CN207827355U - 横移铲底座装置及可垂直升降的回旋堆叠机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种横移铲底座装置及可垂直升降的回旋堆叠机器人，所述机器人包括控制装置、横移铲底座装置、爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置以及底盘行走装置，所述横移铲底座装置设置在底盘行走装置的中部，所述铲底座装置设置在底盘行走装置靠近后部的位置，所述垂直升降装置设置在底盘行走装置的前部，所述回旋摆臂装置设置在垂直升降装置上，所述爪子装置与回旋摆臂装置的末端固定连接，所述爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置、底盘行走装置和横移铲底座装置分别与控制装置连接。本实用新型的机器人具有稳定夹取、快速回旋堆栈、快速投放的功能，适用于各类不规则中小型物体的搬运任务。

Description

横移铲底座装置及可垂直升降的回旋堆叠机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其是一种横移铲底座装置及可垂直升降的回旋堆叠机器人，属于机器人设备技术领域。

背景技术

机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种横移铲底座装置，该装置能够大大提高机器人的工作效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种可垂直升降的回旋堆叠机器人，该机器人具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广、移动灵活、堆叠快速、载重量大、投放准确等优点。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

横移铲底座装置，包括第一铲子机构、横移机构和升降机构，所述升降机构分别与第一铲子机构和横移机构连接，用于带动第一铲子机构和横移机构同时进行升降运动，第一铲子机构和横移机构升降时的运动方向相反。

进一步的，所述第一铲子机构包括铲子横杆、两块铲子侧板和两根连接竖杆，所述两块铲子侧板和两根连接竖杆均对称设置，且两块铲子侧板和两根连接竖杆均为一一对应，两块铲子侧板分别与铲子横杆固定连接，两根连接竖杆分别与铲子横杆固定连接，并分别与升降机构连接。

进一步的，所述横移机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一万向轮、第二万向轮、第一横杆、第二横杆和第一竖杆；

所述第一横杆和第二横杆对称设置，所述第二横杆与第一竖杆固定连接，所述第一竖杆与升降机构连接；

所述第一电机设置在第一横杆的外侧，并通过第一驱动轴与第一齿轮连接；

所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一万向轮和第二万向轮设置在第一横杆与第二横杆之间，且第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮依次啮合，所述第二齿轮与第一万向轮固定连接，所述第四齿轮与第二万向轮固定连接。

进一步的，所述升降机构包括第二电机、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第一齿条、第二齿条、第一滑轨和第二滑轨，所述第二电机通过第二驱动轴与第五齿轮连接，所述第五齿轮分别与第六齿轮、第七齿轮啮合，所述第六齿轮通过传动轴与第八齿轮连接，所述第八齿轮、第九齿轮和第一齿条依次啮合，所述第七齿轮、第十齿轮和第二齿条依次啮合，所述第一铲子机构与第一齿条固定连接，且与第一滑轨滑动连接，所述横移机构与第二齿条固定连接，且与第二滑轨滑动连接。

本实用新型的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

可垂直升降的回旋堆叠机器人，包括控制装置、爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置、底盘行走装置以及上述的横移铲底座装置，所述横移铲底座装置设置在底盘行走装置的中部，所述铲底座装置设置在底盘行走装置靠近后部的位置，所述垂直升降装置设置在底盘行走装置的前部，所述回旋摆臂装置设置在垂直升降装置上，所述爪子装置与回旋摆臂装置的末端固定连接，所述爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置、底盘行走装置和横移铲底座装置分别与控制装置连接。

进一步的，所述爪子装置包括第一驱动机构、第一传动机构和夹持机构，所述第一驱动机构、第一传动机构和夹持机构依次连接。

进一步的，所述回旋摆臂装置包括两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂，所述两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂均对称设置，且两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂均为一一对应，每个第二驱动机构与对应的回旋机构连接，每个回旋机构与对应的摆臂连接，两个回旋机构的末端用于固定爪子装置。

进一步的，所述垂直升降装置包括两个第三驱动机构和两个垂直升降机构，所述两个第三驱动机构和两个垂直升降机构均对称设置，且两个第三驱动机构和两个垂直升降机构均为一一对应，每个第三驱动机构与对应的垂直升降机构连接，所述两个垂直升降机构用于带动回旋摆臂装置进行垂直升降运动。

进一步的，所述铲底座装置包括第四驱动机构、第二传动机构、第二铲子机构和两个四连杆机构，所述第四驱动机构与第二传动机构连接，所述第二传动机构分别与第二铲子机构、两个四连杆机构连接，所述第二铲子机构分别与两个四连杆机构连接，所述两个四连杆机构对称设置。

进一步的，所述底盘行走装置包括四个第五驱动机构、四个全向轮，两个编码器、两根外侧导轨杆、两根内侧导轨杆和定位杆，四个第五驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第五驱动机构与对应的全向轮连接；

其中两个全向轮的两侧分别与其中一根外侧导轨杆、其中一根内侧导轨杆连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮的两侧分别与另外一根外侧导轨杆、另外一根外侧导轨杆连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组对称设置；

其中一个编码器设置在其中一组全向轮组的一个全向轮外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构连接，另外一个编码器设置在另外一组全向轮组的一个全向轮外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构连接；

所述定位杆的两端分别与两根内侧导轨杆的中部固定连接。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型的机器人通过铲底座装置将底座放置在底盘行走装置，通过爪子装置夹取物体，经由回旋回避装置将物体回旋至底座上放置，当底座上放置的物体达到设定的数量后，通过垂直升降装置将回旋摆臂装置上升到设定的高度，回旋摆臂装置将爪子装置回旋至底座上继续放置物体，爪子装置夹取下一个物体，当底座上堆叠的物体达到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点，再通过铲底座装置将底座及其放置的物体放下，具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广，移动灵活，堆叠快速，载重量大，投放准确等优点。

