CN207827356U - 折叠升降装置及夹取堆栈物体的折叠式机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种折叠升降装置及夹取堆栈物体的折叠式机器人，所述机器人包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置和折叠升降装置，所述抬放装置设置在传动底盘装置的前部，所述折叠升降装置与传动底盘装置的中部连接，所述回旋装置设置在折叠升降装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置和折叠升降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，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广、移动灵活、堆栈快速、承载重量大、投放准确等优点。

Description

折叠升降装置及夹取堆栈物体的折叠式机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其是一种折叠升降装置及夹取堆栈物体的折叠式机器人，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折叠升降装置，该装置具有展开高度高、展开稳定性好、折叠之后尺寸小、所占用空间小的特点，解决了小尺寸机器人的升降装置的折叠问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种夹取堆栈物体的折叠式机器人，该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，与现有物体拾取机器人相比，其具有适用范围广、移动灵活、堆栈快速、承载重量大、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：

折叠升降装置，包括两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构，两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均对称设置，且两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应，每个第一驱动机构与对应的下升降机构连接，每个第二驱动机构与对应的上升降机构连接，每个下升降机构与对应的上升降机构连接。

进一步的，在其中一个第一驱动机构及其对应的第二驱动机构、下升降机构、上升降机构中，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第二驱动机构包括第二电机，所述下升降机构包括第一齿轮、第二齿轮和第一下升降臂，所述上升降机构包括第三齿轮、第四齿轮和第一上升降臂，所述第一电机通过第一驱动轴与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮通过第一传动轴与第一下升降臂的第一端连接，且第一下升降臂的第一端固定在第二齿轮上，所述第二电机通过第二驱动轴与第三齿轮连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮通过第二传动轴与第一上升降臂的第一端连接，且第一上升降臂的第一端固定在第四齿轮上，所述第二齿轮与第四齿轮啮合。

进一步的，所述装置还包括两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆和两根第一竖向连接杆，两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆和两根第一竖向连接杆均对称设置，且两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆、两根第一竖向连接杆、两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应；

在其中一根第二下升降臂及其对应的第二上升降臂、外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆、外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆、第一竖向连接杆、下升降机构、上升降机构中，所述第二下升降臂位于第一下升降臂的下方，且第二下升降臂的第一端通过第三连接轴分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，第二下升降臂在距离第三连接轴的2/3处通过第四连接轴分别与外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆连接，所述第二上升降臂位于第一上升降臂的上方，且第二上升降臂的第一端通过第五连接轴分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，第二上升降臂的中部通过第六连接轴与第一竖向连接杆在距离第二连接轴的2/3处连接。

进一步的，所述装置还包括两根第二下升降臂和两根第二上升降臂，两根第二下升降臂和两根第二上升降臂均对称设置，且两根第二下升降臂、两根第二上升降臂、两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆、两根第一竖向连接杆、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应；

在其中一根第二下升降臂及其对应的第二上升降臂、外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆、外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆、第一竖向连接杆、下升降机构、上升降机构中，所述第二下升降臂位于第一下升降臂的下方，且第二下升降臂的第一端通过第三连接轴分别与内侧竖向保持杆连接，第二下升降臂的中部通过第四连接轴分别与外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆连接，所述第二上升降臂位于第一上升降臂的上方，且第二上升降臂的第一端通过第五连接轴分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，第二下升降臂的中部通过第六连接轴与第一竖向连接杆连接。

进一步的，所述装置还包括两根第三上升降臂和两根第二竖向连接杆，两根第三上升降臂和两根第二竖向连接杆均对称设置，且两根第三上升降臂、两根第二上升降臂、两根第二竖向连接杆和两根第一竖向连接杆均为一一对应；

在其中一根第三上升降臂及其对应的第二上升降臂、第二竖向连接杆、第一竖向连接杆中，所述第三上升降臂位于第二上升降臂的上方，且第三上升降臂的第一端通过第七连接轴与第一竖向连接杆连接，第三上升降臂的第二端通过第八连接轴与第二竖向连接杆连接，所述第二上升降臂的第二端通过第九连接轴与第二竖向连接杆连接。

本实用新型的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

夹取堆栈物体的折叠式机器人，包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置以及上述的折叠升降装置，所述抬放装置设置在传动底盘装置的前部，所述折叠升降装置与传动底盘装置的中部连接，所述回旋装置设置在折叠升降装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置和折叠升降装置分别与控制装置连接。

进一步的，所述机械爪包括第三驱动机构、传动机构和夹持机构，所述第三驱动机构、传动机构和夹持机构从上到下依次连接。

进一步的，所述回旋装置包括机械爪固定机构、第四驱动机构和两个回旋机构，所述两个回旋机构对称设置，且两个回旋机构之间相连接，所述第四驱动机构与其中一个回旋机构连接，所述机械爪固定机构分别与两个回旋机构的末端固定连接，用于固定机械爪。

进一步的，所述抬放装置包括抓取机构、两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂，所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，所述两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均对称设置，且两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应，每个第五驱动机构与对应的齿链传动机构连接，每个齿链传动机构与对应的活动臂连接。

