CN112157641A - 双臂自主搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及双臂自主搬运机器人，其包括机架，机架包括底盘和固定于底盘上的支撑架；无人搬运车，用于承载机架，并带动机架移动；旋转驱动装置，带动支撑架在无人搬运车上转动；夹取装置，包括两个机械手机构，两个机械手机构对称设置在支撑架的两侧，每一个机械手机构包括夹取物品的夹具和带动夹具靠近或远离物品的伸缩组合臂；载台装置，承载物品；控制系统，控制无人搬运车的行走动作、控制旋转驱动装置的转动角度，以及控制机械手机构的动作。本申请具有在小车不调头转向的情况下，使上体旋转到各个方向，从而完成取放的动作，从而提高效率的效果。

Description

双臂自主搬运机器人

技术领域

本申请涉及半导体领域，尤其是涉及双臂自主搬运机器人。

背景技术

半导体在搬运的过程中对于环境的要求较高，尤其是无尘环境的要求。且需要人工操作的无尘环境的成本较高。目前无论是在半导体行业还是3C行业都面临着人员成本不断增加的问题，为了能够减少人力，削减成本，同时还可以提高工作效率，保证安全性，工厂自动化成为企业所正在追求的。

搬运机器人在这些行业中是不可少的一个环节，目前在市场存在，并运用于该行业的大多都是AGV小车搭配六轴机械臂设备，并且六轴设备以丹麦的UR六轴机械臂设备为主，国内也存在一些仿制UR的一些产品。

针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中的搬运机器人大多通过机械臂的三个维度动作来实现物品的搬动和搬取，但是工作效率还有待提升。

发明内容

为了让小车在不调头转向的情况下，使上体旋转到各个方向，从而完成取放的动作，从而提高效率，本申请提供双臂自主搬运机器人。

本申请提供的双臂自主搬运机器人采用如下的技术方案：

双臂自主搬运机器人，包括：

机架，包括底盘和固定于所述底盘上部的支撑架；

无人搬运车，用于承载所述机架，并带动所述机架移动；

旋转驱动装置，设于所述机架与所述无人搬运车之间，带动所述机架在所述无人搬运车上转动；

夹取装置，包括两个机械手机构，两个所述机械手机构对称设置在所述支撑架的两侧，每一个所述机械手机构包括夹取物品的夹具和带动所述夹具靠近或远离物品的伸缩组合臂；

载台装置，设于所述支撑架上，用于承载物品；以及，

控制系统，用于控制所述无人搬运车的行走动作、控制所述旋转驱动装置的转动角度，以及用于控制所述机械手机构的动作。

通过采用上述技术方案，采用无人搬运车实现该机器人能够自主移动，位于机架与无人搬运车之间的旋转驱动装置，能够调整机架的角度，以及无人搬运车在不需要调头的情况下，调整旋转装置的转动设定角度，从而带动机架转动设定角度，使得夹取装置对准待夹取的物品，有利于节省时间，以提高工作效率。

可选的，所述旋转驱动装置包括旋转驱动件和旋转传动组件，所述旋转驱动件固定连接于所述底盘，所述旋转传动组件连接所述无人搬运车和所述底盘。

通过采用上述技术方案，旋转驱动件通过旋转传动组件带动底盘的转动，从而带动机架的转动，以使得夹取装置能够对准物品。

可选的，所述旋转传动组件包括：

底板，固定连接在所述无人搬运车上；

齿盘，固定连接在所述底板远离所述无人搬运车的一侧；

传动齿轮，啮合连接在所述齿盘的外周侧，且传动连接于所述旋转驱动件的动力输出端；

固定导向环，固定连接在所述底板远离所述无人搬运车的一侧，且与所述齿盘同轴设置；以及，

支撑滚轮，固定连接在所述底盘靠近所述底板的一侧，所述支撑滚轮设置有多个，且圆周阵列于所述固定导向环外周侧，所述支撑滚轮周壁与所述固定导向环周壁抵紧设置。

通过采用上述技术方案，设置在底盘上的旋转驱动件带动传动齿轮的转动，传动齿轮绕齿盘转动；又由于齿盘是固定在底板上的，底盘通过支撑滚轮绕固定导向环周侧转动，因此当齿轮绕齿盘转动时，底盘以齿盘的中心轴线为转轴而转动，固定导向环起到了旋转导向的效果，从而实现了底盘的转动。

可选的，所述底板靠近所述底盘的一侧设置有遮挡所述支撑滚轮的弧形防尘件，所述弧形防尘件包围多个所述支撑滚轮设置，所述弧形防尘件与所述底盘不接触。

通过采用上述技术方案，弧形防尘件有利于保护支撑滚轮，减少灰尘对固定导向环和支撑滚轮之间转动产生影响，从而有利于提高旋转驱动装置的转动角度的精度。

可选的，所述伸缩组合臂包括：固定臂、X轴开合驱动组件、伸缩臂、Y轴伸缩驱动组件和Z轴升降驱动组件；

所述机架上竖直滑移安装有手臂开合传动安装板；

所述固定臂通过X轴开合驱动组件安装于所述手臂开合传动安装板上；

所述X轴开合驱动组件包括开合驱动件和开合传动件，所述开合驱动件安装于固定臂或安装于所述手臂开合传动安装板，所述开合传动件与所述开合驱动件传动连接，且所述开合传动件连接于所述手臂开合传动安装板及所述固定臂之间，以驱动两侧所述固定臂相对开合动作；

