CN210650659U

CN210650659U - 一种移动式码垛机器人

Info

Publication number: CN210650659U
Application number: CN201921303364.1U
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: 2020-06-02
Anticipated expiration: 2029-08-13

Abstract

一种移动式码垛机器人，包括机构式伸缩手臂和移动升降柱，移动升降柱与机构式伸缩手臂连接，机构式伸缩手臂通过移动升降柱进行上下往返运动，移动升降柱通过自身的移动和/或转动将机构式伸缩手臂带到工作点。本实用新型采用移动升降柱的原地转动取代固定式码垛机器人的转盘结构，采用机构式伸缩手臂取代关节式摆动手臂与轨道式移动手臂，从而使得整机结构更加简单，功率质量比更高，机器的整机功率消耗与整机重量大大降低。

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

码垛机器人作为工业机器人中的特殊用途，目前正成为企业进行产业升级的不可或缺的重要组成部分。

目前，市场上存在的大部分码垛机器人为关节型机器人，关节型机器人也称为关节手臂机器人或关节机械手臂，关节之间的相对运动通过电机的驱动实现，关节型的内部构造对驱动电机的要求较高，因此驱动电机功率比较大、体积大，增加了整机的体积，增大了占用空间；而且，关节型机器人在作业过程中，回转半径大，降低了堆码效率。

实用新型内容

本实用新型公开了一种移动式码垛机器人，解决了传统机器人工作时所需电机功率大，体积和重量庞大，不可移动，适用场合单一的缺点。

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，其特征在于，包括机构式伸缩手臂和移

动升降柱，移动升降柱与机构式伸缩手臂连接，机构式伸缩手臂通过移动升降柱进行上下往返运动，移动升降柱通过自身的移动和/或原地转动将机构式伸缩手臂带到工作点；

机构式伸缩手臂包括通过运动副相互连接的伸缩构件和伸缩驱动组件；伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动，驱动位于末端的抓手沿水平方向运动。

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。

进一步的，伸缩构件包括大臂组件、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。

进一步的，伸缩驱动组件包括联动臂、导轨和滑块，所述导轨为肩部连接块在水平方向的延伸，所述滑块可移动的安装在所述导轨内。

进一步的，联动臂包括第一联动臂和第二联动臂，第一联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二小臂，第二联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二大臂，滑块的移动带动联动臂以连动的方式运动，联动臂的运动驱动大臂组件和小臂组件的夹角增大或减小。

进一步的，所述第一联动臂与第二大臂杆平行，第二联动臂与第二小臂平行。

进一步的，移动升降柱底部设置有行走驱动组件，所述行走驱动组件包括至少两个驱动轮，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，移动升降柱包括立柱、升降驱动组件和底盘，所述立柱固定安装在底盘上，所述升降驱动组件可滑动地安装在立柱内侧。

进一步的，升降驱动组件包括升降平台和z导轨和z滑块，所述z导轨设置在立柱内侧的竖直方向，z导轨内可移动地安装有z滑块，所述升降平台设置在立柱内侧的水平方向，所述z滑块与升降平台固定连接，z滑块的垂直运动带动升降平台在垂直方向上运动。

进一步的，底盘上安装有配重块。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型的移动式码垛机器人，移动升降柱底部的行走驱动组件能够在地面移动，实现机器人的多位置工作；行走驱动组件能够原地转动，因此取代了固定式机器人的大转盘结构；升降驱动组件带动机构式伸缩手臂实现竖直方向的运动，机构式伸缩手臂在水平方向实现伸缩运动；以上结合能够实现机器人的大范围的工作空间，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。

（2）本实用新型的移动式码垛机器人，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）本实用新型的移动式码垛机器人，手臂为机构式伸缩手臂，简化了结构，机器人使用时功率降低。机构式手臂减小了机器人工作时的回转半径。

（4）本实用新型的移动式码垛机器人，大臂组件和连接块转动连接构成一个平行四边形，小臂组件和连接块转动连接构成一个平行四边形，伸缩驱动组件和大臂组件、小臂组件转动连接构成一个平行四边形，以上3个可活动的平行四边形，能够实现机构式伸缩手臂的伸缩运动，其中伸缩驱动组件中的滑块在电机的驱动下，通过短距离的移动使联动臂驱动大臂组件和小臂组件的夹角增大或减小，即可驱动手臂末端抓手的在水平方向的长距离移动，因此，相比关节式手臂，电机功率大大减少。

（5）本实用新型的移动式码垛机器人，机构式伸缩手臂末端的抓手只能在水平方向移动，有利于抓手在抓取货物时的准确定位，竖直方向通过移动升降柱带动机构式伸缩手臂移动，移动升降柱的原地转动带动抓手绕z轴转动，以上运动实现码垛机器人直角坐标的运动，能够实现码垛机器人对货物的搬运和整齐堆码实用新型的码垛机器人，在同样的功率下，相比关节式码垛机器人可以承受更大重量物品的搬运。