进一步的，所述传动底盘装置包括四个第六驱动机构、四个全向轮、两根外侧导轨杆、两根内侧导轨杆和定位杆，四个第六驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第六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；

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、本实用新型的折叠升降装置设置了下升降机构和上升降机构，下升降机构和上升降机构分别由不同的驱动机构驱动，在下升降机构和上升降机构的作用下，能够实现折叠升降，其具有展开高度高，展开稳定性好，折叠之后尺寸小，所占用空间小的特点，解决了小尺寸机器人的升降装置的折叠问题。

2、本实用新型的折叠升降装置中，下升降机构的一个齿轮与上升降机构的一个齿轮啮合，以实现相互带动转动，使得下升降机构的下升降臂和上升降机构的上升降臂能够快速完成转动上升动作，同时采用四个电机驱动以及四个齿轮传动，具有升降效率高，加速迅速，定位精确的优点。

3、本实用新型的回旋装置将机械爪固定机构与两个回旋机构的末端固定连接，由于回旋机构末端的约束作用，使得机械爪结构可以始终保持水平回旋运动，从而使得机械爪也始终保持水平，结构简单紧凑，工作高效。

4、本实用新型的抬放装置通过两个齿链传动机构，利用活动臂带动抓取机构对物体进行托举和投放，在投放物体时，活动臂与地面成一定角度，可以避开前方障碍物，同时抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，抓取机构抓取的物体可以始终可以保持水平状态旋转；此外，具有两个驱动机构，可在单个驱动机构运行的情况下托举和投放物体，避免某个驱动机构出现损耗时无法托举和投放物体的状况。

5、本实用新型的机器人通过抬放装置将目标底座放置在底盘行走装置，通过机械爪夹取物体，经由回旋装置将物体回旋至目标底座上堆栈，通过折叠升降装置将回旋装置带动到设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至目标底座上继续放置物体，机械爪夹取下一个物体，当目标底座上堆栈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，再通过抬放装置将目标底座及其堆栈的物体放下，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。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的夹取堆栈物体的折叠式机器人结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的折叠升降装置结构示意图。

图3是本实用新型实施例1的机械爪结构示意图。

图4是本实用新型实施例1的回旋装置结构示意图。

图5是本实用新型实施例1的抬放装置结构示意图。

图6是本实用新型实施例1的传动底盘装置结构示意图。

其中，1-折叠升降装置，101-第一驱动机构，1011-第一电机，1012-第一驱动轴，102-第二驱动机构，1021-第二电机，1022-第二驱动轴，103-下升降机构，1031-第一齿轮，1032-第二齿轮，1033-第一下升降臂，1034-第一传动轴，104-上升降机构，1041-第三齿轮，1042-第四齿轮，1043-第一上升降臂，1044-第二传动轴，105-外侧竖向固定杆，106-内侧竖向固定杆，107-外侧竖向保持杆，108-内侧竖向保持杆，109-第一竖向连接杆，110-第一连接轴，111-第二连接轴，112-间距定位螺柱，113-前横向固定杆，114-后横向固定杆，115-第二下升降臂，116-第二上升降臂，117-第三连接轴，118-第四连接轴，119-第五连接轴，120-第六连接轴，121-第三上升降臂，122-第二竖向连接杆，123-第七连接轴，124-第八连接轴，125-第九连接轴，126-横向固定棒条，127-第一横向连接杆，128-第二横向连接杆，2-机械爪，201-第三驱动机构，2011-第三电机，2012-第三驱动轴，202-传动机构，2021-第五齿轮，2022-第六齿轮，2023-第三传动轴，203-夹持机构，2031-第一棒条，2032-第二棒条，2033-第三棒条，2034-第四棒条，2035-四十五度角撑板，2036-侧杆，204-承载杆，205-第一垫片，206-第一限位轴箍，207-轴承套，208-第一竖杆，3-回旋装置，301-机械爪固定机构，3011-第一水平固定杆，3012-连接杆，302-第四驱动机构，3021-第四电机，3022-第四驱动轴，303-回旋机构，30301-第七齿轮，30302-第八齿轮，30303-第九齿轮，30304-第一链轮，30305-第二链轮，30306-第一链条，30307-传动杆，30308-回旋臂，30309-第四传动轴，30310-第五传动轴，4-抬放装置，401-抓取机构，4011-抓取架，40111-固定上卡槽，40112-固定下卡槽，40113-退出圆弧件，40114-下降限位副轮，4012-副固定杆，4013-主固定杆，402-第五驱动机构，4021-第五电机，4022-第五驱动轴，403-齿链传动机构，4031-第十齿轮，4032-第十一齿轮，4033-第三链轮，4034-第四链轮，4035-第二链条，4036-第六传动轴，4037-第七传动轴，404-活动臂，405-第二竖杆，406-第三竖杆，407-第二水平固定杆，5-传动底盘装置，501-第六驱动机构，5011-第六电机，5012-第六驱动轴，502-全向轮，503-外侧导轨杆，504-内侧导轨杆，505-定位杆，5051-电池夹，506-第二限位轴箍，507-第二垫片，508-螺柱，509-支撑杆，510-固定板。

