CN105752697A - 一种多机械臂协同码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，具体的说是一种多机械臂协同码垛机器人，包括履带行走机构、底盘、旋转台、微调台、微调气缸和机械臂；履带行走机构位于底盘两侧，旋转台位于底盘中部，微调台位于旋转台上端，微调气缸位于旋转台与微调台之间，机械臂位于微调台上端，各机械臂端部均安装有抓手；旋转台、微调气缸和各微调台之间构成Stewart并联平台；机械臂有三个；三个机械臂端部可安装三个相同的抓手或不同的抓手。本发明的码垛效率高，减轻了工人的劳动强度，并且可同时对不同物品进行码垛，且本发明抓取物品和码放物品的精度精确，且极大减少了物品的损伤。

Description

一种多机械臂协同码垛机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体的说是一种多机械臂协同码垛机器人。

背景技术

随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。

有很多个原因，包括包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一块难啃的骨头。为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在发展改进，包括从机械手到操纵它的软件。市场上对灵活性的需求不断增长，这一个趋势已经影响到了包装的多个方面，生产线的后段也不例外。零售客户，尤其是那些具有影响力的如沃尔玛一样的大型超市，经常需要定制一些随机货盘，但是他们不得不定制每一个货盘，而货盘的形式只是偶尔会有重复。而且这类随机的货盘的高效生产是比较困难的。

码垛机器人是将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘、栈板(木质、塑胶)上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存。可大大地减少劳动力和降低劳动强度。码垛机器人是将输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛。

对于随机货盘来说，码垛机器人是唯一的选择，在采用码垛机器人的时候，还要考虑一个重要的事情，就是机器人怎样抓住一个产品。真空抓手是最常见的机械臂臂端工具。相对来说，它们价格便宜，易于操作，而且能够有效装载大部分负载物。但是在一些特定的应用中，真空抓手也会遇到问题，例如表面多孔的基质，内容物为液体的软包装，或者表面不平整的包装等等。

其他的选择包括翻盖式抓手，它能将一个袋子或者其他包装形式的两边夹住；叉子式抓手，它插入包装的底部来将包装提升起来；还有袋子式抓手，这是翻盖式和叉子式抓手的混合体，它的叉子部分能包裹住包装的底部和两边。

现有技术中，机器人装载也面临比较多的问题，当客户产品的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变化时，或者需要抓取完全不同类型的产品是，往往需要更换不同类型的抓手，而现有抓手更换方式往往采用人工更换，每次更换抓手也较为麻烦；

同时，现有技术中，当需要对众多产品进行码放时，由于码放量十分庞大，往往需要众多机器人同时工作，这样便增加了设备的运行成本，所以，现急需一种能够增加码放效率的机器人，并且，现如今，还未存在一种码垛机器人，能够同时对不同种类型的产品(前提是该不同种类型不适用于相同抓手)进行同时码垛。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种多机械臂协同码垛机器人，其能够提高码放效率，并且能够同时对多种不同物品进行抓取与码放。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多机械臂协同码垛机器人，包括履带行走机构、底盘、旋转台、微调台、微调气缸和机械臂；所述的履带行走机构位于底盘两侧，所述的旋转台位于底盘中部，所述的微调台位于旋转台上端，所述的微调气缸位于旋转台与微调台之间，所述的机械臂位于微调台上端，所述的机械臂端部安装有抓手。

所述的履带行走机构为现有常规技术，所述的底盘前后两端设置有抓手放置区，当需要更换抓手时，将抓手从抓手放置区取出，工作时，履带行走机构带动本发明任意行走，且抓手可安放在抓手放置区，所述的旋转台安装在底盘中部上端，旋转台可绕底盘上端面旋转。

所述的微调台有三个，各微调台台面均为六边形，且各微调台均包括三个等长的长边和三个等长的短边，所述的三个微调台沿旋转台中心对称布置在旋转台上方。

所述的各微调台下端均有六根微调气缸，六根微调气缸上端与微调台下端面各顶点处共构成六个球铰副，且微调台上的每相邻两个球铰副为一组，每组球铰副沿各微调台中心对称，在微调台各短边两侧顶点处的球铰副与微调台下端面形成倒立的“Λ”形，且与各微调台对应的六根微调气缸下端与旋转台之间构成球铰副，所述的旋转台、微调气缸和各微调台之间构成Stewart并联平台；工作时，各微调台下端的六根微调气缸可进行上下伸缩，根据六根微调气缸的同步伸缩和不同步伸缩，可带动微调台做小幅度的多自由度运动，由于Stewart平台优良的特性，本发明的微调台具有刚度大、抗干扰能力强、功率-重量比和力矩-惯量比大、响应速度快和精度高等优点。

