CN215755136U - 一种智能工厂用六自由度物料搬运系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种智能工厂用六自由度物料搬运系统,包括支撑架，还包括传送机构，传送机构用于传送货物，支撑架通过移动机构连接有长U型支架，长U型支架通过俯仰部分舵机连接有摆动支架，俯仰部分舵机驱动摆动支架转动；摆动支架通过回转部分舵机连接有旋转支架，回转部分舵机驱动旋转支架旋转；旋转支架通过手爪部分舵机连接有手爪，手爪部分舵机用于驱动手抓进行夹持动作，手爪内侧设置有压力传感器、激光测距传感器，手抓设置在传送机构上方。本装置结构合理，自动化程度高，实现不同种类的物料在两个生产线之间的全自动化位移。传送机构可与搬运机器人协同作业，最终实现物料在生产线之间的无人化运输与搬运。

Description

一种智能工厂用六自由度物料搬运系统

技术领域

本实用新型涉及智能输送技术领域，具体涉及一种智能工厂用六自由度物料搬运系统。

背景技术

为提高工厂生产效率和减轻劳动力成本，工厂加工环节通常采用生产线生产，而现有的不同作用的生产线之间物料的转移通常为人工操作，自动化程度低，因此亟需一种能够进行不同生产线之间物料转移的装置。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种智能工厂用六自由度物料搬运系统。本装置结构合理，自动化程度高，实现不同种类的物料在两个生产线之间的全自动化位移。传送机构可与搬运机器人协同作业，最终实现物料在生产线之间的无人化运输与搬运。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提出了一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，包括支撑架，还包括传送机构，所述传送机构用于传送货物，所述支撑架通过移动机构连接有长U型支架，所述长U型支架通过俯仰部分舵机连接有摆动支架，所述所述俯仰部分舵机驱动所述摆动支架转动；所述摆动支架通过回转部分舵机连接有旋转支架，所述回转部分舵机驱动所述旋转支架旋转；所述旋转支架通过手爪部分舵机连接有手爪，所述手爪部分舵机用于驱动所述手爪进行夹持动作，所述手爪内侧设置有压力传感器、激光测距传感器，所述手爪设置在所述传送机构上方；所述俯仰部分舵机、回转部分舵机、手爪部分舵机、压力传感器和激光测距传感器连接有控制器。

优选的，所述传送机构包括传送带支撑座，所述传送带支撑座转动连接有托辊，所述托辊上挂设有皮带，其中一个所述托辊连接有直流电机，所述直流电机用于驱动所述托辊转动，所述直流电机与所述控制器相连。

优选的，所述传送带支撑座两端分别设置有起始红外传感器和结束红外传感器，所述起始红外传感器和所述结束红外传感器与所述控制器相连。

优选的，所述移动机构包括支撑架，所述支撑架转动连接有Y轴丝杆，所述Y轴丝杆包括Y轴丝母；所述Y轴丝母转动连接有X轴丝杆，所述X轴丝杆包括X轴丝母，所述X轴丝母转动连接有竖直方向设置的Z轴丝杆，所述Z 轴丝杆包括Z轴丝母，所述Z轴丝母与所述长U型支架相连。

优选的，所述支撑架还滑动连接有辅助支撑滑块，所述辅助支撑滑块与所述X轴丝杆的另一端转动连接。

优选的，所述X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆分别连接有独立的驱动电机，所述驱动电机与所述控制器相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型设计的搬运系统，可以实现物料自动检测、自动搬运、自动传送三大功能，实现不同种类的物料在两个生产线之间的全自动化位移，其中传送机构、移动机构与手爪部分协同作业，最终实现物料在生产线之间的无人化运输与搬运，自动化程度高，有效提高工厂的生产效率，减轻劳动力成本。

2.本实用新型中设置的移动机构，通过丝杆和丝母相互配合的方式，实现手爪X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动，从而实现手爪在空间内的任意位置移动，利于手爪抓取物料后，在不同生产线之间的移动，更好的进行物料的放置工作，有效提高了抓取的效率和抓取的精准度。

3.本实用新型中设置的手爪，内置的压力传感器用于控制手爪的夹持力度，激光测距传感器用于检测手爪到货物的距离，同时设置的液晶屏，可以显示搬运货物的数量，结构合理，构思巧妙，从而有效抓取的效率和质量，且可以使用不同大小物体的抓取工作。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型中手爪部分结构立体图；

图2是本实用新型中传送机构结构示意图；

图3是本实用新型中移动机构结构示意图；

图4是本实用新型中移动机构控制原理图；

图5是本实用新型中手爪控制原理图；

图6是本实用新型整体控制流程图。

附图标记说明:

