CN112093466A - 一种片盒移载智能复合机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种片盒移载智能复合机器人，属于自动化机器人的技术领域，该机器人包括：AGV移载车；设于该AGV移载车上的机械臂；装于该机械臂上的插架机构，通过该机械臂驱动插架机构同步或单独作轴向运动和360°转向运动，其中，作轴向运动包括在X向、Y向和Z向三者中单一方向或同时在多个轴向方向上的合成位移；装于插架机构上的视觉定位装置补偿所述AGV移载车的移动误差，以达到能在高负载、大作业半径情况下实现产品高精度搬运的目的。
Description
技术领域
本发明属于自动化机器人的技术领域，具体而言，涉及一种片盒移载智能复合机器人。
背景技术
复合机器人即是指一种可编程和多功能的移动搬运装置，用来搬运材料、零件、工具或是为了执行不同位置的不同任务而具有专门机器人，是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
在“工业4.0”和《中国制造2025》的背景下，复合搬运机器人作为智能工厂提高工作效率的战略工具，其产业发展的重要性和必要性不容忽视。而产品的研发和标准的研制需要协同推进，由一套技术指标先进，各领域相互协调的工业机器人标准体系指导机器人行业的发展，以推动技术的进步、产品的开发和产业化的发展，保证我国工业机器人行业的快速、科学发展。
市面上现有的复合机器人普遍采用AGV配合标准机器人此类方案搭配，存在负载轻、作业半径小、电池续航能力不足以及成本高等问题，很难同时满足高精度、大负载、大空间作业需求。
随着工业4.0的发展，尤其在半导体行业对精密移载复合机器人的需求加大，因此，传统采用标准AGV与标准通用机器人进行组合搭配的复合移载机器人难以满足行业需求。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种片盒移载智能复合机器人以达到能在高负载、大作业半径情况下实现产品高精度搬运的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种片盒移载智能复合机器人，该机器人包括：
AGV移载车；
设于该AGV移载车上的机械臂；
装于该机械臂上的插架机构，通过该机械臂驱动插架机构同步或单独作轴向运动和360°转向运动，其中，作轴向运动包括在X向、Y向和Z向三者中单一方向或同时在多个轴向方向上的合成位移；
装于插架机构上的视觉定位装置，通过视觉定位装置补偿所述AGV移载车的移动误差。
进一步地，所述机器人还包括：
设于AGV移载车上的至少一个产品放置机构，通过产品放置机构放置片盒。
进一步地，所述产品放置机构包括：
用于承载片盒的放置架，所述放置架设有与片盒对应匹配的定位支撑杆和限位块；
装于放置架上的RFID接收器，所述RFID接收器连接有RFID阅读器，且通过RFID接收器读取片盒上的RFID电子标签；
获取当前复合机器人的所运载的片盒信息并实时上传至上位机的MES系统，从而实现对所搬运片盒的信息过程追踪、搬运流程可追溯。
进一步地，所述插架机构包括：
装于所述机械臂上的承载板；
与片盒相适配的插架，所述插架与承载板装配连接，且插架上开设有卡槽，卡槽与片盒的固定块相匹配并通过卡槽对片盒进行限位；
该插架机构结构简单且具有自我导向定位的功能，可在插架与片盒接触时实现重力自动导向定位，以确保片盒与插架的相对位置保持固定，同时保证产品在搬运过程中不会掉落。
进一步地，所述视觉定位装置包括：
装于插架机构上的固定支架；
装于固定支架上的CCD相机，所述CCD相机的镜头设有与其配套的光源；
由于设置视觉定位装置，在片盒取、放之前，利用相机对目标位置拍照所获得的坐标信息发送至机器人以补偿AGV移载车移动的移动定位偏差，根据定位偏差实现引导定位纠偏运动，实现机械臂对产品的精确取放，避免了由于AGV移载车移动过程中所产生位置偏差，进而实现产品平稳、高速、精准以及柔性移栽的需求。
进一步地，所述机械臂包括：
装于AGV移载车上的底架；
绕Z轴转动设置于底架上的主臂，所述主臂配设有驱动其转动的J1驱动件；
