CN218490861U - 一种码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种码垛机器人，其用于解决在某些情况下，需要对不同尺寸、形状、大小的块状物料进行码垛、堆叠，受限于堆放空间的限制，现有带式输送机、桥式码垛机等大型设备安装较为困难，且设备利用率不高，投资较大，中小企业难以负担等问题之一。其包括第一支撑组件、第一驱动组件、升降支撑组件、转动支撑组件、升降驱动组件、角度调节组件、物料抓取单元、控制系统。本申请采用可移动式设计，大幅缩小设备的整体体积，能够满足间歇、少量块状物料的码垛、堆叠，且对安装空间要求小，适应性好。同时，本申请能够适应不同尺寸、形状、大小的块状物料码垛、堆叠要求，有效调整块状物料的位置，保证堆叠的稳定性，避免倒塌现象的发生。

Description

一种码垛机器人

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其是操作机器人领域，具体为一种码垛机器人。本申请能实现物品的抓取、堆叠码垛，堆放精度好、效率高，具有较高的应用价值和应用前景。

背景技术

码垛机是将输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛，并将成垛的物料进行输送的设备。在农业、食品、饲料、化工等领域中，常常需要将成品进行堆叠储存或发放。其中，对于袋状物料，通常采用带式输送机输送至桥式码垛机上，再由桥式码垛机进行码放。对水泥、饲料、化肥等行业而言，这类行业生产标准统一、尺寸大小相同，生产量大、重复性高，且通常具有较大的生产空间，使得生产存放位置、装料位置相对固定，能够满足带式输送机、桥式码垛机这类大型设备的安装和使用，并取得了较好的应用效果。

在某些情况下，需要对不同尺寸、形状、大小的块状物料进行码垛、堆叠。同时，受限于堆放空间的限制，大型设备的安装较为困难。另一方面，这类块状物料的码垛需求较为零散，往往是不连续，单独设置独立的码垛设备不仅会占用大量空间，设备的利用率也不高，投资也较大，中小企业难以负担。为此，人们进行了相应的研发。

例如，中国专利申请CN202022429672.8公开了一种新型码垛机，其包括立柱组件、横梁总装及底盘组装，立柱组件位于底盘组装的顶部，横梁总装位于立柱组件的一侧；底盘组装包括旋转底盘，旋转底盘的顶部安装有底盘旋转电机；立柱组件包括固定于旋转底盘顶部的立柱门板，立柱门板的一侧安装有升降滑轨，立柱门板的顶部一侧安装有升降电机，升降电机的输出轴端部安装有升降同步带轮；横梁总装包括横梁框架，横梁框架通过滑块连接于升降滑轨的外部，横梁框架的内部安装有横梁主动轴，横梁主动轴的一端连接于平移电机的输出轴端部，横梁框架的内侧安装有平移导轨，平移导轨的顶部滑动连接有固定板，固定板上安装有夹爪旋转电机。然而，该装置采用立柱组件整体旋转的方式，且横梁总装位于立柱组件的一侧，当码垛的块状物料质量较大时，极容易发生侧翻，造成设备整体损坏。

中国授权专利CN110963308B公开了一种码垛机，其包括：底座；立柱，立柱沿上下方向延伸而成，立柱能够以平行于上下方向且贯穿立柱的第一自转轴为轴心自转地设置在底座上；悬臂，悬臂垂直于立柱且能够沿着立柱滑动地设置于立柱；固持单元，固持单元包括能够沿着悬臂滑动地设置于悬臂的滑动件以及设置于滑动件且用以固持货物的固持模组，固持模组能够相对于滑动件以平行于上下方向且贯穿固持模组的第二自转轴为轴心自转；及驱动单元，驱动单元能够驱动立柱、悬臂以及固持单元运动；其中，固持模组包括支架、至少一个固持机构以及感测单元，固持机构包括可活动地设置于支架的连接件以及连接于连接件下方且适用于固持货物的固持件，且定义固持机构固持货物之初相对于支架位于初始位置，感测单元设置在支架上并用于感测固持机构偏离初始位置的位移量，当位移量超出预设范围时，感测单元发出信号至驱动单元，以由驱动单元停止固持模组的移动；固持模组为包括多个彼此间隔排列的固持机构，且固持机构能够相对于支架摆动，固持模组还包括连接于固持机构中至少两者并与对应的固持机构同步摆动的同步架，感测单元还包括设置于支架且用于感测同步架的摆动距离的摆动感测件，且位移量包括摆动距离，当摆动距离超出预设范围时，摆动感测件发出第二警示信号至驱动单元，固持模组还包括至少一个连接在支架与同步架之间的第二复位弹性件，第二复位弹性件用于经由同步架提供使得对应的固持机构位于初始位置的弹性回复力。然而，该装置的结构较为复杂，设备成本较高，且其主要是用以替代直角坐标式码垛机，对设备的安装场地有一定要求。

