CN110745195B - 一种搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种搬运机器人。包括夹持电机驱动夹持板同步打开合并，实现货物夹持和松开动作，通过提升电机可驱动夹持板的升降动作，从而可将货物提起放下，通过驱动电机带动驱动轮前进后退，可实现小车托运转移货物动作；驱动电机、夹持电机和提升电机三者相互配合运作，可实现货物整个搬运动作，代替传统复杂的液压控制系统搬运机器人，生产制造成本和后期维护成本大大降低；搬运机器人采用中空门式结构，搬运时货物夹持在小车内部中心位置，整体处于平衡状态，机器人搬运过程比较平稳。

Description

一种搬运机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种搬运机器人。

背景技术

随着电子商务的快速发展，在线交易越来越普及。这极大程度上刺激和促进了物流仓储行业的发展。随着快递业务的指数级增长，大大加重了物流在仓储自动化上的负担，在大型的物流中心往往会采用大型的分捡系统，效率高，但成本高，对场地的要求也比较苛刻，而小型的物流集散地，又通常使用人工分捡的方式进行货物的取放，长时的工作容易导致分捡的错误率增加，严重影响到了正常的货物转运工作，迫切需要改善。

搬运机器人主要是用来搬运物体、完成作业的机器人，在装载的装车点和卸下的卸车点之间运行；传统搬运机器人采用液压或者气动控制系统夹持和起吊货物，控制系统非常复杂，生产制造成本高，后期维护成本高。

传统搬运机器人采用吊臂夹爪结构来夹取货物，有时在吊运较重货物时，机器人很容易发生侧偏，从而影响工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种搬运机器人，采用夹持电机驱动夹持板同步打开合并，实现货物夹持和松开动作，通过提升电机可驱动夹持板的升降动作，从而可将货物提起放下，通过驱动电机带动驱动轮前进后退，可实现小车托运转移货物动作；驱动电机、夹持电机和提升电机三者相互配合运作，可实现货物整个搬运动作，代替传统复杂的液压控制系统搬运机器人，生产制造成本和后期维护成本大大降低；搬运机器人采用中空门式结构，搬运时货物夹持在小车内部中心位置，整体处于平衡状态，机器人搬运过程比较平稳。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括侧墙、线缆、驱动电机、顶梁、加强角筋、水平夹持装置和提升电机；所述两侧墙顶部通过多根顶梁固定连接；所述顶梁顶部固定设置有顶板；所述顶板和侧墙之间通过加强角筋固定；所述顶板顶部两侧固定设置有控制主板、电容和锂电池；所述两侧墙前后两侧中部上方在水平方向上均固定设置有横撑；所述侧墙下方外部一端设置有从动轮；所述侧墙下方外部另一端均设置有驱动轮；所述驱动轮一侧在侧墙上固定设置有变速箱；所述驱动电机固定设置在变速箱一侧；所述驱动电机和驱动轮之间通过变速箱传动；所述水平夹持装置设置在两侧墙之间；所述水平夹持装置包括固定板、夹持电机、连接杆、固定杆和滑板；所述驱动电机、夹持电机、提升电机、锂电池、控制主板和电容之间通过线缆连接。

所述的固定板底部两侧在宽度方向上均固定设置有导轨；所述两导轨底部两端分别通过固定杆固定；所述两滑板分别滑动连接在两导轨之间；所述滑板长度等于两导轨间距；所述滑板厚度等于导轨高度。

所述的夹持电机固定设置有固定板顶部中间位置；所述夹持电机的输出轴贯穿固定板中部；所述夹持电机的输出轴底部固定设置有摆杆；所述夹持电机的输出轴设置在摆杆中部；所述摆杆两端和滑板中部通过连接杆两端转轴连接。

所述的两侧墙内部前后两侧在竖直方向上均固定设置有直角导向板；所述水平夹持装置滑动连接在四个直角导向板内部；在长度方向上相邻两直角导向板间距等于固定板长度；所述固定板长度等于固定杆长度；在宽度方向上相邻两直角导向板间距等于导轨长度；所述导轨长度等于固定板宽度。

