CN113022738A - 一种轴向运动搬运两轮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向运动搬运两轮机器人，包括移动框架，移动框架下端设置有驱动机构，移动框架上端设置有可滑动的机械手。机械手通过旋转组件设置在滑动组件上，滑动组件设置在车体连接板上，机械手包括机械手组件、连杆组件、以及转动组件，连杆组件与机械手组件联动，转动组件驱动机械手组件动作。本发明通过两轮毂电机可驱动机器人移动至目标位置；在滑动过程中，机器人的重心在在两驱动轮的轮轴线上移动；由于车身自重的影响，以机械手所在的位置下的车轮作为支点，以整个机器人底盘的重量充分抵消掉提取重物带来的重心改变的影响，而整个工作过程中机器人的重心都尽可能的位于轮轴线上移动，而尽可能减少机器人前后倾角变化带来的不稳定性。

Description

一种轴向运动搬运两轮机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种轴向运动搬运两轮机器人。

背景技术

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。现有的搬运机器人通常采用四个轮子或者两个轮子加上躯干部分。

当前的搬运机器人主要有两类，一类是外形类似扫地机器人的AGV小车，其在运动能力上由于重心低，灵活多向移动，因此在仓储环境中得到较多的使用。但由于其通过(沟坎)能力差，因此主要应用于室内。另一类是外形类似小型快递车辆的自动送货小车，其在通过性方面能力较强，但灵活性和运送能力上则不如AGV小车。

还有就是搭载有机械手的两轮机械人，但是，现搭载机械手的两轮机器人大多机械结构比较复杂，多为机器人本体的正前或正后方向进行重物的抓取工作，在机械手抓取目标物体过程中，通过两轮驱动机器人移动到目标物位置，改变机械手姿态实现对重物的提取，而此过程中，机器人的车身会因为重心的改变而倾斜，这就需要两驱动轮做出相应的改变，以相应的输出力矩实现车身的平衡，而这都会极大的影响机器人系统的重心位置，影响平衡状态，在更先进的控制算法下控制机器人移动，提取，放置的搬运工作。

故而该机器人系统对控制系统以及驱动电机的性能有着很高的要求，而对两轮机器人的动力学分析非常复杂，而且此类机器人在搬运过程中容易导致重心失调，这使得此类机器人控制算法设计过程繁琐，并且也使得其调试周期非常长，生产成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种轴向运动搬运两轮机器人，该机器人能够保持稳定的中心，在移动过程中使机器人的重心位于轮轴线上，从而减少机器人前后倾角变化带来的不稳定性。

本发明的技术方案为：一种轴向运动搬运两轮机器人，包括移动框架，所述的移动框架下端设置有驱动机构，所述的移动框架上端设置有可滑动的机械手。

作为优选的，所述的移动框架包括第一底板、第二底板，所述的第一底板、第二底板上下布设，且所述的第一底板、第二底板的两端还设置有相应的固定板。

作为优选的，两所述的固定板侧壁上设置有相应的轮毂电机。

作为优选的，两所述的固定板上端设置车体连接板，所述的车体连接板还与设置在轮毂电机上的固定板连接，并且所述的车体连接板上还设置有主控板。

作为优选的，所述的机械手通过滑动组件设置在车体连接板上。

作为优选的，所述的滑动组件包括两支撑板、滑板、导轨、滑动驱动电机、滑动驱动皮带，两所述的支撑板对称设置在车体连接板两端上，并且其中一所述的支撑板上设置有滑动驱动电机，所述的滑动驱动电机的电机轴上设置有第一滑动皮带轮，而另一所述的支撑板上设置有第二滑动皮带轮，所述的第一滑动皮带轮和第二滑动皮带轮上套设有滑动驱动皮带，所述的滑动驱动皮带穿过设置在滑板下端的皮带固定座，所述的滑板还通过相应的滑座与设置在两支撑板之间的导轨滑动连接。

