CN210452707U

CN210452707U - 一种移动式码垛机器人

Info

Publication number: CN210452707U
Application number: CN201921303069.6U
Authority: CN
Inventors: 卿兆波; 杨惠忠
Original assignee: T Max Hangzhou Industrial Co Ltd
Current assignee: T Max Hangzhou Industrial Co Ltd; T Max Hangzhou Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2029-08-13

Abstract

本实用新型公开了一种移动式码垛机器人，包括X、Z耦合手臂机构和移动式底盘，X、Z耦合手臂机构固定安装在移动式底盘上，移动式底盘带动X、Z耦合手臂机构移动或原地转动；X、Z耦合手臂机构包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于X、Z耦合手臂机构末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。解决了关节式机器人整机重量大，电机能耗高，移动困难，执行器定位不准等问题。

Description

一种移动式码垛机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动式码垛机器人。

背景技术

码垛机器人被广泛应用于工业生产中的抓取，搬运和装箱等工序，码垛机器人不仅解放了劳动力，还有效提高了生产效率，代替人工完成单一的搬运，堆码等工作。

通常码垛机器人采用关节式工业机器人基本设计。传统的码垛机器人为了实现末端执行器的在空间中的任意运动，往往是用多个关节串联成一条运动连链，通过控制各个关节的运动，实现末端抓取机构的灵巧操作。通常是将电机安装在各个关节上，关节式码垛机器人研究得较为成熟，但是由于所有的关节都集中在一条运动链上，各个关节的运动误差和缺点会渐渐累积，逐级放大，到了末端执行器那里就会不精确，而且由于串联的关节较长，离心力较大，且残余震动大。各个电机安装在关节上也会造成转动惯量大、负载能力差等缺点。并且关节式机器人整机重量大，造成电机功率高，移动困难，一般都是固定式安装。

实用新型内容

本实用新型公开了一种移动式码垛机器人，解决了关节式机器人整机重量大，电机能耗高，移动困难，执行器定位不准等问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种移动式码垛机器人，包括X、Z耦合手臂机构和移动式底盘，X、Z耦合手臂机构固定安装在移动式底盘上，移动式底盘带动X、Z耦合手臂机构移动或原地转动；X、Z耦合手臂机构包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于 X、Z耦合手臂机构末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。

运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接，包括转动连接、滑动连接、移动连接等。

具体的，传动件包括大臂组件、小臂组件、肩部连接块、肘部连接块和腕部连接块；大臂组件的一端转动连接于肩部连接块，大臂组件的另一端转动连接于肘部连接块；小臂组件的一端转动连接于肘部连接块，小臂组件的另一端转动连接于腕部连接块。

进一步的，大臂组件包括两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆，所述小臂组件包括两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆，所述驱动件包括大臂驱动杆和小臂驱动杆。

进一步的，小臂驱动杆的一端转动连接于第二小臂杆或腕部连接块，另一端转动连接于肘部连接块或第一小臂杆，小臂驱动杆的伸缩运动使小臂组件作相应的平动。

进一步的，大臂驱动杆的一端转动连接于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块，大臂驱动杆的伸缩运动使大臂组件作相应的平动。

具体的，小臂驱动杆包括第一伸缩座和第一伸缩杆，第一伸缩杆移动到第一伸缩座内部，使小臂驱动杆缩短；第一伸缩杆移出第一伸缩座，使小臂驱动杆伸长。

大臂驱动杆包括第二伸缩座和第二伸缩杆，第二伸缩杆移动到第二伸缩座内部，使大臂驱动杆缩短；第二伸缩杆移出第二伸缩座，使大臂驱动杆伸长。

进一步的，移动式底盘底部两侧对称地设置有两个驱动轮，通过控制两个驱动轮的速度和转动方向实现机器人的前进、后退、转弯和原地转动。

进一步的，移动式底盘上设置有配重块，用于保持机器人的平衡。

本实用新型的有益效果在于：

（1）与传统的关节式码垛机器人相比，本实用新型移动式码垛机器人通过机构实现对末端执行件的控制，具有结构紧凑、承载能力大，精度高的优点。

（2）用移动式底盘代替传统机器人的固定底盘，同时取消了传统机器人底盘与机械手臂的转动机构，使码垛机器人结构更加简单，减轻了整机重量。

（3）用机构作为机械手臂的驱动件，相比关节式机器人的关节驱动，所需的电机功率大大降低，杆件机构更加轻便，各个关节的转动惯量小，残余震动小，动力矩小，是整个移动码垛机器人的精确度更高。

（4）本实用新型移动码垛机器人的移动式底盘，可以在平面内运动，与传统的固定位置码垛机器人相比，本移动码垛机器人的工作空间更大，可以完成更加复杂和作业空间更大的任务。