2、本实用新型的机器人另外设计了一个横移铲底座装置，横移铲底座装置上的铲子机构和横移机构升降时的运动方向相反，这样提高了升降机构的使用效率，而且相互之间没有干扰，并且通过横移铲底座装置和铲底座装置，机器人能够同时携带两个底座，大大增加工作效率；在一些复杂路况，不需要大转弯，只需小左右横向移动时，横移铲底座装置上的铲子机构和横移机构共用的升降机构工作，使铲子机构继续上升，同时横移机构下降至与地面接触，横移机构工作使机身左右横向移动，使得机器人运动灵活。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的可垂直升降的回旋堆叠机器人结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的横移铲底座装置的其中一个角度的立体结构示意图。

图3是本实用新型实施例1的横移铲底座装置的另外一个角度的立体结构示意图。

图4是本实用新型实施例1的横移铲底座装置中横移机构与升降机构连接的其中一个角度的示意图。

图5是本实用新型实施例1的横移铲底座装置中横移机构与升降机构连接的另外一个角度的示意图。

图6是本实用新型实施例1的爪子装置立体结构示意图。

图7是本实用新型实施例1的回旋摆臂装置与垂直升降装置的相互关系示意图。

图8是本实用新型实施例1的铲底座装置正面结构示意图。

图9是本实用新型实施例1的铲底座装置侧面结构示意图。

图10是本实用新型实施例1的铲底座装置立体结构示意图。

图11为本实用新型实施例1的底盘行走装置立体结构示意图。

其中，1-横移铲底座装置，101-第一铲子机构，1011-第一铲子横杆，1012-铲子侧板，1013-连接竖杆，102-横移机构，10201-第一电机，10202-第一齿轮，10203-第二齿轮，10204-第三齿轮，10205-第四齿轮，10206-第一万向轮，10207-第二万向轮，10208-第一横杆，10209-第二横杆，10210-第一竖杆，10211-第一驱动轴，10212-第一传动轴，10213-第二传动轴，10214-第三传动轴，103-升降机构，10301-第二电机，10302-第五齿轮，10303-第六齿轮，10304-第七齿轮，10305-第八齿轮，10306-第九齿轮，10307-第十齿轮，10308-第一齿条，10309-第二齿条，10310-第一滑轨，10311-第二滑轨，10312-第二驱动轴，10313-第四传动轴，10314-第二竖杆，10315-第三竖杆，10316-第五传动轴，10317-第六传动轴，10318-第四竖杆，10319-第五竖杆，10320-第七传动轴，10321-第三横杆，10322-第四横杆，10323-第一钢板，10324-第二钢板，10325-第一横向固定块，10326-第二横向固定块，10327-连接板，10328-第六竖杆，10329-第七竖杆，2-爪子装置，201-第一驱动机构，2011-第三电机，2012-第三驱动轴，202-第一传动机构，2021-第十一齿轮，2022-第十二齿轮，2023-第十三齿轮，2024-第八传动轴，2025-第九传动轴，203-夹持机构，2031-第一夹持杆，2032-第二夹持杆，2033-第一爪齿，2034-第二爪齿，204-第一承载杆，205-第二承载杆，206-导杆，207-第一固定轴，3-回旋摆臂装置，301-第二驱动机构，3011-第四电机，3012-第五电机，3013-第四驱动轴，3014-第五驱动轴，302-回旋机构，3021-第十四齿轮，3022-第十五齿轮，3023-第十六齿轮，3024-第一链轮，3025-第二链轮，3026-第一链条，3027-第十传动轴，3028-第十一传动轴，303-摆臂，304-内侧竖直固定杆，305-加固杆，306-第一连接稳定杆，307-第二连接稳定杆，308-第三连接稳定杆，309-六角柱，310-十七齿轮，311-第十八齿轮，312-第十二传动轴，4-垂直升降装置，401-第三驱动机构，4011-第六电机，4012-第六驱动轴，402-垂直升降机构，4021-第三链轮，4022-第四链轮，4023-第二链条，4024-直导轨，403-第四连接稳定杆，404-左侧竖直固定板，405-右侧竖直固定板，406-内侧固定片，407-外侧固定片，408-第十三传动轴，5-铲底座装置，501-第四驱动机构，5011-第七驱动轴，502-第二传动机构，5021-第十九齿轮，5022-第二十齿轮，5023-第二十一齿轮，5024-第二十二齿轮，5025-第二十三齿轮，5026-第二十四齿轮，5027-第二十五齿轮，5028-第二十六齿轮，5029-第二十七齿轮，503-第二铲子机构，5031-第二铲子横杆，5032-竖直杆，5033-水平杆，5034-第一90度角撑板，5035-第二90度角撑板，5036-钢条，504-四连杆机构，5041-第一连杆，5042-第二连杆，5043-第三连杆，5044-第四连杆，5045-第一垫片，5046-水平钢板，6-底盘行走装置，601-第五驱动机构，6011-第八驱动轴，602-全向轮，603-编码器，604-外侧导轨杆，605-内侧导轨杆，606-定位杆，607-第二固定轴，608-连接杆。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种可垂直升降的回旋堆叠机器人，该机器人包括横移铲底座装置1、爪子装置2、回旋摆臂装置3、垂直升降装置4、铲底座装置5、底盘行走装置6以及控制装置(图中未示出)，所述横移铲底座装置1设置在底盘行走装置6的中部，铲底座装置3设置在底盘行走装置6靠近后部的位置，垂直升降装置4设置在底盘行走装置6的前部，回旋摆臂装置3设置在垂直升降装置4上，爪子装置与回旋摆臂装置3的末端固定连接，横移铲底座装置1、爪子装置2、回旋摆臂装置3、垂直升降装置4、铲底座装置5和底盘行走装置6分别与控制装置连接。

