CN108203000A - 托举投放装置、物体拾取与回旋堆叠机器人及搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种托举投放装置、物体拾取与回旋堆叠机器人及搬运方法，所述机器人包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置和托举投放装置，所述托举投放装置设置在底盘行走装置的前部，所述抬升装置与底盘行走装置的中部连接，所述回旋装置设置在抬升装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置和托举投放装置分别与控制装置连接。本发明的机器人具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广、移动灵活、堆叠快速、载重量大、投放准确等优点。

Description

托举投放装置、物体拾取与回旋堆叠机器人及搬运方法

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是一种托举投放装置、物体拾取与回旋堆叠机器人及搬运方法，属于机器人设备技术领域。

背景技术

机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发。

发明内容

本发明的第一个目的是为了提供一种托举投放装置，该装置结构简单，制造成本低，能够较好地托举和投放物体。

本发明的第二个目的在于提供一种物体拾取与回旋堆叠机器人，该机器人具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广、移动灵活、堆叠快速、载重量大、投放准确等优点。

本发明的第三个目的在于提供一种基于上述机器人的物体搬运方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

托举投放装置，包括抓取机构、两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂，所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，所述两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均对称设置，且两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应，每个第一驱动机构与对应的齿链传动机构连接，每个齿链传动机构与对应的活动臂连接，两个齿链传动机构之间通过连接轴连接。

进一步的，所述抓取机构包括第一抓取架、第二抓取架、第一副固定杆、第二副固定杆和主固定杆，所述第一抓取架、第一副固定杆、主固定杆、第二副固定杆和第二抓取架依次连接，所述第一抓取架和第二抓取架对称设置，且第一抓取架和第二抓取架的外侧分别与两个齿链传动机构连接，所述第一副固定杆和第二副固定杆也对称设置。

进一步的，所述第一抓取架的内侧设有第一固定板，第二抓取架的内侧设有第二固定板。

进一步的，在其中一个第一驱动机构及其对应的齿链传动机构、活动臂中，第一驱动机构包括第一电机，齿链传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一链轮、第二链轮和第一链条，所述第一电机通过第一驱动轴与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮通过连接轴与活动臂的第一端、第一链轮连接，所述第一链轮、第二链轮分别与第一链条的内侧啮合，所述活动臂的第二端通过第一传动轴与第二链轮连接；

所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构的第二链轮固定连接，两个齿链传动机构的第二齿轮之间通过连接轴连接。

进一步的，所述装置还包括两根第一竖杆和两根第二竖杆，两根第一竖杆和两根第二竖杆均对称设置，且两根第一竖杆、两根第二竖杆、两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应；

在其中一根第一竖杆及其对应的第二竖杆、第一驱动机构、齿链传动机构、活动臂中，第一齿轮、第二齿轮、第一链轮、活动臂、第一驱动轴和第一传动轴设置在第一竖杆与第二竖杆之间，对应的第一电机设置在第二竖杆的侧面。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

物体拾取与回旋堆叠机器人，包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置以及上述的托举投放装置，所述托举投放装置设置在底盘行走装置的前部，所述抬升装置与底盘行走装置的中部连接，所述回旋装置设置在抬升装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置和托举投放装置分别与控制装置连接。

进一步的，所述机械爪包括第二驱动机构、传动机构和夹持机构，所述第二驱动机构、传动机构和夹持机构从上到下依次连接。

进一步的，所述回旋装置包括机架、机械爪固定机构、两个第三驱动机构和两个回旋机构，所述两个第三驱动机构和两个回旋机构均对称设置在机架上，且两个第三驱动机构和两个回旋机构均为一一对应，每个第三驱动机构与对应的回旋机构连接，所述机械爪固定机构分别与两个回旋机构的末端固定连接，用于固定机械爪。

进一步的，所述抬升装置包括两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构，两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构均对称设置，且两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构均为一一对应，每个第四驱动机构与对应的下抬升机构连接，每个下抬升机构与对应的上抬升机构连接。

进一步的，所述底盘行走装置包括四个第五驱动机构、四个全向轮、四根横杆和两根定位杆，四个第五驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第五驱动机构与对应的全向轮连接；

其中两个全向轮的两侧分别与其中两根横杆连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮的两侧分别与另外两根横杆连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组对称设置；

