CN109877814A - 一种并联驱动式全自动搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种并联驱动式全自动搬运机器人，包括机架、动平台、三个完全相同的驱动分支、四个全向移动装置与两个视觉定位装置。三个驱动分支在机架上均匀分布，四个全向移动装置安装在机架的四脚，两个视觉定位装置安装在机架的视觉定位装置安装板上。当驱动分支中的驱动缸输出不同的运动规律时，动平台可实现前后、左右、上下的单向运动或多向复合运动形式，四个全向移动装置增大了本发明的工作空间，视觉定位装置能使两个定位相机获得更大的检测范围。本发明具有承载能力大、精度高、自动化程度高、灵活工作空间大的优点。

Description

一种并联驱动式全自动搬运机器人

技术领域

本发明涉及搬运机器人技术领域，特别涉及一种并联驱动式全自动搬运机器人。

背景技术

近年来，用机器人替代人力劳动完成各种高强度、机械式重复作业的趋势越来越明显，而现有技术下所采用的机器人大多为串联机械臂，其结构刚度、承载能力、搬运范围极其有限。申请号为CN201810742416的发明专利提供了一种旋转移位物料搬运机械臂及其工作方法，主要包括底座、升降立柱、横移机构、机械臂、连接件和取料机械爪等，具有自动化程度强，工作效率高的优点，但主体采用串联式机械臂结构，因此承载能力较小，控制精度不高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种承载能力强、控制精度高、全自动化的并联驱动式全自动搬运机器人。

本发明的技术方案如下：本发明包括机架、动平台、三个完全相同的驱动分支、四个全向移动装置与视觉定位装置。

所述机架呈长方体框架结构，包括四条竖梁与连接四条竖梁的横梁，顶部上为三条均匀分布的承重梁，承重梁上设有驱动缸连接铰座，并在横梁与竖梁的交接处设有两个视觉定位装置安装板。

所述驱动分支由驱动缸、活动架、驱动缸活动连接座、斜拉杆组成；三个驱动分支在机架上均匀分布。在每个驱动分支中，驱动缸布置在承重梁的上表面，驱动缸缸筒与驱动缸连接铰座铰接，缸杆与驱动缸活动连接座铰接，驱动缸活动连接座与活动架固定连接，活动架与承重梁靠第一移动副连接，所述活动架与斜拉杆通过圆柱副连接，所述圆柱副同斜拉杆与动平台一同布置在机架的承重梁以下，并且所述圆柱副的轴线与移动副的轴线呈空间垂直关系，斜拉杆通过第一转动副连接动平台，第一转动副与所述圆柱副的轴线平行。三个驱动分支中，移动副的轴线在同一平面内并且相交于一点。第一转动副在动平台上均匀分布。

所述四个全向移动装置分别固定在机架的四个竖梁的底部，由竖梁连接架、移动轮、移动轮安装板、移动轮驱动电机、两个转向气缸组成，竖梁连接架为中间掏空的长方体结构，移动轮安装板与竖梁连接架靠第二转动副连接，第二动副轴线沿竖直方向，两个转向气缸的一端铰接于竖梁连接架，两个铰接点的连线沿竖直方向，另一端铰接于移动轮安装板，这两个铰点的连线同样沿竖直方向，两个转向气缸同步驱动，移动轮三转动副连接于移动轮安装板，第三动副的轴线垂直于移动轮安装板的侧面，移动轮驱动电机固定在移动轮安装板上，并驱动移动轮旋转。

所述视觉定位装置由固定安装架、活动安装架与六个调整气缸组成，六个调整气缸在固定安装架上均匀分布，调整气缸一端通过球铰连接固定安装架，另一端通过球铰连接活动安装架。固定安装架固定连接于机架上的视觉定位装置安装板。定位相机固定连接于活动安装架。

进一步的，所述活动架为倒U形结构，包括底板与在底板左右两侧布置的两个侧板，两侧板皆垂直于底板，并且两个侧板之间相互平行，在两个侧板之间设有一圆柱用于连接斜拉杆。

与现有技术相比，该发明具有如下有益效果：（1）由三个驱动分支共同驱动动平台搬运物品，构成并联机构，提高了本发明的载重能力，减少累计误差，响应更加迅速；（2）机架四脚安装全向移动装置，增加整个搬运机器人的机动性能，使本发明具有更大的工作空间；（3）定位相机安装在定位相机调装置上，可以获得不同的检测姿态，减少了视觉定位检测死角范围。