沿Z轴滑动设置于主臂上的大臂，所述大臂配设有驱动其滑动的J3驱动件；
绕Z轴转动设置于大臂上的小臂，所述小臂上设有绕Z轴转动的J4轴且J4轴与插架机构装配连接，且通过复合驱动件驱动所述小臂和/或J4轴的转动运动。
进一步地，所述J1驱动件包括：
转动设于底架上的J1轴，所述J1轴与主臂连接且J1轴传动连接有J1谐波减速器；
安装于底架上的J1伺服电机，所述J1伺服电机通过J1同步带与J1谐波减速器传动连接；进而带动整个机械臂相对AGV移载车作360°自由旋转运动。
进一步地，所述J3驱动件包括：
转动设于主臂上的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆装有与其相配J3轴，J3轴滑动设于主臂上且J3轴与所述大臂连接；
装于主臂上的J3伺服电机，所述J3伺服电机连接有J3行星齿轮减速器且J3行星齿轮减速器与滚珠丝杆传动连接；
通过J3伺服电机及J3行星齿轮减速器减速将电机运动传递至滚珠丝杆，从而带动大臂与小臂的上下直线升降。
进一步地，所述大臂的端部设有J2谐波减速器且J2谐波减速器通过连接法兰与小臂连接，小臂的端部设有J4谐波减速器且J4谐波减速器通过末端连接法兰与所述插架机构连接，在大臂、小臂以及水平关节的相互配合下，能够显著提升该复合机器人在工作时的最大作业范围。
进一步地，所述复合驱动件包括：
装于大臂内的J2伺服电机和J4伺服电机，所述J2伺服电机通过J2同步带与J2谐波减速器传动连接；
套设于J2谐波减速器的主轴内部的中空传动轴，所述中空传动轴的一端与J4伺服电机之间通过J4大臂同步带传动连接，另一端与J4谐波减速器之间通过J4小臂同步带传动连接；
在通过J1伺服电机、J2伺服电机、J4伺服电机的工作可实现三个360°自由旋转的关节插补运动，进而实现小臂末端的卡爪在水平面任意X、Y方向定位和定向。
进一步地，所述中空传动轴和J4谐波减速器的主轴内套设有用于过线的中空过线管；由于内外部线缆全部实现内部关节的中空过线，解决了由于内部关节旋转运动引起的线束缠绕问题，实现了全部旋转关节的360°自由旋转，进而达到机械手臂实现作业空间范围内的任意目标位置的最短时间到达以及产品的快速取放，同时，还具有美观性，能够最大限度减少了因手臂旋转对线缆造成二次扭曲的伤害，具有结构轻便、响应快，负载高(最大可搬运负载可达15KG)，作业空间广(最大作业半径900mm)。
进一步地，所述复合驱动件还包括：设于小臂内的张紧机构并通过该张紧机构对所述J4小臂同步带进行张紧，以确保J4小臂同步带在过程中的稳定性和可靠性。
进一步地，所述AGV移载车包括：
PLC控制器，所述PLC控制器包括无线通信模块，通过无线通信模块连接至上位机；PLC控制器负责处理AGV移载车与机械臂驱动器以及无线通信模块与外部对接设备之间的逻辑信号交互；
与PLC控制器电连接的机械臂驱动器，所述机械臂控制器分别与J1驱动件、J2驱动件和复合驱动件电连接，以控制各关节所对应的驱动件做独立或合成运动；
设于内部的蓄电池，所述蓄电池连接有逆变器并通过逆变器的输出端分别与PLC控制器、机械臂驱动器、视觉定位装置和AGV移载车内的驱动总成电连接；其中，逆变器采用48v～220v的逆变器，并通过逆变器的220V输出作为驱动电源。
AGV移载车采用激光自动引导技术，能够自动扫描周围环境、自主规划行驶路线，并根据不同目标任务安排自动协同上装机器人的运动动作，从而完成多目标类型作业任务需求，同时，复合机器人根据设备任务请求由调度系统自动派发任务，通过无线通信模块实现与目标设备进行信息交互(确保AGV移载车能够准确对应每台生产设备)，并自动获取目标设备运行转态并动态调整机器人搬运动作。
本发明的有益效果为：
1.采用本发明所提供的片盒移载智能复合机器人，该复合机器人中通过对机械臂进行优化设计，其具备负载大、续航能力强的优点，在搬运过程中，有15kg的负载能力，同时，复合机器人的整体结构小巧、紧凑，并可满负荷连续8小时运行，完全能满足当前市面3C类产品片盒搬运需求。