作为优选的，所述的机械手通过旋转组件设置在滑板上。

作为优选的，所述的旋转组件包括一旋转电机，以及与该所述的旋转电机连接的旋转板。

作为优选的，所述的机械手包括机械手组件、连杆组件、以及转动组件，所述的连杆组件与机械手组件联动，并且所述的转动组件驱动机械手组件动作。

作为优选的，所述的机械手组件包括两第一关节、两第二关节、两第三关节、末端执行器，两所述的第一关节一端固定在旋转板上，两所述的第一关节的另一端通过第一转轴与两所述的第二关节的一端连接，两所述的第二关节的另一端通过第二转轴与两所述的第三关节的一端连接，两所述的第三关节的另一端连接有末端执行器。

作为优选的，所述的机械手还包括连杆组件，所述的连杆组件包括一第一关节连接板、两第二关节连接板、一第三关节连接板，所述的第一关节连接板的一端于固定在旋转板上的连接座转动连接，所述的第一关节连接板的另一端与其中一第二关节连接板转动连接，该所述的第二关节连接板的另一端通过一三角连接板分别与第三关节连接板、第二转轴转动连接，该所述的第三关节连接板的另一端与末端执行器转动连接；

另一所述的第二关节连接板的一端通过锥形连接板与第一转轴转动连接，该所述的第二关节连接板与其中一第三关节转动连接。

作为优选的，所述的转动组件包括设置在旋转板上第一转动电机、第二转动电机、以及设置在第一转轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，所述的第一皮带轮和第二皮带轮通过相应的联轴器设置在第一转轴上；并且所述的第一转动电机通过第一皮带与第一皮带轮连接，所述的第二转动电机通过第二皮带与第二皮带轮连接。

作为优选的，两所述的第一关节上还设置有限位开关。

工作原理：在使用时，通过两轮毂电机可驱动机器人移动至目标位置；机械手通过滑动组件可沿两轮毂的轴线方向滑动，在滑动过程中，机器人的重心在两轮毂的轮轴线所在平面上移动；在提取重物时，以机械手所在位置下的轮毂为支点，当目标重物在机器人左侧时，则以机器人的左侧轮毂位置为支点，机械手向左伸出提取重物；

目标重物在机器人右侧时，则以机器人的右侧轮毂为支点，机械手向右伸出提取重物，同时利用机器人另一个轮毂的重量，可以最大程度的减少机器人在提取重物过程中，因重心位置改变对机身倾角的影响，这样可使整个机器人的重心尽可能的在轮毂轴线上所在的垂直面上移动，从而减少机器人前后倾角带来的不稳定性。

本发明的有益效果为：

1、本发明结构简单、适用性强，通过两轮毂电机可驱动机器人移动至目标位置，控制方便；

2、本发明通过滑动机构可保证机械手在轮轴线上滑动，保证在滑动过程中，机器人的重心在在两轮毂的轮轴线上移动；

3、本发明可通过旋转组件调整机器人的方向，从而使用不同位置的物体的抓取；

4、本发明通过两轮毂电机可驱动机器人移动至目标位置；机械手臂可沿轮轴线方向滑动，在滑动过程中，机器人的重心在两驱动轮的轮轴线所在平面上移动；以机械手所在位置下的车轮为支点，目标重物在机器人左侧时，则以机器人的左侧轮毂位置为支点，机械手向左伸出提取重物，目标重物在机器人右侧时，则以机器人的右侧轮毂为支点，机械手向右伸出提取重物，利用机器人另一个轮毂的重量，可以最大程度的减少机器人在提取重物过程中，因重心位置改变对机身倾角的影响，这样可使整个机器人的重心尽可能的在轮毂轴线上所在的垂直面上移动，从而减少机器人前后倾角带来的不稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明另一侧面的结构示意图；

图3为本发明移动框架的结构示意图；

图4为本发明滑动组件的结构示意图；

图5为本发明机械手的结构示意图；

图6为本发明机械手另一侧面的结构示意图；

图中，1-移动框架，2-轮毂电机，3-车体连接板，4-滑动组件，5-旋转组件，6-机械手；

11-第一底板，12-第二底板，13-固定板；

41-支撑板，42-滑板，43-导轨、44-滑动驱动电机，45-滑动驱动皮带，46-第一滑动皮带轮，47-第二滑动皮带轮，48-皮带固定座；

51-旋转电机，52-旋转板；

61-第一关节，62-第二关节，63-第三关节，64-末端执行器，65-第一转轴，66-第二转轴，67-限位开关；

71-第一关节连接板，72-第二关节连接板，73-第三关节连接板，74-三角连接板，75-锥形连接板；

81-第一转动电机，82-第二转动电机，83-第一皮带轮，84-第二皮带轮，85-第一皮带，86-第二皮带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1和图2所示，本实施例提供一种轴向运动搬运两轮机器人，包括移动框架1，所述的移动框架1下端设置有驱动机构，所述的移动框架1上端设置有可滑动的机械手。

