CN110900619B - 一种可行走搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可行走搬运机器人，包括搬运臂机构、防倾平衡机构以及行走机构，所述行走机构包括行走轮；其中，所述搬运臂机构包括用于对货物进行抓取的末端夹具和用于驱动末端夹具进行空间转移的活动臂；所述防倾平衡机构包括转动配重块和用于驱动转动配重块进行转动的配重驱动机构，所述转动配重块通过转动杆转动连接在所述机架上，形成偏心转动结构，该偏心转动结构包括转动部和配重部，所述转动部的转动中心与转动杆的中心重合，所述配重部自所述转动中心往外延伸；所述转动配重块的转动平面与所述活动臂的活动平面平行。该搬运机器人能够根据待搬运货物的重量来调节自身的平衡，以避免发生倾倒现象，可用于搬运质量较大的物件。

Description

一种可行走搬运机器人

技术领域

本发明涉及搬运机器人，具体涉及一种可行走搬运机器人。

背景技术

随着我国制造业的飞速发展，机器人的应用越来越广泛，机器人需求量也日益增加。由于机器人能够根据特定的程序进行对应的工作，可以协助或独立完成生产工作中原本由人执行的工作，所以越来越多的场合需要使用机器人来完成某些特定的工作。例如，在货物搬运中，可采用专门用于搬运货物的搬运机器人，由于搬运机器人具有可持续长时间工作、抓举力量大、不知疲劳、不惧危险等特点，因而可以替代传统的人工搬运，从而大大减轻了人工劳动。

一般地，在工业运输中，在机器人末端安装不同的工装夹具，这样可以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作。例如，授权公告号为CN 106584419B的发明专利公开了一种用于物流派件的可移动关节型机器人，该机器人依靠转向轮与多个行走轮来行走、调整夹取空间，实现零半径转向，可在狭窄路段完成作业，转向灵活，运行平稳，质量轻便，能快速的夹取快递还能防止快递被夹坏；采用特殊的机械臂连接方式，机械臂运行稳定，耐用。虽然上述搬运机器人能够完成快递的取送和搬运，但同时存在以下的不足：

上述搬运机器人仅仅依靠自身重力来调整机械手抓取以及行走过程中的平衡，当抓取质量较大的物件时，可能会因重力不平衡而发生倾倒，因此只能用于搬运质量较小的物件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种可行走搬运机器人，该搬运机器人能够根据待搬运货物的重量来调节自身的平衡，以避免发生倾倒现象，可用于搬运质量较大的物件。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可行走搬运机器人，包括机架以及设置在机架上的搬运臂机构、防倾平衡机构、行走机构，所述行走机构包括行走轮；

其中，所述搬运臂机构包括用于对货物进行抓取的末端夹具和用于驱动末端夹具进行空间转移的活动臂；

所述防倾平衡机构包括转动配重块和用于驱动转动配重块进行转动的配重驱动机构，所述转动配重块通过转动杆转动连接在所述机架上，形成偏心转动结构，该偏心转动结构包括转动部和配重部，所述转动部的转动中心与转动杆的中心重合，所述配重部自所述转动中心往外延伸；所述转动配重块的转动平面与所述活动臂的活动平面平行。

上述可行走搬运机器人的工作原理是：

工作时，确定待搬运的货物所处位置后，通过行走机构移动至该货物前方，然后活动臂驱动末端夹具靠近该货物，并通过末端夹具对货物进行抓取。抓取到待搬运的货物后，行走机构根据特定的路线和位置移动至该货物想要存放的位置，进而将货物转移至该位置上。进一步，在上述搬运的过程中，如果待搬运的货物质量较大，末端夹具抓取货物后，会发生失衡现象(重心往货物端倾斜)，此时需要通过配重驱动机构驱动转动配重块进行转动，使得转动配重块的配重部(亦即远离转动中心的部位)绕着转动部的转动中心往远离货物的方向转动，并使得所述配重部停留在远离货物的一侧(以转动杆为界)，这样通过转动配重块的配重部的重力将重心回移，重新达到平衡的状态，因而不会发生倾倒的现象。

本发明中的一个优选方案，其中，所述活动臂包括第一活动臂和第二活动臂，所述第一活动臂的一端转动连接在固定座上，另一端与第二活动臂转动连接，所述固定座固定设置在机架上；

