CN210589310U - 一种工业生产用智能搬运机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种工业生产用智能搬运机器人，其中包括作为视觉系统的OPENMV摄像头，作为抓取系统的舵机控制的齿轮型机械手，作为驱动系统的带有霍尔传感器的直流减速电机，以及由正交编码器和全向轮组成的全场定位系统。车轮为可全向移动的麦克纳姆轮，机械手与摄像头固定在由步进电机、丝杠、滑轨、滑块组成的上升系统上。本实用新型提升了该物智能搬运机器人的识别速度，最大化的使得物料的识别、抓取更为准确。同时机器人的定位更加精准，在实际应用中，效果优异。低廉的成本，较高的效率使得本实用新型适用于各个工业生产自动化的企业。
Description
技术领域
本实用新型属于智能搬运机器人技术领域，具体为一种工业生产用智能搬运机器人。
背景技术
伴随着科技的发展与进步，创新型的生产方式备受瞩目，各企业对自动化水平的要求越来越高，传统的人工生产方式已然无法适应时代的变化。
现如今，工业化机器人已经发展得较为成熟，但现有机器人仍存在无法精准定位，对信息识别速度较慢，机械结构过于简陋使得同体积机器人载重较小，造价成本过于高昂等问题。
实用新型内容
为解决以上常见问题，本实用新型提供一种定位精准，识别、抓取准确，载重能力较好，成本低廉的智能搬运机器人。
本实用新型所提供的技术方案：
一种工业生产用智能搬运机器人，包括电池1、PCB板2、滑块3、滑轨4、机械手5、OPENMV摄像头6、全场定位系统7、滑轨折弯固定件8、直流电机9、麦克纳姆轮10、舵机11、固定件12、折弯件13、滑块折弯件14、第一42步进电机15、法兰联轴器16、承载平台17、副OPENMV摄像头18、第二42步进电机19、丝杠20和机器人底盘21；
所述的麦克纳姆轮10、全场定位系统7、直流电机9组成驱动系统，四个麦克纳姆轮10对应安装到机器人底盘21四角处，麦克纳姆轮10与直流电机9通过直流电机架组合在一起；全场定位系统7包括含有陀螺仪、正交编码器的主芯片以及两个作为支撑的正交全向轮，通过正交编码器捕捉全向轮的运动情况从而模拟当前定位坐标，全场定位系统7安装于位于机器人底盘21中央，配合主芯片完成闭环控制从而完成二维平面全向自由运动；
所述的丝杠20、滑轨4、第二42步进电机19作为上升系统直接固定于机器人底盘21上，两个滑轨4与丝杠20共同作为上升系统的支撑；两滑轨4的底端通过滑轨折弯固定件8固定于机器人底盘21上，其顶端通过滑块折弯件14连接至承载平台17，滑轨4上附有滑块3；丝杠20底端固定于机器人底盘21上，其顶端过承载平台17；第二42步进电机19固定在机器人底盘21上；承载平台17通过梯形螺母与滑块折弯件14分别连接至丝杠20与两个滑块3上，由第二42步进电机19驱动丝杠20旋转，从而带动承载平台17进行垂直移动；两个滑轨4位于两侧作为两组直流电机9之间的支撑引导；
所述的承载平台17下表面载有第一42步进电机15和PCB板2，PCB板2使用STM32f407内核，集步进电机、直流电机驱动器和稳压模块为一体，作为核心控制板使用；所述视觉识别系统中的机械手5与OPENMV摄像头6通过连接折弯件13与第一42步进电机15连接，第一42步进电机15在接收主芯片发送的信号后，驱动折弯件13在水平方向旋转，从而驱动视觉与抓取系统进行二维平面旋转；
所述的承载平台17上表面安装有折弯件13与副OPENMV摄像头18，折弯件13搭载在承载平台17的边缘，OPENMV摄像头6安装在折弯件13的上表面，舵机11通过固定件12安装在折弯件13的侧表面，舵机11上安装有机械手5，OPENMV摄像头6位于舵机11正上方，用于颜色、二维码、路径信息的获取，与机械手5朝向相同，副OPENMV摄像头18位于承载平台17后方，作为辅助视觉识别，整体组成的视觉与抓取系统。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型采用步进电机带动丝杠旋转的方式，使用滑轨以及滑块辅助限位，使机器人匀速、稳定的上升结构，并可精准的达到想要的高度，与机械手、OPENMV相结合，最大化的使得物料的识别、抓取更加准确
(2)本实用新型中麦克纳姆轮的使用使得我们的机器人可以在六个方向移动，无需进行车体的旋转，同时搭配带有霍尔传感器的直流减速电机，以及正交编码器和全向轮组成的全场定位系统7使得机器人的路线变得更加精准，搬运时间也会大幅缩短，路径的规划也变得更加快捷简单。
(3)本实用新型采用OPENMV摄像模块作为我们的视觉系统，使得机器人在识别速度、效率、范围、准确性均得到了大幅提升。
(4)本实用新型采用铝合金作为机器人的主要材料，使得机器人重量减轻，续航和载荷能力得到了大幅提升，同时降低了机器人的造价。
