CN116119340A - 一种有储存功能的智能搬运机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域,尤其是一种有储存功能的智能搬运机器人，包括:用于带动整个机器人运动的底盘运动机构，用于进行存储的储物机构；用于抓取并将抓取物体放置到储物机构的抓取机构；用于升降储物机构和抓取机构的升降机构；所述的升降机构设置在底盘运动机构上，升降机构的顶部与储物机构连接，所述的抓取机构与储物机构连接。本发明中，底盘运动机构可以实现整个机器人的平移和旋转；抓取机构安装摄像头，可以实现自动对准和抓取。

Description

一种有储存功能的智能搬运机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种有储存功能的智能搬运机器人。
背景技术
随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术逐步发展、以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，机器人的用途也越来越多。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以代替人类实现一系列繁重复杂的工作，提高人类的工作质量和效率。搬运机器人广泛应用在生产制造、物流业等产业中。而现如今常见的中小型搬运机器人，一种是仅仅有可移动底盘，无抓取搬运功能，需要额外的人力物力；另一种则在移动底盘上安有机械臂，但小型机械臂的载重小，且操作复杂。针对上述问题，本机器人在更加灵活的移动底盘上安装了简洁高效的抓取机构，在功能齐全的基础上使操作更加简单。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种有储存功能的智能搬运机器人，自下而上依次为底盘运动机构、升降机构、抓取机构和储物机构，底盘运动机构可以实现整个机器人的平移和旋转；抓取机构安装摄像头，可以实现自动对准和抓取。本发明既可以通过遥控的方式，也可以用自主运行的方式来工作。
本发明提供如下技术方案：一种有储存功能的智能搬运机器人，包括:用于带动整个机器人运动的底盘运动机构，用于进行存储的储物机构；用于抓取并将抓取物体放置到储物机构的抓取机构；用于升降储物机构和抓取机构的升降机构；所述的升降机构设置在底盘运动机构上，升降机构的顶部与储物机构连接，所述的抓取机构与储物机构连接。
所述的底盘运动机构包括一体成型的底板，在底板的四周设置碳方管，底板的四角设置PU防撞轮，在底板上还设置带有滚轮驱动电机的滚轮，驱动电机为无刷直流电机，滚轮为麦克纳姆轮，且滚轮为四个，可以使整个机器人实现平移和旋转，行动更加灵活，一体成型设计，对于所有要安装的器件均有已加工好的通孔和螺纹孔，碳方管和PU防撞轮起到防撞作用，保护车体。
所述的储物机构包括储物机构底板，在储物机构底板中部设置传送模块，传送模块两侧的储物机构底板上设置挡板，在储物机构底板上还设置监视器，所述监视器固定在监视器支撑板上，监视器支撑板通过舵机固定在储物机构底板上，在储物机构底板的两侧设置侧方管；所述的传送模块包括固定在储物机构底板上的支撑架，支撑架上设置带有同步驱动电机的同步轮，同步驱动电机为无刷直流电机，同步轮上套装同步带。通过同步驱动电机驱动同步带实现前后储物，侧面安装铝型材来适应不同的物料大小，传送带侧面安装挡板防止物料掉落；后部安装由舵机驱动升降的监视器，随时查看机器人的工作状态。
所述的升降机构包括多个升降电动推杆，升降电动推杆的底部与底盘运动机构固定，升降电动推杆的顶部与储物机构的侧方管通过电动推杆支架固定；相邻升降电动推杆之间通过固定方管连接固定。固定方管采用铝方管，升降机构可以使抓取机构和储物机构停在行程中的任意位置，且中间和顶部均有维持平衡的铝方管，保证平台水平。
所述的升降电动推杆为四个，分布在底盘运动机构的四角，同一侧的两个升降电动推杆之间通过固定方管连接固定，且固定方管通过固定件固定在升降电动推杆上。