所述的滑板底部在长度方向上均匀固定设置有多个夹持板；所述夹持板竖直设置；所述夹持板一侧底部均固定设置有胶垫。

进一步优化本技术方案，所述的顶板上方设置有提升机构；所述提升机构包括提升电机、提升杆和拉杆；所述提升电机固定设置在顶板顶部中间位置一侧；所述提升电机的输出轴端固定设置有提升杆；所述夹持电机一侧固定设置有固定轴；所述固定轴和提升杆通过拉杆两端转轴连接。

进一步优化本技术方案，所述的提升杆长度小于拉杆长度。

进一步优化本技术方案，所述的顶板顶部中间位置设置有通槽；所述拉杆两倍长度小于通槽长度；所述夹持电机、拉杆与提升杆厚度之和小于通槽宽度。

当所述提升杆和拉杆竖直朝下时，夹持板下表面和地面平齐。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、夹持电机驱动夹持板同步打开合并，实现货物夹持和松开动作。

2、通过提升电机可驱动夹持板的升降动作，从而可将货物提起放下。

3、通过驱动电机带动驱动轮前进后退，可实现小车托运转移货物动作。

4、驱动电机、夹持电机和提升电机三者相互配合运作，可实现货物整个搬运动作。

5、电机驱动代替传统复杂的液压控制系统搬运机器人，生产制造成本和后期维护成本大大降低；搬运机器人采用中空门式结构，搬运时货物夹持在小车内部中心位置，整体处于平衡状态，机器人搬运过程比较平稳。

6、当所述提升杆和拉杆竖直朝下时，夹持板下表面和地面平齐，可以保证在较薄货物夹取时，依然可以正常使用。

7、所述滑板长度等于两导轨间距；所述滑板厚度等于导轨高度，可以保证滑板在导轨内部正常自由滑动。

8、在长度方向上相邻两直角导向板间距等于固定板长度；所述固定板长度等于固定杆长度；在宽度方向上相邻两直角导向板间距等于导轨长度；所述导轨长度等于固定板宽度，可以保证水平夹持装置在四个直角导向板内部自由上下滑动。