所述两根定位杆的第一端固定在其中两根横杆的两端之间，两根定位杆的第二端固定在另外两根横杆的两端之间，用于固定抬升装置。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于上述机器人的物体搬运方法，所述方法包括：

底盘行走装置行驶至需要托举的底座旁边，使托举投放装置下降，做好托举底座的准备；

底盘行走装置继续向前行驶，使托举投放装置包裹并抬起底座，再回旋至底盘行走装置上放置；

底盘行走装置行驶至物体前，机械爪夹取一个物体，经由回旋装置将物体回旋至底座上放置，放置后，回旋装置将机械爪回旋至下一个夹取的物体前，继续夹取物体；

当底座上放置的物体达到设定的数量后，机械爪夹取下一个物体，并使抬升装置上升，将回旋装置带动至设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至底座上继续放置物体，以此类推，当底座上放置的物体堆叠到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点；

将托举投放装置放下，同时底盘行走装置向后行驶，使托举投放装置离开底座，完成物体的投放。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的托举投放装置通过两个齿链传动机构以及两个齿链传动机构之间的连接轴，利用活动臂带动抓取机构对物体进行托举和投放，在投放物体时，活动臂与地面成一定角度，可以避开前方障碍物，同时抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，抓取机构抓取的物体可以始终可以保持水平状态旋转；此外，具有两个驱动机构，可在单个驱动机构运行的情况下托举和投放物体，避免某个驱动机构出现损耗时无法托举和投放物体的状况。

2、本发明的托举投放装置结构简单，制造成本低，能够较好地托举和投放物体的效果，同时可以根据抬升不同重量的物体，更换传动齿，进而实现转速与电机输出里的变化，实现托举和投放力量的改变，扩大了托举和投放功能的适用范围，避免电机损耗问题。

3、本发明的机器人通过托举投放装置将底座放置在底盘行走装置，通过机械爪夹取物体，经由回旋装置将物体回旋至底座上放置，当底座上放置的物体达到设定的数量后，通过抬升装置将回旋装置抬升到设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至底座上继续放置物体，机械爪夹取下一个物体，当底座上堆叠的物体达到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点，再通过托举投放装置将底座及其放置的物体放下，具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广，移动灵活，堆叠快速，载重量大，投放准确等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的物体拾取与回旋堆叠机器人结构示意图。

图2是本发明实施例1的托举投放装置结构示意图。

图3是本发明实施例1的机械爪结构示意图。

图4是本发明实施例1的回旋装置结构示意图。

图5是本发明实施例1的抬升装置结构示意图。

图6是本发明实施例1的底盘行走装置结构示意图。

其中，1-托举投放装置，11-抓取机构，111-第一抓取架，1111-第一固定板，1112-第一缓冲垫，112-第二抓取架，1121-第二固定板，1122-第二缓冲垫，113-第一副固定杆，114-第二副固定杆，115-主固定杆，12-第一驱动机构，121-第一电机，122-驱动轴，13-齿链传动机构，131-第一齿轮，132-第二齿轮，133-第一链轮，134-第二链轮，135-第一链条，136-第一传动轴，14-活动臂，15-连接轴，16-第一竖杆，17-第二竖杆，2-机械爪，21-第二驱动机构，211-第二电机，212-第二驱动轴，22-传动机构，221-第三齿轮，222-第四齿轮，223-第五齿轮，224-第二传动轴，225-第三传动轴，23-夹持机构，231-第一机械臂，232-第二机械臂，233-第一直角板，234-第二直角板，235-第一侧板，236-第二侧板，237-第一爪齿，238-第二爪齿，24-第一承载板，25-第二承载板，26-垫片，27-轴套，3-回旋装置，31-机架，311-第一横向固定板，312-第二横向固定板，313-第一竖向固定板，314-第二竖向固定板，315-第三竖向固定板，316-第四竖向固定板，32-机械爪固定机构，321-第一长固定板，322-第一短固定板，323-第二短固定板，324-第三短固定板，325-第四短固定板，326-第五短固定板，327-第六短固定板，33-第三驱动机构，331-第三电机，332-第三驱动轴，34-回旋机构，3401-第二长固定板，3402-第六齿轮，3403-第七齿轮，3404-第八齿轮，3405-第三链轮，3406-第四链轮，3407-第二链条，3408-第四传动轴，3409-第五传动轴，3410-第六传动轴，4-抬升装置，401-第四驱动机构，4011-第四电机，4012-第四驱动轴，402-下抬升机构，4021-第九齿轮，4022-第十齿轮，4023-第一下抬升臂，4024-第七传动轴，403-上抬升机构，4031-第十一齿轮，4032-第一上抬升臂，4033-第八传动轴，404-第三横向固定板，405-第四横向固定板，406-稳定杆，407-第五竖向固定板，408-第六竖向固定板，409-第一竖向保持杆，410-第二竖向保持杆，411-横向连接板，412-竖向连接板，413-第九传动轴，414-第十传动轴，415-第二下抬升臂，416-第二上抬升臂，417-第十一传动轴，418-第十二传动轴，419-第十三传动轴，420-第十四传动轴，5-底盘行走装置，51-第五驱动机构，511-第五电机，512-第五驱动轴，52-全向轮，53-横杆，54-定位杆。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种物体拾取与回旋堆叠机器人，该机器人包括托举投放装置1、机械爪2、回旋装置3、抬升装置4、底盘行走装置5以及控制装置(图中未示出)，托举投放装置1设置在底盘行走装置5的前部，抬升装置4与底盘行走装置5的中部连接，回旋装置3设置在抬升装置4上，机械爪2与回旋装置3的末端固定连接，所述托举投放装置1、机械爪2、回旋装置3、抬升装置4、底盘行走装置5分别与控制装置连接。