所述伸缩臂与所述固定臂同轴设置，且沿固定臂轴向滑移连接在所述固定臂内，所述夹具设于所述伸缩臂远离所述固定臂的端部；

所述Y轴伸缩驱动组件包括伸缩驱动件及与伸缩驱动件传动连接的伸缩传动件，所述伸缩传动件连接于固定臂与所述伸缩臂之间，以带动所述伸缩臂相对于固定臂伸缩动作；

所述Z轴升降驱动组件包括升降驱动件及与升降驱动件传动连接的升降传动件，所述升降传动件连接于所述升降驱动件及所述手臂开合传动安装板之间，以驱动所述手臂开合传动安装板升降。

通过采用上述技术方案，Z轴升降驱动组件带动固定臂和伸缩臂整体进行升降，以适应目标物品的竖直高度位置；Y轴伸缩驱动组件带动伸缩臂在固定臂内的伸缩动作，以调整机械手机构的伸长长度，以适应目标物品的水平距离位置；X轴开合驱动组件带动机架两侧的机械手机构进行开合动作，从而带动夹具的开合以便于拿取物品。

可选的，所述升降传动件包括传动连接的第一带轮传动组件和第一丝杠传动组件，所述第一带轮传动组件与所述升降驱动件传动连接，所述第一丝杠传动组件竖直设置于机架上，且与所述手臂开合传动安装板传动连接。

通过采用上述技术方案，升降驱动件通过第一带轮传动组件将驱动力传动至第一丝杠传动组件，利用第一丝杠传动组件带动手臂开合传动安装板的升降，通过带轮和丝杠的传动和驱动，将回转运动转换成直线运动，从而实现机械手机构的升降动作。

可选的，所述开合驱动件与所述固定臂连接，所述开合传动件包括第一齿轮齿条传动组件，所述第一齿轮齿条传动组件包括连接于开合驱动件动力输出端的第一直齿轮及固定于手臂开合传动安装板的第一直齿条，分别与两侧固定臂连接的开合驱动件驱动方向相反。

通过采用上述技术方案，开合驱动件通过第一齿轮齿条传动组件将驱动件的转动动作转换成直线动作，以带动所述固定臂开合运动。

可选的，所述开合驱动件上设有限位传感器,所述限位传感器连接于控制系统，以限制两个所述开合驱动件之间间隔的距离。

通过采用上述技术方案，当开合驱动件相互靠近或远离的过程中，限位传感器检测到两个开合驱动件之间的距离，以使得二者不容易产生碰撞。

可选的，所述伸缩传动件包括动力传动组件及运动传动组件，所述动力传动组件与所述伸缩驱动件动力输出端传动连接，所述运动传动组件传动连接于所述动力传动组件的动力输出端，所述运动传动组件的动力输出端与所述伸缩臂连接。

通过采用上述技术方案，动力传动组件配合运动传动组件将伸缩驱动件的回转运动转换成伸缩臂的直线运动，从而使得伸缩臂端部的夹具能够靠近或远离目标物品。

可选的，所述伸缩驱动件固定于手臂开合传动安装板；所述动力传动组件包括与所述伸缩驱动件动力输出端传动连接的第二带轮传动组件、与所述第二带轮传动组件动力输出端同轴连接的花键轴，以及与所述花键轴传动连接的第三带轮传动组件，所述第三带轮传动组件连接于所述固定臂，同时，所述第三带轮传动组件与所述花键轴在花键轴轴向上滑动连接。

通过采用上述技术方案，伸缩驱动件通过第二带轮传动组件改变伸缩驱动件的驱动方向，通过花键轴可以同时带动第三带轮传动组件同步传动，第三带轮传动组件继续将伸缩驱动件的驱动力传动至第二齿轮齿条传动组件，最后通过第二齿轮齿条传动组件驱动伸缩臂的伸缩运动，从而将伸缩驱动件的回转运动转换成伸缩臂的直线运动，从而带动伸缩臂的伸缩动作。

可选的，所述运动传动组件包括同轴连接于所述第三带轮传动组件动力输出端的花键传动轴及与花键传动轴传动连接的第四带轮传动组件，所述第四带轮传动组件的动力输出端传动连接有第二齿轮齿条传动组件，所述第二齿轮齿条传动组件的齿轮与第四带轮传动组件的动力输出端同轴连接，第二齿轮齿条传动组件的齿条与所述伸缩臂固定连接。

通过采用上述技术方案，第三带轮传动组件动力输出端带动花键传动轴同步转动，花键传动轴带动第四带轮传动组件同步传动，第四带轮传动组件带动第二齿轮齿条传动组件同步传动，从而带动伸缩臂伸缩连接在固定臂内。

可选的，所述伸缩臂的前后均设置有位置感应传感器，位置感应传感器连接于控制系统，以限制所述伸缩臂伸出所述固定臂至最大位置或最小位置。

通过采用上述技术方案，感应传感器有利于限制伸缩臂的位移最大距离和最小距离，从而使得伸缩臂不容易撞击至固定臂的端部，有利于保护伸缩臂。

可选的，所述伸缩臂远离所述固定臂的端部设置有相机，所述相机连接于控制系统，以基于视觉修正所述夹具的位置。

通过采用上述技术方案，相机在夹具预夹取物品的过程中，首先对物品即所在的环境进行拍照，根据图像识别等操作判断夹具是否正对于物品预夹取的位置，从而对夹具的位置做出修正，以使得夹具能够正确得夹稳物品，提高机械手机构的夹取精度。

可选的，所述夹具包括：

基座，固定连接在所述伸缩组合臂远离所述机架的端部；

弹性限位件，设置在两个所述基座上相对的一侧，包括限位座、弹性件和限位销，所述限位座固定连接在所述基座上，所述弹性件套接在所述限位销上，且一端与所述限位座固定连接，另一端与所述限位销固定连接；以及，

夹取感应传感器，设置在所述基座内，用于检测所述限位销的位置。

通过采用上述技术方案，当夹具相互靠近并夹取物品的过程中，限位销抵接目标物品，限位销收缩，弹性件压缩，触发夹取感应传感器，若两个夹取感应传感器均被触发，从而判断为夹具夹取到目标物品，机械手机构执行下一步操作，当机械手放置物品至设定位置后，夹具互相远离，此时弹性件释放弹性势能，助于限位销的伸出。

