CN217575433U - 一种搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搬运机器人，包括底盘、云台、升降机构和转盘机构、摆臂机构、抓取机构，以及相互通讯连接的第一控制器和第二控制器，底盘的底部两侧均设置有两组对称分布的麦克纳姆轮和驱动麦克纳姆轮转动的行进驱动电机，行进驱动电机与第二控制器电连接，升降机构、摆臂机构、抓取机构和转盘机构分别与第一控制器电连接，行进驱动电机与麦克纳姆轮通过第一传动机构柔性传动连接，底盘的底面上设置有三组可收起的外置编码机构。本实用新型使得机器人整体结构布置更加合理，可准确检测机器人的实际位移量，以提升机器人在场地中位置的定位精度，可实现云台在底盘上的全周向自由转动，以提升机器人抓取操作的灵活性和便利性。

Description

一种搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种搬运机器人。

背景技术

随着智能技术突飞猛进的发展、教育理念的不断更新，作为综合了信息技术、电子工程、机械工程、控制理论、传感技术以及人工智能等前沿科技的机器人技术也在为教育改革者贡献自己的力量。为了推动机器人技术的发展，培养学生的创新能力，在全世界范围内相继出现了一系列的机器人竞赛。机器人竞赛，融趣味性、观赏性、科普性为一体，给青年提供了越来越多充分展示聪明才智的舞台，也为青年提供了一个充分表现科技思想和行动的舞台，培养了他们实际的动手能力、团队协作能力，提高了创新能力。充分贯彻了“科教兴国”的战略方针。机器人竞赛已经成为一个能激发学生学习兴趣，引导他们积极探索位置领域、参与国际性科技活动的良好平台。

笔者在参加机器人创新比赛的准备过程中，发现现有的竞技比赛搬运机器人在实际运行过程存在以下不足：一是虽然机器人采用了麦克纳姆轮作为机器人的行进执行端，能够很好实现直行、侧移、转弯等动作，然而由于竞赛机器人启停动作频繁，麦克纳姆轮多采用与驱动电机直接连接的刚性连接驱动方式，不仅驱动电机在底盘上的安装位置受限，而且还极大缩短了驱动电机的使用寿命；二是机器人的位置定位检测仅通过设置在驱动麦克纳姆轮启停的驱动电机上的编码器实现，由于机器人在行进过程中会遇到各种碰撞，或因紧急制动而出现滑移，驱动电机上的编码器则不能准确反映机器人在场地中的精准位置，进而导致无法快速和准确锁定目标；三是机器人云台转动安装在底盘上，在实际竞赛操作中云台需要经常性地转动，因而会使底部马克纳姆轮驱动电机的排线出现缠绕问题，使得云台只能在一定角度范围内往复转动，而不能连续地全周向转动，给机器人的抓取操作带来不便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种搬运机器人，采用传动机构实现行进驱动电机与马克纳姆轮之间的柔性连接，使行进驱动电机的布置更加合理，同时提升行进驱动电机的使用寿命；采用多组辅助滚轮和外置的编码器，可准确检测机器人的实际位移量，以提升机器人在场地中位置的定位精度；采用两个控制器实现底部行进部分的控制和顶部升降、抓取部分的控制，且两个控制器通过导电滑环互相通讯，可实现云台在底盘上的全周向自由转动，以提升机器人抓取操作的灵活性和便利性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

一种搬运机器人，包括底盘、转动设置于底盘顶面上的云台、分别设置于云台上的升降机构和转盘机构、设置于升降机构上的摆臂机构、设置于摆臂机构末端的抓取机构，以及相互通讯连接的第一控制器和第二控制器，所述底盘的底部两侧均设置有两组对称分布的麦克纳姆轮和驱动麦克纳姆轮转动的行进驱动电机，所述行进驱动电机与第二控制器电连接，所述升降机构、摆臂机构、抓取机构和转盘机构分别与第一控制器电连接，所述行进驱动电机与麦克纳姆轮通过第一传动机构柔性传动连接；

所述底盘的底面上设置有三组可收起的外置编码机构，三组外置编码机构分别与第二控制器电连接，用于准确读取机器人在场地中的坐标位置；

所述云台包括可全周向转动地设置于底盘顶面上的转动底座和固定设置于转动底座的顶面上的两个立柱，所述第一控制器固定安装于转动底座的顶面上；所述转动底座与底盘之间设置有导电滑环，所述第一控制器和第二控制器分别电连接与导电滑环的两个接线端；

所述升降机构包括滚动嵌设于两个立柱之间的升降架、固定设置于升降架上的升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出轴端通过设置于立柱顶端的滑轮机构与升降架的顶部连接；