如图1～图4所示，所述横移铲底座装置1包括第一铲子机构101、横移机构102和升降机构103，升降机构103分别与第一铲子机构101和横移机构102连接，用于带动第一铲子机构101和横移机构102同时进行升降运动，第一铲子机构101和横移机构102升降时的运动方向相反。

进一步地，第一铲子机构101包括第一铲子横杆1011、两块铲子侧板1012和两根连接竖杆1013，两块铲子侧板1011和两根连接竖杆1012均左右对称设置，且两块铲子侧板1012和两根连接竖杆1013均为一一对应，两块铲子侧板1012分别与第一铲子横杆1011固定连接，具体通过螺丝固定连接，两根连接竖杆1012分别与第一铲子横杆1011固定连接，具体通过螺栓固定连接。

进一步地，横移机构102包括第一电机10201、第一齿轮10202、第二齿轮10203、第三齿轮10204、第四齿轮10205、第一万向轮10206、第二万向轮10207、第一横杆10208、第二横杆10209和第一竖杆10210；第一横杆10208和第二横杆10209对称设置，第二横杆10209与第一竖杆10210固定连接，第一电机10201设置在第一横杆10208的外侧，并通过第一驱动轴10211与第一齿轮10202连接，第一齿轮10202、第二齿轮10103、第三齿轮10204、第四齿轮10205、第一万向轮10206和第二万向轮10207设置在第一横杆10208与第二横杆10209之间，且第一齿轮10202、第二齿轮10103、第三齿轮10204和第四齿轮10205依次啮合，第二齿轮10103与第一万向轮10206固定连接，第四齿轮10205与第二万向轮10207固定连接，其中第一齿轮10202为主动齿轮，第三齿轮10204为从动齿轮，第二齿轮10103和第四齿轮10205均为附属齿轮，第一万向轮10206为主动万向轮，第二万向轮10207为从动万向轮。

在本实施例中，第一驱动轴10211的两端分别与第一横杆10208、第二横杆10209连接，第二齿轮10103和第一万向轮10206通过第一传动轴10212分别与第一横杆10208、第二横杆10209连接，第三齿轮10204通过第二传动轴10213分别与第一横杆10208、第二横杆10209连接，第四齿轮10205和第二万向轮10207通过第三传动轴10214分别与第一横杆10208、第二横杆10209连接。

进一步地，升降机构103包括第二电机10301、第五齿轮10302、第六齿轮10303、第七齿轮10304、第八齿轮10305、第九齿轮10306、第十齿轮10307、第一齿条10308、第二齿条10309、第一滑轨10310和第二滑轨10311，第二电机10301通过第二驱动轴10312与第五齿轮10302连接，第五齿轮10302分别与第六齿轮10303、第七齿轮10304啮合，其中第五齿轮10302位于中间，第六齿轮10303和第七齿轮10304分别位于下、上方，第六齿轮10303通过第四传动轴10313与第八齿轮10305连接，第八齿轮10305、第九齿轮10306和第一齿条10308依次啮合，第七齿轮10304、第十齿轮10307和第二齿条10309依次啮合。

在本实施例中，第八齿轮10305有两个、第九齿轮10306有两个，第一齿条10308有两条，第一滑轨10310有两条，以对应第一铲子机构101的两根连接竖杆1013，在其中一个连接竖杆1013及其对应的第八齿轮10305、第一齿条10308、第一滑轨10310中，连接竖杆1013与第八齿轮10305固定连接，且与第一滑轨10310滑动连接；横移机构102的第一竖杆10210与第二齿条10309固定连接，且与第二滑轨10311滑动连接；第七齿轮10304和第九齿轮10306之间的传动比为1：5，可提高扭矩，提高可铲起的物体(底座)重量。

工作时，第二电机10301输出动力，通过第二驱动轴10312将动力传递给第五齿轮10302，带动第五齿轮10302转动，第五齿轮10302再分别带动第六齿轮10303、第七齿轮10304转动，第六齿轮10303通过第四传动轴10313将动力传递给第八齿轮10305，第八齿轮10305带动第九齿轮10306转动，第九齿轮10306使第一齿条10308上升，从而使连接竖杆3沿着第一滑轨10310垂直上升，第一铲子横杆1011随之垂直上升，铲起物体；同时，第七齿轮10304带动第九齿轮10306转动，第十齿轮10307使第二齿条10309下降，从而使第一竖杆10210沿着第二滑轨10311垂直下降，第一横杆10208和第二横杆10209随之垂直下降；同理，当第一铲子横杆1011垂直下降时，第一横杆10208和第二横杆10209垂直上升，可见第一铲子机构101和横移机构102升降时的运动方向相反，这样提高了第二电机10301的使用效率，而且相互之间没有干扰。

为了使第五齿轮10302、第六齿轮10303、第七齿轮10304和第十齿轮10307能够稳定工作，本实施例的升降机构103还包括第二竖杆10314和第三竖杆10315，第二竖杆10314和第三竖杆10315左右对称设置，第五齿轮10302、第六齿轮10303、第七齿轮10304、第十齿轮10307、第二齿条10309和第一竖杆10210设置在第二竖杆10314和第三竖杆10315之间，第四传动轴10313的两端分别穿过第二竖杆10314和第三竖杆10315与第八齿轮10305连接，第二电机10301设置在第二竖杆10314的外侧，第二驱动轴10312的两端分别穿过第二竖杆10314和第三竖杆10315，第七齿轮10304通过第五传动轴10316分别与第二竖杆10314、第三竖杆10315连接，第十齿轮10307通过第六传动轴10317分别与第二竖杆10314、第三竖杆10315连接。

