CN108068097A - 自动搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动搬运机器人，本发明的自动搬运机器人通过设置双凸轮组顶升机构，每边一对凸轮同时进行举升，这种结构对高度要求低，结构紧凑，可以有效克服偏载问题，从而克服现有技术中顶升机构初始力要求过大的问题，只要物体重心在凸轮支点范围内，便可以保证物料平稳上升和下降。同时，本发明的自动搬运机器人通过设置两个带有独立悬挂减震结构的驱动系统，能使该自动搬运机器人的左右驱动轮对地面保持足够的附着力，避免其行驶在不平地面上发生脱轨，同时，该自动搬运机器人在安装的时候能在左右驱动系统的中间预留一定间隙来安装位置传感器，从而简化控制策略、提高控制效率。

Description

自动搬运机器人

技术领域

本发明涉及一种自动搬运机器人。

背景技术

自动搬运机器人(Automated Guided Vehicle，AGV)是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人的范畴。工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过调度系统来控制其行进路线以及行为，或利用磁条、二维码进行导航，磁条或二维码黏贴於地板上，自动搬运机器人则依循磁条或二维码所带来的讯息进行移动与动作的运输车。

现有常规AGV的减震装置位于驱动系统的中部，左右驱动轮集中固定为一个固定模块，只能在小范围内左右调节，调节余量小，左右驱动轮的地面附着力不等，在行走过程中容易脱轨，并且AGV的中间被驱动模块占用了，导致位置传感器无法设计到驱动轮中间位置，为控制增加了难度。

同时，现有常规AGV的顶升机构多使用剪刀叉顶升机构，这种顶升机构要求AGV的初始高度较高，因为过低的高度会要求过高功率的电机，并且，剪刀叉顶升机构举升行程大，有很多浪费，同时，其容易产生偏载力，从而导致顶升机构导向部分发生偏磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动搬运机器人，通过设置独立的两个驱动系统和双凸轮组顶升机构，该自动搬运机器人能保证左右驱动轮对地面的附着力，避免行驶在不平地面上发生脱轨，同时，双凸轮顶升机构可以有效克服偏载问题，可以保证物料平稳上升和下降。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动搬运机器人，包括主体，所述主体上设有控制系统、驱动系统、电池系统、通讯系统以及顶升机构；所述驱动系统包括底板、弹簧支架、回转支架、安装板、电机减速模块以及驱动轮，所述弹簧支架和回转支架设置在所述底板上，所述安装板活动性设置在所述回转支架上，且与所述回转支架成上下旋转连接，所述电机减速模块设置在所述安装板上，所述驱动轮连接所述电机减速模块；所述弹簧支架内竖直设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧连接所述弹簧支架和安装板，所述压缩弹簧通过压缩或弹起，使所述驱动轮附着在地面上。

进一步地，所述弹簧支架通过螺栓连接竖直设置在所述底板上，所述弹簧支架的顶部设置有上连接部。

进一步地，所述安装板通过销轴与所述回转支架连接，所述安装板上设置有下连接部。

进一步地，所述压缩弹簧连接所述上连接部和下连接部，所述压缩弹簧可相对所述弹簧支架在竖直方向上下移动。由于压缩弹簧与安装板连接，且安装板活动性设置在回转支架上，因此，当地面不平整时，该驱动系统可通过压缩弹簧的压缩和弹起，来带动安装板的运动，从而达到减震的目的，并使驱动轮始终与地面保持足够的附着力。

进一步地，所述电机减速模块包括电机本体和与所述电机本体连接的驱动轴，所述驱动轴突出于所述安装板，所述驱动轮连接所述驱动轴。

进一步地，所述顶升机构包括架体，所述架体上设有传动组件、驱动模块和凸轮，所述驱动模块贯通连接所述传动组件，所述凸轮设置在所述架体外侧并连接所述驱动模块和传动组件。

进一步地，所述传动组件选自传动齿轮组件、传动链轮组件或传动皮带轮组件中的任一种。

进一步地，所述传动组件为传动齿轮组件，所述架体上还设有与所述凸轮相接触的顶升板，所述传动齿轮组件在所述驱动模块的驱动下旋转，以带动所述凸轮转动，从而将所述顶升板顶起或放下。