所述抓取机构包括容纳箱、分别固定安装于容纳箱两侧外壁上的第一拨转驱动电机和第二拨转驱动电机，所述第一拨转驱动电机的输出轴端固定安装有偏心轮，所述第二拨转驱动电机的输出轴端固定安装有星型卷轮，容纳箱的底部固定连接有与第一控制器电连接电磁铁，容纳箱的底壁上方固定设置有与第一控制器电连接的颜色传感器。

进一步的，所述底盘的底面两侧边缘分别固定连接有行进安装架，所述麦克纳姆轮转动安装于行进安装架的内侧底部两端，所述行进驱动电机沿行进安装架的长度方向水平安装于行进安装架内，第一传动机构包括固定安装于行进驱动电机的输出轴端的第一主动锥齿轮、转动安装于行进安装架内并与第一主动锥齿轮啮合连接的第一从动锥齿轮，所述第一从动锥齿轮的一侧同轴设置有第一主动同步带轮，所述麦克纳姆轮的一侧同轴设置有与第一主动同步带轮通过同步带传动连接的第一从动同步带轮。

进一步的，所述行进安装架的外壁两侧边缘处均设置有防撞橡胶块。

进一步的，所述转动底座的顶部固定设置有大链轮，所述底盘的底部固定安装有转盘驱动电机，所述转盘驱动电机的顶部输出端固定连接有与大链轮通过链条传动连接的小链轮。

进一步的，所述转动底座的底部设置有固定于底盘底面上的托板架，第二控制器固定安装于托板架的一侧内壁上，导电滑环的外环固定连接于转动底座的底面上，且其电源线与第一控制器电连接，导电滑环的内环固定连接在托板架的底壁顶面上，且其电源线与第二控制器电连接。

进一步的，所述升降架的各个侧面边缘的顶部和底部均转动安装有与立柱的侧壁滚动接触的夹持滚轮，所述升降驱动电机的输出轴端固定安装有位于升降架底部内的第二主动锥形齿轮，升降架的内侧底部转动安装有与第二主动锥形齿轮啮合连接的第二从动锥形齿轮，所述立柱的顶端固定设置有滑轮安装座，所述滑轮机构的定滑轮固定安装于滑轮安装座上，缠绕设置在定滑轮上的提拉绳的一端固定连接于升降架的顶部一侧、另一端固定连接于第二从动锥形齿轮的转轴上。

进一步的，所述外置编码机构包括分别转动设置于底盘底部的三个摆动臂和三个分别固定安装于底盘底部的提升驱动电机，三个提升驱动电机的输出轴端分别对应地通过拉绳与三个摆动臂的顶侧中部连接；

三个摆动臂的底侧末端分别对应地转动安装有第一辅助滚轮、第二辅助滚轮和第三辅助滚轮，且每个摆动臂的侧壁上固定安装有与对应位置上的辅助滚轮同轴设置的外置编码器，三个外置编码器分别与控制器电性连接。

进一步的，所述第一辅助滚轮和第二辅助滚轮位于底盘的底侧中部，所述第三辅助滚轮位于底盘的底侧前端，且第一辅助滚轮和第三辅助滚轮的轴线与机器人的前进方向相垂直，第二辅助滚轮的轴线与第一辅助滚轮的轴线相垂直。

进一步的，所述摆臂机构包括固定安装于升降架顶部两侧并位于立柱内侧的T型架，所述T型架的顶部一侧固定安装有第一关节摆动电机，所述T型架的顶部远离第一关节摆动电机的一侧端部转动设置有第一关节摆动臂，所述第一关节摆动电机的输出轴端与第一关节摆动臂转轴通过第二传动机构传动连接；

所述第一关节摆动臂远离T型架的一端侧壁上固定安装有第二关节摆动电机，所述第二关节摆动电机的输出轴端与容纳箱的顶部通过第三传动机构传动连接。

进一步的，所述第二传动机构包括固定安装于第一关节摆动电机的输出轴端的第三主动锥形齿轮，所述T型架的顶部内侧转动安装有与第三主动锥形齿轮啮合连接的第三从动锥形齿轮；

所述第三从动锥形齿轮的一侧同轴设置有第二主动同步带轮，T型架的内侧中部转动安装有通过同步带与第二主动同步带轮传动连接的第二从动同步带轮，所述第二从动同步带轮的转轴两端分别固定安装有位于T型架外侧的第三主动同步带轮，T型架的顶部远离第一关节摆动电机的一侧端部转动安装有通过同步带与第三主动同步带轮传动连接的第三从动同步带轮，两个同带轮的外端面分别与两个第一关节摆动臂的端部固定连接；