2.采用本发明所提供的片盒移载智能复合机器人，在机械臂的设计中运用主臂绕Z轴旋转运动、大臂在主臂上沿Z轴轴向运动、小臂在大臂上绕Z轴旋转运动以及小臂上的J4轴绕Z轴旋转运动，以此实现该机械臂在运行时，活动范围大(垂直作业范围可达800，水平最大工作半径900mm)，较大的工作范围能使其更好的适应多种不同设备空间产品取放；目前市面上现有的机器人，由于其采用垂直关节串联结构无法实现大作业半径，且当机械臂完全水平展开状况下额定最大负载能力有所降低，而本申请中复合机器人采用的水平关节结构就不受此影响，全作业空间范围内、任何姿态下额定最大负载均可保证。
附图说明
图1是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人的整体结构示意图；
图2是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中局部结构示意图；
图3是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中插架机构在使用中的结构示意图；
图4是图3的A处局部放大示意图；
图5是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中插架的结构示意图；
图6是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中片盒的结构示意图；
图7是图3的侧视示意图；
图8是图7的B处局部放大示意图；
图9是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中产品放置机构的结构示意图；
图10是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中机械臂的整体结构示意图；
图11是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中主臂的结构示意图；
图12是图11的局部结构示意图；
图13是本发明所提供的片盒移载智能复合机器人中大臂和小臂的内部结构示意图；
附图中标注如下：
1-AGV移载车，2-主臂，3-大臂，4-小臂，5-CCD相机，6-插架，7-片盒，8-放置架，9-固定支架，10-光源，11-导向块，12-卡槽，13-承载板，14-限位块，15-定位支撑杆，16-RFID接收器，17-RFID阅读器，18-底架，19-J3行星齿轮减速器，20-J3伺服电机，21-末端连接法兰，22-J3轴，23-J1轴基座，24-J1伺服电机，25-J1同步带，26-主臂，27-J2伺服电机，28-J4伺服电机，29-J4大臂同步带，30-J2中空过线管，31-J2谐波减速器，32-张紧机构，33-J4小臂同步带，34-J4中空过线管，35-J4谐波减速器，36-连接法兰，37-J2同步带，38-中空传动轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
如图1所示，在本实施例中具体提供了一种片盒7移载智能复合机器人，针对AGV移载车1设计的高负载(10kg)、大行程(作业半径900mm)复合搬运，专门针对复合AGV片盒7类产品搬运应用而开发的专用4水平关节型机器人，旨在通过该复合机器人实现对片盒7类产品的搬运，该复合机器人主要包括：AGV移载车1、设于该AGV移载车1上的机械臂、装于该机械臂上的插架机构、用于放置片盒7的产品放置机构以及装于插架机构上的视觉定位装置，通过各个部分的协调运作实现片盒7搬运需求。
(1)机械臂部分
如图10所示，机械臂作为该复合机器人实现其功能的核心部件，在本实施例中所采用的机械臂与传统的关节轴机械臂存在较大的区别，分别为：在关节轴的设计上，本实施例的机械臂为水平关节轴而并非垂向关节轴；在承载载荷的范围上，本实施例的机械臂有15kg的负载能力，而市面机器人的机械臂有效负载小于8kg；在活动范围上，本实施例的机械臂的垂直作业范围可达800，水平最大工作半径900mm。
在插架机构插装片盒7之后，通过该机械臂驱动插架机构同步或单独作轴向运动和360°转向运动，其中，作轴向运动包括在X向、Y向和Z向三者中单一方向或同时在多个方向上的轴向位移，以将片盒7放置至任意的坐标位置点(X、Y、Z)，在本实施例中，机械臂的设计具体如下：