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夹取堆栈物体的折叠式机器人，该机器人包括折叠升降装置1、机械爪2、回旋装置3、抬放装置4、传动底盘装置5以及控制装置(图中未示出)，抬放装置4设置在传动底盘装置5的前部，折叠升降装置1与传动底盘装置5的中部连接，回旋装置3设置在折叠升降装置1上，机械爪2与回旋装置3的末端固定连接，折叠升降装置1、机械爪2、回旋装置3、抬放装置4和传动底盘装置5分别与控制装置连接。

如图1和图2所示，所述折叠升降装置1包括两个第一驱动机构101、两个第二驱动机构102、两个下升降机构103和两个上升降机构104，两个第一驱动机构101、两个第二驱动机构102、两个下升降机构103和两个上升降机构104均左右对称设置，且两个第一驱动机构101、两个第二驱动机构102、两个下升降机构103和两个上升降机构104均为一一对应，每个第一驱动机构101与对应的下升降机构103连接，每个第二驱动机构102与对应的上升降机构104连接，每个下升降机构103与对应的上升降机构104连接。

在其中一个第一驱动机构101及其对应的第二驱动机构102、下升降机构103、上升降机构104中，第一驱动机构101包括第一电机1011，第二驱动机构102包括第二电机1021，下升降机构103包括第一齿轮1031、第二齿轮1032和第一下升降臂1033，上升降机构104包括第三齿轮1041、第四齿轮1042和第一上升降臂1043，第一电机1011通过第一驱动轴1012与第一齿轮1031连接，第一齿轮1031与第二齿轮1032啮合，第二齿轮1032通过第一传动轴1034与第一下升降臂1033的第一端连接，且第一下升降臂103的第一端固定在第二齿轮1032上，第二电机1021通过第二驱动轴1022与第三齿轮1041连接，第三齿轮1041与第四齿轮1042啮合，第四齿轮1042通过第二传动轴1044与第一上升降臂1043的第一端连接，且第一上升降臂1043的第一端固定在第四齿轮1042上，第二齿轮1032与第四齿轮1042啮合；折叠升降装置1的初始状态为折叠收缩状态，当第一电机1011通电后，第一电机1011通过第一驱动轴1012驱动第一齿轮1031转动，第一齿轮1031带动第二齿轮1032转动，从而使第一下升降臂1033转动上升，同理，当第二电机1021通电后，第二电机1021通过第二驱动轴1022驱动第三齿轮1041转动，第三齿轮1041带动第四齿轮1042转动，从而使第一上升降臂1043转动上升，同时，第二齿轮1032与第四齿轮1042相互带动转动，使得第一下升降臂1033和第一上升降臂1043能够快速完成转动上升动作，整个折叠升降装置1具有展开高度高，展开稳定性好，折叠之后尺寸小，所占用空间小的特点，解决了小尺寸机器人的升降装置的折叠问题，同时采用四个电机驱动以及四个齿轮传动，具有升降效率高，加速迅速，定位精确的优点。

在本实施例中，第一齿轮1031和第三齿轮1041均采用十二齿的齿轮，第二齿轮1032和第四齿轮1042均采用八十四齿的齿轮。

为了使第一驱动机构101、第二驱动机构102、下升降机构103和上升降机构104更稳定地工作，本实施例的折叠升降装置1还包括两根外侧竖向固定杆105、两根内侧竖向固定杆106、两根外侧竖向保持杆107、两根内侧竖向保持杆108和两根第一竖向连接杆109，两根外侧竖向固定杆105、两根内侧竖向固定杆106、两根外侧竖向保持杆107、两根内侧竖向保持杆108和两根第一竖向连接杆109均左右对称设置，且两根外侧竖向固定杆105、两根内侧竖向固定杆106、两根外侧竖向保持杆107、两根内侧竖向保持杆108、两根第一竖向连接杆109、两个第一驱动机构101、两个第二驱动机构102、两个下升降机构103和两个上升降机构104均为一一对应。

在其中一根外侧竖向固定杆105及其对应的内侧竖向固定杆106、外侧竖向保持杆107、内侧竖向保持杆108、第一竖向连接杆109、第一驱动机构101、第二驱动机构102、下升降机构103、上升降机构104中，第一电机1011和第二电机1021均设置在内侧竖向保持杆108的侧面，而第一电机1011驱动的是第一下升降臂1033，第二电机1021驱动的是第一上升降臂1043，将第二电机1021设置在第一电机1011的上方，第一驱动轴1012和第二驱动轴1022穿过内侧竖向保持杆108后与外侧竖向保持杆107连接，第一传动轴1034的两端分别与外侧竖向保持杆107、内侧竖向保持杆连接108，第二传动轴1044的两端分别与外侧竖向保持杆107、内侧竖向保持杆108连接，第一下升降臂1033的第二端通过第一连接轴110分别与外侧竖向固定杆107、内侧竖向固定杆108连接，第一上升降臂1043的第二端通过第二连接轴111与第一竖向连接杆109连接；进一步地，外侧竖向保持杆107与内侧竖向保持杆108之间通过间距定位螺柱112固定连接，以定位外侧竖向保持杆107与内侧竖向保持杆108之间的间距，使得外侧竖向保持杆107与内侧竖向保持杆108之间有足够的空间放置下升降机构103和上升降机构104。