如图1和图2所示，所述托举投放装置1包括抓取机构11、两个第一驱动机构12、两个齿链传动机构13和两个活动臂14，抓取机构11的两外侧分别与两个齿链传动机构13固定连接，两个第一驱动机构12、两个齿链传动机构13和两个活动臂14均左右对称设置，且两个第一驱动机构12、两个齿链传动机构13和两个活动臂14均为一一对应，每个第一驱动机构12与对应的齿链传动机构13连接，每个齿链传动机构13与对应的活动臂14连接，两个齿链传动机构13之间通过连接轴15连接。

进一步地，所述抓取机构11包括第一抓取架111、第二抓取架112、第一副固定杆113、第二副固定杆114和主固定杆115，第一抓取架111、第一副固定杆113、主固定杆115、第二副固定杆114和第二抓取架112通过螺丝螺母依次连接，第一抓取架111和第二抓取架112左右对称设置，第一副固定杆113和第二副固定杆114也左右对称设置。

在本实施例中，第一抓取架111的内侧设有第一固定板1111，第二抓取架112的内侧设有第二固定板1121，第一固定板1111和第二固定板1121可以将需要托举的底座固定；优选地，第一固定板1111和第二固定板1121具有折边，使得底座更稳固。

在本实施例中，第一抓取架111的底部设有第一缓冲垫1112，第二抓取架112的底部设有第二缓冲垫1122，第一缓冲垫1112和第二缓冲垫1122起到了缓冲的效果，可以在抓取机构11放下时保护抓取机构11。

在其中一个第一驱动机构12及其对应的齿链传动机构13和活动臂14中，第一驱动机构12包括第一电机121，齿链传动机构13包括第一齿轮131、第二齿轮132、第一链轮133、第二链轮134和第一链条135，第一电机121通过第一驱动轴122与第一齿轮131连接，第一齿轮131与第二齿轮132啮合，第二齿轮132通过连接轴15与活动臂14的第一端、第一链轮133连接，第一链轮133、第二链轮134分别与第一链条135的内侧啮合，活动臂14的第二端通过第一传动轴136与第二链轮134连接；工作时，第一电机121通过第一驱动轴122驱动第一齿轮131转动，第一齿轮131带动第二齿轮132转动，再依次通过第一链轮133、第一链条135和第二链轮134使得活动臂14旋转，同时第二链轮134使得抓取机构11保持水平状态旋转。

具体地，第一抓取架111、第二抓取架112的两外侧分别与两个齿链传动机构13的第二链轮134固定连接，两个齿链传动机构13的第二齿轮132之间通过连接轴15连接，两个齿链传动机构13和连接轴15可以抬举物体，在投放物体时，活动臂14与地面成一定角度，可以避开前方障碍物，由于抓取机构11保持水平状态旋转，物体也始终保持水平状态旋转；此外，设置了两个第一电机121，可在单个第一电机121运行的情况下托举和投放物体，避免某个第一电机121出现损耗时无法托举和投放物体的状况。

