CN106584419A - 一种用于物流派件的可移动关节型机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物流派件的可移动关节型机器人，包括移动本体部，移动本体部连接有快递暂放台部、机器视觉视觉系统和机械臂部，机械臂部连接有机械手部，所述移动本体部包括底板，底板底部的前段和后端均安装有万向轮部；底板底部的左右两侧均安装有驱动轮部；驱动轮部包括行走轮,行走轮连接有行走电机,行走电机固定在行走电机支座上。本发明的取件机器人，实现零半径转向，可在狭窄路段完成作业，转向灵活，运行平稳，质量轻便，能快速的夹取快递还能防止快递被夹坏；采用特殊的机械臂连接方式，机械臂运行稳定，耐用。

Description

一种用于物流派件的可移动关节型机器人

技术领域

本发明属于电气领域，尤其涉及一种用于物流派件的可移动关节型机器人。

背景技术

随着电子商务及网络购物的兴起，越来越多的人采用网购，著名的平台有天猫、淘宝、京东等。同时，处于网购必要环节的快递物流行业也高速发展，产生了顺丰、EMS、申通、圆通等快递，他们运营稳定、成长性良好，顺丰快递、申通、圆通等已借壳上市，目前在物流派件环节目前主要是依靠快递员骑三轮车等送件、上门取货或者带电子锁的自助储物柜。目前，亚马逊以6.78亿美元买下自动化物流提供商Kiva的机器人仓储业务后，利用机器人来处理仓库的货物盘点以及配货等工作，因此成为全球最高效的仓库。此外，物流分拣的还有“曹操”机器人、盒子机器人、日立HITACHI智能机器人等。但是上述机器人都是用于大批量货物的整体运载，不涉及货物包装后的派发环节。

就快递派发环节而言，若采用快递员骑三轮车配送，则快递员劳动强度大、不安全，等客户时快递遍地摆放，快件易丢失，并会影响环境美观，甚至可能会造成一定交通压力。若采用自助储物柜，当物流量大时需要的设备多，设备成本高，且这些设备一般放在户外，几乎没有安全保护措施，容易被盗。因此现有物流形式中有一类为上门自取，即客户到仓库上门取货模式，快件安全，不易丢失，且设备成本低廉，但需要人工去仓库寻找，在仓库和去过柜台来回跑动，此方案效率低、人力成本高；而目前的物流分拣机器人，一般存在仅能固定作业、需要人工配合、智能化程度不高等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于物流派件的可移动关节型机器人。本发明的取件机器人，实现零半径转向，可在狭窄路段完成作业，转向灵活，运行平稳，质量轻便，能快速的夹取快递还能防止快递被夹坏；采用特殊的机械臂连接方式，机械臂运行稳定，耐用。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：

一种用于物流派件的可移动关节型机器人，包括移动本体部，移动本体部连接有快递暂放台部、机器视觉视觉系统和机械臂部，机械臂部连接有机械手部，所述移动本体部包括底板，底板底部的前段和后端均安装有万向轮部；底板底部的左右两侧均安装有驱动轮部；驱动轮部包括行走轮,行走轮连接有行走电机,行走电机固定在行走电机支座上；电机支座通过减震轴与底板相连，减震轴上套设有减震弹簧；动轮部电连接有电池；底板上表面固定有放置货物的平板，机械臂部穿过平板连接有大臂电机；机械臂部连接有机械手部；所述机械手部包括开合电机，开合电机连接有齿轮，齿轮的上方和下方均啮合有齿条，齿条分别固定连接有机械手，机械手上均固定有直线轴承；导轨穿过直线轴承使两个机械手滑动连接；机械手为相互平行的L状板，在开合电机的驱动下，机械手之间做对称直线相向或相离运动；机械手上安转有压力传感器。

进一步的改进，所述机械臂部包括竖向设置的大臂，大臂通过中臂驱动电机连接有中臂，中臂通过小臂驱动电机连接有小臂，小臂通过腕部驱动电机连接有腕臂，腕臂连接机械手部。

进一步的改进，大臂电机穿过安装在平板底部的三合一支座与大臂相连，三合一支座的内壁固定有立式轴承座，立式轴承座内安装有与大臂连接的轴承，三合一支座顶部成形有与平板相连的外折边。

