CN107651453B - 搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搬运机器人，是自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出的搬运机器人，包括依次设置的储料输送机构、升料机构、单料输出机构以及设于所述升料机构上方的抓料机构，所述抓料机构的一端设于所述单料输出机构的上方，所述储料输送机构用于将由多个物料码放叠加组成的物料垛输送到升料机构，所述升料机构用于将物料垛整体升起置于抓料机构下方，所述抓料机构用于依次抓取物料垛最上端的物料并将单个物料运送到单料输出机构上放下，所述单料输出机构用于将物料单个输出。本发明搬运机器人可自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出，减少了人工劳动，降低了人力成本，提高了工作效率，保障了人员安全。

Description

搬运机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种搬运机器人。

背景技术

全国各大机场为加强保护旅客的行李，特在其值机岛收取行李时将旅客行李放入特制的行李筐中，然后再推入输送线系统流转到下一站点进行装运。

机场值机岛的设备间主要是给若干值机台提供行李筐的地方，目前主要由人工分筐、放筐完成，每个值机岛至少需要1～2人长期守候。

值机岛设备间内人工操作现存在劳动强度大、易发生工伤、人员管理成本高等缺点，为解决客户的这些潜在问题，并同时响应国家关于产业升级的号召，亟需推进研制一种搬运机器人，并做好批量生产的准备。

发明内容

本发明针对现有机场值机岛中采用人工进行分筐存在劳动强度大、易发生工伤、人员管理成本高的问题，提供一种搬运机器人，通过该搬运机器人自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出，减少了人工劳动，降低了人力成本，提高了工作效率，保障了人员安全。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种搬运机器人，是自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出的搬运机器人，包括依次设置的储料输送机构、升料机构、单料输出机构以及设于所述升料机构上方的抓料机构，所述抓料机构的一端设于所述单料输出机构的上方，所述储料输送机构用于将由多个物料码放叠加组成的物料垛输送到升料机构，所述升料机构用于将物料垛整体升起置于抓料机构下方，所述抓料机构用于依次抓取物料垛最上端的物料并将单个物料运送到单料输出机构上放下，所述单料输出机构用于将物料单个输出。

优选地，所述搬运机器人还包括控制模块，所述控制模块分别与所述储料输送机构、升料机构、单料输出机构和抓料机构电连接，用于控制各机构的启停。

优选地，所述储料输送机构包括底座、设于底座上用于输送的电动滚筒以及与电动滚筒传动连接的电机一，所述底座的两侧上端均设有多扇可开合的护栏门；所述底座上还设有光电传感器。

优选地，所述升料机构包括框架、设于框架底部与所述储料输送机构配合的动力滚筒、设于动力滚筒后端的升降导轨、活动设于升降导轨上的起重叉、控制起重叉升降的升降电机以及设于框架上端用于拆分物料的连杆闸臂；所述起重叉设于所述动力滚筒的两侧，所述升降电机通过传动机构与所述起重叉传动连接。

优选地，所述传动机构包括设于所述升降电机上的主动轮、设于所述框架上的定滑轮和张紧轮、以及用于连接主动轮、定滑轮和张紧轮的链条；所述框架的上下端均安装有定滑轮，所述链条与所述起重叉的后端设置的链轮配合传动连接；所述连杆闸臂包括固定于所述框架上端的可调支架、设于可调支架上的固定板以及设于固定板上的电机二，所述固定板上设有容纳槽，所述容纳槽的一端活动设有主动悬臂，所述主动悬臂的一端与所述电机二的传动轴连接，所述容纳槽的另一端活动设有从动悬臂，所述从动悬臂通过连杆与所述主动悬臂活动连接。

优选地，所述升降导轨上下端分别对应设有上极限硬限位传感器与下极限硬限位传感器；所述框架上下端分别对应设有上极限软限位传感器与下极限软限位传感器；所述框架外周设有护板；所述框架上端还设有上升传感器，且所述上升传感器置于所述连杆闸臂旁边；所述电机二的转动轴端部设有角度位移指针，所述电机二下端的电机座上设有与所述角度位移指针配合的限位传感器。