9、所述夹持板一侧底部均固定设置有胶垫，胶垫的设置在夹持货物时起到一定的保护作用。

10、所述拉杆两倍长度小于通槽长度；所述夹持电机、拉杆与提升杆厚度之和小于通槽宽度，可以保证提升杆在通槽位置360°旋转，不影响升降动作。

11、整个装置的设计，不仅可以搬运货物，在一定状况下还可以实现货物堆叠搬运工作。

12、夹持板、侧墙、拉杆、提升杆等连接板材上均开设有多个通孔，可根据需求加高小车和夹持板长度，从而增大夹持容量，实现增大夹持搬运货物空间的效果。

附图说明

图1为一种搬运机器人的整体安装状态示意图。

图2为一种搬运机器人的夹持货物工作状态示意图。

图3为一种搬运机器人的夹持板最低落地状态示意图。

图4为一种搬运机器人的夹持板最高提升状态示意图。

图5为一种搬运机器人的水平夹持装置外部安装局部结构示意图。

图6为一种搬运机器人的水平夹持装置和直角导向板安装结构示意图。

图7为一种搬运机器人的水平夹持装置结构图。

图8为一种搬运机器人的水平夹持装置内部传动结构图。

图中：1、侧墙；101、横撑；102、从动轮；103、驱动轮；104、变速箱；105、直角导向板；2、线缆；3、驱动电机；4、顶梁；5、加强角筋；6、水平夹持装置；601、固定板；602、夹持电机；603、连接杆；604、固定杆；605、拉杆；606、滑板；607、导轨；608、夹持板；609、胶垫；610、固定轴；611、摆杆；7、提升电机；701、提升杆；8、顶板；801、控制主板；802、电容；803、锂电池；804、通槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1-8所示，一种搬运机器人其特征在于：包括侧墙1、线缆2、驱动电机3、顶梁4、加强角筋5、水平夹持装置6和提升电机7；所述两侧墙1顶部通过多根顶梁4固定连接；所述顶梁4顶部固定设置有顶板8；所述顶板8和侧墙1之间通过加强角筋5固定；所述顶板8顶部两侧固定设置有控制主板801、电容802和锂电池803；所述两侧墙1前后两侧中部上方在水平方向上均固定设置有横撑101；所述侧墙1下方外部一端设置有从动轮102；所述侧墙1下方外部另一端均设置有驱动轮103；所述驱动轮103一侧在侧墙1上固定设置有变速箱104；所述驱动电机3固定设置在变速箱104一侧；所述驱动电机3和驱动轮103之间通过变速箱104传动；所述水平夹持装置6设置在两侧墙1之间；所述水平夹持装置6包括固定板601、夹持电机602、连接杆603、固定杆604和滑板606；所述驱动电机3、夹持电机602、提升电机7、锂电池803、控制主板801和电容802之间通过线缆2连接；所述固定板601底部两侧在宽度方向上均固定设置有导轨607；所述两导轨607底部两端分别通过固定杆604固定；所述两滑板606分别滑动连接在两导轨607之间；所述滑板606长度等于两导轨607间距；所述滑板606厚度等于导轨607高度；所述夹持电机602固定设置有固定板601顶部中间位置；所述夹持电机602的输出轴贯穿固定板601中部；所述夹持电机602的输出轴底部固定设置有摆杆611；所述夹持电机602的输出轴设置在摆杆611中部；所述摆杆611两端和滑板606中部通过连接杆603两端转轴连接；所述两侧墙1内部前后两侧在竖直方向上均固定设置有直角导向板105；所述水平夹持装置6滑动连接在四个直角导向板105内部；在长度方向上相邻两直角导向板105间距等于固定板601长度；所述固定板601长度等于固定杆604长度；在宽度方向上相邻两直角导向板105间距等于导轨607长度；所述导轨607长度等于固定板601宽度；所述滑板606底部在长度方向上均匀固定设置有多个夹持板608；所述夹持板608竖直设置；所述夹持板608一侧底部均固定设置有胶垫609；所述顶板8上方设置有提升机构；所述提升机构包括提升电机7、提升杆701和拉杆605；所述提升电机7固定设置在顶板8顶部中间位置一侧；所述提升电机7的输出轴端固定设置有提升杆701；所述夹持电机602一侧固定设置有固定轴610；所述固定轴610和提升杆701通过拉杆605两端转轴连接；所述提升杆701长度小于拉杆605长度；所述顶板8顶部中间位置设置有通槽804；所述拉杆605两倍长度小于通槽804长度；所述夹持电机602、拉杆605与提升杆701厚度之和小于通槽804宽度；当所述提升杆701和拉杆605竖直朝下时，夹持板608下表面和地面平齐。

使用时，步骤一，结合图1-5所示，所述驱动电机3、夹持电机602、提升电机7、锂电池803、控制主板801和电容802之间通过线缆2连接,可通过控制主板控制驱动电机3、夹持电机602、提升电机7工作；搬运货物时，启动两侧的驱动电机3，因驱动电机3和驱动轮103之间通过变速箱104传递动力，所以两侧驱动电机3同时转动时可带动小车前进和后退，因小车底部前端安装有从动轮102，从动轮102为非驱动状态，所以当单侧驱动电机3转动时，可实现小车转向动作，根据货物所在位置调节小车运动到货物上方；本发明设计的搬运机器人为中空状态，搬运时货物位于小车的内部，搬运过程比较稳定；所以说搬运机器人采用中空门式结构进行搬运，搬运时货物夹持在小车内部中心位置，整体处于平衡状态，整个装置的重心基本位于中心，机器人搬运过程比较平稳，不会出现侧翻的现象，解决了传统搬运机器人采用吊臂夹爪结构来夹取货物，有时在吊运较重货物时，机器人很容易发生侧偏，从而影响工作的问题。

因‘所述两侧墙1前后两侧中部上方在水平方向上均固定设置有横撑101’，横撑101的设置可以对两侧的侧墙1进行加固，使得小车更加牢固，当夹持板608提升到最大高度时横撑101的下表面和导轨607的上表面平齐，所以最大夹持货物高度为夹持板608的最大提升高度，也为横撑101下表面距离地面的高度。