为了使两根外侧竖向固定杆105和两根内侧竖向固定杆106固定，本实施例的折叠升降装置1还包括两根前横向固定杆113和后横向固定杆114，两根前横向固定杆113左右对称设置，左边的前横向固定杆113分别与左边的外侧竖向固定杆105、内侧竖向固定杆106固定连接，右边的前横向固定杆113分别与右边的外侧竖向固定杆105、内侧竖向固定杆106固定连接，后横向固定杆114分别与两根外侧竖向固定杆105、两根内侧竖向固定杆106固定连接。

为了进一步提高转动上升效果，本实施例的折叠升降装置1还包括两根第二下升降臂115和两根第二上升降臂116，两根第二下升降臂115和两根第二上升降臂116均对称设置，且两根第二下升降臂115、两根第二上升降臂116、两根外侧竖向固定杆105、两根内侧竖向固定杆106、两根外侧竖向保持杆107、两根内侧竖向保持杆108、两根第一竖向连接杆109、两个下升降机构103和两个上升降机构104均为一一对应。

在其中一根第二下升降臂115及其对应的第二上升降臂116、外侧竖向固定杆105、内侧竖向固定杆106、外侧竖向保持杆107、内侧竖向保持杆108、第一竖向连接杆109、下升降机构103、上升降机构104中，第二下升降臂115位于第一下升降臂1033的下方，且第二下升降臂115的第一端通过第三连接轴117分别与外侧竖向保持杆107、内侧竖向保持杆108连接，第二下升降臂115在距离第三连接轴117的2/3处通过第四连接轴118分别与外侧竖向固定杆105、内侧竖向固定杆106连接，本实施例的第二下升降臂115的第二端悬空，所述第二上升降臂116位于第一上升降臂1043的上方，且第二上升降臂116的第一端通过第五连接轴119与内侧竖向保持杆108连接，第二上升降臂116的中部通过第六连接轴120与第一竖向连接杆109在距离第二连接轴111的2/3处连接；第一下升降臂1033转动上升后，由于外侧竖向固定杆105和内侧竖向固定杆106的作用，第二下升降臂115与第一下升降臂1033同步平行运动，第一上升降臂1043转动上升后，由于第一竖向连接杆109的作用，第二上升降臂116与第一上升降臂1043同步平行运动，实现折叠升降。

进一步地，本实施例的折叠升降装置1还包括两根第三上升降臂121和两根第二竖向连接杆122，两根第三上升降臂121和两根第二竖向连接杆122均对称设置，且两根第三上升降臂121、两根第二上升降臂116、两根第二竖向连接杆122和两根第一竖向连接杆109均为一一对应。

在其中一根第三上升降臂121及其对应的第二上升降臂116、第二竖向连接杆122、第一竖向连接杆109中，第三上升降臂121位于第二上升降臂116的上方，且第三上升降臂121的第一端通过第七连接轴123与第一竖向连接杆115连接，第三上升降臂121的第二端通过第八连接轴124与第二竖向连接杆122连接，所述第二上升降臂116的第二端通过第九连接轴125与第二竖向连接杆122连接；第一上升降臂1043转动上升后，由于第一竖向连接杆109和第二竖向连接杆122的作用，第三上升降臂121、第二上升降臂116与第一上升降臂1043同步平行运动，实现折叠升降。

在本实施例中，外侧竖向固定杆105和内侧竖向固定杆106、第一下升降臂1033、第二下升降臂115、外侧竖向保持杆107和内侧竖向保持杆108构成了四连杆结构；外侧竖向固定杆105和内侧竖向固定杆106、第一上升降臂1043、第二上升降臂116、第三上升降臂121、第一竖向连接杆109、第二竖向连接杆122构成了六连杆结构。

为了固定折叠升降装置1的宽度距离，本实施例的折叠升降装置1还包括横向固定棒条126、第一横向连接杆127和第二横向连接杆128，横向固定棒条126的两端分别与两根内侧竖向保持杆108固定连接，第一横向连接杆127的两端分别与两根第一竖向连接杆109固定连接，第二横向连接杆128的两端分别与两根第二上升降臂116固定连接。