可选的，两个所述基座上相对的一侧设置有夹持凹槽，所述夹持凹槽内设置有缓冲层。

通过采用上述技术方案，夹持凹槽有利于增加夹具与物品的接触面积，包裹物品待夹取部位的边缘，从而有利于增加夹具夹取物品的稳定性，缓冲层一方面有利于缓冲夹具与物品之间的碰撞，有利于保护夹具和物品；另一方面，增大了夹具与物品之间的摩擦力，进一步增加夹具夹取的稳定性。

可选的，所述载台装置包括：

位移机构，包括位移驱动件、传动连接于所述位移驱动件动力输出端的位移传动组件，以及载台安装座，所述载台安装座竖直滑移连接在所述机架上，所述位移驱动件电连接于所述控制系统，所述位移传动组件连接于所述载台安装座与所述机架之间，以带动所述载台安装座相对所述机架滑移；以及，

多组的载台机构，各载台机构间隔设置，包括固定载台和可移动载台，所述固定载台固定连接在所述机架顶部和/或底部，所述可移动载台固定连接在所述载台安装座上。

通过采用上述技术方案，载台装置上设有多个载台用于承载多个目标物品，可移动载台有利于跟随机械手机构的位移，以减少机械手的动作步骤，从而有利于提高工作效率。

可选的，所述载台机构上设置有：

射频组件，用于识别置于所述载台机构上目标物品上的射频标签；

定位组件，用于识别所述载台机构上是否放置有目标物品；以及，

指示灯组件，用于指示载台机构的工作状态；

所述射频组件、定位组件和指示灯组件均电连接于所述控制系统。

通过采用上述技术方案，射频组件便于识别物品上的射频标签，实时监控物品的位置及运输状况，以便于管理物品；定位组件用于识别载台上是否有物品，便于供控制系统控制机械手的操作动作；指示灯组件有利于提示载台机构的工作状态，以便于工作人员监测机器人的工作状态，从而判断机器人是否充电等。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用无人搬运车保证该机器人能够自主移动，旋转部分可以使得无人搬运车在不调转方向的情况下，转动机架部分，从而完成各个方位的抓取任务，从而有利于提高工作效率。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中旋转驱动装置的整体结构示意图；

图3是本申请实施例中旋转驱动装置的爆炸示意图；

图4是本申请实施例中旋转驱动装置的剖面示意图；

图5是图4中A部放大示意图；

图6是本申请实施例中主要用于展示夹取装置的结构示意图；

图7是本申请实施例中主要用于展示Z轴升降驱动组件的结构示意图；

图8是本申请实施例中主要用于展示Z轴升降驱动组件的爆炸结构示意图；

图9是本申请实施例中主要用于展示X轴开合驱动组件的结构示意图；

图10是本申请实施例中主要用于展示第一齿轮齿条传动组件的爆炸结构示意图；

图11是本申请实施例中主要用于展示Y轴伸缩驱动组件的结构示意图；

图12是图11中B部放大示意图；

图13是本申请实施例中主要用于展示轴承组的爆炸结构示意图；

图14是本申请实施例主要用于展示伸缩组合臂、第四带轮传动组件和第二齿轮齿条传动组件的爆炸结构示意图；

图15是本申请实施例主要用于展示第四带轮传动组件和第二齿轮齿条传动组件的结构示意图；

图16是本申请实施例主要用于展示夹具的爆炸结构示意图；

图17是本申请实施例中主要用于展示位移机构的结构示意图；

图18本申请实施例中主要用于展示载台机构的结构示意图。

附图标记：1、机架；11、底盘；12、支撑架；2、无人搬运车；3、旋转驱动装置；31、旋转驱动件；32、旋转传动组件；321、底板；322、固定导向环；323、齿盘；324、传动齿轮；325、支撑滚轮；33、弧形防尘件；4、夹取装置；41、夹具；411、基座；4111、容纳槽；4112、夹持凹槽；4113、缓冲层；412、弹性限位件；4121、限位座；4122、弹性件；4123、限位销；413、夹取感应传感器；42、伸缩组合臂；421、固定臂；422、伸缩臂；4221、位置感应传感器；423、Z轴升降驱动组件；4231、升降传动件；42311、第一带轮传动组件；423111、第一主动轮；423112、第一从动轮；423113、第一同步带；423114、第一滑轨；423115、第一滑块；423115、第一限位块；42312、第一丝杠传动组件；423121、第一螺杆件；423122、第一螺母件；4232、升降驱动件；424、X轴开合驱动组件；4241、开合传动件；42411、第一直齿条；42412、第一直齿轮；42413、第二滑轨；42414、第二滑块；42415、第二限位块；4242、开合驱动件；4243、连接板；4244、限位传感器；4245、开合触发件；425、Y轴伸缩驱动组件；4251、伸缩传动件；42511、第二带轮传动组件；425111、第二主动轮；425112、第二从动轮；425113、第二同步带；42512、轴承组；425121、花键轴；425122、键轴承；425123、轴承座；425124、挡圈；425125、锁紧螺母；425126、滚珠花键轴套；425127、滚珠花键；425128、卡簧；42513、第三带轮传动组件；425131、第三主动轮；425132、第三从动轮；；425133、第三同步带；425134、导向轮；425135、第一涨紧轮；425136、第三滑轨；4251367、滑条；42514、花键传动轴；42515、第四带轮传动组件；425151、第四主动轮；425152、第四从动轮；425153、第四同步带；425154、第二涨紧轮；42516、第二齿轮齿条传动组件；425161、斜齿轮；425162、斜齿条；4252、伸缩驱动件；426、手臂开合传动安装板；4261、升降触发件；4262、升降感应传感器；427、开合安装框架；428、连接轴；43、相机；5、载台装置；51、位移机构；511、位移驱动件；512、位移传动组件；5121、第二螺杆件；5122、第二螺母件；513、载台安装座；5131、载台触发件；5132、载台感应传感器；514、第四滑块；515、第四滑轨；52、载台机构；521、固定载台；522、可移动载台；523、射频组件；524、定位组件；525、指示灯组件。

