CN113941999B - 具有方位调整功能的锁止型智能机械手及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手，包括机架、承载板、升降板、两个升降动力件及多个转向摆正单元；转向摆正单元包括转向摆正座、转向驱动电机、摆正驱动电机及多个滚轮组件，转向摆正座设于升降板，转向驱动电机设于转向摆正座的一端，摆正驱动电机固定在转向摆正座的另一端，多个滚轮组件均穿设于升降板上，每个滚轮组件上均包括压力传感器，转向驱动电机的输出端对应与每个滚轮组件传动连接，使得各个滚轮组件同步转向，摆正驱动电机的输出端对应与每个滚轮组件传动连接，使得各个滚轮组件旋转；本发明实现物流箱的方位调整，有效保障物流箱的放置方向和位置的准确度，避免存在抓取障碍，保证物流运作的正常进行。

Description

具有方位调整功能的锁止型智能机械手及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手。

背景技术

目前的货架只能提供单一的物流箱存放功能，将物流箱放置在货架上后，物流箱方位无法调整，而智能物流中的转运机器人在对物流箱进行抓取的时候对于物流箱的放置方向和位置准确度又是极为敏感的，偏斜放置或者移位的物流箱显然会对转运机器人的抓取造成障碍。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手，包括机架、承载板、升降板、两个升降动力件以及多个转向摆正单元；

所述机架顶部安装有顶板；所述承载板固定在顶板上方；所述升降板升降设于顶板与承载板之间，所述升降板的长度小于承载板的长度；所述两个升降动力件均用于驱动升降板进行升降运动；所述多个转向摆正单元等间隔安装在升降板上；

每个所述转向摆正单元均包括有转向摆正座、转向驱动电机、摆正驱动电机以及多个等间隔分布的滚轮组件，所述转向摆正座固定在升降板的底面，所述转向驱动电机固定在转向摆正座的一端，所述摆正驱动电机固定在转向摆正座的另一端，多个所述滚轮组件均穿设于升降板上，每个所述滚轮组件上均包括有检测滚轮组件受到的压力大小的压力传感器，所述转向驱动电机的输出端对应与每个滚轮组件传动连接，使得同一转向摆正单元中的各个滚轮组件同步转向，所述摆正驱动电机的输出端对应与每个滚轮组件传动连接，使得同一个转向摆正单元中的各个滚轮组件旋转；

所述承载板还一一对应每个转向摆正单元均开设有用于供滚轮组件穿过的多个通孔；所述多个通孔呈一排分布并对应与同一转向摆正单元的各个滚轮组件一一对应设置。

本发明进一步地，每个所述滚轮组件均还包括有滚轮支架、转向摆正滚轮、轴齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，所述滚轮支架呈Y型结构并穿设于升降板上，所述转向摆正滚轮转动连接在滚轮支架上，所述轴齿轮的轴颈向下贯穿于滚轮支架，所述第一齿轮固定套接在滚轮支架的外壁，所述第二齿轮固定套接在轴齿轮的轴颈上，所述第三齿轮安装在滚轮支架上并与轴齿轮啮合，所述第四齿轮同轴套接在转向摆正滚轮上并与第三齿轮啮合；

每个所述转向摆正单元均还包括一齿条和一传动轴，所述齿条安装在转向摆正座上，所述齿条与各个滚轮组件的第一齿轮啮合，所述传动轴转动连接在转向摆正座上，所述传动轴的一端与摆正驱动电机的输出端连接，所述传动轴还与各个滚轮组件的第二齿轮传动连接，所述转向驱动电机输出端连接有一第五齿轮，所述第五齿轮与齿条啮合。

本发明进一步地，还包括多个吸附定位单元，所述多个吸附定位单元分成多排均布在顶板上；多排所述通孔与多排吸附定位单元之间依次交替排布。

本发明进一步地，每个所述吸附定位单元均包括有阀体、阀芯和真空吸盘，所述阀体穿设于承载板上，所述阀体具有一阀腔，所述阀芯具有一塞部和杆部，所述塞部设于阀腔内并将阀腔分隔为上腔和下腔，所述杆部一端连接在塞部上，所述杆部的另一端向下伸出阀腔外，使得在升降板上升时升降板能够推动杆部运动，所述上腔内设有弹簧，所述弹簧的两端分别抵接在塞部和上腔的腔壁上，所述真空吸盘安装在阀体的上端并位于承载板的上方，所述真空吸盘还与上腔连通，所述阀体的下端开设有使下腔与外界大气连通的第一气孔，所述塞部设有使上腔和下腔连通的第二气孔；所述第一气孔与第二气孔之间相互错开设置。

