CN106112999A - 六自由度多功能装运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵。安装在移动底盘下方的防倾覆装置用于防止本发明在执行装运任务时发生倾覆，可调支撑座可用于调节抓取器的高度和前后水平位移，回转装置用于实现抓取器的左右转动调节，运动执行臂主要用于执行起吊和下放任务，抓取器可通过机械式夹持或负压吸附的方式执行物料的抓取任务。本发明可用于物流或工业生产中的物料移动搬运、装卸等作业，具有运动灵活性高、适应性强、防倾覆力矩大等优点，还具有结构紧凑、节省存储空间、调节控制便捷等优点，能克服现有装运机器人的技术缺陷，更适用于推广。

Description

六自由度多功能装运机器人

技术领域

本发明涉及一种自动化装备领域中的机器人，尤其涉及一种可移动式六自由度多功能装运机器人。

背景技术

随着劳动力价格的上涨，中国制造业的“人口红利”正在不断消失。国际经济形势复杂多变，世界经济深度调整，发达国家推进“再工业化”和“制造业回归”，全球制造业高端化竞争趋势日益明显。中国制造业的机器人密度远低于全球平均水平，机器人产业具有较大的发展空间。工业机器人的技术水平决定了制造业生产的精度、准度与效率，其应用的深度与广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。然而，我国的制造业自动化技术涉及的材料及关键部件等领域都存在很大不足，受制于国外技术。以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为中国制造产业优化升级和经济持续增长的必然之选。机器换人已成为推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措，以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源，对技术进步、提升劳动力素质、提高企业生产效率、促进产业结构调整、推进工业转变发展方式等都具有重要意义。

装运机器人是用于自动化移动搬运、装卸等作业的工业机器人，可通过更换或选择不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运、装卸工作，大大减轻了劳动强度，已被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的场合用于代替人类劳动，还广泛应用于轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装等作业往往需要末端执行器在空间中进行装运作业，但大多是固定安装式，自由度小，运动灵活性也不高。随着工业水平的发展，各行各业的用户对装运机器人的需求越来越广泛、性能要求越来越高。部分发达国家已制定出人工装运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。装运机器人已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。

目前大部分物流公司对于物件的装卸和转运采用人工搬运的方法，造成劳动力大而且费工费时等缺点，尽管一些规模较大的公司有属于自己的搬运机械手，但其针对性较强，一般只能抓取固定形状的物件，且价格昂贵，灵活性差，难以满足一般物流运营商或大型商场的廉价实用的需求。因此对于一般物流运营商或商场来说，迫切需要一种经济并且具有载运不同货物的商品装运机器人。

关于装运机器人的发展，国内现有专利文献中也提出了很多技术实施方案。如申请号为201610005259.4的中国专利公开了“一种麦克纳姆轮全向移动搬运机器人”，具有六自由度机械手，但抓取端较为单一，适应性较差；申请号为201510545829.4的中国专利公开了“一种码垛机器人”，其回转组件与摆臂组件的结构较为复杂，成本高，不适合小型企业使用；申请号为201510593885.5的中国专利公开了“一种动支架三自由度搬运机器人”，结构较为简单，采用平行四边形定理限制末端执行机构的自由度，有效地解决了机器人结构笨重和结构刚度和强度不足的问题，但机器人自由度较少，且不可移动，局限性较大；申请号为201310405360.5的中国专利公开了“一种五自由度混联工业机器人”，其工作空间大，具有高度灵活性和柔性结构紧凑，可实现搬运，喷涂，装配等多种工程作业，但不可移动，只适用于固定生产线，不能随意改变工作状态；申请号为201610028781.4的中国专利公开了“基于移动机械臂的搬运机器人”，将基于麦克纳姆轮的移动式车体与液压机械臂结合在一起，具有移动灵活、功率密度大等优点，但工作方向较为单一，工作范围小。综上，现有的工业装运机器人的结构尚有可改进的空间，工作范围小，控制繁琐，结构稳定性差，且抓头形状单一，只能针对特定的产品进行设计，对实际工况的适应性差，不能够轻易转换使用环境。

