CN111792367B - 一种使用吸力配重的五轴搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，包括：吸盘内部设有增加吸盘吸力的增压机构，增压机构包括可活动的定位环和电磁铁，机器人通过吸盘吸附固定在物体表面，而负压风机可对吸盘提供持续的吸力，吸盘中的定位环可避免吸盘的吸力泄露，定位环、导向机构及电磁铁可保证吸盘与其吸附的物体之间保持较大的空隙，这样在通过负压风机将吸盘内气体吸出时，可使吸盘内较多的区域处于低压状态，改变吸盘内外压强差，增加吸盘吸附在物体表面的吸力，机器人底部通过吸盘固定时固定稳固，无需使用配重块进行配重，机器人可固定在平面或竖直面，保证机器人能够稳定工作。

Description

一种使用吸力配重的五轴搬运机器人

技术领域

本发明涉及搬运机器人技术领域，具体涉及一种使用吸力配重的五轴搬运机器人。

背景技术

机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。

搬运机器人为应用机器人运动轨迹实现代替人工搬运的自动化产品。

现有技术中，搬运机器人在使用的过程中固定往往不稳，其搬运较重物品时需要设置相应的配重装置，增加整体的重量与操作难度；

为此我们提供一种使用吸力配重的五轴搬运机器人解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，机器人底部通过可增压的吸盘固定时固定稳固，无需使用配重块进行配重，机器人可固定在平面或竖直面，保证机器人能够稳定工作。

为了实现上述目的，本发明采用的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，包括：

吸盘，吸盘位于作为总支撑的机器人底部，吸盘吸附固定于机器人底部物体表面；

持续向吸盘中提供负压的负压单元，所述负压单元包括产生负压吸力的负压风机与将负压风机产生的负压吸力输送至吸盘的输导机构，所述输导机构活动设置于机器人与负压风机之间；

增加吸盘吸力的增压机构，所述增压机构包括改变吸盘内外压强差以增加吸盘吸力的定位环与导向机构；

所述吸盘是可形变的，吸盘具有形变扩大时的扩撑状态和形变缩小时的挤压状态，在扩撑状态时，所述吸盘由内向外扩撑并保持其底面平行，在挤压状态时，所述吸盘由外向内挤压并保持其底面平行。

作为上述方案的进一步优化，所述负压风机和输导机构均设于机器人表面，所述输导机构包括相对机器人表面固定的气力管与可转动的螺纹管，所述螺纹管连通于气力管下端并可拆装的与机器人之间连接，所述螺纹管包括设置在下方的分管及固定螺纹管和分管的外管，所述气力管的下端设有固定在T形管上的软管段，所述T形管可转动的设置在外管内圈的螺纹管与分管之间。

作为上述方案的进一步优化，所述定位环呈圆环结构固定在吸盘的内侧，所述定位环上设有连接在导向机构上的直杆，所述导向机构包括固定在吸盘上方的竖移导向板及垂直设置于竖移导向板一侧的平移导向板，所述竖移导向板的表面设有供平移导向板垂直升降的导向滑槽，所述直杆的端部一体设有两组平行穿过平移导向板上导向孔的导向杆，两组导向杆的端部开口处密封有封板，所述封板上固定有端部活动贴合在平移导向板上的第一弹簧。

作为上述方案的进一步优化，所述吸盘内部设有可增加吸盘吸力的电磁铁，所述电磁铁可通电产生磁力并吸附固定在可被电磁铁吸附固定的物体上，所述电磁铁的上端有与吸盘连接有使电磁铁和吸盘之间保持间隙的连接柱。

作为上述方案的进一步优化，所述气力管连通软管段，软管段连通T形管、T形管连通分管、分管通过吸盘上的气孔连通吸盘。

作为上述方案的进一步优化，所述机器人的上方设有用于支撑工作台的工作面，所述机器人的表面设有驱动工作台在工作面表面转动的电机，所述工作台的表面固定有竖直的固定臂，所述固定臂上设有可上下滑动的活动臂，活动臂中设有可沿着活动臂长度方向平行滑动的滑板，所述滑板的一侧设有工作臂，所述滑板上设有驱动工作臂转动的小电机，所述固定臂的上端设有驱动活动臂上下滑动的升降单元。