附图说明
图1为一种工业生产用智能搬运机器人的示意图1；
图2为一种工业生产用智能搬运机器人的示意图2；
图3为一种工业生产用智能搬运机器人底盘驱动系统的示意图；
图4为一种工业生产用智能搬运机器人的上升系统的示意图；
图5为一种工业生产用智能搬运机器人的承载平台的示意图；
图6为一种工业生产用智能搬运机器人的视觉与抓取系统的示意图；
图中：1电池；2 PCB板；3滑块；4滑轨；5机械手；6 OPENMV摄像头；7全场定位系统7；8滑轨折弯固定件；9直流电机；10麦克纳姆轮；11舵机；12固定件；13折弯件；14滑块折弯件；15第一42步进电机；16法兰联轴器；17承载平台；18副OPENMV摄像头；19第二42步进电机；20丝杠；21底盘。
具体实施方式
为了提高机器人的识别、搬运效率，本实用新型实例提供一种定位精准，识别、抓取准确，载重能力较好，成本低廉的智能搬运机器人，下面将通过本实用新型实例中的附图对所涉及到的技术方案进行完整，清楚地描述，其中所描述的实例仅为本实用新型的一部分实例。基于本实用新型中的实例，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实例，都属于本实用新型保护的范围。
如图所示一种工业生产用智能搬运机器人，包括电池1、PCB板2、滑块3、滑轨4、机械手5、OPENMV摄像头6、全场定位系统7、滑轨折弯固定件8、直流电机9、麦克纳姆轮10、舵机11、固定件12、折弯件13、滑块折弯件14、第一42步进电机15、法兰联轴器16、承载平台17、副OPENMV摄像头18、第二42步进电机19、丝杠20和机器人底盘21；
所述的麦克纳姆轮10、全场定位系统7、直流电机9组成驱动系统，四个麦克纳姆轮10对应安装到机器人底盘21四角处，麦克纳姆轮10与直流电机9通过直流电机架组合在一起；全场定位系统7包括含有陀螺仪、正交编码器的主芯片以及两个作为支撑的正交全向轮，通过正交编码器捕捉全向轮的运动情况从而模拟当前定位坐标，全场定位系统7安装于位于机器人底盘21中央，配合主芯片完成闭环控制从而完成二维平面全向自由运动；
所述的丝杠20、滑轨4、第二42步进电机19作为上升系统直接固定于机器人底盘21上，两个滑轨4与丝杠20共同作为上升系统的支撑；两滑轨4的底端通过滑轨折弯固定件8固定于机器人底盘21上，其顶端通过滑块折弯件14连接至承载平台17，滑轨4上附有滑块3；丝杠20底端固定于机器人底盘21上，其顶端过承载平台17；第二42步进电机19固定在机器人底盘21上；承载平台17通过梯形螺母与滑块折弯件14分别连接至丝杠20与两个滑块3上，由第二42步进电机19驱动丝杠20旋转，从而带动承载平台17进行垂直移动；两个滑轨4位于两侧作为两组直流电机9之间的支撑引导；
所述的承载平台17下表面载有第一42步进电机15和PCB板2，PCB板2使用STM32f407内核，集步进电机、直流电机驱动器和稳压模块为一体，作为核心控制板使用；所述视觉识别系统中的机械手5与OPENMV摄像头6通过连接折弯件13与第一42步进电机15连接，第一42步进电机15在接收主芯片发送的信号后，驱动折弯件13在水平方向旋转，从而驱动视觉与抓取系统进行二维平面旋转；
所述的承载平台17上表面安装有折弯件13与副OPENMV摄像头18，折弯件13搭载在承载平台17的边缘，OPENMV摄像头6安装在折弯件13的上表面，舵机11通过固定件12安装在折弯件13的侧表面，舵机11上安装有机械手5，OPENMV摄像头6位于舵机11正上方，用于颜色、二维码、路径信息的获取，与机械手5朝向相同，副OPENMV摄像头18位于承载平台17后方，作为辅助视觉识别，整体组成的视觉与抓取系统。
所述的OPENMV摄像头6与副OPENMV摄像头18分别实现不同方向、图像检测。
在具体使用时，机器人的工作步骤分为以下几个步骤：
第一步：智能搬运机器人执行复位命令，机械手5呈关闭状态，同时记录当前位置坐标为(0，0)。
第二步：智能搬运机器人收到出发命令，经过中央处理器规划后获得前进轨迹，机器人通过全场定位系统7前往目标区域1，同时OPENMV摄像头6与副OPENMV摄像头18开启避障功能。
第三步：智能搬运机器人进行姿态矫正，移动至二维码信息前方，调整上升系统并且旋转折弯件13使得机械手5上端的OPENMV读取信息。
第四步：智能搬运机器人中央处理器根据所得信息进行规划路径，机器人前往目标区域2。
第五步：智能搬运机器人矫正姿态对目标区域2的物料进行巡视，通过OPENMV摄像头6所得图像与目标物料进行匹配，识别成功后移动至物料前方，调整上升系统并旋转机械手5，通过OPENMV摄像头6进行矫正方向，并进行夹取。