如图1和图3所示，所述机械爪2包括第三驱动机构201、传动机构202和夹持机构203，所述第三驱动机构201、传动机构202和夹持机构203从上到下依次连接。

进一步地，第三驱动机构201包括第三电机2011，传动机构202包括左右对称设置的第五齿轮2021和第六齿轮2022，第三电机2011通过第三驱动轴2012与第五齿轮2021连接，第五齿轮2021与第六齿轮2022啮合；夹持机构203用于夹持物体，包括左右对称设置的第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂和第二机械臂的结构相同，均包括第一棒条2031、第二棒条2032、第三棒条2033、第四棒条2034、四十五度角撑板2035和侧杆2036，以第二机械臂为例，第一棒条2031和第二棒条2032分别固定在第六齿轮2022的两侧(同样地，在第一机械臂中，第一棒条2031和第二棒条2032分别固定在第五齿轮2021的两侧)，第一棒条2031、第二棒条2032通过四十五度角撑板2035与侧杆2026连接，第一棒条2031与第二棒条2032具体通过螺栓与四十五度角撑板2035连接，四十五度角撑板2035也通过螺栓与侧杆2026连接，第三棒条2033固定在侧杆2026的上端构成第一爪齿，第四棒条2034固定在侧杆2026的下端构成第二爪齿；常态时，第三电机2011促使夹持机构203处于初始状态，此时夹持机构203处于张开状态，该夹持机构203没有夹持物体，如果需要夹持物体(如特殊椎体等)，第三电机2011通过第三驱动轴2012驱动第五齿轮2021逆时针转动，从而带动第一机械臂逆时针转动，此时第六齿轮2022对称第五齿轮2021顺时针转动，从而带动第二机械臂顺时针转动，使夹持机构203处于闭合状态，第一机械臂的第一爪齿和第二爪齿，以及第二机械臂的第一爪齿和第二爪齿进入所要夹持的物体的镂空部分，达到稳定夹持物体的工作要求，具有优越的自适应性；如果需要放开物体，第三电机2011通过第三驱动轴2012驱动第五齿轮2021顺时针转动，从而带动第一机械臂顺时针转动，此时第六齿轮2022对称第五齿轮2021逆时针转动，从而带动第二机械臂逆时针转动，使夹持机构203处于张开状态，第一机械臂的第一爪齿和第二爪齿，以及第二机械臂的第一爪齿和第二爪齿将夹持的物体放开，使用两个齿轮啮合共同运动来控制夹持机构203的张合，具有运动角度精确，失误概率低的优点。

在本实施例中，第五齿轮2021和第六齿轮2022均采用三十六齿的齿轮，第一棒条2031采用1×3的铝制棒条，第二棒条2032采用1×6的铝制棒条，第三棒条2033采用1×3的铝制棒条，第四棒条2034采用1×2的铝制棒条，侧杆2036采用1×3×8C型杆。

为了更好地承载第三驱动机构201、传动机构202和夹持机构203，本实施例的机械爪2还包括承载机构，该承载机构包括承载杆204、第一垫片205、第一限位轴箍206和轴承套207，第三电机2011竖直设置在承载杆204的上方，第三驱动轴2012穿过承载杆204，第六齿轮2022通过第三传动轴2023与承载杆204连接，所述第一限位轴箍206有两组，一组第一限位轴箍206设置在第三驱动轴2012的两端，另一组第一限位轴箍206设置在第三传动轴2023的两端，所述轴承套207有多个，可以设置在承载杆204上，以保护第三驱动轴2012和第三传动轴2023，第一垫片205设置在承载杆204上的轴套207与第五齿轮2021、第六齿轮2022之间，以减少承载杆204与第五齿轮2021、第六齿轮2022之间的磨损。

在本实施例中，所述承载杆204采用1×3×8C型杆，所述第一垫片205采用尼龙垫片。

本实施例的机械爪2还包括第一竖杆208，第一竖杆208的第一端固定在承载杆204上，第二端与回旋装置3的末端(具体与第一水平固定杆3011的中部)固定连接。

如图1和图4所示，所述回旋装置3包括机械爪固定机构301、第四驱动机构302和两个回旋机构303，两个回旋机构303左右对称设置，且两个回旋机构303之间相连接，第四驱动机构302与左边的回旋机构303连接，机械爪固定机构301分别与两个回旋机构303的末端固定连接，用于固定机械爪2。

进一步地，所述机械爪固定机构301包括第一水平固定杆3011和两根连接杆3012，两根连接杆3012左右对称设置，第一水平固定杆3011与机械爪2的第一竖杆208固定连接，以固定机械爪2，第一水平固定杆3011的两端分别与两根连接杆3012的第一端固定连接，两根连接杆3012的第二端分别与两个回旋机构303固定连接。