为了使第八齿轮10305和第九齿轮10306能够稳定工作，本实施例的升降机构103还包括两根第四竖杆10318和两根第五竖杆10319，两根第四竖杆10318和两根第五竖杆10319均为左右对称设置，且两根第四竖杆10318、两根第五竖杆10319、两个第八齿轮10305和两个第九齿轮10306均为一一对应，在其中一根第四竖杆10318及其对应的第五竖杆10319、第八齿轮10305、第九齿轮10306中，第八齿轮10305和第九齿轮10306设置在第四竖杆10318与第五竖杆10319之间，第四传动轴10313的其中一端穿过第四竖杆10318和第五竖杆10319，第九齿轮10306通过第七传动轴10320分别与第四竖杆10318、第五竖杆10319连接。

在本实施例中，第二竖杆10314、第三竖杆10315、两根第四竖杆10318和两根第五竖杆10319均固定在一第三横杆10321上。

为了使第一滑轨10310固定，本实施例的升降机构103还包括第四横杆10322、两块第一钢板10323、两块第二钢板10324、两个第一横向固定块10325和两个第二横向固定块10326，两块第一钢板10323和两块第二钢板10324固定在第四横杆10322上，两块第一钢板10323分别与两根第四竖杆10318固定连接，两块第二钢板10324分别与两根第五竖杆10319固定连接，两块第一钢板10323、两块第二钢板10324、两个第一横向固定块10325和两个第二横向固定块10326均左右对称设置，且两块第一钢板10323、两块第二钢板10324、两个第一横向固定块10325、两个第二横向固定块10326、两条第一齿条10308、两条第一滑轨10310、两根连接竖杆1013均为一一对应；在其中一块第一钢板10323及其对应的第二钢板10324、第一横向固定块10325、第二横向固定块10326、第一齿条10308、第一滑轨10310、连接竖杆1013中，第一钢板10323位于外侧，第二钢板10324位于内侧，第一横向固定块10325和第二横向固定块10326分别位于上、下方，第一钢板10323与第二钢板10324之间通过第一横向固定块10325、第二横向固定块10326固定连接,第一齿条10308、第一滑轨10310和连接竖杆1013设置在第一钢板10323与第二钢板10324之间，第一滑轨10310固定在第一横向固定块10325和第二横向固定块10326上。

为了使第二滑轨10311固定，本实施例的升降机构103还包括连接板10327、第六竖杆10328和第七竖杆10329，连接板10327分别与第六竖杆10328和第七竖杆10329连接，第二齿条10309和第二滑轨10311设置在第六竖杆10328与第七竖杆10329之间，且第二滑轨10311固定在连接板10327上，第六竖杆10328与第二竖杆10314固定连接，第七竖杆10329与第三竖杆10315固定连接。

如图1和图5所示，所述爪子装置2包括第一驱动机构201、第一传动机构202和夹持机构203，第一驱动机构201、第一传动机构202和夹持机构203依次连接，为了清楚看到各机构之间的关系，图5示出的是经过翻转的视图，本领域技术人员能够理解各机构位置的变化。

进一步地，第一驱动机构201包括第三电机2011，第一传动机构202包括第十一齿轮2021、第十二齿轮2022和第十三齿轮2023，第三电机2011通过第三驱动轴2012与第十一齿轮2021连接，第十一齿轮2021、第十二齿轮2022和第十三齿轮2023从右到左依次设置，且第十一齿轮2021、第十二齿轮2022和第十三齿轮2023依次啮合。

在本实施例中，第十一齿轮2021为十二齿的齿轮，第十二齿轮2022和第十三齿轮2023为三十六齿的齿轮，采用1：3的传动比驱动齿轮进而带动夹持机构203张合，可增大扭矩，使夹持机构203咬合力更大，第三驱动轴2012的上下方各装有一个尼龙垫片。

进一步地，夹持机构203包括第一夹持杆2031和第二夹持杆2032，第一夹持杆2031和第二夹持杆2032对称设置，第十二齿轮2022通过第八传动轴2024与第一夹持杆2031连接，且第一夹持杆2031固定在第十二齿轮2022上，第十三齿轮2023通过第九传动轴2025与第二夹持杆2032连接，且第二夹持杆2032固定在第十三齿轮2023上；优选地，第一夹持杆2031的内侧设有第一爪齿2033，第二夹持杆2032的内侧设有第二爪齿2034。

在本实施例中，第一夹持杆2031和第二夹持杆2032均为C型杆，第一爪齿2033和第二爪齿2034为六角金属齿，第一爪齿2033和第二爪齿2034均为十二个，且均匀分布，各个爪齿的高度不一，分布呈锯齿状。

为了使第十一齿轮2021、第十二齿轮2022、第十三齿轮2023、第一夹持杆2031和第二夹持杆2032稳定工作，本实施例的爪子装置2还包括第一承载杆204、第二承载杆205和两根导杆206，第一承载杆204和第二承载杆205上下设置，且第一承载杆204与第二承载杆205之间通过四对第一固定轴207固定连接，其中两对第一固定轴207与另外两对第一固定轴207左右对称，由螺丝固定在第一承载杆204和第二承载杆205的方形孔上，第十一齿轮2021、第十二齿轮2022、第十三齿轮2023、第一夹持杆2031和第二夹持杆2032设置在一承载杆204与第二承载杆205之间，第三驱动轴2012、第八传动轴2024、第九传动轴2025的两端分别穿过第一承载杆204和第二承载杆205；两根导杆206分别与第二承载杆205的两侧固定连接，并与回旋摆臂装置3的末端固定连接。