具体实施方式

以下结合附图1-18对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开双臂自主搬运机器人。参照图1，双臂自主搬运机器人包括机架1、用于承载机架1并带动机架1移动的无人搬运车2、设于机架1与无人搬运车2之间，驱动机架1相对无人搬运车2在水平方向上旋转的旋转驱动装置3、安装于机架1上且用于夹取目标物的夹取装置4、位于机架1上且用于临时承载目标物品的载台装置5，以及控制无人搬运车2、旋转驱动装置3、夹取装置4及载台装置5协同配合的控制系统。机架1包括底盘11和垂直安装于底盘11上部的支撑架12，支撑架12整体呈长方体状。夹取装置4包括两个机械手机构，两个机械手机构对称设置在机架1的两侧，每一个机械手机构包括夹取物品的夹具41和带动夹具41靠近或远离物品的伸缩组合臂42，两个相对的机械手机构相互靠近或远离实现夹具41取放物品。在搬运目标物的过程中，无人搬运车2按照预先设定的路线，承载机架1移动至目标物初始所在位置，旋转驱动装置3调整机架1水平角度至目标物位于夹取装置4可抓取范围内，然后伸缩组合臂42动作，使夹具41从目标物两侧夹取物品，并搬运至载台装置5，之后无人搬运车2按照预先设定的路线移动至目标物品的目标位置，再通过夹取装置4将目标物品夹取搬运至目标位置的放置点。

参照图2，旋转驱动装置3包括旋转驱动件31和旋转传动组件32，旋转驱动件31固定安装于底盘11远离无人搬运车2的一侧，旋转传动组件32连接无人搬运车2和底盘11。旋转驱动件31通过旋转传动组件32带动底盘11的转动，从而带动机架1的转动，以使得夹取装置4能够对准物品。旋转驱动件31包括步进电机和减速箱，减速箱用来降低转速，提升扭力，匹配惯量。

参照图3，旋转传动组件32包括底板321、固定导向环322、齿盘323、传动齿轮324和支撑滚轮325。

底板321，整体呈圆盘状状，固定安装在无人搬运车2的顶部。

固定导向环322，固定安装在底板321远离无人搬运车2的一侧，且位于底板321的中心位置。

齿盘323，固定安装在底板321远离无人搬运车2的一侧，其直径尺寸小于固定导向环322的直径尺寸，且与固定导向环322同轴设置。

传动齿轮324，啮合在齿盘323的外周侧，且位于固定导向环322的内部，旋转驱动件31带动传动齿轮324转动。

支撑滚轮325，通过螺纹端固定安装在底盘11靠近底板321的一侧，且不接触底板321；支撑滚轮325设置有多个，且圆周阵列分布在固定导向环322的周侧，支撑滚轮325绕固定导向环322的外周侧转动。支撑滚轮325的个数可调整，可以根据机架1整体的重量适当增加支撑滚轮325的数量。支撑滚轮325包括多个圆周阵列分布在固定导向环322周侧的正心轮和偏心轮，且多个正心轮形成的多边形不包括/不覆盖传动齿轮324的圆心。正心轮的个数优选的为两个，且两个正心轮在小于180°的夹角下可以起到定心的作用，安装时，先将偏心轮半径较小的一侧靠近齿盘323，当固定导向环322安装完毕后，再将偏心轮内径较大的一侧朝向齿盘323的方向转动，从而使得支撑滚轮325抵紧在固定导向环322的周侧，因此设置偏心轮有利于提高安装的方便性。旋转驱动件31带动传动齿轮324的转动，传动齿轮324绕齿盘323转动；由于齿盘323是固定在底板321上的，底盘11通过其上的支撑滚轮325转动连接在固定导向环322上，因此当传动齿轮324绕齿盘323转动时，底盘11以齿盘323的中心轴线为转轴而转动，固定导向环322起到了导向的效果，从而实现了底盘11的转动，转动角度由旋转驱动件31决定。

参照图3和图4，底板321靠近底盘11的一侧安装有遮挡支撑滚轮325的弧形防尘件33，弧形防尘件33整体呈圆柱形，且包围设在支撑滚轮325的外围，以减少外界环境中的灰尘等杂质对支撑滚轮325与固定导向环322之间转动的影响，提高机器人转动角度的精确性。参照图4和图5，弧形防尘件33的高度尺寸小于底盘11与底板321之间的距离尺寸，即弧形防尘件33与底盘11不接触，使得弧形防尘件33不容易影响底盘11的转动。

参照图6，伸缩组合臂42包括：固定臂421、伸缩臂422、Z轴升降驱动组件423、X轴开合驱动组件424和Y轴伸缩驱动组件425。

固定臂421，通过X轴开合驱动组件424安装在手臂开合传动安装板426上，手臂开合传动安装板426滑移连接在机架1内，手臂开合传动安装板426的滑移方向垂直于底盘11。固定臂421的长度方向平行于底盘11所在的平面。

伸缩臂422，沿固定臂421的长度方向滑移连接在固定臂421内，夹具41安装于伸缩臂422远离固定臂421的端部。

参照图7，Z轴升降驱动组件423，安装在机架1上，包括升降传动件4231和升降驱动件4232，用于带动手臂开合传动安装板426的升降动作，从而带动固定臂421升降动作，以使得机械手机构对准目标物品所在的高度。升降驱动件4232包括步进电机和减速箱，安装于底盘11上，且与旋转驱动件31对称设置。