附图说明

图1为本发明的整体三维示意图。

图2为机架的三维示意图。

图3为图1的局部放大视图。

图4为全向移动装置的三维示意图。

图5为视觉定位装置的三维示意图。

图中：1-机架；2-动平台；3-驱动分支；4-全向移动装置；5-视觉定位装置；101-竖梁；102-横梁；103-承重梁；104-驱动缸连接铰座；105-视觉定位装置安装板；301-驱动缸；302-驱动缸活动连接座；303-活动架；304-斜拉杆；305-直线导轨；306-直线导轨滑块；401-竖梁连接架；402-移动轮；403-移动轮安装板；404-移动轮驱动电机；405-转向气缸；501-固定安装架；502-调整气缸；503-活动安装架；504-定位相机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在图1所示的一种并联驱动式全自动搬运机器人，其包括机架1、动平台2、三个完全相同的驱动分支3、四个全向移动装置4与视觉定位装置5。如图2所示，所述机架呈长方体框架结构，包括四条竖梁101与连接四条竖梁的横梁102，顶部上为三条均匀分布的承重梁103，承重梁上设有驱动缸连接铰座104，并在两个横梁102与竖梁101的交接处设有视觉定位装置安装板105。如图3所示，所述驱动分支3由驱动缸301、活动架303、驱动缸活动连接座302、直线滑块306、直线滑轨305、斜拉杆304组成。三个驱动分支3在机架1上均匀分布。在每个驱动分支3中，驱动缸301布置在机架1的上表面，驱动缸301缸筒与驱动缸连接铰座104铰接，缸杆与驱动缸活动连接座302铰接，驱动缸活动连接座302与活动架303固定连接，承重梁103上表面设有直线滑轨305，活动架303与直线滑块306固定连接，直线滑块306只能在直线滑轨305上直线来回移动，构成第一移动副。所述活动架303与斜拉杆304通过圆柱副连接，该圆柱副同斜拉杆304与动平台2一同布置在机架1的承重梁103以下，并且所述圆柱副的轴线与第一移动副的轴线呈空间垂直关系，斜拉杆304通过第一转动副连接动平台2，第一转动副的轴线与所述圆柱副的轴线平行。三个驱动分支3中，三个移动副的轴线在同一平面内并且相交于一点。三个第一转动副在动平台2上均匀分布。由三个驱动分支3共同驱动动平台2搬运物品，提高了本发明的载重能力，同时，三个驱动分支3采用并联形式，不会产生累积误差，相对串联关节式的机械臂精度更高。

如图4所示，所述四个全向移动装置4分别固定在机架1的四个竖梁101的底部，由竖梁连接架401、移动轮402、移动轮安装板403、移动轮驱动电机404、两个转向气缸405组成，竖梁连接架401为中间掏空的长方体结构，移动轮安装板403与竖梁连接架靠第二转动副连接，第二转动副的轴线沿竖直方向，两个转向气缸405在高度方向上上下布置并同步驱动，转向气缸405的一端铰接于竖梁连接架401，另一端铰接于移动轮安装板403，移动轮402靠第三转动副连接于移动轮安装板403，第三转动副轴线垂直于移动轮安装板403的侧面，移动轮驱动电机404固定在移动轮安装板403上，并驱动移动轮402旋转。当转向气缸405伸长、缩短时，带动移动轮安装板403转动，进而改变移动轮402的滚动朝向，当四个全向移动装置4中的移动轮402以不同滚动朝向工作时，可以使整个搬运机器人朝不同方向行走，使整机具有较高的机动性，大大增加了本发明的灵活工作空间。

如图5所示，所述视觉定位装置5由固定安装架501、活动安装架503与连接固定安装架501与活动安装架503的六个调整气缸502组成，调整气缸502一端通过球铰连接固定安装架501，另一端通过球铰连接活动安装架503，定位相机504固定连接于活动安装架503。这里利用双定位相机504检测物品位置，确保检测精度。六个调整气缸502缸杆伸出、缩回量一定时，活动安装架503可以拥有不同的姿态，以确保定位相机504能观测到不同位置的物品，减少了视觉定位检测死角范围。

