CN108584413B - 一种工业搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包装转运技术领域，具体为转运酒箱的一种工业搬运机器人，包括机器人主体，机器人主体设有机械臂，机械臂上设有机械爪与稳定件，机械臂执行转移机械爪的相关动作，机械爪执行夹持酒箱的动作。底座作为其余部件的支撑结构。主动气缸为主动夹板提供夹持动力，主动夹板向固定夹板靠近夹持两块板之间的酒箱。稳定件设置于两个酒箱间，其主要目的是增加相邻酒箱接触面的摩擦力。本发明解决了搬运酒箱时由于酒箱间摩擦力不足而导致酒箱易滑落的问题。

Description

一种工业搬运机器人

技术领域

本发明涉及包装转运技术领域，具体为一种转运酒箱的工业搬运机器人。

背景技术

自上世纪70年代末日本人首次将机器人技术用于码垛工艺以来，对机器人码垛机的设计研究已取得了长足的进步，随着码垛抓取对象质量日趋增大，其适用范围也更趋广阔，特别是多轴关节机器人码垛机，由于具有机构紧凑、动作灵活、工作范围大及占地面积小的特点，迄今已广泛用于轻工、食品、饮品、化工、建材等多个领域。

其中饮品领域中，机器人码垛机需要将装有白酒的酒箱整齐的码垛。由于酒箱本身较重，码垛机械人很难采用常见的吸盘式机械手从酒箱的上方稳定吸附酒箱。采用框式机械手能稳定的夹持酒箱，但存在的问题是：在堆码酒箱时，要增加额外的将框式机械手从酒箱下方抽出的动作。因此现有技术多采用两块相对的夹板夹持酒箱。

夹板机械手从两侧夹持酒箱，依靠夹板与酒箱间的摩擦力完成对酒箱的夹持，夹板机械手能快速的完成夹持与放置的动作。但夹板机械手同样存在问题：当夹持力过小，酒箱与夹板间摩擦力不足以克服酒箱受到的重力。但当夹持力过大会夹坏酒箱与酒瓶。此外，为了保证效率，夹板机械手会一次夹持多排酒箱，通过改变夹板表面的摩擦系数，使同等夹持力的作用下增大夹板与酒箱间的摩擦力。但两侧的酒箱与夹板接触，中间的酒箱没有与夹板接触，改变夹板的摩擦系数无法改变酒箱间的摩擦系数。这就导致了中间的酒箱就容易在夹持的过程中掉落。

发明内容

本发明为了解决搬运酒箱时由于酒箱间摩擦力不足而导致酒箱易滑落的问题，提供一种搬运酒箱的工业搬运机器人。

一种工业搬运机器人，包括机器人主体，机器人主体设有机械臂，机械臂上设有机械爪，机械爪包括底座、主动气缸、主动滑轨、主动夹板以及固定夹板，主动气缸与主动滑轨均固定于底座上，固定夹板固定安装于底座下端面的一侧，主动夹板滑动连接于主动滑轨并位于底座下端面的另一侧；还包括至少1个稳定件，稳定件安装于底座下端面，机械爪夹持时，稳定件位于两酒箱之间，稳定件包括基座、支撑壳、气囊以及两块摩擦板，基座连接底座的下端面，支撑壳连接于基座的下端面，支撑壳的左、右两端面上均开设有凸起通孔，气囊设置于支撑壳内，两块摩擦板分别固定于气囊的左、右两端面上，摩擦板上设有摩擦凸起，摩擦凸起位于凸起通孔中，气囊连通有充气活塞缸，充气活塞缸设有充气活塞，充气活塞设有活塞杆，活塞杆连接主动气缸的气缸杆。