本发明涉及的六自由度多功能装运机器人，可用于解决小物流运行商和商场装卸、转运货物需要耗费大量人力物力、增加大量成本等问题，实现最大可能的机器代人，提高效率；也可用于工业生产中的物料搬运作业，如铸造车间内的砂箱、型芯等物料移动搬运、吊装和下芯作业等，替代人工作业。本发明防倾覆轴距可调设计可根据重物重量，调整两侧向支撑轮的位置和间距，提高了物料转运的安全性，同时，本发明运动自由度多，运动灵活，调节、存储方便，符合小物流运行商和商场需求，节省使用空间，能克服现有装运机器人的技术缺陷，更适用于推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种六自由度多功能装运机器人，使装运机器人具有较好的动力学性能和作业稳定性，能较好的满足物料装运作业的要求，可克服现有技术的缺陷。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵。其中，所述的防倾覆装置安装在移动底盘的下方，用于防止本发明在执行装运任务时发生倾覆；所述的可调支撑座位于移动底盘与回转装置之间，可用于调节抓取器的高度和前后水平位移，所述的可调支撑座的上下两端分别与回转装置、移动底盘通过螺钉相固连；所述的运动执行臂的底部固定安装在回转装置上，主要用于执行起吊和下放任务；所述的抓取器安装在运动执行臂的前末端，且与运动执行臂通过转动副相连接，用于执行物料的抓取任务；所述的回转装置用于实现运动执行臂和抓取器绕回转装置的回转轴线转动；所述的电动气泵固定安装在回转装置的回转安装座上，且位于回转安装座的后端，用于为抓取器和防倾覆装置、可调支撑座或运动执行臂中的双作用气缸提供压力气源。

用于执行移动和负载行走任务的移动底盘包括车架、自驱动车轮和踏板。所述的车架呈U形结构，且在车架上设有矩形工艺孔和圆形工艺孔，在车架的尾部中间设有驱动电源，用于为电动气泵和防倾覆装置、可调支撑座或运动执行臂中的电动推杆提供电源；所述的自驱动车轮有四组，均通过螺钉对称安装在车架的底部；用于为操作者提供站立位置的踏板位于车架的后端，且与车架之间通过铰链和扭簧相连接，使踏板在非工作时保持折叠状态。

所述的自驱动车轮由行走轮、减速电机和车轮支架组成。所述的车轮支架通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的减速电机通过螺钉固定安装在车轮支架上，用于为行走轮提供动力；所述的行走轮固定安装在减速电机的输出轴上，且与减速电机的输出轴通过平键相连接。

所述的防倾覆装置包括滑移横梁、导轨、电动可调侧支腿和平移推杆。其中，所述的导轨通过螺钉固定安装在车架的下方，所述的滑移横梁通过滑块与导轨相连接，并在平移推杆的驱动下可沿着导轨前后移动，进而驱动电动可调侧支腿前后移动；所述的电动可调侧支架由扁平式减速电机、侧连杆和万向刹车脚轮组成，所述的侧连杆的一端通过扁平式减速电机与滑移横梁的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮在安装侧连杆的另一端；所述的平移推杆的前端与滑移横梁通过铰链相连接，所述的平移推杆的后端与车架通过铰链相连接。所述的扁平式减速电机用于调节侧连杆与滑移横梁之间的夹角，进而调节防倾覆装置的防倾覆力矩。

所述的可调支撑座包括前支撑杆、后支撑杆和调节推杆。其中，所述的前支撑杆的下端与车架通过第一连接耳座相连接，所述的前支撑杆的上端与回转装置的回转安装座通过第二连接耳座相连；所述的后支撑杆的下端通过第三连接耳座与车架相连接，后支撑杆的上端通过第四连接耳座与回转安装座相连接；所述的调节推杆的前端通过第五连接耳座与车架相连接，所述的调节推杆的后端与后支撑杆通过铰链相连接；第一连接耳座、第三连接耳座和第五连接耳座均通过螺钉平行固定在车架上，第二连接耳座、第四连接耳座均通过螺钉平行固定在回转安装座的下方。所述的前支撑杆、后支撑杆、第一连接耳座、第二连接耳座、第三连接耳座、第四连接耳座与车架、回转安装座共同构成了一个空间平行四边形机构。

所述的回转装置包括回转安装座、回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承座、径向轴承、推力轴承和端盖。其中，所述的回转减速电机固定安装在回转安装座的下方，为主动齿轮提供动力；所述的主动齿轮位于回转安装座的上方，所述的主动齿轮安装在回转减速电机的输出轴上，且与回转减速电机的输出轴通过平键相连接；所述的从动齿轮轴的从动齿轮位于回转安装座的上方，所述的从动齿轮轴通过轴承座、径向轴承、推力轴承与回转安装座相连接；所述的轴承座位于从动齿轮轴的从动齿轮与回转安装座之间，且与回转安装座通过螺钉相连接；所述的端盖位于从动齿轮轴的下方，且通过螺钉固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合。在所述的回转安装座的后端设有扶手。