1手爪；2手爪部分舵机；3旋转支架；4金属主舵盘；5回转部分舵机； 6摆动支架；7俯仰部分舵机；8长U型支架；9货物；10起始红外传感器； 11传送带支撑座；12托辊；13直流电机；14皮带；15结束红外传感器；16Y 轴丝母；17X轴丝母；18Z轴丝母；19辅助支撑滑块；20X轴丝杆；21Y轴丝杆；22Z轴丝杆；23支撑架。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-6所示，本实施例提出了一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，包括支撑架23，还包括传送机构，传送机构用于传送货物9，支撑架23通过移动机构连接有长U型支架8。

长U型支架8连接有俯仰部分舵机7，俯仰部分舵机7连接有摆动支架6，俯仰部分舵机7用于驱动摆动支架6转动，俯仰部分舵机7可采用常规摆动电机，用于驱动摆动支架6绕长U型支架8摆动，实现货物9转动角度的调整。

摆动支架6连接有回转部分舵机5，回转部分舵机5包括金属主舵盘4，金属主舵盘4连接有旋转支架3，回转部分舵机5驱动旋转支架3旋转。回转部分舵机5采用回转气缸，回转气缸包括金属主舵盘4，回转气缸通过金属主舵盘4驱动旋转支架3旋转。

旋转支架3连接有手爪部分舵机2，手爪部分舵机2连接有手爪1，手爪部分舵机2用于驱动手爪1进行夹持动作。手爪部分舵机2可采用夹持气缸，用于驱动手爪1进行夹持动作。

手爪1内侧设置有压力传感器、激光测距传感器，手爪1设置在传送机构上方。压力传感器用于控制手爪1的夹持力度，激光测距传感器用于检测手爪 1到货物9的距离。

控制器还连接有液晶屏，液晶屏可用于显示手爪1搬运货物9的数量。

俯仰部分舵机7、回转部分舵机5、手爪部分舵机2、压力传感器和激光测距传感器连接有控制器。

传送机构包括传送带支撑座11，传送带支撑座11转动连接有托辊12，托辊12上挂设有皮带14，其中一个托辊12连接有直流电机13，直流电机13 用于驱动托辊12转动，直流电机13与控制器相连。货物9放置在皮带14上。

传送带支撑座11左右两端分别设置有起始红外传感器10和结束红外传感器15，起始红外传感器10和结束红外传感器15与控制器相连。

当起始红外传感器10检测到有货物9放置在皮带14左端上时，传递相应的信号给控制器，控制器控制直流电机13转动，进而驱动托辊12转动，从而带动皮带14转动，进行货物9的传送工作。当皮带14右端的结束红外传感器 15检测到货物9到达时，传递相应的信号给控制器，控制器控制直流电机13 停止转动。

其中皮带14还具有基于二维码的图像识别功能，可以对货物9进行分类和识别，以便于控制手爪1进行分拣动作。

移动机构包括支撑架23，支撑架23转动连接有Y轴丝杆21，Y轴丝杆21 包括Y轴丝母16；Y轴丝母16转动连接有X轴丝杆20，X轴丝杆20包括X 轴丝母17，X轴丝母17转动连接有竖直方向设置的Z轴丝杆22，Z轴丝杆22 包括Z轴丝母18，Z轴丝母18与长U型支架8相连。

支撑架23还滑动连接有辅助支撑滑块19，辅助支撑滑块19与X轴丝杆 20的另一端转动连接。

X轴丝杆20、Y轴丝杆21和Z轴丝杆22分别连接有独立的驱动电机，驱动电机与控制器相连。

其中支撑架23连接有第一限位杆，第一限位杆与Y轴丝母16滑动连接， Y轴丝母16和辅助支撑滑块19之间连接有第二限位杆，第二限位杆与X轴丝母17滑动连接，X轴丝母17连接有第三限位杆，第三限位杆与Z轴丝母18 滑动连接。

第一限位杆、第二限位杆和第三限位杆分别用于Y轴丝母16、X轴丝母 17和Z轴丝母18的限位工作，防止Y轴丝母16、X轴丝母17和Z轴丝母18 发生转动。六自由度为俯仰部分舵机7、回转部分舵机5、手爪部分舵机2驱动手爪1移动和移动机构驱动手爪1X、Y、Z三个方向的移动。