所述第三传动机构包括固定安装于第二关节摆动电机输出轴端的第四主动同步带轮和固定设置于容纳箱顶部内壁上的第四从动同步带轮，所述第四从动同步带轮与第四主动同步带轮通过同步带传动连接。

进一步的，所述转盘机构包括转盘安装架、分别固定安装于转盘安装架的顶面上且对称设置的第一舵机和第二舵机，所述第一舵机的输出轴端固定安装有位于转盘安装架内的第一主动直齿轮，所述第二舵机的输出轴端固定安装有位于转盘安装架内的第二主动直齿轮，转盘安装架内转动安装有同时与第一主动直齿轮和第二主动直齿轮啮合连接的第一从动直齿轮，所述第一从动直齿轮的转轴上同轴设置有第二主动直齿轮，转盘安装架的底壁上转动安装有与第二从动直齿轮，所述第二从动直齿轮的转轴贯穿转盘安装架的底壁并固定连接有橡胶轮。

本实用新型的有益效果如下：

1. 本实用新型通过采用锥齿轮传动和同步带传动构成的传动机构实现行进驱动电机与马克纳姆轮之间的柔性连接，使行进驱动电机可沿机器人的行进方向进行设置，减少了机器人的横向宽度尺寸，使得机器人整体尺寸变小，更容易轻松穿越赛道，结构布置更加合理，同时采用柔性传动的方式提升了行进驱动电机的使用寿命；

2. 本实用新型通过采用多组辅助滚轮和外置的编码器，替代马克纳姆轮的行进驱动电机配置的编码器，可准确检测出机器人的实际位移量，以提升机器人在场地中位置的定位精度，便于抓取机构更加快速和准确地锁定目标；

3. 本实用新型采用两个控制器实现底部行进部分的控制和顶部升降、抓取部分的控制，且两个控制器通过导电滑环互相通讯，可实现云台在底盘上的全周向自由转动，以提升机器人抓取操作的灵活性和便利性，提升了机器人抓取、搬运和卸下目标物体的效率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图之一；

图2为本实用新型的立体结构示意图之二；

图3为本实用新型的立体结构示意图之三；

图4为本实用新型的立体结构示意图之四；

图5为本实用新型上半部分的立体结构示意图之一；

图6为本实用新型上半部分的立体结构示意图之二；

图7为本实用新型上半部分的立体结构示意图之三；

图8为本实用型中所述外置编码机构的主体部分的立体结构示意图；

图9为本实用新型的行进驱动部分的立体结构示意图；

图10为本实用新型的行进驱动部分的内部立体结构示意图；

图11为本实用新型中所述导电滑环的立体结构示意图之一；

图12为本实用新型中所述导电滑环的立体结构示意图之二；

图13为本实用新型中所述升降机构的主体部分的立体结构示意图；

图14为本实用新型中所述抓取机构的立体结构示意图之一；

图15为本实用新型中所述抓取机构的立体结构示意图之二；

图16为本实用新型中所述转盘机构的立体结构示意图。

图中：1底盘、2转盘机构、201转盘安装架、202第一舵机、203第二舵机、204第一主动直齿轮、205第二主动直齿轮、206第一从动直齿轮、207第三主动直齿轮、208第二从动直齿轮、209橡胶轮、3云台、301转动底座、302立柱、303转盘驱动电机、304小链轮、305导电滑环、306托板架、307大链轮、4第一控制器、5麦克纳姆轮、501行进驱动电机、502行进安装架、503第一主动锥齿轮、504第一从动锥齿轮、505第一主动同步带轮、506第一从动同步带轮、507防撞橡胶块、6升降机构、601升降架、602升降驱动电机、603滑轮机构、604夹持滚轮、605第二主动锥形齿轮、606第二从动锥形齿轮、607滑轮安装座、608限位杆、7外置编码机构、701摆动臂、702提升驱动电机、703第一辅助滚轮、704第二辅助滚轮、705第三辅助滚轮、706外置编码器、8抓取机构、801容纳箱、802第一拨转驱动电机、803第二拨转驱动电机、804偏心轮、805星型卷轮、806电磁铁、807颜色传感器、9摆臂机构、901 T型架、902第一关节摆动电机、903第三主动锥形齿轮、904第三从动锥形齿轮、905第二主动同步带轮、906第二从动同步带轮、907第三主动同步带轮、908第三从动同步带轮、909第一关节摆动臂、910第二关节摆动电机、911第四主动同步带轮、912第四从动同步带轮、10第二控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图4，一种搬运机器人，包括底盘1、转动设置于底盘1顶面上的云台3、分别设置于云台3上的升降机构6和转盘机构2、设置于升降机构6上的摆臂机构9、设置于摆臂机构9末端的抓取机构8，以及相互通讯连接的第一控制器4和第二控制器10。升降机构6、摆臂机构9、抓取机构8和转盘机构2分别与第一控制器4电连接。第一控制器4和第二控制器10均采用现有的机器人控制器，为现有技术，其具体结构组成和工作原理，此处不作赘述。

