CN220701007U - 一种智能搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能搬运机器人，包括行走机构以及设置在行走机构上的寻迹导航机构、物料搬运机构；所述行走机构包括车架、行走轮以及行走驱动机构，所述行走轮转动连接在车架上且与行走驱动机构连接；所述寻迹导航机构包括多功能相机，该多功能相机与机器人的控制器电连接；所述物料搬运机构包括存放斗、用于抓取物料的抓取夹具以及用于驱动抓取夹具进行空间移动的移动驱动机构；所述存放斗设置在车架上；所述抓取夹具与移动驱动机构的驱动端连接；所述多功能相机设置在抓取夹具上；所述移动驱动机构与机器人的控制器电连接。该智能搬运机器人采用视觉识别的寻迹方式，减少了光线的影响，提高循迹准确度。

Description

一种智能搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及搬运机器人，具体涉及一种智能搬运机器人。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，无论是在军事上、快递运输还是工业自动化作业过程中，使用车型智能搬运机器人不仅可以利用自身传感器和运动装置识别并搬运相关路径中存放的货物，对缓解货物堆积减轻人员压力等起到很好的缓解作用；而且可以利用机器人自带仓库存储救援物料，然后进行随机路线智能搬运。

传统的搬运机器人为遥控式机器人，由操作员来进行移动平台和机械手的操作和控制，存在工作有延时、识别度不够精准、远程操控不确定性因素多等不足。为此，逐渐进化出寻迹机器人，现有的寻迹机器人大多采用红外传感寻迹板或灰度寻迹板，存在以下的问题：

上述循迹方式容易收到光线条件变化影响，而且这两种循迹方式需要将传感器装在底盘，容易与地面发生刮蹭而受损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种智能搬运机器人，该智能搬运机器人采用视觉识别的寻迹方式，减少了光线的影响，提高循迹准确度。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种智能搬运机器人，包括行走机构以及设置在行走机构上的寻迹导航机构、物料搬运机构；

所述行走机构包括车架、行走轮以及行走驱动机构，所述行走轮转动连接在车架上且与行走驱动机构连接；

所述寻迹导航机构包括多功能相机，该多功能相机与机器人的控制器电连接；

所述物料搬运机构包括存放斗、用于抓取物料的抓取夹具以及用于驱动抓取夹具进行空间移动的移动驱动机构；所述存放斗设置在车架上；所述抓取夹具与移动驱动机构的驱动端连接；所述多功能相机设置在抓取夹具上；所述移动驱动机构与机器人的控制器电连接。

上述智能搬运机器人的工作原理为：

工作时，先在搬运场地上布置特定的路线标识，将机器人放置在路线的开端，启动机器人，开始运行预设的程序，通过移动驱动机构驱动抓取夹具移动至路线标识的上方，使多功能相机拍摄特定的路线标识，将拍摄得到的图像发送至机器人的控制器，机器人的控制器对图像进行转换处理，确定相对位置，机器人的控制器向行走驱动机构发送行走的信号，从而驱使机器人沿着特定的路线前行。进一步，若相对位置存在偏差时，机器人的控制器会向行走驱动机构发送位置调整信号，使机器人回到设定的位置。

当机器人移动至物料取放点时，通过移动驱动机构驱动抓取夹具进行移动，当抓取夹具靠近物料后对其进行抓取，继而将物料放进存放斗中或者将物料从存放斗投放到物料取放点处，从而完成物料搬运工作。进一步，在取放物料之前，先通过多功能相机获取物料的图像，并将图像发送至机器人的控制器中，确定物料或投放点的位置后(物料的大体位置已经预先确定，此时主要进行抓取夹具位置的微调)，通过移动驱动机构驱动抓取夹具准确靠近物料或投放点，以便顺利对物料进行抓取或投放。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述行走驱动机构包括行走驱动电机，该行走驱动电机设置在车架上，该行走驱动电机与至少一组行走轮连接。