作为上述方案的进一步优化，所述滑板的一端一体设有滑动连接在活动臂中的横向滑板，滑板的一侧设有滑动连接在固定臂的竖向滑槽中的竖向滑板，所述竖向滑板包括与其组成T字形结构的转接板，所述转接板固定滑板的端部。

作为上述方案的进一步优化，所述转接板的两端均设有可压紧并活动贴合在竖向滑槽两侧内壁上的缓冲压板。

作为上述方案的进一步优化，所述竖向滑板的两侧均设有活动贴合在竖向滑槽内壁上的滚珠，所述竖向滑板的内部设有可供滚珠循环游走的环槽，所述环槽呈0字形，且环槽的一端设有连通竖向滑板的外部并供滚珠突出于竖向滑板表面的开口。

本发明的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，具备如下有益效果：

1.本发明的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，吸盘内部设有增加吸盘吸力的增压机构，增压机构包括可活动的定位环和电磁铁，吸盘在吸附固定在机器人外部的物体上时，定位环保持与物体表面平行贴合并避免吸盘外圈部分向外翻卷出现吸力泄露，电磁铁可通电产生磁力并吸附固定在可被电磁铁吸附固定的物体上，增加吸盘的吸力；

2.本发明的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，机器人通过吸盘吸附固定在物体表面，而负压风机可对吸盘提供持续的吸力，吸盘中的定位环可避免吸盘的吸力泄露，定位环、导向机构及电磁铁可保证吸盘与其吸附的物体之间保持较大的空隙，这样在通过负压风机将吸盘内气体吸出时，可使吸盘内较多的区域处于低压状态，改变吸盘内外压强差，增加吸盘吸附在物体表面的吸力，且吸盘可通过其内部的电磁铁吸附固定在可被电磁铁吸附固定的物体上，增加吸盘的吸力，机器人底部通过吸盘固定时固定稳固，无需使用配重块进行配重，机器人可固定在平面或竖直面，保证机器人能够稳定工作。

参照后文的说明与附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式，应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制，在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的螺纹管和机器人连接结构示意图；

图4为本发明的图3中A处结构放大示意图；

图5为本发明的图3中B处结构放大示意图；

图6为本发明的固定臂处局部结构示意图；

图7为本发明的固定臂的俯视图；

图8为本发明的竖向滑板内部结构示意图。

图中：机器人1、吸盘2、螺纹管3、气力管4、负压风机5、电机6、工作面7、活动臂8、滑板9、小电机10、固定臂11、升降单元12、工作臂13、工作台14、软管段15、分管16、T形管17、外管18、气孔19、定位环20、连接柱21、电磁铁22、直杆23、平移导向板24、导向杆25、第一弹簧26、封板27、导向滑槽28、竖移导向板29、竖向滑板30、横向滑板31、滚珠32、竖向滑槽33、缓冲压板34、第二弹簧35、转接板36、环槽37。

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，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；

请参阅说明书附图1-8，本发明提供一种技术方案：一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，包括：

吸盘2，吸盘2位于作为总支撑的机器人1底部，吸盘2吸附固定于机器人1底部物体表面；

持续向吸盘2中提供负压的负压单元，负压单元包括产生负压吸力的负压风机5与将负压风机5产生的负压吸力输送至吸盘的输导机构，输导机构活动设置于机器人1与负压风机5之间；

增加吸盘2吸力的增压机构，增压机构包括改变吸盘2内外压强差以增加吸盘2吸力的定位环20与导向机构；

吸盘2是可形变的，吸盘2具有形变扩大时的扩撑状态和形变缩小时的挤压状态，在扩撑状态时，吸盘2由内向外扩撑并保持其底面平行，在挤压状态时，吸盘2由外向内挤压并保持其底面平行。