进一步地，第四驱动机构302包括第四电机3021，两个回旋机构303的结构相同，均包括第七齿轮30301、第八齿轮30302、第九齿轮30303、第一链轮30304、第二链轮30305、第一链条30306、传动杆30307和回旋臂30308，第四电机3021设置在左边回旋机构303的传动杆30307侧面，并通过第四驱动轴3022与左边回旋机构303的第七齿轮30301连接；对于任意一个回旋结构303，第八齿轮30302作为中间惰轮，第七齿轮30301与第八齿轮30302啮合，第八齿轮30302与第九齿轮30303啮合，第九齿轮30303通过折叠升降装置1的第九连接轴125与第一链轮30304、回旋臂30308的第一端连接，且回旋臂30308的第一端与第九齿轮30303固定连接，回旋臂30308的第二端通过第四传动轴30309与第二链轮30305、连接杆3012的第二端连接，且回旋臂30308的第二端与第二链轮30305连接，第一链轮30304和第二链轮30305分别与第一链条30306的内侧啮合，且第二链轮30305与连接杆3012的第二端固定连接；两个回旋机构303的第八齿轮30302之间通过第五传动轴30310连接，将两个第八齿轮30302限制为同步转动，以此保证第四电机3021输出的稳定性，传动杆30307设置在第八齿轮30302的内侧，其通过第四驱动轴3022与第七齿轮30301连接，通过第五传动轴30310与第八齿轮30302连接，以及通过折叠升降装置1的第九连接轴125与第九齿轮30303连接，且传动杆30307的两端分别固定在折叠升降装置1的第二横向连接杆128、第九齿轮30303上，第五传动轴30310的两端均穿过传动杆30307和第八齿轮30302；第四电机3021通过第四驱动轴3022驱动左边回旋机构303的第七齿轮30301转动，以通过左边回旋机构303的第七齿轮30301将输出力矩传递给左边回旋机构303的第八齿轮30302，带动左边回旋机构303的第八齿轮30302转动，左边回旋机构303的第八齿轮30302再传递给左边回旋机构303的第九齿轮30303，带动第九齿轮30303转动，同时在第五传动轴30310的作用下，使得右边回旋机构303的第七齿轮30301、第八齿轮30302和第九齿轮30303同步转动，从而使得两个回旋机构303的第一链轮30304、第一链条30306、第二链轮30305带动回旋臂30308绕折叠升降装置1的第九连接轴125旋转，同时由于第二链轮30305的约束作用，机械爪固定机构301可以始终保持水平回旋运动，也就是说无需电机即可使传动链末端(第二链轮30305)连接的机械爪固定机构301在往返摆动的过程中始终保持水平，结构简单紧凑，工作高效。

在本实施例中，第四电机3021采用两线393电机，第七齿轮30301采用十八齿的齿轮，第八齿轮30302采用六十齿的齿轮，第九齿轮30303采用八十四齿的齿轮，传动比为60:84:12＝5:7:1。

如图1和图5所示，所述抬放装置4包括抓取机构401、两个第五驱动机构402、两个齿链传动机构403和两个活动臂404，抓取机构401的两外侧分别与两个齿链传动机构403固定连接，两个第五驱动机构402、两个齿链传动机构403和两个活动臂404均左右对称设置，且两个第五驱动机构402、两个齿链传动机构403和两个活动臂403均为一一对应，每个第五驱动机构402与对应的齿链传动机构403连接，每个齿链传动机构403与对应的活动臂404连接。

进一步地，所述抓取机构401包括两个抓取架4011、两个副固定杆4012和主固定杆4013，两个抓取架4011和两个副固定杆4012均为左右对称设置，且两个抓取架4011和两个副固定杆4012均为一一对应，左边的抓取架4011、左边副固定杆4012和主固定杆4013通过螺丝螺母依次连接，右边的抓取架4011、右边副固定杆4012和主固定杆4013通过也螺丝螺母依次连接。

在本实施例中，每个抓取架4011的内侧设有固定上卡槽40111和固定下卡槽40112，外侧设有退出圆弧件40113，下端设有下降限位副轮40114，通过固定上卡槽40111和固定下卡槽40112稳定放置目标底座，下降限位副轮40114可以在抓取机构401下降时控制抓取机构401下降高度。

在其中一个第五驱动机构402及其对应的齿链传动机构403、活动臂404中，第五驱动机构402包括第五电机4021，齿链传动机构403包括第十齿轮4031、第十一齿轮4032、第三链轮4033、第四链轮4034和第二链条4035，第五电机4021通过第五驱动轴4022与第十齿轮4031连接，第十齿轮4031与第十一齿轮4032啮合，第十一齿轮4032通过第六传动轴4036与活动臂404的第一端、第三链轮4033连接，且活动臂404的第一端与第十一齿轮4032固定连接，第三链轮4033、第四链轮4034分别与第二链条4035的内侧啮合，活动臂404的第二端通过第七传动轴4037与第四链轮4034连接，且活动臂404的第二端与第四链轮4034固定连接，第四链轮4034与抓取机构401对应的抓取架4011固定连接(例如左边的第四链轮4034与抓取机构401左边的抓取架4011固定连接，右边的第四链轮4034与抓取机构401右边的抓取架4011固定连接)；工作时，第五电机4021通过第五驱动轴4022驱动第十齿轮4031转动，第十齿轮4031带动第十一齿轮4032转动，从而通过第三链轮4033、第二链条4035和第四链轮4034使得活动臂14旋转，同时第四链轮4034使得抓取机构401保持水平状态旋转。

具体地，齿链传动机构403可以抬放物体，在投放物体时，活动臂404与地面成一定角度，可以避开前方障碍物，由于抓取机构401保持水平状态旋转，物体也始终保持水平状态旋转；此外，设置了两个第五电机4021，可在单个第五电机4021运行的情况下抬放物体，避免某个第五电机4021出现损耗时无法抬放物体的状况。

在本实施例中，第十齿轮4031采用十二齿的齿轮，第十一齿轮4032采用六十齿的齿轮，第十一齿轮4032与第十齿轮4031的传动比为5:1，第三链轮4033和第四链轮4034均采用十八齿的链轮，可以根据抬升不同重量的物体，更换传动齿轮，进而实现转速与第五电机4021输出力矩的变化，实现抬升和放置力矩的改变，扩大了抬升和放置功能的适用范围，尽可能避免第五电机4021出现损耗问题。