参照图8，升降传动件4231包括第一带轮传动组件42311和第一丝杠传动组件42312。

第一带轮传动组件42311包括第一主动轮423111和第一从动轮423112，以及绕设在第一主动轮423111和第一从动轮423112外侧以带动二者同步转动的第一同步带423113。

第一丝杠传动组件42312包括第一螺杆件423121和第一螺母件423122。

其中，第一主动轮423111与升降驱动件4232的驱动轴固定安装，第一螺杆件423121的两端转动连接在机架1上，且垂直于底盘11方向设置。第一从动轮423112固定安装在第一螺杆件423121的一端，手臂开合传动安装板426固定安装在第一螺母件423122上。且机架1上沿平行于第一螺杆件423121的方向安装有两条第一滑轨423114，两条第一滑轨423114对称分布在第一螺杆件423121的两侧。手臂开合传动安装板426对应滑轨的位置安装有第一滑块423115，第一滑块423115滑移连接在第一滑轨423114上。第一滑轨423114的两端安装有第一限位块423115，以限制第一滑块423115的位置。手臂开合传动安装板426上固定安装有L型的升降触发件4261,机架1上沿第一螺杆件423121的长度方向的两端设置有升降感应传感器4262，升降感应传感器4262设置为红外传感器。当升降触发件4261遮挡触发升降感应传感器4262时，即手臂开合传动安装板426到达极端位置，此时升降驱动件4232停止转动，以保护机械手机构。

升降驱动件4232依次通过第一带轮传动组件42311和第一丝杠传动组件42312，将回转运动转换成直线运动，实现机械手机构的升降动作。

参照图9，X轴开合驱动组件424，设置在手臂开合传动安装板426上，包括开合传动件4241和开合驱动件4242。开合驱动件4242设置有两个，且对称分布在手臂开合传动安装板426上。开合驱动件4242通过开合传动件4241带动两个固定臂421开合动作，从而实现夹具41的靠近和远离。开合驱动件4242设置为步进电机。

参照图9和图10，开合传动件4241包括第一齿轮齿条传动组件，通过连接板4243安装在手臂开合传动安装板426上。

第一齿轮齿条传动组件包括啮合连接的第一直齿条42411和第一直齿轮42412。第一直齿条42411的长度方向垂直于第一螺杆件423121的长度方向，且固定安装在连接板4243远离开合传动安装板426的一侧。连接板4243上沿第一直齿条42411的长度方向的两侧固定安装有平行于第一直齿条42411长度方向的第二滑轨42413，第二滑轨42413上滑移连接有两组第二滑块42414，第二滑轨42413的两端固定安装有第二限位块42415。每组第二滑块42414上固定安装有与固定臂421一体连接的开合安装框架427，开合驱动件4242安装在开合安装框架427内，第一直齿轮42412固定安装在开合驱动件4242的驱动轴上，第一直齿轮42412啮合连接在第一直齿条42411上。开合驱动件4242通过第一齿轮齿条传动组件将开合驱动件4242的回转动作转换成直线动作，以带动固定臂421的开合运动。

连接板4243上靠近其对称线的两侧设置有限位传感器4244，限位传感器4244为红外传感器，开合安装框架427上固定安装有与开合驱动件4242同步移动的开合触发件4245。当两个开合驱动件4242相互靠近至接近连接板4243对称线时，开合触发件4245触发限位传感器4244，以使得两个开合驱动件4242不容易发生碰撞，有利于保护开合驱动件4242。此外，限位传感器4244也可以安装在连接板4243的两侧，进一步限制开合驱动件4242的最大位移距离。

参照图11，Y轴伸缩驱动组件425，设置在手臂开合传动安装板426上，包括伸缩传动件4251和伸缩驱动件4252。伸缩驱动件4252通过延伸板安装在手臂开合传动安装板426上，伸缩驱动件4252通过伸缩传动件4251带动伸缩臂422的伸缩动作，以使得夹具41靠近或远离物品。伸缩驱动件4252设置为步进电机。

伸缩传动件4251包括动力传动组件及运动传动组件，动力传动组件与伸缩驱动件4252动力输出端传动连接，运动传动组件传动连接于动力传动组件的动力输出端，运动传动组件的动力输出端与伸缩臂422连接。

参照图12和图13，动力传动组件包括第二带轮传动组件42511、轴承组42512、第三带轮传动组件42513、花键传动轴42514。

运动传动组件包括第四带轮传动组件42515和第二齿轮齿条传动组件42516。

第二带轮传动组件42511包括第二主动轮425111和第二从动轮425112，以及绕设在第二主动轮425111和第二从动轮425112外侧以带动二者同步转动的第二同步带425113。

轴承组42512包括花键轴425121、滑移连接在花键轴425121两端的键轴承425122和用于安装键轴承425122的轴承座425123，以及还包括同轴设置的挡圈425124、锁紧螺母425125、滚珠花键轴套425126、滚珠花键425127和卡簧425128。且花键轴425121能够带动键轴承425122同步转动。

第三带轮传动组件42513包括第三主动轮425131和第三从动轮425132，以及绕设在第三主动轮425131和第三从动轮425132外侧以带动二者同步转动的第三同步带425133，以及还包括导向轮425134和第一涨紧轮425135。第三同步带425133绕设在导向轮425134的外侧，且第一涨紧轮425135抵紧在第三同步带425133的外侧。导向轮425134有利于合理规划第三带轮传动组件42513的传动路径，节省空间。第一涨紧轮425135增加第三同步带425133表面的张力，使得第三带轮传动组件42513更加稳定。