作为本实施例优选的，如图3所示，所述的移动框架1包括第一底板11、第二底板12，所述的第一底板11通过相应的螺栓与第二底板12上下布设连接，且所述的第一底板11、第二底板12的两端还设置有相应的固定板13，本实施例中，两所述的固定板13侧壁上设置有相应的轮毂电机2，所述的轮毂电机2还与设置在第一底板11上的轮毂驱动器连接。

作为本实施例优选的，两所述的固定板13上端设置车体连接板3，所述的车体连接板3还与设置在轮毂电机2上的固定板13连接，并且所述的车体连接板3上还设置有主控板。

作为本实施例优选的，如图1和图2所示，所述的机械手6通过滑动组件4设置在车体连接板3上。通过所述的滑动组件4，所述的机械手6可在车体连接板3上横向滑动，且在滑动过程中，所述的机械手6重心在两轮毂电机2的轮轴线上移动。从而保证机器人滑动过程中的稳定性。

作为本实施例优选的，如图4所示，本实施例所述的滑动组件4包括两支撑板51、滑板42、导轨43、滑动驱动电机44、滑动驱动皮带45，两所述的支撑板41对称设置在车体连接板3的两端上，并且其中一所述的支撑板41上设置有滑动驱动电机44，所述的滑动驱动电机44的电机轴上设置有第一滑动皮带轮46，而另一所述的支撑板41上设置有第二滑动皮带轮47，所述的第一滑动皮带轮46和第二滑动皮带轮47上套设有滑动驱动皮带45，所述的滑动驱动皮带45设置在滑板42下端的皮带固定座48连接，所述的滑板42还通过相应的滑座与设置在两支撑板41之间的导轨43滑动连接，因此，所述的滑动驱动电机44驱动滑动驱动皮带45转动，从而通过皮带固定座48带动滑板42在导轨43上左右滑动。

作为本实施例优选的，所述的机械手6通过旋转组件5设置在滑板42上，本实施例中，所述的旋转组件5包括一旋转电机51，以及与该所述的旋转电机51连接的旋转板52。

作为本实施例优选的，如图5和6所示，所述的机械手6包括机械手组件、连杆组件、以及转动组件，所述的连杆组件与机械手组件联动，并且所述的转动组件驱动机械手组件动作。

作为本实施例优选的，所述的机械手组件包括两第一关节61、两第二关节62、两第三关节63、末端执行器64，两所述的第一关节61一端通过相应的L型的连接板和螺钉固定在旋转板52上，两所述的第一关节61的另一端通过第一转轴65与两所述的第二关节62的一端连接，两所述的第二关节62的另一端通过第二转轴66与两所述的第三关节63的一端连接，两所述的第三关节63的另一端连接有末端执行器64，本实施例中，两所述的第一关节61上还设置有限位开关67。

作为本实施例优选的，所述的连杆组件包括一第一关节连接板71、两第二关节连接板72、一第三关节连接板73，所述的第一关节连接板71的一端与固定在旋转板52上的连接座转动连接，所述的第一关节连接板71的另一端与其中一第二关节连接板72转动连接，该所述的第二关节连接板72的另一端通过一三角连接板74分别与第三关节连接板73、第二转轴66转动连接，该所述的第三关节连接板73的另一端与末端执行器64转动连接；另一所述的第二关节连接板72的一端通过锥形连接板75与第一转轴65转动连接，该所述的第二关节连接板72与其中一第三关节63转动连接。