在本实施例中，第一齿轮131采用十二齿的金属齿轮，第二齿轮132采用六十齿的齿轮，第二齿轮132与第一齿轮131的传动比为5：1，第一链轮133和第二链轮134采用十八齿的链轮，可以根据托举不同重量的物体，更换传动齿，进而实现转速与第一电机121输出力的变化，实现托举和投放力量的改变，扩大了托举和投放功能的适用范围，避免第一电机121出现损耗问题。

为了使第一驱动机构12、齿链传动机构13和活动臂14更稳定地工作，本实施例的托举投放装置1还包括两根第一竖杆16和两根第二竖杆17，两根第一竖杆16和两根第二竖杆17均左右对称设置，且两根第一竖杆16、两根第二竖杆17、两个第一驱动机构12、两个齿链传动机构13和两个活动臂14均为一一对应；在其中一个第一竖杆16及其对应的第二竖杆17、第一驱动机构12、齿链传动机构13和活动臂14中，第一齿轮131、第二齿轮132、第一链轮133、活动臂14、第一驱动轴122和第一传动轴136设置在第一竖杆16与第二竖杆17之间，第一电机121设置在第二竖杆17的侧面。

如图1和图3所示，所述机械爪2包括第二驱动机构21、传动机构22和夹持机构23，第二驱动机构21、传动机构22和夹持机构23从上到下依次连接。

进一步地，第二驱动机构21包括第二电机211，传动机构22包括第三齿轮221、第四齿轮222和第五齿轮223，夹持机构23用于夹持物体，包括第一机械臂231、第二机械臂232、第一直角板233、第二直角板234、第一侧板235、第二侧板236、第一爪齿237和第二爪齿238，第二电机211通过第二驱动轴212与第三齿轮221连接，第三齿轮221与第四齿轮222啮合，第五齿轮223与第四齿轮222啮合，第五齿轮223通过第二传动轴224与第一机械臂231连接，并通过螺丝螺母固定在第一机械臂231上，第四齿轮222通过第三传动轴225与第二机械臂232连接，并通过螺丝螺母固定在第二机械臂232上，第一机械臂231、第一直角板233和第一侧板235通过螺丝螺母依次连接，第二机械臂232、第二直角板234和第二侧板236通过螺丝螺母依次连接，第一爪齿237固定在第一侧板235的下端，第二爪齿238固定在第二侧板236的下端，可使物体的夹持牢固稳定；常态下，第二电机211促使夹持机构23处于初始状态，此时夹持机构23处于闭合状态，该夹持机构23没有夹持物体，工作时，第二电机211通过第二驱动轴212驱动第三齿轮221转动，依次带动第四齿轮222、第五齿轮223转动，即利用两个齿轮啮合共同运动来控制夹持机构23的张合，具有误差小，运动控制精确的优点；在夹持机构23处于张开状态时，如果需要夹持物体，第二电机211驱动第三齿轮221逆时针转动，第三齿轮221带动第四齿轮222相向转动，从而带动第二机械臂232顺时针转动，此时第五齿轮223相对于第四齿轮222相向转动，从而带动第一机械臂231逆时针转动，第一机械臂231和第二机械臂232合并，第一爪齿237和第二爪齿238进入夹持的物体(如特殊椎体等)的镂空部分，即可夹持物体，当夹持机构23处于闭合状态时，如果需要放开物体，第二电机211驱动第三齿轮221顺时针转动，第三齿轮221带动第四齿轮222相向转动，带动第二机械臂232逆时针转动，此时第五齿轮223相对于第四齿轮222相向转动，带动第一机械臂231顺时针转动，第一机械臂231和第二机械臂232张开。

在本实施例中，第三齿轮221采用十二齿的金属齿轮，第四齿轮222和第五齿轮223均采用六十齿的齿轮，第三齿轮221与第四齿轮222、第五齿轮223的传动比均为1：3，可提高机械爪1的扭力，增大夹持重量和稳定性，第一爪齿237和第二爪齿238采用三孔铝棒组成的爪齿。