所述的抓取机构包括抓取机构方管、抓取机构底板，抓取机构方管为两个且分别固定在抓取机构底板的两侧，两个抓取机构方管分别通过滑套与储物机构的底板连接，且抓取机构方管和侧方管之间设置方管电动推杆，方管电动推杆用于推动抓取机构方管沿侧方管方向移动；
在抓取机构底板设置摄像头、用于夹住物体的夹爪模块和翻转夹爪模块的转动模块。所述的夹爪模块包括两个贴合板，两个贴合板分别通过夹爪臂固定在夹爪基座的直线导轨上，在两个夹爪臂之间设置气缸，气缸的气瓶固定在底板上，所述的转动模块包括转动电机，转动电机为两个，转动电机为无刷直流电机，转动电机固定在抓取机构底板上，转动电机与夹爪基座连接。抓取机构整体由四个自主设计的滑套所固定，滑套固定在储物机构上实现抓取机构相对于储物机构的伸缩，在伸缩时抓取机构可以停在任意位置，但不能超过储物机构的侧方管；两个无刷直流电机直驱夹爪，可以实现0°—200°的翻转，可以停在任意角度；气缸型号为MA16-100，结合直线导轨、夹爪臂、贴合板可以实现迅速又牢靠的抓取；夹爪底部安装摄像头，用于识别待抓取物体，并结合控制平台实现自动抓取。
所述摄像头与控制平台连接，控制平台通过光耦隔离继电器分别与升降电动推杆、方管电动推杆连接，控制平台通过气缸电磁阀与气缸连接，同步驱动电机、滚轮驱动电机、转动电机分别与控制平台连接，所述控制平台还与遥控器接收机连接，若发现有异常，可以改变为遥控模式进行工作。
通过上述描述可以看出，本方案本发明在灵活移动的底盘的基础上，配备调试操作简单且高效的抓取机构，可以抓取任意高度的物料，气缸使抓取的效率和稳定程度进一步上升，并且可以存储物料并运输；本发明配备控制平台，可以识别物料或其他物品并自动做出反应，也可以进行遥控控制。相比于现有的搬运机器人，在保留现有功能的基础上简化机器人结构，提高工作效率。对于不同高矮的使用场景，不同大小和软硬的物料等，都可以调节电动推杆的行程和速度、气瓶释放气压、电机电流等来适应，使用场景广，容错性高，易于随时调整。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的电控示意图。
图2为本发明具体实施方式的结构示意图。
图3为底盘运动机构的结构示意图。
图4为一体成型底盘示意图。
图5为升降机构的结构示意图。
图6为抓取机构的结构示意图。
图7为储物机构的结构示意图。
图8为储物机构的仰视图。
其中，1、底盘运动机构，2、升降机构，3、抓取机构，4、储物机构，5、底板，6、麦克纳姆轮，7、碳方管，8、PU防撞轮，9、底盘轴承座，10、光轴，11、法兰盘，12、电池，13、滚轮驱动电机，14、气瓶，15、气瓶支架，16、升降电动推杆，17、固定件，18、固定方管，19、电动推杆支架，20、连接件，21、销钉，22、电机固定座，23、摄像头，24、电机座，25、电子调速器，26、抓取机构底板，27、夹爪支撑块，28、限位块，29、夹爪基座，30、夹爪臂，31、贴合板，32、气缸，33、滑套，34、直线导轨，35、储物机构底板，36、挡板，37、同步带，38、监视器，39、舵机，40、监视器支撑板，41、联轴器，42、同步轮，43、储物轴承座，44、支撑架,45、侧方管，46、抓取机构方管，47、同步驱动电机，48、方管电动推杆，49、转动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明一种具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
通过附图可以看出，本发明的有储存功能的智能搬运机器人，包括:用于带动整个机器人运动的底盘运动机构1，用于进行存储的储物机构4；用于抓取并将抓取物体放置到储物机构的抓取机构3；用于升降储物机构和抓取机构的升降机构2；所述的升降机构2设置在底盘运动机构1上，升降机构2的顶部与储物机构4连接，所述的抓取机构3与储物机构4连接。