在本实施例中，第一承载杆204、第二承载杆205和两根导杆206均为L型固定杆，第一固定轴207为六角固定轴。

工作时，第三电机2011通过第三驱动轴2012驱动第十一齿轮2021转动，第十一齿轮2021带动第十二齿轮2022和第十三齿轮2023相向运动，随即带动第一夹持杆2031和第二夹持杆2032相向运动，实现实现类似于嘴巴的张开和闭合动作，分布在一夹持杆2031和第二夹持杆2032内侧的第一爪齿2033和第二爪齿2034通过第一夹持杆2031和第二夹持杆2032的张合，咬住物体，完成对实物的抓取，采用单电机驱动齿轮啮合的方式控制夹持机构203的张合，与双电机驱动相比，具有同步性高，无需额外使用双电机同步控制，结构紧凑稳定，第一夹持杆2031和第二夹持杆2032可同步对称运动。

如图1和图7所示，所述回旋摆臂装置3包括两个第二驱动机构301、两个回旋机构302和两根摆臂303，两个第二驱动机构301、两个回旋机构302和两根摆臂303均左右对称设置，且两个第二驱动机构301、两个回旋机构302和两根摆臂303均为一一对应，每个第二驱动机构301与对应的回旋机构302连接，每个回旋机构302与对应的摆臂303连接，两个回旋机构302的末端用于固定爪子装置2。

所述垂直升降装置4包括两个第三驱动机构401和两个垂直升降机构402，两个第三驱动机构401和两个垂直升降机构402均左右对称设置，且两个第三驱动机构401和两个垂直升降机构402均为一一对应，每个第三驱动机构401与对应的垂直升降机构402连接，两个垂直升降机构402用于带动回旋摆臂装置3进行垂直升降运动。

在其中一个第二驱动机构301及其对应的回旋机构302、摆臂303中，第二驱动机构301包括第四电机3011和第五电机3012，所述回旋机构302包括第十四齿轮3021、第十五齿轮3022、第十六齿轮3023、第一链轮3024、第二链轮3025和第一链条3026，第四电机3011通过第四驱动轴3013与第十四齿轮3021连接，第五电机3012通过第五驱动轴3014与第十五齿轮3022连接，第十四齿轮3021、第十五齿轮3022和第十六齿轮3023依次啮合，第十四齿轮3021和第十五齿轮3022为驱动齿轮，第十六齿轮3023为从动齿轮，第十六齿轮3023通过第十传动轴3027与第一链轮3024、摆臂303的第一端连接，第一链轮3024和第二链轮3025分别与第一链条3026的内侧啮合，摆臂303的第二端通过第十一传动轴3028与第二链轮3025连接，且摆臂303的第一端固定在第十六齿轮3023上，第二链轮3025用于固定爪子装置2；工作时，第四电机3011通过第四驱动轴3013驱动第十四齿轮3021转动，第五电机3012通过第五驱动轴3014驱动第十五齿轮3022转动，在第十四齿轮3021和第十五齿轮3022的共同作用下，从而使第十六齿轮3023能够快速转动，带动摆臂303绕圆周300度的范围摆动，摆臂303摆动时，第一链轮3024不动，第一链条3026对称运动，带动第二链轮3025转动，使爪子装置2实现平行移动，整个回旋摆臂装置3的操作便捷。

在本实施例中，第十四齿轮3021为十二齿的齿轮，第十五齿轮3022为三十六齿的齿轮，第十六齿轮3023为六十齿轮的齿轮，第一链轮3024和第二链轮3025为二十四齿的链轮。

为了使两个回旋机构302能够稳定工作，本实施例的回旋摆臂装置3还包括两根内侧竖直固定杆304、两根加固杆305、第一连接稳定杆306、第二连接稳定杆307和第三连接稳定杆308，两根内侧竖直固定杆304和两根加固杆305均左右对称设置，且两根内侧竖直固定杆304、两根加固杆305和两个回旋机构302均为一一对应；两根内侧竖直固定杆304的第一端分别固定在第一链轮3024上，两根内侧竖直固定杆304的第二端之间通过第一连接稳定杆306固定连接，两个第四电机3011分别设置在两根内侧竖直固定杆304的内侧，且第四驱动轴3013穿过内侧竖直固定杆304；两根加固杆305的第一端之间通过第二连接稳定杆307固定连接，两根加固杆305的第二端之间通过第三连接稳定杆308固定连接，且第十传动轴3027穿过加固杆305，两根加固杆305还通过多根六角柱309分别与两根摆臂303固定连接，以实现对摆臂303加固的作用。

为了使两个回旋机构302更好地传动，本实施例的回旋摆臂装置3还包括第十七齿轮310和第十八齿轮311，第十七齿轮310设置在右边的内侧竖直固定杆304和第一链轮3024之间，且第十七齿轮310与右边的第十传动轴3027连接，第十八齿轮311设置在右边的内侧竖直固定杆304和摇臂303之间，且第十八齿轮311通过第十二传动轴312分别与内侧竖直固定杆304、摇臂303连接，第十七齿轮310和第十八齿轮311啮合。