本发明进一步地，所述两个升降动力件均为电推杆，两个电推杆分别安装在顶板的两端并位于升降板与顶板之间，所述电推杆的输出端与升降板连接。

本发明进一步地，所述升降板底面的四个角位置均向下延伸有导向杆，所述导向杆向下活动贯穿顶板。

本发明进一步地，所述承载板底面的四个角位置均向下延伸有支撑柱，所述承载板通过四个支撑柱固定连接在顶板上。

本发明的有益效果为：本发明通过设置转向驱动电机对滚轮组件进行转向以及摆正驱动电机对滚轮组件进行旋转，从而在承载板上进行物流箱的移位和偏斜纠正操作，实现物流箱的方位调整，有效保障物流箱的放置方向和位置的准确度，避免物流箱在被抓取存在抓取障碍，保证物流运作的正常进行。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2中沿A-A方向的剖面示意图；

图4是图3中I处的局部放大示意图；

图5是图3中II处的局部放大示意图；

图6是图2中沿B-B方向的剖面示意图；

图7是图6中III处的局部放大示意图；

图8是图2中沿C-C方向的剖面示意图；

图9是图8中IV处的局部放大示意图；

图10是本发明的转向摆正单元的立体图；

图11是本发明的吸附定位单元的剖面示意图；

附图标记说明：100、机架；101、顶板；200、承载板；201、通孔；300、升降板；400、升降动力件；500、转向摆正单元；501、转向摆正座；502、转向驱动电机；503、摆正驱动电机；504、滚轮组件；5041、压力传感器；5042、滚轮支架；5043、转向摆正滚轮；5044、轴齿轮；5045、第一齿轮；5046、第二齿轮；5047、第三齿轮；5048、第四齿轮；505、齿条；506、传动轴；507、第五齿轮；600、吸附定位单元；601、阀体；602、阀芯；603、真空吸盘；604、弹簧；605、第一气孔；606、第二气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图11所示，本实施例所述的一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手，包括机架100、承载板200、升降板300、两个升降动力件400以及多个转向摆正单元500；

所述机架100顶部安装有顶板101；所述承载板200固定在顶板101上方；所述升降板300升降设于顶板101与承载板200之间，所述升降板300的长度小于承载板200的长度；所述两个升降动力件400均用于驱动升降板300进行升降运动；所述多个转向摆正单元500等间隔安装在升降板300上；

每个所述转向摆正单元500均包括有转向摆正座501、转向驱动电机502、摆正驱动电机503以及多个等间隔分布的滚轮组件504，所述转向摆正座501固定在升降板300的底面，所述转向驱动电机502固定在转向摆正座501的一端，所述摆正驱动电机503固定在转向摆正座501的另一端，多个所述滚轮组件504均穿设于升降板300上，每个所述滚轮组件504上均包括有检测滚轮组件504受到的压力大小的压力传感器5041，所述转向驱动电机502的输出端对应与每个滚轮组件504传动连接，使得同一转向摆正单元500中的各个滚轮组件504同步转向，所述摆正驱动电机503的输出端对应与每个滚轮组件504传动连接，使得同一个转向摆正单元500中的各个滚轮组件504旋转；

所述承载板200还一一对应每个转向摆正单元500均开设有用于供滚轮组件504穿过的多个通孔201；所述多个通孔201呈一排分布并对应与同一转向摆正单元500的各个滚轮组件504一一对应设置。

本实施例的工作方式是：工作时，两个升降动力件400通过升降板300使得各个转向摆正单元500分别对应穿过通孔201后升至最高位置，此时转向摆正单元500的高度高于承载板200的高度，将物流箱放置在承载板200时，与物流箱位置对应的各个转向摆正单元500与物流箱接触，对应的滚轮组件504对物流箱进行支撑，此时与物流箱接触的各个滚轮组件504上的压力传感器5041检测出滚轮组件504受到物流箱的压力大小，由于物流箱处于偏斜状态时，滚轮组件504对物流箱的支撑点离物流箱边缘的距离不同，各滚轮组件504上的压力大小会出现差异，从而可以根据滚轮组件504之间的压力大小分布情况对物流箱的偏斜状态进行评估；完成评估后，各个与物流箱接触的转向摆正单元500进行转向运动，转向驱动电机502对应驱动滚轮组件504进行转向，以使得滚轮组件504对物流箱进行摆正操作，转向完成后，位于物流箱偏斜方向两端的摆正驱动电机503之间驱动滚轮组件504以相反方向旋转运动，即位于物流箱偏斜方向两端的滚轮组件504以相反方向旋转，使物流箱沿偏斜方向的反方向偏正，直至对物流箱进行支撑的所有滚轮组件504的压力大小保持一致，调整完成后，转向驱动电机502再次对应驱动滚轮组件504进行转向，以使得滚轮组件504对物流箱进行移位操作，接着摆正驱动电机503驱动滚轮组件504进行旋转运动，从而驱动物流箱相对承载板200移动，直至物流箱移动至预定位置上，物流箱到达预定位置后，两个升降动力件400通过升降板300使得各个转向摆正单元500下探至低于承载板200的高度，从而使得物流箱支撑于承载板200上。