底盘运动机构包括一体成型的底板5，在底板5的四周设置碳方管7，底板5的四角设置PU防撞轮8，在底板5上还设置带有滚轮驱动电机13的滚轮，驱动电机为无刷直流电机，滚轮为麦克纳姆轮6。滚轮通过底盘轴承座9、光轴10、法兰盘11等与底板5连接，底盘上还设有用于供电的电池12，电池可以给机器人的用电器件如电机、电动推杆摄像头等进行供电。
所述的升降机构包括多个升降电动推杆16，升降电动推杆16的底部与底盘运动机构1固定，升降电动推杆16的顶部与储物机构的侧方管45通过电动推杆支架19固定；相邻升降电动推杆16之间通过固定方管18连接固定。
本具体实施方式中，所述的升降电动推杆16为四个，分布在底盘运动机构1的四角，同一侧的两个升降电动推杆16之间通过固定方管18连接固定，且固定方管18通过固定件17固定在升降电动推杆16上。
所述的储物机构包括储物机构底板35，在储物机构底板35中部设置传送模块，传送模块两侧的储物机构底板上设置挡板36，在储物机构底板上还设置监视器38，所述监视器38固定在监视器支撑板40上，监视器支撑板40通过舵机39固定在储物机构底板35上，在储物机构底板35的两侧设置侧方管45，侧方管45与储物机构底板35通过连接件20、销钉21进行连接固定。
所述的传送模块包括固定在储物机构底板35上的支撑架44，支撑架44为铝型材，支撑架44上设置带有同步驱动电机47的同步轮42，同步驱动电机47为无刷直流电机，同步驱动电机47通过联轴器41，光轴10，储物轴承座43与同步轮42连接，同步轮42上套装同步带37。
所述的抓取机构包括抓取机构方管46、抓取机构底板26，抓取机构方管46为两个固定在抓取机构底板26的两侧，两个抓取机构方管46分别通过滑套33与储物机构的底板连接，且抓取机构方管46和侧方管45之间设置方管电动推杆48，方管电动推杆48用于推动抓取机构方管46沿侧方管45方向移动。
在抓取机构底板设置摄像头23、用于夹住物体的夹爪模块和翻转夹爪模块的转动模块。
所述的夹爪模块包括两个贴合板31，两个贴合板31分别通过夹爪臂30固定在夹爪基座29的直线导轨34上，在两个夹爪臂30之间设置气缸32，气缸32的气瓶14固定在底板5上，底板5上设置气瓶支架15，在夹爪基座29上设置对夹爪臂30限位的限位块28，夹爪臂30上设置夹爪支撑块27。
所述的转动模块包括转动电机49，转动电机49为无刷直流电机，转动电机49固定在抓取机构底板26上，转动电机49与夹爪基座29连接，驱动夹爪基座29转动，转动电机49通过电机座24固定在电机固定座22上，电机固定座22固定在夹爪基座29上，在抓取机构底板26上还设置有与转动电机49连接的电子调速器25。
所述摄像头与控制平台连接，控制平台通过光耦隔离继电器分别与升降电动推杆、方管电动推杆连接，控制平台通过气缸电磁阀与气缸连接，同步驱动电机、滚轮驱动电机分别与控制平台连接，控制平台通过电子调速器与转动电机连接，所述控制平台还与遥控器接收机连接，控制平台采用第10代NUC计算平台，NUC计算平台通过开发板C型、Chassis接口与光耦隔离继电器、各个直流无刷电机连接，NUC计算平台通过开发板C型与遥控器接收机连接。
工作时，先打开位于底盘运动机构1上的电池12开关，机器人便可根据图1所示的电控逻辑开始工作；四组轮组模块由麦克纳姆轮6，底盘轴承座9，光轴10，法兰盘11、无刷直流电机13组成，固定在底板5上，运动时防撞部分PU防撞轮8和碳方管7可以起到保护车体的作用；四根升降电动推杆16固定在底板5上，由固定件17和固定方管18起平衡作用，固定方管采用铝方管，升降电动推杆16通过电动推杆支架19与储物机构4相连，推动储物机构4上升下降，可以停在任意位置；储物机构4的中间部分为储块处，储物机构的储物机构底板35上安装同步驱动电机47，通过联轴器41和光轴10驱动同步轮42来使同步带37转动，可以根据物料的大小来调节物件固定位置来适应不同的工作环境，挡板36可以防止物料掉落，储物机构的后部安装一块舵机39和监视器38，由监视器支撑板40相连，在工作时会升起；储物机构4与抓取机构3通过滑套33相连，两根抓取机构方管46前方安装一块抓取机构底板26，抓取机构底板26上方安装了电机固定座22、电机座24、摄像头23、电子调速器25和两个转动电机49，转动电机49与夹爪基座29直连，可以控制夹爪基座29停在任意角度，夹爪基座29上安装了直线导轨34，直线导轨34上安装了两个夹爪臂30，两个夹爪臂30中间安装气缸32作为夹取行为的动力器件，贴合板31上安装胶皮，以增大与物料的摩擦力，整个抓取机构3由方管电动推杆48来控制伸缩。