如图10所示，机械臂包括：
①装于AGV移载车1上的底架18
底架18作为该机械臂的承载基座，底架18设为中空框架，底架18的内部容纳有J1伺服电机24、J1谐波减速器等。
②绕Z轴转动设置于底架18上的主臂2
如图11、图12所示，所述主臂2配设有驱动其转动的J1驱动件，以在J1驱动件的作用下实现主臂2能够绕Z轴作360°旋转。对于J1驱动件的设计如下：
在底架18上转动设置有J1轴基座23，所述J1轴基座23与主臂2装配连接，且主臂2位于Z向的轴线方向上，J1轴基座23与J1谐波减速器的输出轴端传动连接；
在底架18上安装有J1伺服电机24，所述J1伺服电机24通过J1同步带25与J1谐波减速器的输入轴端传动连接，且在J1伺服电机24的输出轴和J1谐波减速器的输入轴端上分别设有与J1同步带25相匹配的皮带轮，利用J1谐波减速机实现扭矩放大后将旋转运动传递至J1轴基座23，实现主臂2绕Z轴360°转动功能。
③沿Z轴滑动设置于主臂2上的大臂3
如图11、图12所示，所述大臂3配设有驱动其滑动的J3驱动件，以在J3驱动件的驱动作用下，实现大臂3相对于主臂2在Z轴的轴线方向上作自由升降运动。J3驱动件的设计如下：
在主臂2上转动设置有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆装有与其相配J3轴22，即J3轴22与滚珠丝杆共同构成丝杆螺母副，并将J3轴22滑动设于主臂2上，在滚珠丝杆产生转动时，能够通过J3轴22与滚珠丝杆的共同作用实现J3轴22在Z轴方向上的位移运动，由于J3轴22与所述大臂3连接，以通过J3轴22的运动带动大臂3在Z轴方向上的位移运动，可实现Z轴方向上下约800范围内自由移动的功能。
在主臂2上安装有J3伺服电机20，所述J3伺服电机20的输出轴与J3行星齿轮减速器19的输入轴端传动连接，且J3行星齿轮减速器19的输出轴端与滚珠丝杆传动连接，行星减速器将放大扭矩后的旋转运动通过同步带传递至滚珠丝杆，以实现J3轴22的上下垂直移动。在实际应用时，传动连接的方式有多种，可以是传动带进行传动，也可以是齿轮传动，传动方式此处不作具体的限制。
④绕Z轴转动设置于大臂3上的小臂4
如图13所示，小臂4上设有绕Z轴转动的J4轴且J4轴与插架机构装配连接，且通过复合驱动件驱动所述小臂4和/或J4轴的转动运动。在实际运动过程中，通过小臂4在大臂3上绕Z轴转动+大臂3自身跟随主臂2绕Z轴转动，实现J4轴在X轴和/或Y轴轴向上的位移，至于两者配合实现在X轴和/或Y轴轴向上的位移的具体算法属于本领域技术人员能够通过编程设计出来，此处不再赘述，且由于J4轴绕自身作Z轴转动，J4轴自身的转动则可调整插架机构自身的位置朝向。
在所述大臂3的端部设有J2谐波减速器31且J2谐波减速器31的输出轴端通过连接法兰36与小臂4连接，以驱动小臂4进行旋转运动，小臂4的端部设有J4谐波减速器35且J4谐波减速器35的输出轴端通过末端连接法兰21与所述插架机构连接，以将力矩放大之后驱动插架机构产生转动。具体的，在实际应用中，所述复合驱动件包括：
装于大臂3内的J2伺服电机27和J4伺服电机28，所述J2伺服电机27的输出轴通过J2同步带37与J2谐波减速器31的输入轴传动连接，以通过J2谐波减速器31将J2伺服电机27的输出力矩进行放大，以实现小臂4绕Z轴360°转动功能；
套设于J2谐波减速器31的主轴(即输入轴)内部的中空传动轴38，中空转动轴与主轴各自独立转动，所述中空传动轴38的一端与J4伺服电机28之间通过J4大臂同步带29传动连接，另一端与J4谐波减速器35的输入轴端之间通过J4小臂同步带33传动连接，以实现安装在大臂3内部的J4伺服电机28能够依次通过J4大臂同步带29、J4小臂同步带33以及J4谐波减速器35，J4伺服电机28的旋转运动传递至J4小臂同步带33并带动J4谐波减速器35实现扭矩放大后带动末端连接法兰21旋转，实现末端连接法兰21绕Z轴360°转动。在实际运动时，主臂2、小臂4以及末端连接法兰21(J4轴)这三个关节的合成插补运动，即可实现末端卡爪在水平面任意X、Y方向的定位和定向。