进一步地，所述凸轮为单行程凸轮和/或双行程凸轮。

进一步地，所述传动齿轮组件包括至少两个内传动齿轮和两个外传动齿轮组，每个所述外传动齿轮组包括至少两个外传动齿轮，所述内传动齿轮对称设置在所述架体的内边两侧，两个所述外传动齿轮组对称设置在所述架体的外边两侧，每个所述外传动齿轮组中分别有一个外传动齿轮与所述内传动齿轮相对设置，所述驱动模块贯通连接相对设置的两个所述外传动齿轮和内传动齿轮。

进一步地，所述架体上还设有回位弹簧和导向轴，所述回位弹簧设置在所述架体的底部，所述导向轴连接所述回位弹簧和顶升板。通过设置回位弹簧和导向轴，可使顶升板在最高处回位时更方便，同时可以克服偏载问题，保证物料平稳上升和下降。

进一步地，所述架体上设有两组凸轮、两个导向轴以及两个回位弹簧，每组所述凸轮的数量为两个，两组所述凸轮、两个所述导向轴以及两个所述回位弹簧相对于所述架体的中心截面对称设置。

进一步地，所述自动搬运机器人还包括位置传感器，由于驱动系统对称设置，该自动搬运机器人在安装的时候能在左右驱动系统的中间预留一定间隙，以方便位置传感器的安装。

进一步地，所述主体还包括至少四个万向轮，所述万向轮设置在所述主体的底部。通过设置万向轮，可以所述自动搬运机器人在行驶过程中更加平稳，并方便其进行转向。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的自动搬运机器人通过设置双凸轮组顶升机构，每边一对凸轮同时进行举升，这种结构对高度要求低，结构紧凑，相对于单凸轮组顶升机构而言，双凸轮组顶升机构可以有效克服偏载问题，从而克服现有技术中顶升机构初始力要求过大的问题，只要物体重心在凸轮支点范围内，便可以保证物料平稳上升和下降，还可以通过设计凸轮外形轮廓形状，保证顶升板与物料平稳接触，避免收到冲击。

同时，本发明的自动搬运机器人通过设置两个带有独立悬挂减震结构的驱动系统，能使该自动搬运机器人的左右驱动轮对地面保持足够的附着力，避免其行驶在不平地面上发生脱轨，同时，该自动搬运机器人在安装的时候能在左右驱动系统的中间预留一定间隙来安装位置传感器，从而简化控制策略、提高控制效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一实施例所示的驱动系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例所示的顶升机构的结构示意图；

图3为本发明一实施例所示的自动搬运机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1，本发明一实施例所示的驱动系统，包括底板1、设置在所述底板1上的弹簧支架2和回转支架3、设置在所述回转支架3上的安装板4、设置在所述安装板4上的电机减速模块5以及连接所述电机减速模块5的驱动轮6。所述弹簧支架2的顶部设有上连接部21，内部竖直设置有压缩弹簧22，所述弹簧支架2通过螺栓连接竖直设置在所述底板1上，所述安装板4上设置有下连接部41，所述压缩弹簧22连接所述上连接部21和下连接部41，且所述压缩弹簧22可相对所述弹簧支架2在竖直方向上上下移动。所述安装板4通过销轴与所述回转支架3连接，从而可相对所述回转支架3上下旋转。所述电机减速模块5包括电机本体51和与所述电机本体51连接的驱动轴52，所述驱动轴52突出于所述安装板4，所述驱动轮6连接所述驱动轴52。

请参见图2，本发明一实施例所示的顶升机构，包括架体1’，所述架体1’上设有传动组件2’、顶升板3’、导向轴4’、回位弹簧5’、驱动模块6’以及凸轮7’。在本实施例中，该传动组件2’为齿轮传动，诚然，在其他实施例中，该传动组件2’还可为链轮传动或皮带轮传动。所述驱动模块6’贯通连接所述传动齿轮组件2’，所述凸轮7’设置在所述架体1’外侧并连接所述驱动模块6’。所述顶升板3’设置在所述架体1’的顶部并与所述凸轮7’相接触。所述传动齿轮组件’2在所述驱动模块6’的驱动下旋转，以带动所述凸轮7’转动，从而将所述顶升板3’顶起或放下。所述回位弹簧5’设置在所述架体1’的底部，所述导向轴4’连接所述回位弹簧5’和顶升板3’。