本实施例中，负压风机5和输导机构均设于机器人1表面，输导机构包括相对机器人1表面固定的气力管4与可转动的螺纹管3，螺纹管3连通于气力管4下端并可拆装的与机器人1之间连接，螺纹管3包括设置在下方的分管16及固定螺纹管3和分管16的外管18，气力管4的下端设有固定在T形管17上的软管段15，T形管17可转动的设置在外管18内圈的螺纹管3与分管16之间。

具体的，机器人1通过吸盘2吸附固定在物体表面，而负压风机5可对吸盘2提供持续的吸力，吸盘2中的定位环20可避免吸盘2的吸力泄露，定位环20、导向机构及电磁铁22可保证吸盘2与其吸附的物体之间保持较大的空隙，这样在通过负压风机5将吸盘2内气体吸出时，可使吸盘2内较多的区域处于低压状态，增加吸盘2吸附在物体表面的吸力，且吸盘2可通过其内部的电磁铁22吸附固定在可被电磁铁22吸附固定的物体上，增加吸盘2的吸力，机器人1底部通过吸盘2固定时固定稳固，无需使用配重块进行配重，机器人1可固定在平面或竖直面，保证机器人1能够稳定工作。

需要说明的是，定位环20呈圆环结构固定在吸盘2的内侧，定位环20上设有连接在导向机构上的直杆23，导向机构包括固定在吸盘2上方的竖移导向板29及垂直设置于竖移导向板29一侧的平移导向板24，竖移导向板29的表面设有供平移导向板24垂直升降的导向滑槽28，直杆23的端部一体设有两组平行穿过平移导向板24上导向孔的导向杆25；

具体的，吸盘2在机器人1的底部至少设有四组，当设有四组吸盘2时，四组吸盘2分布在机器人1的四角处，吸盘2吸附在外部物体上时，吸盘2会产生弹性形变并挤压其内部的空气排出，随着吸盘2的弹性恢复，吸盘2内部形成相对其外部低压的状态，外部的高压将吸盘2固定在物体表面；

进一步的，而在吸盘2形变的过程中其外圈容易翻卷，出现内外气压连通导致不能良好的吸附固定的现象；

为此，设计了可弹性变形的定位环20，定位环20的底面与吸盘2的底部保持平行，由于定位环20为圆环结构，其形变趋向由内向外扩撑或由外向内挤压的过程，在吸盘2形变时，定位环20可始终保持与物体表面贴合，使吸盘2的外圈不易出现翻边，对吸盘2吸附固定在物体上时，其阻隔内外空气的效果好，形成了防止吸盘2内部气压泄露以增加吸盘2吸力的作用。

吸盘2内部设有可增加吸盘2吸力的电磁铁22，电磁铁22可通电产生磁力并吸附固定在可被电磁铁22吸附固定的物体上，电磁铁22的上端有与吸盘2连接有使电磁铁22和吸盘2之间保持间隙的连接柱21。

需要说明的是，连接柱21呈圆柱形结构设置在电磁铁22的上表面外围；

具体的，连接柱21、电磁铁22、导向机构和定位环20也保证了吸盘2恢复形变时与物体之间保持较大的空隙，空隙较大时再抽出吸盘2中的气体，保证了吸盘2内外压强保持一个较大的差值，增加吸盘2的吸力。

气力管4连通软管段15，软管段15连通T形管17、T形管17连通分管16、分管16通过吸盘12上的气孔19连通吸盘2；

当负压风机5启动时，可将吸力依次通过气力管4、软管段15、T形管17、分管16并传递到吸盘2中。

在机器人1的上方设有用于支撑工作台14的工作面7，机器人1的表面设有驱动工作台14在工作面7表面转动的电机6，工作台14的表面固定有竖直的固定臂11，固定臂11上设有可上下滑动的活动臂8，活动臂8中设有可沿着活动臂8长度方向平行滑动的滑板9，滑板9的一侧设有工作臂13，滑板9上设有驱动工作臂13转动的小电机10，固定臂11的上端设有驱动活动臂8上下滑动的升降单元12；