优选地，所述抓料机构包括固定于所述升料机构上方的固定框架、设于固定框架内的活动框架、设于活动框架下方用于抓取物料的机械爪机构以及设于固定框架上的电机三，所述固定框架的两端分别活动设有主动轮和从动轮，所述主动轮与所述电机三的传动轴连接并通过传动皮带与所述从动轮传动连接；所述活动框架通过两端的滑块滑动设置于所述固定框架内的水平导轨上，所述活动框架上端固定于所述传动皮带的一侧。

优选地，所述机械爪机构包括固定于活动框架上的电机四和爪安装板、设于爪安装板下方的安转架以及设于安装架上的爪手指，所述爪安转板上设有丝杆轮和爪升降导轨，所述丝杆轮通过丝杆与安装架上的丝杆螺母连接，所述安装架上设有与所述爪升降导轨配合的爪升降滑块，所述电机四与所述丝杆轮传动连接使所述安装架沿所述爪升降导轨上下滑动；所述安装架两侧均设有爪张合导轨，所述爪手指通过爪手指滑块设于所述爪张合导轨的两端，同一侧且不是同一爪张合导轨上的两个爪手指通过连接板连接固定；所述安装架一端设有电机五，所述电机五上设有张合爪主动轮并通过皮带与所述安装架另一端的张合爪从动轮传动连接，两侧的所述连接板分别固定于所述皮带的不同侧，在皮带运动时带动两侧的连接板向中间靠拢或向两边分开，使两侧的爪手指随着连接板向内合紧或向外张开；所述安装架上还设有与爪手指配合的物料挡板。

优选地，所述安装架包括安装丝杆螺母的螺母支架、设于螺母支架两侧的爪纵梁，所述电机五和张合爪从动轮均通过固定座设于两个所述爪纵梁之间，所述爪张合导轨和物料挡板均固定于所述爪纵梁上，所述爪纵梁的外侧设有倾斜度调节盘，所述爪升降滑块活动设于所述倾斜度调节盘上，所述螺母支架两侧的轴端与所述倾斜度调节盘的中心孔均通过销轴销接在一起，所述销轴分别穿过两侧所述爪纵梁中间的直槽，使所述爪纵梁与倾斜度调节盘能以倾斜度调节盘的中心孔为圆心相对转动一定角度。

优选地，所述单料输出机构包括支架、设于支架上的双履带输送机、设于双履带输送机两侧的防护板以及用于驱动双履带输送机的电机六，所述防护板上设有光电传感器。

本发明具有以下有益效果：

本发明搬运机器人通过各个机构的配合可自动将由多个物料码放叠加组成的物料垛逐个分离并依次单个输出，整个过程减少了人力劳动，降低了人力成本，提高了工作效率，保障了人员安全；并且整个过程通过控制模块来控制各个机构的运行，可自动分析各个机构运行状态，智能化程度高；本发明搬运机器人通过模块化设计及组装方式，便于分装转运，方便现场快速组调，节省现场组装调试时间，适应现场不同的布局，方便后期维护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为实施例搬运机器人的示意图；

图2为实施例中控制模块的示意图；

图3为实施例中储料输送机构的示意图；

图4为实施例中储料输送机构的主视图；

图5为实施例中升料机构的示意图；

图6为实施例中升料机构的正面剖视图；

图7为实施例中连杆闸臂的示意图；

图8为实施例中抓料机构的示意图；

图9为实施例中机器爪机构的示意图；

图10为实施例中单料输出机构的示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。

实施例

如图1所示，本实施例所示的搬运机器人，是自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出的搬运机器人，包括依次设置的储料输送机构1、升料机构2、单料输出机构3以及设于升料机构2上方的抓料机构4，抓料机构4的一端设于单料输出机构3的上方，抓料机构4的另一端安装于升料机构2的顶端，储料输送机构1用于将由多个物料7(行李筐)码放叠加组成的物料垛6输送到升料机构2，升料机构2用于将物料垛整体升起置于抓料机构4下方并对物料垛进行逐个分离，抓料机构4用于依次抓取物料垛6最上端的物料7并将单个物料7运送到单料输出机构3上放下，单料输出机构3用于依次将物料7单个输出。