底盘1为矩形板，底盘1的底部两侧均设置有两组对称分布的麦克纳姆轮5和驱动麦克纳姆轮5转动的行进驱动电机501（采用REV电机），行进驱动电机501与第二控制器10通过插接头对接实现电连接。如图9和图10所示，底盘1的底面两侧边缘分别固定连接有行进安装架502，由一个顶板和两个侧板构成的倒U型结构，且其长度沿机器人的行进方向设置。每个行进安装架502内分别设置一个左旋马克纳姆轮和一个右旋麦克纳姆轮，使得底盘1能够准确地将机器人本体移动到场地中任意一个位置。

两个麦克纳姆轮5分别通过轴承转动安装于行进安装架502的两个侧板的内侧底部两端。驱动两个麦克纳姆轮5的两个行进驱动电机501沿行进安装架502的长度方向水平相对称地安装于行进安装架502内，使得行进驱动电机501可完全收纳于底盘1的侧方，则可将底盘1的整体横向宽度尺寸减小，使机器人更易实现转弯和更轻松地通过赛道。本实施例中，整车横截面的最宽处为281mm，而比赛中需要通过的障碍物和场地边缘之间的距离为347.98mm，整车能够方便地通过，可极大降低越过障碍物的过程对整体运送目标物体所耽误的时间。同时，本实施例中，麦克纳姆轮5的直径为100mm，底盘离地高度为38mm，在保证机器人整体在竞赛场地上的可通过性的要求下，最大限度地降低整体的重心，避免在运行中为克服转弯和通过障碍物时而降低速度和浪费能量。

行进驱动电机501与麦克纳姆轮5通过第一传动机构柔性传动连接。第一传动机构包括固定安装于行进驱动电机501的输出轴端的第一主动锥齿轮503、转动安装于行进安装架502内并与第一主动锥齿轮503啮合连接的第一从动锥齿轮504，第一从动锥齿轮504的一侧同轴设置有第一主动同步带轮505，麦克纳姆轮5的一侧同轴设置有与第一主动同步带轮505通过同步带传动连接的第一从动同步带轮506。如此，通过锥齿轮传动机构和同步带传动机构构成的第一传动结构，实现柔性传动连接，可有效降低电机输出轴切向压力造成的电机受用寿命缩短的情况。

优选的，行进安装架502的外壁两侧边缘处均设置有防撞橡胶块507，可在机器人行进过程中与其他物体发生碰撞时起到较好的缓冲保护作用。

由于行进驱动电机501与麦克纳姆轮5通过第一传动机构柔性传动连接，且机器人在行进过程中频繁启停时存在惯性滑移，使得行进驱动电机501自身所带编码器反馈的数值不能精准反映各个麦克纳姆轮5的实际位移量。为此，底盘1的底面上设置有三组可收起的外置编码机构7，三组外置编码机构分别与第二控制器10电连接，用于准确读取机器人在场地中的坐标位置。如图7和图8所示，外置编码机构7包括分别转动设置于底盘1底部的三个摆动臂701和三个分别固定安装于底盘1底部的提升驱动电机702（REV电机），三个提升驱动电机702的输出轴端分别对应地通过拉绳与三个摆动臂701的顶侧中部连接，三个提升驱动电机702的控制端通过插接头与第二控制器10电连接。

三个摆动臂701的底侧末端分别对应地转动安装有第一辅助滚轮703、第二辅助滚轮704和第三辅助滚轮705，第一辅助滚轮703、第二辅助滚轮704和第三辅助滚轮705均采用全向轮。每个摆动臂701的侧壁上固定安装有与对应位置上的辅助滚轮同轴设置的外置编码器706，三个外置编码器706分别与第二控制器10电性连接。同时，第一辅助滚轮703和第二辅助滚轮704位于底盘1的底侧中部，第三辅助滚轮705位于底盘1的底侧前端，且第一辅助滚轮703和第三辅助滚轮705的轴线与机器人的前进方向相垂直，第二辅助滚轮704的轴线与第一辅助滚轮703的轴线相垂直。在正常行进过程中，三个辅助滚轮704均与竞赛场地的底面接触，并与机器人的移动方向同步转动，即第一辅助滚轮703和第三辅助滚轮705与机器人的直行位移对应同步转动，第二辅助滚轮704与机器人的侧向位移对应同步转动；在麦克纳姆轮5断电而对机器人制动时，若机器人出现滑移，三个辅助滚轮可继续滚动。如此，第一辅助轮滚轮703上对应的外置编码器706和第二辅助滚轮704上对应的外置编码器706可检测机器人在水平面内两个方向上的位移信息，从而确定机器人在竞赛场地上的当前位置，第三辅助滚轮705上对应的外置编码器706可检测机器人自身相对于初始位置的角度偏移情况，从而确定机器人自身的行进角度信息。