附图说明

图1为一种移动式码垛机器人X、Z耦合手臂机构的原理图；

图2为移动式码垛机器人的X、Z耦合手臂机构一种实施例的原理图；

图3为移动式码垛机器人的X、Z耦合手臂机构另一种实施例的原理图；

图4为一种移动式码垛机器人整体结构图。

图中，

11.移动式底盘，12驱动轮，13.配重块，24.肩部连接块，25.腕部连接块，26.肘部连接块，211.大臂驱动杆，212.小臂驱动杆，221.第一小臂杆，222.第二小臂杆，231.第一大臂杆，232.第二大臂杆，A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂为转动副。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外，还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例1

参考图1，该图为X、Z耦合手臂机构的原理图，X、Z耦合手臂机构包括大臂组件、小臂组件、驱动杆和各连接块，具体的，大臂组件包括第一大臂杆231和第二大臂杆232，第一大臂杆的一端转动连接于肩部连接块23，另一端转动连接于肘部连接块26；小臂组件包括第一小臂杆221和第二小臂杆222，小臂组件的一端转动连接于肘部连接块26，另一端转动连接于腕部连接块25。驱动杆包括大臂驱动杆211和小臂驱动杆212，大臂驱动杆211的一端转动于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块23；小臂驱动杆212的一端转动连接于第二小臂杆222或腕部连接块25，另一端转动连接于肘部连接块26或第一小臂杆221。

具体的，第一大臂杆231的一端通过转动副A₃连接于肩部连接块23，第一大臂杆231的另一端通过转动副B₃连接于肘部连接块26；第二大臂杆232的一端通过转动副A₂连接于肩部连接块23，第二大臂杆232的另一端通过转动副B₂连接于肘部连接块26；第一大臂杆231、第二大臂杆232、B₂和B₃的连线_、A₂和A₃的连线,这四条边组成一个可活动的平行四边形，大臂驱动杆211的伸缩运动驱动该平行四边形产生相应平动。

第一小臂杆221的一端通过转动副B₂连接于肘部连接块26，第一小臂杆221的另一端通过转动副C₂连接于腕部连接块25；第二小臂杆222的一端通过转动副B₁连接于肘部连接块26，第二小臂杆222的另一端通过转动副C₁连接于腕部连接块25；第一小臂杆221、第二小臂杆222、C₁和C₂的连线_、B₁和B₂的连线,这四条边组成一个可活动的平行四边形，小臂驱动杆212的伸缩运动驱动该平行四边形产生相应平动。

小臂驱动杆212包括第一伸缩座2122和第一伸缩杆2121，第一伸缩杆2121通过转动副C₁连接于腕部连接块25，第一伸缩座2122通过转动副B₂连接于肘部连接块26；大臂驱动杆211包括第二伸缩座2112和第二伸缩杆2111，第二伸缩杆2111通过转动副B₃连接于肘部连接块26，第二伸缩座2112通过转动副A₁连接于肘部连接块26。

小臂驱动杆212和大臂驱动杆211为电动伸缩杆，驱动杆内壁安装电机马达，伸缩杆和伸缩座通过齿轮咬合，电机马达的转动带动轴承的转动，从而推动伸缩杆的伸缩运动，电机马达顺时针转动时，伸缩杆移出伸缩座，驱动杆长度伸长；电机马达逆时针转动时，伸缩杆移入伸缩座内，驱动杆长度缩短。

实施例2

参考图2，该图为X、Z耦合手臂机构处于收拢状态的结构示意图，当X、Z耦合手臂机构需要收拢时，启动大臂驱动杆的马达，并使电机轴承按逆时针转动，推动第二伸缩杆2111相对第二伸缩座2112进行转动，使第二伸缩杆2111缓慢进入第二伸缩座2112内部，从而使第一大臂杆231和第二大臂杆232向前向下运动。同时启动小臂驱动杆的马达，并使电机轴承按逆时针转动，推动第一伸缩杆2121相对第一伸缩座2122进行转动，使第一伸缩杆2121缓慢进入第一伸缩座2122内部，从而使第一小臂杆221和第二小臂杆222向后向下运动。大臂组件和小臂组件的夹角减小，X、Z耦合手臂机构处于收拢状态。

实施例3

参考图3，该图为X、Z耦合手臂机构处于伸展状态的结构示意图，当X、Z耦合手臂机构需要伸展时，启动大臂驱动杆的马达，并使电机轴承按顺时针转动，推动第二伸缩杆2111相对第二伸缩座2112进行转动，使第二伸缩杆2111缓慢移出第二伸缩座2112，从而使第一大臂杆231和第二大臂杆232向后向上运动。同时启动小臂驱动杆的马达，并使电机轴承按顺时针转动，推动第一伸缩杆2121相对第一伸缩座2122进行转动，使第一伸缩杆2121缓慢移出第一伸缩座2122，从而使第一小臂杆221和第二小臂杆222向前向上运动。大臂组件和小臂组件的夹角增大，X、Z耦合手臂机构处于伸展状态。