如图2所示，，本实施例搬运机器人还包括设于升料机构2前方的控制模块5，控制模块5分别与储料输送机构1、升料机构2、单料输出机构3和抓料机构4电连接，用于控制各机构的启停；该控制模块上包括电源开关50、控制按钮(包括启动按钮51、暂停按钮52、加料按钮53、急停按钮54)和触摸屏55控制(包括运行状态控制与监管、动作调试、参数调节与保存)，具备故障报警、故障诊断、缺料提示、计数、运行状态等功能，智能化程度高，大大降低了人员工作量。

如图3和图4所示，储料输送机构1包括底座11、设于底座11上用于输送的电动滚筒12以及与电动滚筒12传动连接的电机一13，底座11的两侧上端通过合页均设有多扇可开合的护栏门14，防止码放的物料垛倾倒，护栏门14还可以像门一样打开及关闭，方便添加码放物料；底座11上的入料口处还设有光电传感器15，可以感应到电动滚筒12上码放的物料垛并反馈信号给控制模块，这是控制模块控制电机一13工作，进而带动电动滚筒12转动，使物料垛随电动滚筒12的转动向前运行。

如图5至图7所示，升料机构2包括框架21、设于框架21底部与电动滚筒12配合的小型的动力滚筒22、设于动力滚筒22后端的升降导轨23、通过升降滑轮24活动设于升降导轨23上的两个起重叉25、控制起重叉25升降的升降电机26以及设于框架21上端两侧用于拆分物料的两个连杆闸臂27；起重叉25设于动力滚筒22的两侧，升降电机26通过传动机构与起重叉25传动连接。

传动机构包括设于升降电机26上的主动轮261、设于框架21上的定滑轮262和弹性张紧轮263以及用于连接第一主动轮261、定滑轮262和弹性张紧轮263的链条264；框架21的上下端均安装有定滑轮262，链条264与起重叉25的后端设置的链轮配合传动连接，通过上下端的定滑轮262和链轮的配合使起重叉沿升降导轨23可在上下端的定滑轮262之间上下移动；连杆闸臂27包括固定于框架21上端的可调支架271、设于可调支架271中长孔上的固定板272以及设于固定板272上的电机二273，固定板272上设有容纳槽274，容纳槽274的一端活动设有主动悬臂275，主动悬臂275的一端与电机二273的传动轴连接，容纳槽274的另一端活动设有从动悬臂276且从动悬臂276的一端连接于容纳槽274中，从动悬臂276的另一端通过连杆277与主动悬臂275的另一端活动连接；电机二273传动轴带动主动悬臂275旋转，继而带动连杆277及从动悬臂276折叠或张开，与固定板272配合使用为典型的平行四连杆结构；固定板272通过可调支架271的长孔可以调节整个四连杆机构的高低位置、倾斜角度，调节的目的是为了对准物料垛顶端第一层物料与第二层物料之间的空隙，以起到顺利锁定第二层及以下物料的目的，防止第一层物料升起时被第一层物料带起来。

框架21外周设有包覆住升料机构2的护板211，框架21的前端两侧均设有导向板212，导向板212内侧上端设有限高传感器216；升降导轨23上下端分别对应设有上极限硬限位传感器231与下极限硬限位传感器232；框架21上下端分别对应设有上极限软限位传感器213与下极限软限位传感器214；框架上端还设有上升传感器215，下端还设有下降传感器217，且上升传感器215置于连杆闸臂27旁边，下降传感器217设于起重叉25旁边；电机二273的转动轴端部设有角度位移指针278，电机二278下端的电机座上设有与角度位移指针278配合的限位传感器279，用于控制电机二273的旋转角度，防止电机二273的旋转角度过大。