进一步的改进，所述中臂驱动电机穿过中臂支座与中臂相连；所述中臂上固定有轴接小臂的小臂支座；小臂上固定有轴接腕臂的腕部支座。

进一步的改进，所述中臂支座包括L板，L板的竖板上设置有供中臂驱动电机穿过的穿孔，L板的横板上固定有凸条，凸条两端成形有安装立式轴承座的安装孔，中臂驱动电机穿过的穿孔和立式轴承座后与中臂相连；横板底部一体成型有与大臂连接的连接杆，连接杆上成形有连接孔。

进一步的改进，所述机械手内侧固定有缓冲软垫。

进一步的改进，所述万向轮部包括万向轮，万向轮安装在U型支座上，U型支座固定连接在底板上。

进一步的改进，其特征在于，所述平板和机械手上均设置有减重孔。

进一步的改进，所述电机支座通过三个减震轴与底板相连，三个减震轴成正三角形排列。

进一步的改进，所述减震轴套设有台阶轴套，减震轴通过有台阶轴套与底板相连。

本发明的优点：

由于机器取件较快，快件可以放到容量较大的仓库中，比较安全；可以不使用自助储物柜，降低设备成本；

可以代替人工去仓库中寻找快件，系统可规划最优路径，可快速地找到多个快递，效率较高，能降快递员的劳动强度；

机械手内侧设有缓冲软垫，能减小冲击，还设有压力传感器，可检测夹紧力大小，避免摔坏快递；

采用本发明的驱动轮布局，可实现零半径转向，可在狭窄路段完成作业；

结构较为简单，成本较低。

附图说明

图1为本专利的总体结构示意图；

图2为底板的仰视图；

图3为移动本体部的结构示意图；

图4为驱动轮部的结构示意图

图5为大臂与底板的连接结构示意图；

图6为机械臂部的立体机构示意图；

图7为机械臂部的俯视剖面图；

图8为机械手部的立体结构示意图；

图9为L板的立体结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。

实施例1

如图1所示，本发明主要由可移动本体部1、快递暂放台部2、机械臂部3、机械手部4和机器视觉系统5组成。

当快递到达对应的仓库上架完毕并即将派发时，系统会给客户发带有取货码的短信。客户在柜台输入取货码，系统会根据客户快递的大小，派对应大小的机器人去仓库取快递，机器人用机械手将快递放在快递暂放平台上，积累一定数量后，将快递送至在仓库门口等候的客户旁。

如附图1，该移动机器人由移动本体部1，快递暂放台部2，机械臂部3，机械手部4组成。移动本体部1的作用为实现该机器人的运动，左右两侧为主动轮，前后为万向轮，可以实现零半径转向以及全向移动。快件暂放台部2作用为临时存放快递，可一次性取出多个快递，提高效率。机械臂部3作用为调整机械手相对移动本体部1的位置及姿态。机械臂3分别由五个带有编码器、减速器的电机驱动。机械手部4的腕关节具有一个自由度，通过调整腕部姿态可以保证快件被平稳地从仓库货架上取下并放入快件暂放台部2。

如图2，移动本体部1主要由底板1.9、前后对称两个万向轮部1.13、左右两个对称的驱动轮部1.14、锂电池1.1组成，锂电池1.1置于机器人后面，起机器人防倾覆作用。如图3，万向轮部1.13由万向轮1.12、U型支座1.11等组成，U型支座1.11可补偿万向轮1.13的高度不足，万向轮1.12与U型支座1.11采用4颗螺栓连接，U型支座1.11与底盘1也采用螺栓连接。如图4，驱动轮部1.14由减震轴1.2、防松螺母1.3、垫片1.4、减震弹簧1.5、行走电机支座1.6、行走电机1.7、行走轮1.8、台阶轴套1.10组成。行走电机1.7通过联轴器与行走轮1.8连接，行走电机1.7通过螺钉与行走电机支座1.6连接。减震轴1.2为台阶轴，下端设有螺纹，通过螺母与行走支座1.6连接，减震轴1.2套有减震弹簧1.5与台阶轴套1.10，减震弹簧1.5的内径比减震轴1.2最大直径略大，台阶轴套1.10可沿减震轴1.2上下运动，以减缓路面不平导致的振动，台阶轴套1.10与底板1.9通过防松螺母1.3、垫片1.4固定连接，安装在左右两侧的所述减震轴1.2及配套零部件共有3组，它们呈等腰三角形分布。机器视觉系统5为双目机器视觉系统。底板1.9两侧设置有挡板。