在活动臂8的一侧也设有可驱动滑板9沿着活动臂8长度方向移动的位移单元，升降单元12和位移单元均可使用电动推杆或气缸等；

工作臂13的端部设有夹持物品的机械手或吸附固定物品的吸盘，电机6驱动工作台14转动时使工作臂13相对机器人1平面平行转动，完成工作臂13的一轴控制，升降单元12驱动活动臂8上下运动时使工作臂13相对机器人1平面上下升降运动，完成工作臂13的二轴控制，位移单元控制滑板9沿着活动臂8长度方向移动时使工作臂13沿着活动臂8的长度方向运动，完成工作臂13的三轴控制，小电机10驱动工作臂13转动时使工作臂13沿着与小电机10上转轴长度方向延伸的轴线为轴转动，完成工作臂13的四轴控制，工作臂13上设有可控制其端部的机械手或吸盘固定物品的机构，如电动推杆或负压风机，完成工作臂13的五轴控制。

工作臂3端部的的机械手或吸盘可完成在空间内的变换，方便搬运物品使用；

其中，滑板9的一端一体设有滑动连接在活动臂8中的横向滑板31，滑板9的一侧设有滑动连接在固定臂11的竖向滑槽33中的竖向滑板30，竖向滑板30包括与其组成T字形结构的转接板36，转接板36固定滑板9的端部；

本实施例中，竖向滑板30和转接板36之间组成T字形结构，竖向滑板30可稳定在竖向滑槽33中滑动，而横向滑板31也呈T字形结构，可稳定滑动设置在活动臂8中。

在转接板36的两端均设有可压紧并活动贴合在竖向滑槽33两侧内壁上的缓冲压板34；

需要说明的是，缓冲压板34和转接板36之间通过可对缓冲压板34施加弹力并将其压紧在竖向滑槽33内壁的第二弹簧35，竖向滑板30在竖向滑槽33中升降时，缓冲压板34通过第二弹簧35的弹力作用可进行一定的避让和缓冲，结构稳定性好。

具体的，竖向滑板30的两侧均设有活动贴合在竖向滑槽33内壁上的滚珠32，竖向滑板30的内部设有可供滚珠32循环游走的环槽37，环槽37呈0字形，且环槽37的一端设有连通竖向滑板30的外部并供滚珠32突出于竖向滑板30表面的开口；

进一步的，开口的宽度小于滚珠32的直径，避免滚珠32从环槽37中脱落；

为了降低滚珠32的转动时一直和竖向滑槽33内壁之间过度相对挤压出现的发热、易磨损现象，滚珠32设有多组，多组滚珠32沿着环槽37相邻排布，竖向滑板30在竖向滑槽33中滑动时，滚珠32代替竖向滑板30与竖向滑槽33的内壁接触，滚珠32在环槽37中转动以减少竖向滑板30滑动时的阻力，且滚珠32与竖向滑槽33接触并发生转动时，滚珠32必定与环槽37的内壁接触并发生相对移动，也就是说，竖向滑板30在竖向滑槽33中滑动时，滚珠32可在环槽37中循环游走并交替的和竖向滑槽33的内壁进行接触，使滚珠32的散热性和使用寿命有所提高。

本实施方式提供的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，工作过程如下：

机器人1通过吸盘2吸附固定在物体表面，而负压风机5可对吸盘2提供持续的吸力，吸盘2中的定位环20可避免吸盘2的吸力泄露，定位环20、导向机构及电磁铁22可保证吸盘2与其吸附的物体之间保持较大的空隙，这样在通过负压风机5将吸盘2内气体吸出时，可使吸盘2内较多的区域处于低压状态，增加吸盘2吸附在物体表面的吸力，且吸盘2可通过其内部的电磁铁22吸附固定在可被电磁铁22吸附固定的物体上，增加吸盘2的吸力，机器人1底部通过吸盘2固定时固定稳固，无需使用配重块进行配重，机器人1可固定在平面或竖直面，保证机器人1能够稳定搬运较重的物品；