本实施例通过设置转向驱动电机502对滚轮组件504进行转向以及摆正驱动电机503对滚轮组件504进行旋转，从而在承载板200上进行物流箱的移位和偏斜纠正操作，实现物流箱的方位调整，有效保障物流箱的放置方向和位置的准确度，避免物流箱在被抓取存在抓取障碍，保证物流运作的正常进行。

基于上述实施例的基础上，进一步地，每个所述滚轮组件504均还包括有滚轮支架5042、转向摆正滚轮5043、轴齿轮5044、第一齿轮5045、第二齿轮5046、第三齿轮5047和第四齿轮5048，所述滚轮支架5042呈Y型结构并穿设于升降板300上，具体地，滚轮支架5042的竖直端穿设于升降板300，所述转向摆正滚轮5043转动连接在滚轮支架5042上，具体地，转向摆正滚轮5043转动连接在滚轮支架5042的两个分叉端之间，所述轴齿轮5044的轴颈向下贯穿于滚轮支架5042，具体地，轴齿轮5044的轴颈从滚轮支架5042的开口位置向下贯穿滚轮支架5042的竖直端，所述第一齿轮5045固定套接在滚轮支架5042的外壁，具体地，第一齿轮5045固定套接在滚轮支架5042的竖直端外壁上，所述第二齿轮5046固定套接在轴齿轮5044的轴颈上，第二齿轮5046位于升降板300的下方，所述第三齿轮5047安装在滚轮支架5042上并与轴齿轮5044啮合，具体地，第三齿轮5047安装在滚轮支架5042的分叉端的内侧壁上，所述第四齿轮5048同轴套接在转向摆正滚轮5043上并与第三齿轮5047啮合；

每个所述转向摆正单元500均还包括一齿条505和一传动轴506，所述齿条505安装在转向摆正座501上，所述齿条505与各个滚轮组件504的第一齿轮5045啮合，所述传动轴506转动连接在转向摆正座501上，所述传动轴506的一端与摆正驱动电机503的输出端连接，所述传动轴506还与各个滚轮组件504的第二齿轮5046传动连接，所述转向驱动电机502输出端连接有一第五齿轮507，所述第五齿轮507与齿条505啮合。

具体地，在需要调整转向摆正滚轮5043的转向时，转向驱动电机502带动第五齿轮507转动，第五齿轮507带动齿条505移动，齿条505同时驱动滚轮组件504的各个第一齿轮5045转动，各个第一齿轮5045各自对应带动滚轮支架5042转动，滚轮支架5042带动转向摆正滚轮5043进行转动，从而实现滚轮的转向调整，以适应物流箱的摆正操作和平移移位操作；

当需要转向摆正滚轮5043进行偏移摆正和平移移位时，摆正驱动电机503带动传动轴506旋转，传动轴506同时带动各个滚轮组件504的第二齿轮5046旋转，第二齿轮5046对应带动轴齿轮5044旋转，轴齿轮5044带动第三齿轮5047旋转，第三齿轮5047带动第四齿轮5048旋转，第四齿轮5048带动转向摆正滚轮5043进行旋转，从而带动物流箱进行偏移摆正运动或平移移位运动；

由此，达到物流箱的方位调整和位置调整操作，有效避免了物流箱在被抓取过程中存在抓取障碍。

基于上述实施例的基础上，进一步地，还包括多个吸附定位单元600，所述多个吸附定位单元600分成多排均布在顶板101上；多排所述通孔201与多排吸附定位单元600之间依次交替排布。

具体地，在各个转向摆正单元500下探至低于承载板200的高度时，此时与物流箱接触的各个吸附定位单元600对物流箱进行吸附固定，从而防止物流箱在外力作用下移位或偏斜，使得物流箱的放置更加稳定、可靠，保证物流箱的后续抓取操作的顺利完成。