在本实施例中，第十七齿轮310为三十六齿的齿轮，第十八齿轮311为六十齿的薄齿轮。

在其中一个第三驱动机构401及其对应的垂直升降机构402中，第三驱动机构401包括第六电机4011，垂直升降机构402包括第三链轮4021、第四链轮4022、第二链条4023和直导轨4024，第六电机4011通过第六驱动轴4012与第三链轮4021连接，第三链轮4021和第四链轮4022分别位于上、下方，且第三链轮4021和第四链轮4022与第二链条4023的内侧啮合，第二链条4023的一节与直导轨4024的底端固定，直导轨4024的顶端通过第十传动轴3027与第十六齿轮3023连接，且第五电机3012设置在直导轨4024的外侧，第五驱动轴3014穿过该直导轨4024；工作时，第六电机4011通过第六驱动轴4012驱动第三链轮4021转动，使第二链条4023和第四链轮4022同时转动，从而带动直导轨4024使回旋摆臂装置3进行升降运动，使用垂直链条式升降结构，同时链条传动相对于齿轮齿条传动，具有效率高，载荷高，便于维护等特点。

为了使两个垂直升降机构402能够稳定工作，本实施例的垂直升降装置4还包括第四连接稳定杆403、两块左侧竖直固定板404、两块右侧竖直固定板405、两块内侧固定片406和两块外侧固定片407，两块左侧竖直固定板404和两块右侧竖直固定板405均前后对称设置，两块内侧固定片406和两块外侧固定片407均左右对称设置，左边的内侧固定片406和外侧固定片407将两块左侧竖直固定板404的内外侧固定，右边的内侧固定片406和外侧固定片407将两块右侧竖直固定板405的内外侧固定，左侧竖直固定板404和右侧竖直固定板403之间通过第四连接稳定杆403固定连接，且左侧竖直固定板404和右侧竖直固定板403的设计是相同的，以右侧竖直固定板405为例，整个垂直升降机构402设置在两块右侧竖直固定板405之间，即直导轨4024内嵌于空隙中，降低到最低点时几乎不占空间，空间利用率高，第六驱动轴4012的两端穿过两块右侧竖直固定板405，且第四链轮4022通过第十三传动轴408408分别与两块右侧竖直固定板405连接。

如图1、图8～图10所示，所述铲底座装置5包括第四驱动机构501、第二传动机构502、第二铲子机构503和两个四连杆机构504，第四驱动机构504与第二传动机构502连接，第二传动机构502分别与第二铲子机构503、两个四连杆机构504连接，第二铲子机构503分别与两个四连杆机构504连接，两个四连杆机构504左右对称设置。

进一步地，第四驱动机构501包括第七电机(图中未示出)，第二传动机构502包括第十九齿轮5021、第二十齿轮5022、第二十一齿轮5023、第二十二齿轮5024、第二十三齿轮5025、第二十四齿轮5026、第二十五齿轮5027、第二十六齿轮5028和第二十七齿轮5029，第二十齿轮5022、第二十一齿轮5023、第二十二齿轮5024、第二十三齿轮5025分别与第二十四齿轮5026、第二十五齿轮5027、第二十六齿轮5028、第二十七齿轮5029左右对称，第七电机通过第七驱动轴5011与第十九齿轮5021、第二十齿轮5022、第二十一齿轮5023、第二十四齿轮5026、第二十五齿轮5027连接，其中第十九齿轮5021设置在第七驱动轴5011的中部，第二十齿轮5022和第二十一齿轮5023设置在第七驱动轴5011的左部，第二十四齿轮5026和第二十五齿轮5027设置在第七驱动轴5011的右部，第二十一齿轮5023、第二十二齿轮5024和第二十三齿轮5025依次啮合，第二十五齿轮5027、第二十六齿轮5028和第二十七齿轮5029依次啮合；使用单电机同轴驱动，动力输出均匀，不会出现双电机输出不平衡的现象，保证机构两侧运动的对称和同步。

进一步地，第二铲子机构503包括第二铲子横杆5031、两根竖直杆5032和两根水平杆5033，两根竖直杆5032和两根水平杆5033均左右对称设置，第二铲子横杆5031分别通过第一90度角撑板5034与两根竖直杆5032铰接，两根竖直杆5032分别通过第二90度角撑板5035与两根水平杆5033铰接，整个第二铲子机构503形状呈Z型，为了保持稳定，第二铲子横杆5031的两侧中部还通过钢条5036与两根竖直杆5032的中部连接；第二十齿轮5022和第二十四齿轮5026分别设置在两根水平杆5033的内侧，第二十三齿轮5025和第二十七齿轮5029分别设置在两根水平杆5033的外侧。

进一步地，两个四连杆机构504的结构相同，以右边的四连杆机构504为例，包括第一连杆5041、第二连杆5042、第三连杆5043和第四连杆5044，第一连杆5041、第二连杆5042、第三连杆5043和第四连杆5044围成一个封闭的平行四边形，其中第一连杆5041和第二连杆5042分别位于上、下方，第三连杆5043和第四连杆5044分别位于前、后方，使用平行四边形连杆结构，其运动轨迹为弧线形，可跨过一定高度的障碍物进行物体投放堆叠，同时平行四边形连杆结构承载能力强，工作稳定性高；任意两根连杆之间通过轴连接，轴上设有第一垫片5045，能够避免两杆直接摩擦；为了保持稳定，两个四连杆机构504的第二连杆5041之间通过水平钢板5046固定连接。

对于铲底座装置5的左边部分，第七驱动轴5011的左端穿过水平杆5033和第一连杆5041，第二十二齿轮5024通过轴分别与水平杆5033、第一连杆5041连接，第二十三齿轮5025通过轴分别与水平杆5033、第一连杆5041、第三连杆5043连接，且第二十三齿轮5025固定在第三连杆5043上，第一连杆5041和第四连杆5044通过它们之间的轴与水平杆5033连接。