如图4所示，光电传感器用于检测生产线上是否有货物9需要搬运。当检测到货物9到达后，传送机构的单片机发送信号给驱动模块分别控制X、Y、Z 自由度的步进电机进行工作，同时发送信号给手爪1的单片机，完成抓取动作。当手爪1运动到极限位置时，接近开关检测到达到极限位置反馈信号给传送机构的单片机，单片机控制驱动模块停止工作，同时发送信号给手爪1的单片机，将货物放下。

串联式手爪1控制方案如图5所示，激光测距传感器用于检测手爪到货物的距离，当到达一定距离后，单片机自动控制三个舵机协调运动，完成抓取动作。考虑不同种类的货物9需要不同的夹持力，因此在手爪1末端安装的压力传感器，用于控制手爪1的夹持力。

在本方案中，考虑到需要实现各种功能，于是选择Arduino UNO单片机为核心进行软件控制。Arduino是目前较为流行的电子互动平台，基于单片机系统开发，具有简单、功能多样、低成本等优点，广泛用于电子系统设计和互动产品的开发方面。

Arduino UNO单片机电路板设计使用的是多种微处理器和控制器，配备了数字和模拟输入/输出(I/O)引脚，因此可以连接到其他的电路或者添加扩展模块，其使用的编程语言是C++或C语言。

起始红外传感器10和结束红外传感器15选用的是光电传感器，在此采用的是E18-D80NK型漫反射光电传感器。E18-D80NK漫反射光电传感器可以感应任何反光物体，而且其可感应的距离为3～77cm，其响应频率为2ms，能快速感应到物体到达位置，同时具有短路保护功能。其工作原理是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当电开关有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化。

该漫反射光电传感器的有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和颜色决定；其内部内置了抗干扰芯片，提高了抗干扰能里，因此在测量物体是否到达时能达到很高的精度；通常情况下，该光电传感器处于常开状态，无物体遮挡时，开关总是断开不发送信号，当有物体遮挡时，开关闭合，发送反馈信号到单片机执行程序。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，包括支撑架(23)，其特征在于，还包括传送机构，所述传送机构用于传送货物(9)，所述支撑架(23)通过移动机构连接有长U型支架(8)，所述长U型支架(8)通过俯仰部分舵机(7)连接有摆动支架(6)，所述俯仰部分舵机(7)驱动所述摆动支架(6)转动；所述摆动支架(6)通过回转部分舵机(5)连接有旋转支架(3)，所述回转部分舵机(5)驱动所述旋转支架(3)旋转；所述旋转支架(3)通过手爪部分舵机(2)连接有手爪(1)，所述手爪部分舵机(2)用于驱动所述手爪(1)进行夹持动作，所述手爪(1)内侧设置有压力传感器、激光测距传感器，所述手爪(1)设置在所述传送机构上方；所述俯仰部分舵机(7)、回转部分舵机(5)、手爪部分舵机(2)、压力传感器和激光测距传感器连接有控制器。

2.根据权利要求1所述的一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，其特征在于，所述传送机构包括传送带支撑座(11)，所述传送带支撑座(11)转动连接有托辊(12)，所述托辊(12)上挂设有皮带(14)，其中一个所述托辊(12)连接有直流电机(13)，所述直流电机(13)用于驱动所述托辊(12)转动，所述直流电机(13)与所述控制器相连。

3.根据权利要求2所述的一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，其特征在于，所述传送带支撑座(11)两端分别设置有起始红外传感器(10)和结束红外传感器(15)，所述起始红外传感器(10)和所述结束红外传感器(15)与所述控制器相连。

4.根据权利要求1所述的一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，其特征在于，所述移动机构包括支撑架(23)，所述支撑架(23)转动连接有Y轴丝杆(21)，所述Y轴丝杆(21)包括Y轴丝母(16)；所述Y轴丝母(16)转动连接有X轴丝杆(20)，所述X轴丝杆(20)包括X轴丝母(17)，所述X轴丝母(17)转动连接有竖直方向设置的Z轴丝杆(22)，所述Z轴丝杆(22)包括Z轴丝母(18)，所述Z轴丝母(18)与所述长U型支架(8)相连。

5.根据权利要求4所述的一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，其特征在于，所述支撑架(23)还滑动连接有辅助支撑滑块(19)，所述辅助支撑滑块(19)与所述X轴丝杆(20)的另一端转动连接。

6.根据权利要求4所述的一种智能工厂用六自由度物料搬运系统，其特征在于，所述X轴丝杆(20)、Y轴丝杆(21)和Z轴丝杆(22)分别连接有独立的驱动电机，所述驱动电机与所述控制器相连。

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