同时，中国授权专利CN103253517B公开了一种码瓶垛机，中国授权专利CN104495399B公开了一种码垛机，中国授权专利公开了一种码垛机，中国授权专利CN109250466B公开了一种码垛装置，中国授权专利CN104136348B公开了一种码垛机，中国授权专利CN113353643B公开了一种码垛装置，中国授权专利CN102674014B公开了一种码垛机。这些专利主要用于特定场景、固定位置下的码垛，应用范围受到一定的限制。

在某个应用场景中，存在若干个体积大小不同的积木，需要将这些散落的积木块进行堆叠，并保证堆叠后的积木块具有较好的稳定性，避免倒塌现象的发生。

为此，如何解决上述问题，成为发明人研究的方向。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于，提供一种码垛机器人，其用于解决在某些情况下，需要对不同尺寸、形状、大小的块状物料进行码垛、堆叠，受限于堆放空间的限制，现有带式输送机、桥式码垛机等大型设备安装较为困难，且设备利用率不高，投资较大，中小企业难以负担等问题之一。本申请采用可移动式设计，大幅缩小设备的整体体积，能够满足间歇、少量块状物料的码垛、堆叠，且对安装空间要求小，适应性好。同时，本申请能够适应不同尺寸、形状、大小的块状物料码垛、堆叠要求，有效调整块状物料的位置，保证堆叠的稳定性，避免倒塌现象的发生。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种码垛机器人，包括第一支撑组件、第一驱动组件、升降支撑组件、转动支撑组件、升降驱动组件、角度调节组件、物料抓取单元、控制系统，所述第一驱动组件为至少三组，所述升降驱动组件为至少一组；

所述第一驱动组件包括第一驱动电机、第一运动轮，所述第一驱动电机与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第一驱动电机提供支撑，所述第一运动轮设置在第一驱动电机的输出轴上且第一驱动电机能带动第一运动轮同步转动；

所述升降支撑组件设置在第一支撑组件上且第一支撑组件能为升降支撑组件提供支撑，所述升降支撑组件与第一支撑组件构成码垛主体，所述升降支撑组件包括第二竖向支撑杆、第二顶部连接件，所述第二竖向支撑杆为至少三个且第二竖向支撑杆沿竖直方向均布于第一支撑组件上，所述第二竖向支撑杆的顶端通过第二顶部连接件相连为一体；

所述转动支撑组件包括第三导向件、第三支撑架，所述第三导向件为至少三个，所述第三导向件对应设置在第二竖向支撑杆上且第三导向件能相对第二竖向支撑杆沿竖直方向滑动，所述第三导向件分别与第三支撑架相连且第三导向件能带动第三支撑架沿竖直方向同步移动；所述升降驱动组件包括第四驱动电机、第四主动轮、第四同步轮、第四同步带，所述第四主动轮设置在第四驱动电机的输出轴上且第四驱动电机能带动第四主动轮同步转动，所述第四同步带分别设置在第四主动轮与第四同步轮上且第四主动轮通过第四同步带能带动第四同步轮同步转动，所述第三支撑架与第四同步带相连且第四驱动电机依次通过第四主动轮、第四同步带能带动第三支撑架沿竖直方向移动；所述第四同步轮与第二顶部连接件相连且第四同步轮能相对第二顶部连接件自由转动，所述第四驱动电机与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第四驱动电机提供支撑；或所述第四同步轮与第一支撑组件相连且第四同步轮能相对第一支撑组件自由转动，所述第四驱动电机与第二顶部连接件相连且第二顶部连接件能为第四驱动电机提供支撑；

所述角度调节组件包括第五旋转轴承、第五驱动电机、第五主动齿轮，所述第五旋转轴承包括第五外圈、第五内圈，所述第五外圈与第三支撑架固定连接，所述第五内圈上设置有内齿且第五内圈能相对第五外圈转动；

所述第五驱动电机与第三支撑架相连且第三支撑架能为第五驱动电机提供支撑，所述第五主动齿轮设置在第五驱动电机的转轴上且第五驱动电机能带动第五主动齿轮转动，所述第五主动齿轮上的齿为外齿，所述第五主动齿轮与第五内圈上的内齿相啮合且第五驱动电机通过第五主动齿轮能带动第五内圈同步转动；