对于铲底座装置5的右边部分，第七驱动轴5011的右端穿过水平杆5033和第一连杆5041，第二十六齿轮5028通过轴分别与水平杆5033、第一连杆5041连接，第二十七齿轮5029通过轴分别与水平杆5033、第一连杆5041、第三连杆5043连接，且第二十七齿轮5029固定在第三连杆5043上，第一连杆5041和第四连杆5044通过它们之间的轴与水平杆5033连接。

在本实施例中，第十九齿轮5021、第二十一齿轮5023、第二十二齿轮5024、第二十五齿轮5027和第二十六齿轮5028均为十二齿的齿轮，第二十齿轮5022和第二十四齿轮5026为二十四齿的齿轮，第二十三齿轮5025和第二十七齿轮5029为三十六齿的齿轮，第二铲子横杆5031为L型杆，竖直杆5032和水平杆5033均为C型杆，第一垫片5045为尼龙垫片。

工作时，第七电机通过第七驱动轴5011驱动第十九齿轮5021转动，第十九齿轮5021依次带动第二十齿轮5022、第二十一齿轮5023、第二十二齿轮5024、第二十三齿轮5025转动，同时依次带动第二十四齿轮5026、第二十五齿轮5027、第二十六齿轮5028和第二十七齿轮5029转动，驱使四连杆机构504的第一连杆5041、第三连杆5043和第四连杆5044绕第二连杆5042转动，完成第二铲子机构503铲起物体(底座)的过程。

如图1和图11所示，所述底盘行走装置6包括四个第五驱动机构601、四个全向轮602，两个编码器603、两根外侧导轨杆604、两根内侧导轨杆605和定位杆606，四个第五驱动机构601和四个全向轮602均为一一对应，且每个第五驱动机构601与对应的全向轮602连接。

在其中一个第五驱动机构601及其对应的全向轮602中，第五驱动机构601包括第八电机(图中未示出)，第八电机通过第八驱动轴6011与全向轮602连接，即通过第八驱动轴6011驱动全向轮602转动，从而使底盘行走装置6向前或向后行驶，第八驱动轴6011内侧套有第二垫片减少摩擦，其中第二垫片为尼龙垫片。

其中两个全向轮602的两侧分别与其中一根外侧导轨杆604、其中一根内侧导轨杆605连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮602的两侧分别与另外一根外侧导轨杆604、另外一根外侧导轨杆605连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组左右对称设置，外侧导轨杆604与内侧导轨杆605之间通过两根第二固定轴607固定，其中第二固定轴607为六角固定轴。

两个编码器603作为感应器，其中一个编码器603设置在其中一组全向轮组的一个全向轮602外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构601连接，具体与该第五驱动机构601的第八驱动轴6011连接，另外一个编码器603设置在另外一组全向轮组的一个全向轮602外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构601连接，具体与该第五驱动机构601的第八驱动轴6011连接。

定位杆606的两端分别与两根内侧导轨杆605的中部固定连接，用于定位横向距离，为了使定位杆606更稳固，定位杆606上还固定有连接杆608。

所述控制装置可以是设置在机器人上的控制器，该控制器集成了微处理器(如单片机)、电机驱动器等。

本实施例还提供了一种物体搬运方法，该方法基于上述机器人实现，包括以下步骤：

S1、底盘行走装置6行驶至需要铲起的底座(图中未示出)旁边，使铲底座装置5下降，做好铲起底座的准备；

S2、底盘行走装置6继续向前行驶，使铲底座装置铲进底座，将底座铲起再回旋至底盘行走装置上放置；

S3、底盘行走装置6行驶至物体前，爪子装置2夹取一个物体，经由回旋摆臂装置3将物体回旋至底座上放置，放置后，回旋摆臂装置3将爪子装置2回旋至原位，底盘行走装置6再行驶至下一个夹取的物体前，爪子装置2继续夹取物体；

S4、当底座上放置的物体达到设定的数量(如七个等)后，爪子装置2夹取下一个物体，并使垂直升降装置4上升，将回旋摆臂装置3带动至设定的高度，回旋摆臂装置3将爪子装置2回旋至底座上继续放置物体，以此类推，当底座上放置的物体堆叠到设定的高度后，底盘行走装置6行驶至指定投放地点；

S5、将铲底座装置5放下，同时底盘行走装置6向前行驶，使铲底座装置5离开底座，完成物体的投放。

在上述过程中，横移铲底座装置1中的第一铲子机构101可在升降机构103的带动下下降进行铲底座，同时横移机构102上升；当升降机构103带动第一铲子机构101上升时，同时横移机构102下降，但第一铲子机构101在电控下没有升至最高，即横移机构102也没有下降到万向轮与地面接触，在这种情况下满足工作要求，没有干涉，即使横移机构102与地面接触，但使用的轮子是万向轮，所以干扰不大，这样机器人就能同时携带两个底座，大大增加工作效率；在一些复杂路况，不需要大转弯，只需小左右横向移动时，第一铲子机构101和横移机构102共用的升降机构103工作，使第一铲子机构101继续上升，同时横移机构102下降至与地面接触，横移机构102驱动其万向轮转动，使机身左右横向移动，使得机器人运动灵活；而第一铲子机构101铲的底座不能堆叠产品，但投放过程与铲底座装置5类似，可见横移铲底座装置1的第一铲子机构101为副铲子机构，铲底座装置5的第二铲子机构503为主铲子机构。

