CN108436882A - 一种转运整理机器人 - Google Patents

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刘志春
王泽�
陈天祥
吕星晨
姚宁
张晓迪
干宇
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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种转运整理机器人，包括机器人躯干，机器人躯干分为上部躯干和下部躯干，上部躯干相对下部躯干能360度转动，上部躯干的顶部连接有头部，上部躯干上部两侧连接有机械手臂，下部躯干的底部连接有移动部。机械手臂包括与上部躯干转动连接的肩关节，肩关节的前端转动连接有肘关节，肘关节的前端连接有大臂，大臂的前端转动连接有腕关节，腕关节的前端连接有前臂，前臂的前端转动连接有机械爪。移动部包括底座，底座的底部安装有麦克纳姆轮。机器人在转运货物的同时将其有序摆放，适用于搬运与整理的多种场合，能有效提高生产效率。机器人配有视觉系统，能有效的进行货物的整理与搬运，提高了货物整理的效率，节省了大量的人力、物力。

Description

一种转运整理机器人
技术领域
本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种转运整理机器人。
背景技术
调查显示，我国在企业生产过程中，由人力进行货物整理占有相当大的比例。目前，我国货物整理是一个大规模的产业，但货物整理存在密集化程度高、人力与资金投入大、成本高效率低等问题。工厂中产品的码垛、转移和整理是生产过程中必须的步骤，仅仅依靠工人不仅耗费劳动力，而且产能效率极低。传统的人工码垛，提升难、操作难、培训难且无连通性，运作成本高且生产效率低；高位码垛机码垛速度快，但机体庞大，对空间的要求比较高，功能少只能实现部分简单操作，易损件多不便于维护和保养，对小型企业不适用。
随着科技的快速发展，越来越多的工厂生产趋向于智能化，智能化的工厂生产运作不仅效率比工人高，而且可编程操作的智能化生产精度也比工人准确。机器人开始逐渐被工厂青睐，因此，设计一种转运整理机器人是很有必要的。
发明内容
针对现有货物整理存在的不足，本发明提供了一种转运整理机器人，能有效的进行货物的整理与搬运，提高了货物整理的效率，节省了大量的人力、物力。
本发明采用以下的技术方案：
一种转运整理机器人，包括机器人躯干，机器人躯干分为上部躯干和下部躯干，上部躯干相对下部躯干能360度转动，所述上部躯干的顶部连接有头部，上部躯干上部两侧连接有机械手臂，下部躯干的底部连接有移动部；
所述机械手臂包括与上部躯干转动连接的肩关节，肩关节的前端转动连接有肘关节，肘关节的前端连接有大臂，大臂的前端转动连接有腕关节，腕关节的前端连接有前臂，前臂的前端转动连接有机械爪；
所述移动部包括底座，底座的底部安装有多个活动脚轮。
优选地，所述头部内装有视觉系统，视觉系统包括ARM处理器、COMS图像传感器和高清相机，高清相机与COMS图像传感器相连，COMS图像传感器与ARM处理器相连；
所述上部躯干内设置有PLC控制系统；
所述机械手臂内设置有传感器系统；
所述底座内装有锂电池；
锂电池分别为机械手臂、视觉系统、PLC控制系统和传感器系统供电；
ARM处理器、传感器系统、机械手臂和活动脚轮均与PLC控制系统相连。
优选地，所述传感器系统包括位置传感器和重力传感器，位置传感器能实时监测机械手臂的位置信息，并送至PLC系统处理；重力传感器能感应机械手内货物的重量，并将重量信息送至PLC系统处理。
优选地，所述高清相机拍摄的图像，经COMS图像传感器送至ARM处理器处理，ARM处理器处理后送至PLC控制系统，PLC控制系统根据图像自主判别物体形状，选定合适抓取位置。
优选地，所述机械爪包括旋转手腕，旋转手腕上连接有多个支撑板，支撑板连接有连接板，连接板连接有夹持手指。
优选地，所述活动脚轮为麦克纳姆轮，麦克纳姆轮有四个。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的转运整理机器人是一种用于转运和整理的机器人，机器人在转运货物的同时将其有序摆放，适用于搬运与整理的多种场合，能有效提高生产效率。机器人配有自由移动的底座及仿人类双臂，可实现多自由度的运动；同时该机器人配有视觉系统，能有效的进行货物的整理与搬运，提高了货物整理的效率，节省了大量的人力、物力。
附图说明
图1为转运整理机器人的结构示意图。
图2为机械手臂的结构示意图。
图3为机械爪的结构示意图。
图4为转运整理机器人控制过程框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1至图4，一种转运整理机器人，包括机器人躯干，机器人躯干分为上部躯干1和下部躯干2，上部躯干1相对下部躯干2能360度转动。
其中，上部躯干1的顶部连接有头部3，上部躯干1上部两侧连接有机械手臂，下部躯干的底部连接有移动部。
