CN108438926B - 一种智能码垛机器人及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及码垛机领域，特别涉及一种智能码垛机器人及控制系统，包括行走机构、支撑机构、夹爪安装机构、夹爪机构、动力机构和传动机构，支撑机构竖立安装在行走机构上，夹爪安装机构固定在支撑机构上并与之构成滑动导向配合，动力机构固定在行走机构上并位于支撑机构旁侧，传动机构连接在夹爪安装机构和动力机构之间，夹爪机构安装在夹爪安装机构的一端。本发明采用行走机构能够加大码垛机器人的活动范围，使其适用性更广，并且码垛机器人的整体结构较为简单，成本低，实用性强；码垛机器人的控制系统则采用控制器接收各传感器信号，并控制各机构工作，控制的流程较为简单，故障率低，操作简便。

Description

一种智能码垛机器人及控制系统

技术领域

本发明涉及码垛机领域，特别涉及一种智能码垛机器人及控制系统。

背景技术

人工码垛的劳动强大巨大且效率低下，现代工业常用机器人替代人力进行码放工作。码垛机器人包括软件控制程序和码垛机械手，机械手按照程序将各种形状的产品进行码放。现有技术中的码垛机器人大多采用固定式，即在一定范围内将工件抓取后短距离移动到另一地进行码放，因此在实际使用过程中，受到了很大的限制；并且现有的码垛机械人，整体结构较为复杂，导致成本高，维护艰难的问题吗，而且其控制系统都较为复杂，容易出现故障，并且操作不易。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能码垛机器人及控制系统。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种智能码垛机器人，包括行走机构、支撑机构、夹爪安装机构、夹爪机构、动力机构和传动机构，支撑机构竖立安装在行走机构上，夹爪安装机构固定在支撑机构上并与之构成滑动导向配合，动力机构固定在行走机构上并位于支撑机构旁侧，传动机构连接在夹爪安装机构和动力机构之间，动力机构驱动传动机构，使夹爪安装机构沿支撑机构竖直升降，夹爪机构安装在夹爪安装机构的一端，夹爪机构伸出于行走机构之外。

进一步的，行走机构包括车架，车架的底部设有车轮，以及用于驱动车轮转动的驱动装置，车架顶部设有水平的支撑板。

进一步的，支撑机构包括安装板、立柱以及若干加强板，安装板通过螺栓固定在支撑板上，立柱竖立设置在安装板上并通过焊接方式与安装板固定，若干加强板设置在立柱与安装板的连接处，且若干加强板围绕所述立柱设置，加强板通过焊接方式与立柱及安装板连接。

进一步的，夹爪安装机构包括方通管，方通管的中段安装有滑块，立柱的一侧开设有沿竖直方向延伸的滑槽，滑块卡接在滑槽内并与之构成滑动导向配合。

进一步的，动力机构包括设于支撑板上的卷筒和驱动电机，卷筒的转轴向一侧伸出并在伸出的部位上安装有同步轮，驱动电机的主轴上安装有同步轮，驱动电机的同步轮与卷筒的同步轮之间通过同步带联接。

进一步的，传动机构包括钢丝绳和两个滑轮，两个滑轮分别转动连接在立柱顶部的前后两侧，钢丝绳的一端卷绕在卷筒上，钢丝绳的另一端绕过两个滑轮后与方通管上的滑块连接，滑块上设有用于与钢丝绳连接的吊耳。

进一步的，方通管的一端伸出于支撑板外，夹爪机构安装在方通管伸出于支撑板外部的一端上，方通管的另一端设有配重块，夹爪机构包括总装板、电杆、连杆机构和两个弧形板，总装板通过螺栓连接在方通管上，电杆固定在总装板背部并位于方通管内，电杆的输出杆穿过总装板并向总装板前端伸出，两个弧形板通过连杆机构连接在电杆上，电杆驱动连杆机构，控制两个弧形板的张合。