为进一步提升该机械臂在360°无死角转动过程中不会出现线束缠绕的缺陷，所述中空传动轴38和J4谐波减速器35的主轴(即输入轴端)内分别活动套设有用于过线的J2中空过线管30和J4中空过线管34。该中空设计实现全部旋转关节中空内部过线，完美解决各关节360°旋转引起本体内、外部的线束缠绕问题，充分利用机器人本体内部空间，确保该机器人能在较狭窄的空间内运行，达到机器人定位过程中最短到达，提高机械手臂运动效率、缩短运动时间。目前市面上的复合机器人的机械手臂均无法实现本体外部线缆关节模组内部过线，导致末端外接设备如CCD相机5线路只能外部走线，因此很难实现整体360°旋转。
为进一步确保该机械臂在运行过程中的可靠性和稳定性，在述复合驱动件还包括：设于小臂4内的张紧机构32并通过该张紧机构32对所述J4小臂同步带33进行张紧，张紧机构32包括设于小臂4内部的张紧架和设于张紧架上的张紧轮，通过调节张紧轮并使张紧轮抵紧在J4小臂同步带33上，进而确保动力传动的可靠性和稳定性。
结合上述，机械臂由4个关节轴组成，通过J1伺服电机24、J2伺服电机27、J4伺服电机28的工作可实现三个自由360°旋转的关节运动和J3伺服电机20工作进行垂直移动以完成机械臂末端的位移定位。
(2)插架机构部分
如图3、图4、图5、图6、图7及图8所示，所述插架机构包括：装于所述机械臂上的承载板13和与片盒7相适配的插架6，所述插架6与承载板13装配连接，且插架6上开设有卡槽12，卡槽12与片盒7的导向块11相匹配并通过卡槽12对片盒7进行限位，以防止片盒7在插架6上产生位移。
针对不同的片盒7可设计不同的插架6，插架机构中的插架6同时起到定位和支撑的作用，具有结构简单，功能齐全，重量轻的特点。插架6和片盒7的导向块11通过45度导向槽导正后，导向块11滑入插架6的卡槽12内，从而将片盒7的Y方向限制。
当两个插架6和片盒7通过导向部分最终接触以后，两个插架6分别限制片盒7的导向块11在X方向上的位移。
(3)视觉定位装置部分
如图2所示，通过视觉定位装置补偿所述机械臂的移动误差。所述视觉定位装置包括：
装于插架机构上的固定支架9和装于固定支架9上的CCD相机5，所述CCD相机5的镜头设有与其配套的光源10，光源10位于CCD相机5的镜头下方，以对拍照进行补光，通过CCD相机5对上料区进行拍照，以确认生产设备中料框的准确位置。
以实现小臂4末端的重复定位精度为±0.02～±0.03mm，能够满足大多数片盒7产品移栽定位精度需求，同时，本实施例的复合机器人采用简单的模块化结构，使得其成本仅为国外同类机器人的60％左右。
(4)产品放置机构部分
在本实施例中，如图9所示，在AGV移载车1上设有两个产品放置机构，通过产品放置机构放置片盒7；所述产品放置机构包括：
用于承载片盒7的放置架8，所述放置架8设有与片盒7对应匹配的定位支撑杆15和限位块14，在片盒7的下方设有两组V型定位缺口，当片盒7放置在放置架8上后，各组定位缺口分别对应落入至对应的定位支撑杆15中，通过2根定位支撑杆15定位片盒7；而限位块14位于片盒7的两侧，通过调节限位块14至适当位置，以限制片盒7在定位支撑杆15上的轴向的运动。
装于放置架8上的RFID接收器16，所述RFID接收器16通信连接有RFID阅读器17，且通过RFID接收器16读取片盒7上预留的RFID电子标签，将RFID技术运用到产品读取中，识别读取每一个片盒7，记录加工运输中的每一个过程，达到溯源的目的。
(5)AGV移载车部分
主要包括：PLC控制器，所述PLC控制器配有无线通信模块，通过无线通信模块与机器臂及外部设备进行讯号通信，且PLC控制器分别与CCD相机5、RFID接收器16；其中，PLC控制器主要还包括电源、CPU(或者为MCU)、存储器、输入输出接口电路以及定位功能模块，电源用于转换成工作所需电压；输入输出接口电路用于向现场的执行部件输出相应的控制信号；无线通信模块可以采用以太网通讯模块或Profibus-DP通讯模块，用于与上位机通讯连接。