所述第二活动臂的一端与第一活动臂转动连接，另一端与末端夹具转动连接。通过上述结构，可以实现多轴联动，有利于提高抓取精度以及抓取的范围。

优选地，第一活动臂与固定座连接处设有第一减速器，所述第二活动臂与第一活动臂连接处设有第二减速器，所述末端夹具与第二活动臂连接处设有第三减速器。通过设置减速器，可以提高驱动电机输出后的扭矩，从而增大搬运重量的能力。

本发明中的一个优选方案，其中，所述行走机构还包括行走驱动机构，所述行走轮通过转动轴连接在机架的底部；所述行走驱动机构包括行走驱动电机。通过设置行走轮，在行走驱动电机的驱动下，可以实现整个机器人的空间移动，从而在货物之间来回穿梭，应用场合更广。

优选地，所述机架的底部两侧设有相互对称的行走安装槽，所述行走轮通过所述转动轴设置在行走安装槽中。

本发明中的一个优选方案，其中，所述防倾平衡机构还包括受力传感器和制动器，所述制动器通过可相对移动的结构与转动配重块连接，所述转动配重块与制动器之间设有制动间隙，当制动器接收到配重信号时，制动器缩小制动间隙并抱在转动配重块上。在搬运过程中，当受力传感器检测到转动配重块的配重力不足时(在最大配重的范围内)，向配重驱动机构发送增加配重的信号，配重驱动机构驱动转动杆往对应的方向转动，从而带动转动配重块的配重部继续往远离货物的一侧转动(以转动杆为界)。

本发明中的一个优选方案，其中，所述固定座上设有多个控制器，分别为用于控制转动杆进行转动的配重控制器、用于控制行走轮行走的行走控制器以及用于对货物进行抓取控制的抓取控制器；

其中，所述配重控制器和行走控制器分别与配重驱动机构和行走驱动电机形成电连接。通过上述结构，将多个执行机构的控制集合到固定座上，这样可以直接在固定座上控制多个执行动作，分别完成对应的工作。

优选地，所述抓取控制器包括用于控制第一活动臂进行移动的第一抓取控制器、用于控制第二活动臂进行移动的第二抓取控制器以及用于控制末端夹具进行移动的第三抓取控制器；其中，所述第一抓取控制器、第二抓取控制器和第三抓取控制器分别与第一减速器、第二减速器和第三减速器形成电连接。这样，在每一个关节上均连接有控制器，通过不同的控制器向不同的减速器发送对应的动作信号，从而使得整个活动达到更准确的抓取动作，有利于提高货物搬运的精度以及效率。

进一步，所述第一抓取控制器、第二抓取控制器和第三抓取控制器均通过安装板设置在固定座上，所述安装板通过螺钉固定在固定座上。

本发明中的一个优选方案，其中，所述机架上开设有转动口，所述转动杆的两端分别连接在转动口的两个侧壁上。通过上述结构，在配重的过程中，转动配重块可以在转动口中转动，有利于减小整体的体积，使得结构更加紧凑。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的搬运机器人中，通过设置可转动的偏心结构的转动配重块，在配重驱动机构的驱动下，可以调整自身的平衡点，这样可以根据实际搬运的货物进行配重，从而表面在搬运过程中发生倾倒的现象。

2、本搬运机器人采用转动式的配重结构，除了可以实现自动配重保证重心平衡外，还有利于整体结构的优化，使得本机器人结构更加紧凑。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1-3为本发明中的可行走搬运机器人的三种不同方向的立体结构示意图。

图4为本发明中的另一种实施方式中的转动配重块的平面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-3，本实施例中的可行走搬运机器人，包括机架1以及设置在机架1上的搬运臂机构、防倾平衡机构、行走机构，所述行走机构包括行走轮2和行走驱动机构；其中，所述搬运臂机构包括用于对货物进行抓取的末端夹具3、用于驱动末端夹具3进行空间转移的活动臂以及用于驱动末端夹具3和活动臂进行运动的搬运臂驱动机构；所述防倾平衡机构包括转动配重块4和用于驱动转动配重块4进行转动的配重驱动机构，所述配重驱动机构包括配重驱动电机和配重传动组件；所述转动配重块4通过转动杆19转动连接在所述机架1上，形成偏心转动结构，该偏心转动结构包括转动部和配重部，所述转动部的转动中心与转动杆19的中心重合，所述配重部自所述转动中心往外延伸；所述转动配重块4的转动平面与所述活动臂的活动平面平行。具体地，本实施例中的转动配重块4为呈三角形的配重块，其转动中心设置在其中一个拐角处。