机械手臂包括与上部躯干转动连接的肩关节4，肩关节的前端转动连接有肘关节5，肘关节的前端连接有大臂6，大臂的前端转动连接有腕关节7，腕关节的前端连接有前臂8，前臂的前端转动连接有机械爪9。
如图4所示，机械爪包括旋转手腕12，旋转手腕上连接有多个支撑板13，支撑板连接有连接板14，连接板连接有夹持手指15。
移动部包括底座10，底座的底部安装有多个活动脚轮11，具体的，活动脚轮为麦克纳姆轮，麦克纳姆轮有四个。
在头部内装有视觉系统，视觉系统包括ARM处理器、COMS图像传感器和高清相机，高清相机与COMS图像传感器相连，COMS图像传感器与ARM处理器相连。
上部躯干内设置有PLC控制系统。
机械手臂内设置有传感器系统。
底座内装有锂电池。
锂电池分别为机械手臂、视觉系统、PLC控制系统和传感器系统供电。
ARM处理器、传感器系统、机械手臂和活动脚轮均与PLC控制系统相连。
高清相机拍摄的图像，经COMS图像传感器送至ARM处理器处理，ARM处理器处理后送至PLC控制系统，PLC控制系统根据图像自主判别物体形状，选定合适抓取位置。
传感器系统包括位置传感器和重力传感器，位置传感器能实时监测机械手臂的位置信息，并送至PLC系统处理；重力传感器能感应机械手内货物的重量，并将重量信息送至PLC系统处理。
PLC控制系统能控制麦克纳姆轮移动，控制机械手臂移动、抓取和放置货物，也能控制上部躯干转动。
CMOS图像传感器采集的视频数据通过8位视频数据总线进入ARM处理器数据接口，由ARM处理器将此视频数据存入SDRAM存储器；或将此图像压缩成JPEG格式再存人SDRAM存储器。ARM处理器通过控制接口来控制CMOS图像传感器，控制接口包括IIC总线和由ARM处理器提供的CMOS图像传感器主时钟信号、复位信号及图像传感器的HSYNC和VSYNC信号等，从而自主辨别，精准抓取。
视觉系统能自主完成货物识别，位置确定，准确抓取、有序摆放等一系列的动作，提高了货物整理的效率和质量。
机械手臂采用仿生结构，使设计更加人性化。机械手臂仿照人类双臂设计，且增设可360度旋转的基座，实现多自由度运动，增加了机器人运动的灵活性，可抓取不同表面形状货物的不同位置。
麦克纳姆轮移动方向的随意性较大，可实现平面内任意方向的平动和转向，保证了机器人在工作移动中的准确度。
机械手臂中的重力传感器能感应货物重量，从而输出合适的抓取力度，保证货物不被损坏，当货物被抓取移动至摆放位置，货物触地重力减小，机械手臂自动放开，避免了操作不当引起的货物脱落。
PLC控制系统得到命令，支配机械手臂按规定的程序运动。人们给予机械手臂的指令信息与机器人视觉系统相结合，控制机械手臂自动化运转。位置传感器与视觉系统结合组成反馈回路，控制机械手臂的运动位置，并随时将机械手臂的实际位置反馈给PLC控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使机械手臂以一定的精度达到设定位置，使整个转运整理过程高效运作。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种转运整理机器人，其特征在于，包括机器人躯干，机器人躯干分为上部躯干和下部躯干，上部躯干相对下部躯干能360度转动，所述上部躯干的顶部连接有头部，上部躯干上部两侧连接有机械手臂，下部躯干的底部连接有移动部；
所述机械手臂包括与上部躯干转动连接的肩关节，肩关节的前端转动连接有肘关节，肘关节的前端连接有大臂，大臂的前端转动连接有腕关节，腕关节的前端连接有前臂，前臂的前端转动连接有机械爪；
所述移动部包括底座，底座的底部安装有多个活动脚轮。
2.根据权利要求1所述的一种转运整理机器人，其特征在于，所述头部内装有视觉系统，视觉系统包括ARM处理器、COMS图像传感器和高清相机，高清相机与COMS图像传感器相连，COMS图像传感器与ARM处理器相连；
所述上部躯干内设置有PLC控制系统；
所述机械手臂内设置有传感器系统；
所述底座内装有锂电池；
锂电池分别为机械手臂、视觉系统、PLC控制系统和传感器系统供电；
ARM处理器、传感器系统、机械手臂和活动脚轮均与PLC控制系统相连。
3.根据权利要求2所述的一种转运整理机器人，其特征在于，所述传感器系统包括位置传感器和重力传感器，位置传感器能实时监测机械手臂的位置信息，并送至PLC系统处理；重力传感器能感应机械手内货物的重量，并将重量信息送至PLC系统处理。
4.根据权利要求2所述的一种转运整理机器人，其特征在于，所述高清相机拍摄的图像，经COMS图像传感器送至ARM处理器处理，ARM处理器处理后送至PLC控制系统，PLC控制系统根据图像自主判别物体形状，选定合适抓取位置。
5.根据权利要求1所述的一种转运整理机器人，其特征在于，所述机械爪包括旋转手腕，旋转手腕上连接有多个支撑板，支撑板连接有连接板，连接板连接有夹持手指。
6.根据权利要求1所述的一种转运整理机器人，其特征在于，所述活动脚轮为麦克纳姆轮，麦克纳姆轮有四个。
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