CN107322565B

CN107322565B - 搬运机器人

Info

Publication number: CN107322565B
Application number: CN201710662830.4A
Authority: CN
Inventors: 关健生; 赵晶; 孙园; 王尧赢; 陈鸿宇
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: CN107322565A

Abstract

本发明提供了搬运机器人，所述搬运机器人包括：基座；拨动装置，包括拨杆与支座，所述拨杆设在所述支座上，所述拨杆绕Y轴转动，所述支座绕Z轴转动；抓取装置，包括支架、机械手，所述机械手包括第一半圆柱壳、第二半圆柱壳，所述第一半圆柱壳固定在所述支架上，所述第二半圆柱壳与所述支架可转动连接，所述第二半圆柱壳相对所述第一半圆柱壳配合形成圆柱壳；行走装置，设在所述基座上，用于驱动所述基座移动。通过拨动装置将圆柱型的物体拨向抓取装置，抓取装置通过可开合的第二半圆柱壳与第一半圆柱壳配合形成抓取的结构。两个半圆柱壳形成的机械手，抓取过程与圆柱物体的外壁能够有较大的接触面积，能够稳定抓取圆柱型物体。

Description

搬运机器人

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，具体而言，涉及一种搬运机器人。

背景技术

机器人可以运行预先编排的程序，按照人类的指挥执行任务，随着科技的不断创新与进步，机器人系统在各个领域的应用越来越广泛。目前，工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬用、喷漆、检测、研磨抛光、激光加工等，其中搬运机器人在搬运工作上应用广泛。使用者对搬运机器人速度、精度、成本、结构等因素要求越来越高，然而现有的机器人存在抓取圆柱壳体结构困难的问题，以及搬运过程转弯不灵活等问题。

发明内容

本发明提供了一种搬运机器人，旨在改善现有机器人搬运圆柱壳体物体抓取不稳、容易中途掉落的问题，以及搬运过程转弯不灵活的问题。

本发明是这样实现的：

搬运机器人，所述搬运机器人包括：

基座；

拨动装置，包括拨杆与支座，所述拨杆设在所述支座上，所述拨杆绕Y轴转动，所述支座绕Z轴转动；

抓取装置，包括支架、机械手，所述机械手包括第一半圆柱壳、第二半圆柱壳，所述第一半圆柱壳固定在所述支架上，所述第二半圆柱壳与所述支架可转动连接，所述第二半圆柱壳相对所述第一半圆柱壳配合形成圆柱壳；

行走装置，设在所述基座上，用于驱动所述基座移动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述抓取装置还包括竖直支杆、连杆、第一舵机，所述支架套设在所述竖直支杆上，且可沿所述竖直支杆往复移动，所述连杆连接所述第一舵机与支架。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述连杆包括第一杆与第二杆，所述第一杆采用弧形结构，所述第二杆采用弧形结构，所述第一杆的两端分别铰接所述第一舵机与所述第二杆，所述第二杆的另一端与所述支架铰接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述支架包括固定座以及与所述固定座铰接的转动件，所述转动件固定在所述第二半圆柱壳的外壁上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二半圆柱壳的底部设有向外翻折的翻折边。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述拨杆包括第一杆部和第二杆部，所述第二杆部设在所述第一杆部末端，所述第二杆部相对所述第一杆部弯折。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述行走装置包括主动轮与从动轮，所述从动轮采用万向轮。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一半圆柱壳与所述第二半圆柱壳配合处留有间隙。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述机器人还包括控制系统，所述控制系统包括单片机、灰度传感器电路、驱动电路，所述单片机与所述灰度传感电路、所述驱动电路连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述单片机采用STM32F104。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的搬运机器人，使用时，通过拨动装置将圆柱型的物体拨向抓取装置，抓取装置通过可开合的第二半圆柱壳与第一半圆柱壳配合形成抓取的结构。两个半圆柱壳形成的机械手，抓取过程与圆柱物体的外壁能够有较大的接触面积，能够稳定抓取圆柱型物体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例，搬运机器人在第一视角下的结构示意图；