所述的运动执行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊杆、配重装置、前臂和悬吊关节。其中，所述的U型支架的底部通过螺钉与从动齿轮轴的从动齿轮固连；所述的主平衡臂为平行四边形连杆机构，主平衡臂的中部与U型支架的顶部通过两个轴线平行的铰链相连接；所述的配重装置位于主平衡臂的后端，且与主平衡臂相固连。所述的配重装置包括T型架、配重块和安全螺母。所述的T型架的前端与主平衡臂的尾部相固连；所述的配重块对称套装在T型架上，且可根据运转物料的重力调整T型架上配重块的数量；所述的安全螺母安装在T型架的后端且与T型架通过螺纹相连接，用于防止配重块从T型架上脱落。所述的起吊杆的下端与U型支架的底部通过铰链相连接，起吊杆的上端与主平衡臂通过铰链相连接，起吊杆用于主平衡臂进行仰俯摆动调节。所述的前臂位于主平衡臂的前端，且与主平衡臂通过垂直铰链相连接；所述的悬吊关节位于前臂的前端，且与前臂通过水平铰链相连接。所述的主平衡臂包括上平衡梁、下平衡梁、平行连杆和连接座，所述的上平衡梁、下平衡梁平行安装在U型支架上，且与U型支架、平行连杆、连接座均通过铰链相连接。主平衡臂用于保证前臂在工作时始终处于水平状态。用于连接抓取器和前臂的悬吊关节包括上吊耳、万向节和T型轴，所述的上吊耳位于万向节的上端，且与万向节固连，所述的上吊耳与前臂的前端通过水平铰链相连接；所述的T型轴位于万向节的下端，且与万向节通过销轴相连接，所述的T型轴与抓取器通过轴承、轴承压盖相连接。

所述的抓取器包括抓取座、横向驱动装置、纵向驱动装置、横向抓取模块和纵向抓取模块。所述的抓取座的顶部与悬吊关节的T型轴通过轴承、轴承压盖相连接。横向驱动装置包括横向电机和横向丝杠，横向电机通过螺钉固定安装在抓取座的下方，且通过横向联轴器与横向丝杠相连接，为横向丝杠提供旋转动力；所述的横向丝杠的两端通过横向轴承座固定安装在抓取座的下方。所述的纵向驱动装置包括纵向电机和纵向丝杠，纵向电机通过螺钉固定安装在抓取座的下方，且通过纵向联轴器与纵向丝杠相连接，为纵向丝杠提供旋转动力；所述的纵向丝杠的两端通过纵向轴承座固定安装在抓取座的下方。所述的横向抓取模块位于横向驱动装置的下方，且与横向丝杠通过螺纹相连接。所述的纵向抓取模块位于纵向驱动装置的下方，且与纵向丝杠通过螺纹相连接。纵向联轴器与横向联轴器的结构完全相同。

所述的横向抓取模块包括横向滑块螺母、横向夹持气缸、横向夹爪、横向吸盘架和横向吸盘。其中，所述的横向滑块螺母套装在横向丝杠上，且与横向丝杠通过螺纹相连接；所述的横向夹持气缸的上端与横向滑块螺母固连，所述的横向夹爪固定安装在横向夹持气缸的下端，所述的横向吸盘架位于横向夹爪的外侧，且与横向夹爪通过第一转动销和第一球头柱塞相连接。固定安装在横向吸盘架上的横向吸盘可以绕第一转动销转动，以改变工作状态。所述的横向夹持气缸为横向夹爪在垂直方向的伸长与缩短提供动力，所述的横向夹爪用于在横向夹持或抓取物料，所述的横向吸盘用于吸附被装运物料。

所述的纵向抓取模块包括纵向滑块螺母、纵向夹持气缸、纵向夹爪、纵向吸盘架和纵向吸盘。其中，所述的纵向滑块螺母套装在纵向丝杠上，且与纵向丝杠通过螺纹相连接；所述的纵向夹持气缸的上端与纵向滑块螺母固连，所述的纵向夹爪固定安装在纵向夹持气缸的下端，所述的纵向吸盘架位于纵向夹爪的外侧，且与纵向夹爪通过第二转动销和第二球头柱塞相连接。固定安装在纵向吸盘架上的纵向吸盘可以绕第二转动销转动，以改变工作状态。所述的纵向夹持气缸为纵向夹爪在垂直方向的伸长与缩短提供动力，所述的纵向夹爪用于在纵向夹持或抓取物料，所述的纵向吸盘用于吸附被装运物料。

