CN113146571A

CN113146571A - 一种自动化搬运机器人

Info

Publication number: CN113146571A
Application number: CN202110445754.8A
Authority: CN
Inventors: 吴燕苹; 赖诗洋; 李雨宣; 陈锐
Original assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Current assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Priority date: 2021-04-25
Filing date: 2021-04-25
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明公开了一种自动化搬运机器人，包括越障式履带底盘、设置于所述履带底盘上的货箱和设置于所述货箱前侧的双臂搬运机器人；所述双臂搬运机器人包括两个并列设置的单侧搬运机械臂和设置于单侧搬运机械臂末端的机械爪；所述单侧搬运机械臂包括底座、转动支承在底座上的U型的旋转座、设置于所述旋转座上用于驱动旋转座转动的旋转驱动电机、机械臂臂体组件和用于控制所述机械臂臂体组件动作的控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ；本机器人适用于巷道等复杂地形搬运工作，其搭载的双臂搬运机器人能够相互配合完成复杂的搬运作业。

Description

一种自动化搬运机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种自动化搬运机器人。

背景技术

在巷道中需要运输小型设备和辅料，特别对煤矿井下尤其是巷道掘进前期，巷道窄小、路况差，无轨胶轮车无法行驶到位，因此用于巷道的履带式搬运机器人是一种重要的矿山搬运设备，在现有的履带式搬运装置的工作效率还不能达到人们所预设的期望值，其虽然能够在非铺装路面上行驶，但是依旧无法跨越较大的障碍物，因此人们迫切需要一种自动化搬运机器人来高效率智能化安全的完成巷道等复杂地形搬运工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是旨在提供一种自动化搬运机器人，该机器人在规则路面或较为平缓的非规则路面行驶时通过履带运转实现高速移动，在高度复杂地形行进或者遇到较大的障碍物时，通过三角形的履带装置整体转动实现越障，同时，本机器人仅仅需要一个驱动电机就能实现上述两种方式的行进。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自动化搬运机器人，包括越障式履带底盘和设置于所述履带底盘上的货箱和设置于所述货箱前侧的双臂搬运机器人；

所述双臂搬运机器人包括两个并列设置的单侧搬运机械臂和设置于单侧搬运机械臂末端的机械爪；所述单侧搬运机械臂包括底座、转动支承在底座上的U型的旋转座、设置于所述旋转座上用于驱动旋转座转动的旋转驱动电机、机械臂臂体组件和用于控制所述机械臂臂体组件动作的控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ；所述机械臂臂体组件包括铰接于旋转座的后臂、沿轴向滑动配合于后臂末端的前臂、铰接于前臂末端的爪安装座和控制臂组件Ⅰ和控制臂组件Ⅱ；所述控制臂组件Ⅰ包括铰接于旋转座的曲柄、铰接于曲柄与前臂端部的控制连杆Ⅰ；所述控制电机Ⅰ用于驱动所述曲柄转动；所述控制臂组件Ⅱ包括铰接于后臂末端的三角板、铰接于三角板与旋转座之间的控制连杆Ⅱ、铰接于三角板与所述爪安装座之间的拉杆；所述控制电机Ⅱ用于驱动所述后臂相对于旋转座摆动。

进一步，所述双臂搬运机器人还包括工字型旋转支撑架、用于驱动所述旋转支撑架绕竖直轴线旋转的旋转驱动电机、设置于旋转支撑架上的双目摄像头；两所述单侧搬运机械臂的底座通过铰链铰接于旋转支撑架的上横梁，所述底座与旋转支撑架的下横梁之间连接有支撑弹簧。

进一步，所述控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ对置设置于U型的旋转座两侧板上；旋转座的两侧板之间同轴安装有两个从动齿轮；所述曲柄和后臂分别对应固定于两从动齿轮；所述控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ的转轴分别对应安装有两个与从动齿轮啮合的主动齿轮。

进一步，所述机械爪包括爪座和多个手爪组件；所述手爪组件包括手指和平行铰接于手指与爪座之间两个连接杆；所述爪座中部设有抓取电机；抓取电机转轴上同轴安装有丝杠，丝杠上安装有螺母滑块；所述螺母滑块与连接杆之间铰接有支撑杆。

进一步，所述越障式履带底盘包括车架、设置于所述车架两侧的履带装置、驱动电机和用于将驱动电机的动力传递至履带装置的传动系统；

所述履带装置包括轮架、分布于所述轮架上的三个履带轮、围绕三个履带轮设置的履带和用于通过带传动的方式驱动履带轮转动的主驱动轮；

所述传动系统包括双离合器；所述驱动电机的输出轴与双离合器的输入端传动连接；双离合器的两个输出端输出的动力分别对应传递至所述履带装置的轮架和主驱动轮。

进一步，所述传动系统还包括通过花键传动连接于主驱动轮的驱动轴和外套于所述驱动轴并与轮架相互固定的驱动套；所述双离合器的两个输出端分别对应通过快挡齿轮副和慢挡齿轮副将动力传递至驱动轴和驱动套。