在本实施例中，所述架体1’呈盒形，诚然，在其他实施例中，该架体1’的形状可根据实际情况进行选择，如圆形。所述传动齿轮组件2’包括至少两个内传动齿轮21’和两个外传动齿轮组，每个所述外传动齿轮组包括至少两个外传动齿轮22’，所述内传动齿轮21’对称设置在所述架体1’的内边两侧，两个所述外传动齿轮组对称设置在所述架体1’的外边两侧，每个所述外传动齿轮组中分别有一个外传动齿轮22’与所述内传动齿轮21’相对设置，所述驱动模块6’贯通连接相对设置的两个所述外传动齿轮22’和内传动齿轮21’。在本实施例中，所述顶升机构包括两个内传动齿轮21’和两个外传动齿轮组，每个外传动齿轮组包括四个外传动齿轮22’，诚然，在其他实施例中，该内传动齿轮21’和外传动齿轮22’的数量可根据实际情况和装置需要进行选择。

所述顶升机构包括至少一组凸轮7’，每组所述凸轮7’的数量为两个。在本实施例中，所述顶升机构包括两组凸轮7’、两个导向轴4’以及两个回位装置5’，所述回位装置5’为回位弹簧，每组所述凸轮7’的数量为两个，两组所述凸轮7’、两个所述导向轴4’以及两个所述回位装置5’相对于所述架体1’的中心截面对称设置。诚然，在其他实施例中，该凸轮7’、导向轴4’以及回位装置5’的数量可根据实际情况和装置需要进行选择。在本实施例中，该凸轮7’为双行程凸轮结构，诚然，在其他实施例中，其还可以单行程凸轮或单行程凸轮和双行程凸轮组合。

请结合图3，本发明一实施例所示的自动搬运机器人包括两个所述的驱动系统1”、主体2”、控制系统(未图示)、电池系统(未图示)、通讯系统(未图示)、位置传感器(未图示)以及顶升机构3”，所述驱动系统1”、控制系统、电池系统、通讯系统和位置传感器都设置在所述主体2”的内部，两个所述驱动系统1”相对于所述自动搬运机器人的中心截面对称设置，所述位置传感器设置在两个所述驱动系统1”之间，所述顶升机构3”设置在所述主体2”的顶部中心处，所述主体2”的底部的两侧对称设有开口21”，所述驱动轮6部分穿过所述开口21”设置在所述主体2”的外部。所述主体2”还包括至少四个万向轮4”，所述万向轮4”设置在所述主体的底部。

本发明的自动搬运机器人将安装板通过销轴固定在回转支架上，可以自由的上下旋转，且压缩弹簧与弹簧支架和安装板连接在一起，当驱动系统安装到AGV上后，驱动轮与地面接触，对压缩弹簧作用，使压缩弹簧保持一定的压缩量。当地面不平上，由于压缩弹簧与安装板连接，且安装板活动性设置在回转支架上，因此，当地面不平整时，该驱动系统可通过压缩弹簧的压缩和弹起，来带动安装板的运动，从而达到减震的目的，并使驱动轮始终与地面保持足够的附着力，保证AGV有效的运行。并且，由于左右驱动系统是独立的，可以在安装该AGV的时候在左右驱动系统的中间预留一定间隙来安装位置传感器。

同时，在本发明的自动搬运机器人中，顶升机构的凸轮通过螺栓固定在外传动齿轮上，顶升板通过导向轴固定在安装底座上，在初始状态时，顶升板与凸轮的基圆接触，位于最低位置。随后在驱动模块的作用下，内外传动齿轮带动凸轮相向转动，随着凸轮的旋转，顶升板在凸轮的作用下逐步升起。当顶升板处于凸轮最高位置时，驱动模块的电机通过机械抱闸锁死(常规技术)，从而保证顶升板稳定在最高位置，当其需要下降时，驱动模块的电机反转，顶升板在回位弹簧的作用下贴着凸轮平稳下降，实现一个上升下降循环动作。

