CN108262738A - 一种绳驱并联机器人及立体仓储 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，提供了一种绳驱并联机器人及立体仓储，包括末端执行模块、至少一对驱动模块、至少一对锚点固定模块和若干控制绳索，驱动模块和锚点固定模块固定安装在地面上，末端执行模块位于锚点固定模块之间，控制绳索的一端与驱动模块连接，另一端与末端执行模块相连接，控制绳索由驱动模块进行驱动，并通过锚点固定模块进行导向，从而带动末端执行模块在锚点固定模块之间运动，末端执行模块包括用于承载待搬运货物的机械手爪，机械手爪可进行伸缩运动，可对货物进行取送，作为立体仓储的货物取送装置，绳驱并联机器人无需设置导轨机构，可简化整体结构，降低制造成本，同时减少了地面占用空间，提高空间利用率。

Description

一种绳驱并联机器人及立体仓储

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种绳驱并联机器人及立体仓储。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展，物流行业也成为社会经济发展中越来越重要的一环，担负着商品货物运送、储存的重要职责。近年来，电子商务的快速崛起，促进了物流行业的大发展。但是由于经济的快速发展，以及人口的增加，导致土地使用越来越紧张，土地成本的增加迫使物流公司寻求一种新的物流存储方式，自动化立体仓储由于其存取高效、占地少的特点，受到越来越多物流行业的青睐。

传统的立体仓储通常具有固定的货架结构、能够实现取货存货的巷道机及堆垛机装置、智能搬运及控制系统。其中巷道机及堆垛机装置一般安装在两排高层货架之间的巷道内，巷道需要在立体仓储构建时提前埋设布置，巷道机在巷道内做来回运动，堆垛机为安装在巷道机上的升降平台，用于将货物送至指定货架存储空间和取出相应位置的货物。这种传统的货物取送装置需要设置相应的巷道并预留出巷道机的运动空间，依然使得立体仓储整体占地面积较大，土地使用效率低；巷道机和堆垛机都是采用导轨形式，结构十分笨重；由于其复杂的本体结构，制造成本较高。

因此，需要提供一种新的技术方案以解决上述现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于立体仓储的绳驱并联机器人，从而简化立体仓储的货物取送装置，并提供一种包括该绳驱并联机器人的立体仓储。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种绳驱并联机器人，应用于立体仓储，作为立体仓储中用于取送货物的货物取送装置，包括末端执行模块、至少一对驱动模块、至少一对锚点固定模块和若干控制绳索，所述驱动模块和所述锚点固定模块固定安装在地面上，所述末端执行模块位于一对所述锚点固定模块之间，所述控制绳索的一端与所述驱动模块连接，所述控制绳索的另一端与所述末端执行模块相连接，所述控制绳索穿过所述锚点固定模块；所述控制绳索由所述驱动模块进行驱动，并通过所述锚点固定模块进行导向，从而带动所述末端执行模块在所述锚点固定模块之间运动；所述末端执行模块包括用于承载待搬运货物的机械手爪，所述机械手爪可进行伸缩运动。

作为上述技术方案的改进，包括一对对称设置的所述驱动模块，每个所述驱动模块包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述控制绳索包括第一组控制绳索和第二组控制绳索，所述第一组控制绳索的一端与所述第一驱动装置相连接，另一端连接所述末端执行模块的上部，所述第二组驱动绳索的一端与所述第二驱动装置相连接，另一端连接所述末端执行模块的下部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动装置包括动力装置、绞盘和编码器，所述动力装置驱动所述绞盘转动，所述编码器用于采集所述绞盘的旋转角度，所述第一组控制绳索的一端与所述绞盘固定连接，所述第二驱动装置的结构设置与所述第一驱动装置的结构设置相同，所述第二组控制绳索与所述所述第二驱动装置的连接方式与所述第一组控制绳索与所述第一驱动装置的连接方式相同。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一组控制绳索包括两根第一钢绳，两根所述第一钢绳分别连接所述末端执行模块位于上部的两端，所述第二组控制绳索包括两根第二钢绳，两根所述第二钢绳分别连接所述末端执行模块位于下部的两端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置在竖直方向存在高度差。