实施例4

参考图4，该图为X、Z耦合手臂机构码垛机器人整体结构示意图，包括X、Z耦合手臂机构和移动式底盘1，移动式底盘1上设置有两个驱动12，通过控制两个驱动轮的速度和转动方向实现机器人的前进、后退、转弯和原地转动。X、Z耦合手臂机构与移动式底盘1通过肩部连接块23固定连接，肩部连接块23包括至少两条平行的肩架，平行的肩架之间设置有若干与肩架垂直的连接杆，大臂驱动杆、第一大臂杆、第二大臂杆的一端分别转动连接于其中的一条连接杆。

在本实施例中，驱动轮12设置在底盘1的中部两侧，且相对底盘1的轴线对称设置，有利于提高底盘的运动平稳性。采用程序控制双轮差速驱动的方式实现机器人的前进、后退、转弯、原地旋转等形式的运动，当双轮的速度相同，方向相同时，实现机器人的前进或后退；当双轮的速度相同，方向相反时，实现机器人的零半径转动；当双轮的速度不同，方向相同时，实现机器人的转弯。

本实施例移动式码垛机器人的工作步骤：

S1、根据收码垛命令信息，所述码垛命令信息包括至少一个待码垛物品的起始位置以及搬运后的码垛位置。

当需要搬运和堆垛物品时，码垛机器人接收并执行物品搬运指令，以完成搬运和堆垛物品任务，其中，物品搬运指令包括机器人的移动路线、至少一个目标物品的起始位置，至少一个目标物品的堆码位置等，至少一个目标物品可属于同一种物品或不同种类的物品。

S2、移动式底盘11通过移动和/或转动到达待码垛物品所在位置。

移动式底盘11中的驱动轮12的运动，带动码垛机器人向目标物品起始位置处移动。如目标物品起始位置在码垛机器人的后方，驱动轮12先原地转动180度后再向前移动到目标物品。

S3、大臂驱动杆211通过伸缩运动调节大臂组件的高度，小臂驱动杆212通过伸缩运动调节小臂组件的高度和水平位置，使末端的抓手到达与待码垛物品相匹配的高度，并处于物品的正上方。

S4、伸缩手臂机构的抓手抓取物品后，根据接收到的待码垛物品的堆放位置，控制移动式升降机构待制定地点。

待码垛物品的堆放位置可以通过机器人的移动达到，或者是以移动式升降机构为圆心，伸缩手臂机构为半径的任何位置。

Claims

1.一种移动式码垛机器人，其特征在于，包括X、Z耦合手臂机构和移动式底盘，X、Z耦合手臂机构固定安装在移动式底盘上，移动式底盘带动X、Z耦合手臂机构移动或原地转动；

X、Z耦合手臂机构包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于 X、Z耦合手臂机构末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。

2.根据权利要求1所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述传动件包括大臂组件、小臂组件、肩部连接块、肘部连接块和腕部连接块；大臂组件的一端转动连接于肩部连接块，大臂组件的另一端转动连接于肘部连接块；小臂组件的一端转动连接于肘部连接块，小臂组件的另一端转动连接于腕部连接块。

3.根据权利要求2所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述大臂组件包括两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆，所述小臂组件包括两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆，所述驱动件包括大臂驱动杆和小臂驱动杆。

4.根据权利要求3所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述小臂驱动杆的一端转动连接于第二小臂杆或腕部连接块，另一端转动连接于肘部连接块或第一小臂杆，小臂驱动杆的伸缩运动使小臂组件作相应的平动。

5.根据权利要求3所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述大臂驱动杆的一端转动连接于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块，大臂驱动杆的伸缩运动使大臂组件作相应的平动。

6.根据权利要求3所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述小臂驱动杆包括第一伸缩座和第一伸缩杆，第一伸缩杆移动到第一伸缩座内部，使小臂驱动杆缩短；第一伸缩杆移出第一伸缩座，使小臂驱动杆伸长。

7.根据权利要求3所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述大臂驱动杆包括第二伸缩座和第二伸缩杆，第二伸缩杆移动到第二伸缩座内部，使大臂驱动杆缩短；第二伸缩杆移出第二伸缩座，使大臂驱动杆伸长。

8.根据权利要求1所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述移动式底盘底部两侧对称地设置有两个驱动轮，通过控制两个驱动轮的速度和转动方向实现机器人的前进、后退、转弯和原地转动。

9.根据权利要求7所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述移动式底盘上设置有配重块，用于保持机器人的平衡。