进一步，所述驱动套通过滚针轴承支承于驱动轴。

进一步，所述双离合器包括壳体、转动支承于壳体的离合器本体、转动配合于离合器本体的输出轴和外套于所述输出轴的输出套；所述离合器本体的一端固定连接有输入盘、离合器本体另一端固定连接有密封端盖；所述离合器本体的内圆上固定有分设于隔环两侧的主动摩擦盘Ⅰ和主动摩擦盘Ⅱ；所述输出轴和输出套分别对应固定连接有从动摩擦盘Ⅰ和从动摩擦盘Ⅱ；所述隔环两侧背对背设置有两个用于推动主动摩擦盘与从动摩擦盘结合的推盘Ⅰ和推盘Ⅱ；所述输出轴、输出套和离合器本体上设有用于分别对应驱动推盘Ⅰ和推盘Ⅱ动作的驱动油路Ⅰ和驱动油路Ⅱ；所述输出套和输出轴分别对应通过所述快挡齿轮副和慢挡齿轮副将动力传递至驱动轴和驱动套。

进一步，所述履带装置和传动系统设有两对，并分设于车架两侧；两所述驱动电机分别对应驱动两对履带装置动作；驱动电机的输出轴上固定有一对同轴设置的带轮，并通过两同步带机构分别将动力传递至两传动系统的输入端。

本发明的有益效果为：本发明的自动化搬运机器人，通过越障式履带底盘承载货箱和双臂搬运机器人行进，越障式履带底盘可以通过履带运转实现快速行进或者通过履带装置整体转动实现越障；双臂搬运机器人的中的两个单侧搬运机械臂可以独立动作实现物体的抓取，可适应不同工况的搬运作业。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明的自动化搬运机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的双臂搬运机器人的结构示意图Ⅰ；

图3为本发明的双臂搬运机器人的结构示意图Ⅱ；

图4为本发明的双臂搬运机器人的结构示意图Ⅲ；

图5为本发明的双臂搬运机器人的结构示意图Ⅳ；

图6为本发明的机械爪的结构示意图；

图7为本发明的履带装置的结构示意图；

图8为本发明的履带装置的内部结构示意图；

图9为本发明的驱动电机的安装示意图；

图10为本发明的传动系统的结构示意图；

图11为本发明的张紧机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本实施例的一种自动化搬运机器人，包括越障式履带底盘、设置于所述履带底盘上的货箱6和设置于所述货箱6前侧的双臂搬运机器人7；

如图2-5所示，所述双臂搬运机器人7包括两个并列设置的单侧搬运机械臂和设置于单侧搬运机械臂末端的机械爪8；所述单侧搬运机械臂包括底座713、转动支承在底座713上的U型的旋转座、设置于所述旋转座上用于驱动旋转座转动的旋转驱动电机、机械臂臂体组件和用于控制所述机械臂臂体组件动作的控制电机Ⅰ711和控制电机Ⅱ712；如图5所示，旋转驱动电机714固定安装在旋转座的背面，其转轴朝下设置，转轴上固设一齿轮，底座713上也相应设有与该齿轮固定的齿圈；因此旋转驱动电机714可以带动整个旋转座绕其轴线旋转，使机械臂可以朝向任意方向工作；如图4-5所示，所述机械臂臂体组件包括铰接于旋转座的后臂79、沿轴向滑动配合于后臂79末端的前臂75、铰接于前臂75末端的爪安装座718和控制臂组件Ⅰ和控制臂组件Ⅱ；后臂79的末端铰接有一连接套76，前臂75滑动配合于该连接套76；所述控制臂组件Ⅰ包括铰接于旋转座的曲柄78、铰接于曲柄78与前臂75端部的控制连杆Ⅰ77；所述控制电机Ⅰ711用于驱动所述曲柄78转动；所述控制臂组件Ⅱ包括铰接于后臂79末端的三角板716、铰接于三角板716与旋转座之间的控制连杆Ⅱ715、铰接于三角板716与所述爪安装座718之间的拉杆717；三角板716、后臂79末端、连接套76三者同轴铰接；所述控制电机Ⅱ712用于驱动所述后臂79相对于旋转座摆动。所述控制电机Ⅰ711和控制电机Ⅱ712对置设置于U型的旋转座两侧板上；旋转座的两侧板之间同轴安装有两个从动齿轮710；所述曲柄78和后臂79分别对应固定于两从动齿轮；所述控制电机Ⅰ711和控制电机Ⅱ712的转轴分别对应安装有两个与从动齿轮啮合的主动齿轮。所述双臂搬运机器人7还包括工字型旋转支撑架71、用于驱动所述旋转支撑架71绕竖直轴线旋转的旋转驱动电机74、设置于旋转支撑架71上的双目摄像头73；两所述单侧搬运机械臂的底座713通过铰链铰接于旋转支撑架71的上横梁，所述底座713与旋转支撑架71的下横梁之间连接有支撑弹簧72。

