CN109230578A - 一种货物堆垛机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货物堆垛技术领域，尤其涉及一种货物堆垛机器人，包括基座、机械臂装置和支撑装置，基座包括第一平台和第二平台，第一平台安装有第一平移旋转装置，第二平台安装有第二平移旋转装置，机械臂装置一端与第一平移旋转装置可转动连接，支撑装置一端与第二平移旋转装置可转动连接，机械臂装置与支撑装置连接；机械臂装置包括基本臂和伸缩臂，基本臂设有伸缩腔，伸缩臂套设于基本臂的伸缩腔内进行伸缩，基本臂的第一端与第一平移旋转装置可转动连接，基本臂靠近第二端的位置与支撑装置可转动连接。本发明有效提高了货物堆垛的稳定性，降低了货物堆垛的成本，且机器人的使用更灵活，方便从不同高度和方向进行堆垛货物。

Description

一种货物堆垛机器人

技术领域

本发明涉及货物堆垛技术领域，尤其涉及一种货物堆垛机器人。

背景技术

随着社会的进步，企业的发展，对现有物流仓储的高效性、稳定性提出了新的要求。目前物流货物从仓库到车厢依靠叉车运输，及人工进行装、卸车，工人在车厢内将货物码放整齐，搬运工人体力工作强度大，车厢内不方便走动，环境温度较高，工作环境恶劣。在目前的装卸车过程中，工人从事搬运劳动强度大、从事搬运行业的人员越来越少，物流效率无法得到进一步的提升。随着国家劳动法规的加强，对劳动安全和职业防护的要求越来越高，导致物流费用越来越高。因此，如何高效的管理仓储物流系统，成为业内亟需解决的问题。

在目前的货物堆垛机器人中，堆垛机器人在调整送货方向时，是通过单一的旋转装置整体旋转的方式进行调整，在货物较重的情况下，旋转装置的应力变化较为剧烈，导致堆垛机器人送货的过程稳定性较差，送货精确度较低，且由于堆垛机器人绕一点进行旋转改变送货方向，导致方向变换前后的送货方向不能与初始的送货方向平行，从而使堆垛的货物不是平移进行堆垛，需要人工或尾端设置多个自由度进行调整，复杂化了堆垛机器人的结构，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效提高货物堆垛的稳定性，降低货物堆垛的成本，且使用更灵活，方便从不同高度和方向进行堆垛货物，同时保持货物堆垛整齐的货物堆垛机器人。

为了实现上述目的，本发明提供一种货物堆垛机器人，包括基座、机械臂装置和支撑装置，所述基座包括第一平台和第二平台，所述第一平台安装有第一平移旋转装置，所述第二平台安装有第二平移旋转装置，所述机械臂装置一端与第一平移旋转装置可转动连接，所述支撑装置一端与第二平移旋转装置可转动连接，所述机械臂装置与支撑装置连接；

所述机械臂装置包括基本臂和伸缩臂，所述基本臂设有伸缩腔，所述伸缩臂套设于基本臂的伸缩腔内进行伸缩，所述基本臂的第一端与第一平移旋转装置可转动连接，所述基本臂靠近第二端的位置与支撑装置可转动连接，所述支撑装置用于使基本臂的第二端绕第一端做回转运动。

可选的，所述第一平移旋转装置和第二平移旋转装置均包括平移机构和旋转基座，所述平移机构包括平移驱动单元和平移导轨，所述旋转基座滑动安装于所述平移导轨，所述平移驱动单元用于驱动旋转基座沿平移导轨移动，所述基本臂的第一端铰接于第一平移旋转装置的旋转基座，所述支撑装置与第二平移旋转装置的旋转基座铰接，所述第一平移旋转装置的平移导轨与第二平移旋转装置的平移导轨平行布置。

可选的，所述支撑装置包括支撑龙门架、升降丝杆和升降驱动单元，所述支撑龙门架安装于第二平移旋转装置，所述基本臂靠近第二端的位置可旋转连接有连接轴，所述连接轴的两端分别螺纹连接有所述升降丝杆，所述升降丝杆可旋转连接于所述支撑龙门架的两侧，所述升降驱动单元安装于支撑龙门架驱动所述升降丝杆旋转。