所述的横向丝杠、纵向丝杠均为双螺旋丝杠，用于实现横向夹爪、纵向夹爪的同步反向移动。所述的调节推杆、平移推杆和起吊杆采用电动推杆或双作用气缸。

作业前，可根据实际使用的需要和搬运物料的重量，确定配重块的规格和数量，减速电机使本发明移动至作业位置。然后根据抓取器抓取物料时最大倾覆力矩，驱动平移推杆调节滑移横梁在车架上的相对位置。接着，启动扁平式减速电机，调节侧连杆与滑移横梁之间的夹角至合适角度，踩下万向刹车脚轮的刹车，完成本发明的装运前调节准备。

执行装运作业任务时，需要根据被抓取对象或物料外包装的特性，选择机械式夹持方式或负压吸附抓取的方式。选择机械式夹持方式仅需使用横向夹爪和纵向夹爪，使横向吸盘和纵向吸盘的吸盘口朝上放置；当选择负压吸附抓取方式时，需要拨动横向吸盘架和纵向吸盘架使横向吸盘和纵向吸盘的吸盘口朝下放置，对准被抓取物料。通过调节两组横向抓取模块在横向丝杠上的间距以及两组纵向抓取模块在纵向丝杠上的间距，以适应被抓取物料的形状和尺寸；通过调节横向夹持气缸和纵向夹持气缸的工作行程，以适应被抓取物料的高度。通过驱动调节推杆的伸长或缩短，调节回转安装座相对车架的高度和前后位移；可通过驱动起吊杆的伸长或缩短，使运动执行臂执行下放和起吊任务；通过回转减速电机驱动主动齿轮和从动齿轮轴转动，可实现运动执行臂和抓取器绕从动齿轮轴的轴线转动。工作中，操作者可站立在踏板上，双手握持扶手。在非工作状态中，前臂可绕其与连接座之间的垂直铰链的轴线回转折叠至车架的正上方，以节省空间。

本发明中的防倾覆装置和可调支撑座设计，可在很大程度上提高了装运机器人在起吊和搬运行走过程中的抗倾覆能力，增强了装运机器人运动的平稳性。

本发明的有益效果是，与现有的技术相比，本发明的本体采用混联式结构，具有刚度高、承载能力强、运动精度高和作业空间大等优点；可用于物流或工业生产中的物料移动搬运、装卸等作业，具有运动灵活性高、适应性强、防倾覆力矩大等优点。此外，本发明还具有结构紧凑、节省存储空间、调节控制便捷等优点，能克服现有装运机器人的技术缺陷，更适用于推广。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的移动底盘与防倾覆装置的结构示意图；

图3为本发明的回转装置的结构示意图；

图4为本发明的抓取器的结构示意图；

图5为本发明的悬吊关节的结构示意图；

图6为本发明的横向抓取模块的结构示意图；

图7为本发明的纵向抓取模块的结构示意图。

具体实施方式

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

如图1所示，一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘1、防倾覆装置2、可调支撑座3、回转装置4、运动执行臂5、抓取器6和电动气泵7。其中，所述的防倾覆装置2安装在移动底盘1的下方，用于防止本发明在执行装运任务时发生倾覆；所述的可调支撑座3位于移动底盘1与回转装置4之间，可用于调节抓取器6的高度和前后水平位移，所述的可调支撑座3的上下两端分别与回转装置4、移动底盘1通过螺钉相固连；所述的运动执行臂5的底部固定安装在回转装置4上，主要用于执行起吊和下放任务；所述的抓取器6安装在运动执行臂5的前末端，且与运动执行臂5通过转动副相连接，用于执行物料的抓取任务；所述的回转装置4用于实现运动执行臂5和抓取器6绕回转装置4的回转轴线转动；所述的电动气泵7固定安装在回转装置4的回转安装座41上，且位于回转安装座41的后端，用于为抓取器6和防倾覆装置2、可调支撑座3或运动执行臂5中的双作用气缸提供压力气源。