参照图14和图15，第四带轮传动组件42515包括第四主动轮425151和第四从动轮425152，以及绕设在第四主动轮425151和第四从动轮425152外侧以带动二者同步转动的第四同步带425153，以及还包括第二涨紧轮425154。

第二齿轮齿条传动组件42516包括互相啮合的斜齿轮425161和斜齿条425162。斜齿轮425161和斜齿条425162具有传动平稳，噪声较小且承载力较大的优点，尤其是当夹具41夹取物品的过程中，需要伸缩臂422在运动的同时具备一定的承载力。

其中，第二主动轮425111固定安装在伸缩驱动件4252的驱动轴端部，第二从动轮425112套设安装在花键轴425121的中部带动花键轴425121同步转动。花键轴425121的两端转动连接在连接板4243上。花键轴425121两端的键轴承425122以第二从动轮425112为对称点对称设置，且嵌设在轴承座425123内，轴承座425123固定安装在连接板4243和开合安装框架427形成的夹角处。

第三主动轮425131套设在花键轴425121的两端，且位于轴承座425123远离第二从动轮425112的一侧，花键轴425121带动第三主动轮425131同步转动。第三从动轮425132转动安装在开合安装框架427上，导向轮425134和第一涨紧轮425135转动安装在轴承座425123上。第三主动轮425131、第三从动轮425132、导向轮425134和第一涨紧轮425135位于同一垂直于底盘11的水平面上，第三主动轮425131通过第三同步带425133带动第三从动轮425132、导向轮425134和第一涨紧轮425135同步转动。

第三从动轮425132套接在花键传动轴42514的一端，花键轴425121的该端转动安装在开合安装框架427上，另一端转动安装在固定臂421靠近机架1的侧壁上。第三从动轮425132带动花键轴425121同步转动。第四主动轮425151套设在花键轴425121远离第三从动轮425132的一端，且位于固定臂421的内壁，花键轴425121带动第四主动轮425151同步转动。第四从动轮425152转动安装在固定臂421设有第四主动轮425151的同一侧壁，第二涨紧轮425154安装在固定臂421的该侧壁上，且抵紧第四同步带425153的外侧。第三主动轮425131通过第四同步带425153带动第三从动轮425132和第二涨紧轮425154同步转动。

第四从动轮425152内套设有连接轴428，第四从动轮425152带动连接轴428同步转动。斜齿轮425161套设在连接轴428的端部，由连接轴428带动斜齿轮425161同步转动。斜齿条425162固定安装在伸缩臂422内，且沿伸缩臂422的长度方向分布。固定臂421的内部沿其长度方向安装有第三滑轨425136，伸缩臂422的外壁安装有嵌入第三滑轨425136内的滑条4251367。斜齿轮425161带动斜齿条425162产生位移，从而带动伸缩臂422沿着第三滑轨425136在固定臂421内伸缩位移。

因此，伸缩驱动件4252依次通过第二带轮传动组件42511、轴承组42512、第三带轮传动组件42513、花键传动轴42514、第四带轮传动组件42515和第二齿轮齿条传动组件42516带动伸缩臂422的伸缩动作。将伸缩驱动件4252的回转运动转换成伸缩臂422的直线运动，从而带动伸缩臂422的伸缩动作。

伸缩臂422的前后均安装有位置感应传感器4221，位置感应传感器4221设置为红外传感器，固定臂421的前端和后端均安装有触发遮挡红外传感器的触发杆。红外传感器有利于限制伸缩臂422的位移最大距离和最小距离，从而使得伸缩臂422不容易撞击至固定臂421的端部，有利于保护伸缩臂422。

伸缩臂422远离固定臂421的端部安装有相机43，相机43在夹具41预夹取物品的过程中，首先对物品即所在的环境进行拍照，根据图像识别等操作判断夹具41是否正对于物品预夹取的位置，从而对夹具41的位置做出修正，以使得夹具41能够正确得夹稳物品，提高机械手机构的夹取精度。

Z轴升降驱动组件423、X轴开合驱动组件424和Y轴伸缩驱动组件425的相互配合，使得夹具41能够靠近或远离并取放目标物品，以实现目标物品的取放。

参照图16，夹具41包括基座411、弹性限位件412和夹取感应传感器413。

基座411，固定安装在伸缩臂422远离固定臂421的端部，基座411上相对的一侧的中间位置开设有容纳槽4111。

弹性限位件412，安装在容纳槽4111内，包括限位座4121、弹性件4122和限位销4123，限位座4121固定安装在基座411内部。弹性件4122套接在限位销4123上，且一端与限位座4121固定安装，另一端与限位销4123固定安装。限位销4123的伸缩方向垂直于伸缩臂422的伸缩方向。

夹取感应传感器413，设置在容纳槽4111的底部，且正对于限位销4123伸缩的端部。

当夹具41相互靠近并夹取物品的过程中，限位销4123抵接物品，当限位销4123回缩时，夹取感应传感器413检测到限位销4123；若两个夹取感应传感器413均被触发，从而判断夹具41夹取到物品，开合驱动件4242停止转动，夹具41夹紧物品，机械手机构执行下一步操作。当机械手放置物品至设定位置后，夹具41互相远离，此时弹性件4122释放弹性势能，助于限位销4123的复位。

基座411上相对的一侧设置有夹持凹槽4112，夹持凹槽4112内安装有缓冲层4113，缓冲层4113设置为橡胶层。夹持凹槽4112增加了夹具41与物品的接触面积，使得夹具41包裹物品待夹取部位的边缘，从而有利于增加夹具41夹取物品的稳定性。缓冲层4113一方面有利于缓冲夹具41与物品之间的碰撞，有利于保护夹具41和物品；另一方面，增大了夹具41与物品之间的摩擦力，进一步提高夹具41夹取的稳定性。