活动架303为倒U形结构，包括底板与在底板左右两侧布置的两个侧板，两侧板皆垂直于底板，并且两个侧板之间相互平行，在两个侧板之间设有一圆柱用于连接斜拉杆304。

本发明工作原理：由机构学原理可知，三个驱动分支3中的驱动缸301输出特定的运动规律，可使动平台2获得特定的运动规律，当机架1停留在原地时，动平台2可以获得前后、左右、上下的单向移动或多向复合移动形式。当转向气缸405伸长、缩短时，带动移动轮安装板403转动，进而改变移动轮402的滚动朝向，当四个全向移动装置4中的移动轮402以不同滚动朝向工作时，可以使整个搬运机器人朝不同方向行走，使整个搬运机器人获得更大的灵活工作空间。两个视觉定位装置5基于双目视觉定位原理，可以精确地将物品定位，六个调整气缸502缸杆伸出、缩回量一定时，活动安装架503可以拥有不同的姿态，以确保定位相机504能观测到不同位置的物品，减少了视觉定位检测死角范围。

Claims (3)

1.一种并联驱动式全自动搬运机器人，其特征在于：包括机架1、动平台（2）、三个完全相同的驱动分支（3）、四个全向移动装置（4）与视觉定位装置（5）；

所述驱动分支（3）由驱动缸（301）、活动架（303）、驱动缸活动连接座（302）、斜拉杆（304）组成；三个驱动分支（3）在机架（1）上均匀分布；在每个驱动分支（3）中，驱动缸（301）布置在承重梁（103）的上表面，驱动缸（301）缸筒与驱动缸连接铰座（104）铰接，缸杆与驱动缸活动连接座（302）铰接，驱动缸活动连接座（302）与活动架（303）固定连接，活动架（303）与承重梁（103）靠移动副连接，活动架（303）与斜拉杆（304）通过圆柱副连接，所述的圆柱副同斜拉杆（304）与动平台（2）一同布置在机架（1）的承重梁（103）以下，并且所述圆柱副的轴线与所述移动副的轴线呈空间垂直关系，斜拉杆（304）另一端通过第一转动副连接动平台（2），第一转动副的轴线与上述圆柱副的轴线平行；三个驱动分支（3）中的三个移动副的轴线在同一平面内并且相交于一点；所述三个第一转动副在动平台（2）上均匀分布；

所述四个全向移动装置（4）分别固定在机架（1）的四个竖梁（101）的底部，由竖梁连接架（401）、移动轮（402）、移动轮安装板（403）、移动轮驱动电机（404）、两个转向气缸（405）组成，竖梁连接架（401）为中间掏空的长方体结构，移动轮安装板（403）与竖梁连接架靠第二转动副连接，第二转动副轴线沿竖直方向，两个转向气缸（405）的一端铰接于竖梁连接架，两个铰接点的连线沿竖直方向，两个转向气缸（405）的另一端铰接于移动轮安装板（403），这两个铰接点的连线同样沿竖直方向，两个转向气缸（405）同步驱动，移动轮（402）靠第三转动副连接于移动轮安装板（403），第三转动副轴线垂直于移动轮安装板（403）的侧面，移动轮驱动电机（404）固定在移动轮安装板（403）上，并驱动移动轮（402）旋转；

所述视觉定位装置（5）由固定安装架（501）、活动安装架（503）与六个调整气缸（502）组成，调整气缸（502）在固定安装架（501）上均匀分布，调整气缸（502）的一端通过球铰连接固定安装架（501），另一端通过球铰连接活动安装架（503），固定安装架（501）固定连接于机架（1）上的视觉定位装置安装板（105），定位相机（504）固定连接于活动安装架（503）。

2.如权利要求1所述的一种并联驱动式全自动搬运机器人，其特征在于：所述活动架（303）为倒U形结构，包括底板与在底板左右两侧布置的两个侧板，两侧板皆垂直于底板，并且两个侧板之间相互平行，在两个侧板之间设有一圆柱用于连接斜拉杆（304）。

3.如权利要求1所述的一种并联驱动式全自动搬运机器人，其特征在于：所述机架呈长方体框架结构，包括四条竖梁（101）与连接四条竖梁的横梁（102），顶部上为三条均匀分布的承重梁（103），承重梁上设有驱动缸连接铰座（104），并在横梁（102）与竖梁（101）的交接处设有两个视觉定位装置安装板（105）。