附图说明

图1为本实用新型一种移动式码垛机器人的一种实施例的总体结构示意图；

图2为本实用新型一种移动式码垛机器人的机构式伸缩手臂的一种实施例的结构示意图；

图3为本实用新型一种移动式码垛机器人的移动升降柱的一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型一种移动式码垛机器人的机构式伸缩手臂的原理图。

图中，

1.移动升降柱，2.机构式伸缩手臂,11.为底盘，12.驱动轮，13.立柱，14.升降驱动组件，15.为配重块;141.升降平台，142.z导轨，143.z滑块；221.大臂组件，222.小臂组件，223.肩部连接块，224.肘部连接块，225.腕部连接块；211.联动臂，212.导轨，213.滑块；2211.第一大臂杆，2212.第二大臂杆，2221.第一小臂杆，2222.第二小臂杆； A₁、A₂、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、D₁、D₂、D₃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。

参考图1，该图为本实用新型实施例提供的码垛机器人的结构示意图，本实施例中的码垛机器人，用于实现对目标货物的抓取，移动到指定地点并整齐堆码。码垛机器人接收到目标货物的位置信息后，进行自动导航至对应的目标货物合适的位置处，移动升降柱1在竖直方向调节机构式伸缩手臂2的高度，使机构式伸缩手臂2到达抓取货物合适的位置，机构式伸缩手臂2在水平方向伸缩，使抓手到达合适的位置，抓手抓取目标货物后，机器人再移动到合适的位置对货物进行堆码。

本实用新型的码垛机器人，移动升降柱1和机构式伸缩手臂2结合，能够在地面上移动或原地转动，实现大范围的工作空间。

具体地，本实施例提供的码垛机器人包括：移动升降柱1和机构式伸缩手臂2。

参考图2，该图为机构式伸缩手臂2的结构示意图，机构式伸缩手臂2包括伸缩驱动组件和伸缩构件，伸缩驱动组件与伸缩构件通过运动副连接，伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动。连接伸缩驱动组件和伸缩构件的运动副可以是滑轨连接，也可以转轴连接或者齿轮咬合等。

其中，伸缩构件包括大臂组件221、小臂组件222、肩部连接块223、肘部连接块224和腕部连接块225；大臂组件221的一端转动连接于肩部连接块223，大臂组件221的另一端转动连接于肘部连接块224；小臂组件222的一端转动连接于肘部连接块224，小臂组件222的另一端转动连接于腕部连接块225。

机构式伸缩手臂2相比关节式机械手臂具有更大的优势，机构的构件数和自由度可变，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。

具体地，参考图4，肩部连接块223上设置有两个转动副A₁和A₂，肘部连接块224上设置有三个转动副B₁、B₂和B_3，腕部连接块225上设置有两个转动副C₁和C₂;

大臂组件221包括第一大臂杆2211和第二大臂杆2212，小臂组件222包括第一小臂杆2221和第二小臂杆2222。

第一大臂杆2211的一端连接转动副A₁，第一大臂杆2211的另一端连接转动副B₁，第二大臂杆2212一端连接转动副A₂，第二大臂杆2212的另一端连接转动副B₂;第一小臂杆2221的一端连接转动副B₃,第一小臂杆2221的另一端连接转动副C₂;第二小臂杆2222的一端连接转动副B₂,第二小臂杆2222的另一端连接转动副C₁。

进一步地，转动副A₁和A₂两点所连成的直线与转动副B₁和B₂两点所连成的直线平行且长度相等；由A₁和A₂的连线，B₁和B₂的连线，第一大臂杆2211和第二大臂杆2212四条边组成平行四边形；转动副B₂和B₃两点所连成的直线与转动副C₁和C₂两点所连成的直线平行且长度相等；由B₂和B₃的连线，C₁和C₂的连线，第一小臂杆2221和第二小臂杆2222四条边组成平行四边形。

其中，伸缩驱动组件包括联动臂211、导轨212和滑块213，导轨212为肩部连接块223在水平方向的延伸，滑块213可移动的安装在所述导轨内。

具体地，联动臂211包括第一联动臂2111和第二联动臂2112；第二小臂杆2222上设置有转动副D₁，第二大臂杆2212上设置有转动副D₂，滑块213上设置有转动副D₃;第一联动臂2111的一端连接转动副D₁，第一联动臂2111的另一端连接转动副D₃，第二联动臂2112的一端连接转动副D₂，第二联动臂2112的另一端连接转动副D₃；D₁和D₃两点所连成的直线与D₂和B₂两点所连成的直线平行且相等；D₂和D₃两点所连成的直线与D₁和B₂两点所连成的直线平行且相等。