参照图17，载台装置5包括位移机构51和多组的载台机构52。

位移机构51，包括位移驱动件511、位移传动组件512和载台安装座513。位移驱动件511设置为步进电机。位移传动组件512包括螺纹连接的第二螺杆件5121和第二螺母件5122，第二螺杆件5121的两端转动安装在机架1上，且垂直于底盘11。第二螺杆件5121的一端与位移驱动件511的驱动轴固定安装，位移驱动件511带动第二螺杆件5121的转动。载台安装座513固定安装在第二螺母件5122上，且载台安装座513上固定安装有第四滑块514，机架1上位于第二螺杆件5121的两侧安装有与第二螺杆件5121平行的第四滑轨515，第四滑块514滑移连接在第四滑轨515上。第二螺杆件5121转动带动第二螺母件5122位移，从而带动载台安装座513滑移连接在机架1上。载台安装座513上固定安装有L型的载台触发件5131，机架1上沿第二螺杆件5121长度方向的两端安装有载台感应传感器5132，载台感应传感器5132设为红外传感器。当载台触发件5131随着载台安装座513升降的过程中，一旦载台感应传感器5132被载台触发件5131遮挡触发，此时位移驱动件511停止转动，即载台安装座513到达极限位置，以保护载台安装座513。

多组的载台机构52，用于承载物品，且载台机构52间隔设置，包括固定载台521和可移动载台522。固定载台521固定安装在机架1上，可移动载台522固定安装在载台安装座513上。可移动载台522可以跟随机械手机构的位移，以减少机械手机构的动作步骤，从而有利于提高工作效率。

参照图18，载台机构52上设置有：用于识别置于载台机构52上物品上的射频标签的射频组件523；用于识别载台机构52上是否放置有物品的定位组件524；以及用于指示载台机构52的工作状态的指示灯组件525。射频组件523、定位组件524和指示灯组件525均电连接于控制系统。射频组件523设为射频阅读器，便于识别物品上的射频标签，实时监控物品的位置及运输状况，以便于管理物品。定位组件524设为触发按钮、开关或其它传感器等，用于识别载台上是否有物品，便于供控制系统控制机械手的操作动作。指示灯组件525设为LED灯，安装在载台机构52的周侧，以便于实时指示载台机构52的工作状态，以便于工作人员监测机器人的工作状态，从而判断机器人是否充电等。

机架1远离夹取装置4的一侧还安装有操作界面，便于工作人员对机器人进行参数的调试和设置。

本申请实施例双臂自主搬运机器人的实施原理为：无人搬运车2能够实现该机器人的自主移动。且在无人搬运车2不需要调头的情况下，旋转驱动装置3能够使得机架1转动设定角度，使得夹取装置4对准待夹取的物品。且同时可跟随夹取装置4移动的载台装置5有利于节省夹取装置4的操作步骤，从而节省操作时间，提高工作效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.双臂自主搬运机器人，其特征在于：包括：

机架（1），包括底盘（11）和固定于所述底盘（11）上部的支撑架（12）；

无人搬运车（2），用于承载所述机架（1），并带动所述机架（1）移动；

旋转驱动装置（3），设于所述机架（1）与所述无人搬运车（2）之间，带动所述机架（1）在所述无人搬运车（2）上转动；

夹取装置（4），包括两个机械手机构，两个所述机械手机构对称设置在所述支撑架（12）的两侧，每一个所述机械手机构包括夹取物品的夹具（41）和带动所述夹具（41）靠近或远离物品的伸缩组合臂（42）；

载台装置（5），设于所述支撑架（12）上，用于承载物品；以及，

控制系统，用于控制所述无人搬运车（2）的行走动作、控制所述旋转驱动装置（3）的转动角度，以及用于控制所述机械手机构的动作。

2.根据权利要求1所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述旋转驱动装置（3）包括旋转驱动件（31）和旋转传动组件（32），所述旋转驱动件（31）固定连接于所述底盘（11），所述旋转传动组件（32）连接所述无人搬运车（2）和所述底盘（11）。

3.根据权利要求2所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述旋转传动组件（32）包括：

底板（321），固定连接在所述无人搬运车（2）上；

齿盘（323），固定连接在所述底板（321）远离所述无人搬运车（2）的一侧；

传动齿轮（324），啮合连接在所述齿盘（323）的外周侧，且传动连接于所述旋转驱动件（31）的动力输出端；

固定导向环（322），固定连接在所述底板（321）远离所述无人搬运车（2）的一侧，且与所述齿盘（323）同轴设置；以及，

支撑滚轮（325），固定连接在所述底盘（11）靠近所述底板（321）的一侧，所述支撑滚轮（325）设置有多个，且圆周阵列于所述固定导向环（322）外周侧，所述支撑滚轮（325）周壁与所述固定导向环（322）周壁抵紧设置。

4.根据权利要求3所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述底板（321）靠近所述底盘（11）的一侧设置有遮挡所述支撑滚轮（325）的弧形防尘件（33），所述弧形防尘件（33）包围多个所述支撑滚轮（325）设置，所述弧形防尘件（33）与所述底盘（11）不接触。

5.根据权利要求1或4所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述伸缩组合臂（42）包括：固定臂（421）、X轴开合驱动组件（424）、伸缩臂（422）、Y轴伸缩驱动组件（425）和Z轴升降驱动组件（423）；

所述机架（1）上竖直滑移安装有手臂开合传动安装板（426）；

所述固定臂（421）通过X轴开合驱动组件（424）安装于所述手臂开合传动安装板（426）上；

所述X轴开合驱动组件（424）包括开合驱动件（4242）和开合传动件（4241），所述开合驱动件（4242）安装于固定臂（421）或安装于所述手臂开合传动安装板（426），所述开合传动件（4241）与所述开合驱动件（4242）传动连接，且所述开合传动件（4241）连接于所述手臂开合传动安装板（426）及所述固定臂（421）之间，以驱动两侧所述固定臂（421）相对开合动作；