进一步的，支撑板上还设有蓄电装置，蓄电装置分别与驱动装置、驱动电机和电杆电性连接。

一种智能码垛机器人的控制系统，还包括寻轨器，用于使行走机构沿预定的轨迹移动；到位传感器，设置于行走机构移动轨迹的两端，用于判断行走机构是否移动到预定的位置；红外传感器，用于检测所述方通管所处高度进而判断夹爪机构所处位置；控制器，用于接收接收寻轨器、到位传感器、红外传感器的信号，并用于发出相应控制信号至驱动装置、驱动电机和电杆，进而控制行走机构延预定轨迹行走，并在到达预定位置时控制夹爪安装机构的升降和夹爪机构的开合。

进一步的，到位传感器包括设置在行走机构轨迹原点处的第一到位传感器，以及设置在轨迹末端的第二到位传感器。

有益效果：本发明的一种智能码垛机器人及控制系统，采用行走机构能够加大码垛机器人的活动范围，使其适用性更广，并且码垛机器人的整体结构较为简单，成本低，实用性强；码垛机器人的控制系统则采用控制器接收各传感器信号，并控制各机构工作，控制的流程较为简单，故障率低，操作简便。

附图说明

图1为智能码垛机器人立体结构示意图一；

图2为图1中A处放大图；

图3为智能码垛机器人立体结构示意图二；

图4为智能码垛机器人控制系统的流程图一；

图5为智能码垛机器人控制系统的流程图二；

附图标记说明：车架1a，支撑板1a1，安装板2a，立柱2b，滑槽2b1，加强板2c，方通管3a，滑块3b，吊耳3b1，卷筒4a，驱动电机4b，钢丝绳4c，总装板5a，连杆机构5b，弧形板5c，蓄电装置6。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图3所述的一种智能码垛机器人，包括行走机构、支撑机构、夹爪安装机构、夹爪机构、动力机构和传动机构，支撑机构竖立安装在行走机构上，夹爪安装机构固定在支撑机构上并与之构成滑动导向配合，动力机构固定在行走机构上并位于支撑机构旁侧，传动机构连接在夹爪安装机构和动力机构之间，动力机构驱动传动机构，使夹爪安装机构沿支撑机构竖直升降，夹爪机构安装在夹爪安装机构的一端，夹爪机构伸出于行走机构之外。

行走机构包括车架1a，车架1a的底部设有车轮，以及用于驱动车轮转动的驱动装置，车架1a顶部设有水平的支撑板1a1；采用简单的车架1a和滚轮的配合，在实现机器人整体的行走功能的同时，能够大大的减少成本，并且行进平稳可靠。

支撑机构包括安装板2a、立柱2b以及若干加强板2c，安装板2a通过螺栓固定在支撑板1a1上，以便于支撑机构整体的安装，立柱2b竖立设置在安装板2a上并通过焊接方式与安装板2a固定，焊接方式连接立柱2b和安装板2a可有效加强连接的稳固性，若干加强板2c设置在立柱2b与安装板2a的连接处，且若干加强板2c围绕所述立柱2b设置，加强板2c通过焊接方式与立柱2b及安装板2a连接，加强板2c的设置可进一步的加强立柱2b和安装板2a的连接稳固性。

夹爪安装机构包括方通管3a，方通管3a的中段安装有滑块3b，滑块3b焊接在方通管3a上，立柱2b的一侧开设有沿竖直方向延伸的滑槽2b1，滑块3b卡接在滑槽2b1内并与之构成滑动导向配合；方通管3a能够沿滑槽2b1导向升降， 除这种方法外，还可采用在立柱2b一侧安装直线导轨，并在方通管3a上安装导轨滑块，方通管3a延直线导轨导向移动，但是一般的直线导轨大导轨滑块大多采用螺栓安装的方式，在使用一段时间后，螺栓容易松动，导向不精准，导致夹爪机构的移动出现偏差，而本发明采用简单的滑块3b和滑槽2b1配合导向的方式，则可以避免出现这些问题，其功能更加稳定，使用寿命更长。