当电动滚筒12输送的物料垛在进入升料机构2时，其前端两侧的导向板212帮助物料垛顺利进入小型的动力滚筒22范围，同时导向板212上的限高传感器216检测物料垛的高度是否超高，并反馈信号给控制模块5，超高时暂停电动滚筒12的工作并报警；动力滚筒22将物料垛传送到起重叉25上，下降传感器217感应到位后，动力滚筒22停止动作，升降电机26通过第一主动轮、定滑轮、弹性张紧轮及链条组成的链传动机构带动带动起重叉25和起重叉25上物料垛的上升，两个起重叉25通过前后设置的两个链传动机构分别进行控制，提高了平稳性和安全性，当物料垛触及上升传感器215时，升降电机26停止动作，这时物料垛顶端停止在上升传感器215的位置，此时两侧的连杆闸臂27上的四连杆结构通过电机二273的带动下由初始的折叠状态变为打开状态，主动悬臂、从动悬臂、连杆等进入到顶端第一层物料与第二层物料之间，起到锁定第二层及以下物料防止被第一层物料带起来的作用；在起重叉的上下运行过程中，框架两侧的护板211防止物料垛倾倒、歪斜、碰撞、刮擦，导正物料垛垂直向上运动；上极限硬限位传感器231、下极限硬限位传感器232、上极限软限位传感器213和下极限软限位传感器214的作用是防止起重叉跑出升降的范围与框架21发生严重干涉(碰撞)；弹性张紧轮263的作用是张紧链条264，消除传动间隙，提高传动精度、提高可靠性。

如图8和图9所示，抓料机构4包括固定于升料机构2上方的固定框架41、设于固定框架41内的活动框架42、设于活动框架42下方用于抓取物料的机械爪机构43以及设于固定框架41一端上的电机三44，固定框架41的两端分别活动设有第二主动轮45和从动轮46，第二主动轮45与电机三44的传动轴连接并通过传动皮带47(或链条)与从动轮46传动连接；活动框架42通过两端的滑块48滑动设置于固定框架41内的水平导轨49上，活动框架42上端固定于传动皮带47的一侧；抓料机构4外围设有保护板包覆住抓料机构4。

机械爪机构43将物料垛顶端第一层物料抓起来，电机三44转动带动主动轮45、传动皮带47、从动轮46所组成的皮带轮系运动，继而拉动通过固定装置50固定在传动皮带47一侧的活动框架42做直线运动，因为机械爪机构43是固定在活动框架42上的，所以这个机械爪机构43也跟着做直线运动，如图8从左边拉到右边，固定框架41两侧均安装了水平导轨49，活动框架42上安装了滑块，保证了直线运动的顺畅、精度及可靠性，整个行程由固定框架41首位两端的限位传感器279控制，当机械爪机构到达右端后，机械爪机构将物料放置在单料输出机构3上，然后随活动框架42返回左侧；并在该运行过程中，升料机构重复动作，使物料垛顶端停止在上升传感器215的位置。

机械爪机构43包括固定于活动框架42上的电机四431和爪安装板432、设于爪安装板432下方的安转架以及设于安装架上的四个爪手指433，爪安转板432上设有丝杆轮434和爪升降导轨435，丝杆轮434通过丝杆436与安装架上的丝杆螺母437连接，安装架上设有与爪升降导轨435配合的爪升降滑块438，电机四431上设有第三主动轮447与丝杆轮434通过同步带448传动连接使安装架沿爪升降导轨435上下滑动；安装架两侧均设有爪张合导轨439，爪手指433通过爪手指滑块440设于爪张合导轨439的两端，同一侧且不是同一爪张合导轨439上的两个爪手指433通过连接板441连接固定；安装架一端设有电机五442，电机五442上设有张合爪主动轮并通过皮带与安装架另一端的张合爪从动轮传动连接，两侧的连接板441分别固定于皮带的不同侧，在皮带运动时带动两侧的连接板441向中间靠拢或向两边分开，使两侧的爪手指433随着连接板441向内合紧或向外张开，实现了张合爪的功能；安装架上还设有与爪手指配合的物料挡板443，其作用是防止物料在正常下落的过程中挂住爪手指；爪手指433的形状可依据物料造型进行定制，当物料为带边的储筐时，爪手指433下方设计成钩状，方便抓取储筐边缘，不易脱落。