所述伸缩臂（422）与所述固定臂（421）同轴设置，且沿固定臂（421）轴向滑移连接在所述固定臂（421）内，所述夹具（41）设于所述伸缩臂（422）远离所述固定臂（421）的端部；

所述Y轴伸缩驱动组件（425）包括伸缩驱动件（4252）及与伸缩驱动件（4252）传动连接的伸缩传动件（4251），所述伸缩传动件（4251）连接于固定臂（421）与所述伸缩臂（422）之间，以带动所述伸缩臂（422）相对于固定臂（421）伸缩动作；

所述Z轴升降驱动组件（423）包括升降驱动件（4232）及与升降驱动件（4232）传动连接的升降传动件（4231），所述升降传动件（4231）连接于所述升降驱动件（4232）及所述手臂开合传动安装板（426）之间，以驱动所述手臂开合传动安装板（426）升降。

6.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述升降传动件（4231）包括传动连接的第一带轮传动组件（42311）和第一丝杠传动组件（42312），所述第一带轮传动组件（42311）与所述升降驱动件（4232）传动连接，所述第一丝杠传动组件（42312）竖直设置于机架（1）上，且与所述手臂开合传动安装板（426）传动连接。

7.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述开合驱动件（4242）与所述固定臂（421）连接，所述开合传动件（4241）包括第一齿轮齿条传动组件，所述第一齿轮齿条传动组件包括连接于开合驱动件（4242）动力输出端的第一直齿轮（42412）及固定于手臂开合传动安装板（426）的第一直齿条(42411)，分别与两侧固定臂（421）连接的开合驱动件（4242）驱动方向相反。

8.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述开合驱动件（4242）上设有限位传感器（4244）,所述限位传感器（4244）连接于控制系统，以限制两个所述开合驱动件（4242）之间间隔的距离。

9.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述伸缩传动件（4251）包括动力传动组件及运动传动组件，所述动力传动组件与所述伸缩驱动件（4252）动力输出端传动连接，所述运动传动组件传动连接于所述动力传动组件的动力输出端，所述运动传动组件的动力输出端与所述伸缩臂（422）连接。

10.根据权利要求9所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述伸缩驱动件（4252）固定于手臂开合传动安装板（426）；所述动力传动组件包括与所述伸缩驱动件（4252）动力输出端传动连接的第二带轮传动组件（42511）、与所述第二带轮传动组件（42511）动力输出端同轴连接的花键轴（425121），以及与所述花键轴（425121）传动连接的第三带轮传动组件（42513），所述第三带轮传动组件（42513）连接于所述固定臂（421），同时，所述第三带轮传动组件（42513）与所述花键轴（425121）在花键轴（425121）轴向上滑动连接。

11.根据权利要求10所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述运动传动组件包括同轴连接于所述第三带轮传动组件（42513）动力输出端的花键传动轴（42514）及与花键传动轴（42514）传动连接的第四带轮传动组件（42515），所述第四带轮传动组件（42515）的动力输出端传动连接有第二齿轮齿条传动组件（42516），所述第二齿轮齿条传动组件（42516）的齿轮与第四带轮传动组件（42515）的动力输出端同轴连接，第二齿轮齿条传动组件（42516）的齿条与所述伸缩臂（422）固定连接。

12.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述伸缩臂（422）的前后均设置有位置感应传感器（4221），位置感应传感器（4221）连接于控制系统，以限制所述伸缩臂（422）伸出所述固定臂（421）至最大位置或最小位置。

13.根据权利要求5所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述伸缩臂（422）远离所述固定臂（421）的端部设置有相机（43），所述相机（43）连接于控制系统，以基于视觉修正所述夹具（41）的位置。

14.根据权利要求1所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述夹具（41）包括：

基座（411），固定连接在所述伸缩组合臂（42）远离所述机架（1）的端部；

弹性限位件（412），设置在两个所述基座（411）上相对的一侧，包括限位座（4121）、弹性件（4122）和限位销（4123），所述限位座（4121）固定连接在所述基座（411）上，所述弹性件（4122）套接在所述限位销（4123）上，且一端与所述限位座（4121）固定连接，另一端与所述限位销（4123）固定连接；以及，

夹取感应传感器（413），设置在所述基座（411）内，用于检测所述限位销（4123）的位置。

15.根据权利要求15所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：两个所述基座（411）上相对的一侧设置有夹持凹槽（4112），所述夹持凹槽（4112）内设置有缓冲层（4113）。

16.根据权利要求1所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述载台装置（5）包括：

位移机构（51），包括位移驱动件（511）、传动连接于所述位移驱动件（511）动力输出端的位移传动组件（512），以及载台安装座（513），所述载台安装座（513）竖直滑移连接在所述机架（1）上，所述位移驱动件（511）电连接于所述控制系统，所述位移传动组件（512）连接于所述载台安装座（513）与所述机架（1）之间，以带动所述载台安装座（513）相对所述机架（1）滑移；以及，

多组的载台机构（52），各载台机构（52）间隔设置，包括固定载台（521）和可移动载台（522），所述固定载台（521）固定连接在所述机架（1）顶部和/或底部，所述可移动载台（522）固定连接在所述载台安装座（513）上。

17.根据权利要求17所述的双臂自主搬运机器人，其特征在于：所述载台机构（52）上设置有：

射频组件（523），用于识别置于所述载台机构（52）上目标物品上的射频标签；

定位组件（524），用于识别所述载台机构（52）上是否放置有目标物品；以及，

指示灯组件（525），用于指示载台机构（52）的工作状态；

所述射频组件（523）、定位组件（524）和指示灯组件（525）均电连接于所述控制系统。

Images