为了使第五驱动机构402、齿链传动机构403和活动臂404更稳定地工作，本实施例的抬放装置4还包括两根第二竖杆405、两根第三竖杆406和第二水平固定杆407，两根第二竖杆405和两根第三竖杆406均左右对称设置，且两根第二竖杆405、两根第三竖杆406、两个第五驱动机构402、两个齿链传动机构403和两个活动臂404均为一一对应，第二水平固定杆407分别与两根第二竖杆405、两根第三竖杆406固定连接。

在其中一个第二竖杆405及其对应的第三竖杆406、第五驱动机构402、齿链传动机构403和活动臂404中，第十齿轮4031、第十一齿轮4032、第三链轮4033、活动臂404、第五驱动轴4022和第六传动轴4036设置在第二竖杆405与第三竖杆406之间，第五电机121设置在第二竖杆405的侧面。

如图1和图6所示，所述传动底盘装置5包括四个第六驱动机构501、四个全向轮502、两根外侧导轨杆503、两根内侧导轨杆504和定位杆505，四个第六驱动机构501和四个全向轮502均为一一对应，且每个第六驱动机构501与对应的全向轮502连接。

在其中一个第六驱动机构501及其对应的全向轮502中，第六驱动机构501包括第六电机5011，第六电机5011通过第六驱动轴5012与全向轮502连接，即通过第六驱动轴5012驱动全向轮502转动，从而使传动底盘装置5向前或向后行驶。

其中两个全向轮502的两侧分别与其中一根外侧导轨杆503、其中一根内侧导轨杆504连接，构成一组全向轮组；另外两个全向轮502的两侧分别与另外一根外侧导轨杆503、另外一根外侧导轨杆504连接，构成另一组全向轮组，两组全向轮组左右对称设置，通过左边全向轮组对应的第六电机5011与右边全向轮组对应的第六电机5011之间的差速进行转弯，可实现原地360度旋转，移动灵活，机动性强。

定位杆505的两端分别与两根内侧导轨杆504的中部固定连接，用于定位横向距离；优选地，定位杆505上还设有电池夹5051，用于放置电池。

进一步地，左边全向轮组中，第六驱动轴5012的末端设有第二限位轴箍506，第六驱动轴5012上设有第二垫片507，第二垫片507设置在全向轮502与外侧导轨杆503、内侧导轨杆504之间，用于减少零件之间的磨损与定位，外侧导轨杆503和内侧导轨杆504的前端通过螺柱508固定连接，作为前方全向轮的定位结构，外侧导轨杆503和内侧导轨杆504的上方还设有两根支撑杆509和固定板510，固定板510与两根支撑杆509的上端固定连接，作为后方全向轮502的保护结构，用于防止机身对后方全向轮502的碰撞致其磨损，同时作为后方全向轮502的定位结构；同理，右边的全向轮组进行同样的处理。

在本实施例中，外侧导轨杆503和内侧导轨杆504均采用1×2×35C型杆，定位杆505采用1×2×25C型杆，支撑杆507采用1×5×6C型杆，固定板508采用7×5铝板，第二垫片507采用尼龙垫片。

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、传动底盘装置5行驶至需要抬放的目标底座(图中未示出)附近，使抬放装置4下降，做好抬起目标底座的准备；

S2、传动底盘装置5继续向前行驶，使抬放装置4包裹并抬起目标底座，再回旋至传动底盘装置5上放置；

S3、传动底盘装置5行驶至目标物体前，机械爪2夹取一个目标物体，经由回旋装置3将目标物体回旋至目标底座上堆栈，堆栈后，回旋装置3将机械爪回旋至下一个夹取的目标物体前，机械爪2继续夹取目标物体；

S4、折叠升降装置1上升，将回旋装置3带动至设定的高度，回旋装置3将机械爪2回旋至目标底座上继续堆栈物体，以此类推，当目标底座上堆栈的物体达到设定的高度后，传动底盘装置5行驶至指定投放地点；

S5、将抬放装置4放下，同时传动底盘装置5向后行驶，使抬放装置4离开目标底座，完成目标物体的投放。

综上所述，本实用新型的机器人通过抬放装置将目标底座放置在底盘行走装置，通过机械爪夹取物体，经由回旋装置将物体回旋至目标底座上堆栈，通过折叠升降装置将回旋装置带动到设定的高度，回旋装置将机械爪回旋至目标底座上继续放置物体，机械爪夹取下一个物体，当目标底座上堆栈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，再通过抬放装置将目标底座及其堆栈的物体放下，其功能全面，可执行各类不规则中小型物体的夹取以及快速移动堆栈任务，结构高效独特，可适用于电商、防爆等工作强度大和环境恶劣的行业中，具有广泛的应用前景。

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.折叠升降装置，其特征在于：包括两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构，两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均对称设置，且两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应，每个第一驱动机构与对应的下升降机构连接，每个第二驱动机构与对应的上升降机构连接，每个下升降机构与对应的上升降机构连接。

