接，所述检测装置6设置在第二机械手臂72上。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：利用行走装置2、升降装置3、控制装置4、换向装置13、伸缩装置5、检测装置6和执行装置7组成自动化性能高的取物机器人，对比于现有的执行装置结构单一，夹持板只能同步运动的取物机器人，本发明的执行装置7机械手臂可以全方位运动，同时每个夹持板74都设置有单独的驱动装置，每个夹持板都可单独运动，遇到需要将物品稍微提起或者往后推等情况时，可单独驱动其中一个夹持板74先完成这个步骤，然后再通过剩下的夹持板74的运动配合，来完成整个夹持取物过程，避免出现不必要的错误，本发明具有结构简单、方便操作、效率高和夹持精准且稳定的优点。优选的，所述行走装置上设置有蓝牙控制装置。优选的，所述夹持板74的运动采用蜗轮蜗杆或者模组来完成。优选的，所述夹持板74分别分布在基板的上下左右，其中上夹持板上设置有书签板。优选的，所述换向装置内设置有啮合的齿轮，通过齿轮的转动来控制换向装置的换向。

进一步的，所述升降装置3包括第一支撑台31、第一齿轮32、第一齿条33和第一驱动装置34，所述第一支撑台31设置在行走装置2上，所述第一齿轮32和第一齿条33设置在第一支撑台31内，所述第一齿轮32与第一齿条33啮合设置，所述第一驱动装置34驱动第一齿轮32。

进一步的，所述升降装置3包括第一支撑台31和液压缸35，所述第一支撑台31设置在行走装置2上，所述液压缸35包括液压缸本体351和活塞杆352，所述液压缸本体351为中空结构，所述活塞杆352的一端可滑动的设置在液压缸本体351内，所述液压缸本体351设置在第一支撑台31上，所述活塞杆352的另一端与控制装置4连接。

由上述描述可知，齿轮与齿条的啮合设置，通过驱动装置驱动齿轮转动来带动齿条的直线运动，从而使得整个装置可升降；或者通过液压缸本体中的活塞杆的伸缩，从而实现整个装置的升降，其中支撑台为整个装置提供支撑，使得整个装置受力均匀。

进一步的，还包括伸缩装置5，所述伸缩装置5包括第二支撑台51、第二齿轮52、第二齿条53和第二驱动装置54，所述第二支撑台51设置在换向装置13上，所述第二齿轮52和第二齿条53分别设置在第二支撑台51内，所述第二齿条53的一端与第一机械手臂71连接，所述第二齿条53的另一端与第二齿轮52啮合设置，所述第二驱动装置54驱动第二齿轮52。

进一步的，所述伸缩装置5包括第二支撑台51和液压缸55，所述第二支撑台51设置在换向装置13上，所述液压缸55包括液压缸本体551和活塞杆552，所述液压缸本体551为中空结构，所述活塞杆552的一端可滑动的设置在液压缸本体551内，所述液压缸本体551设置在第二支撑台51上，所述活塞杆552的另一端与第一机械手臂71连接。

由上述描述可知，通过齿轮的转动，带动齿条的直线运动，或者采用液压缸本体中的活塞杆的滑动，完成机械手臂的伸缩，当检测装置检测到夹持板与被取物之间的距离比较小时，可以通过伸缩装置的微调整来完成取物，整体结构方便、快捷且方便控制。

进一步的，还包括雷达8和压力传感器9，所述雷达8设置夹持板74远离基板73的一端，所述压力传感器9设置在夹持板74远离基板73的一端。

由上述描述可知，夹持板74远离基板73的端部设置有雷达8，行走的取物机器人可以控制夹持板74和被取物之间的监测距离，避免出现破坏被取物的情况出现，夹持板上设置压力传感器9，可通过压力传感器9来估量被取物的重量，避免出现被取物及其夹持过大过重物品而损坏机械手臂的情况出现。