为了更好地承载第二驱动机构21、传动机构22和夹持机构23，机械爪2还包括承载机构，该承载机构包括第一承载板24、第二承载板25、垫片26和轴套27，所述第二电机211竖直设置在第一承载板24的上方，由第一承载板24承载，第二承载板25设置在第一承载板24的下方，第二驱动轴212依次穿过第一承载板24和第二承载板25后与第三齿轮221连接，所述轴套27有多个，可在第二承载板25和第一机械臂231上，以保护第二传动轴224，也可在第二承载板25和第二机械臂232上设置，以保护第三传动轴225，所述垫片26设置在第二承载板25上的轴套27与第三齿轮221、第四齿轮222、第五齿轮223之间，以减少第二承载板25与第三齿轮221、第四齿轮222、第五齿轮223之间的磨损。

在本实施例中，第一承载板24和第二承载板25均采用C形板，垫片26采用尼龙垫片。

如图1和图4所示，所述回旋装置3包括机架31、机械爪固定机构32、两个第三驱动机构33和两个回旋机构34，两个第三驱动机构33和两个回旋机构34均左右对称设置在机架31上，且两个第三驱动机构33和两个回旋机构34均为一一对应，每个第三驱动机构33与对应的回旋机构34连接，所述机械爪固定机构32分别与两个回旋机构34的末端固定连接，用于固定机械爪2。

进一步地，所述机架31包括第一横向固定板311、第二横向固定板312、第一竖向固定板313、第二竖向固定板314、第三竖向固定板315和第四竖向固定板316，其中一个回旋机构34设置在第一竖向固定板313与第二竖向固定板314之间；另一个回旋机构34设置在第三竖向固定板315和第四竖向固定板316之间，第一横向固定板311与第一竖向固定板313、第二竖向固定板314、第三竖向固定板315和第四竖向固定板316的外侧固定连接，第二横向固定板312与第一竖向固定板313、第二竖向固定板314、第三竖向固定板315和第四竖向固定板316的内侧固定连接。

进一步地，所述机械爪固定机构32包括第一长固定板321、第一短固定板322、第二短固定板323、第三短固定板324、第四短固定板325、第五短固定板326和第六短固定板327，第一短固定板322、第二短固定板323、第三短固定板324分别与第四短固定板325、第五短固定板326、第六短固定板327对称设置，第一长固定板321横向设置，第一短固定板322竖向设置，并与第一长固定板321的第一端固定连接，第四短固定板325竖向设置，并与第一长固定板321的第二端固定连接，第三短固定板324与其中一个回旋机构34的末端固定连接，第六短固定板327与另一个回旋机构34的末端固定连接，第二短固定板323横向设置，并分别与第一短固定板322、第三短固定板324固定连接，第五短固定板326横向设置，并分别与第四短固定板325、第六短固定板327固定连接。

以左边的第三驱动机构33和回旋机构34为例，第三驱动机构33包括第三电机331，回旋机构34包括第二长固定板3401、第六齿轮3402、第七齿轮3403、第八齿轮3404、第三链轮3405、第四链轮3406和第二链条3407，第三电机331设置在第二竖向固定板314的侧面，并通过第三驱动轴332穿过第二竖向固定板314后与第六齿轮3402连接，第六齿轮3402与第七齿轮3403啮合，第七齿轮3403与第八齿轮3404啮合，第七齿轮3403通过第四传动轴3408与第一竖向固定板313、第二竖向固定板314连接，第八齿轮3404通过第五传动轴3409与第一竖向固定板313、第二竖向固定板314、第三链轮3405、第二长固定板3401的第一端连接，第三链轮3405和第四链轮3406分别与第二链条3407的前端、末端内侧啮合，第四链轮3406通过第六传动轴3410与第一短固定板322、第三短固定板324和第二长固定板3401的第二端连接，且第四链轮3406还与第三短固定板324固定连接；工作时，第三电机331通过第三驱动轴332驱动第六齿轮3402转动，带动第七齿轮3403转动，经过第七齿轮3403变速后带动第八齿轮3404转动，再依次通过第三链轮3405、第二链条3407和第四链轮3406，使得第二长固定板3401旋转，从而使机械爪2进行回旋操作；安装时，可以先将第三短固定板324与第四链轮3406确定一个角度后，再套上第二链条3407，约束住机械爪2，使得机械爪2可以始终平行于某个方向进行回旋操作。