作为上述技术方案的进一步改进，包括一对对称设置的所述锚点固定模块，所述锚点固定模块包括垂直于地面的支撑柱以及固定安装在所述支撑柱上的锚点座、张紧装置和滑轮组，所述锚点座包括第一锚点座和第二锚点座，所述第一锚点座固定安装在所述支撑柱的上部，所述第二锚点座固定安装在所述支撑柱的下部，所述滑轮组固定安装在所述第一锚点座和所述第二锚点座之间，所述滑轮组包括第一滑轮座和第二滑轮座，所述第一滑轮座位于所述第二滑轮座的上部，所述张紧装置位于所述第一锚点座和所述第一滑轮组之间，所述第一组控制绳索依次穿过所述第一滑轮座、所述张紧装置、所述第一锚点座后与所述末端执行模块的上部相连接，所述第二组控制绳索依次穿过所述第二滑轮座和所述第二锚点座后与所述末端执行模块的下部相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一锚点座和所述第二锚点座的结构相同，所述第一滑轮座和所述第二滑轮座的结构相同；所述第一锚点座、所述第二锚点座、所述第一滑轮座和所述第二滑轮座上分别设置有一用于对所述控制绳索进行限位和导向的滑轮，所述滑轮朝向一致，所述张紧装置上设置有张紧轮，所述张紧轮和所述滑轮的朝向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述末端执行模块包括主体框架，所述机械抓手固定在所述主体框架内，所述控制绳索与所述主体框架固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述机械手爪包括驱动电机、连杆机构、导轨、滑块和手爪本体，所述手爪本体固定连接在所述滑块上，所述驱动电机与所述连杆机构的一端相连接，所述滑块与所述连杆机构的另一端相连接，所述滑块可沿所述导轨运动，所述驱动电机驱动所述连杆机构运动带动所述滑块在所述滑轨上滑动，从而使得所述手爪本体从所述主体框架的内部向外伸出或从所述主体框架的外部向所述主体框架的内部收回。

还提供了一种立体仓储，包括货架和上述的绳驱并联机器人。

本发明的有益效果是：

绳驱并联机器人包括末端执行模块、至少一对驱动模块、至少一对锚点固定模块和若干控制绳索，驱动模块和锚点固定模块固定安装在地面上，末端执行模块位于锚点固定模块之间，控制绳索的一端与驱动模块连接，另一端与末端执行模块相连接，控制绳索由驱动模块进行驱动，并通过锚点固定模块进行导向，从而带动末端执行模块在锚点固定模块之间运动，末端执行模块包括用于承载待搬运货物的机械手爪，机械手爪可进行伸缩运动，可对货物进行取送，作为立体仓储的货物取送装置，绳驱并联机器人及包括该绳驱并联机器人的立体仓储无需设置导轨机构，可简化整体结构，降低制造成本，同时减少了地面占用空间，提高空间利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：

图1为本发明绳驱并联机器人一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明中第一驱动模块一个实施例的具体结构示意图；

图3为本发明中锚点固定模块一个实施例的结构示意图；

图4为本发明中第一锚点座一个实施例的结构示意图；

图5为本发明中张紧装置一个实施例的结构示意图；

图6为本发明中末端执行模块一个实施例的结构示意图；

图7为本发明中机械手爪一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

图1为本发明绳驱并联机器人一个实施例的整体结构示意图，参考图1，本实施例绳驱并联机器人应用于立体仓储，作为立体仓储中用于取送货物的货物取送装置，包括一对驱动模块100、若干控制绳索200、一对锚点固定模块300、末端执行模块400和控制模块(图中未示出)，驱动模块100和锚点固定模块300固定安装在地面上，其中一个驱动模块100和一个锚点固定模块300设置在绳驱并联机器人的一边，另一驱动模块100和另一锚点固定模块300设置在另一边，并且两边相互对称，以其中一边为例，末端执行模块400位于该对锚点固定模块300之间，控制绳索200的一端与驱动模块100连接，控制绳索200的另一端与末端执行模块400相连接，控制绳索200穿过锚点固定模块300。具体实施时，可根据具体的需要设置多个驱动模块和多个锚点固定模块分别控制多根控制绳索。驱动模块100驱动控制绳索200运动，并通过锚点固定模块300进行导向，从而带动末端执行模块400在该对锚点固定模块300之间做垂直于地面的平面运动，末端执行模块400包括用于承载待搬运货物的机械手爪420，所述机械手爪可进行伸缩运动，从而可对立体仓储上的货物进行取送操作。绳驱并联机器人各模块独立安装，通过控制绳索相互连接，协调工作，控制模块用于对驱动模块100和末端执行模块400进行控制，从而通过控制绳索200带动末端执行模块400进行相应到达运动，模块化的设置便于绳驱并联机器人可根据具体需要进行拆卸重构，具体实施时，可在地面上设置安装底板500，驱动模块100和锚点固定模块300通过安装底板500固定安装在地面上，更有助于各模块的拆装，便于绳驱并联机器人的重构。