进一步的，所述控制装置4包括刷卡设备41，所述刷卡设备41设置在控制装置4上。

进一步的，还包括置物台42，所述置物台42设置在控制装置4上，所述刷卡设备41设置在置物台42上。

由上述描述可知，刷卡设备41的设置，取物人在控制装置4上输入所需物品，当控制装置4控制接收到信号，从而控制取物机器人完成取物过程，取完物后，被需物品夹在夹持板上，取物人需要在刷卡设备41，利用有效设备刷卡后，才可取走所需之物，这种装置使得整个装置的自动化性能高，而且省时省力。刷卡设备41设置在置物台42，通过升降装置3和置物台42的配合，方便操作，而且使得整体结构紧凑。优选的，所述刷卡设备分别为IPAD、智能手机、指纹识别器、人脸识别器、笔记本等。

进一步的，还包括储物柜10，所述储物柜10可拆卸的设置在行走装置2上。

进一步的，还包括弹簧11和接物板12，所述弹簧11的一端固定设置于储物柜10内，所述接物板12设置在弹簧11的另一端上，所述接物板12靠近储物柜10的柜口设置。

由上述描述可知，储物柜10的设置方便所取物的放置，而且储物柜10里面设置有弹簧11，当把所取物放置在接物板12上时，通过弹簧的缓冲作用，有效的保护了被取物。优选的，所述储物柜10上设置有盖板，当取物人在刷卡设备上刷卡后，盖板才会打开。优选的，所述行走装置上设置有第一挂架和第二挂架，所述储物柜的两侧边分别设置有挂钩，所述挂钩分别设置在第一挂架和第二挂架上。

进一步的，所述检测装置6包括摄像头61和扫描器62，所述扫描器62和摄像头61分别设置在第二机械手臂72上。

进一步的，还包括第三机械手臂76、第四机械手臂77和固定板78，所述第三机械手臂76的一端设置在第二机械手臂72上，所述第三机械手臂76的另一端与第四机械手臂77的一端连接，所述第四机械手臂77的另一端与固定板78连接，所述固定板78上设置有十字型轨道，所述扫描器62设置在十字形轨道上。

由上述描述可知，机械手臂的设置可以有使得扫描器可全方位变换其位置，对物品的扫描也更全方位，十字型的轨道使得扫描器62的移动后定位精度更精准。所述摄像头可以方便规划取物机器人的行走路线。优选的，所述扫描器62靠近夹持板74设置。优选的，所述扫描器62中分别植入二维码扫描模块、RFID扫描模块、磁条扫描模块和条码扫描模块。超市或者图书馆等场中的物品所设置的识别码为多种多样的，在扫描器62中植入多种扫描模块，可以扫描多款识别码，遇到多种识别码不需要更换检测装置，方便操作，有效的提高工作效率。优选的，所述摄像头通过连接杆一端连接在第二机械手臂上，另一端设置在基板的上方。