肩部连接块223在水平方向的延伸出导轨212，导轨212为直线滑动导轨或滚动导轨，导轨212的横截面为“C”型。滑块213可移动的安装在所述导轨内。导轨212靠近肩部连接块223的一端安装有驱动电机，用于驱动滑块213在导轨212内水平移动，在本实施例中，驱动电机为舵机，能够通过舵机的反馈机制实现对滑块213移动长度的精确控制，且体积较小，有利于电机的安装和设置。当滑块213移动到靠近肩部连接块223的一侧时，滑块213带动联动臂211同方向移动，联动臂211驱动伸缩构件往码垛机器人方向缩回，大臂杆221和小臂杆222呈弯曲状态；当滑块213移动到远离肩部连接块223的一侧时，滑块213带动联动臂211同方向移动，联动臂211驱动伸缩构件往前延伸，大臂杆221和小臂杆222呈伸展状态。

本实施例中所述的转动副可以是活动铰链、销钉、转轴等。肩部连接块223、肘部连接块224和腕部连接块225的形状可以是三角形、方形，平行四边形等，肘部连接块224优选为三角形，肘部连接块224上设置的三个转动副B₁、B₂和B₃在三角形的三个顶角，有利于受力平衡和机构的稳定。

为使伸缩构件在水平方向有尽量长的伸缩范围，优选小臂组件222的长度大于大臂组件221的长度，第一联动臂2111的长度小于大臂221的长度，第二联动臂2112的长度小于小臂222的长度。

腕部连接块225固定或可拆卸地安装有一抓手，工作时，程序控制抓手的抓取或放开动作。

参考图3，该图为移动升降柱的一种实施例的结构示意图，移动升降柱1包括底盘11，行走驱动组件12，立柱13，升降驱动组件14，行走驱动组件包括至少两个对称安装在底盘下的驱动轮，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。升降驱动组件14安装于立柱13的内侧，用于支撑升降驱动组件14和机构式伸缩手臂2。

在本实施例中，在底盘上安装有配重块15，有利于进一步提高底盘11的平稳运动，尤其是底盘11的转弯运动平稳性，防止底盘11在运动过程中向一侧倾倒。配重块设置在底盘11上，远离立柱13的一侧，配重块的重量根据机构式伸缩手臂2的重量配重，使其重量相当，能够平稳移动和转动。

升降驱动组件14包括升降平台141和z导轨142和z滑块143，所述z导轨142设置在立柱141内侧的竖直方向，z导轨142内可移动地安装有z滑块143，所述升降平台141设置在立柱13内侧的水平方向，所述z滑块与升降平台141固定连接，电机驱动z滑块143的垂直运动带动升降平台在垂直方向上运动。

在本实施例中，行走驱动组件12设置在底盘11的中部两侧，且相对底盘11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。

Claims

1.一种移动式码垛机器人，其特征在于，包括机构式伸缩手臂和移动升降柱，移动升降柱与机构式伸缩手臂固定连接，机构式伸缩手臂通过移动升降柱进行上下往返运动，移动升降柱通过自身的移动和/或原地转动将机构式伸缩手臂带到工作点；

机构式伸缩手臂包括通过运动副相互连接的伸缩构件和伸缩驱动组件；伸缩驱动组件的运动驱动伸缩构件产生伸缩运动，驱动位于末端的抓手沿水平方向运动。

2.根据权利要求1所述的移动式码垛机器人，所述伸缩构件包括大臂组件、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，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。

4.根据权利要求3所述的移动式码垛机器人，所述伸缩驱动组件包括联动臂、导轨和滑块，所述导轨为肩部连接块在水平方向的延伸，所述滑块可移动的安装在所述导轨内。

5.根据权利要求4所述的移动式码垛机器人，所述联动臂包括第一联动臂和第二联动臂，第一联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二小臂，第二联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二大臂，滑块的移动带动联动臂以连动的方式运动，联动臂的运动驱动大臂组件和小臂组件的夹角增大或减小。

6.根据权利要求5所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述第一联动臂与第二大臂杆平行，第二联动臂与第二小臂平行。

7.根据权利要求1所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述移动升降柱底部设置有行走驱动组件，所述行走驱动组件包括至少两个驱动轮，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。

8.根据权利要求1所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述移动升降柱包括立柱、升降驱动组件和底盘，所述立柱固定安装在底盘上，所述升降驱动组件可滑动地安装在立柱内侧。

9.根据权利要求8所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所述升降驱动组件包括升降平台和z导轨和z滑块，所述z导轨设置在立柱内侧的竖直方向，z导轨内可移动地安装有z滑块，所述升降平台设置在立柱内侧的水平方向，所述z滑块与升降平台固定连接，z滑块的垂直运动带动升降平台在垂直方向上运动。

10.根据权利要求8所述的移动式码垛机器人，其特征在于，所底盘上安装有配重块。