动力机构包括设于支撑板1a1上的卷筒4a和驱动电机4b，卷筒4a的转轴向一侧伸出并在伸出的部位上安装有同步轮，驱动电机4b的主轴上安装有同步轮，驱动电机4b的同步轮与卷筒4a的同步轮之间通过同步带联接；传动机构包括钢丝绳4c和两个滑轮，两个滑轮分别转动连接在立柱2b顶部的前后两侧，钢丝绳4c的一端卷绕在卷筒4a上，钢丝绳4c的另一端绕过两个滑轮后与方通管3a上的滑块3b连接，滑块3b上设有用于与钢丝绳4c连接的吊耳3b1。动力机构和传动机构除去上述实施例外，还可采用其他的方案，比如采用在方通管3a上安装电机，沿立柱2b长度方向设置齿条，通过电机转动，齿轮齿条传动的方式，带动方通管3a竖直升降，实现夹爪机构的升降，但是本发明采用卷筒4a卷绕钢丝绳4c，通过钢丝绳4c拉动方通管3a提升和下降的方式，无疑更加省力，相对的能够提升更重的工件。

方通管3a的一端伸出于支撑板1a1外，夹爪机构安装在方通管3a伸出于支撑板1a1外部的一端上，方通管3a的另一端设有配重块，以用于平衡重力，夹爪机构包括总装板5a、电杆、连杆机构5b和两个弧形板5c，总装板5a通过螺栓连接在方通管3a上，以便于夹爪机构的整体拆装，电杆固定在总装板5a背部并位于方通管3a内，电杆的输出杆穿过总装板5a并向总装板5a前端伸出，两个弧形板5c通过连杆机构5b连接在电杆上，电杆驱动连杆机构，控制两个弧形板5c的张合；电杆上设有电杆磁感应开关以用于判断电杆的输出杆是否伸出。

支撑板1a1上还设有蓄电装置6，蓄电装置6分别与驱动装置、驱动电机4b和电杆电性连接。

参照图4至图5所述的一种智能码垛机器人的控制系统，还包括寻轨器，用于使行走机构沿预定的轨迹移动；到位传感器，设置于行走机构移动轨迹的两端，用于判断行走机构是否移动到预定的位置；红外传感器，用于检测所述方通管3a所处高度进而判断夹爪机构所处位置；控制器，用于接收接收寻轨器、到位传感器、红外传感器的信号，并用于发出相应控制信号至驱动装置、驱动电机4b和电杆，进而控制行走机构延预定轨迹行走，并在到达预定位置时控制夹爪安装机构的升降和夹爪机构的开合。