所述物料抓取单元包括第六支撑架、第六转动组件、第六夹取气缸、第六推动气缸，所述第六支撑架与第五内圈相连且第五内圈能带动第六支撑架同步转动，所述第六转动组件为2N 组且第六转动组件相对第六支撑架对称设置，N为自然数且N≥1；

所述第六转动组件包括第六转动支座、第六夹持件、第六联动杆，所述第六转动支座与第六支撑架固定连接且第六支撑架能为第六转动支座提供支撑；

所述第六夹持件包括夹持第一转动部、夹持第二夹持部，所述夹持第一转动部与夹持第二夹持部呈V型布置且夹持第一转动部与夹持第二夹持部之间的夹角为钝角，所述夹持第一转动部与夹持第二夹持部相连为一体；将夹持第一转动部与夹持第二夹持部的连接处记为夹持第三连接处，所述第六夹持件通过夹持第三连接处与第六转动支座铰接且第六夹持件能相对第六转动支座转动；所述夹持第一转动部呈类C型，所述夹持第一转动部的开口相向设置且夹持第一转动部相互靠近时能实现对物料的夹取；

所述第六夹取气缸与第六支撑架相连且第六支撑架能为第六夹取气缸提供支撑；所述第六联动杆的一端与夹持第二夹持部相连，所述第六联动杆的另一端与第六夹取气缸的伸缩杆铰接且第六夹取气缸通过第六联动杆能带动第六夹持件相对第六转动支座转动以实现对物料的夹取或放下；

所述第六推动气缸与第六支撑架相连且第六支撑架能为第六推动气缸提供支撑，所述第六推动气缸的伸缩杆朝向夹持第一转动部的开口且第六推动气缸的伸缩杆能对夹持第一转动部内夹持的物料进行推动以实现第六夹持件对物料位置的调整；

所述第一驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第六夹取气缸、第六推动气缸分别与控制系统相连。

所述升降支撑组件还包括若干个第二倾斜连杆，所述第二倾斜连杆的一端与第一支撑组件相连，所述第二倾斜连杆的另一端与第二竖向支撑杆的顶端或第二顶部连接件相连且通过第一支撑组件、第二倾斜连杆与第二竖向支撑杆或第二顶部连接件的配合能提高升降支撑组件的支撑强度。

所述第二倾斜连杆为两个且第二倾斜连杆对称设置在码垛主体上。

所述第一驱动组件为四组且第一驱动组件均布于第一支撑组件上；

所述第一支撑组件包括第一外支架、第一内支架，所述第一外支架呈类矩形，所述第一驱动组件对应设置第一外支架的直角上；所述第一内支架与第一外支架相连为一体，所述升降支撑组件与第一内支架相连且第一内支架能为升降支撑组件提供支撑。

进一步，所述第二竖向支撑杆、第三导向件分别为四个，所述第二竖向支撑杆呈矩形布置，所述第三导向件对应设置在第二竖向支撑杆上。

所述夹持第一转动部包括转动连接一段、转动连接二段、与夹持第二夹持部相连的转动连接三段，所述转动连接一段、转动连接二段、转动连接三段分别呈直线性，所述转动连接一段与转动连接二段相连呈V型且转动连接一段与转动连接二段之间形成的夹角为钝角，所述转动连接二段与转动连接三段相连呈V型且转动连接二段与转动连接三段之间形成的夹角为钝角。

所述第六推动气缸为两个，所述第六推动气缸均布于第六支撑架上。

所述第六夹持件上设置有若干个工艺孔。

所述第六转动组件还包括第六连接件，所述第六夹取气缸的伸缩杆通过第六连接件与第六联动杆相连。

还包括定位单元，所述定位单元与码垛主体相连且码垛主体能为定位单元提供支撑并实现对待存放码垛物料的基座的定位。

所述定位单元包括第七支撑架、第七卡位杆、第七滑动轮，所述第七支撑架与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第七支撑架提供支撑；

所述第七卡位杆、第七滑动轮分别为两个，所述第七卡位杆的一端与第七支撑架固定连接，所述第七滑动轮与第七卡位杆的另一端铰接且第七滑动轮能相对第七卡位杆转动；

两个第七卡位杆之间形成对待存放码垛物料的基座的第七定位空间。

所述第一驱动组件还包括与第一驱动电机相配合的第一编码器，所述第一编码器与控制系统相连且第一编码器能将第一运动轮的转动信息传递给控制系统。

所述升降驱动组件还包括与第四驱动电机相配合的第四编码器，所述第四编码器与控制系统相连且第四编码器能将第四运动轮的转动信息传递给控制系统以调节第三支撑架沿竖直方向的高度。