每个驱动模块100包括第一驱动装置110和第二驱动装置120，控制绳索200包括第一组控制绳索210和第二组控制绳索220，第一组控制绳索210的一端与第一驱动装置110相连接，另一端连接末端执行模块的上部，第二组驱动绳索220的一端与第二驱动装置120相连接，另一端连接末端执行模块400的下部。

第一组控制绳索210包括两根第一钢绳211，两根第一钢绳211分别连接末端执行模块400的上部的两端，第二组控制绳索220包括两根第二钢绳221，两根第二钢绳221分别连接末端执行模块400的下部的两端。

第一驱动装置110包括动力电机111、电机安装座112、绞盘113、编码器固定座114和编码器115。动力电机111通过电机安装座112与地面固定连接，为第一驱动装置110的动力装置，具体实施时还可替换成其他常规的可发出原动力的动力装置。绞盘113与动力电机111的输出端连接，动力电机111驱动绞盘113转动。编码器115通过编码器固定座114与地面固定连接，并对应绞盘113的位置进行设置，编码器115用于采集绞盘113的旋转角度，用来实时监测机器人工作情况。第一组控制绳索210的一端与绞盘113固定连接，第一驱动装置带动绞盘113转动可对第一组控制绳索210进行卷绕或放卷，从而控制第一组控制绳索210的运动。第二驱动装置120的结构设置与第一驱动装置120的结构设置相同，第二组控制绳索220与第二驱动装置120的连接方式与第一组控制绳索210与第一驱动装置110的连接方式相同。第一驱动装置110和第二驱动装置120在竖直方向存在高度差，避免第一组控制绳索210和第二组控制绳索220从绞盘113引出时发生干涉，本实施例中，第一驱动装置110与第二驱动装置120的连线与地面呈45°设置。

参考图1、3，锚点固定模块300包括锚点座、支撑柱320、张紧装置330和滑轮组340，支撑柱320与地面垂直，锚点座、张紧装置330和滑轮组340分别固定安装在支撑柱340上，锚点座包括第一锚点座310a和第二锚点座310b，第一锚点座310a固定安装在支撑柱320的上部，第二锚点座310b固定安装在支撑柱的下部，两个锚点座的安装位置为根据控制系统的算法而设定的位置，两个锚点座在该位置的安装精度影响整个绳驱并联机器人的运动精度。滑轮组340包括第一滑轮座341和第二滑轮座342，滑轮组340固定安装在第一锚点座310a和第二锚点座310b之间，第一滑轮座341位于第二滑轮座342的上部，张紧装置330位于第一锚点座310a和第一滑轮座341之间。第一锚点座310a和第二锚点座310b的结构相同，第一滑轮座341和第二滑轮座342的结构相同，第一锚点座310a和第二锚点座310b的结构相同，第一滑轮座341和第二滑轮座342的结构相同；第一锚点座310a、第二锚点座310b、第一滑轮座341和第二滑轮座342上分别设置有一用于对控制绳索进行限位和导向的滑轮A，该四个滑轮A的朝向均一致，张紧装置330上设置有张紧轮333，该张紧轮333和上述四个滑轮A的朝向一致，有利于控制绳索控制末端执行模块的姿态，并保证运动的稳定性。第一组控制绳索210依次穿过第一滑轮座341、张紧装置330、第一锚点座310a后与末端执行模块400的上部相连接，第二组控制绳索220依次穿过第二滑轮座342和第二锚点座310b后与末端执行模块400的下部相连接。

