CN113146589B - 一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人 - Google Patents

一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，包括:固定平台；驱动支链,其设置在所述固定平台上，所述驱动支链包括第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链沿周向均匀分布设置在所述固定平台上，并且通过所述固定平台作为支撑平台对待分拣物体进行抓取、搬运和释放；运动平台，其设置在所述驱动支链上，所述运动平台同时连接在所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链上，以辅助协调所述驱动传动件实施抓取、搬运和释放待分拣物体。本发明结构对称，结构简单，易于装配，刚度高，制造成本低，易于实现模块化的生产，适用范围广，负载能力大，物流分拣速度快。

Description

一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人
技术领域
本发明涉及物流分拣机器人技术领域，更具体地说，本发明涉及一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人。
背景技术
现有的工业机器人，以应用于汽车生产线的机械臂为例，虽然其运动功能可以实现物流包裹的终端分拣，但速度慢，承载能力相对较差，对于抓取和分拣不同复杂形状、不同重量的包裹，需要额外加装高承载机械抓手，导致分拣速度进一步降低，采购和维护的成本也大幅提高，无法大规模装备在物流分拣行业。遇到物流高峰时期，这类工业机器人的运行速度根本无法满足高速的分拣需求。
因此，研发高速、高承载能力、对不同外形包裹具有高适应能力的低成本物流专用智能机器人对促进物流业的产业进步具有重要的意义。这类机器人有助于全面推动物流业的自动化和智能化，提高物流的效率。可以直白来说，哪个快递公司能够以最低的价格最快的速度最高的质量将物品送达客户手中，它就可以成为市场的领跑者。
Delta并联机器人是一款比较成熟的应用于高速分拣的机器人，但其仅仅应用在了轻质量的食品、小零件的分拣当中，无法应用于物流包裹的分拣。原因是其末端动平台只能连接电磁吸盘或者气动吸盘对物体进行高速吸附分拣，电磁吸盘和气动吸盘只能吸附特殊材质和质量较小的物体，而物流领域包裹通常质量较大。
因此，本发明从物流行业急需的高速智能化分拣机器人的实际产业需求出发，设计发明具有嵌入式末端机械手抓的物流分拣机器人，所述机器人通过固定平台6个基座电机的耦合运动进行抓取和搬运分拣，具有夹持力大、承载能力高、末端惯性小、运行速度快等有点，适用于物流分拣中质量、尺寸、规格各异的包裹快件。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，具体采用如下的技术方案：
一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，包括:
固定平台，
驱动支链，其设置在所述固定平台上，所述驱动支链包括第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链沿周向均匀分布设置在所述固定平台上，并且通过所述固定平台作为支撑平台对待分拣物体进行抓取、搬运和释放；
运动平台，其设置在所述驱动支链上，所述运动平台同时连接在所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链上，以辅助协调所述驱动传动件实施抓取、搬运和释放待分拣物体。
优选地，所述第一驱动支链包括冗余支链、平行四边形支链和机械手指，所述冗余支链设置在所述固定平台上，所述平行四边形支链设置在所述冗余支链上，所述机械手指设置在所述平行四边形支链上。
优选地，所述冗余支链包括第一驱动电机、第一驱动支杆、第二驱动电机、第二驱动支杆、第三驱动支杆和支链连杆，所述第一驱动支杆一端垂直设置有第一连接轴，所述第一驱动支杆一端通过所述第一连接轴铰接在所述固定平台上；所述第一驱动电机设置在所述固定平台上，所述第一驱动电机的转轴连接在所述第一连接轴上，以使所述第一驱动电机带动所述第一连接轴转动。
优选地，所述第二驱动支杆一端垂直固定设置有第二连接轴，所述第二驱动支杆通过所述第二连接轴铰接在所述固定平台上；所述第二驱动电机设置在所述固定平台上，所述第二驱动电机的转轴连接在所述第二连接轴上，以使所述第二驱动电机带动所述第二连接轴转动；所述第三驱动支杆一端铰接在所述第二驱动支杆另一端上，所述支链连杆一端铰接在所述第三驱动支杆另一端上。
优选地，所述平行四边形支链一端铰接在所述支链连杆另一端杆上。
优选地，所述机械手指总体呈T字形，所述机械手指顶边一端铰接在所述平行四边形支链另一端连杆上。
优选地，所述机械手指底部端点上设置有柔性指端。
优选地，所述第二驱动支链和所述第三驱动支链均与所述第一驱动支链结构相同，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链围绕所述固定平台周向均匀分布设置，使得所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链相邻间周向夹角为120。。
优选地，所述运动平台同时铰接在所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链铰接上，并且所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链铰接与所述运动平台铰接点相邻间周向亦为120。。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人结构对称，结构简单，易于装配，刚度高，制造成本低，易于实现模块化的生产，适用范围广，负载能力大，物流分拣速度快；