在机器人行进过程中，当机器人到达比赛场地预设的障碍位置时，第二控制器10自动控制三个提升驱动电机702工作，使三个辅助滚轮被抬升至距离地面一定高度，使机器人可顺利越过障碍物而不会对辅助滚轮造成损伤，保证辅助滚轮的正常运行。在越过障碍后，再控制三个提升驱动电机702反向转动，则三个摆动臂自然下落，三个辅助滚轮重新与地面接触。

如图5和图6所示，云台3包括可全周向转动地设置于底盘1顶面上的转动底座301和固定设置于转动底座301的顶面上的两个立柱302。转动底座301的底面通过止推轴承转动安装在底盘1的顶面内，转动底座301的顶部通过螺栓固定连接有同轴设置的大链轮307，底盘1的底部前端固定安装有转盘驱动电机303，转盘驱动电机303的顶部输出端固定连接有与大链轮307通过链条传动连接的小链轮304。通过将转盘驱动电机303设置在底盘1的底部前端，并通过链轮传动机构驱动转动底座301及立柱302转动，可使转盘驱动电机303的位置设置和调整更加灵活。

如图3或图4或7所示，转动底座301的底部设置有固定于底盘1底面上的托板架306，第二控制器10固定安装于托板架306的一侧内壁上；如图5所示，第一控制器4固定安装于大链轮307的顶面上。转动底座301和托板架306之间设置有导电滑环305（如图11和图12所示），导电滑环305的外环固定连接于转动底座301的底面上，且其电源线与第一控制器4电连接，导电滑环305的内环固定连接在托板架306的底壁顶面上，且其电源线与第二控制器10电连接。如此，通过导电滑环305可实现第一控制器4与第二控制器10之间的通讯连接，使机器人上、下部分的控制系统形成一个整体；同时可使转动底座301在底盘1的顶部360°全周向转动时，两个控制器仍能保持良好的通讯状态，且不会出现导线缠绕的问题。

如图5所示，升降机构6包括滚动嵌设于两个立柱302之间的升降架601、固定设置于升降架601上的升降驱动电机602，升降驱动电机602的输出轴端通过设置于立柱302顶端的滑轮机构603与升降架601的顶部连接。具体的，如图13所示，升降架601为框架结构，其各个侧面边缘的顶部和底部均转动安装有与立柱302的侧壁滚动接触的夹持滚轮604，使得升降架601被夹持在两个立柱302之间，且可升降运动。升降驱动电机602垂直向下地固定安装于升降架601的顶部，升降驱动电机602的输出轴端伸入至升降架601的内部并固定安装有位于升降架601底部内的第二主动锥形齿轮605，升降架601的内侧底部通过轴承转动安装有水平设置并与第二主动锥形齿轮605啮合连接的第二从动锥形齿轮606。立柱302的顶端固定设置有滑轮安装座607，滑轮机构603的定滑轮固定安装于滑轮安装座607上，缠绕设置在定滑轮上的提拉绳的一端固定连接于升降架601的顶部一侧、另一端固定连接于第二从动锥形齿轮606的转轴上。升降驱动电机602设置于两个立柱302之间的空间内，使得结构更加紧凑，整体重心在转动底座301的中心位置。

当升降驱动电机602正向转动时，滑轮机构603的提拉绳逐渐缠绕在第二从动锥形齿轮606的转轴上，则在提拉绳的长度逐渐缩短的过程中升降架601及其上连接的机构整体被逐渐提升；当升降驱动电机602反向转动时，滑轮机构603的提拉绳逐渐从第二从动锥形齿轮606的转轴上卷开，升降架601及其上连接的机构依靠自身重力整体自然下降。如此，实现了摆臂机构9、抓取机构8和转盘机构2的垂向位置升降，即一个移动自由度的调节控制。优选的，两个立柱302的侧壁顶部固定连接有限位杆608，限位杆608的底部设置有与第一控制器4电连接的行程控制开关（图中未示出）升降架601上升至最高位置并与限位杆608相抵时，触动行程控制开关，进而通过第一控制器4控制升降驱动机构602暂停运动。