基于上述实施例的基础上，进一步地，每个所述吸附定位单元600均包括有阀体601、阀芯602和真空吸盘603，所述阀体601穿设于承载板200上，所述阀体601具有一阀腔，所述阀芯602具有一塞部和杆部，所述塞部设于阀腔内并将阀腔分隔为上腔和下腔，所述杆部一端连接在塞部上，所述杆部的另一端向下伸出阀腔外，使得在升降板300上升时升降板300能够推动杆部运动，所述上腔内设有弹簧604，所述弹簧604的两端分别抵接在塞部和上腔的腔壁上，所述真空吸盘603安装在阀体601的上端并位于承载板200的上方，所述真空吸盘603还与上腔连通，所述阀体601的下端开设有使下腔与外界大气连通的第一气孔605，所述塞部设有使上腔和下腔连通的第二气孔606；所述第一气孔605与第二气孔606之间相互错开设置。

具体地，升降板300带动各个转向摆正单元500上移，在升降板300与阀芯602的杆部接触后，随着升降板300的继续上移，升降板300通过杆部推动阀芯602上移，使得下腔的体积逐渐增大，上腔的体积逐渐减小，弹簧604被压缩，此时真空吸盘603通过第一气孔605、第二气孔606与外界大气连通，真空吸盘603处于不吸附状态；

在真空吸盘603与物流箱接触时，物流箱对真空吸盘603进行挤压，使得真空吸盘603内的空气进入上腔内，并通过第二气孔606、第一气孔605排出至外界大气中，随着升降板300的继续下探，阀芯602的杆部与升降板300脱离接触，此时阀芯602在弹簧604的作用下使得下移至塞部的端面与下腔的腔壁贴靠，从而将第一气孔605堵住，从而切断真空吸盘603与外界大气的连通，使得上腔与真空吸盘603内形成真空，从而对物流箱进行吸附固定，有效防止物流箱的移位或偏移。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述两个升降动力件400均为电推杆，两个电推杆分别安装在顶板101的两端并位于升降板300与顶板101之间，所述电推杆的输出端与升降板300连接。如此设置，使得升降板300在上移过程中更加平稳，利用电推杆利于保证升降板300的水平，避免由于升降板300倾斜而影响各个转向摆正单元500的正常使用，结构更加可靠。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述升降板300底面的四个角位置均向下延伸有导向杆，所述导向杆向下活动贯穿顶板101。如此利用导向杆对升降板300进行限位，使得升降板300在上移和下移运动过程中更加稳定，结构稳定性更好。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述承载板200底面的四个角位置均向下延伸有支撑柱，所述承载板200通过四个支撑柱固定连接在顶板101上。如此利用四个支撑柱对承载板200进行支撑，从而为各个转向摆正单元500和升降板300的安装提供空间。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，包括机架(100)、承载板(200)、升降板(300)、两个升降动力件(400)以及多个转向摆正单元(500)；

所述机架(100)顶部安装有顶板(101)；所述承载板(200)固定在顶板(101)上方；所述升降板(300)升降设于顶板(101)与承载板(200)之间，所述升降板(300)的长度小于承载板(200)的长度；所述两个升降动力件(400)均用于驱动升降板(300)进行升降运动；所述多个转向摆正单元(500)等间隔安装在升降板(300)上；

每个所述转向摆正单元(500)均包括有转向摆正座(501)、转向驱动电机(502)、摆正驱动电机(503)以及多个等间隔分布的滚轮组件(504)，所述转向摆正座(501)固定在升降板(300)的底面，所述转向驱动电机(502)固定在转向摆正座(501)的一端，所述摆正驱动电机(503)固定在转向摆正座(501)的另一端，多个所述滚轮组件(504)均穿设于升降板(300)上，每个所述滚轮组件(504)上均包括有检测滚轮组件(504)受到的压力大小的压力传感器(5041)，所述转向驱动电机(502)的输出端对应与每个滚轮组件(504)传动连接，使得同一转向摆正单元(500)中的各个滚轮组件(504)同步转向，所述摆正驱动电机(503)的输出端对应与每个滚轮组件(504)传动连接，使得同一个转向摆正单元(500)中的各个滚轮组件(504)旋转；