2)本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人设置了固定平台、驱动支链和运动平台，所述驱动支链包括第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链，所述第二驱动支链和所述第三驱动支链均与所述第一驱动支链结构相同，第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链围绕所述固定平台周向均匀分布设置，能够从不同方位同时对待分拣物体进行夹持，提高了对待分拣物体形状和大小的适应性，提高了待分拣物体适用范围；所述第一驱动支链包括冗余支链、平行四边形支链和机械手指，冗余支链通过所述平行四边形支链带动所述机械手指转动和空间移动，以实现对待分拣物体夹持、搬运和释放，显著提高了传动刚度、传动效率、负载能力和分拣速度，显著降低了制造成本和装配难度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人主视图；
图2为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人俯视图；
图3为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人立体结构示意图；
图4为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人仰视立体结构示意图；
图5为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人中固定平台、驱动支链和运动平台的前侧立体结构示意图；
图6为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人中固定平台1、驱动支链和运动平台的后侧立体结构示意图；
图7为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人中固定平台的立体结构示意图；
图8为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人中驱动支链的立体结构示意图；
图9为本发明具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人中运动平台的立体结构示意图。
其中：1-固定平台，2-运动平台，3-第一连接耳，4-第一连接孔，5-第二连接耳，6-第二连接孔，7-第一驱动电机，8-第一驱动支杆，9-平行四边形支链，10-机械手指，11-第一连接轴，12-第一连接套，13-第四连接套，14-第四连接轴，15-柔性指端，16-第二驱动电机，17-第二驱动支杆，18-第三驱动支杆，19-支链连杆，20-第二连接轴，21-第三连接轴，23-第三连接套，24-第三连接耳，25-第三连接孔。
具体实施方式
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
根据图1-图9所示，一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，包括固定平台1、驱动支链和运动平台2，所述驱动支链设置在所述固定平台1上，所述运动平台2设置在所述驱动支链上。所述固定平台1总体呈等边三角环状，所述固定平台1每一顶角上均设置有一个第一连接耳3，所述第一连接耳3上设置有第一连接孔4，所述第一连接耳3用于连接所述驱动支链。所述固定平台1每一顶角侧面上均设置有一个第二连接耳5，所述第二连接耳5上设置有第二连接孔6，所述第二连接耳5亦用于连接所述驱动支链。
所述驱动支链包括第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链均设置在所述固定平台上。所述第一驱动支链包括冗余支链、平行四边形支链9和机械手指10，所述冗余支链设置在所述固定平台上，所述平行四边形支链9设置在所述冗余支链上，所述机械手指10设置在所述平行四边形支链9上。
所述冗余支链包括第一驱动电机7、第一驱动支杆8、第二驱动电机16、第二驱动支杆17、第三驱动支杆18和支链连杆19，所述第一驱动电机7、所述第一驱动支杆8、所述第二驱动电机16和所述第二驱动支杆17均设置在所述固定平台上，所述第三驱动支杆18设置在所述第二驱动支杆17上，所述支链连杆19设置在所述第三驱动支杆18上。所述第一驱动支杆8一端垂直设置有第一连接轴11，所述第一驱动支杆8另一端垂直设置有第一连接套12，并且所述第一连接套12轴线与所述第一连接轴11轴线平行。所述第一驱动支杆8一端通过所述第一连接轴11嵌装在所述第一连接孔4内，使得所述第一驱动支杆8与所述固定平台1铰接。所述第一驱动电机7的转轴固定连接在所述第一连接轴11上，并且所述第一驱动电机7的转轴轴线与所述第一连接轴11轴线重合。
所述第二驱动支杆17一端垂直固定设置有第二连接轴20，所述第二驱动支杆17另一端垂直固定设置有第三连接轴21，并且所述第三连接轴21轴线与所述第二连接轴20轴线平行。所述第二驱动支杆17通过所述第二连接轴20嵌装在所述第二连接孔6内，使所述第二驱动支杆17与所述固定平台1铰接。所述第二驱动电机16的转轴固定连接在所述第二连接轴20上，并且所述第二驱动电机16的转轴轴线与所述第二连接轴20轴线重合。所述第三驱动支杆18一端垂直设置有第二连接套，所述第三驱动支杆18另一端设置有第三连接套23，并且所述第三连接套23轴线与所述第二连接套轴线平行。所述第三驱动支杆18通过所述第二连接套套装在所述第三连接轴21外，使所述第三驱动支杆18与所述第二驱动支杆17铰接。所述支链连杆19一端杆嵌装在所述第三连接套23内，所述支链连杆19另一端杆嵌装在所述第一连接套12内。所述冗余支链通过所述平行四边形支链9带动所述机械手指10末端转动和空间移动，进而实现抓取物体和搬运物体。