与现有技术不同，本申请采用了分体式结构设计。改进后的结构对设备安装空间的要求低，不受安装空间大小的限制，整体设备投资小，适应性强，灵活性好，能够满足中小企业对不同尺、寸形状、大小的块状物料进行码垛、堆叠需求。

同时，本申请基于中小企业的块状物料码垛需求，将设备分为第一支撑组件、第一驱动组件、升降支撑组件、转动支撑组件、升降驱动组件、角度调节组件、物料抓取单元、控制系统等部分，力求在满足功能需求的前提下，将结构最简化，以保证设备的稳定、可靠、持续的运行。

该结构中，第一支撑组件用以为其他部件提供支撑，第一驱动组件用以带动码垛机器人在狭小空间内自由运动；升降支撑组件与升降驱动组件相配合，用以带动物料抓取单元沿竖直方向运动，以达到码垛所需的高度；转动支撑组件与角度调节组件相配合，用以实现对物料抓取单元角度的调节；而物料抓取单元则能实现物料整体的抓取和放下。进一步，本申请的升降支撑组件还包括若干个第二倾斜连杆，通过第二倾斜连杆与第一支撑组件、第二竖向支撑杆或第二顶部连接件之间形成三角形的固定结构，有利于提升整体的支撑强度，有效避免码垛机器人在抓取物料时，重心不稳，侧翻现象的发生。

本申请构思巧妙，设计合理，使用方便，具有较高的应用价值和较好的应用前景，能够满足中小型企业不规则块状物料的码垛要求，节约人力，降低工人劳动强度，满足不同场景下的码垛要求，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中码垛机器人的整体结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的立体状态示意图。

图4为图1的俯视图。

图5为实施例1中码垛机器人的工作示意图。

图6为转动支撑组件、角度调节组件与物料抓取单元结合的结构示意图。

图7为图6的立体状态示意图。

图8为升降支撑组件、转动支撑组件与角度调节组件的结合示意图。

图9为转动支撑组件与角度调节组件的结合示意图。

图10为图9的立体状态示意图一。

图11为角度调节组件与物料抓取单元的结合示意图。

图12为图11的后视图。

图13为物料抓取单元的结构示意图。

图14为第一支撑组件、第一驱动组件、定位单元与待码垛物料的基座之间的相对位置示意图。

图15为码垛机器人与堆放块状物料的基座结合的俯视图。

图16为夹持第一转动部的相切设计图。

图中标记：11、第一驱动电机，12、第一运动轮，13、第二竖向支撑杆，14、第二顶部连接件，15、第二倾斜连杆，16、第三导向件，17、第三支撑架，18、第四驱动电机， 19、第四主动轮，20、第四同步轮，21、第四同步带，23、第五驱动电机，24、第五主动齿轮，25、第五外圈，26、第五内圈，27、第六支撑架，28、第六夹取气缸，29、第六转动支座，30、第六夹持件，31、第六联动杆，32、夹持第一转动部，33、夹持第二夹持部，34、第七支撑架，35、第七卡位杆，36、第七滑动轮，37、基座。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种码垛机器人，其包括第一支撑组件、第一驱动组件、升降支撑组件、转动支撑组件、升降驱动组件、角度调节组件、物料抓取单元、控制系统。如图所示，本实施的第一驱动组件为四组，且第一驱动组件均布于第一支撑组件上；升降驱动组件为两组。

优选地，本实施例的第一支撑组件包括第一外支架、第一内支架。如图所示，第一外支架呈类矩形，第一驱动组件对应设置第一外支架的直角上。第一内支架与第一外支架相连为一体，升降支撑组件与第一内支架相连；升降支撑组件与第一支撑组件构成码垛主体。同时，第一驱动组件包括第一驱动电机、第一运动轮，第一驱动电机与第一支撑组件相连，第一运动轮设置在第一驱动电机的输出轴上。

本实施例中，升降支撑组件包括第二竖向支撑杆、第二顶部连接件。第二竖向支撑杆沿竖直方向均布于第一支撑组件上，第二竖向支撑杆的顶端通过第二顶部连接件相连为一体。优选地，第二竖向支撑杆为四个，四个第二竖向支撑杆呈矩形布置。