进一步的，所述基板73上设置有十字型轨道，两个以上的所述夹持板74分别设置在十字型轨道上。

由上述描述可知，为夹持板74设置十字型轨道，使其移动后定位更精准，而且位移误差小。

请参照图1、图2和图3，本发明的实施例一为：

一种取物机器人1，包括行走装置2、升降装置3、控制装置4、伸缩装置5、检测装置6和执行装置7，所述升降装置3设置在行走装置2上，所述控制装置4设置在升降装置3上，所述换向装置13设置在控制装置4上，所述伸缩装置5可转动的设置在换向装置13上，所述执行装置7包括第一机械手臂71、第二机械手臂72、基板73、两个以上的夹持板74和两个以上的驱动装置75，所述第一机械手臂71的一端可旋转的设置在伸缩装置5上，所述第二机械手臂72的一端与第一机械手臂71的另一端连接，所述基板73可旋转的设置在第二机械手臂72的另一端，两个以上的所述夹持板74分别设置在基板73上，两个以上的所述驱动装置75分别与夹持板74连接，所述检测装置6设置在第二机械手臂72上；所述升降装置3包括第一支撑台31、第一齿轮32、第一齿条33和第一驱动装置34，所述第一支撑台31设置在行走装置2上，所述第一齿轮32和第一齿条33设置在第一支撑台31内，所述第一齿轮32与第一齿条33啮合设置，所述第一驱动装置34驱动第一齿轮32；还包括伸缩装置5，所述伸缩装置5包括第二支撑台51、第二齿轮52、第二齿条53和第二驱动装置54，所述第二支撑台51设置在换向装置13上，所述第二齿轮52和第二齿条53分别设置在第二支撑台51内，所述第二齿条53的一端与第一机械手臂71连接，所述第二齿条53的另一端与第二齿轮52啮合设置，所述第二驱动装置54驱动第二齿轮52；还包括雷达8和压力传感器9，所述雷达8设置夹持板74远离基板73的一端，所述压力传感器9设置在夹持板74远离基板73的一端；所述控制装置4包括刷卡设备41，所述刷卡设备41设置在控制装置4上；还包括置物台42，所述置物台42设置在控制装置4上，所述刷卡设备41设置在置物台42上；还包括储物柜10，所述储物柜10可拆卸的设置在行走装置2上；还包括弹簧11和接物板12，所述弹簧11的一端固定设置于储物柜10内，所述接物板12设置在弹簧11的另一端上，所述接物板12靠近储物柜10的柜口设置；所述检测装置6包括摄像头61和扫描器62，所述扫描器62和摄像头61分别设置在第二机械手臂72上；还包括第三机械手臂76、第四机械手臂77和固定板78，所述第三机械手臂76的一端设置在第二机械手臂72上，所述第三机械手臂76的另一端与第四机械手臂77的一端连接，所述第四机械手臂77的另一端与固定板78连接，所述固定板78上设置有十字型轨道，所述扫描器62设置在十字形轨道上；所述基板73上设置有十字型轨道，两个以上的所述夹持板74分别设置在十字型轨道上。

请参照图4和图5，本发明的实施例二为：

一种取物机器人1，包括行走装置2、升降装置3、控制装置4、伸缩装置5、检测装置6和执行装置7，所述升降装置3设置在行走装置2上，所述控制装置4设置在升降装置3上，所述换向装置13设置在控制装置4上，所述伸缩装置5可转动的设置在换向装置13上，所述执行装置7包括第一机械手臂71、第二机械手臂72、基板73、两个以上的夹持板74和两个以上的驱动装置75，所述第一机械手臂71的一端可旋转的设置在伸缩装置5上，所述第二机械手臂72的一端与第一机械手臂71的另一端连接，所述基板73可旋转的设置在第二机械手臂72的另一端，两个以上的所述夹持板74分别设置在基板73上，两个以上的所述驱动装置75分别与夹持板74连接，所述检测装置6设置在第二机械手臂72上；所述升降装置3包括第一支撑台31和液压缸35，所述第一支撑台31设置在行走装置2上，所述液压缸35包括液压缸本体351和活塞杆352，所述液压缸本体351为中空结构，所述活塞杆352的一端可滑动的设置在液压缸本体351内，所述液压缸本体351设置在第一支撑台31上，所述活塞杆352的另一端与控制装置4连接；所述伸缩装置5包括第二支撑台51和液压缸55，所述第二支撑台51设置在换向装置13上，所述液压缸55包括液压缸本体551和活塞杆552，所述液压缸本体551为中空结构，所述活塞杆552的一端可滑动的设置在液压缸本体551内，所述液压缸本体551设置在第二支撑台51上，所述活塞杆552的另一端与第一机械手臂71连接；还包括雷达8和压力传感器9，所述雷达8设置夹持板74远离基板73的一端，所述压力传感器9设置在夹持板74远离基板73的一端；所述控制装置4包括刷卡设备41，所述刷卡设备41设置在控制装置4上；还包括置物台42，所述置物台42设置在控制装置4上，所述刷卡设备41设置在置物台42上；还包括储物柜10，所述储物柜10可拆卸的设置在行走装置2上；还包括弹簧11和接物板12，所述弹簧11的一端固定设置于储物柜10内，所述接物板12设置在弹簧11的另一端上，所述接物板12靠近储物柜10的柜口设置；所述检测装置6包括摄像头61和扫描器62，所述扫描器62和摄像头61分别设置在第二机械手臂72上；还包括第三机械手臂76、第四机械手臂77和固定板78，所述第三机械手臂76的一端设置在第二机械手臂72上，所述第三机械手臂76的另一端与第四机械手臂77的一端连接，所述第四机械手臂77的另一端与固定板78连接，所述固定板78上设置有十字型轨道，所述扫描器62设置在十字形轨道上；所述基板73上设置有十字型轨道，两个以上的所述夹持板74分别设置在十字型轨道上。

