CN110065759B - 一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，包括机架、载物托盘、以及纵移机构、横移机构、纵横转换机构和顶升机构，所述纵移机构和横移机构的电机减速机组、轴和多个移轮之间均通过链轮链条与所述横向轴传动连接；所述纵横转换机构和升降机构的电机减速机组、转换轴和轴套之间均通过相互啮合的两个圆柱齿轮传动连接；所述机架内安装有给电机供电的电池模组；本发明提供的技术方案中，通过轴和轴套两两套装的方式完成不同功能的传动与转换，优化了整体驱动到传动到执行的结构，使四向穿梭机器人的内部空间结构更为紧凑，便于四向穿梭机器人在设定范围内完成纵横向行走、换轨运行、托举输送、定位存储等多种功能。

Description

一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人

技术领域

本发明涉及多层仓储系统的智能输送装备技术领域，特别涉及一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人。

背景技术

为了提高自动化立体仓库利用率，快速存取货物单元，诞生了四向穿梭移载设备，四向穿梭移载设备是一种智能机器人，通过预设的程序，可以在田字形轨道中沿横向或纵向任意运行，可实现仓储系统中对货物进行自动托举、搬运、存放、换层、调度，输送到任意指定的位置，在保证自动仓储系统的高密度条件下，充分展示了四向穿梭机器人灵活性和便捷性。

现有的穿梭移载设备由于需要多套装置分别实现纵移、横移、换向和升降等多种功能，通常结构复杂，导致移载设备体积过大，运载速度低，稳定性差，定位精度低。

发明内容

本发明的目的是提出一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，旨在解决现有的穿梭移载设备结构复杂，导致四向移载设备体积过大，运载速度低，稳定性差，定位精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，包括机架、安装于机架上的载物托盘、以及安装于机架内的纵移机构、横移机构、纵横转换机构和顶升机构，所述纵移机构包括纵移电机减速机组、两个横向轴、以及多个纵移轮，所述多个纵移轮通过摆动臂安装于横向轴的两端，所述纵移电机减速机组的输出端通过链轮链条与所述横向轴传动连接，以完成纵向前后运行；所述横移机构包括横移电机减速机组、两个纵向轴、以及多个横移轮，所述多个横移轮安装于纵向轴的两端，所述横移电机减速机组的输出端通过链轮链条与所述纵向轴传动连接，且链条上设有张紧轮，以完成横向左右运行；所述纵横转换机构包括转换电机减速机组、第一转换轴、以及套设于所述两个横向轴的两个横向轴套，所述转换电机减速机组的输出端与所述第一转换轴之间通过相互啮合的两个圆柱齿轮传动连接，所述第一转换轴的两端与两个横向轴套之间通过相互啮合的两个伞状齿轮传动连接，以带动摆动臂转动将纵移轮抬升来实现纵横向换向的功能；所述升降机构包括升降电机减速机组、第二转换轴、以及套设于所述两个纵向轴的两个纵向轴套，每一纵向轴套的两端固定安装有两个凸轮，所述升降电机减速机组的输出端与所述第二转换轴之间通过相互啮合的两个圆柱齿轮传动连接，所述第二转换轴的两端与两个纵向轴套之间通过相互啮合的两个伞状齿轮传动连接，以带动凸轮转动将载物托盘顶升来实现通过托举货物以存取货物的功能；所述机架内安装有给电机供电的电池模组。

优选地，所述纵移机构还包括设于机架下方的多个纵移导向轮，每一纵移导向轮安装于每一摆动臂的下端，且对应与每一纵移轮垂直设置，每一纵移导向轮可对应随每一纵移轮摆动内藏。

优选地，所述横移机构还包括设于机架侧面的多个横移导向轮，所述横移导向轮位于所述横移轮的左右两侧，且每一横移导向轮对应与每一横移轮垂直设置。

优选地，所述横移机构还包括设于所述机架内侧下部的多个过渡轮，所述过渡轮位于所述横移轮的左右两侧，且每一过渡轮与每一横移轮平行设置，实现在有缺口轨道上平稳运行。

本发明提供的技术方案中，通过所述纵横转换机构包括转换电机减速机组、第一转换轴、以及套设于所述两个横向轴的两个横向轴套，所述转换电机减速机组的输出端与所述第一转换轴之间通过相互啮合的两个圆柱齿轮传动连接，所述第一转换轴的两端与两个横向轴套之间通过相互啮合的两个伞状齿轮传动连接，以带动摆动臂转动将纵移轮抬升悬空离开轨道来实现纵横向换向的功能，同时以减小纵向移动的阻力，便于移载设备纵向移动，且纵向轴套套设于纵向轴，转换电机减速机组与纵向轴套的传动连接，保证了四向穿梭机器人的传动精度和机械性能，优化了整体驱动结构，最大限度节约空间，使四向穿梭机器人的内部空间结构更紧凑，缩小了四向穿梭机器人的体积，减少了四向穿梭机器人整体的重量，便于四向穿梭机器人的搬运和行走输送。