参考图4，第一锚点座310a包括锚点座本体311、空心铜铆钉312、滑轮固定螺母313、滑轮A、固定螺母314和固定螺钉315。滑轮固定螺母将滑轮A固定在锚点座本体311上，锚点座本体311通过固定螺母314和固定螺钉315与支撑立柱320连接。固定螺母314安装在锚点座本体311上的六边形凹槽内。固定螺母和滑轮A上沿周向设置有一对用于对两根第一钢绳进行限位和导向的凹槽，锚点座本体311上设置有用于穿设第一钢绳的通孔，空心铜铆钉312穿设并固定在该通孔内并与该通孔同心，该通孔的中心位置与滑轮A上凹槽的最低位置位于同一水平线，有利于第一钢绳的的导出。控制绳索从该空心铜铆钉312的中孔穿过。第二锚点座与第一锚点座的结构设置相同。

参考图5，张紧装置330包括固定螺栓331、张紧轮座332、张紧轮333、伸缩杆334、夹紧螺栓335和调节杆336。固定螺栓331用于将控制钢绳张紧轮固定在支撑立柱320上。张紧轮333上设置有一个对用于对其中第一钢绳进行限位和导向的凹槽，第一钢绳与张紧轮333接触，张紧轮333固定连接在伸缩杆334上，起到张紧第一钢绳的作用。张紧轮座332上设置有矩形导向槽337，伸缩杆334可以在该矩形导向槽槽337内滑动。调节杆336与伸缩杆334相接触或者调节杆336固定连接在伸缩杆334上，并且调节杆336与张紧轮座332螺纹连接，旋转调节杆336时可以调节伸缩杆334前后移动，从而调节伸缩量，实现对第一钢绳的张紧作用。当调整到合适位置后锁紧夹紧螺栓335，伸缩杆334进行固定。在绳驱并联机器人调试的时候，先将末端执行模块设置在一定的位置，启动第一驱动装置，将未与张紧轮333对应的一根第一钢绳拉紧，并采用张紧装置将与张紧轮333位置对应的另一个第一钢绳张紧，从而得到末端执行模块的正确姿态并进行标定，完成调试。

参考图1、6和图7，末端执行模块400包括主体框架410和机械手爪420，机械抓手420固定在主体框架410内，控制绳索200与主体框架410固定连接，从而可带动末端执行模块400运动。主体框架410包括主体板411和连接柱412，两块主体板411平行设置，并通过连接柱412进行连接，连接柱412垂直于主体板411。主体板411整体为矩形结构，其四角分别设置有穿线孔413，控制绳索200可穿过该穿线孔413从而与连接柱412进行连接。对应图1、6中，主体板411上部的两个穿线孔413用于穿设第一组控制绳索的连根第一钢绳211，主体板411下部的两个穿线孔413用于穿设第二组控制绳索的两根第二钢绳221。

机械手爪420包括手爪驱动电机421、曲柄杆422、连杆423、导轨424、滑块425和手爪本体426。曲柄杆422和连杆423铰接形成连杆机构，手爪本体426固定连接在滑块425上，手爪驱动电机421的输出轴与曲柄杆422的一端相连接，滑块425与连杆423的一端铰接，滑块425与导轨424相互配合，使得滑块425可沿导轨424运动，手爪驱动电机421驱动曲柄杆422运动，手爪本体426固定连接在滑块425上或者与滑块425一体设置，手爪本体426用于承载待取送货物，曲柄杆422带动连杆423运动从而带动滑块425在滑轨424上滑动，使得手爪本体426从主体框架410的外部向主体框架410的内部收回或从主体框架410的内部向外伸出，实现该位置货物的取料或放料。

本发明还提供了一种立体仓储的一个实施例，其包括货架和货物取送装置，本实施例中，货物取送装置为上述的绳驱并联机器人，用于货架进行取料和送料。绳驱并联机器人设置在仓储货架的正面，驱动控制绳索可带动末端执行模块到达仓储货架的任何位置，从而对该位置的进行取料或送料。

绳驱并联机器人应用于立体仓储中，作为立体仓储的货物取送装置，与现有的立体仓储的货物取送装置相比，末端执行模块采用控制绳索连接进行驱动，无需设置巷道机及堆垛机和笨重的导轨机构，大大简化了整体结构，降低制造成本，同时减少了地面占用空间，提高立体仓储的空间利用率。并且绳驱并联机器人采用模块化设置有驱动模块、锚点固定模块和末端执行模块，可以实现快速本体重构，一旦立体仓储的货架尺寸发生改变，只需要将上述相应模块重组就能快速适应新货架，无需重新设计。