所述的机械臂有三个，三个机械臂分别安装在三个微调台上端；从而三个机械臂可通过微调台的运动做小幅度位置调整，进而三个机械臂均能够进行足够精密的操作工序。

所述的各机械臂均包括底座、一号转臂、二号转臂和三号转臂；所述的底座可转动的安装在相应微调台上，从而底座可绕微调台中心旋转，所述的一号转臂一端可转动的与底座相连接，从而一号转臂可绕底座转动，一号转臂另一端可转动的与二号转臂一端相连接，从而二号转臂可绕一号转臂转动，所述的二号转臂另一端与三号转臂一端转动连接，从而三号转臂可绕二号转臂转动，且二号转臂可自转，从而二号转臂可带动三号转臂做旋转运动；所述的各抓手安装在各三号转臂端部。

有益效果：

(1)本发明上设置有三个机械臂，各机械臂上均设置有抓手，三个机械臂可以同时工作，从而相对于传统单臂码垛机器人，本发明的码垛效率近似提高了三倍；

(2)本发明的三个机械臂端部可以安装三个不同类型的抓手，从而使得本发明可以同时对多种不同类型的物品进行抓取与码垛，使得本发明的适应性更强；

(3)本发明的机械臂下端设置有Stewart并联微调平台，其对机械臂的更换抓手，抓取物品以及码放物品的整个过程起微调作用，使得抓取物品和码放物品的精度更加精确，提高了工作效率，且极大减少了物品的损伤。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明机械臂以下部分的局部结构示意图；

图4是本发明Stewart并联微调平台的原理图；

图5是本发明机械臂的结构示意图；

图中：履带行走机构1、底盘2、旋转台3、微调台4、微调气缸5、机械臂6、抓手放置区21、长边41、短边42、底座61、一号转臂62、二号转臂63、三号转臂64。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种多机械臂协同码垛机器人，包括履带行走机构1、底盘2、旋转台3、微调台4、微调气缸5和机械臂6；所述的履带行走机构1位于底盘2两侧，所述的旋转台3位于底盘2中部，所述的微调台4位于旋转台3上端，所述的微调气缸5位于旋转台3与微调台4之间，所述的机械臂6位于微调台4上端，所述的机械臂6端部安装有抓手。

所述的履带行走机构1为现有常规技术，所述的底盘2前后两端设置有抓手放置区21，工作时，履带行走机构1带动本发明任意行走，且抓手可安放在抓手放置区21，当需要更换抓手时，可将抓手从抓手放置区21处取出，所述的旋转台3安装在底盘2中部上端，旋转台3可绕底盘2上端面旋转。

如图1、图3和图4所示，本发明所述的一种多机械臂协同码垛机器人，所述的微调台4有三个，各微调台4台面均为六边形，且各微调台4均包括三个等长的长边41和三个等长的短边42，所述的三个微调台4沿旋转台3中心对称布置在旋转台3上方。

所述的各微调台4下端均有六根微调气缸5，六根微调气缸5上端与微调台4下端面各顶点处共构成六个球铰副，且微调台4上的每相邻两个球铰副为一组，每组球铰副沿各微调台4中心对称，在微调台4各短边42两侧顶点处的球铰副与微调台4下端面形成倒立的“Λ”形，且与各微调台4对应的六根微调气缸5下端与旋转台3之间构成球铰副，所述的旋转台3、微调气缸5和各微调台4之间构成Stewart并联平台；工作时，各微调台4下端的六根微调气缸5可进行上下伸缩，根据六根微调气缸5的同步伸缩和不同步伸缩，可带动微调台4做小幅度的多自由度运动，由于Stewart平台优良的特性，本发明的微调台4具有刚度大、抗干扰能力强、功率-重量比和力矩-惯量比大、响应速度快和精度高等优点。

如图1和图5所示，本发明所述的一种多机械臂协同码垛机器人，所述的机械臂6有三个，三个机械臂6分别安装在三个微调台4上端；从而三个机械臂6可通过微调台4的运动做小幅度位置调整，进而三个机械臂6均能够进行足够精密的操作工序。