如图1和图2所示，用于执行移动和负载行走任务的移动底盘1包括车架11、自驱动车轮12和踏板13。所述的车架11呈U形结构，且在车架11上设有矩形工艺孔111和圆形工艺孔112，在车架11的尾部中间设有驱动电源14，用于为电动气泵7和防倾覆装置2、可调支撑座3或运动执行臂5中的电动推杆提供电源；所述的自驱动车轮12有四组，均通过螺钉对称安装在车架11的底部；用于为操作者提供站立位置的踏板13位于车架11的后端，且与车架11之间通过铰链和扭簧相连接，使踏板13在非工作时保持折叠状态。

如图1和图2所示，所述的自驱动车轮12由行走轮121、减速电机122和车轮支架123组成。所述的车轮支架123通过螺钉固定安装在车架11的底部，所述的减速电机122通过螺钉固定安装在车轮支架123上，用于为行走轮121提供动力；所述的行走轮121固定安装在减速电机122的输出轴上，且与减速电机122的输出轴通过平键相连接。

如图1和图2所示，所述的防倾覆装置2包括滑移横梁21、导轨22、电动可调侧支腿23和平移推杆24。其中，所述的导轨22通过螺钉固定安装在车架11的下方，所述的滑移横梁21通过滑块25与导轨22相连接，并在平移推杆24的驱动下可沿着导轨22前后移动，进而驱动电动可调侧支腿23前后移动；所述的电动可调侧支架23由扁平式减速电机231、侧连杆232和万向刹车脚轮233组成，所述的侧连杆232的一端通过扁平式减速电机231与滑移横梁21的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮233在安装侧连杆232的另一端；所述的平移推杆24的前端与滑移横梁21通过铰链相连接，所述的平移推杆24的后端与车架11通过铰链相连接。所述的扁平式减速电机231用于调节侧连杆232与滑移横梁21之间的夹角，进而调节防倾覆装置2的防倾覆力矩。

如图1所示，所述的可调支撑座3包括前支撑杆31、后支撑杆32和调节推杆33。其中，所述的前支撑杆31的下端与车架11通过第一连接耳座34相连接，所述的前支撑杆31的上端与回转装置4的回转安装座41通过第二连接耳座35相连；所述的后支撑杆32的下端通过第三连接耳座36与车架11相连接，后支撑杆32的上端通过第四连接耳座37与回转安装座41相连接；所述的调节推杆33的前端通过第五连接耳座38与车架11相连接，所述的调节推杆33的后端与后支撑杆32通过铰链相连接；第一连接耳座34、第三连接耳座36和第五连接耳座38均通过螺钉平行固定在车架11上，第二连接耳座35、第四连接耳座37均通过螺钉平行固定在回转安装座41的下方。所述的前支撑杆31、后支撑杆32、第一连接耳座34、第二连接耳座35、第三连接耳座36、第四连接耳座37与车架11、回转安装座41共同构成了一个空间平行四边形机构。

如图1和图3所示，所述的回转装置4包括回转安装座41、回转减速电机42、主动齿轮43、从动齿轮轴44、轴承座45、径向轴承46、推力轴承47和端盖48。其中，所述的回转减速电机42固定安装在回转安装座41的下方，为主动齿轮43提供动力；所述的主动齿轮43位于回转安装座41的上方，所述的主动齿轮43安装在回转减速电机42的输出轴上，且与回转减速电机42的输出轴通过平键相连接；所述的从动齿轮轴44的从动齿轮位于回转安装座41的上方，所述的从动齿轮轴44通过轴承座45、径向轴承46、推力轴承47与回转安装座41相连接；所述的轴承座45位于从动齿轮轴44的从动齿轮与回转安装座41之间，且与回转安装座41通过螺钉相连接；所述的端盖48位于从动齿轮轴44的下方，且通过螺钉固定安装在回转安装座41的下方；所述的主动齿轮43与从动齿轮轴44的从动齿轮相啮合。在所述的回转安装座41的后端设有扶手49。