图5,快递暂放台部2由带护栏及减重孔的平板2.1、三合一支座2.2、立式轴承座2.3、长直线轴承2.4、大臂3.1、大臂电机2.5等组成。平板2.1通过呈三角形分布的3块槽钢与底板1.9焊接，三合一支座2.2与平板2.1通过螺栓连接，立式轴承座2.3通过左右两颗螺栓与三合一支座2.2连接，大臂电机2.5通过螺钉与三合一支座2.2底部连接，长直线轴承2.4使用螺栓与平板2.1连接。大臂3.1在立式轴承座2.3及其径向定位螺钉、长直线轴承座2.4的约束下，仅能绕轴线转动。

图6和图7，机械臂部3由大臂3.1、中臂驱动电机3.2、中臂支座3.3、中臂3.4、小臂支座3.5、小臂驱动电机3.6、小臂3.7、腕部驱动电机3.8、腕部支座3.9、腕臂3.10等组成。如图7，中臂支座3.3底部与大臂3.1焊接，中臂驱动电机3.2通过4颗螺钉连接到中臂支座3.3上，中臂3.4下端设有法兰，该法兰可在中臂支座3.3的轴承支撑下做轴向转动。小臂支座3.5可通过螺栓与中臂3.4上端左侧连接，小臂驱动电机3.6通过螺钉与中臂3.4上端右侧连接，小臂3.7下端的法兰可在小臂支座3.5支撑下绕轴转动。腕臂3.10通过类似于小臂3.7与中臂3.4的铰接方式连接。小臂支座3.5和腕部支座3.9均为立式轴承。腕臂3.10与机械手部4连接，腕臂3.10可通过电机与机械手部4相连，从而使得机械手部4可以转动，从而使得机械手部4能夹取各种倾斜角度的快递，从而具有摆件功能。

图8，机械手部4由开合电机4.1、机械手支座4.2、机械手直线轴承4.3、导轨4.4、齿条4.5、齿轮4.6、机械手左4.7、机械手右4.8、缓冲垫4.9、压力传感器4.10组成。机械手支座4.2通过螺栓连接到腕臂3.10上，开合电机4.1通过四周螺钉连接到机械手支座4.2上，导轨4.4靠螺钉与机械手支座4.2固接。机械手右4.8及机械手左4.7上下安装两个采用螺栓连接的机械手直线轴承4.3，因此机械手左4.7、右4.8可沿导轨4.4滑动。机械手右4.8上焊接齿条4.5,机械手左4.7亦有齿条，齿轮4.6与开合电机4.1直接连接，在开合电机4.1的驱动下，机械手左4.7、右4.8可做对称直线相向或相离运动，从而完成快递的抓取。机械手左4.7、右4.8上粘接缓冲软垫4.9，抓取时起到一定的缓冲作用。机械手左、右均安装有压力传感器4.10。为减轻重量，机械手左、右均有减重孔。

如图9所示，所述中臂支座3.3包括L板3.31，L板3.31的竖板上3.32设置有供中臂驱动电机3.2穿过的穿孔3.33，L板3.31的横板3.34上固定有凸条3.35，凸条3.35两端成形有安装立式轴承座的安装孔3.36，中臂驱动电机3.2穿过的穿孔3.33和立式轴承座后与中臂3.4相连；横板3.34底部一体成型有与大臂3.1连接的连接杆3.37，连接杆3.37上成形有连接孔3.38

工作原理和动作过程：

该机器人运行于快递仓库中，客户首先在仓库门口触摸屏等设备上输入取货码，然后系统分配对应大小的机器人去仓库取快递，一次可同时取3-4个，然后将快递送到仓库门口。移动本体部1可实现机器人的运动，下面的驱动轮部1.14可实现机器人的前、后、左、右运动，这种分布可实现零半径转向。当机器人到达相应的货架后，机械臂部3在各个驱动电机的作用下，可以调整机械手部4的位置和姿态，根据货物的尺寸，开合电机4.1驱动机械手左4.7、右4.8分开至适当大小，然后伸入货架中，接着机械手部4逐渐闭合，压力传感器4.10会实时检测夹紧力，当到达指定值时停止闭合。然后，机械臂部3驱动夹持有快递的机械手部4将快递放到暂放台2上。接着，再去仓库中寻找快递，若完成取4个快递或2分钟无客户继续输入取货码，就将所取快递送到仓库门口，客户从暂放台2上取下自己的快递，完成作业。