所述的各机械臂6均包括底座61、一号转臂62、二号转臂63和三号转臂64；所述的底座61可转动的安装在相应微调台4上，从而底座61可绕微调台4中心旋转，所述的一号转臂62一端可转动的与底座61相连接，从而一号转臂62可绕底座61转动，一号转臂62另一端可转动的与二号转臂63一端相连接，从而二号转臂63可绕一号转臂62转动，所述的二号转臂63另一端与三号转臂64一端转动连接，从而三号转臂64可绕二号转臂63转动，且二号转臂63可自转，从而二号转臂63可带动三号转臂64做旋转运动；所述的各抓手安装在各三号转臂64端部。

初始状态下，首先，将各抓手安放在抓手放置区21，所述的抓手有真空式抓手、翻盖式抓手、叉子式抓斗、袋子式抓手和其他多种类型抓手，真空抓手能够装载大部分负载物，但不适用于表面多孔的基质，内容物为液体的软包装，或者表面不平整的包装，翻盖式抓手能将一个袋子或者其他包装形式的两边夹住，叉子式抓手能插入包装的底部来将包装提升起来；还有袋子式抓手，这是翻盖式和叉子式抓手的混合体，它的叉子部分能包裹住包装的底部和两边。

工作时，当需要进行码垛作业，则通过人工在三个机械臂6的各三号转臂64上均安装一个抓手，接着再通过履带行走机构1和旋转台3的行走和旋转作用，使得装有合适抓手的机械臂6位于抓取点附近，再通过机械臂6的多自由度运动，使得抓手位于物品合适位置，从而抓取物品，接着再运动以将物品码放到合适位置；

(1)当有众多相同物品需要码放时：则三个机械臂6的各三号转臂64上均安装有相同的抓手，再使得三个抓手同时进行工作以提高物品码放效率；

(2)当有众多不同物品需要码放，且这些不同物品无法使用同一类型抓手时：则使三个机械臂6的各三号转臂64中均安装上适用于对应不同物品的抓手，再通过对应抓手同时抓取不同物品并对相应物品分类码放。

在上述步骤进行时，微调台4的作用是对抓取物品以及码放物品的整个过程起微调作用，使得抓取物品和码放物品的精度更加精确，提高了工作效率，且极大减少了物品的损伤。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种多机械臂协同码垛机器人，其特征在于：包括履带行走机构(1)、底盘(2)、旋转台(3)、微调台(4)、微调气缸(5)和机械臂(6)；所述的履带行走机构(1)位于底盘(2)两侧，所述的旋转台(3)位于底盘(2)中部，所述的微调台(4)位于旋转台(3)上端，所述的微调气缸(5)位于旋转台(3)与微调台(4)之间，所述的机械臂(6)位于微调台(4)上端，所述的机械臂(6)端部安装有抓手；其中：

所述的履带行走机构(1)为现有常规技术，所述的底盘(2)前后两端设置有抓手放置区(21)，所述的旋转台(3)安装在底盘(2)中部上端；

所述的微调台(4)有三个，各微调台(4)台面均为六边形，且各微调台(4)均包括三个等长的长边(41)和三个等长的短边(42)，所述的三个微调台(4)沿旋转台(3)中心对称布置在旋转台(3)上方；

所述的各微调台(4)下端均有六根微调气缸(5)，六根微调气缸(5)上端与微调台(4)下端面各顶点处共构成六个球铰副，且微调台(4)上的每相邻两个球铰副为一组，每组球铰副沿各微调台(4)中心对称，在微调台(4)各短边(42)两侧顶点处的球铰副与微调台(4)下端面形成倒立的“Λ”形，且与各微调台(4)对应的六根微调气缸(5)下端与旋转台(3)之间构成球铰副，所述的旋转台(3)、微调气缸(5)和各微调台(4)之间构成Stewart并联平台。

2.根据权利要求1所述的一种多机械臂协同码垛机器人，其特征在于：所述的机械臂(6)有三个，三个机械臂(6)分别安装在三个微调台(4)上端；

所述的各机械臂(6)均包括底座(61)、一号转臂(62)、二号转臂(63)和三号转臂(64)；所述的底座(61)可转动的安装在相应微调台(4)上，所述的一号转臂(62)一端可转动的与底座(61)相连接，一号转臂(62)另一端可转动的与二号转臂(63)一端相连接，所述的二号转臂(63)另一端与三号转臂(64)一端转动连接，且二号转臂(63)可自转，所述的各抓手可拆卸的安装在三号转臂(64)端部。