综上所述，本发明提供的一种取物机器人，其具有结构简单紧凑、操作方便、效率高和夹持精确且稳定的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种取物机器人，其特征在于，包括行走装置、升降装置、控制装置、换向装置、伸缩装置、检测装置和执行装置，所述升降装置设置在行走装置上，所述控制装置设置在升降装置上，所述换向装置设置在控制装置上，所述伸缩装置可转动的设置在换向装置上，所述执行装置包括第一机械手臂、第二机械手臂、基板、两个以上的夹持板和两个以上的驱动装置，所述第一机械手臂的一端可旋转的设置在伸缩装置上，所述第二机械手臂的一端与第一机械手臂的另一端连接，所述基板可旋转的设置在第二机械手臂的另一端，两个以上的所述夹持板分别设置在基板上，两个以上的所述驱动装置分别与夹持板连接，所述检测装置设置在第二机械手臂上，所述执行装置被配置为取物时先通过一个夹持板使物体被提起，再通过剩下的夹持板相配合，完成夹持取物。

2.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述升降装置包括第一支撑台、第一齿轮、第一齿条和第一驱动装置，所述第一支撑台设置在行走装置上，所述第一齿轮和第一齿条设置在第一支撑台内，所述第一齿轮与第一齿条啮合设置，所述第一驱动装置驱动第一齿轮。

3.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述升降装置包括第一支撑台和液压缸，所述第一支撑台设置在行走装置上，所述液压缸包括液压缸本体和活塞杆，所述液压缸本体为中空结构，所述活塞杆的一端可滑动的设置在液压缸本体内，所述液压缸本体设置在支撑台上，所述活塞杆的另一端与控制装置连接。

4.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述伸缩装置包括第二支撑台、第二齿轮、第二齿条和第二驱动装置，所述第二支撑台设置在换向装置上，所述第二齿轮和第二齿条分别设置在第二支撑台内，所述第二齿条的一端与第一机械手臂连接，所述第二齿条的另一端与第二齿轮啮合设置，所述第二驱动装置驱动第二齿轮。

5.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述伸缩装置包括第二支撑台和液压缸，所述第二支撑台设置在换向装置上，所述液压缸包括液压缸本体和活塞杆，所述液压缸本体为中空结构，所述活塞杆的一端可滑动的设置在液压缸本体内，所述液压缸本体设置在第二支撑台上，所述活塞杆的另一端与第一机械手臂连接。

6.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，还包括雷达和压力传感器，所述雷达设置夹持板远离基板的一端，所述压力传感器设置在夹持板远离基板的一端。

7.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述控制装置包括刷卡设备，所述刷卡设备设置在控制装置上。

8.根据权利要求7所述的取物机器人，其特征在于，还包括置物台，所述置物台设置在控装置上，所述刷卡设备设置在置物台上。

9.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，还包括储物柜，所述储物柜可拆卸的设置在行走装置上。

10.根据权利要求9所述的取物机器人，其特征在于，还包括弹簧和接物板，所述弹簧的一端固定设置于储物柜内，所述接物板设置在弹簧的另一端上，所述接物板靠近储物柜的柜口设置。

11.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述检测装置包括摄像头和扫描器，所述扫描器和摄像头分别设置在第二机械手臂上。

12.根据权利要求11所述的取物机器人，其特征在于，还包括第三机械手臂、第四机械手臂和固定板，所述第三机械手臂的一端设置在第二机械手臂上，所述第三机械手臂的另一端与第四机械手臂的一端连接，所述第四机械手臂的另一端与固定板连接，所述固定板上设置有十字型轨道，所述扫描器设置在十字形轨道上。

13.根据权利要求1所述的取物机器人，其特征在于，所述基板上设置有十字型轨道，两个以上的所述夹持板分别设置在十字型轨道上。