原理：机械臂带动机械爪的执行相关动作，机械爪执行夹持酒箱的动作。底座作为其余部件的支撑结构。主动气缸为主动夹板提供夹持动力，主动夹板向固定夹板移动并夹持两块板之间的酒箱。稳定件设置于两个酒箱间，其主要目的是增加没有与夹板接触酒箱的摩擦力。稳定件具备两种状态，气囊充气状态与排气状态。充气状态时，摩擦凸起从凸起通孔中伸出。排气状态时，摩擦板上摩擦凸起收入支撑壳中。充气状态时，一方面摩擦凸起摩擦系数大于酒箱的摩擦系数，摩擦凸起伸出能使酒箱与摩擦凸起接触，在夹持力相同的情况下酒箱与稳定件间的摩擦力增大，另一方面，同时弹性摩擦凸起还能避免因为酒箱间刚性碰撞而破损的情况。排气状态时，摩擦板上摩擦凸起收入支撑壳中，这使得排气状态时的稳定件更容易进入酒箱间。主动夹板松开夹持时，排气状态的稳定件摩擦凸起收入支撑壳时，稳定件与酒箱间的摩擦系数减小，摩擦力减小，稳定件容易从酒箱间抽出。

本方案中左、右、前与后是相对概念，固定夹板在水平面上相对于主动夹板的一侧为左，相应的主动夹板相对固定夹板的一侧为右。左、右对应东与西，前后对应的是北与南。

有益效果：1.相比采用框式机械手的机器人，本方案效率同吸附式机械手一样，相比吸附式机械手夹板机械手能更为稳定的夹持酒箱等重物。

2.相比现有夹板式机械手，本方案充分考虑到酒箱与酒箱间摩擦力不足的问题，增加了稳定件增加了酒箱间的摩擦系数，以合理的夹持力便能稳定的将酒箱夹起，避免为了稳定夹持持续增大夹持力而导致夹破酒箱与酒瓶的问题。

3.同时本方案还考虑到夹持酒箱与脱离酒箱的两种状态的需求，稳定件也设置两种状态，既能在夹持酒箱时提升酒箱间的摩擦系数，同时又能在脱离酒箱间时，减小摩擦系数方便稳定件的脱离。

进一步，支撑壳内底部还设有辅助支撑气缸，辅助支撑气缸连通气囊，辅助支撑气缸设有左右两个辅助活塞，两辅助活塞间设有复位弹簧，两辅助活塞的背面均设有辅助支撑台，辅助支撑台穿过并伸出支撑壳，气囊充气时，辅助支撑台位于酒箱的下方。有益效果：气囊充气状态时，辅助活塞推动辅助支撑台向左右两侧伸出，辅助机械爪夹持酒箱，在排气状态时，辅助活塞在复位弹簧的作用下恢复原位，辅助活塞拖动辅助支撑台重新收入支撑壳内，因此不会影响酒箱堆叠。

进一步，基座固定连接于底座的下端面，支撑壳的下端为锥状，稳定件与固定夹板的距离为酒箱宽度的整数倍。有益效果：当稳定件整体固定在机械爪上时，支撑壳的下端要嵌入酒箱间，因此将支撑壳的下端设置为锥状，便于稳定件插入酒箱间，插入时稳定件要正对酒箱间的缝隙。

进一步，基座滑动连接于底座的下端面。有益效果：不采用嵌入的方式将稳定件放入酒箱之间时，可以在酒箱滑入待夹持的工位的过程中时，提前将稳定件滑动到酒箱之间，最后再移动机械爪到酒箱两侧夹持所有的酒箱。

进一步，支撑壳内设有支撑导轨，辅助支撑台滑动连接于支撑导轨。有益效果：支撑导轨使辅助支撑台滑动更为顺畅，同时支撑导轨还能为辅助支撑台提供竖直方向的支撑力。

进一步，支撑壳滑动连接于基座的下端面并可沿左右方向滑动，支撑壳与基座间设置有复位弹簧。有益效果：主动夹板推动酒箱时，酒箱能推动滑动的支撑壳，如此便能将主动夹板的夹持力传导到所有酒箱上，增大稳定件与酒箱间的夹持力，从而使机械爪的夹持更为稳定，复位弹簧在停止夹持时使支撑壳复位，方便下一次将稳定件插入酒箱间。