如图1和图5所示，所述的运动执行臂5包括U型支架51、主平衡臂52、起吊杆53、配重装置54、前臂55和悬吊关节56。其中，所述的U型支架51的底部通过螺钉与从动齿轮轴44的从动齿轮固连；所述的主平衡臂52为平行四边形连杆机构，主平衡臂52的中部与U型支架51的顶部通过两个轴线平行的铰链相连接；所述的配重装置54位于主平衡臂52的后端，且与主平衡臂52相固连。所述的配重装置54包括T型架541、配重块542和安全螺母543。所述的T型架541的前端与主平衡臂52的尾部相固连；所述的配重块542对称套装在T型架541上，且可根据运转物料的重力调整T型架541上配重块542的数量；所述的安全螺母543安装在T型架541的后端且与T型架541通过螺纹相连接，用于防止配重块542从T型架541上脱落。所述的起吊杆53的下端与U型支架51的底部通过铰链相连接，起吊杆53的上端与主平衡臂52通过铰链相连接，起吊杆53用于主平衡臂52进行仰俯摆动调节。所述的前臂55位于主平衡臂52的前端，且与主平衡臂52通过垂直铰链相连接；所述的悬吊关节56位于前臂55的前端，且与前臂55通过水平铰链相连接。所述的主平衡臂52包括上平衡梁521、下平衡梁522、平行连杆523和连接座524，所述的上平衡梁521、下平衡梁522平行安装在U型支架51上，且与U型支架51、平行连杆523、连接座524均通过铰链相连接。主平衡臂52用于保证前臂55在工作时始终处于水平状态。用于连接抓取器6和前臂55的悬吊关节56包括上吊耳561、万向节562和T型轴563，所述的上吊耳561位于万向节562的上端，且与万向节562固连，所述的上吊耳561与前臂55的前端通过水平铰链相连接；所述的T型轴563位于万向节562的下端，且与万向节562通过销轴相连接，所述的T型轴563与抓取器6通过轴承564、轴承压盖565相连接。

如图1和图4所示，所述的抓取器6包括抓取座61、横向驱动装置62、纵向驱动装置63、横向抓取模块64和纵向抓取模块65。其中，所述的抓取座61的顶部与悬吊关节56的T型轴563通过轴承564、轴承压盖565相连接。所述的横向驱动装置62包括横向电机621和横向丝杠622，所述的横向电机621通过螺钉固定安装在抓取座61的下方，且通过横向联轴器623与横向丝杠622相连接，为横向丝杠622提供旋转动力；所述的横向丝杠622的两端通过横向轴承座624固定安装在抓取座61的下方。所述的纵向驱动装置63包括纵向电机631和纵向丝杠632。所述的纵向电机631通过螺钉固定安装在抓取座61的下方，且通过纵向联轴器633与纵向丝杠632相连接，为纵向丝杠632提供旋转动力；所述的纵向丝杠632的两端通过纵向轴承座634固定安装在抓取座61的下方。所述的横向抓取模块64位于横向驱动装置62的下方，且与横向丝杠622通过螺纹相连接。所述的纵向抓取模块65位于纵向驱动装置63的下方，且与纵向丝杠632通过螺纹相连接。

如图1、图4和图6所示，所述的横向抓取模块64包括横向滑块螺母641、横向夹持气缸642、横向夹爪643、横向吸盘架644和横向吸盘645。其中，所述的横向滑块螺母641套装在横向丝杠622上，且与横向丝杠622通过螺纹相连接；所述的横向夹持气缸642的上端与横向滑块螺母641固连，所述的横向夹爪643固定安装在横向夹持气缸642的下端，所述的横向吸盘架644位于横向夹爪643的外侧，且与横向夹爪643通过第一转动销646和第一球头柱塞647相连接。固定安装在横向吸盘架644上的横向吸盘645可以绕第一转动销646转动，以改变工作状态。所述的横向夹持气缸642为横向夹爪643在垂直方向的伸长与缩短提供动力，所述的横向夹爪643用于在横向夹持或抓取物料，所述的横向吸盘645用于吸附被装运物料。

如图1、图4和图7所示，所述的纵向抓取模块65包括纵向滑块螺母651、纵向夹持气缸652、纵向夹爪653、纵向吸盘架654和纵向吸盘655。其中，所述的纵向滑块螺母651套装在纵向丝杠632上，且与纵向丝杠632通过螺纹相连接；所述的纵向夹持气缸652的上端与纵向滑块螺母651固连，所述的纵向夹爪653固定安装在纵向夹持气缸652的下端，所述的纵向吸盘架654位于纵向夹爪653的外侧，且与纵向夹爪653通过第二转动销656和第二球头柱塞657相连接。固定安装在纵向吸盘架654上的纵向吸盘655可以绕第二转动销656转动，以改变工作状态。所述的纵向夹持气缸652为纵向夹爪653在垂直方向的伸长与缩短提供动力，所述的纵向夹爪653用于在纵向夹持或抓取物料，所述的纵向吸盘655用于吸附被装运物料。