可选的，所述伸缩臂下表面设有第一移动齿条和第二移动齿条，所述第一移动齿条和第二移动齿条平行布置，所述基本臂设有伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机的动力输出端连接有驱动轴，所述驱动轴设有第一移动齿轮和第二移动齿轮，所述第一移动齿轮与第一移动齿条啮合，所述第二移动齿轮与第二移动齿条啮合。

可选的，所述第一移动齿条的齿形为左旋齿，所述第二移动齿条的齿形为右旋齿，所述第一移动齿条的齿形与第二移动齿条的齿形对称布置。

可选的，所述基本臂的伸缩腔内靠近第二端的位置设有上支撑导轮，所述上支撑导轮与伸缩臂底面抵接，所述伸缩臂靠近首端的位置设有与基本臂伸缩腔底面抵接的下支撑导辊和与基本臂伸缩腔顶面抵接的上支撑导轮。

可选的，所述上支撑导轮的数量至少有两组，至少两组的上支撑导轮分别布置于驱动轴两侧。

可选的，还包括皮带装置，所述皮带装置包括皮带驱动单元、换向辊、皮带和张紧机构，所述基本臂和伸缩臂的两端均设有换向辊，所述皮带绕设于所述换向辊，所述基本臂与第一平移旋转装置连接的一端设有张紧辊，所述张紧机构设置于基本臂的换向辊和张紧辊之间用于张紧皮带。

可选的，所述张紧机构包括压力辊、张紧气缸和张紧支架，所述张紧气缸通过张紧支架安装于基本臂，所述压力辊通过安装支架连接于张紧气缸的动力输出端，所述换向辊、张紧辊和压力辊平行布置，所述张紧支架滑设有导向杆，所述导向杆一端与安装支架连接。

可选的，还包括控制装置和用于收放连接控制装置的电缆的自动收缩电缆转盘，所述基座、机械臂装置和支撑装置均与控制装置电连接，所述自动收缩电缆转盘安装于机械臂装置一侧。

实施本发明的实施例，具有以下技术效果：

一方面，本发明通过第一平移旋转装置和第二平移旋转装置，实现了机械臂装置送货位置的自由调整，使机械臂装置的两端同步移动，送货的方向与方向调整前方向一致，从而实现货物通过机械臂装置进行传送的位置时通过平移变化，方便堆垛整齐货物，同时，机械臂装置的两端可单独进行移动，从而使机械臂装置产生回转运动，调整机械臂装置的送货方向，另外，通过第一平移旋转装置和第二平移旋转装置实现对机械臂装置的两点支撑，提高机械臂装置的安装于基座的稳定性，同时消除在机械臂装置回转时由于机械臂装置回转与基座形成夹角时的机械应力；

第二方面，机械臂装置包括基本臂和伸缩臂，实现了机器人货物输送空间的扩展，适用于进行不同长度货柜的货物堆垛，适用范围更广，降低了机器人使用的成本；

第三方面，基本臂靠近第二端的位置与支撑装置可转动连接，通过支撑装置使第二端绕第一端做回转运动，在第二端回转的过程中，第二端移动到不同的高度，使货物可以通过机械臂装置输送到不同的高度，实现不同高度货物的堆垛。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中基座的结构示意图；

图3是本发明优选实施例中支撑装置的结构示意图；

图4是本发明优选实施例中机械臂装置的部分结构示意图；

图5是本发明优选实施例中机械臂装置的伸缩驱动电机部分的局部结构示意图；

图6是本发明优选实施例中机械臂装置的伸缩驱动电机部分另一视角的局部结构示意图；

图7是本发明优选实施例中伸缩臂首端的局部结构示意图；

图8是本发明优选实施例中机械臂装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、基座，11、第一平台，12、第二平台；

2、机械臂装置，21、基本臂，22、伸缩臂，231、第一移动齿条，232、第二移动齿条，24、伸缩驱动电机，25、驱动轴，261、第一移动齿轮，262，第二移动齿轮，27，上支撑导轮，28、下支撑导轮；