所述承载板(200)还一一对应每个转向摆正单元(500)均开设有用于供滚轮组件(504)穿过的多个通孔(201)；所述多个通孔(201)呈一排分布并对应与同一转向摆正单元(500)的各个滚轮组件(504)一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，每个所述滚轮组件(504)均还包括有滚轮支架(5042)、转向摆正滚轮(5043)、轴齿轮(5044)、第一齿轮(5045)、第二齿轮(5046)、第三齿轮(5047)和第四齿轮(5048)，所述滚轮支架(5042)呈Y型结构并穿设于升降板(300)上，所述转向摆正滚轮(5043)转动连接在滚轮支架(5042)上，所述轴齿轮(5044)的轴颈向下贯穿于滚轮支架(5042)，所述第一齿轮(5045)固定套接在滚轮支架(5042)的外壁，所述第二齿轮(5046)固定套接在轴齿轮(5044)的轴颈上，所述第三齿轮(5047)安装在滚轮支架(5042)上并与轴齿轮(5044)啮合，所述第四齿轮(5048)同轴套接在转向摆正滚轮(5043)上并与第三齿轮(5047)啮合；

每个所述转向摆正单元(500)均还包括一齿条(505)和一传动轴(506)，所述齿条(505)安装在转向摆正座(501)上，所述齿条(505)与各个滚轮组件(504)的第一齿轮(5045)啮合，所述传动轴(506)转动连接在转向摆正座(501)上，所述传动轴(506)的一端与摆正驱动电机(503)的输出端连接，所述传动轴(506)还与各个滚轮组件(504)的第二齿轮(5046)传动连接，所述转向驱动电机(502)输出端连接有一第五齿轮(507)，所述第五齿轮(507)与齿条(505)啮合。

3.根据权利要求1所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，还包括多个吸附定位单元(600)，所述多个吸附定位单元(600)分成多排均布在顶板(101)上；多排所述通孔(201)与多排吸附定位单元(600)之间依次交替排布。

4.根据权利要求3所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，每个所述吸附定位单元(600)均包括有阀体(601)、阀芯(602)和真空吸盘(603)，所述阀体(601)穿设于承载板(200)上，所述阀体(601)具有一阀腔，所述阀芯(602)具有一塞部和杆部，所述塞部设于阀腔内并将阀腔分隔为上腔和下腔，所述杆部一端连接在塞部上，所述杆部的另一端向下伸出阀腔外，使得在升降板(300)上升时升降板(300)能够推动杆部运动，所述上腔内设有弹簧(604)，所述弹簧(604)的两端分别抵接在塞部和上腔的腔壁上，所述真空吸盘(603)安装在阀体(601)的上端并位于承载板(200)的上方，所述真空吸盘(603)还与上腔连通，所述阀体(601)的下端开设有使下腔与外界大气连通的第一气孔(605)，所述塞部设有使上腔和下腔连通的第二气孔(606)；所述第一气孔(605)与第二气孔(606)之间相互错开设置。

5.根据权利要求1所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，所述两个升降动力件(400)均为电推杆，两个电推杆对应安装在顶板(101)的两端并位于升降板(300)与顶板(101)之间，所述电推杆的输出端与升降板(300)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，所述升降板(300)底面的四个角位置均向下延伸有导向杆，所述导向杆向下活动贯穿顶板(101)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手，其特征在于，所述承载板(200)底面的四个角位置均向下延伸有支撑柱，所述承载板(200)通过四个支撑柱固定连接在顶板(101)上。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的具有方位调整功能的锁止型智能机械手的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100：两个升降动力件(400)通过升降板(300)使得各个转向摆正单元(500)分别对应穿过通孔(201)后升至最高位置，此时转向摆正单元(500)的高度高于承载板(200)的高度；

步骤S200：将物流箱放置在承载板(200)时，与物流箱位置对应的各个转向摆正单元(500)与物流箱接触，对应的滚轮组件(504)对物流箱进行支撑，此时与物流箱接触的各个滚轮组件(504)上的压力传感器(5041)检测出滚轮组件(504)受到物流箱的压力大小，并根据压力大小分布情况对物流箱的偏斜状态进行评估；

步骤S300：各个与物流箱接触的转向摆正单元(500)进行转向运动，转向驱动电机(502)对应驱动滚轮组件(504)进行转向；

位于物流箱偏斜方向两端的摆正驱动电机(503)之间驱动滚轮组件(504)以相反方向旋转运动，直至对物流箱进行支撑的所有滚轮组件(504)的压力大小保持一致；

步骤S400：转向驱动电机(502)再次对应驱动滚轮组件(504)进行转向，接着摆正驱动电机(503)驱动滚轮组件(504)进行旋转运动，从而驱动物流箱相对承载板(200)移动，直至物流箱移动至预定位置上，物流箱到达预定位置后，两个升降动力件(400)通过升降板(300)使得各个转向摆正单元(500)下探至低于承载板(200)的高度，从而使得物流箱支撑于承载板(200)上。

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