如图1和图4所示，所述的横向丝杠622、纵向丝杠632均为双螺旋丝杠，用于实现横向夹爪643、纵向夹爪653的同步反向移动。

如图1和图2所示，所述的调节推杆33、平移推杆24和起吊杆53采用电动推杆或双作用气缸。

作业前，可根据实际使用的需要和搬运物料的重量，确定配重块542的规格和数量，减速电机122使本发明移动至作业位置。然后根据抓取器6抓取物料时最大倾覆力矩，驱动平移推杆24调节滑移横梁21在车架11上的相对位置。接着，启动扁平式减速电机231，调节侧连杆232与滑移横梁21之间的夹角至合适角度，踩下万向刹车脚轮233的刹车，完成本发明的装运前调节准备。

执行装运作业任务时，需要根据被抓取对象或物料外包装的特性，选择机械式夹持方式或负压吸附抓取的方式。选择机械式夹持方式仅需使用横向夹爪643和纵向夹爪653，使横向吸盘645和纵向吸盘655的吸盘口朝上放置；当选择负压吸附抓取方式时，需要拨动横向吸盘架644和纵向吸盘架654使横向吸盘645和纵向吸盘655的吸盘口朝下放置，对准被抓取物料。通过调节两组横向抓取模块64在横向丝杠622上的间距以及两组纵向抓取模块65在纵向丝杠632上的间距，以适应被抓取物料的形状和尺寸；通过调节横向夹持气缸642和纵向夹持气缸652的工作行程，以适应被抓取物料的高度。通过驱动调节推杆33的伸长或缩短，调节回转安装座41相对车架11的高度和前后位移；可通过驱动起吊杆53的伸长或缩短，使运动执行臂5执行下放和起吊任务；通过回转减速电机42驱动主动齿轮43和从动齿轮轴44转动，可实现运动执行臂5和抓取器6绕从动齿轮轴44的轴线转动。工作中，操作者可站立在踏板13上，双手握持扶手49。在非工作状态中，前臂55可绕其与连接座524之间的垂直铰链的轴线回转折叠至车架11的正上方，以节省空间。踏板13在非工作时始终保持折叠状态。

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本发明要求保护的范围内。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 (4)

1.一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵，其特征在于：所述的防倾覆装置安装在移动底盘的下方；所述的可调支撑座位于移动底盘与回转装置之间，其上下两端分别与回转装置、移动底盘通过螺钉相固连；所述的运动执行臂的底部固定安装在回转装置上；所述的抓取器安装在运动执行臂的前末端，且与运动执行臂通过转动副相连接；所述的电动气泵固定安装在回转装置的回转安装座上；

所述的移动底盘包括车架、自驱动车轮和踏板，所述的车架呈U形结构，且在车架上设有矩形工艺孔和圆形工艺孔，在车架的尾部中间设有驱动电源；所述的自驱动车轮有四组，均通过螺钉对称安装在车架的底部；所述的踏板位于车架的后端，且与车架之间通过铰链和扭簧相连接；

所述的自驱动车轮由行走轮、减速电机和车轮支架组成，所述的车轮支架通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的减速电机通过螺钉固定安装在车轮支架上，所述的行走轮固定安装在减速电机的输出轴上；

所述的防倾覆装置包括滑移横梁、导轨、电动可调侧支腿和平移推杆，所述的导轨通过螺钉固定安装在车架的下方，所述的滑移横梁通过滑块与导轨相连接；所述的电动可调侧支架由扁平式减速电机、侧连杆和万向刹车脚轮组成，所述的侧连杆的一端通过扁平式减速电机与滑移横梁的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮在安装侧连杆的另一端；所述的平移推杆的前端与滑移横梁通过铰链相连接，所述的平移推杆的后端与车架通过铰链相连接；

所述的可调支撑座包括前支撑杆、后支撑杆和调节推杆，所述的前支撑杆的下端与车架通过第一连接耳座相连接，所述的前支撑杆的上端与回转装置的回转安装座通过第二连接耳座相连；所述的后支撑杆的下端通过第三连接耳座与车架相连接，后支撑杆的上端通过第四连接耳座与回转安装座相连接；所述的调节推杆的前端通过第五连接耳座与车架相连接，所述的调节推杆的后端与后支撑杆通过铰链相连接；第一连接耳座、第三连接耳座和第五连接耳座均通过螺钉平行固定在车架上，第二连接耳座、第四连接耳座均通过螺钉平行固定在回转安装座的下方；