进一步，所述行走轮为麦克纳姆轮；所述行走驱动电机和麦克纳姆轮均设有四个。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述抓取夹具包括抓取安装架、抱爪和抓取驱动机构；所述抱爪设有两个且相对地转动连接在所述抓取安装架上；所述抓取驱动机构包括抓取驱动电机和同步齿轮组，所述抓取驱动电机固定设置在所述抓取安装架上，该抓取驱动电机的输出轴与其中一个抱爪连接；所述同步齿轮组包括两个同步齿轮，两个同步齿轮分别固定设置在两个抱爪上且相互啮合。通过上述结构，在抓取驱动电机的驱动下，其中一个抱爪往对应的方向转动，在两个同步齿轮的传动下，另一个抱爪同步对称地进行转动，从而对物料进行抱夹或松开。

进一步，所述同步齿轮一体化设置在抱爪的顶部。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述抓取夹具上设有可调光的灯珠，提高在多种光线条件下成功识别特征物料的概率。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述移动驱动机构包括升降驱动机构和旋转驱动机构；所述升降驱动机构设置在旋转驱动机构上。

进一步，所述旋转驱动机构包括转盘和旋转驱动电机，所述转盘转动连接在车架上，所述旋转驱动电机的输出轴与所述转盘连接。

进一步，所述升降驱动机构包括安装座、升降架、升降驱动电机和升降传动组件；所述安装座固定设置在转盘上；所述升降驱动电机固定在安装座上；所述升降传动组件包括升降皮带和升降带轮，所述升降带轮设有两个且竖向排列，其中一个升降带轮与所述升降驱动电机的输出轴连接；所述升降皮带设置在两个升降带轮之间；所述升降架的一端通过固定块固定连接在升降皮带上，该升降架的另一端与所述抓取夹具固定连接。通过上述结构，在升降驱动电机的驱动下，通过升降皮带和升降架带动抓取夹具进行升降移动，配合旋转驱动机构，可以实现物料的装卸。

进一步，所述升降架与安装座之间设有竖向导向结构，该竖向导向结构包括导轨和滑块，所述导轨竖向设置在安装座上，所述滑块与所述升降架固定连接。

本实用新型的一个优选方案，其中，还包括二维码扫描模块，该二维码模块通过模块支架设置在行走机构上。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型的智能搬运机器人采用视觉识别的寻迹方式，可以减少了光线的影响，提高循迹准确度。

2、通过将寻迹导航机构设置在高处位置，而不是传统的装在底盘上，因此不会与地面发生刮蹭。

3、通过将多功能相机设置在抓取夹具上，在取放物料之前，通过多功能相机获取物料的图像，并将图像发送至机器人的控制器中，确定物料或投放点的位置后，通过移动驱动机构驱动抓取夹具准确靠近物料或投放点，以便顺利对物料进行抓取或投放。这样，在导航之余，利用导航的相机来对物料的位置进行定位，相当于共用一个相机，同时完成两种不同的工作，可以简化结构，降低生产成本。

附图说明

图1、2为本实用新型的智能搬运机器人的两个不同视角的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

本实施例的智能搬运机器人，包括行走机构以及设置在行走机构上的寻迹导航机构、物料搬运机构、电控模块。

参见图1-2，所述行走机构包括车架1、行走轮2以及行走驱动机构，所述行走轮2转动连接在车架1上且与行走驱动机构连接；其中，所述行走驱动机构包括行走驱动电机3，该行走驱动电机3设置在车架1上，该行走驱动电机3与至少一组行走轮2连接。