所述一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人具有以下优点：

（1）在有限的空间内设置四重驱动，对称设置的四联杆机构组件以两两套装的方式固定于机架，联动切换二重行走，并采用大扭矩制动伺服电机驱动，以及链轮链条加圆柱齿轮和伞状齿轮的四联杆传动方式，同时通过错位和错层设置，最大限度节约空间，同时保证了四向穿梭机器人的传动精度和机械性能；

（2）机架侧面安装有摆动伸缩的导向轮，能使四向穿梭机器人在换向行走时避免干涉，行走快速流畅；

（3）机架下部还设有跳槽行走的过渡轮，解决了四向穿梭机器人在缺口轨道中行走时的卡阻问题，有利于其在复杂路况中的正常运行；

（4）纵移、横移、纵横转换摆臂顶升、凸轮顶升均采用单电机驱动和齿轮传动，定位精准、机械强度、整机性能好；

（5）四向穿梭机器人的电池模组采用48V蓄电池进行供电，实用更灵活、环保更安全，一主一备或者多主一备，蓄电池可灵活更换；

（6）载重大，满载1000-1500Kg，高速输送，加速时间短、换向顶升快捷，效率高，提高了智能仓储系统的运行效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人的一实施例的示意图；

图2为图1的左视示意图；

图3为图1 的机架内部的示意图；

图4为图3的俯视示意图。

附图标号说明：1-机架，2-纵移机构，21-纵移电机减速机组，22-横向轴，23-纵移轮，24-纵移导向轮，3-横移机构，31-横移电机减速机组，32-纵向轴，33-横移轮，34-张紧轮，35-横移导向轮，36-过渡轮，4-纵横转换机构，41-转换电机减速机组，42-第一转换轴，43-横向轴套，5-顶升机构，51-升降电机减速机组，52-第二转换轴，53-纵向轴套，54-凸轮，6-圆齿轮，7-伞状齿轮，8-电池模组。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

实施方式

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本发明提出一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，图1至图4为本发明提出的一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人的一实施例。

请一并参阅图1至图4，所述四驱四联杆套装式四向穿梭机器人包括机架1、安装于机架1上的载物托盘、以及安装于机架1内的纵移机构2、横移机构3、纵横转换机构4和顶升机构5，所述纵移机构2包括纵移电机减速机组21、两个横向轴22、以及多个纵移轮23，所述多个纵移轮23通过摆动臂安装于横向轴22的两端，所述纵移电机减速机组21的输出端通过链轮链条与所述横向轴22传动连接，以完成纵向前后运行；所述横移机构3包括横移电机减速机组31、两个纵向轴32、以及多个横移轮33，所述多个横移轮33安装于纵向轴32的两端，所述横移电机减速机组31的输出端通过链轮链条与所述纵向轴32传动连接，且链条上设有张紧轮34，以完成横向左右运行；所述纵横转换机构4包括转换电机减速机组41、第一转换轴42、以及套设于所述两个横向轴22的两个横向轴套43，所述转换电机减速机组41的输出端与所述第一转换轴42之间通过相互啮合的两个圆齿轮6传动连接，所述第一转换轴42的两端与两个横向轴套43之间通过相互啮合的两个伞状齿轮7传动连接，以带动摆动臂转动将纵移轮23抬升来实现纵横向换向的功能；所述升降机构包括升降电机减速机组51、第二转换轴52、以及套设于所述两个纵向轴32的两个纵向轴套53，每一纵向轴套53的两端固定安装有两个凸轮54，所述升降电机减速机组51的输出端与所述第二转换轴52之间通过相互啮合的两个圆齿轮6传动连接，所述第二转换轴52的两端与两个纵向轴套53之间通过相互啮合的两个伞状齿轮7传动连接，以带动凸轮54转动将载物托盘顶升来实现通过托举货物以存取货物的功能；所述机架1内安装有给电机供电的电池模组8。

本发明提供的技术方案中，通过所述纵横转换机构4包括转换电机减速机组41、第一转换轴42、以及套设于所述两个横向轴22的两个横向轴套43，所述转换电机减速机组41的输出端与所述第一转换轴42之间通过相互啮合的两个圆齿轮6传动连接，所述第一转换轴42的两端与两个横向轴套43之间通过相互啮合的两个伞状齿轮7传动连接，以带动摆动臂转动将纵移轮23抬升悬空离开轨道来实现纵横向换向的功能，同时以减小纵向移动的阻力，便于移载设备纵向移动，且纵向轴套53套设于纵向轴32，转换电机减速机组41与纵向轴套53的传动连接，保证了四向穿梭机器人的传动精度和机械性能，优化了整体驱动结构，最大限度节约空间，使四向穿梭机器人的内部空间结构更紧凑，缩小了四向穿梭机器人的体积，减少了四向穿梭机器人整体的重量，便于四向穿梭机器人的搬运和行走输送。