综上所述，本实用新型的机器人通过铲底座装置将底座放置在底盘行走装置，通过爪子装置夹取物体，经由回旋回避装置将物体回旋至底座上放置，当底座上放置的物体达到设定的数量后，通过垂直升降装置将回旋摆臂装置上升到设定的高度，回旋摆臂装置将爪子装置回旋至底座上继续放置物体，爪子装置夹取下一个物体，当底座上堆叠的物体达到设定的高度后，底盘行走装置行驶至指定投放地点，再通过铲底座装置将底座及其放置的物体放下，具有稳定夹取、快速回旋堆叠和快速投放的功能，适用于中小型物体的搬运任务，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广，移动灵活，堆叠快速，载重量大，投放准确等优点；同时，机器人另外设计了一个横移铲底座装置，横移铲底座装置上的铲子机构和横移机构升降时的运动方向相反，这样提高了升降机构的使用效率，而且相互之间没有干扰，并且通过横移铲底座装置和铲底座装置，机器人能够同时携带两个底座，大大增加工作效率；在一些复杂路况，不需要大转弯，只需小左右横向移动时，横移铲底座装置上的铲子机构和横移机构共用的升降机构工作，使铲子机构继续上升，同时横移机构下降至与地面接触，横移机构工作使机身左右横向移动，使得机器人运动灵活。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (10)

1.横移铲底座装置，其特征在于：包括第一铲子机构、横移机构和升降机构，所述升降机构分别与第一铲子机构和横移机构连接，用于带动第一铲子机构和横移机构同时进行升降运动，第一铲子机构和横移机构升降时的运动方向相反。

2.根据权利要求1所述的横移铲底座装置，其特征在于：所述第一铲子机构包括铲子横杆、两块铲子侧板和两根连接竖杆，所述两块铲子侧板和两根连接竖杆均对称设置，且两块铲子侧板和两根连接竖杆均为一一对应，两块铲子侧板分别与铲子横杆固定连接，两根连接竖杆分别与铲子横杆固定连接，并分别与升降机构连接。

3.根据权利要求1所述的横移铲底座装置，其特征在于：所述横移机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一万向轮、第二万向轮、第一横杆、第二横杆和第一竖杆；

所述第一横杆和第二横杆对称设置，所述第二横杆与第一竖杆固定连接，所述第一竖杆与升降机构连接；

所述第一电机设置在第一横杆的外侧，并通过第一驱动轴与第一齿轮连接；

所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一万向轮和第二万向轮设置在第一横杆与第二横杆之间，且第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮依次啮合，所述第二齿轮与第一万向轮固定连接，所述第四齿轮与第二万向轮固定连接。

4.根据权利要求1所述的横移铲底座装置，其特征在于：所述升降机构包括第二电机、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第一齿条、第二齿条、第一滑轨和第二滑轨，所述第二电机通过第二驱动轴与第五齿轮连接，所述第五齿轮分别与第六齿轮、第七齿轮啮合，所述第六齿轮通过传动轴与第八齿轮连接，所述第八齿轮、第九齿轮和第一齿条依次啮合，所述第七齿轮、第十齿轮和第二齿条依次啮合，所述第一铲子机构与第一齿条固定连接，且与第一滑轨滑动连接，所述横移机构与第二齿条固定连接，且与第二滑轨滑动连接。

5.可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：包括控制装置、爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置、底盘行走装置以及权利要求1-4任一项所述的横移铲底座装置，所述横移铲底座装置设置在底盘行走装置的中部，所述铲底座装置设置在底盘行走装置靠近后部的位置，所述垂直升降装置设置在底盘行走装置的前部，所述回旋摆臂装置设置在垂直升降装置上，所述爪子装置与回旋摆臂装置的末端固定连接，所述爪子装置、回旋摆臂装置、垂直升降装置、铲底座装置、底盘行走装置和横移铲底座装置分别与控制装置连接。

6.根据权利要求5所述的可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：所述爪子装置包括第一驱动机构、第一传动机构和夹持机构，所述第一驱动机构、第一传动机构和夹持机构依次连接。

7.根据权利要求5所述的可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：所述回旋摆臂装置包括两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂，所述两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂均对称设置，且两个第二驱动机构、两个回旋机构和两根摆臂均为一一对应，每个第二驱动机构与对应的回旋机构连接，每个回旋机构与对应的摆臂连接，两个回旋机构的末端用于固定爪子装置。

8.根据权利要求5所述的可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：所述垂直升降装置包括两个第三驱动机构和两个垂直升降机构，所述两个第三驱动机构和两个垂直升降机构均对称设置，且两个第三驱动机构和两个垂直升降机构均为一一对应，每个第三驱动机构与对应的垂直升降机构连接，所述两个垂直升降机构用于带动回旋摆臂装置进行垂直升降运动。

9.根据权利要求5所述的可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：所述铲底座装置包括第四驱动机构、第二传动机构、第二铲子机构和两个四连杆机构，所述第四驱动机构与第二传动机构连接，所述第二传动机构分别与第二铲子机构、两个四连杆机构连接，所述第二铲子机构分别与两个四连杆机构连接，所述两个四连杆机构对称设置。

10.根据权利要求5所述的可垂直升降的回旋堆叠机器人，其特征在于：所述底盘行走装置包括四个第五驱动机构、四个全向轮，两个编码器、两根外侧导轨杆、两根内侧导轨杆和定位杆，四个第五驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第五驱动机构与对应的全向轮连接；

其中两个全向轮的两侧分别与其中一根外侧导轨杆、其中一根内侧导轨杆连接，构成一组全向轮组，另外两个全向轮的两侧分别与另外一根外侧导轨杆、另外一根外侧导轨杆连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组对称设置；

其中一个编码器设置在其中一组全向轮组的一个全向轮外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构连接，另外一个编码器设置在另外一组全向轮组的一个全向轮外侧，且与该全向轮对应的第五驱动机构连接；

所述定位杆的两端分别与两根内侧导轨杆的中部固定连接。