进一步，如图所示，升降支撑组件还包括两个第二倾斜连杆，且第二倾斜连杆对称设置在码垛主体上。第二倾斜连杆的一端与第一支撑组件相连，第二倾斜连杆的另一端与第二顶部连接件相连。该结构中，第一支撑组件、第二倾斜连杆与第二顶部连接件之间形成类三角形结构，该方式能够显著提高升降支撑组件的支撑强度。

本实施例中，转动支撑组件包括第三导向件、第三支撑架。其中，第三导向件为四个，第三导向件对应设置在第二竖向支撑杆上，且第三导向件能相对第二竖向支撑杆沿竖直方向滑动。第三导向件分别与第三支撑架相连，第三导向件能带动第三支撑架沿竖直方向同步移动。

升降驱动组件包括第四驱动电机、第四主动轮、第四同步轮、第四同步带，第四主动轮设置在第四驱动电机的输出轴上，第四同步带分别设置在第四主动轮与第四同步轮上，第三支撑架与第四同步带相连。本实施例中，第四同步轮与第二顶部连接件相连，且第四同步轮能相对第二顶部连接件自由转动；第四驱动电机与第一支撑组件相连，且第一支撑组件能为第四驱动电机提供支撑。

同时，角度调节组件包括第五旋转轴承、第五驱动电机、第五主动齿轮。其中，第五旋转轴承包括第五外圈、与第五外圈相配合的第五内圈，第五内圈上设置有内齿且第五内圈能相对第五外圈转动。该结构中，第五外圈与第三支撑架固定连接，第五驱动电机与第三支撑架相连，第五主动齿轮设置在第五驱动电机的转轴上；第五主动齿轮上的齿为外齿，第五主动齿轮与第五内圈上的内齿相啮合。

物料抓取单元包括第六支撑架、第六转动组件、第六夹取气缸、第六推动气缸。其中，第六支撑架与第五内圈相连，第六转动组件为两组，且第六转动组件相对第六支撑架对称设置。进一步，第六转动组件包括第六转动支座、第六夹持件、第六联动杆，第六转动支座与第六支撑架固定连接，且第六支撑架能为第六转动支座提供支撑。本实施例中，第六夹持件包括夹持第一转动部、夹持第二夹持部，夹持第一转动部与夹持第二夹持部呈V型布置，且夹持第一转动部与夹持第二夹持部之间的夹角为钝角；夹持第一转动部与夹持第二夹持部相连为一体。将夹持第一转动部与夹持第二夹持部的连接处记为夹持第三连接处，第六夹持件通过夹持第三连接处与第六转动支座铰接且第六夹持件能相对第六转动支座转动。夹持第一转动部呈类C型，夹持第一转动部的开口相向设置，且夹持第一转动部相互靠近时能实现对物料的夹取。

第六夹取气缸与第六支撑架相连，且第六支撑架能为第六夹取气缸提供支撑。第六联动杆的一端与夹持第二夹持部铰接，第六联动杆的另一端与第六夹取气缸的伸缩杆相连；采用该结构，且第六夹取气缸通过第六联动杆能带动第六夹持件相对第六转动支座转动，以实现对物料的夹取或放下。第六推动气缸与第六支撑架相连，且第六支撑架能为第六推动气缸提供支撑。当物料被夹持第一转动部夹持之后，第六推动气缸的伸缩杆伸出将物料向前推进，使物料与夹持第一转动部的转动连接一段充分接触。而后，第六推动气缸的伸缩杆收回，至此物料完美夹持。进一步，如图所示，第六推动气缸为两个，且两个第六推动气缸对称设置在第六支撑架上。采用该结构，有利于调整块状物料的位置，提升码垛的精准性。进一步，如图所示，第六转动组件还包括第六连接件，第六夹取气缸的伸缩杆通过第六连接件与第六联动杆相连。

本实施例中，第一驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第六夹取气缸、第六推动气缸分别与控制系统相连。

本实施例的码垛机器人还包括定位单元，定位单元与码垛主体相连，且码垛主体能为定位单元提供支撑并实现对待存放码垛物料的基座的定位。进一步，定位单元包括第七支撑架、第七卡位杆、第七滑动轮，第七支撑架与第一支撑组件相连，且第一支撑组件能为第七支撑架提供支撑。如图所示，第七卡位杆、第七滑动轮分别为两个，第七卡位杆的一端与第七支撑架固定连接，第七滑动轮与第七卡位杆的另一端铰接，且第七滑动轮能相对第七卡位杆转动。采用该结构，两个第七卡位杆之间形成对待存放码垛物料的基座的第七定位空间；通过第七定位空间，能够实现码垛机器人对相应基座的定位。