本实施例中，所述纵移机构2还包括设于机架1下方的多个纵移导向轮24，每一纵移导向轮24安装于每一摆动臂的下端，且对应与每一纵移轮23垂直设置，每一纵移导向轮24可对应随每一纵移轮23摆动内藏。

本实施例中，所述横移机构3还包括设于机架1侧面的多个横移导向轮35，所述横移导向轮35位于所述横移轮33的左右两侧，且每一横移导向轮35对应与每一横移轮33垂直设置。

本实施例中，所述横移机构3还包括设于所述机架1内侧下部的多个过渡轮36，所述过渡轮36位于所述横移轮33的左右两侧，且每一过渡轮36与每一横移轮33平行设置，实现在有缺口轨道上平稳运行。

所述四驱四联杆套装式四向穿梭机器人的工作原理是：将所述四驱四联杆套装式四向穿梭机器人放置于仓储系统的特设轨道内，当遇到纵向轨道时，启动纵移电机减速机组21，控制所述多个纵移轮23纵向移动；当遇到横向轨道时，启动横移电机减速机组31，控制所述多个横移轮33横向移动；当由横移轨道转换为纵移轨道时，先暂停横移电机减速机组31，同时启动纵横转换电机减速机组41正转，控制所述多个纵移轮23下降以接触到轨道，再启动纵移电机减速机组21，反之，当由纵移轨道转换为横移轨道时，先暂停纵移电机减速机组21，同时启动纵横转换电机减速机组41反转，控制所述多个纵移轮23抬起悬空离开轨道，再启动横移电机减速机组31；当四驱四联杆套装式四向穿梭机器人运行到指定货物的正下方时，暂停纵移电机减速机组21或者横移电机减速机组31，启动升降电机减速机组51正转，控制第二转换轴52转动来带动凸轮54转动，以顶升机架1顶部的载物托盘上升，将货架上的货物进行顶取，完成取货；当载物托盘上已放置货物(载物托盘处于顶升状态)，四向穿梭机器人运行至指定货架的正下方时，启动升降电机减速机组51反转，先控制第二转换轴52转动来带动凸轮54转动，使机架1顶部的载物托盘下降，货物脱离载物托盘存放到货架上，完成存货；再启动纵移减速机组21反转，机器人返回至预设位置；以实现所述四驱四联杆套装式四向穿梭机器人的横向移动、纵向移动、纵横转换和顶升存取的控制运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，其特征在于：包括机架、安装于机架上的载物托盘、以及安装于机架内的纵移机构、横移机构、纵横转换机构和顶升机构，所述纵移机构包括纵移电机减速机组、两个横向轴、以及多个纵移轮，所述多个纵移轮通过摆动臂安装于横向轴的两端，所述纵移电机减速机组的输出端通过链轮链条与所述横向轴传动连接，以完成纵向前后运行；所述横移机构包括横移电机减速机组、两个纵向轴、以及多个横移轮，所述多个横移轮安装于纵向轴的两端，所述横移电机减速机组的输出端通过链轮链条与所述纵向轴传动连接，且链条上设有张紧轮，以完成横向左右运行；所述纵横转换机构包括转换电机减速机组、第一转换轴、以及套设于所述两个横向轴的两个横向轴套，所述转换电机减速机组的输出端与所述第一转换轴之间通过相互啮合的两个圆柱齿轮A传动连接，所述第一转换轴的两端与两个横向轴套之间通过相互啮合的两个伞状齿轮A传动连接，以带动摆动臂转动将纵移轮抬升来实现纵横向换向的功能；所述顶升机构包括升降电机减速机组、第二转换轴、以及套设于所述两个纵向轴的两个纵向轴套，每一纵向轴套的两端固定安装有两个凸轮，所述升降电机减速机组的输出端与所述第二转换轴之间通过相互啮合的两个圆柱齿轮B传动连接，所述第二转换轴的两端与两个纵向轴套之间通过相互啮合的两个伞状齿轮B传动连接，以带动凸轮转动将载物托盘顶升来实现通过托举货物以存取货物的功能；所述机架内安装有给电机供电的电池模组。

2.根据权利要求1所述的一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，其特征在于：所述纵移机构还包括设于机架下方的多个纵移导向轮，每一纵移导向轮安装于每一摆动臂的下端，且对应与每一纵移轮垂直设置，每一纵移导向轮可对应随每一纵移轮摆动内藏。

3.根据权利要求1所述的一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，其特征在于：所述横移机构还包括设于机架侧面的多个横移导向轮，所述横移导向轮位于所述横移轮的左右两侧，且每一横移导向轮对应与每一横移轮垂直设置。

4.根据权利要求1所述的一种四驱四联杆套装式四向穿梭机器人，其特征在于：所述横移机构还包括设于所述机架内侧下部的多个过渡轮，所述过渡轮位于所述横移轮的左右两侧，且每一过渡轮与每一横移轮平行设置，实现在有缺口轨道上平稳运行。