参见图1-3，所述活动臂包括第一活动臂5和第二活动臂6，所述第一活动臂5的一端转动连接在固定座7上，另一端与第二活动臂6转动连接，所述固定座7通过内六角螺钉固定在机架1上；所述第二活动臂6的一端与第一活动臂5转动连接，另一端与末端夹具3转动连接。通过上述结构，可以实现多轴联动，有利于提高抓取精度以及抓取的范围。

进一步，所述第一活动臂5与固定座7连接处设有第一减速器8，所述第二活动臂6与第一活动臂5连接处设有第二减速器9，所述末端夹具3与第二活动臂6连接处设有第三减速器10。进一步，所述搬运臂驱动机构包括多个分别对应于第一活动臂5、第二活动臂6以及末端夹具3的关节驱动电机，通过设置减速器，可以提高关节驱动电机输出后的扭矩，从而增大搬运重量的能力。具体地，对于活动臂的具体驱动结构，可参考现有技术中的搬运机器人。

参见图1-3，所述行走轮2通过转动轴11连接在机架1的底部；所述行走驱动机构包括行走驱动电机和行走传动组件。通过设置行走轮2，在行走驱动电机的驱动下，可以实现整个机器人的空间移动，从而在货物之间来回穿梭，应用场合更广。具体地，行走驱动机构的具体结构可以参考现有技术中类似的驱动技术。

进一步，所述机架1的底部两侧设有相互对称的行走安装槽1-2，所述行走轮2通过所述转动轴11设置在行走安装槽1-2中。

参见图1-3，所述防倾平衡机构还包括受力传感器12和制动器13，所述制动器13通过螺钉与转动配重块4连接，所述转动配重块4与制动器13之间设有制动间隙，当制动器13接收到配重信号时，制动器13可以往转动配重块4的方向移动并抱在转动配重块4上，类似刹车过程。在搬运过程中，当受力传感器12检测到转动配重块4的配重力不足时(在最大配重的范围内)，向配重控制器14发送配重的信号，继而通过配重控制器14向配重驱动机构发送转动的信号，从而驱动转动杆19往对应的方向转动，带动转动配重块4的配重部继续往远离货物的一侧转动(以转动杆19为界)。

参见图1-3，所述固定座7上设有多个控制器，分别为用于控制转动杆19进行转动的配重控制器14、用于控制行走轮2行走的行走控制器15以及用于对货物进行抓取控制的抓取控制器；其中，所述配重控制器14和行走控制器15分别与配重驱动电机和行走驱动电机形成电连接。通过上述结构，将多个执行机构的控制集合到固定座7上，这样可以直接在固定座7上控制多个执行动作，分别完成对应的工作。具体地，所述配重驱动电机和配重传动组件的具体结构可以参考现有技术中类似的旋转驱动技术。当然，不仅限于配重驱动电机，也可以为能够实现旋转驱动的旋转驱动气缸。

进一步，所述抓取控制器包括用于控制第一活动臂5进行移动的第一抓取控制器16、用于控制第二活动臂6进行移动的第二抓取控制器17以及用于控制末端夹具3进行移动的第三抓取控制器18；其中，所述第一抓取控制器16、第二抓取控制器17和第三抓取控制器18分别与第一减速器8、第二减速器9和第三减速器10形成电连接；所述第一抓取控制器16、第二抓取控制器17和第三抓取控制器18均通过安装板20设置在固定座7上，所述安装板20通过内六角螺钉固定在固定座7上。这样，在每一个关节上均连接有控制器，通过不同的控制器向不同的减速器发送对应的动作信号，从而使得整个活动达到更准确的抓取动作，有利于提高货物搬运的精度以及效率。

所述受力传感器12、配重控制器14和行走控制器15通过内六角螺钉固定在固定座7上。

参见图1-3，所述机架1上开设有转动口1-1，所述转动杆19的两端分别连接在转动口1-1的两个侧壁上。通过上述结构，在配重的过程中，转动配重块4可以在转动口1-1中转动，有利于减小整体的体积，使得结构更加紧凑。