步骤二，结合图1-6所示，夹持板608升降过程，启动提升电机7，因提升电机7输出轴端固定设置有提升杆701，所以提升电机7转动时带动提升杆701一起转动，若在图2状态下提升杆701逆时针转动时，因‘所述夹持电机602一侧固定设置有固定轴610；所述固定轴610和提升杆701通过拉杆605两端转轴连接’，所以提升杆701会通过拉杆605推动夹持电机602向下运动，夹持电机602向下运动时，水平夹持装置6沿直角导向板105竖直向下滑动；‘在长度方向上相邻两直角导向板105间距等于固定板601长度；所述固定板601长度等于固定杆604长度；在宽度方向上相邻两直角导向板105间距等于导轨607长度；所述导轨607长度等于固定板601宽度’，可以保证水平夹持装置6在四个直角导向板105内部自由上下滑动；‘所述拉杆605两倍长度小于通槽804长度；所述夹持电机602、拉杆605与提升杆701厚度之和小于通槽804宽度’，可以保证提升杆701在通槽804位置360°旋转，不影响升降动作。

因‘当所述提升杆701和拉杆605竖直朝下时，夹持板608下表面和地面平齐’，夹持板608可以下落到地面，可以保证在较薄货物夹取时，依然可以正常使用。

同理当提升电机7反向转动时水平夹持装置6沿直角导向板105竖直向上滑动，夹持板608提升；根据货物现状可通过提升电机7将夹持板608调节到合适夹持位置。

步骤三，如图7和图8所示，夹持货物时，启动夹持电机602，夹持电机602转动时带动摆杆611一起转动，因‘所述夹持电机602的输出轴设置在摆杆611中部；所述摆杆611两端和滑板606中部通过连接杆603两端转轴连接’，所以当摆杆611逆时针转动时会通过连接杆603拉动两侧滑板606沿导轨607向中部合并，滑板606向中部运动时带动夹持板608和一侧的胶垫609一起向中部合并，从而实现将货物夹紧动作；所述滑板606长度等于两导轨607间距；所述滑板606厚度等于导轨607高度，可以保证滑板606在导轨607内部正常自由滑动；所述夹持板608一侧底部均固定设置有胶垫609，胶垫609的设置在夹持货物时起到一定的保护作用。

同理当夹持电机602反向转动时，摆杆611会通过连接杆603推动滑板606张开，夹持板608松开，从而将货物松开。

步骤四，如图1-8所示，在货物夹持状态下，通过提升电机7将水平夹持装置6提起，因货物在夹持板608作用下处于夹持状态，所以会带动货物一起向上运动，货物脱离地面，调整货物到合适高度，通过驱动电机3可控制小车搬运货物到指定位置，最后通过提升电机7将货物放下，通过夹持电机602将货物松开，通过驱动电机3将小车移出，搬运机器人搬运货物完毕。

综上所述，夹持电机602驱动夹持板608同步打开合并，实现货物夹持和松开动作；通过提升电机7可驱动夹持板608的升降动作，从而可将货物提起放下，通过驱动电机3带动驱动轮103前进后退，可实现小车托运转移货物动作，驱动电机3、夹持电机602和提升电机7三者相互配合运作，可实现货物整个搬运动作；电机驱动代替传统复杂的液压控制系统搬运机器人，生产制造成本和后期维护成本大大降低，解决了传统搬运机器人采用液压或者气动控制系统夹持和起吊货物，控制系统非常复杂，生产制造成本高，后期维护成本高的问题。

步骤五，如图1-8所示，堆叠搬运较薄货物时，将小车移动到货物下方，通过提升电机7将夹持板608放到最低位置，启动夹持电机602，夹持电机602工作带动夹持板608将货物夹紧，再次启动提升电机7，提升电机7反向转动带动夹持状态的货物提升，当货物提升到一定高度时，停止提升电机7，通过驱动电机3移动小车，使得小车移动到下一个货物的正上方，再次启动提升电机7，将夹持状态的货物放置在下方的货物上方，停止提升电机7并通过控制夹持电机602将货物松开，货物码垛在一起；再次启动提升电机7，将夹持板608放置到最底部，再次通过夹持电机602将货物夹住，此时夹持板608内夹有两个货物，通过提升电机7提升时，码垛的两个货物一起提起；重复上述操作，可实现货物多层码垛搬运工作；所以说整个装置的设计，不仅可以搬运货物，在一定状况下还可以实现货物堆叠搬运工作，本发明设计的搬运机器人应用范围较广。