在本实施例中，第一长固定板321为长三孔C形板，第二长固定板3401为长两孔C形板，第一短固定板322、第二短固定板323、第三短固定板324、第四短固定板325、第五短固定板326和第六短固定板327均为短两孔C形板，第三电机331采用两线393电机，第六齿轮3402采用十二齿的齿轮，第七齿轮3403采用八十四齿的齿轮，第八齿轮3404采用六十齿的齿轮，第三链轮3405和第四链轮3406采用十八齿的链轮。

如图1和图5所示，所述抬升装置4包括两个第四驱动机构401、两个下抬升机构402和两个上抬升机构403，两个第四驱动机构401、两个下抬升机构402和两个上抬升机构403均左右对称设置，且两个第四驱动机构401、两个下抬升机构402和两个上抬升机构403均为一一对应，每个第四驱动机构401与对应的下抬升机构402连接，每个下抬升机构402与对应的上抬升机构403连接。

在其中一个第四驱动机构401及其对应的下抬升机构402、上抬升机构403中，第四驱动机构401包括第四电机4011，下抬升机构402包括第九齿轮4021、第十齿轮4022和第一下抬升臂4023，上抬升机构403包括第十一齿轮4031和第一上抬升臂4032，第四电机4011通过第四驱动轴4012与第九齿轮4021连接，第九齿轮4021为驱动齿轮，其与第十齿轮4022啮合，第十齿轮4022为从动齿轮，其还通过第七传动轴4024与第一下抬升臂4023的第一端连接，且第一下抬升臂4023的该端固定在第十齿轮4022上，第十齿轮4022与第十一齿轮4031啮合，第十一齿轮4031为执行齿轮，其还通过第八传动轴4033与第一上抬升臂4032的第一端连接，且第一上抬升臂4032的该端固定在第十一齿轮4031上；抬升装置4的初始状态为折叠收缩状态，工作时，第四电机4011通过第四驱动轴4012驱动第九齿轮4021转动，第九齿轮4021带动第十齿轮4022转动，从而使第一下抬升臂4023转动抬升，同时第十齿轮4022带动第十一齿轮4031转动，从而使第一上抬升臂4032转动抬升，抬升装置4采用了Z型折叠的方式，具有展开高度高，折叠之后尺寸小的特点，占用空间小，采用双电机驱动和齿轮传动，具有张开速度快，角度精准的优点，解决了小尺寸机器人的抬升装置的折叠问题。

为了使第四驱动机构401、下抬升机构402和上抬升机构403更稳定地工作，本实施例的抬升装置4还包括第三横向固定板404、第四横向固定板405、稳定杆406、两块第五竖向固定板407、两块第六竖向固定板408、两根第一竖向保持杆409、两根第二竖向保持杆410、两块横向连接板411以及两块竖向连接板412，第三横向固定板404分别与两块第五竖向固定板407、两块第六竖向固定板408的外侧固定连接，第四横向固定板405分别与两块第五竖向固定板407、两块第六竖向固定板408的内侧固定连接，并在第三横向固定板404的上方利用稳定杆406加固两块第五竖向固定板407和两块第六竖向固定板408；两块第五竖向固定板407、两块第六竖向固定板408、两根第一竖向保持杆409、两根第二竖向保持杆410、两块横向连接板411和两块竖向连接板412均左右对称设置，且两块第五竖向固定板407、两块第六竖向固定板408、两根第一竖向保持杆409、两根第二竖向保持杆410、两块横向连接板411、两块竖向连接板412、两个第四驱动机构401、两个下抬升机构402和两个上抬升机构403均为一一对应。

在其中一块第五竖向固定板407及其对应的第六竖向固定板408、第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410、横向连接板411、竖向连接板412、第四驱动机构401、下抬升机构402和上抬升机构403中，第四电机4011设置在第一竖向固定板409的侧面，第四驱动轴4012穿过第一竖向保持杆409后与第二竖向保持杆410连接，第七传动轴4024的两端分别与第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410连接，第八传动轴4033的两端分别与第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410连接；第一下抬升臂4023的第二端通过第九传动轴413分别与第五竖向固定板407、第六竖向固定板408连接，第一上抬升臂4032的第二端通过第十传动轴414与竖向连接板412连接，两块竖向连接板412用于固定回旋装置3；第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410分别与横向连接板411连接。

