CN105690387B - 一种基于物联网的智能型机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的智能型机械臂，包括水平移动装置、高度调节装置、旋转抓取装置和遥控装置，所述高度调节装置设置在水平移动装置的上方，所述旋转抓取装置设置在高度调节装置的上方，所述水平移动装置、高度调节装置、旋转抓取装置均与遥控装置无线信号连接，该基于物联网的智能型机械臂通过中央处理器控制水平移动装置中的水平驱动电机带动螺杆的旋转，实现托板水平位置的改变，利用液压缸驱动伸缩架的伸缩，实现托盘高度位置的变化，同时利用旋转驱动电机转动，带动第三手臂转动并由机械爪抓取或放下物品，由遥控装置实现整个过程，使得装置在存取物品时极为方便快捷，同时安全可靠，该机械臂的实用性得到大幅度的提高。

Description

一种基于物联网的智能型机械臂

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的智能型机械臂。

背景技术

在人们的生活工作中，通常需要将一些不常用的物品存放在高处以节省存放空间，当需要取用物品时，再到存放高处取用物品。

在存放物品和取用物品的过程中，人们所采用的手段为利用梯子实现自身高度位置的变化，到达梯子高处时再存取货物，使用梯子时，不仅搬运极为不便，而且人位于梯子高处时由于货物堆积或取用使人与梯子形成的整体重心产生偏移，使得梯子过程中存在一定的危险性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存取货物不方便且存在一定危险性的不足，提供一种货物存取方便且存取过程安全可靠的基于物联网的智能型机械臂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的智能型机械臂，包括水平移动装置、高度调节装置、旋转抓取装置和遥控装置，所述高度调节装置设置在水平移动装置的上方，所述旋转抓取装置设置在高度调节装置的上方，所述水平移动装置、高度调节装置、旋转抓取装置均与遥控装置无线信号连接；

所述水平移动装置包括水平驱动电机、底板、螺杆、减速机、滑块、托板和两个导向杆，所述底板上设有第三支撑架和两个支撑单元，所述第三支撑架位于底板的中心轴线上，所述支撑单元包括第二支撑架和两个第一支撑架，所述第一支撑架位于第二支撑架的两侧且关于第二支撑架对称，所述水平驱动电机固定在第三支撑架上，所述水平驱动电机通过减速机与螺杆传动连接，所述螺杆的两端分别设有一个第二支撑架，所述螺杆的两端分别穿过两个第二支撑架且螺杆沿自身轴线旋转，所述螺杆的外周设有外螺纹，所述滑块上设有内螺纹，所述螺杆的外螺纹与滑块的内螺纹匹配，所述托板设置在滑块的上方，所述导向杆两端分别设有一个第一支架，所述导向杆的两端分别固定在两个第一支架上；

所述高度调节装置包括托盘、液压缸、底盘和伸缩架，所述托盘设置在托板的上方，所述液压缸设置在托盘的上方，所述伸缩架设置在托盘的上方，所述底盘设置在伸缩架的顶端，所述伸缩架包括两根交叉设置的支杆，两根支杆在交点处铰接，两根支杆的顶端分别与底盘铰接，其中一根支杆的顶端沿着底盘所在的平面滑动，两根支杆的下端分别固定在液压缸的缸体上和液压缸的活塞杆上；

所述托盘上设有固定装置和移动装置，所述固定装置位于托盘的一侧，所述移动装置位于托盘的另一侧，所述固定装置包括固定板和设置在固定板上的两个固定单元，所述固定单元设置在固定板的两侧，所述固定单元包括固定连接块和固定块，所述固定连接块与伸缩架连接，所述固定块有两个，所述液压缸固定设置在两块固定块之间，所述移动装置包括滑动板、设置在滑动板中心的挡板、设置在滑动板两侧的两个移动连接块、两个连杆和两个固定脚，所述固定脚通过连杆与移动连接块连接，所述移动连接块与伸缩架连接，所述挡板固定在滑动板上，所述液压缸与挡板连接；

所述底盘包括限位杆、连接杆、移动块、设置在移动块两侧的两个滑动销、固定在底盘两侧的两个固定销和两个连杆，所述限位杆与连接杆平行设置于底盘上，所述限位杆通过连杆与连接杆连接，所述连杆穿过移动块，所述滑动销与固定销均与伸缩架连接；

所述旋转抓取装置包括基座、旋转驱动电机、竖向设置的支撑轴、第一手臂、第二手臂、第三手臂和机械爪，所述基座设置在底盘的上方，所述旋转驱动电机设置在基座的上方，所述旋转驱动电机通过支撑轴与第一手臂传动连接，所述第一手臂与第二手臂连接，所述第二手臂与第三手臂连接，所述第三手臂与机械爪连接；