而给吸盘2提供吸力的负压风机5上连接有气力管4，气力管4的端部通过螺纹管3、分管16与吸盘2连通，气力管4的下端设有固定在T形管17上的软管段15，T形管17可转动的设置在外管18内圈的螺纹管3与分管16之间，螺纹管3与机器人1之间通过螺纹配合连接，转动螺纹管3时，螺纹管3与机器人1之间进行固定和分离操作，而螺纹管3下端的吸盘2同步转动，方便吸盘2的拆装，而螺纹管3内部的T形管17可转动的设置在外管18内圈的螺纹管3与分管16之间，也就是说，螺纹管3转动升降时，螺纹管3与T形管17的相对位置不便，不会出现因气力管4阻挡出现不能转动螺纹管3的现象，且软管段15对螺纹管3转动并升降时进行拉伸或压缩适应性的形变。

仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于，包括：

吸盘，吸盘位于作为总支撑的机器人底部，吸盘吸附固定于机器人底部物体表面；

持续向吸盘中提供负压的负压单元，所述负压单元包括产生负压吸力的负压风机与将负压风机产生的负压吸力输送至吸盘的输导机构，所述输导机构活动设置于机器人与负压风机之间；

增加吸盘吸力的增压机构，所述增压机构包括改变吸盘内外压强差以增加吸盘吸力的定位环与导向机构；

所述吸盘是可形变的，吸盘具有形变扩大时的扩撑状态和形变缩小时的挤压状态，在扩撑状态时，所述吸盘由内向外扩撑并保持其底面平行，在挤压状态时，所述吸盘由外向内挤压并保持其底面平行。

2.根据权利要求1所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述负压风机和输导机构均设于机器人表面，所述输导机构包括相对机器人表面固定的气力管与可转动的螺纹管，所述螺纹管连通于气力管下端并可拆装的与机器人之间连接，所述螺纹管包括设置在下方的分管及固定螺纹管和分管的外管，所述气力管的下端设有固定在T形管上的软管段，所述T形管可转动的设置在外管内圈的螺纹管与分管之间。

3.根据权利要求2所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述定位环呈圆环结构固定在吸盘的内侧，所述定位环上设有连接在导向机构上的直杆，所述导向机构包括固定在吸盘上方的竖移导向板及垂直设置于竖移导向板一侧的平移导向板，所述竖移导向板的表面设有供平移导向板垂直升降的导向滑槽，所述直杆的端部一体设有两组平行穿过平移导向板上导向孔的导向杆，两组导向杆的端部开口处密封有封板，所述封板上固定有端部活动贴合在平移导向板上的第一弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述吸盘内部设有可增加吸盘吸力的电磁铁，所述电磁铁可通电产生磁力并吸附固定在可被电磁铁吸附固定的物体上，所述电磁铁的上端有与吸盘连接有使电磁铁和吸盘之间保持间隙的连接柱。

5.根据权利要求4所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述气力管连通软管段，软管段连通T形管、T形管连通分管、分管通过吸盘上的气孔连通吸盘。

6.根据权利要求5所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述机器人的上方设有用于支撑工作台的工作面，所述机器人的表面设有驱动工作台在工作面表面转动的电机，所述工作台的表面固定有竖直的固定臂，所述固定臂上设有可上下滑动的活动臂，活动臂中设有可沿着活动臂长度方向平行滑动的滑板，所述滑板的一侧设有工作臂，所述滑板上设有驱动工作臂转动的小电机，所述固定臂的上端设有驱动活动臂上下滑动的升降单元。

7.根据权利要求6所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述滑板的一端一体设有滑动连接在活动臂中的横向滑板，滑板的一侧设有滑动连接在固定臂的竖向滑槽中的竖向滑板，所述竖向滑板包括与其组成T字形结构的转接板，所述转接板固定滑板的端部。

8.根据权利要求7所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述转接板的两端均设有可压紧并活动贴合在竖向滑槽两侧内壁上的缓冲压板。

9.根据权利要求8所述的一种使用吸力配重的五轴搬运机器人，其特征在于：所述竖向滑板的两侧均设有活动贴合在竖向滑槽内壁上的滚珠，所述竖向滑板的内部设有可供滚珠循环游走的环槽，所述环槽呈0字形，且环槽的一端设有连通竖向滑板的外部并供滚珠突出于竖向滑板表面的开口。

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