上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种用于物流派件的可移动关节型机器人，包括移动本体部(1)，移动本体部(1)连接有快递暂放台部(2)、机器视觉视觉系统(5)和机械臂部(3)，机械臂部(3)连接有机械手部(4)，其特征在于，所述移动本体部(1)包括底板(1.9)，底板(1.9)底部的前段和后端均安装有万向轮部(1.13)；底板(1.9)底部的左右两侧均安装有驱动轮部(1.14)；驱动轮部(1.14)包括行走轮(1.8),行走轮(1.8l)连接有行走电机(1.7),行走电机(1.7)固定在行走电机支座(1.6)上；电机支座(1.6)通过减震轴(1.2)与底板(1.9)相连，减震轴(1.2)上套设有减震弹簧(1.5)；动轮部(1.14)电连接有电池；底板(1.9)上表面固定有放置货物的平板(2.1)，机械臂部(3)穿过平板(2.1)连接有大臂电机(2.5)；机械臂部(3)连接有机械手部(4)；所述机械手部(4)包括开合电机(4.1)，开合电机(4.1)连接有齿轮(4.6)，齿轮(4.6)的上方和下方均啮合有齿条(4.5)，齿条(4.5)分别固定连接有机械手，机械手上均固定有直线轴承(4.3)；导轨(4.4)穿过直线轴承(4.3)使两个机械手滑动连接；机械手为相互平行的L状板，在开合电机(4.1)的驱动下，机械手之间做对称直线相向或相离运动；机械手上安转有压力传感器(4.10)。

2.如权利要求1所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述机械臂部(3)包括竖向设置的大臂(3.1)，大臂(3.1)通过中臂驱动电机(3.2)连接有中臂(3.4)，中臂(3.4)通过小臂驱动电机(3.6)连接有小臂(3.7)，小臂(3.7)通过腕部驱动电机(3.8)连接有腕臂(3.10)，腕臂(3.10)连接机械手部(4)。

3.如权利要求2所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，大臂电机(2.5)穿过安装在平板(2.1)底部的三合一支座(2.2)与大臂(3.1)相连，三合一支座(2.2)的内壁固定有立式轴承座(2.3)，立式轴承座(2.3)内安装有与大臂(3.1)连接的轴承，三合一支座(2.2)顶部成形有与平板(2.1)相连的外折边。

4.如权利要求2所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述中臂驱动电机(3.2)穿过中臂支座(3.3)与中臂(3.4)相连；所述中臂(3.4)上固定有轴接小臂(3.7)的小臂支座(3.5)；小臂(3.7)上固定有轴接腕臂(3.10)的腕部支座(3.9)。

5.如权利要求4所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述中臂支座(3.3)包括L板(3.31)，L板(3.31)的竖板上(3.32)设置有供中臂驱动电机(3.2)穿过的穿孔(3.33)，L板(3.31)的横板(3.34)上固定有凸条(3.35)，凸条(3.35)两端成形有安装立式轴承座的安装孔(3.36)，中臂驱动电机(3.2)穿过的穿孔(3.33)和立式轴承座后与中臂(3.4)相连；横板(3.34)底部一体成型有与大臂(3.1)连接的连接杆(3.37)，连接杆(3.37)上成形有连接孔(3.38)。

6.如权利要求4所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述机械手内侧固定有缓冲软垫(4.9)。

7.如权利要求1所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述万向轮部(1.13)包括万向轮(1.12)，万向轮(1.12)安装在U型支座(1.11)上，U型支座(1.11)固定连接在底板(1.9)上。

8.如权利要求1所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述平板(2.1)和机械手上均设置有减重孔。

9.如权利要求1所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述电机支座(1.6)通过三个减震轴(1.2)与底板(1.9)相连，三个减震轴(1.2)成正三角形排列。

10.如权利要求1所述的用于物流派件的可移动关节型机器人，其特征在于，所述减震轴(1.2)套设有台阶轴套(1.10)，减震轴(1.2)通过有台阶轴套(1.10)与底板(1.9)相连。