进一步，所述行走轮2为麦克纳姆轮；所述行走驱动电机3和麦克纳姆轮均设有四个。

参见图1-2，所述寻迹导航机构包括多功能相机4，该多功能相机4与机器人的控制器电连接。具体地，本实施例的功能相机4的导航方式可以采用现有的视觉导航技术。

参见图1-2，所述物料搬运机构包括存放斗5、用于抓取物料的抓取夹具以及用于驱动抓取夹具进行空间移动的移动驱动机构；所述存放斗5设置在车架1上；所述抓取夹具与移动驱动机构的驱动端连接；所述多功能相机4设置在抓取夹具上；所述移动驱动机构与机器人的控制器电连接。

参见图1-2，所述抓取夹具包括安装架6、抱爪7和抓取驱动机构；所述抱爪7设有两个且相对地转动连接在所述安装架6上；所述抓取驱动机构包括抓取驱动电机8和同步齿轮9组，所述抓取驱动电机8固定设置在所述安装架6上，该抓取驱动电机8的输出轴与其中一个抱爪7连接；所述同步齿轮9组包括两个同步齿轮9，两个同步齿轮9分别固定设置在两个抱爪7上且相互啮合。通过上述结构，在抓取驱动电机8的驱动下，其中一个抱爪7往对应的方向转动，在两个同步齿轮9的传动下，另一个抱爪7同步对称地进行转动，从而对物料进行抱夹或松开。

进一步，所述同步齿轮9一体化设置在抱爪7的顶部。

具体地，所述抓取夹具上设有可调光的灯珠(图中未显示)，提高在多种光线条件下成功识别特征物料的概率。

参见图1-2，所述移动驱动机构包括升降驱动机构和旋转驱动机构；所述升降驱动机构设置在旋转驱动机构上。进一步，所述旋转驱动机构包括转盘10和旋转驱动电机11，所述转盘10转动连接在车架1上，所述旋转驱动电机11的输出轴与所述转盘10连接。

参见图1-2，所述升降驱动机构包括安装座12、升降架13、升降驱动电机14和升降传动组件；所述安装座12固定设置在转盘10上；所述升降驱动电机14固定在安装座12上；所述升降传动组件包括升降皮带15和升降带轮，所述升降带轮设有两个且竖向排列，其中一个升降带轮与所述升降驱动电机14的输出轴连接；所述升降皮带15设置在两个升降带轮之间；所述升降架13的一端通过固定块固定连接在升降皮带15上，该升降架13的另一端与所述抓取夹具固定连接。通过上述结构，在升降驱动电机14的驱动下，通过升降皮带15和升降架13带动抓取夹具进行升降移动，配合旋转驱动机构，可以实现物料的装卸。

参见图1-2，所述升降架13与安装座12之间设有竖向导向结构，该竖向导向结构包括导轨16和滑块17，所述导轨16竖向设置在安装座12上，所述滑块17与所述升降架13固定连接。

参见图1，本实施例的智能搬运机器人还包括二维码扫描模块18，该二维码模块通过模块支架设置在行走机构上。

具体地，本实施例的电控模块包括电路模块包括12.6V航模电池与自主设计的电路板，所述电路板集成了串口、舵控芯片、电机接口、舵机接口、电机开关、主控芯片开关等，并载有陀螺仪mpu6050，主控芯片为stm32f750；mpu6050用于机器人在车身倾斜或偏离主线路时的自平衡矫正；电控芯片用于控制转动的旋转角度和方向；电机接口分别与电机相连；由于电机开关和主控芯片开关独立，可以手动先开启主控芯片，再开启电机，保证了编码的精准。

机器人的车架底板由硬度较高的玻纤板切割而成，为电机、电路板、寻迹板固定件与物料抓取搬运装置预留了孔位。机器人的车架顶板主要是有龙门吊构件、三个固定物料容纳仓库并成弧形放置、英伟达JETSON NANO B01开发板(4GB)、二维码模块等。此外，机器人上的步进电机、舵机、电池、物料抓取搬运装置上的电子元器件等与电路板的通信均通过杜邦线进行通讯。