2.根据权利要求1所述的折叠升降装置，其特征在于：在其中一个第一驱动机构及其对应的第二驱动机构、下升降机构、上升降机构中，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第二驱动机构包括第二电机，所述下升降机构包括第一齿轮、第二齿轮和第一下升降臂，所述上升降机构包括第三齿轮、第四齿轮和第一上升降臂，所述第一电机通过第一驱动轴与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮通过第一传动轴与第一下升降臂的第一端连接，且第一下升降臂的第一端固定在第二齿轮上，所述第二电机通过第二驱动轴与第三齿轮连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮通过第二传动轴与第一上升降臂的第一端连接，且第一上升降臂的第一端固定在第四齿轮上，所述第二齿轮与第四齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的折叠升降装置，其特征在于：所述装置还包括两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆和两根第一竖向连接杆，两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆和两根第一竖向连接杆均对称设置，且两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆、两根第一竖向连接杆、两个第一驱动机构、两个第二驱动机构、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应；

在其中一根外侧竖向固定杆及其对应的内侧竖向固定杆、外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆、第一竖向连接杆、第一驱动机构、第二驱动机构、下升降机构、上升降机构中，所述第一电机和第二电机均设置在内侧竖向保持杆的侧面，所述第一驱动轴和第二驱动轴穿过内侧竖向保持杆后与外侧竖向保持杆连接，所述第一传动轴的两端分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，所述第二传动轴的两端分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，所述第一下升降臂的第二端通过第一连接轴分别与外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆连接，所述第一上升降臂的第二端通过第二连接轴与第一竖向连接杆连接。

4.根据权利要求3所述的折叠升降装置，其特征在于：所述装置还包括两根第二下升降臂和两根第二上升降臂，两根第二下升降臂和两根第二上升降臂均对称设置，且两根第二下升降臂、两根第二上升降臂、两根外侧竖向固定杆、两根内侧竖向固定杆、两根外侧竖向保持杆、两根内侧竖向保持杆、两根第一竖向连接杆、两个下升降机构和两个上升降机构均为一一对应；

在其中一根第二下升降臂及其对应的第二上升降臂、外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆、外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆、第一竖向连接杆、下升降机构、上升降机构中，所述第二下升降臂位于第一下升降臂的下方，且第二下升降臂的第一端通过第三连接轴分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，第二下升降臂在距离第三连接轴的2/3处通过第四连接轴分别与外侧竖向固定杆、内侧竖向固定杆连接，所述第二上升降臂位于第一上升降臂的上方，且第二上升降臂的第一端通过第五连接轴分别与外侧竖向保持杆、内侧竖向保持杆连接，第二上升降臂的中部通过第六连接轴与第一竖向连接杆在距离第二连接轴的2/3处连接。

5.根据权利要求4所述的折叠升降装置，其特征在于：所述装置还包括两根第三上升降臂和两根第二竖向连接杆，两根第三上升降臂和两根第二竖向连接杆均对称设置，且两根第三上升降臂、两根第二上升降臂、两根第二竖向连接杆和两根第一竖向连接杆均为一一对应；

在其中一根第三上升降臂及其对应的第二上升降臂、第二竖向连接杆、第一竖向连接杆中，所述第三上升降臂位于第二上升降臂的上方，且第三上升降臂的第一端通过第七连接轴与第一竖向连接杆连接，第三上升降臂的第二端通过第八连接轴与第二竖向连接杆连接，所述第二上升降臂的第二端通过第九连接轴与第二竖向连接杆连接。

6.夹取堆栈物体的折叠式机器人，其特征在于：包括控制装置、机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置以及权利要求1-5任一项所述的折叠升降装置，所述抬放装置设置在传动底盘装置的前部，所述折叠升降装置与传动底盘装置的中部连接，所述回旋装置设置在折叠升降装置上，所述机械爪与回旋装置的末端固定连接，所述机械爪、回旋装置、抬放装置、传动底盘装置和折叠升降装置分别与控制装置连接。

7.根据权利要求6所述的夹取堆栈物体的折叠式机器人，其特征在于：所述机械爪包括第三驱动机构、传动机构和夹持机构，所述第三驱动机构、传动机构和夹持机构从上到下依次连接。

8.根据权利要求6所述的夹取堆栈物体的折叠式机器人，其特征在于：所述回旋装置包括机械爪固定机构、第四驱动机构和两个回旋机构，所述两个回旋机构对称设置，且两个回旋机构之间相连接，所述第四驱动机构与其中一个回旋机构连接，所述机械爪固定机构分别与两个回旋机构的末端固定连接，用于固定机械爪。

9.根据权利要求6所述的夹取堆栈物体的折叠式机器人，其特征在于：所述抬放装置包括抓取机构、两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂，所述抓取机构的两外侧分别与两个齿链传动机构固定连接，所述两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均对称设置，且两个第五驱动机构、两个齿链传动机构和两个活动臂均为一一对应，每个第五驱动机构与对应的齿链传动机构连接，每个齿链传动机构与对应的活动臂连接。

10.根据权利要求6所述的夹取堆栈物体的折叠式机器人，其特征在于：所述传动底盘装置包括四个第六驱动机构、四个全向轮、两根外侧导轨杆、两根内侧导轨杆和定位杆，四个第六驱动机构和四个全向轮均为一一对应，且每个第六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；

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。