进一步，如图所示，夹持第一转动部包括转动连接一段、转动连接二段、与夹持第二夹持部相连的转动连接三段。其中，转动连接一段、转动连接二段、转动连接三段分别呈直线性；转动连接一段与转动连接二段相连呈V型，且转动连接一段与转动连接二段之间形成的夹角为钝角；转动连接二段与转动连接三段相连呈V型，且转动连接二段与转动连接三段之间形成的夹角为钝角。优选地，第六夹持件上设置有若干个工艺孔。

进一步，第一驱动组件还包括与第一驱动电机相配合的第一编码器，第一编码器与控制系统相连。升降驱动组件还包括与第四驱动电机相配合的第四编码器，第四编码器与控制系统相连。采用该结构，第一编码器能将第一运动轮的转动信息传递给控制系统，控制系统根据第一运动轮的转动信息，实现对码垛机器人在任意方向上的运动；而第四编码器能将第四运动轮的转动信息传递给控制系统，以调节第三支撑架沿竖直方向的高度。

在组装码垛机器人前，需要对第一编码器、第四编码器(统称为编码器)进行测定，以保证其稳定可靠。由于编码器所输出的信号为电信号，故本申请通过示波器对其进行检测，具体方法为：将编码器连接至电源，将一根检测头的夹子与编码器的GND端相连，再用检测头检测编码器A、B线输出信号，当示波器屏幕上显示为完整的，有规律的方波时，则编码器可以正常工作。这时，再拿一个磁铁，在距离编码器磁性感应芯片2mm处旋转；此时，如编码器可以正常工作，则示波器上的方波的宽度会随着磁铁的旋转，周期性地变化。

发明在前期设计时，考虑到物料抓取单元为一悬臂结构，物料抓取单元在工作时会受到较大的弯矩。为保证升降过程中，码垛机器人整体机构的稳定性，采用四根第二竖向支撑杆作为转动支撑组件的滑轨。同时，立柱、底盘、斜杆形成三角形结构，增强码垛机器人的整体结构稳定性；在四根第二竖向支撑杆上各装一个第三导向件，第三导向件分别与第三支撑架相连，形成转动支撑组件。在一个具体方案中，单个第三导向件分为左右两部分，通过调节螺钉改变左右两部分的距离，让第三导向件与第二竖向支撑杆紧密贴合，保证升降的平稳性。用第四同步轮配合第四同步带，将第三支撑架连接于第四同步带，以第四驱动电机为原动力实现升降。在具体实例中，第四驱动电机选用775电机。同时，第五内圈上装有一模数为1、齿数144的内齿轮，第五主动齿轮为模数为1、齿数22的小齿轮，第五内圈与第五主动齿轮相啮合；第五驱动电机选用2006电机，配合C610电调使用(采用该结构，使得角度调节组件在完成工作的前提下，旋转的更加灵活，体积更小，更方便，通过第五驱动电机驱动第五主动齿轮，通过控制第五驱动电机，即可实现精准的定位运输。对于角度调节组件，整个过程通过主控CAN通讯来实现对驱动电调的控制，进而控制第五驱动电机。 CAN总线的通讯速率够快，而且延迟性低，能够做到令行禁止，精准控制。

为简化夹持第一转动部的结构，本申请采用三段相切设计，设计图如图16所示。进一步，采取6061镁铝合金设计的两层夹持第一转动部可以满足抓取时所需要的强度要求。

本实施例的第一驱动电机为四个，第四驱动电机为两个，这六个电机都采用了有刷驱动；该有刷驱动分为上、下两个大板块，下板是高频电压供电，上板是低频电压供电且起到控制整个驱动器的作用；有刷驱动配合编码器，让编码器将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式并反馈回来，进而对有刷电机进行各种正反转、转动角度、转动速度、转动速度等等的控制。本实施例中，这六个电机与有刷驱动、编码器相配合，使得能够在提升动力的同时，也能够通过编码器实时精确掌握电机的转速情况，以便于实行稳定的闭环控制，大大提高了第一支撑组件、升降驱动组件的输出动力，实现稳定的输出。

本实施例的码垛机器人中，第一支撑组件能为第一驱动电机提供支撑，第一驱动电机能带动第一运动轮同步转动；第一内支架能为升降支撑组件提供支撑。

同时，第三导向件能带动第三支撑架沿竖直方向同步移动。第四驱动电机依次通过第四主动轮、第四同步带带动第四同步轮同步转动；在第四同步带移动过程中，能够带动第三支撑架沿竖直方向移动。第三支撑架能分别为第五外圈、第五驱动电机提供支撑；第五驱动电机能带动第五主动齿轮转动；在第五驱动电机带动第五主动齿轮转动时，能带动第五内圈及与其相连的物料抓取单元同步转动。