安装架包括安装丝杆螺母437的螺母支架、设于螺母支架两侧的爪纵梁444，电机五442和张合爪从动轮均通过固定座445设于两个爪纵梁444之间，爪张合导轨439和物料挡板443均分别固定于两侧的爪纵梁444上，爪纵梁444的外侧设有倾斜度调节盘446，爪升降滑块438活动设于倾斜度调节盘446上，螺母支架两侧的轴端与倾斜度调节盘446的中心孔均通过销轴销接在一起，销轴分别穿过两侧爪纵梁444中间的直槽，使爪纵梁444与倾斜度调节盘446能以倾斜度调节盘446的中心孔为圆心相对转动一定角度，且倾斜度调节盘446的中心孔为弧形孔，通过该弧形孔及爪纵梁上的直槽可以在最大角度限制范围内任意调节张合爪机构(由爪纵梁及固定于爪纵梁上的爪张合导轨、爪手指滑块、抓手指、物料挡板、倾斜度调节盘、张合爪主动轮、皮带、张合爪从动轮、电机五构成)与爪升降机构(由爪安装板、丝杆轮、爪升降导轨、丝杆、丝杆螺母、螺母支架、爪升降滑块、电机四构成)之间的夹角，即：改变爪手指的倾斜度。

上述抓料机构通过调节爪手指的抓取角度、张合行程、可定制的爪手指形状，以适应更多不同的物料，增大了抓料机构的适用范围。

如图10所示，单料输出机构3包括支架31、设于支架31上的双履带输送机32、设于双履带输送机32两侧的防护板33以及用于驱动双履带输送机32的电机六(图中未画出)，防护板33上设有光电传感器15。

物料7通过机器爪机构43抓取并落到双履带输送机32皮带上，光电传感器15感应到位，电机六驱动双履带输送机32运动，带动物料7直线运动，防护板33可以防止物料跌落、导正物料直线运动、保障人员安全。

通过控制模块和各机构中传感器的配合，可检测各个机构的运行状态，实现自我判断功能，在下游忙碌时自动暂停上游机构的动作，出现故障时暂停工作，人为进行干扰时暂停工作。

本实施例中，还可通过控制模块连接远程监控终端，远程监控终端可同时连接并监控多个搬运机器人的运行状态等，简化了管理，节约管理成本，用机器代替人力，降低了人力成本，提高了工作效率。

本实施例中，各个机构均是模块化设计，搬运机器人整体通过模块化组装方式，便于分装转运，方便现场快速组调，节省现场组装调试时间，适应现场不同的布局，方便后期维护

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种搬运机器人，是自动将码放在一起的物体逐个分离并依次单个输出的搬运机器人，其特征在于：包括依次设置的储料输送机构、升料机构、单料输出机构以及设于所述升料机构上方的抓料机构，所述抓料机构的一端设于所述单料输出机构的上方，所述储料输送机构用于将由多个物料码放叠加组成的物料垛输送到升料机构，所述升料机构用于将物料垛整体升起置于抓料机构下方，所述抓料机构用于依次抓取物料垛最上端的物料并将单个物料运送到单料输出机构上放下，所述单料输出机构用于将物料单个输出；

所述升料机构包括框架、设于框架底部与所述储料输送机构配合的动力滚筒、设于动力滚筒后端的升降导轨、活动设于升降导轨上的起重叉、控制起重叉升降的升降电机以及设于框架上端用于拆分物料的连杆闸臂；所述起重叉设于所述动力滚筒的两侧，所述升降电机通过传动机构与所述起重叉传动连接；

所述连杆闸臂包括固定于所述框架上端的可调支架、设于可调支架中长孔上的固定板以及设于固定板上的电机二，所述固定板上设有容纳槽，所述容纳槽的一端活动设有主动悬臂，所述主动悬臂的一端与所述电机二的传动轴连接，所述容纳槽的另一端活动设有从动悬臂，所述从动悬臂通过连杆与所述主动悬臂活动连接。