附图说明

图1为本发明一种工业搬运机器人实施例的示意图。

图2为图1中机械爪的结构示意图。

图3为图2中稳定件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机械臂100、机械爪200、底座210、主动气缸220、主动滑轨230、主动夹板240、固定夹板250、稳定件300、基座310、支撑壳320、凸起通孔321、摩擦板330、摩擦凸起331、气囊340、辅助活塞351、辅助支撑台352、酒箱400。

实施例基本如附图1所示：一种工业搬运机器人，包括机器人主体，机器人主体设置有驱动机构、机械臂100、机械臂100的传动机构以及控制系统。机械臂100上设有机械爪200，机械臂100带动机械爪200从传送带转移到堆码位置上，机械爪200对酒箱400进行夹持。

机械臂100执行转移机械爪200的相关动作，机械爪200执行夹持酒箱400的动作。底座210作为其余部件的支撑结构。主动气缸220为主动夹板240提供夹持动力，主动夹板240向固定夹板250靠近夹持两块板之间的酒箱400。

如图2所示机械爪200包括底座210、主动气缸220、主动滑轨230、主动夹板240以及固定夹板250，主动气缸220通过螺栓固定于底座210的上端面，主动滑轨230固定于底座210的下端面，固定夹板250通过螺栓安装于底座210下端面的左侧，主动夹板240滑动连接于主动滑轨230并位于底座210下端面的右侧；主动气缸220启动时，主动夹板240向左侧移动，对位于主动夹板240与固定夹板250间的酒箱400进行夹持。

如图2所示本方案在四个酒箱400的中间还设置一个稳定件300，稳定件300通过螺栓安装于底座210下端面。

如图3所示，稳定件300包括基座310、支撑壳320、气囊340以及两块摩擦板330，基座310焊接于底座210的下端面，支撑壳320滑动连接于基座310的下端面，支撑壳320焊接有弹簧，弹簧焊接于基座310上，支撑壳320在左右方向上滑动的行程在1-2cm之间，在失去外力的作用下，弹簧会使支撑壳320快速复位。主动夹板240推动酒箱400时，酒箱400能推动滑动的支撑壳320，如此便能将主动夹板240的夹持力传导到所有酒箱400上，增大稳定件300与酒箱400间的夹持力，从而使机械爪200的夹持更为稳定，复位弹簧在停止夹持时使支撑壳320复位，方便下一次将稳定件300插入酒箱400间。

如图1与图2所示，支撑壳320的外壁与固定夹板250间的距离等于两倍酒箱400的宽度。在夹持前，酒箱400在运输带与整列装置的动作下，排列在待夹持的工位上。机械臂100将机械爪200移动至一排四列的酒箱400上方，固定夹板250位于酒箱400最左侧，稳定件300位于四列酒箱400的中间位置，主动夹板240张开位于酒箱400的右侧。然后机械爪200下移，稳定件300插入两酒箱400之间。其主要目的是增加相邻酒箱400与机械爪200之间的摩擦力，使机械爪200能够稳定的提升酒箱400。

支撑壳320内具体结构如图3所示，支撑壳320的左、右两端面上均开设有凸起通孔321。气囊340设置于支撑壳320内，两块摩擦板330分别固定于气囊340的左、右两端面上，摩擦板330上设有摩擦凸起331，摩擦凸起331位于凸起通孔321中。

摩擦凸起331伸出与缩回的原理：在机械爪200下移时气囊340尚未充气时，锥形的支撑壳320下端较为容易的插入酒箱400之间，同时此时摩擦凸起331还位于支撑壳320内，因此支撑壳320的表面与酒箱400间的摩擦力较小容易插入酒箱400之间。而等到主动夹板240夹持时，主动气缸220驱动主动夹板240左移，同时主动气缸220推送稳定件300的充气活塞向气囊340内充气。气囊340鼓起推动摩擦板330，摩擦凸起331从凸起通孔321中伸出。伸出的摩擦凸起331一方面能使酒箱400间的摩擦力增大，另一方面，弹性摩擦凸起331在增大酒箱400间的摩擦的同时还能避免酒箱400间因刚性碰撞而破损。排气状态时，摩擦板330上摩擦凸起331收入支撑壳320中，这使得排气状态时的稳定件300更容易进入酒箱400间。主动夹板240松开夹持时，排气状态的稳定件300摩擦凸起331收入支撑壳320时，稳定件300与酒箱400间的摩擦系数减小，摩擦力减小，稳定件300容易从酒箱400间抽出。