所述遥控装置内设有中央处理器，所述中央处理器内设有无线通讯模块，所述水平驱动电机、液压缸、机械爪和旋转驱动电机均与中央处理器电连接。

作为优选，利用智能手机方便快捷操作的特点，为了提高遥控装置的便捷性，遥控装置为智能手机。

作为优选，利用同步交流电机稳定转速的特点，为了提高旋转抓取装置的旋转精度，所述旋转驱动电机为交流同步电机。

作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高水平移动装置的驱动力，所述水平驱动电机为直流电机。

作为优选，为了减小驱动过程中的摩擦力，所述螺杆和导向杆的外侧均涂有润滑油。

作为优选，利用7075铝合金材料材质轻、承重力强的特点，为了提高底板的承重能力，所述底板的材料为7075铝合金。

作为优选，利用钛合金稳固的特点，为了提高伸缩架的稳定性，所述伸缩架的材料为钛合金。

作为优选，利用蜗杆减速电机结构紧凑、工作平稳和低噪音的特点，为了保证水平移动装置的合理空间布置、稳定运行及工作时无噪音污染，所述减速机为蜗杆减速电机。

本发明的有益效果是，该基于物联网的智能型机械臂通过中央处理器控制水平移动装置中的水平驱动电机带动螺杆的旋转，实现托板水平位置的改变，利用液压缸驱动伸缩架的伸缩，实现托盘高度位置的变化，同时利用旋转驱动电机转动，带动第三手臂转动并由机械爪抓取或放下物品，由遥控装置实现整个过程，使得装置在存取物品时极为方便快捷，同时安全可靠，该机械臂的实用性得到大幅度的提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基于物联网的智能型机械臂的结构示意图；

图2是本发明的基于物联网的智能型机械臂的水平移动装置的结构示意图；

图3是本发明的基于物联网的智能型机械臂的水平移动装置的结构示意图；

图4是本发明的基于物联网的智能型机械臂的高度调节装置的结构示意图；

图5是本发明的基于物联网的智能型机械臂的托盘的结构示意图；

图6是本发明的基于物联网的智能型机械臂的底盘的结构示意图；

图7是本发明的基于物联网的智能型机械臂的旋转抓取装置的结构示意图。

图中：1.水平移动装置，2.高度调节装置，3.旋转抓取装置，4.遥控装置，5.水平驱动电机，6.底板，7.第一支撑架，8.导向杆，9.托板，10.螺杆，11.第二支撑架，12.减速机，13.滑块，14.第三支撑架，15.托盘，16.移动连接块，17.液压缸，18.固定连接块，19.固定脚，20.滑动杆，21.滑动销22.底盘，23.固定销，24.挡板，25.滑动板，26.固定板，27.固定块，28.连接杆，29.连杆，30.移动块，31.限位杆32.基座，33.旋转驱动电机，34.支撑轴，35.第一手臂，36.第二手臂，37.第三手臂，38.机械爪，39.收缩架，40.支杆。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图7所示，一种基于物联网的智能型机械臂，包括水平移动装置1、高度调节装置2、旋转抓取装置3和遥控装置4，所述高度调节装置2设置在水平移动装置1的上方，所述旋转抓取装置3设置在高度调节装置2的上方，所述水平移动装置1、高度调节装置2、旋转抓取装置3均与遥控装置4无线信号连接；

所述水平移动装置1包括水平驱动电机5、底板6、螺杆10、减速机12、滑块13、托板9和两个导向杆8，所述底板6上设有第三支撑架14和两个支撑单元，所述第三支撑架14位于底板6的中心轴线上，所述支撑单元包括第二支撑架11和两个第一支撑架7，所述第一支撑架7位于第二支撑架11的两侧且关于第二支撑架11对称，所述水平驱动电机5固定在第三支撑架14上，所述水平驱动电机5通过减速机12与螺杆10传动连接，所述螺杆10的两端分别设有一个第二支撑架11，所述螺杆10的两端分别穿过两个第二支撑架11且螺杆10沿自身轴线旋转，所述螺杆10的外周设有外螺纹，所述滑块13上设有内螺纹，所述螺杆10的外螺纹与滑块13的内螺纹匹配，所述托板9设置在滑块13的上方，所述导向杆8两端分别设有一个第一支架7，所述导向杆8的两端分别固定在两个第一支架7上；

所述高度调节装置2包括托盘15、液压缸17、底盘22和伸缩架39，所述托盘15设置在托板9的上方，所述液压缸17设置在托盘15的上方，所述伸缩架39设置在托盘15的上方，所述底盘22设置在伸缩架39的顶端，所述伸缩架39包括两根交叉设置的支杆40，两根支杆40在交点处铰接，两根支杆的顶端分别与底盘22铰接，其中一根支杆40的顶端沿着底盘所在的平面滑动，两根支杆的下端分别固定在液压缸17的缸体上和液压缸17的活塞杆上；