为了进一步提高抬升效果，本实施例的抬升装置4还包括两根第二下抬升臂415和两根第二上抬升臂416，两根第二下抬升臂415和两根第二上抬升臂416均左右对称设置，可以理解的是，第二下抬升臂415、第二上抬升臂416与上述的左右对称设置的部件一样，也是一一对应的。

在其中一根第二下抬升臂415中，第二下抬升臂415位于第一下抬升臂4023的下方，第二下抬升臂415的第一端通过第十一传动轴417分别与第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410连接，第二下抬升臂415的中部通过第十二传动轴418分别与第五竖向固定板407、第六竖向固定板408连接，第一下抬升臂4023转动抬升后，由于第一竖向保持杆409和第二竖向保持杆410的作用，第二下抬升臂415与第一下抬升臂4023同步平行运动。

在其中一根第二上抬升臂416中，第二上抬升臂416位于第一上抬升臂4032的上方，第二上抬升臂416的第一端通过第十三传动轴419分别与第一竖向保持杆409、第二竖向保持杆410连接，第二上抬升臂416的中部通过第十四传动轴420与竖向连接板412连接，第一上抬升臂4032转动抬升后，由于竖向连接板412的作用，第二上抬升臂416与第一上抬升臂4032同步平行运动。

如图6所示，所述底盘行走装置5包括四个第五驱动机构51、四个全向轮52、四根横杆53和两根定位杆54，四个第五驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第五驱动机构与对应的全向轮连接。

在其中一个第五驱动机构51及其对应的全向轮52中，第五驱动机构51包括第五电机511，第五电机511通过第五驱动轴512与全向轮52连接，即通过第五驱动轴512驱动全向轮52转动，从而使底盘行走装置5向前或向后行驶；其中两个全向轮52的两侧分别与其中两根横杆53连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮52的两侧分别与另外两根横杆53连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组左右对称设置，通过左边全向轮组对应的第五电机511与右边全向轮组对应的第五电机511之间的差速进行转弯，可实现原地360度旋转，移动灵活，机动性强；两根定位杆54的第一端固定在其中两根横杆53的两端之间，两根定位杆54的第二端固定在另外两根横杆53的两端之间，用于固定抬升装置4。

所述控制装置可以是设置在机器人上的控制器，该控制器集成了微处理器(如单片机)、电机驱动器等。

本实施例还提供了一种物体搬运方法，该方法基于上述机器人实现，包括以下步骤：

S1、底盘行走装置5行驶至需要托举的底座(图中未示出)旁边，使托举投放装置1下降，做好托举底座的准备；

S2、底盘行走装置5继续向前行驶，使托举投放装置1包裹并抬起底座，再回旋至底盘行走装置5上放置；

S3、底盘行走装置5行驶至物体前，机械爪2夹取一个物体，经由回旋装置3将物体回旋至底座上放置，放置后，回旋装置3将机械爪2回旋至下一个夹取的物体前，继续夹取物体；

S4、当底座上放置的物体达到设定的数量(如三个等)后，机械爪2夹取下一个物体，并使抬升装置4上升，将回旋装置3带动至设定的高度，回旋装置3将机械爪2回旋至底座上继续放置物体，以此类推，当底座上放置的物体堆叠到设定的高度后，底盘行走装置5行驶至指定投放地点；

S5、将托举投放装置1放下，同时底盘行走装置5向后行驶，使托举投放装置11离开底座，完成物体的投放。

综上所述，本发明的机器人通过托举投放装置将底座放置在底盘行走装置，通过机械爪夹取物体，经由回旋装置将物体回旋至底座上放置，当底座上放置的物体达到设定的数量后，通过抬升装置将回旋装置抬升到设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至底座上继续放置物体，机械爪夹取下一个物体，当底座上堆叠的物体达到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点，再通过托举投放装置将底座及其放置的物体放下，具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广，移动灵活，堆叠快速，载重量大，投放准确等优点。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.托举投放装置，其特征在于：包括抓取机构、两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂，所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，所述两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均对称设置，且两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应，每个第一驱动机构与对应的齿链传动机构连接，每个齿链传动机构与对应的活动臂连接，两个齿链传动机构之间通过连接轴连接。