如图6所示，所述机械爪8包括爪座84和四个手爪组件；所述手爪组件包括手指81和平行铰接于手指81与爪座84之间两个连接杆82；所述爪座84中部设有抓取电机83；抓取电机83转轴上同轴安装有丝杠85，丝杠85上安装有螺母滑块86；所述螺母滑块86与连接杆82之间铰接有支撑杆；抓取电机83转动将带动螺母滑块86沿轴向往复滑动，从而通过支撑杆带动手爪组件合拢或放开，实习抓取作业。

所述越障式履带底盘包括车架1、设置于所述车架1两侧的履带装置2、驱动电机42和用于将驱动电机42的动力传递至履带装置2的传动系统5；

如图7和8所示，所述履带装置2包括等边三角形的轮架31、分布于所述轮架31上三个顶角处的三个履带轮33、围绕三个履带轮33设置的履带34和用于通过带传动的方式驱动履带轮33转动的主驱动轮32；履带轮33和主驱动轮32均可转动安装于轮架31上，主驱动轮32安装于轮架31的中点处，主驱动轮32为同步带轮，其设有内花键，其中一个履带轮33同轴固定有另一同步带轮，因此，主驱动轮32可通过带传动机构将动力输入至其中一个履带轮33上。

所述传动系统5包括双离合器、通过花键传动连接于主驱动轮32的驱动轴517和外套于所述驱动轴517并与轮架31相互固定的驱动套516；驱动套516通过滚针轴承支承在驱动轴517上；驱动套516通过驱动盘515固定连接于履带装置2的轮架31；所述驱动电机42的输出轴518与双离合器的输入端传动连接；双离合器的两个输出端输出的动力分别对应传递至所述履带装置2的轮架31和主驱动轮32。双离合器具有两个输出端(即本实施例中的输出轴518和输出套)，通过双离合器动作可以使动力选择某一个输出端输出；其中一个输出端的动力可传递至主驱动轮32，使履带运转实现越障车行进；另一个输出端的动力可传递至轮架31，使轮架31整体转动实现越障。

本实施例中，所述双离合器包括壳体52、转动支承于壳体52的离合器本体56、转动配合于离合器本体56的输出轴518和外套于所述输出轴518的输出套521；如图10所示，离合器本体56包括同轴设置的外筒和内筒，以及连接于外筒与内筒之间的隔环；输出轴518的一部分通过滚针轴承支承在内筒内；输出轴518伸出外筒的部分通过滚针轴承外套有输出套521；所述离合器本体56的一端固定连接有输入盘51、离合器本体56另一端固定连接有密封端盖59；所述离合器本体56外筒的内圆上固定有分设于隔环两侧的主动摩擦盘Ⅰ54和主动摩擦盘Ⅱ58；所述输出轴518和输出套521分别对应固定连接有从动摩擦盘Ⅰ519和从动摩擦盘Ⅱ510；主动摩擦盘Ⅰ54和主动摩擦盘Ⅱ58分别对应与从动摩擦盘Ⅰ519和从动摩擦盘Ⅱ510配合；所述隔环两侧背对背设置有两个用于推动主动摩擦盘与从动摩擦盘结合的推盘Ⅰ55和推盘Ⅱ；推盘Ⅰ55和推盘Ⅱ滑动外套于内筒；推盘Ⅰ55和推盘Ⅱ的内圆和外圆上分别设置有密封圈，用于与内筒的外圆面和外筒的内圆面滑动密封配合，推盘朝向隔环的端面开设有环槽，该环槽与隔环端面之间形成密封的腔体；内筒的外圆面上还设有卡环，卡环与推盘之间设有用于推动推盘复位的碟形弹簧57。所述输出轴518、输出套521和离合器本体56上设有用于分别对应驱动推盘Ⅰ55和推盘Ⅱ动作的驱动油路Ⅰ511和驱动油路Ⅱ520；如图所示，输出套521上转动外套有注油环，注有环内圆设有环槽，输出套521设有与环槽连通的进油孔，输出轴518和离合器本体56的隔环内部设有驱动油路，该驱动油路的内端连通推盘与隔环之间的密封腔体；输出轴518开设有环槽与该驱动油路的外端连通；因此，压力油通过注油环的环槽向驱动油路中注入压力油，使压力油进入到推盘与隔环之间的密封空间内，推动推盘滑动，使主动摩擦盘和从动摩擦盘接合；另外，为改善离合器的散热条件，输出轴518、输出套521和离合器本体56设有散热油路512，散热油路512一端连接推盘与从动摩擦盘之间的空间；离合器本体56的外筒设有出油孔53，散热油通过散热油路512进入到主动摩擦盘与从动摩擦盘所在的位置并通过出油孔53排出，从而改善散热。