3、支撑装置，31、支撑龙门架，32、升降丝杆，33、升降驱动单元，34、连接轴；

4、第一平移旋转装置，41、平移机构，411、平移驱动单元，412、平移导轨，42、旋转基座；

5、第二平移旋转装置；

6、皮带装置，61、换向辊，62、皮带，63、张紧机构，631、压力辊，632、张紧气缸，633、张紧支架，634、安装支架，635、导向杆，64、张紧辊；

7、控制装置，71、主电柜，72、控制电箱；

8、自动收缩电缆转盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参考图1～图8，本实施例提供了一种货物堆垛机器人，包括基座1、机械臂装置2和支撑装置3，基座1包括第一平台11和第二平台12，第一平台11安装有第一平移旋转装置4，第二平台12安装有第二平移旋转装置5，机械臂装置2一端与第一平移旋转装置4可转动连接，支撑装置3一端与第二平移旋转装置5可转动连接，机械臂装置2与支撑装置3连接；

机械臂装置2包括基本臂21和伸缩臂22，基本臂21设有伸缩腔，伸缩臂22套设于基本臂21的伸缩腔内进行伸缩，基本臂21的第一端与第一平移旋转装置4可转动连接，基本臂21靠近第二端的位置与支撑装置3可转动连接，支撑装置3用于使基本臂21的第二端绕第一端做回转运动。一方面，本发明通过第一平移旋转装置4和第二平移旋转装置5，实现了机械臂装置2送货位置的自由调整，使机械臂装置2的两端同步移动，送货的方向与方向调整前方向一致，从而实现货物通过机械臂装置2进行传送的位置时通过平移变化，方便堆垛整齐货物，同时，机械臂装置2的两端可单独进行移动，从而使机械臂装置2产生回转运动，调整机械臂装置2的送货方向，另外，通过第一平移旋转装置4和第二平移旋转装置5实现对机械臂装置2的两点支撑，提高机械臂装置2的安装于基座1的稳定性，同时消除在机械臂装置2回转时由于机械臂装置2回转与基座1形成夹角时的机械应力。

第二方面，机械臂装置2包括基本臂21和伸缩臂22，实现了机器人货物输送空间的扩展，适用于进行不同长度货柜的货物堆垛，适用范围更广，降低了机器人使用的成本；

第三方面，基本臂21靠近第二端的位置与支撑装置3可转动连接，通过支撑装置3使第二端绕第一端做变幅，用于改变基本臂21第二端的幅度，使货物可以通过机械臂装置2输送到不同的高度，实现不同高度货物的堆垛。

当然，在不同实施例中，伸缩臂22的数量不局限于一节或两节，可以是多节，适应不同大小货柜的货物堆垛。

具体的，参考图2和图3，第一平移旋转装置4和第二平移旋转装置5包括平移机构41和旋转基座421，平移机构41包括平移驱动单元411和平移导轨412，旋转基座421滑动安装于平移导轨412，平移驱动单元411用于驱动旋转基座421沿平移导轨412移动，通过旋转基座421在平移导轨412上进行移动，在第一平移旋转装置4和第二平移旋转装置5的平移机构41同步运动时，实现机械臂装置2输送货物位置的变化，在第一平移旋转装置4和第二平移旋转装置5的平移机构41不同步运动时，机械臂装置2在水平方向产生回转运动，改变送货的方向，另外，基本臂21的第一端铰接于第一平移旋转装置4的旋转基座421，支撑装置3与第二平移旋转装置5的旋转基座421铰接，使基本臂21变幅，改变基本臂21的幅度，调节输送货物的高度，第一平移旋转装置4的平移导轨412与第二平移旋转装置5的平移导轨412平行布置，使机械臂装置2的两端沿平移导轨412移动时，移动效率更高。

参考图3，进一步的，支撑装置3包括支撑龙门架31、升降丝杆32和升降驱动单元33，支撑龙门架31安装于第二平移旋转装置5，基本臂21靠近第二端的位置可旋转连接有连接轴34，连接轴34的两端分别螺纹连接有升降丝杆32，升降丝杆32可旋转连接于支撑龙门架31的两侧，升降驱动单元33安装于支撑龙门架31驱动升降丝杆32旋转，一方面，通过支撑龙门架31使基本臂21的安装更稳定，另一方面，基本臂21与连接轴34可旋转连接，在基本臂21第二端在通过升降丝杆32绕第一端回转时，使基本臂21施加到升降丝杆32的力保持与升降丝杆32的轴线平行，提高升降丝杆32旋转驱动基本臂21第二端回转的稳定性。