图2是本发明实施例，搬运机器人在第二视角下的结构示意图；

图3是本发明实施例，搬运机器人在第三视角下的结构示意图；

图4是本发明实施例，搬运机器人在第四视角下的结构示意图；

图标：基座1；底板11；安装台12；固定板13；行走装置2；从动轮21；主动轮22；拨动装置3；支座31；拨杆32；第二舵机33；第三舵机34；第一杆部321；第二杆部322；抓取装置4；连杆41；第一杆411；第二杆412；机械手42；第一半圆柱壳421；第二半圆柱壳422；第一舵机43；支架44；固定座441；转动件442；弧形部442A；间隙423。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至图4所示，搬运机器人包括基座1、拨动装置3、抓取装置4、行走装置2以及控制系统，拨动装置3与抓取装置4设在基座1上。行走装置2设在基座1上，用于驱动基座1以及基座1上的其它装置移动。控制系统与拨动装置3、抓取装置4、行走装置2有线或者无线连接，并控制拨动装置3、抓取装置4、行走装置2的运行。

实施例中，基座1包括底板11和安装台12，安装台12设在底板11顶面。拨动装置3与抓取装置4设在安装台12上。行走装置2设在底板11上，行走装置2包括主动轮22与从动轮21，从动轮21采用万向轮，使得搬运机器人能够灵活转向。

实施例中，优选的，搬运机器人包括两个主动轮22和一个从动轮21，每个主动轮22分别驱动，从动轮21位于主动轮22后方，且在两个主动轮22之间。采用三轮的行走机构使得机器人的转向动作灵活度大大提高，同时还具有较为稳定的行走机构。

参照图2-3所示，底板11的两侧分别设有固定板13，每个固定板13上分别设有一个电机，两个主动轮22分别与两侧的电机连接。优选的，固定板13上设有多个固定位置，可以根据主动轮22的不同高度需求调整。

实施例中，拨动装置3包括拨杆32与支座31，拨杆32设在所述支座31上。拨杆32绕Y轴转动，使得拨杆32能够上下运动接触或者离开物体。支座31绕Z轴转动，使得拨杆32能够左右或者前后运动拨动物体。优选的，建立空间直角坐标系，以搬运机器人所在运动平面平行的一组平面为XOY平面，以搬运机器人的运动方向平行的一组轴线为X轴，与X轴垂直的一组轴线为X轴，与XOY平面垂直的一组轴线为Z轴。

实施例中，拨动装置3还包括第二舵机33和第三舵机34，第二舵机33设在支座31的下方，第二舵机33驱动支座31绕Z轴转动。第三舵机34设在支座31上，拨杆32位于支座31的侧边，第三舵机34驱动拨杆32绕Y轴转动。通过第二舵机33与第三舵机34的驱动作用，使得拨动装置3实现两个自由度的运动，能够灵活有效的将物体拨动至抓取装置4。

优选的，拨杆32包括第一杆部321和第二杆部322，第二杆部322设在第一杆部321末端，第二杆部322相对第一杆部321弯折。初始状态，第一杆部321与Y轴的夹角为45°至80°，拨杆32转动使得第二杆部322上下摆动扣入或者脱离物体，拨杆32能够方便的拨动物体。更优选的，初始状态，第一杆部321与Y轴的夹角为55°至65°。

优选的，第二杆部322的末端为削尖的结构，便于第二杆部322扣入物体内，使得拨杆32能够方便的拨动圆柱壳体等物体。优选的，第二杆部322相对第一杆部321的弯折角度为90°至120°。更优选的，第二杆部322相对第一杆部321的弯折角度为90°，便于第二杆部322伸入物体内，且移动过程第二杆部322的推力相对垂直的施加在物体的侧壁上，且推力均匀分在与物体之间的接触线或面上，避免第二杆部322拨动物体时将物体推倒，导致无法顺利抓取物体。

实施例中，抓取装置4包括支架44、机械手42，所述机械手42包括第一半圆柱壳421、第二半圆柱壳422。第一半圆柱壳421固定在支架44上，第二半圆柱壳422与支架44可转动连接，使得第二半圆柱壳422相对第一半圆柱壳421展开或者扣合。展开状态，为预抓取物体状态。抓取状态，第二半圆柱壳422相对第一半圆柱壳421配合形成圆柱壳，适合抓取圆柱结构的物体，第一半圆柱壳421与第二半圆柱壳422形成圆柱壳状的机械手42，与物体外形相仿，抓取过程与物体之间形成多条线接触或者面接触，使得第一半圆柱壳421与第二半圆柱壳422能够稳定抓取圆柱结构的物体。

优选的，支架44包括固定座441，以及与固定座441铰接的转动件442，转动件442绕Z轴转动。转动件442与固定座441的铰接处位于第一半圆柱壳421与第二半圆柱壳422的配合处，使得第二半圆柱壳422可以大角度展开，便于物体进入二者组成机械手42内。同时，也保证第二半圆柱壳422可以较为精准与第一半圆柱壳421体配合形成圆柱壳结构。优选的，第二半圆柱壳422的底部设有向外翻折的翻折边，翻折边具有导向作用。