如图5和图6所示，摆臂机构9包括固定安装于升降架601顶部两侧并位于立柱302内侧的T型架901，T型架901的顶部一侧固定安装有第一关节摆动电机902，第一关节摆动电机902垂直向上地固定于T型架901的顶部侧板的端部底侧。T型架901的顶部远离第一关节摆动电机902的一侧端部转动设置有第一关节摆动臂909，第一关节摆动电机902的输出轴端与第一关节摆动臂909转轴通过第二传动机构传动连接。具体的，第二传动机构包括固定安装于第一关节摆动电机902的输出轴端的第三主动锥形齿轮903，T型架901的顶部内侧通过轴承转动安装有与第三主动锥形齿轮903啮合连接的第三从动锥形齿轮904。第三从动锥形齿轮904的一侧同轴设置有第二主动同步带轮905，T型架901的内侧中部转动安装有通过同步带与第二主动同步带轮905传动连接的第二从动同步带轮906，第二从动同步带轮906的转轴两端分别固定安装有位于T型架901外侧的第三主动同步带轮907，T型架901的顶部远离第一关节摆动电机902的一侧端部转动安装有通过同步带与第三主动同步带轮907传动连接的第三从动同步带轮908，两个第三从动同步带轮908的外端面分别与两个第一关节摆动臂909的端部固定连接。如此，垂向设置的第一关节摆动电机902通过锥齿轮传动机构和同步带轮传动机构构成的第二传动机构可实现对第一关节摆动臂909的远距离驱动，即摆臂机构9的一个转动自由度的调节控制；将第一关节摆动电机902和第一关节摆动臂909分别分布在立柱303的两侧，可使机器人整体质量分布均匀，重心处于底盘1的中心位置，保证机器人运行过程中的平衡。

如图14和图15所示，抓取机构8包括容纳箱801、分别固定安装于容纳箱801两侧外壁顶部前侧端上的第一拨转驱动电机802和第二拨转驱动电机803，容纳箱801由一块托板和位于托板顶面两侧边缘的侧挡板组合而成，托板的顶面中部固定设置有位于两块侧挡板之前的隔板，则托板、隔板和两个侧挡板之间的空间形成容纳空间，可用于物体搬运过程中的临时存放。第一拨转驱动电机802的输出轴端固定安装有偏心轮804，第二拨转驱动电机803的输出轴端固定安装有星型卷轮805，通过第一拨转驱动电机802驱动偏心轮804的转动，可调节偏心轮804的底面与托板顶面之间的间距，当间距最大时，可允许多种尺寸规格的目标物体进入容纳空间内，当间距最小时，进入容纳空间内的目标物体则被阻挡而滞留在容纳箱801内，从而可跟随容纳箱801移动。当偏心轮804的底面与托板的顶面之间的距离设置为特定值时，可使部门满足尺寸条件的物体进入容纳空间内，而不满足尺寸条件的物体则全部被阻挡在容纳箱801的外部。第二拨转驱动电机803驱动星型卷轮805辅助目标物体进入容纳箱801而完成暂存操作或推出容纳箱801完成达到目的地后的卸货操作。

容纳箱801的底部固定连接有与第一控制器4电连接电磁铁806，容纳箱801的底壁上方固定设置有与第一控制器4电连接的颜色传感器807。在机器人行进过程中，可通过颜色传感器807自动根据颜色识别目标物体，根据目标物体的材质属性，选择使用电磁铁806吸附抓取或选择星型卷轮805的转动配合容纳箱801的向前推进，完成目标物体的抓取操作。

第一关节摆动臂909远离T型架901的一端侧壁上固定安装有第二关节摆动电机910，第二关节摆动电机910的输出轴端与容纳箱801的顶部通过第三传动机构传动连接。具体的，第三传动机构包括固定安装于第二关节摆动电机910输出轴端的第四主动同步带轮911和固定设置于容纳箱801顶部内壁上的第四从动同步带轮912，第四从动同步带轮912与第四主动同步带轮911通过同步带传动连接。通过第二关节摆动电机910和同步带传动机构可驱动抓取机构8向上翻转，以使被抓取的目标物体可向内滑落并抵靠在隔板上，可在容纳空间内可靠存放而不会滑落；或驱动抓取机构向下翻转，以使被抓取的目标物体被转移至目的地后，可向外滑落并从容纳箱801中送出，完成卸货过程。