参见图1-3，本实施例中的可行走搬运机器人的工作原理是：

工作时，确定待搬运的货物所处位置后，行走驱动电机驱动行走轮进行转，移动至该货物前方，然后第一活动臂和第二活动根据货物的具体位置进行配合转动，使得末端夹具3靠近该货物，并通过末端夹具3对货物进行抓取。抓取到待搬运的货物后，行走机构根据特定的路线和位置移动至该货物想要存放的位置，进而将货物转移至该位置上。进一步，在上述搬运的过程中，如果待搬运的货物质量较大，末端夹具3抓取货物后，会发生失衡现象(重心往货物端倾斜)，此时需要通过配重驱动电机驱动转动配重块4进行转动，使得转动配重块4的配重部(亦即远离转动中心的部位)绕着转动部的转动中心往远离货物的方向转动，并使得所述配重部停留在远离货物的一侧(以转动杆19为界)，这样通过转动配重块4的配重部的重力将重心回移，重新达到平衡的状态，因而不会发生倾倒的现象。

实施例2

参见图4，与实施例1不同的是，本实施例中的转动配重块4为圆心角小于90°的扇形偏心块。当然，也可以为其他类似具有与转动中心偏离的配重块。

实施例3

本实施例中，可将实施例1中的内六角螺钉换成其他等同连接方式进行固定连接，例如螺栓等。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可行走搬运机器人，其特征在于，包括机架以及设置在机架上的搬运臂机构、防倾平衡机构、行走机构，所述行走机构包括行走轮；

其中，所述搬运臂机构包括用于对货物进行抓取的末端夹具和用于驱动末端夹具进行空间转移的活动臂；

所述防倾平衡机构包括转动配重块和用于驱动转动配重块进行转动的配重驱动机构，所述转动配重块通过转动杆转动连接在所述机架上，形成偏心转动结构，该偏心转动结构包括转动部和配重部，所述转动部的转动中心与转动杆的中心重合，所述配重部自所述转动中心往外延伸；所述转动配重块的转动平面与所述活动臂的活动平面平行；所述配重驱动机构包括用于驱动转动杆进行转动的配重驱动电机；所述配重驱动电机的驱动端与转动杆连接。

2.根据权利要求1所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述活动臂包括第一活动臂和第二活动臂，所述第一活动臂的一端转动连接在固定座上，另一端与第二活动臂转动连接，所述固定座固定设置在机架上；

所述第二活动臂的一端与第一活动臂转动连接，另一端与末端夹具转动连接。

3.根据权利要求2所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述第一活动臂与固定座连接处设有第一减速器，所述第二活动臂与第一活动臂连接处设有第二减速器，所述末端夹具与第二活动臂连接处设有第三减速器。

4.根据权利要求1或3所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述行走机构还包括行走驱动机构，所述行走轮通过转动轴连接在机架的底部；所述行走驱动机构包括行走驱动电机。

5.根据权利要求4所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述机架的底部两侧设有相互对称的行走安装槽，所述行走轮通过所述转动轴设置在行走安装槽中。

6.根据权利要求1所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述防倾平衡机构还包括受力传感器和制动器，所述制动器通过可相对移动的结构与转动配重块连接，所述转动配重块与制动器之间设有制动间隙，当制动器接收到配重信号时，制动器缩小制动间隙并抱在转动配重块上。

7.根据权利要求2所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述固定座上设有多个控制器，分别为用于控制转动杆进行转动的配重控制器、用于控制行走轮行走的行走控制器以及用于对货物进行抓取控制的抓取控制器；

其中，所述配重控制器和行走控制器分别与配重驱动机构和行走驱动电机形成电连接。

8.根据权利要求7所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述抓取控制器包括用于控制第一活动臂进行移动的第一抓取控制器、用于控制第二活动臂进行移动的第二抓取控制器以及用于控制末端夹具进行移动的第三抓取控制器；其中，所述第一抓取控制器、第二抓取控制器和第三抓取控制器分别与第一减速器、第二减速器和第三减速器形成电连接。

9.根据权利要求8所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述第一抓取控制器、第二抓取控制器和第三抓取控制器均通过安装板设置在固定座上，所述安装板通过螺钉固定在固定座上；

所述防倾平衡机构包括受力传感器；所述受力传感器、配重控制器和行走控制器通过内六角螺钉固定在固定座上。

10.根据权利要求1所述的可行走搬运机器人，其特征在于，所述机架上开设有转动口，所述转动杆的两端分别连接在所述转动口的两个侧壁上。

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