上述仅为本发明的较佳实施例，但本发明并不限制于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种绳驱并联机器人，应用于立体仓储，作为立体仓储中用于取送货物的货物取送装置，其特征在于：包括末端执行模块、至少一对驱动模块、至少一对锚点固定模块和若干控制绳索，所述驱动模块和所述锚点固定模块固定安装在地面上，所述末端执行模块位于所述锚点固定模块之间，所述控制绳索的一端与所述驱动模块连接，所述控制绳索的另一端与所述末端执行模块相连接，所述控制绳索穿过所述锚点固定模块；所述控制绳索由所述驱动模块进行驱动，并通过所述锚点固定模块进行导向，从而带动所述末端执行模块在所述锚点固定模块之间运动；所述末端执行模块包括用于承载待搬运货物的机械手爪，所述机械手爪可进行伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的绳驱并联机器人，其特征在于：包括一对对称设置的所述驱动模块，每个所述驱动模块包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述控制绳索包括第一组控制绳索和第二组控制绳索，所述第一组控制绳索的一端与所述第一驱动装置相连接，另一端连接所述末端执行模块的上部，所述第二组驱动绳索的一端与所述第二驱动装置相连接，另一端连接所述末端执行模块的下部。

3.根据权利要求2所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述第一驱动装置包括动力装置、绞盘和编码器，所述动力装置驱动所述绞盘转动，所述编码器用于采集所述绞盘的旋转角度，所述第一组控制绳索的一端与所述绞盘固定连接，所述第二驱动装置的结构设置与所述第一驱动装置的结构设置相同，所述第二组控制绳索与所述所述第二驱动装置的连接方式与所述第一组控制绳索与所述第一驱动装置的连接方式相同。

4.根据权利要求2所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述第一组控制绳索包括两根第一钢绳，两根所述第一钢绳分别连接所述末端执行模块位于上部的两端，所述第二组控制绳索包括两根第二钢绳，两根所述第二钢绳分别连接所述末端执行模块位于下部的两端。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述第一驱动装置和所述第二驱动装置在竖直方向存在高度差。

6.根据权利要求1所述的绳驱并联机器人，其特征在于：包括一对对称设置的所述锚点固定模块，所述锚点固定模块包括垂直于地面的支撑柱以及固定安装在所述支撑柱上的锚点座、张紧装置和滑轮组，所述锚点座包括第一锚点座和第二锚点座，所述第一锚点座固定安装在所述支撑柱的上部，所述第二锚点座固定安装在所述支撑柱的下部，所述滑轮组固定安装在所述第一锚点座和所述第二锚点座之间，所述滑轮组包括第一滑轮座和第二滑轮座，所述第一滑轮座位于所述第二滑轮座的上部，所述张紧装置位于所述第一锚点座和所述第一滑轮组之间，所述第一组控制绳索依次穿过所述第一滑轮座、所述张紧装置、所述第一锚点座后与所述末端执行模块的上部相连接，所述第二组控制绳索依次穿过所述第二滑轮座和所述第二锚点座后与所述末端执行模块的下部相连接。

7.根据权利要求6所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述第一锚点座和所述第二锚点座的结构相同，所述第一滑轮座和所述第二滑轮座的结构相同；所述第一锚点座、所述第二锚点座、所述第一滑轮座和所述第二滑轮座上分别设置有一用于对所述控制绳索进行限位和导向的滑轮，所述滑轮朝向一致，所述张紧装置上设置有张紧轮，所述张紧轮和所述滑轮的朝向一致。

8.根据权利要求1所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述末端执行模块包括主体框架，所述机械抓手固定在所述主体框架内，所述控制绳索与所述主体框架固定连接。

9.根据权利要求8所述的绳驱并联机器人，其特征在于：所述机械手爪包括驱动电机、连杆机构、导轨、滑块和手爪本体，所述手爪本体固定连接在所述滑块上，所述驱动电机与所述连杆机构的一端相连接，所述滑块与所述连杆机构的另一端相连接，所述滑块可沿所述导轨运动，所述驱动电机驱动所述连杆机构运动带动所述滑块在所述滑轨上滑动，从而使得所述手爪本体从所述主体框架的内部向外伸出或从所述主体框架的外部向所述主体框架的内部收回。

10.一种立体仓储，其特征在于：包括货架和权利要求1～9中的任一项所述的绳驱并联机器人。