设于AGV移载车内部的蓄电池，所述蓄电池连接有逆变器并通过逆变器的输出端分别与PLC控制器、机械臂驱动器和AGV移载车1内的驱动总成电连接，以分别为PLC控制器、机械臂驱动器和AGV移载车1内的驱动总成进行供电，AGV移载车1本身自带的锂电池为DC48V，通过逆变器将DC48V电压逆变成稳定的AC220V。对于AGV移载车1内的驱动总成属于AGV移载车1现有的部分，仅是对其通电后便可正常工作，在本实施例中，AGV移载车1的驱动总成(驱动系统)采用激光SLAM导航方式，精度高且智能化，采用先进算法实现自动导航，智能避障，通过无线以太网实现与PLC控制器和目标设备进行自由通信，达到AGV移载车1与机械臂部分、目标设备三者之间的协同作业；
与PLC控制器中输入输出接口电路之间电连接的机械臂驱动器，所述机械臂控制器分别与J1伺服电机24、J2伺服电机27、J3伺服电机20以及J4伺服电机28之间电连接，PLC控制器将执行信号经机械臂驱动器转换后控制J1伺服电机24、J2伺服电机27、J3伺服电机20以及J4伺服电机28作相应的动作。
智能全向激光导航的AGV移载车1配合机械臂，能够实现多点空间产品的快速搬运；同时，全部旋转关节采用中空传动设计，以实现各关节中空内部过线，从而到达每个关节可单独作360°自由旋转，也可多个关节联动作直线插补运动，使得机械臂移动至目标位置的运动路径最佳、到达时间最短、负载能力强以及作业半径广。
其工作原理如下：通过J1伺服电机24、J2伺服电机27以及J4伺服电机28的工作可分别实现360°自由旋转的关节运动，进而实现末端在水平面任意X、Y、Z方向定位和定向，通过J3伺服电机20工作完成末端在Z轴垂直平面内定位，最终实现具有圆柱坐标作业空间的特殊类机器人；
再配合智能全向激光导航的AGV移载车1，从而实现多点空间产品的快速搬运；相比目前协作机器人与AGV移载车1搭配组合而成的复合机器人，本实施例所提供的复合机器人具有结构轻便、响应快的优点，旋转运动速度可达300°m/s，直线运动速度可达5.2m/s，比一般复合机器人快数倍，同时，具有负载高(最大可搬运负载可达15KG)、作业空间广(最大作业半径900mm)的优点，因此，最适用于平面定位以及垂直方向进行运载、装卸的多区域作业。
采用本实施例所提供的片盒7移载智能复合机器人，其工作过程如下：
运行时由MES系统派单，AGV移载车1按照AGV调度系统的运单自动规划最近的路线，运行到生产设备的上料位置停止；
通过无线通信模块与生产设备进行信息确认(确保AGV移载车1准确对应每台生产设备)；
待确定后，机械臂开始对上料区进行拍照，确认生产设备料框的准确位置后，机械臂开始先取空框并放置于AGV移载车1的放置架8上，读取标签，并将标签信息通过AGV移载车1的无线通信模块传送至上位机，由上位机经过一定的排序规则判断生成物料追溯报表；
再将满框放入生产设备的上料区，待机械臂回位后，AGV移载车1可运行下一个运单，如无运单则返回到停止点进行充电等待下一次的运单；
以此循环，通过AGV移载车1+机械臂的方式自动完成对生产设备的上下料的控制。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种片盒移载智能复合机器人，其特征在于，该机器人包括：
AGV移载车；
设于该AGV移载车上的机械臂；
装于该机械臂上的插架机构，通过该机械臂驱动插架机构同步或单独作轴向运动和360°转向运动，其中，作轴向运动包括在X向、Y向和Z向三者中单一方向或同时在多个轴向方向上的合成位移；
装于插架机构上的视觉定位装置，通过视觉定位装置补偿所述AGV移载车的移动误差。
2.根据权利要求1所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述机器人还包括：
设于AGV移载车上的至少一个产品放置机构，通过产品放置机构放置片盒。
3.根据权利要求2所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述产品放置机构包括：
用于承载片盒的放置架，所述放置架设有与片盒对应匹配的定位支撑杆和限位块；