所述平行四边形支链9一端铰接在所述支链连杆19另一端杆上，使得所述平行四边形支链9构成的平面与所述支链连杆19构成的平面非重合，以便于带动所述机械手指10末端空间移动和转动，并且所述平行四边形支链9能够在所构成的平面上围绕所述支链连杆19另一端杆扭动，以便于带动所述机械手指10末端空间移动。所述机械手指10总体呈T字形，所述机械手指10顶边一端点上设置有一个第四连接套13，所述机械手指10顶边另一端点上设置有第四连接轴14，所述第四连接轴14用于与所述运动平台2连接。所述机械手指10通过所述第四连接套13套装在所述平行四边形支链9另一端连杆上，并且所述平行四边形支链9另一端连杆能够在所述第四连接套13内转动。所述机械手指10底部端点上设置有柔性指端15，所述柔性指端15由柔性材料构成，所述机械手指10通过所述柔性指端15夹持物体，增加分拣抓取过程中的摩擦力，减小对包裹物品的损坏。
所述第二驱动支链和所述第三驱动支链均与所述第一驱动支链结构完全相同。所述第二驱动支链和所述第三驱动支链分别对应设置在所述固定平台另外两个顶角上。使得第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链相邻间周向夹角为120。，以相互间配合适应抓取和搬运质量、尺寸、规格各异的物体。第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链的三个机械手指10组合起来作为整个机器人的嵌入式机械爪，对物体进行抓取、搬运和释放。
所述运动平台2总体呈等边三角环状，所述运动平台2边长小于所述固定平台1边长，所述运动平台2每一个顶角处均设置有一个第三连接耳24，所述第三连接耳24上设置有第三连接孔25。所述运动平台2通过三个所述第三连接孔25逐一对应套装在三个所述第四连接轴14上，使所述运动平台2分别与第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链铰接。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，包括:
固定平台,
驱动支链,其设置在所述固定平台上，所述驱动支链包括第一驱动支链、第二驱动支链和第三驱动支链，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链沿周向均匀分布设置在所述固定平台上，并且通过所述固定平台作为支撑平台对待分拣物体进行抓取、搬运和释放；所述第一驱动支链包括冗余支链、平行四边形支链和机械手指，所述冗余支链设置在所述固定平台上，所述平行四边形支链设置在所述冗余支链上，所述机械手指设置在所述平行四边形支链上；所述冗余支链包括第一驱动电机、第一驱动支杆、第二驱动电机、第二驱动支杆、第三驱动支杆和支链连杆，所述第一驱动支杆一端垂直设置有第一连接轴，所述第一驱动支杆一端通过所述第一连接轴铰接在所述固定平台上；所述第一驱动电机设置在所述固定平台上，所述第一驱动电机的转轴连接在所述第一连接轴上，以使所述第一驱动电机带动所述第一连接轴转动；
运动平台，其设置在所述驱动支链上，所述运动平台同时连接在所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链上，以辅助协调驱动支链实施抓取、搬运和释放待分拣物体；
所述第二驱动支链和所述第三驱动支链均与所述第一驱动支链结构相同，所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链围绕所述固定平台周向均匀分布设置，使得所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链相邻间周向夹角为120°。
2.根据权利要求1所述的具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，所述第二驱动支杆一端垂直固定设置有第二连接轴，所述第二驱动支杆通过所述第二连接轴铰接在所述固定平台上；所述第二驱动电机设置在所述固定平台上，所述第二驱动电机的转轴连接在所述第二连接轴上，以使所述第二驱动电机带动所述第二连接轴转动；所述第三驱动支杆一端铰接在所述第二驱动支杆另一端上，所述支链连杆一端铰接在所述第三驱动支杆另一端上。
3.根据权利要求2所述的具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，所述平行四边形支链一端铰接在所述支链连杆另一端杆上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，所述机械手指总体呈T字形，所述机械手指顶边一端铰接在所述平行四边形支链另一端连杆上。
5.根据权利要求1-3任一项所述的具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，所述机械手指底部端点上设置有柔性指端。
6.根据权利要求1-3任一项所述的具有嵌入式机械爪的物流分拣机器人，其特征在于，所述运动平台同时铰接在所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链铰接上，并且所述第一驱动支链、所述第二驱动支链和所述第三驱动支链铰接与所述运动平台铰接点相邻间周向亦为120°。
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