实施例中，第一半圆柱壳421与第二半圆柱壳422配合处留有间隙423，便于第二半圆壳体扣合时施加夹紧力，能够稳定夹持物体。优选的，转动件442固定在第二半圆柱壳422的外壁上，转动件442设有弧形部442A，弧形部442A与第二半圆柱壳422固定，能够将第二半圆柱壳422稳定固定在转动件442。抓取装置4包括第四舵机，第四舵机驱动转动件442转动。

实施例中，抓取装置4还包括竖直支杆、连杆41、第一舵机43，支架44套设在所述竖直支杆上，且可沿所述竖直支杆往复移动。连杆41连接所述第一舵机43与支架44。第一舵机43驱动连杆41运动，连杆41带动支架44沿竖直支杆运动。机械手42上下移动，能够一次抓取多个物体，提高搬运效率。优选的，固定座441套设在竖直支杆。

实施例中，连杆41包括第一杆411与第二杆412，第一杆411的两端分别铰接第一舵机43与第二杆412，第二杆412的另一端与支架44铰接。

第一杆411采用弧形结构，第二杆412采用弧形结构。初始状态，第一杆411朝向远离竖直支杆的方向凸起，第二杆412朝向远离竖直支杆的方向凸起。第一舵机43的输出轴沿Y轴方向设置，通过连杆41将旋转运动转换为竖直方向的线性往复运动，实现的运动方式的转变，且具有传动结构巧妙的优点。实现机械手42稳定的在竖直支杆上线性往复运动。通过控制第一舵机43旋转的角度来限制机械手42上下运动的形成。优选的，第一杆411与第二杆412的弧度相同且长度相同，使得连杆41的设计结构更佳紧凑合理。

第一舵机43驱动第一杆411绕Y轴转动。第一舵机43逆时针转动，第一杆411拉动第二杆412，并由第二杆412拉动支架44沿竖直支杆向上移动；第一舵机43顺时针转动，第一杆411推动第二杆412，并由第二杆412推动支杆沿竖直支杆向下移动。

控制系统包括单片机、灰度传感器电路、驱动电路，单片机与灰度传感电路、驱动电路连接。实施例中，在运动面上设置道路感应线，通过灰度传感电路检测道路，智能控制机器人的行走轨迹。驱动电路输出PWM波来控制各个舵机、电机的工作。优选的，单片机采用STM32F104，基于STM32F104的应用，具有控制精度高，并可以根据不同的舵机数量灵活调整与控制。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.搬运机器人，其特征在于，所述搬运机器人包括：

基座；

拨动装置，包括拨杆与支座，所述拨杆设在所述支座上，所述拨杆绕Y轴转动，所述支座绕Z轴转动；所述拨杆包括第一杆部和第二杆部，所述第二杆部设在第一杆部末端，第二杆部的末端为削尖的结构，第二杆部相对第一杆部弯折，弯折角度为90°至120°；

抓取装置，包括支架、机械手、竖直支杆、连杆和第一舵机，所述连杆连接所述第一舵机与支架，包括第一杆与第二杆，所述第一杆采用弧形结构，所述第二杆采用弧形结构，所述第一杆的两端分别铰接所述第一舵机与所述第二杆，所述第二杆的另一端与所述支架铰接；所述机械手包括第一半圆柱壳、第二半圆柱壳，所述第一半圆柱壳固定在所述支架上，所述第二半圆柱壳与所述支架可转动连接，所述第二半圆柱壳相对所述第一半圆柱壳配合形成圆柱壳，所述第一半圆柱壳与所述第二半圆柱壳配合处留有间隙；所述支架套设在所述竖直支杆上且可沿所述竖直支杆往复移动，包括固定座以及与所述固定座铰接的转动件，所述转动件固定在所述第二半圆柱壳的外壁上；

行走装置，设在所述基座上，包括主动轮与从动轮，所述从动轮采用万向轮，用于驱动所述基座移动。

2.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于，所述第二半圆柱壳的底部设有向外翻折的翻折边。

3.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于，所述机器人还包括控制系统，所述控制系统包括单片机、灰度传感器电路、驱动电路，所述单片机与所述灰度传感电路、所述驱动电路连接。

4.根据权利要求3所述的搬运机器人，其特征在于，所述单片机采用STM32F104。