2.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于：还包括控制模块，所述控制模块分别与所述储料输送机构、升料机构、单料输出机构和抓料机构电连接，用于控制各机构的启停。

3.根据权利要求1或2所述的搬运机器人，其特征在于：所述储料输送机构包括底座、设于底座上用于输送的电动滚筒以及与电动滚筒传动连接的电机一，所述底座的两侧上端均设有多扇可开合的护栏门；所述底座上还设有光电传感器。

4.根据权利要求1或2所述的搬运机器人，其特征在于：所述传动机构包括设于所述升降电机上的主动轮、设于所述框架上的定滑轮和张紧轮以及用于连接主动轮、定滑轮和张紧轮的链条；所述框架的上下端均安装有定滑轮，所述链条与所述起重叉的后端设置的链轮配合传动连接。

5.根据权利要求4所述的搬运机器人，其特征在于：所述升降导轨上下端分别对应设有上极限硬限位传感器与下极限硬限位传感器；所述框架上下端分别对应设有上极限软限位传感器与下极限软限位传感器；所述框架外周设有护板；所述框架上端还设有上升传感器，且所述上升传感器置于所述连杆闸臂旁边；所述电机二的转动轴端部设有角度位移指针，所述电机二下端的电机座上设有与所述角度位移指针配合的限位传感器。

6.根据权利要求1或2所述的搬运机器人，其特征在于：所述抓料机构包括固定于所述升料机构上方的固定框架、设于固定框架内的活动框架、设于活动框架下方用于抓取物料的机械爪机构以及设于固定框架上的电机三，所述固定框架的两端分别活动设有主动轮和从动轮，所述主动轮与所述电机三的传动轴连接并通过传动皮带与所述从动轮传动连接；所述活动框架通过两端的滑块滑动设置于所述固定框架内的水平导轨上，所述活动框架上端固定于所述传动皮带的一侧。

7.根据权利要求6所述的搬运机器人，其特征在于：所述机械爪机构包括固定于活动框架上的电机四和爪安装板、设于爪安装板下方的安转架以及设于安装架上的爪手指，所述爪安装板上设有丝杆轮和爪升降导轨，所述丝杆轮通过丝杆与安装架上的丝杆螺母连接，所述安装架上设有与所述爪升降导轨配合的爪升降滑块，所述电机四与所述丝杆轮传动连接使所述安装架沿所述爪升降导轨上下滑动；所述安装架两侧均设有爪张合导轨，所述爪手指通过爪手指滑块设于所述爪张合导轨的两端，同一侧且不是同一爪张合导轨上的两个爪手指通过连接板连接固定；所述安装架一端设有电机五，所述电机五上设有张合爪主动轮并通过皮带与所述安装架另一端的张合爪从动轮传动连接，两侧的所述连接板分别固定于所述皮带的不同侧，在皮带运动时带动两侧的连接板向中间靠拢或向两边分开，使两侧的爪手指随着连接板向内合紧或向外张开；所述安装架上还设有与爪手指配合的物料挡板。

8.根据权利要求7所述的搬运机器人，其特征在于：所述安装架包括安装丝杆螺母的螺母支架、设于螺母支架两侧的爪纵梁，所述电机五和张合爪从动轮均通过固定座设于两个所述爪纵梁之间，所述爪张合导轨和物料挡板均固定于所述爪纵梁上，所述爪纵梁的外侧设有倾斜度调节盘，所述爪升降滑块活动设于所述倾斜度调节盘上，所述螺母支架两侧的轴端与所述倾斜度调节盘的中心孔均通过销轴销接在一起，所述销轴分别穿过两侧所述爪纵梁中间的直槽，使所述爪纵梁与倾斜度调节盘能以倾斜度调节盘的中心孔为圆心相对转动一定角度。

9.根据权利要求1或2所述的搬运机器人，其特征在于：所述单料输出机构包括支架、设于支架上的双履带输送机、设于双履带输送机两侧的防护板以及用于驱动双履带输送机的电机六，所述防护板上设有光电传感器。

Images