综上所述：本发明的自动搬运机器人通过设置双凸轮组顶升机构，每边一对凸轮同时进行举升，这种结构对高度要求低，结构紧凑，相对于单凸轮组顶升机构而言，双凸轮组顶升机构可以有效克服偏载问题，从而克服现有技术中顶升机构初始力要求过大的问题，只要物体重心在凸轮支点范围内，便可以保证物料平稳上升和下降，还可以通过设计凸轮外形轮廓形状，保证顶升板与物料平稳接触，避免收到冲击。

同时，本发明的自动搬运机器人通过设置双凸轮组顶升机构，每边一对凸轮同时进行举升，这种结构对高度要求低，结构紧凑，相对于单凸轮举升机构而言，双凸轮举升机构可以有效克服偏载问题，从而克服现有技术中顶升机构初始力要求过大的问题，只要物体重心在凸轮支点范围内，便可以保证物料平稳上升和下降。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种自动搬运机器人，包括主体，其特征在于，所述主体上设有控制系统、驱动系统、电池系统、通讯系统以及顶升机构；所述驱动系统包括底板、弹簧支架、回转支架、安装板、电机减速模块以及驱动轮，所述弹簧支架和回转支架设置在所述底板上，所述安装板活动性设置在所述回转支架上，且与所述回转支架成上下旋转连接，所述电机减速模块设置在所述安装板上，所述驱动轮连接所述电机减速模块；所述弹簧支架内竖直设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧连接所述弹簧支架和安装板，所述压缩弹簧通过压缩或弹起，使所述驱动轮附着在地面上。

2.如权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述弹簧支架通过螺栓连接竖直设置在所述底板上，所述弹簧支架的顶部设置有上连接部。

3.如权利要求2所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述安装板通过销轴与所述回转支架连接，所述安装板上设置有下连接部。

4.如权利要求3所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述压缩弹簧连接所述上连接部和下连接部，所述压缩弹簧可相对所述弹簧支架在竖直方向上下移动。

5.如权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述电机减速模块包括电机本体和与所述电机本体连接的驱动轴，所述驱动轴突出于所述安装板，所述驱动轮连接所述驱动轴。

6.如权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述顶升机构包括架体，所述架体上设有传动组件、驱动模块和凸轮，所述驱动模块贯通连接所述传动组件，所述凸轮设置在所述架体外侧并连接所述驱动模块和传动组件。

7.如权利要求6所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述传动组件选自传动齿轮组件、传动链轮组件或传动皮带轮组件中的任一种。

8.如权利要求6或7所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述传动组件为传动齿轮组件，所述架体上还设有与所述凸轮相接触的顶升板，所述传动齿轮组件在所述驱动模块的驱动下旋转，以带动所述凸轮转动，从而将所述顶升板顶起或放下。

9.如权利要求8所说的自动搬运机器人，其特征在于，所述传动齿轮组件包括至少两个内传动齿轮和两个外传动齿轮组，每个所述外传动齿轮组包括至少两个外传动齿轮，所述内传动齿轮对称设置在所述架体的内边两侧，两个所述外传动齿轮组对称设置在所述架体的外边两侧，每个所述外传动齿轮组中分别有一个外传动齿轮与所述内传动齿轮相对设置，所述驱动模块贯通连接相对设置的两个所述外传动齿轮和内传动齿轮。

10.如权利要求8所说的自动搬运机器人，其特征在于，所述架体上还设有回位弹簧和导向轴，所述回位弹簧设置在所述架体的底部，所述导向轴连接所述回位弹簧和顶升板。

11.如权利要求10所说的自动搬运机器人，其特征在于，所述架体上设有两组凸轮、两个导向轴以及两个回位弹簧，每组所述凸轮的数量为两个，两组所述凸轮、两个所述导向轴以及两个所述回位弹簧相对于所述架体的中心截面对称设置。