2.根据权利要求1所述的托举投放装置，其特征在于：所述抓取机构包括第一抓取架、第二抓取架、第一副固定杆、第二副固定杆和主固定杆，所述第一抓取架、第一副固定杆、主固定杆、第二副固定杆和第二抓取架依次连接，所述第一抓取架和第二抓取架对称设置，且第一抓取架和第二抓取架的外侧分别与两个齿链传动机构连接，所述第一副固定杆和第二副固定杆也对称设置。

3.根据权利要求1所述的托举投放装置，其特征在于：在其中一个第一驱动机构及其对应的齿链传动机构、活动臂中，第一驱动机构包括第一电机，齿链传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一链轮、第二链轮和第一链条，所述第一电机通过第一驱动轴与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮通过连接轴与活动臂的第一端、第一链轮连接，所述第一链轮、第二链轮分别与第一链条的内侧啮合，所述活动臂的第二端通过第一传动轴与第二链轮连接；

所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构的第二链轮固定连接，两个齿链传动机构的第二齿轮之间通过连接轴连接。

4.根据权利要求3所述的托举投放装置，其特征在于：所述装置还包括两根第一竖杆和两根第二竖杆，两根第一竖杆和两根第二竖杆均对称设置，且两根第一竖杆、两根第二竖杆、两个第一驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应；

在其中一根第一竖杆及其对应的第二竖杆、第一驱动机构、齿链传动机构、活动臂中，第一齿轮、第二齿轮、第一链轮、活动臂、第一驱动轴和第一传动轴设置在第一竖杆与第二竖杆之间，对应的第一电机设置在第二竖杆的侧面。

5.物体拾取与回旋堆叠机器人，其特征在于：包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置以及权利要求1-4任一项所述的托举投放装置，所述托举投放装置设置在底盘行走装置的前部，所述抬升装置与底盘行走装置的中部连接，所述回旋装置设置在抬升装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬升装置、底盘行走装置和托举投放装置分别与控制装置连接。

6.根据权利要求5所述的物体拾取与回旋堆叠机器人，其特征在于：所述机械爪包括第二驱动机构、传动机构和夹持机构，所述第二驱动机构、传动机构和夹持机构从上到下依次连接。

7.根据权利要求5所述的物体拾取与回旋堆叠机器人，其特征在于：所述回旋装置包括机架、机械爪固定机构、两个第三驱动机构和两个回旋机构，所述两个第三驱动机构和两个回旋机构均对称设置在机架上，且两个第三驱动机构和两个回旋机构均为一一对应，每个第三驱动机构与对应的回旋机构连接，所述机械爪固定机构分别与两个回旋机构的末端固定连接，用于固定机械爪。

8.根据权利要求5所述的物体拾取与回旋堆叠机器人，其特征在于：所述抬升装置包括两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构，两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构均对称设置，且两个第四驱动机构、两个下抬升机构和两个上抬升机构均为一一对应，每个第四驱动机构与对应的下抬升机构连接，每个下抬升机构与对应的上抬升机构连接。

9.根据权利要求5所述的物体拾取与回旋堆叠机器人，其特征在于：所述底盘行走装置包括四个第五驱动机构、四个全向轮、四根横杆和两根定位杆，四个第五驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第五驱动机构与对应的全向轮连接；

其中两个全向轮的两侧分别与其中两根横杆连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮的两侧分别与另外两根横杆连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组对称设置；

所述两根定位杆的第一端固定在其中两根横杆的两端之间，两根定位杆的第二端固定在另外两根横杆的两端之间，用于固定抬升装置。

10.基于权利要求5-9任一项所述机器人的物体搬运方法，其特征在于：所述方法包括：

底盘行走装置行驶至需要托举的底座旁边，使托举投放装置下降，做好托举底座的准备；

底盘行走装置继续向前行驶，使托举投放装置包裹并抬起底座，再回旋至底盘行走装置上放置；

底盘行走装置行驶至物体前，机械爪夹取一个物体，经由回旋装置将物体回旋至底座上放置，放置后，回旋装置将机械爪回旋至下一个夹取的物体前，继续夹取物体；

当底座上放置的物体达到设定的数量后，机械爪夹取下一个物体，并使抬升装置上升，将回旋装置带动至设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至底座上继续放置物体，以此类推，当底座上放置的物体堆叠到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点；

将托举投放装置放下，同时底盘行走装置向后行驶，使托举投放装置离开底座，完成物体的投放。