所述托盘15上设有固定装置和移动装置，所述固定装置位于托盘15的一侧，所述移动装置位于托盘15的另一侧，所述固定装置包括固定板26和设置在固定板26上的两个固定单元，所述固定单元设置在固定板26的两侧，所述固定单元包括固定连接块18和固定块27，所述固定连接块18与伸缩架39连接，所述固定块27有两个，所述液压缸17固定设置在两块固定块27之间，所述移动装置包括滑动板25、设置在滑动板25中心的挡板24、设置在滑动板25两侧的两个移动连接块16、两个连杆30和两个固定脚19，所述固定脚19通过连杆30与移动连接块16连接，所述移动连接块16与伸缩架39连接，所述挡板24固定在滑动板25上，所述液压缸17与挡板24连接；

所述底盘22包括限位杆31、连接杆28、移动块30、设置在移动块30两侧的两个滑动销21、固定在底盘22两侧的两个固定销23和两个连杆29，所述限位杆31与连接杆28平行设置于底盘22上，所述限位杆31通过连杆29与连接杆28连接，所述连杆29穿过移动块30，所述滑动销21与固定销23均与伸缩架39连接；

所述旋转抓取装置3包括基座32、旋转驱动电机33、竖向设置的支撑轴34、第一手臂35、第二手臂36、第三手臂37和机械爪38，所述基座32设置在底盘22的上方，所述旋转驱动电机33设置在基座32的上方，所述旋转驱动电机33通过支撑轴34与第一手臂35传动连接，所述第一手臂35与第二手臂36连接，所述第二手臂36与第三手臂37连接，所述第三手臂37与机械爪38连接；

所述遥控装置4内设有中央处理器，所述中央处理器内设有无线通讯模块，所述水平驱动电机5、液压缸17、机械爪38和旋转驱动电机33均与中央处理器电连接。

作为优选，利用智能手机方便快捷操作的特点，为了提高遥控装置4的便捷性，遥控装置4为智能手机。

作为优选，利用同步交流电机稳定转速的特点，为了提高旋转抓取装置3的旋转精度，所述旋转驱动电机33为交流同步电机。

作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高水平移动装置1的驱动力，所述水平驱动电机5为直流电机。

作为优选，为了减小驱动过程中的摩擦力，所述螺杆10和导向杆8的外侧均涂有润滑油。

作为优选，利用7075铝合金材料材质轻、承重力强的特点，为了提高底板6的承重能力，所述底板6的材料为7075铝合金。

作为优选，利用钛合金稳固的特点，为了提高伸缩架39的稳定性，所述伸缩架39的材料为钛合金。

作为优选，利用蜗杆减速电机结构紧凑、工作平稳和低噪音的特点，为了保证水平移动装置1的合理空间布置、稳定运行及工作时无噪音污染，所述减速机12为蜗杆减速电机。

操作人员在使用该机械臂时，由水平移动装置1负责水平方向的移动，由高度调节装置2用以控制高度的变化，最后利用旋转抓取装置3控制转向用以调接机械爪38最佳存取物品位置，实现物品的存放流程。

水平移动装置1在运行时，由遥控装置1内的中央处理器控制水平驱动电机5旋转，带动螺杆10转动，由于螺杆10的外螺纹与滑块13的内螺纹相匹配，在螺杆10转动的同时滑块13的位移发生变化，从而带动滑块13上方的托板9的水平方向位置发生变化。

当需要调节机械爪38高度时，通过中央处理器控制液压缸17改变内部压力，带动与液压缸17连接的挡板24水平位置改变，由于挡板24固定在滑动板25上，滑动板25发生位移变化，带动移动连接块16位移改变，从而使伸缩架39发生伸缩变化，伸缩架39顶部的底盘22高度位置发生改变，从而使机械爪38的高度发生变化。

当水平方向和高度方向位置调节完成时，由旋转抓取装置3中的旋转驱动电机50开始转动，直至机械爪38位于最佳位置，此时通过遥控装置4控制机械爪38实现抓放操作，从而完成物品的存取流程。在整个操作过程中，由于只需利用遥控装置4进行遥控操作，用户无需亲自进行存取，使得操作极为简单快捷，同时也安全可靠。

与现有技术相比，该基于物联网的智能型机械臂通过中央处理器控制水平移动装置1中的水平驱动电机5带动螺杆10的旋转，实现托板9水平位置的改变，利用液压缸17驱动伸缩架39的伸缩，实现托盘15高度位置的变化，同时利用旋转驱动电机33转动，带动第三手臂37转动并由机械爪38抓取或放下物品，由遥控装置4实现整个过程，使得装置在存取物品时极为方便快捷，同时安全可靠，该机械臂的实用性得到大幅度的提高。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，包括水平移动装置(1)、高度调节装置(2)、旋转抓取装置(3)和遥控装置(4)，所述高度调节装置(2)设置在水平移动装置(1)的上方，所述旋转抓取装置(3)设置在高度调节装置(2)的上方，所述水平移动装置(1)、高度调节装置(2)、旋转抓取装置(3)均与遥控装置(4)无线信号连接；