如图6和图16所示，转盘机构2包括固定连接于限位杆608顶部上的转盘安装架201、分别固定安装于转盘安装架201的顶面上且对称设置的第一舵机202和第二舵机203，第一舵机202的输出轴端垂直向下并固定安装有位于转盘安装架201内的第一主动直齿轮204，第二舵机203的输出轴端垂直向下并固定安装有位于转盘安装架201内的第二主动直齿轮205，转盘安装架201内通过轴承转动安装有垂直设置且同时与第一主动直齿轮204和第二主动直齿轮205啮合连接的第一从动直齿轮206，第一从动直齿轮206的转轴上同轴设置有第三主动直齿轮207，转盘安装架201的底壁上通过轴承转动安装有与第二从动直齿轮208，第二从动直齿轮208的转轴贯穿转盘安装架201的底壁并固定连接有橡胶轮209。在实际竞赛过程中，转盘机构2主要用于驱动外部的转盘转动以实现转盘上所摆放物体的固定角度的位置转移。因此，本实施例中，采用两个舵机作为动力同时驱动橡胶轮209的转动，可使橡胶轮209与转盘之间为紧压接触，橡胶轮209侧面的微小变形不影响橡胶轮209正常驱动转盘的转动，但可有效增大二者之间的摩擦力，可使目标作用的转盘快速转过一定的角度而达到指定位置。

显然地，本实用新型的机器人的机构组成经过等比例放大或适当改进后，也可应用于实际的物流搬送场景中。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种搬运机器人，包括底盘（1）、转动设置于底盘（1）顶面上的云台（3）、分别设置于云台（3）上的升降机构（6）和转盘机构（2）、设置于升降机构（6）上的摆臂机构（9）、设置于摆臂机构（9）末端的抓取机构（8），以及相互通讯连接的第一控制器（4）和第二控制器（10），所述底盘（1）的底部两侧均设置有两组对称分布的麦克纳姆轮（5）和驱动麦克纳姆轮（5）转动的行进驱动电机（501），所述行进驱动电机（501）与第二控制器（10）电连接，所述升降机构（6）、摆臂机构（9）、抓取机构（8）和转盘机构（2）分别与第一控制器（4）电连接，其特征在于：所述行进驱动电机（501）与麦克纳姆轮（5）通过第一传动机构柔性传动连接；

所述底盘（1）的底面上设置有三组可收起的外置编码机构（7），三组外置编码机构（7）分别与第二控制器（10）电连接，用于准确读取机器人在场地中的坐标位置；

所述云台（3）包括可全周向转动地设置于底盘（1）顶面上的转动底座（301）和固定设置于转动底座（301）的顶面上的两个立柱（302），所述第一控制器（4）固定安装于转动底座（301）的顶面上，所述转动底座（301）与底盘（1）之间设置有导电滑环（305），所述第一控制器（4）和第二控制器（10）分别电连接与导电滑环（305）的两个接线端；

所述升降机构（6）包括滚动嵌设于两个立柱（302）之间的升降架（601）、固定设置于升降架（601）上的升降驱动电机（602），所述升降驱动电机（602）的输出轴端通过设置于立柱（302）顶端的滑轮机构（603）与升降架（601）的顶部连接；

所述抓取机构（8）包括容纳箱（801）、分别固定安装于容纳箱（801）两侧外壁上的第一拨转驱动电机（802）和第二拨转驱动电机（803），所述第一拨转驱动电机（802）的输出轴端固定安装有偏心轮（804），所述第二拨转驱动电机（803）的输出轴端固定安装有星型卷轮（805），容纳箱（801）的底部固定连接有与第一控制器（4）电连接电磁铁（806），容纳箱（801）的底壁上方固定设置有与第一控制器（4）电连接的颜色传感器（807）。

2.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述底盘（1）的底面两侧边缘分别固定连接有行进安装架（502），所述麦克纳姆轮（5）转动安装于行进安装架（502）的内侧底部两端，所述行进驱动电机（501）沿行进安装架（502）的长度方向水平安装于行进安装架（502）内，第一传动机构包括固定安装于行进驱动电机（501）的输出轴端的第一主动锥齿轮（503）、转动安装于行进安装架（502）内并与第一主动锥齿轮（503）啮合连接的第一从动锥齿轮（504），所述第一从动锥齿轮（504）的一侧同轴设置有第一主动同步带轮（505），所述麦克纳姆轮（5）的一侧同轴设置有与第一主动同步带轮（505）通过同步带传动连接的第一从动同步带轮（506）。

3.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述转动底座（301）的顶部固定设置有大链轮（307），所述底盘（1）的底部固定安装有转盘驱动电机（303），所述转盘驱动电机（303）的顶部输出端固定连接有与大链轮通过链条传动连接的小链轮（304）。