本实施例中，所述输出套521和输出轴518分别对应通过所述快挡齿轮副513和慢挡齿轮副514将动力传递至驱动轴517和驱动套516；快挡齿轮副513的传动比小于慢挡齿轮副514；因此，当动力由输出套521通过快挡齿轮副513输出至驱动轴517时，驱动轴517的转速较快，可实现履带的快速运转和快速行进；当动力由输出轴518通过慢挡齿轮副514输出至驱动套516时，驱动套516的转速较慢，实现减速增距，使履带装置2整体慢速转动实现越障。

本实施例中，如图9所示，所述履带装置2和传动系统5设有两对，并分设于车架1两侧；两所述驱动电机42分别对应驱动两对履带装置2动作；驱动电机42的输出轴上固定有一对同轴设置的带轮43，并通过两同步带机构分别将动力传递至两传动系统5的输入端(双离合器的输入盘)。如图11所示，所述同步带机构通过张紧机构41进行张紧；所述张紧机构41包括固定于车架1的支架411、张紧轮413和两个位于张紧轮413两侧的张紧齿形带轮412；所述张紧轮413的轮轴通过竖直设置的调节螺钉414安装于支架，通过旋转调节螺钉414可以调节张紧轮413的位置，从而将同步带张紧。

以上具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种自动化搬运机器人，其特征在于：包括越障式履带底盘、设置于所述履带底盘上的货箱和设置于所述货箱前侧的双臂搬运机器人；

2.根据权利要求1所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述双臂搬运机器人还包括工字型旋转支撑架、用于驱动所述旋转支撑架绕竖直轴线旋转的旋转驱动电机、设置于旋转支撑架上的双目摄像头；两所述单侧搬运机械臂的底座通过铰链铰接于旋转支撑架的上横梁，所述底座与旋转支撑架的下横梁之间连接有支撑弹簧。

3.根据权利要求2所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ对置设置于U型的旋转座两侧板上；旋转座的两侧板之间同轴安装有两个从动齿轮；所述曲柄和后臂分别对应固定于两从动齿轮；所述控制电机Ⅰ和控制电机Ⅱ的转轴分别对应安装有两个与从动齿轮啮合的主动齿轮。

4.根据权利要求3所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述机械爪包括爪座和多个手爪组件；所述手爪组件包括手指和平行铰接于手指与爪座之间两个连接杆；所述爪座中部设有抓取电机；抓取电机转轴上同轴安装有丝杠，丝杠上安装有螺母滑块；所述螺母滑块与连接杆之间铰接有支撑杆。

5.根据权利要求4所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述越障式履带底盘包括车架、设置于所述车架两侧的履带装置、驱动电机和用于将驱动电机的动力传递至履带装置的传动系统；

6.根据权利要求5所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述传动系统还包括通过花键传动连接于主驱动轮的驱动轴和外套于所述驱动轴并与轮架相互固定的驱动套；所述双离合器的两个输出端分别对应通过快挡齿轮副和慢挡齿轮副将动力传递至驱动轴和驱动套。

7.根据权利要求6所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述双离合器包括壳体、转动支承于壳体的离合器本体、转动配合于离合器本体的输出轴和外套于所述输出轴的输出套；所述离合器本体的一端固定连接有输入盘、离合器本体另一端固定连接有密封端盖；所述离合器本体的内圆上固定有分设于隔环两侧的主动摩擦盘Ⅰ和主动摩擦盘Ⅱ；所述输出轴和输出套分别对应固定连接有从动摩擦盘Ⅰ和从动摩擦盘Ⅱ；所述隔环两侧背对背设置有两个用于推动主动摩擦盘与从动摩擦盘结合的推盘Ⅰ和推盘Ⅱ；所述输出轴、输出套和离合器本体上设有用于分别对应驱动推盘Ⅰ和推盘Ⅱ动作的驱动油路Ⅰ和驱动油路Ⅱ；所述输出套和输出轴分别对应通过所述快挡齿轮副和慢挡齿轮副将动力传递至驱动轴和驱动套。

8.根据权利要求7所述的自动化搬运机器人，其特征在于：所述履带装置和传动系统设有两对，并分设于车架两侧；两所述驱动电机分别对应驱动两对履带装置动作；驱动电机的输出轴上固定有一对同轴设置的带轮，并通过两同步带机构分别将动力传递至两传动系统的输入端。