参见图1-2，本实施例的智能搬运机器人的工作原理为：

工作时，先在搬运场地上布置特定的路线标识，将机器人放置在路线的开端，启动机器人，开始运行预设的程序，通过移动驱动机构驱动抓取夹具移动至路线标识的上方，使多功能相机4拍摄特定的路线标识，将拍摄得到的图像发送至机器人的控制器，机器人的控制器对图像进行转换处理，确定相对位置，机器人的控制器向行走驱动机构发送行走的信号，从而驱使机器人沿着特定的路线前行。进一步，若相对位置存在偏差时，机器人的控制器会向行走驱动机构发送位置调整信号，使机器人回到设定的位置。

当机器人移动至物料取放点时，通过移动驱动机构驱动抓取夹具进行移动，当抓取夹具靠近物料后对其进行抓取，继而将物料放进存放斗5中或者将物料从存放斗5投放到物料取放点处，从而完成物料搬运工作。进一步，在取放物料之前，先通过多功能相机4获取物料的图像，并将图像发送至机器人的控制器中，确定物料或投放点的位置后(物料的大体位置已经预先确定，此时主要进行抓取夹具位置的微调)，通过移动驱动机构驱动抓取夹具准确靠近物料或投放点，以便顺利对物料进行抓取或投放。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能搬运机器人，包括行走机构以及设置在行走机构上的寻迹导航机构、物料搬运机构；其特征在于，

所述行走机构包括车架、行走轮以及行走驱动机构，所述行走轮转动连接在车架上且与行走驱动机构连接；

所述寻迹导航机构包括多功能相机，该多功能相机与机器人的控制器电连接；

所述物料搬运机构包括存放斗、用于抓取物料的抓取夹具以及用于驱动抓取夹具进行空间移动的移动驱动机构；所述存放斗设置在车架上；所述抓取夹具与移动驱动机构的驱动端连接；所述多功能相机设置在抓取夹具上；所述移动驱动机构与机器人的控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述行走驱动机构包括行走驱动电机，该行走驱动电机设置在车架上，该行走驱动电机与至少一组行走轮连接。

3.根据权利要求2所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述行走轮为麦克纳姆轮；所述行走驱动电机和麦克纳姆轮均设有四个。

4.根据权利要求1所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述抓取夹具包括抓取安装架、抱爪和抓取驱动机构；所述抱爪设有两个且相对地转动连接在所述抓取安装架上；所述抓取驱动机构包括抓取驱动电机和同步齿轮组，所述抓取驱动电机固定设置在所述抓取安装架上，该抓取驱动电机的输出轴与其中一个抱爪连接；所述同步齿轮组包括两个同步齿轮，两个同步齿轮分别固定设置在两个抱爪上且相互啮合。

5.根据权利要求4所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述同步齿轮一体化设置在抱爪的顶部。

6.根据权利要求1所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述抓取夹具上设有可调光的灯珠。

7.根据权利要求1所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述移动驱动机构包括升降驱动机构和旋转驱动机构；所述升降驱动机构设置在旋转驱动机构上。

8.根据权利要求7所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述旋转驱动机构包括转盘和旋转驱动电机，所述转盘转动连接在车架上，所述旋转驱动电机的输出轴与所述转盘连接。

9.根据权利要求8所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述升降驱动机构包括安装座、升降架、升降驱动电机和升降传动组件；所述安装座固定设置在转盘上；所述升降驱动电机固定在安装座上；所述升降传动组件包括升降皮带和升降带轮，所述升降带轮设有两个且竖向排列，其中一个升降带轮与所述升降驱动电机的输出轴连接；所述升降皮带设置在两个升降带轮之间；所述升降架的一端通过固定块固定连接在升降皮带上，该升降架的另一端与所述抓取夹具固定连接。

10.根据权利要求9所述的智能搬运机器人，其特征在于，所述升降架与安装座之间设有竖向导向结构，该竖向导向结构包括导轨和滑块，所述导轨竖向设置在安装座上，所述滑块与所述升降架固定连接。