如图3下半部分所示的辅助支撑气缸，其伸出的辅助支撑台352在夹持时可辅助支撑酒箱400。气囊340底部连通辅助支撑气缸，辅助支撑气缸设有左右两个辅助活塞351，两辅助活塞351间设有复位弹簧，两辅助活塞351的背面均设有辅助支撑台352，辅助支撑台352穿过并伸出支撑壳320。

辅助支撑气缸的工作原理：在气囊340充气时推出摩擦凸起331的同时还会为底部的辅助支撑气缸充气，气囊340充气时，气压推动辅助活塞351分别向左右两侧滑动。辅助活塞351推动辅助支撑台352伸出，辅助支撑台352伸出时位于酒箱400的下方。当酒箱400下滑时，辅助机械爪200辅助支撑酒箱400，为机械爪200调整夹持力争取时间。在排气状态时，气囊340内气压变小，辅助活塞351在复位弹簧的作用下恢复原位，辅助活塞351拖动辅助支撑台352重新收入支撑壳320内，因此在将酒箱400堆叠时不会影响酒箱400的下放。在具体实施时，当辅助活塞351、充气活塞内的介质为气体时无法稳定夹持时，可直接将介质替换为液压油。

本方案中左、右、前与后是水平面上的概念，固定夹板250在水平面上相对于主动夹板240的一侧为左，相应的主动夹板240相对固定夹板250的一侧为右。左、右对应东与西，前后对应的是北与南。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种工业搬运机器人，包括机器人主体，所述机器人主体设有机械臂，所述机械臂上设有机械爪，所述机械爪包括底座、主动气缸、主动滑轨、主动夹板以及固定夹板，主动气缸与主动滑轨均固定于底座上，所述固定夹板固定安装于底座下端面的一侧，所述主动夹板滑动连接于主动滑轨并位于底座下端面的另一侧；其特征在于：还包括至少1个稳定件，所述稳定件安装于所述底座下端面，机械爪夹持时，稳定件位于两酒箱之间，所述稳定件包括基座、支撑壳、气囊以及两块摩擦板，所述基座连接底座的下端面，所述支撑壳连接于基座的下端面，所述支撑壳的左、右两端面上均开设有凸起通孔，所述气囊设置于所述支撑壳内，两块摩擦板分别固定于气囊的左、右两端面上，所述摩擦板上设有摩擦凸起，所述摩擦凸起位于所述凸起通孔中，所述气囊连通有充气活塞缸，所述充气活塞缸设有充气活塞，所述充气活塞设有活塞杆，所述活塞杆连通所述主动气缸的气缸杆；充气状态时，摩擦凸起从凸起通孔中伸出，排气状态时，摩擦板上摩擦凸起收入支撑壳中；

所述支撑壳内底部还设有辅助支撑气缸，所述辅助支撑气缸连通所述气囊，所述辅助支撑气缸设有左右两个辅助活塞，两辅助活塞间设有复位弹簧，两所述辅助活塞的背面均设有辅助支撑台，所述辅助支撑台穿过并伸出支撑壳，气囊充气时，辅助支撑台位于酒箱的下方。

2.根据权利要求1所述的一种工业搬运机器人，其特征在于：所述基座固定连接于所述底座的下端面，所述支撑壳的下端为锥状，所述稳定件与固定夹板的距离为酒箱宽度的整数倍。

3.根据权利要求1所述的一种工业搬运机器人，其特征在于：所述基座滑动连接于所述底座的下端面并可沿底座前后方向滑动。

4.根据权利要求1所述的一种工业搬运机器人，其特征在于：所述支撑壳内设有支撑导轨，所述辅助支撑台滑动连接于支撑导轨。

5.根据权利要求4所述的一种工业搬运机器人，其特征在于：支撑壳滑动连接于基座的下端面并可沿左右方向滑动，所述支撑壳与基座间设置有复位弹簧。