作为本实施例优选的，所述的转动组件包括设置在旋转板52上第一转动电机81、第二转动电机82、以及设置在第一转轴65上的第一皮带轮83和第二皮带轮84，所述的第一皮带轮83和第二皮带轮84通过相应的联轴器设置在第一转轴65上；并且所述的第一转动电机81通过第一皮带85与第一皮带轮83连接，所述的第二转动电机82通过第二皮带86与第二皮带轮连接。

工作原理：在使用时，通过两个轮毂电机2使机器人移动到目标位置点，然后通过滑动组件4和旋转组件5的作用下，将机械手6调整到相应位置，机器人在滑动过程中，机器人的重心也仅在两驱动轮的轮轴线上移动。在机械手6抓取重物时，由于车身自重的影响，在提取重物过程中，以机械手所在的位置下的车轮作为支点，以整个机器人底盘的重量充分抵消掉提取重物带来的重心改变的影响，而整个工作过程中机器人的重心都尽可能的位于轮轴线上移动，而尽可能减少机器人前后倾角变化带来的不稳定性。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种轴向运动搬运两轮机器人，包括移动框架，所述的移动框架下端设置有驱动机构，所述的移动框架上端设置有可滑动的机械手；其特征在于：

所述的机械手包括机械手组件、连杆组件、以及转动组件，所述的连杆组件与机械手组件联动，并且所述的转动组件驱动机械手组件动作。

所述的机械手组件包括两第一关节、两第二关节、两第三关节、末端执行器，两所述的第一关节一端固定在旋转板上，两所述的第一关节的另一端通过第一转轴与两所述的第二关节的一端连接，两所述的第二关节的另一端通过第二转轴与两所述的第三关节的一端连接，两所述的第三关节的另一端连接有末端执行器；

所述的机械手还包括连杆组件，所述的连杆组件包括一第一关节连接板、两第二关节连接板、一第三关节连接板，所述的第一关节连接板的一端于固定在旋转板上的连接座转动连接，所述的第一关节连接板的另一端与其中一第二关节连接板转动连接，该所述的第二关节连接板的另一端通过一三角连接板分别与第三关节连接板、第二转轴转动连接，该所述的第三关节连接板的另一端与末端执行器转动连接；

另一所述的第二关节连接板的一端通过锥形连接板与第一转轴转动连接，该所述的第二关节连接板与其中一第三关节转动连接；

所述的转动组件包括设置在旋转板上第一转动电机、第二转动电机、以及设置在第一转轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，所述的第一皮带轮和第二皮带轮通过相应的联轴器设置在第一转轴上；并且所述的第一转动电机通过第一皮带与第一皮带轮连接，所述的第二转动电机通过第二皮带与第二皮带轮连接。

2.根据权利要求1所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的移动框架包括第一底板、第二底板，所述的第一底板、第二底板上下布设，且所述的第一底板、第二底板的两端还设置有相应的固定板。

3.根据权利要求2所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：两所述的固定板侧壁上设置有相应的轮毂电机。

4.根据权利要求3所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的轮毂电机还与设置在第一底板上的轮毂驱动器连接。

5.根据权利要求3所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：两所述的固定板上端设置车体连接板，所述的车体连接板还与设置在轮毂电机上的固定板连接，并且所述的车体连接板上还设置有主控板。

6.根据权利要求1所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的机械手通过滑动组件设置在车体连接板上。

7.根据权利要求6所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的滑动组件包括两支撑板、滑板、导轨、滑动驱动电机、滑动驱动皮带，两所述的支撑板对称设置在车体连接板两端上，并且其中一所述的支撑板上设置有滑动驱动电机，所述的滑动驱动电机的电机轴上设置有第一滑动皮带轮，而另一所述的支撑板上设置有第二滑动皮带轮，所述的第一滑动皮带轮和第二滑动皮带轮上套设有滑动驱动皮带，所述的滑动驱动皮带穿过设置在滑板下端的皮带固定座并与其连接，所述的滑板还通过相应的滑座与设置在两支撑板之间的导轨滑动连接。

8.根据权利要求6所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的机械手通过旋转组件设置在滑板上。

9.根据权利要求8所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：所述的旋转组件包括一旋转电机，以及与该所述的旋转电机连接的旋转板。

10.根据权利要求1所述的一种轴向运动搬运两轮机器人，其特征在于：两所述的第一关节上还设置有限位开关。

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