4.根据权利要求3所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述转动底座（301）的底部设置有固定于底盘（1）底面上的托板架（306），第二控制器（10）固定安装于托板架（306）的一侧内壁上，导电滑环（305）的外环固定连接于转动底座（301）的底面上，且其电源线与第一控制器（4）电连接，导电滑环（305）的内环固定连接在托板架（306）的底壁顶面上，且其电源线与第二控制器（10）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述升降架（601）的各个侧面边缘的顶部和底部均转动安装有与立柱（302）的侧壁滚动接触的夹持滚轮（604），所述升降驱动电机（602）的输出轴端固定安装有位于升降架（601）底部内的第二主动锥形齿轮（605），升降架（601）的内侧底部转动安装有与第二主动锥形齿轮（605）啮合连接的第二从动锥形齿轮（606），所述立柱（302）的顶端固定设置有滑轮安装座（607），所述滑轮机构（603）的定滑轮固定安装于滑轮安装座（607）上，缠绕设置在定滑轮上的提拉绳的一端固定连接于升降架（601）的顶部一侧、另一端固定连接于第二从动锥形齿轮（606）的转轴上。

6.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述外置编码机构（7）包括分别转动设置于底盘（1）底部的三个摆动臂（701）和三个分别固定安装于底盘（1）底部的提升驱动电机（702），三个提升驱动电机（702）的输出轴端分别对应地通过拉绳与三个摆动臂（701）的顶侧中部连接；

三个摆动臂（701）的底侧末端分别对应地转动安装有第一辅助滚轮（703）、第二辅助滚轮（704）和第三辅助滚轮（705），且每个摆动臂（701）的侧壁上固定安装有与对应位置上的辅助滚轮同轴设置的外置编码器（706），三个外置编码器（706）分别与控制器（4）电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述第一辅助滚轮（703）和第二辅助滚轮（704）位于底盘（1）的底侧中部，所述第三辅助滚轮（705）位于底盘（1）的底侧前端，且第一辅助滚轮（703）和第三辅助滚轮（705）的轴线与机器人的前进方向相垂直，第二辅助滚轮（704）的轴线与第一辅助滚轮（703）的轴线相垂直。

8.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述摆臂机构（9）包括固定安装于升降架（601）顶部两侧并位于立柱（302）内侧的T型架（901），所述T型架（901）的顶部一侧固定安装有第一关节摆动电机（902），所述T型架（901）的顶部远离第一关节摆动电机（902）的一侧端部转动设置有第一关节摆动臂（909），所述第一关节摆动电机（902）的输出轴端与第一关节摆动臂（909）转轴通过第二传动机构传动连接；

所述第一关节摆动臂（909）远离T型架（901）的一端侧壁上固定安装有第二关节摆动电机（910），所述第二关节摆动电机（910）的输出轴端与容纳箱（801）的顶部通过第三传动机构传动连接。

9.根据权利要求8所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述第二传动机构包括固定安装于第一关节摆动电机（902）的输出轴端的第三主动锥形齿轮（903），所述T型架（901）的顶部内侧转动安装有与第三主动锥形齿轮（903）啮合连接的第三从动锥形齿轮（904）；

所述第三从动锥形齿轮（904）的一侧同轴设置有第二主动同步带轮（905），T型架（901）的内侧中部转动安装有通过同步带与第二主动同步带轮（905）传动连接的第二从动同步带轮（906），所述第二从动同步带轮（906）的转轴两端分别固定安装有位于T型架（901）外侧的第三主动同步带轮（907），T型架（901）的顶部远离第一关节摆动电机（902）的一侧端部转动安装有通过同步带与第三主动同步带轮（907）传动连接的第三从动同步带轮（908），两个第三从动同步带轮（908）的外端面分别与两个第一关节摆动臂（909）的端部固定连接；

所述第三传动机构包括固定安装于第二关节摆动电机（910）输出轴端的第四主动同步带轮（911）和固定设置于容纳箱（801）顶部内壁上的第四从动同步带轮（912），所述第四从动同步带轮（912）与第四主动同步带轮（911）通过同步带传动连接。

10.根据权利要求1所述的一种搬运机器人，其特征在于：所述转盘机构（2）包括转盘安装架（201）、分别固定安装于转盘安装架（201）的顶面上且对称设置的第一舵机（202）和第二舵机（203），所述第一舵机（202）的输出轴端固定安装有位于转盘安装架（201）内的第一主动直齿轮（204），所述第二舵机（203）的输出轴端固定安装有位于转盘安装架（201）内的第二主动直齿轮（205），转盘安装架（201）内转动安装有同时与第一主动直齿轮（204）和第二主动直齿轮（205）啮合连接的第一从动直齿轮（206），所述第一从动直齿轮（206）的转轴上同轴设置有第三主动直齿轮（207），转盘安装架（201）的底壁上转动安装有与第二从动直齿轮（208），所述第二从动直齿轮（208）的转轴贯穿转盘安装架（201）的底壁并固定连接有橡胶轮（209）。

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