所述水平移动装置(1)包括水平驱动电机(5)、底板(6)、螺杆(10)、减速机(12)、滑块(13)、托板(9)和两个导向杆(8)，所述底板(6)上设有第三支撑架(14)和两个支撑单元，所述第三支撑架(14)位于底板(6)的中心轴线上，所述支撑单元包括第二支撑架(11)和两个第一支撑架(7)，所述第一支撑架(7)位于第二支撑架(11)的两侧且关于第二支撑架(11)对称，所述水平驱动电机(5)固定在第三支撑架(14)上，所述水平驱动电机(5)通过减速机(12)与螺杆(10)传动连接，所述螺杆(10)的两端分别设有一个第二支撑架(11)，所述螺杆(10)的两端分别穿过两个第二支撑架(11)且螺杆(10)沿自身轴线旋转，所述螺杆(10)的外周设有外螺纹，所述滑块(13)上设有内螺纹，所述螺杆(10)的外螺纹与滑块(13)的内螺纹匹配，所述托板(9)设置在滑块(13)的上方，所述导向杆(8)两端分别设有一个第一支架(7)，所述导向杆(8)的两端分别固定在两个第一支架(7)上；

所述高度调节装置(2)包括托盘(15)、液压缸(17)、底盘(22)和伸缩架(39)，所述托盘(15)设置在托板(9)的上方，所述液压缸(17)设置在托盘(15)的上方，所述伸缩架(39)设置在托盘(15)的上方，所述底盘(22)设置在伸缩架(39)的顶端，所述伸缩架(39)包括两根交叉设置的支杆(40)，两根支杆(40)在交点处铰接，两根支杆的顶端分别与底盘(22)铰接，其中一根支杆(40)的顶端沿着底盘所在的平面滑动，两根支杆的下端分别固定在液压缸(17)的缸体上和液压缸(17)的活塞杆上；

所述托盘(15)上设有固定装置和移动装置，所述固定装置位于托盘(15)的一侧，所述移动装置位于托盘(15)的另一侧，所述固定装置包括固定板(26)和设置在固定板(26)上的两个固定单元，所述固定单元设置在固定板(26)的两侧，所述固定单元包括固定连接块(18)和固定块(27)，所述固定连接块(18)与伸缩架(39)连接，所述固定块(27)有两个，所述液压缸(17)固定设置在两块固定块(27)之间，所述移动装置包括滑动板(25)、设置在滑动板(25)中心的挡板(24)、设置在滑动板(25)两侧的两个移动连接块(16)、两个连杆(30)和两个固定脚(19)，所述固定脚(19)通过连杆(30)与移动连接块(16)连接，所述移动连接块(16)与伸缩架(39)连接，所述挡板(24)固定在滑动板(25)上，所述液压缸(17)与挡板(24)连接；

所述底盘(22)包括限位杆(31)、连接杆(28)、移动块(30)、设置在移动块(30)两侧的两个滑动销(21)、固定在底盘(22)两侧的两个固定销(23)和两个连杆(29)，所述限位杆(31)与连接杆(28)平行设置于底盘(22)上，所述限位杆(31)通过连杆(29)与连接杆(28)连接，所述连杆(29)穿过移动块(30)，所述滑动销(21)与固定销(23)均与伸缩架(39)连接；

所述旋转抓取装置(3)包括基座(32)、旋转驱动电机(33)、竖向设置的支撑轴(34)、第一手臂(35)、第二手臂(36)、第三手臂(37)和机械爪(38)，所述基座(32)设置在底盘(22)的上方，所述旋转驱动电机(33)设置在基座(32)的上方，所述旋转驱动电机(33)通过支撑轴(34)与第一手臂(35)传动连接，所述第一手臂(35)与第二手臂(36)连接，所述第二手臂(36)与第三手臂(37)连接，所述第三手臂(37)与机械爪(38)连接；

所述遥控装置(4)内设有中央处理器，所述中央处理器内设有无线通讯模块，所述水平驱动电机(5)、液压缸(17)、机械爪(38)和旋转驱动电机(33)均与中央处理器电连接。

2.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述遥控装置(4)为智能手机。

3.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述旋转驱动电机(33)为交流同步电机。

4.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述水平驱动电机(5)为直流电机。

5.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述螺杆(10)和导向杆(8)的外侧均涂有润滑油。

6.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述底板(6)的材料为7075铝合金。

7.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述伸缩架(39)的材料为钛合金。

8.如权利要求1所述的基于物联网的智能型机械臂，其特征在于，所述减速机(12)为蜗杆减速电机。