当物料抓取单元达到设定高度后，第五内圈带动第六支撑架同步转动，进而调节物料抓取单元的角度。在对物料进行抓取时，第六夹取气缸的伸缩杆通过第六联动杆带动第六夹持件相对第六转动支座转动，使得夹持第一转动部能够相向或向背运动；当夹持第一转动部相向运动时，能实现对块状物料的夹取；当夹持第一转动部相背运动时，能将块状物料放下。

如图所示，在一个具体实例中，升降支撑组件相对第一支撑组件呈45°布置，让物料抓取单元在最大范围内旋转，使物料抓取单元能够满足垂直侧面和正面的条件，便于夹取和放置块状物料。

该码垛机器人工作时，其工作过程如下：通过定位单元对待码垛的块状物料基座进行定位，而后通过物料抓取单元夹取块状物料；待块状物料被夹取后，升降驱动组件工作，带动升降支撑组件沿竖直方向移动到设定高度；待块状物料移动到设定高度后，角度调节组件工作，带动物料抓取单元转到设定角度；最后，物料抓取单元中第六夹取气缸的伸缩杆伸出，从而将块状物料放到指定位置；

或先通过物料抓取单元夹取块状物料，再通过第一驱动组件带动第一支撑组件移动到指定位置；而后，通过定位单元对待码垛的块状物料基座进行定位；待码垛机器人到达设定位置后，升降驱动组件工作，带动升降支撑组件沿竖直方向移动到设定高度；待块状物料移动到设定高度后，角度调节组件工作，带动物料抓取单元转到设定角度；最后，物料抓取单元中第六夹取气缸的伸缩杆伸出，从而将块状物料放到指定位置。

Claims (10)

1.一种码垛机器人，其特征在于，包括第一支撑组件、第一驱动组件、升降支撑组件、转动支撑组件、升降驱动组件、角度调节组件、物料抓取单元、控制系统，所述第一驱动组件为至少三组，所述升降驱动组件为至少一组；

所述第一驱动组件包括第一驱动电机、第一运动轮，所述第一驱动电机与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第一驱动电机提供支撑，所述第一运动轮设置在第一驱动电机的输出轴上且第一驱动电机能带动第一运动轮同步转动；

所述升降支撑组件设置在第一支撑组件上且第一支撑组件能为升降支撑组件提供支撑，所述升降支撑组件与第一支撑组件构成码垛主体，所述升降支撑组件包括第二竖向支撑杆、第二顶部连接件，所述第二竖向支撑杆为至少三个且第二竖向支撑杆沿竖直方向均布于第一支撑组件上，所述第二竖向支撑杆的顶端通过第二顶部连接件相连为一体；

所述转动支撑组件包括第三导向件、第三支撑架，所述第三导向件为至少三个，所述第三导向件对应设置在第二竖向支撑杆上且第三导向件能相对第二竖向支撑杆沿竖直方向滑动，所述第三导向件分别与第三支撑架相连且第三导向件能带动第三支撑架沿竖直方向同步移动；

所述升降驱动组件包括第四驱动电机、第四主动轮、第四同步轮、第四同步带，所述第四主动轮设置在第四驱动电机的输出轴上且第四驱动电机能带动第四主动轮同步转动，所述第四同步带分别设置在第四主动轮与第四同步轮上且第四主动轮通过第四同步带能带动第四同步轮同步转动，所述第三支撑架与第四同步带相连且第四驱动电机依次通过第四主动轮、第四同步带能带动第三支撑架沿竖直方向移动；所述第四同步轮与第二顶部连接件相连且第四同步轮能相对第二顶部连接件自由转动，所述第四驱动电机与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第四驱动电机提供支撑；或所述第四同步轮与第一支撑组件相连且第四同步轮能相对第一支撑组件自由转动，所述第四驱动电机与第二顶部连接件相连且第二顶部连接件能为第四驱动电机提供支撑；

所述角度调节组件包括第五旋转轴承、第五驱动电机、第五主动齿轮，所述第五旋转轴承包括第五外圈、第五内圈，所述第五外圈与第三支撑架固定连接，所述第五内圈上设置有内齿且第五内圈能相对第五外圈转动；

所述第五驱动电机与第三支撑架相连且第三支撑架能为第五驱动电机提供支撑，所述第五主动齿轮设置在第五驱动电机的转轴上且第五驱动电机能带动第五主动齿轮转动，所述第五主动齿轮上的齿为外齿，所述第五主动齿轮与第五内圈上的内齿相啮合且第五驱动电机通过第五主动齿轮能带动第五内圈同步转动；