机器人有两种工作模式，一种是遥控模式，可以由工作人员通过遥控器操纵；另一种是自动模式，由摄像头23识别物料，控制平台控制机器人会进行升降、伸缩、抓取、储物等功能。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于包括:
用于带动整个机器人运动的底盘运动机构，
用于进行存储的储物机构；
用于抓取并将抓取物体放置到储物机构的抓取机构；
用于升降储物机构和抓取机构的升降机构；
所述的升降机构设置在底盘运动机构上，升降机构的顶部与储物机构连接，所述的抓取机构与储物机构连接。
2.根据权利要求1所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的底盘运动机构包括一体成型的底板，在底板的四周设置碳方管，底板的四角设置PU防撞轮，在底板上还设置带有滚轮驱动电机的滚轮。
3.根据权利要求2所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的储物机构包括储物机构底板，在储物机构底板中部设置传送模块，传送模块两侧的储物机构底板上设置挡板，在储物机构底板上还设置监视器，所述监视器固定在监视器支撑板上，监视器支撑板通过舵机固定在储物机构底板上，在储物机构底板的两侧设置侧方管；
所述的传送模块包括固定在储物机构底板上的支撑架，支撑架上设置带有同步驱动电机的同步轮，同步轮上套装同步带。
4.根据权利要求3所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的升降机构包括多个升降电动推杆，升降电动推杆的底部与底盘运动机构固定，升降电动推杆的顶部与储物机构的侧方管通过电动推杆支架固定；相邻升降电动推杆之间通过固定方管连接固定。
5.根据权利要求4所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的升降电动推杆为四个，分布在底盘运动机构的四角，同一侧的两个升降电动推杆之间通过固定方管连接固定，且固定方管通过固定件固定在升降电动推杆上。
6.根据权利要求4所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的抓取机构包括抓取机构方管、抓取机构底板，抓取机构方管为两个，且两个抓取机构方管固定在抓取机构底板的两侧，两个抓取机构方管分别通过滑套与储物机构的底板连接，且抓取机构方管和侧方管之间设置方管电动推杆，方管电动推杆用于推动抓取机构方管沿侧方管方向移动；
在抓取机构底板设置摄像头、用于夹住物体的夹爪模块和翻转夹爪模块的转动模块。
7.根据权利要求6所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述的夹爪模块包括两个贴合板，两个贴合板分别通过夹爪臂固定在夹爪基座的直线导轨上，在两个夹爪臂之间设置气缸，
所述的转动模块包括转动电机，转动电机固定在抓取机构底板上，转动电机与夹爪基座连接。
8.根据权利要求7所述有储存功能的智能搬运机器人，其特征在于，
所述摄像头与控制平台连接，控制平台通过光耦隔离继电器分别与升降电动推杆、方管电动推杆连接，控制平台通过气缸电磁阀与气缸连接，同步驱动电机、滚轮驱动电机、转动电机分别与控制平台连接，所述控制平台还与遥控器接收机连接。
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