第六步：智能搬运机器人成功夹取后，前往目标区域3进行物料堆放，此时坐标位置由中央处理器结合全场定位系统7进行调整，精确堆放由副OPENMV摄像头18对靶纸进行颜色识别，机器人结合上升系统，旋转机械手5进行三维空间物料位置调整，达到目标位置后机械手5松开。
第七步：智能搬运机器人返回初始坐标，执行复位命令直至接收到下一出发命令。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型的，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (1)
1.一种工业生产用智能搬运机器人，其特征在于，所述的工业生产用智能搬运机器人包括电池（1）、PCB板（2）、滑块（3）、滑轨（4）、机械手（5）、OPENMV摄像头（6）、全场定位系统（7）、滑轨折弯固定件（8）、直流电机（9）、麦克纳姆轮（10）、舵机（11）、固定件（12）、折弯件（13）、滑块折弯件（14）、第一42步进电机（15）、法兰联轴器（16）、承载平台（17）、副OPENMV摄像头（18）、第二42步进电机（19）、丝杠（20）和机器人底盘（21）；
所述的麦克纳姆轮（10）、全场定位系统（7）、直流电机（9）组成驱动系统，四个麦克纳姆轮（10）对应安装到机器人底盘（21）四角处，麦克纳姆轮（10）与直流电机（9）通过直流电机架组合在一起；全场定位系统（7）包括含有陀螺仪、正交编码器的主芯片以及两个作为支撑的正交全向轮，通过正交编码器捕捉全向轮的运动情况从而模拟当前定位坐标，全场定位系统（7）安装于位于机器人底盘（21）中央，配合主芯片完成闭环控制从而完成二维平面全向自由运动；
所述的丝杠（20）、滑轨（4）、第二42步进电机（19）作为上升系统直接固定于机器人底盘（21）上，两个滑轨（4）与丝杠（20）共同作为上升系统的支撑；两滑轨（4）的底端通过滑轨折弯固定件（8）固定于机器人底盘（21）上，其顶端通过滑块折弯件（14）连接至承载平台（17），滑轨（4）上附有滑块（3）；丝杠（20）底端固定于机器人底盘（21）上，其顶端过承载平台（17）；第二42步进电机（19）固定在机器人底盘（21）上；承载平台（17）通过梯形螺母与滑块折弯件（14）分别连接至丝杠（20）与两个滑块（3）上，由第二42步进电机（19）驱动丝杠（20）旋转，从而带动承载平台（17）进行垂直移动；两个滑轨（4）位于两侧作为两组直流电机（9）之间的支撑引导；
所述的承载平台（17）下表面载有第一42步进电机（15）和PCB板（2），PCB板（2）使用STM32f407内核，集步进电机、直流电机驱动器和稳压模块为一体，作为核心控制板使用；视觉识别系统中的机械手（5）与OPENMV摄像头（6）通过连接折弯件（13）与第一42步进电机（15）连接，第一42步进电机（15）在接收主芯片发送的信号后，驱动折弯件（13）在水平方向旋转，从而驱动视觉与抓取系统进行二维平面旋转；
所述的承载平台（17）上表面安装有折弯件（13）与副OPENMV摄像头（18），折弯件（13）搭载在承载平台（17）的边缘，OPENMV摄像头（6）安装在折弯件（13）的上表面，舵机（11）通过固定件（12）安装在折弯件（13）的侧表面，舵机（11）上安装有机械手（5），OPENMV摄像头（6）位于舵机（11）正上方，用于颜色、二维码、路径信息的获取，与机械手（5）朝向相同，副OPENMV摄像头（18）位于承载平台（17）后方，作为辅助视觉识别，整体组成的视觉与抓取系统。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112214039A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于机器视觉的光电目标搜索车及其控制方法 |
| CN113211487A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-08-06 | 浙江工业大学 | 一种基于视觉识别的机械爪 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112214039A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于机器视觉的光电目标搜索车及其控制方法 |
| CN112214039B (zh) * | 2020-10-14 | 2023-05-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于机器视觉的光电目标搜索车及其控制方法 |
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