到位传感器包括设置在行走机构轨迹原点处的第一到位传感器，以及设置在轨迹末端的第二到位传感器。

本发明的工作原理：系统自动模式启动后，行走机构回到码垛位置，夹爪安装机构回到原点，夹爪机构处于张开状态；通过第一到位传感器检测行走机构是否处于原点位置，红外传感器检测夹爪是否处于原点位置，电杆磁感应开关检测电杆的输出杆位置；控制器接收到第一到位传感器、红外传感器和电杆磁感应开关传输过来的到位信号后，控制行走机构沿预定轨迹移动至工件位置；到达预定位置后，通过第二到位传感器检测行走机构是到达工件位置，控制器接收到第二到位传感器传输过来的到位信号后，控制动力机构驱动传动机构，使夹爪安装机构下降到预定高度,进而使夹爪机构在张开状态环抱在工件上，并再环抱后通过电杆驱动夹爪将工件锁紧；锁紧后行走机构回到码垛位置，夹爪安装机构下降到预定高度,夹爪机构张开，工件下落码垛；码垛后再次进入一个工作循环。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种智能码垛机器人，包括行走机构、支撑机构、夹爪安装机构、夹爪机构、动力机构和传动机构，支撑机构竖立安装在行走机构上，夹爪安装机构固定在支撑机构上并与之构成滑动导向配合，动力机构固定在行走机构上并位于支撑机构旁侧，传动机构连接在夹爪安装机构和动力机构之间，动力机构驱动传动机构，使夹爪安装机构沿支撑机构竖直升降，夹爪机构安装在夹爪安装机构的一端，夹爪机构伸出于行走机构之外, 其特征在于，所述支撑机构包括立柱(2b)，所述立柱(2b)垂直安装在所述行走机构上，所述夹爪安装机构包括方通管(3a)，方通管(3a)的中段安装有滑块(3b)，立柱(2b)的一侧开设有沿竖直方向延伸的滑槽(2b1)，滑块(3b)卡接在滑槽(2b1)内并与之构成滑动导向配合，所述动力机构包括设于支撑板(1a1)上的卷筒(4a)和驱动电机(4b)，卷筒(4a)的转轴向一侧伸出并在伸出的部位上安装有同步轮，驱动电机(4b)的主轴上安装有同步轮，驱动电机(4b)的同步轮与卷筒(4a)的同步轮之间通过同步带联接，所述传动机构包括钢丝绳(4c)和两个滑轮，两个滑轮分别转动连接在立柱(2b)顶部的前后两侧，钢丝绳(4c)的一端卷绕在卷筒(4a)上，钢丝绳(4c)的另一端绕过两个滑轮后与方通管(3a)上的滑块(3b)连接，滑块(3b)上设有用于与钢丝绳(4c)连接的吊耳(3b1)。

2.根据权利要求1所述的一种智能码垛机器人，其特征在于：行走机构包括车架(1a)，车架(1a)的底部设有车轮，以及用于驱动车轮转动的驱动装置，车架(1a)顶部设有水平的支撑板(1a1)。

3.根据权利要求2所述的一种智能码垛机器人，其特征在于：支撑机构还包括安装板(2a)以及若干加强板(2c)，安装板(2a)通过螺栓固定在支撑板(1a1)上，立柱(2b)竖立设置在安装板(2a)上并通过焊接方式与安装板(2a)固定，若干加强板(2c)设置在立柱(2b)与安装板(2a)的连接处，且若干加强板(2c)围绕所述立柱(2b)设置，加强板(2c)通过焊接方式与立柱(2b)及安装板(2a)连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能码垛机器人，其特征在于：方通管(3a)的一端伸出于支撑板(1a1)外，夹爪机构安装在方通管(3a)伸出于支撑板(1a1)外部的一端上，方通管(3a)的另一端设有配重块，夹爪机构包括总装板(5a)、电杆、连杆机构(5b)和两个弧形板(5c)，总装板(5a)通过螺栓连接在方通管(3a)上，电杆固定在总装板(5a)背部并位于方通管(3a)内，电杆的输出杆穿过总装板(5a)并向总装板(5a)前端伸出，两个弧形板(5c)通过连杆机构(5b)连接在电杆上，电杆驱动连杆机构，控制两个弧形板(5c)的张合。

5.根据权利要求4所述的一种智能码垛机器人，其特征在于：支撑板(1a1)上还设有蓄电装置(6)，蓄电装置(6)分别与驱动装置、驱动电机(4b)和电杆电性连接。

6.一种如权利要求5所述的智能码垛机器人的控制系统，其特征在于：还包括寻轨器，用于使行走机构沿预定的轨迹移动；到位传感器，设置于行走机构移动轨迹的两端，用于判断行走机构是否移动到预定的位置；红外传感器，用于检测所述方通管(3a)所处高度进而判断夹爪机构所处位置；控制器，用于接收接收寻轨器、到位传感器、红外传感器的信号，并用于发出相应控制信号至驱动装置、驱动电机(4b)和电杆，进而控制行走机构延预定轨迹行走，并在到达预定位置时控制夹爪安装机构的升降和夹爪机构的开合。

7.根据权利要求6所述的一种智能码垛机器人的控制系统，其特征在于：到位传感器包括设置在行走机构轨迹原点处的第一到位传感器，以及设置在轨迹末端的第二到位传感器。

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