所述的回转装置包括回转安装座、回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承座、径向轴承、推力轴承和端盖，所述的回转减速电机固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮安装在回转减速电机的输出轴上，且位于回转安装座的上方；所述的从动齿轮轴通过轴承座、径向轴承、推力轴承与回转安装座相连接；所述的轴承座位于从动齿轮轴的从动齿轮与回转安装座之间，且与回转安装座通过螺钉相连接；所述的端盖通过螺钉固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合；

所述的运动执行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊杆、配重装置、前臂和悬吊关节，所述的U型支架的底部通过螺钉与从动齿轮轴的从动齿轮固连；所述的主平衡臂为平行四边形连杆机构，主平衡臂的中部与U型支架的顶部通过两个轴线平行的铰链相连接；所述的配重装置位于主平衡臂的后端，且与主平衡臂相固连；所述的配重装置包括T型架、配重块和安全螺母，所述的T型架的前端与主平衡臂的尾部相固连，所述的配重块对称套装在T型架上，所述的安全螺母安装在T型架的后端且与T型架通过螺纹相连接；所述的起吊杆的下端与U型支架的底部通过铰链相连接，起吊杆的上端与主平衡臂通过铰链相连接；所述的前臂位于主平衡臂的前端，且与主平衡臂通过垂直铰链相连接；所述的悬吊关节位于前臂的前端，且与前臂通过水平铰链相连接；

所述的主平衡臂包括上平衡梁、下平衡梁、平行连杆和连接座，所述的上平衡梁、下平衡梁平行安装在U型支架上，且与U型支架、平行连杆、连接座均通过铰链相连接；

所述的悬吊关节包括上吊耳、万向节和T型轴，所述的上吊耳位于万向节的上端，且与万向节固连，所述的上吊耳与前臂的前端通过水平铰链相连接；所述的T型轴位于万向节的下端，且与万向节通过销轴相连接，所述的T型轴与抓取器通过轴承、轴承压盖相连接。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度多功能装运机器人，其特征在于：所述的抓取器包括抓取座、横向驱动装置、纵向驱动装置、横向抓取模块和纵向抓取模块，所述的抓取座的顶部与悬吊关节的T型轴通过轴承、轴承压盖相连接；所述的横向驱动装置包括横向电机和横向丝杠，所述的横向电机通过螺钉固定安装在抓取座的下方，且与横向丝杠通过横向联轴器相连接，所述的横向丝杠的两端通过横向轴承座固定安装在抓取座的下方；所述的纵向驱动装置包括纵向电机和纵向丝杠，所述的纵向电机通过螺钉固定安装在抓取座的下方，且与纵向丝杠通过纵向联轴器相连接，所述的纵向丝杠的两端通过纵向轴承座固定安装在抓取座的下方；所述的横向抓取模块位于横向驱动装置的下方，且与横向丝杠通过螺纹相连接；所述的纵向抓取模块位于纵向驱动装置的下方，且与纵向丝杠通过螺纹相连接；

所述的横向抓取模块包括横向滑块螺母、横向夹持气缸、横向夹爪、横向吸盘架和横向吸盘，所述的横向滑块螺母套装在横向丝杠上，且与横向丝杠通过螺纹相连接；所述的横向夹持气缸的上端与横向滑块螺母固连，所述的横向夹爪固定安装在横向夹持气缸的下端，所述的横向吸盘架位于横向夹爪的外侧，且与横向夹爪通过第一转动销和第一球头柱塞相连接；所述的横向吸盘固定安装在横向吸盘架上；

所述的纵向抓取模块包括纵向滑块螺母、纵向夹持气缸、纵向夹爪、纵向吸盘架和纵向吸盘，所述的纵向滑块螺母套装在纵向丝杠上，且与纵向丝杠通过螺纹相连接；所述的纵向夹持气缸的上端与纵向滑块螺母固连，所述的纵向夹爪固定安装在纵向夹持气缸的下端，所述的纵向吸盘架位于纵向夹爪的外侧，且与纵向夹爪通过第二转动销和第二球头柱塞相连接；所述的纵向吸盘固定安装在纵向吸盘架上。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度多功能装运机器人，其特征在于：所述的调节推杆、平移推杆和起吊杆采用电动推杆或双作用气缸。

4.根据权利要求2所述的一种六自由度多功能装运机器人，其特征在于：所述的横向丝杠、纵向丝杠均为双螺旋丝杠。