夹持板608、侧墙1、拉杆305、提升杆701等连接板材上均开设有多个通孔，可根据需求加高小车和夹持板308长度，从而增大夹持容量，实现增大夹持搬运货物空间的效果。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种搬运机器人，其特征在于：包括侧墙(1)、线缆(2)、驱动电机(3)、顶梁(4)、加强角筋(5)、水平夹持装置(6)和提升电机(7)；两所述侧墙(1)顶部通过多根顶梁(4)固定连接；所述顶梁(4)顶部固定设置有顶板(8)；所述顶板(8)和侧墙(1)之间通过加强角筋(5)固定；所述顶板(8)顶部两侧固定设置有控制主板(801)、电容(802)和锂电池(803)；两所述侧墙(1)前后两侧中部上方在水平方向上均固定设置有横撑(101)；所述侧墙(1)下方外部一端设置有从动轮(102)；所述侧墙(1)下方外部另一端均设置有驱动轮(103)；所述驱动轮(103)一侧在侧墙(1)上固定设置有变速箱(104)；所述驱动电机(3)固定设置在变速箱(104)一侧；所述驱动电机(3)和驱动轮(103)之间通过变速箱(104)传动；所述水平夹持装置(6)设置在两侧墙(1)之间；所述水平夹持装置(6)包括固定板(601)、夹持电机(602)、连接杆(603)、固定杆(604)和滑板(606)；所述驱动电机(3)、夹持电机(602)、提升电机(7)、锂电池(803)、控制主板(801)和电容(802)之间通过线缆(2)连接；所述固定板(601)底部两侧在宽度方向上均固定设置有导轨(607)；两所述导轨(607)底部两端分别通过固定杆(604)固定；两所述滑板(606)分别滑动连接在两导轨(607)之间；所述滑板(606)长度等于两导轨(607)间距；所述滑板(606)厚度等于导轨(607)高度；所述夹持电机(602)固定设置有固定板(601)顶部中间位置；所述夹持电机(602)的输出轴贯穿固定板(601)中部；所述夹持电机(602)的输出轴底部固定设置有摆杆(611)；所述夹持电机(602)的输出轴设置在摆杆(611)中部；所述摆杆(611)两端和滑板(606)中部通过连接杆(603)两端转轴连接；两所述侧墙(1)内部前后两侧在竖直方向上均固定设置有直角导向板(105)；所述水平夹持装置(6)滑动连接在四个直角导向板(105)内部；在长度方向上相邻两直角导向板(105)间距等于固定板(601)长度；所述固定板(601)长度等于固定杆(604)长度；在宽度方向上相邻两直角导向板(105)间距等于导轨(607)长度；所述导轨(607)长度等于固定板(601)宽度；所述滑板(606)底部在长度方向上均匀固定设置有多个夹持板(608)；所述夹持板(608)竖直设置；所述夹持板(608)一侧底部均固定设置有胶垫(609)；所述顶板(8)上方设置有提升机构；所述提升机构包括提升电机(7)、提升杆(701)和拉杆(605)；所述提升电机(7)固定设置在顶板(8)顶部中间位置一侧；所述提升电机(7)的输出轴端固定设置有提升杆(701)；所述夹持电机(602)一侧固定设置有固定轴(610)；所述固定轴(610)和提升杆(701)通过拉杆(605)两端转轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述提升杆(701)长度小于拉杆(605)长度。

3.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述顶板(8)顶部中间位置设置有通槽(804)；所述拉杆(605)两倍长度小于通槽(804)长度；所述夹持电机(602)、拉杆(605)与提升杆(701)厚度之和小于通槽(804)宽度。

4.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：当所述提升杆(701)和拉杆(605)竖直朝下时，夹持板(608)下表面和地面平齐。

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