所述物料抓取单元包括第六支撑架、第六转动组件、第六夹取气缸、第六推动气缸，所述第六支撑架与第五内圈相连且第五内圈能带动第六支撑架同步转动，所述第六转动组件为2N组且第六转动组件相对第六支撑架对称设置，N为自然数且N≥1；

所述第六转动组件包括第六转动支座、第六夹持件、第六联动杆，所述第六转动支座与第六支撑架固定连接且第六支撑架能为第六转动支座提供支撑；

所述第六夹持件包括夹持第一转动部、夹持第二夹持部，所述夹持第一转动部与夹持第二夹持部呈V型布置且夹持第一转动部与夹持第二夹持部之间的夹角为钝角，所述夹持第一转动部与夹持第二夹持部相连为一体；将夹持第一转动部与夹持第二夹持部的连接处记为夹持第三连接处，所述第六夹持件通过夹持第三连接处与第六转动支座铰接且第六夹持件能相对第六转动支座转动；所述夹持第一转动部呈类C型，所述夹持第一转动部的开口相向设置且夹持第一转动部相互靠近时能实现对物料的夹取；

所述第六夹取气缸与第六支撑架相连且第六支撑架能为第六夹取气缸提供支撑；所述第六联动杆的一端与夹持第二夹持部相连，所述第六联动杆的另一端与第六夹取气缸的伸缩杆铰接且第六夹取气缸通过第六联动杆能带动第六夹持件相对第六转动支座转动以实现对物料的夹取或放下；

所述第六推动气缸与第六支撑架相连且第六支撑架能为第六推动气缸提供支撑，所述第六推动气缸的伸缩杆朝向夹持第一转动部的开口且第六推动气缸的伸缩杆能对夹持第一转动部内夹持的物料进行推动以实现第六夹持件对物料位置的调整；

所述第一驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第六夹取气缸、第六推动气缸分别与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述升降支撑组件还包括若干个第二倾斜连杆，所述第二倾斜连杆的一端与第一支撑组件相连，所述第二倾斜连杆的另一端与第二竖向支撑杆的顶端或第二顶部连接件相连且通过第一支撑组件、第二倾斜连杆与第二竖向支撑杆或第二顶部连接件的配合能提高升降支撑组件的支撑强度。

3.根据权利要求2所述码垛机器人，其特征在于，所述第二倾斜连杆为两个且第二倾斜连杆对称设置在码垛主体上。

4.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述第一驱动组件为四组且第一驱动组件均布于第一支撑组件上；

所述第一支撑组件包括第一外支架、第一内支架，所述第一外支架呈类矩形，所述第一驱动组件对应设置第一外支架的直角上；所述第一内支架与第一外支架相连为一体，所述升降支撑组件与第一内支架相连且第一内支架能为升降支撑组件提供支撑。

5.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述第二竖向支撑杆、第三导向件分别为四个，所述第二竖向支撑杆呈矩形布置，所述第三导向件对应设置在第二竖向支撑杆上。

6.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述夹持第一转动部包括转动连接一段、转动连接二段、与夹持第二夹持部相连的转动连接三段，所述转动连接一段、转动连接二段、转动连接三段分别呈直线性，所述转动连接一段与转动连接二段相连呈V型且转动连接一段与转动连接二段之间形成的夹角为钝角，所述转动连接二段与转动连接三段相连呈V型且转动连接二段与转动连接三段之间形成的夹角为钝角。

7.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述第六夹持件上设置有若干个工艺孔。

8.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，所述第六转动组件还包括第六连接件，所述第六夹取气缸的伸缩杆通过第六连接件与第六联动杆相连。

9.根据权利要求1所述码垛机器人，其特征在于，还包括定位单元，所述定位单元与码垛主体相连且码垛主体能为定位单元提供支撑并实现对待存放码垛物料的基座的定位。

10.根据权利要求9所述码垛机器人，其特征在于，所述定位单元包括第七支撑架、第七卡位杆、第七滑动轮，所述第七支撑架与第一支撑组件相连且第一支撑组件能为第七支撑架提供支撑；

所述第七卡位杆、第七滑动轮分别为两个，所述第七卡位杆的一端与第七支撑架固定连接，所述第七滑动轮与第七卡位杆的另一端铰接且第七滑动轮能相对第七卡位杆转动；

两个第七卡位杆之间形成对待存放码垛物料的基座的第七定位空间。

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