参考图4～图7，本实施例的伸缩臂22下表面设有第一移动齿条23和第二移动齿条，第一移动齿条和第二移动齿条平行布置，基本臂21设有伸缩驱动电机24，伸缩驱动电机24的动力输出端连接有驱动轴25，驱动轴25设有第一移动齿轮261和第二移动齿轮262，第一移动齿轮261与第一移动齿条231啮合，第二移动齿轮262与第二移动齿条232啮合，结构简单，实现了伸缩臂22从基本臂21内快速伸缩，延长机械臂货物输送的距离，且由于第一移动齿条231与第二移动齿条232平行布置，提高了伸缩臂22伸缩的稳定性。

具体的，第一移动齿条231的齿形为左旋齿，第二移动齿条232的齿形为右旋齿，第一移动齿条231的齿形与第二移动齿条232的齿形对称布置，使第一移动齿轮261与第二移动齿轮262作用于第一移动齿条231和第二移动齿条232的作用力方向均指向内侧，对伸缩22的传动起到精确传动及自动对中的作用。

进一步的，基本臂21的伸缩腔内靠近第二端的位置设有上支撑导轮27，上支撑导轮27与伸缩臂22底面抵接，伸缩臂22靠近首端的位置设有与基本臂21伸缩腔底面抵接的下支撑导辊28和与基本臂21伸缩腔顶面抵接的上支撑导轮27，一方面，基本臂21设置上支撑导轮27作为伸缩臂22的支撑点，同时方便伸缩臂22在基本臂21的伸缩腔内伸缩运动，另一方面，使伸缩臂22在伸缩运动过程中，由于伸缩臂22的支撑点变化，伸缩臂22的重心也会变化，当伸缩臂22的重心从首端移动到尾端时，伸缩臂22的首端与基本臂21伸缩腔的接触从底面接触转移到顶面接触，因此，通过在伸缩臂22靠近首端位置设置上支撑导轮27和下支撑导轮28，避免伸缩臂22重心变化影响伸缩臂22在基本臂21伸缩腔内伸缩的效率，提高伸缩臂22伸缩的稳定性。

本实施例的上支撑导轮27的数量至少有两组，至少两组的上支撑导轮27分别布置于驱动轴25两侧，保持驱动轴25两侧的受力平衡，从而使移动齿条23和移动齿轮26的啮合更稳定，提高伸缩臂22伸缩的稳定性，同时防止由于伸缩臂22两端的受力变化导致移动齿条23和移动齿轮26啮合不到位，从而提高了移动齿条23和移动齿轮26的使用寿命。

参考图8，本实施例还包括皮带装置6，皮带装置6包括皮带驱动单元、换向辊61、皮带62和张紧机构63，基本臂21和伸缩臂22的两端均设有换向辊61，皮带62绕设于换向辊61，基本臂21与第一平移旋转装置4连接的一端设有张紧辊64，张紧机构63设置于基本臂21的换向辊61和张紧辊64之间用于张紧皮带62，提高货物输送的稳定性，提高货物输送效率；具体的，皮带驱动单元可为电动辊或皮带驱动电机。

具体的，基本臂21和伸缩臂22的上表面均铺设有高分子耐磨层，用于降低基本臂21和伸缩臂22表面的摩擦力，同时用于保护基本臂21和伸缩臂22表面不受磨损，同时，减少皮带62与基本臂21和伸缩臂22表面的摩擦力，增加皮带62、基本臂21和伸缩臂22的使用寿命。

具体的，张紧机构63包括压力辊631、张紧气缸632和张紧支架633，张紧气缸632通过张紧支架633安装于基本臂21，压力辊631通过安装支架634连接于张紧气缸632的动力输出端，换向辊61、张紧辊64和压力辊631平行布置，张紧支架633滑设有导向杆635，导向杆635一端与安装支架634连接，结构简单，通过张紧气缸632将压力辊631压紧皮带62，使皮带62张紧，另外，通过导向杆635使压力辊631的移动方向更准确，提高张紧皮带62的稳定性。

参考图1，在本实施例中，还包括控制装置7和用于收放连接控制装置的电缆的自动收缩电缆转盘8，基座1、机械臂装置2和支撑装置3均与控制装置1电连接，方便对控制基座1、机械臂装置2和支撑装置3进行编程控制，提高机器人使用的便捷程度，提高货物堆垛的效率，另外，通过安装于机械臂装置2一侧的自动收缩电缆转盘8进行收放连接控制装置7和机械臂装置2之间的连接线，提高设备使用的安全性，防止连接线杂乱堆放，避免连接线造成的安全隐患。