装于放置架上的RFID接收器，所述RFID接收器连接有RFID阅读器，且通过RFID接收器读取片盒上的RFID电子标签。
4.根据权利要求1所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述插架机构包括：
装于所述机械臂上的承载板；
与片盒相适配的插架，所述插架与承载板装配连接，且插架上开设有卡槽，卡槽与片盒的固定块相匹配并通过卡槽对片盒进行限位。
5.根据权利要求1所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述视觉定位装置包括：
装于插架机构上的固定支架；
装于固定支架上的CCD相机，所述CCD相机的镜头设有与其配套的光源。
6.根据权利要求1所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述机械臂包括：
装于AGV移载车上的底架；
绕Z轴转动设置于底架上的主臂，所述主臂配设有驱动其转动的J1驱动件；
沿Z轴滑动设置于主臂上的大臂，所述大臂配设有驱动其滑动的J3驱动件；
绕Z轴转动设置于大臂上的小臂，所述小臂上设有绕Z轴转动的J4轴，且J4轴的末端与插架机构装配连接，且通过复合驱动件驱动所述小臂和/或J4轴的转动运动。
7.根据权利要求6所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述J1驱动件包括：
转动设于底架上的J1轴，所述J1轴与主臂连接且J1轴传动连接有J1谐波减速器；
安装于底架上的J1伺服电机，所述J1伺服电机通过J1同步带与J1谐波减速器传动连接。
8.根据权利要求6所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述J3驱动件包括：
转动设于主臂上的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆装有与其相配J3轴，J3轴滑动设于主臂上且J3轴与所述大臂连接；
装于主臂上的J3伺服电机，所述J3伺服电机连接有J3行星齿轮减速器且J3行星齿轮减速器与滚珠丝杆传动连接。
9.根据权利要求6所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述大臂的端部设有J2谐波减速器且J2谐波减速器通过连接法兰与小臂连接，小臂的端部设有J4谐波减速器且J4谐波减速器通过末端连接法兰与所述插架机构连接。
10.根据权利要求9所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述复合驱动件包括：
装于大臂内的J2伺服电机和J4伺服电机，所述J2伺服电机通过J2同步带与J2谐波减速器传动连接；
套设于J2谐波减速器的主轴内部的中空传动轴，所述中空传动轴的一端与J4伺服电机之间通过J4大臂同步带传动连接，另一端与J4谐波减速器之间通过J4小臂同步带传动连接。
11.根据权利要求10所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述中空传动轴和J4谐波减速器的主轴内套设有用于过线的中空过线管。
12.根据权利要求10所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述复合驱动件还包括：设于小臂内的张紧机构并通过该张紧机构对所述J4小臂同步带进行张紧。
13.根据权利要求1所述的片盒移载智能复合机器人，其特征在于，所述AGV移载车包括：
PLC控制器，所述PLC控制器包括无线通信模块，通过无线通信模块连接至上位机；
与PLC控制器电连接的机械臂驱动器，所述机械臂驱动器分别与J1驱动件、J2驱动件和复合驱动件电连接；
设于内部的蓄电池，所述蓄电池连接有逆变器并通过逆变器的输出端分别与PLC控制器、机械臂驱动器、视觉定位装置和AGV移载车内的驱动总成电连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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