在本实施例中，控制装置1包括主电柜71和控制电箱72，主电柜71用于供电，控制电箱72安装于机械臂装置2一侧分用于与伸缩驱动电机24连接。

综上，本发明有效提高了货物堆垛的稳定性，降低了货物堆垛的成本，且机器人的使用更灵活，方便从不同高度和方向进行堆垛货物。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种货物堆垛机器人，其特征在于，包括基座、机械臂装置和支撑装置，所述基座包括第一平台和第二平台，所述第一平台安装有第一平移旋转装置，所述第二平台安装有第二平移旋转装置，所述机械臂装置一端与第一平移旋转装置可转动连接，所述支撑装置一端与第二平移旋转装置可转动连接，所述机械臂装置与支撑装置连接；

所述机械臂装置包括基本臂和伸缩臂，所述基本臂设有伸缩腔，所述伸缩臂套设于基本臂的伸缩腔内进行伸缩，所述基本臂的第一端与第一平移旋转装置可转动连接，所述基本臂靠近第二端的位置与支撑装置可转动连接，所述支撑装置用于使基本臂的第二端绕第一端做回转运动。

2.根据权利要求1所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述第一平移旋转装置和第二平移旋转装置均包括平移机构和旋转基座，所述平移机构包括平移驱动单元和平移导轨，所述旋转基座滑动安装于所述平移导轨，所述平移驱动单元用于驱动旋转基座沿平移导轨移动，所述基本臂的第一端铰接于第一平移旋转装置的旋转基座，所述支撑装置与第二平移旋转装置的旋转基座铰接，所述第一平移旋转装置的平移导轨与第二平移旋转装置的平移导轨平行布置。

3.根据权利要求1所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述支撑装置包括支撑龙门架、升降丝杆和升降驱动单元，所述支撑龙门架安装于第二平移旋转装置，所述基本臂靠近第二端的位置可旋转连接有连接轴，所述连接轴的两端分别螺纹连接有所述升降丝杆，所述升降丝杆可旋转连接于所述支撑龙门架的两侧，所述升降驱动单元安装于支撑龙门架驱动所述升降丝杆旋转。

4.根据权利要求1所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述伸缩臂下表面设有第一移动齿条和第二移动齿条，所述第一移动齿条和第二移动齿条平行布置，所述基本臂设有伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机的动力输出端连接有驱动轴，所述驱动轴设有第一移动齿轮和第二移动齿轮，所述第一移动齿轮与第一移动齿条啮合，所述第二移动齿轮与第二移动齿条啮合。

5.根据权利要求4所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述第一移动齿条的齿形为左旋齿，所述第二移动齿条的齿形为右旋齿，所述第一移动齿条的齿形与第二移动齿条的齿形对称布置。

6.根据权利要求4所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述基本臂的伸缩腔内靠近第二端的位置设有上支撑导轮，所述上支撑导轮与伸缩臂底面抵接，所述伸缩臂靠近首端的位置设有与基本臂伸缩腔底面抵接的下支撑导辊和与基本臂伸缩腔顶面抵接的上支撑导轮。

7.根据权利要求6所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述上支撑导轮的数量至少有两组，至少两组的上支撑导轮分别布置于驱动轴两侧。

8.根据权利要求1所述的货物堆垛机器人，其特征在于，还包括皮带装置，所述皮带装置包括皮带驱动单元、换向辊、皮带和张紧机构，所述基本臂和伸缩臂的两端均设有换向辊，所述皮带绕设于所述换向辊，所述基本臂与第一平移旋转装置连接的一端设有张紧辊，所述张紧机构设置于基本臂的换向辊和张紧辊之间用于张紧皮带。

9.根据权利要求8所述的货物堆垛机器人，其特征在于，所述张紧机构包括压力辊、张紧气缸和张紧支架，所述张紧气缸通过张紧支架安装于基本臂，所述压力辊通过安装支架连接于张紧气缸的动力输出端，所述换向辊、张紧辊和压力辊平行布置，所述张紧支架滑设有导向杆，所述导向杆一端与安装支架连接。

10.根据权利要求1所述的货物堆垛机器人，其特征在于，还包括控制装置和用于收放连接控制装置的电缆的自动收缩电缆转盘，所述基座、机械臂装置和支撑装置均与控制装置电连接，所述自动收缩电缆转盘安装于机械臂装置一侧。