CN220922400U - 一种智能物料搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能物料搬运机器人，包括底盘和设置于底盘底部的驱动装置，底盘顶部设有舵机一和舵机二，舵机一的驱动端连接有机械臂机构，机械臂机构的自由端设有机械爪和摄像头，舵机二的驱动端连接有置物机构，底盘的前侧、后侧、左侧和右侧均设有八路灰度传感器，底盘顶部设有二维码识别器和显示屏。上述方案，该物料搬运机器人可在规定场地内通过扫描二维码读取任务信息，自主循线，进行物料识别，并根据任务信息在规定区域内搬运物料并将物块精确摆放，且机器人在工作时无需使用人工交互手段及其他辅助装置；同时，其移动灵活性和控制精度高，能够完成物料抓取和精确放置，工作范围广，能够满足实际作业中的需要。

Description

一种智能物料搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及搬运机器人技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种智能物料搬运机器人。

背景技术

智能搬运机器人可以通过计算机编程来实现其对其进行控制而无需人工干预，运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体，作为一种典型的工业机器人，搬运机器人广泛应用于化工、食品加工与包装等诸多领域，在极大提高生产效率、增强安全可靠性的同时，可有效地减少人力资源开支、促使企业经济效益最大化、推动企业产业结构的升级与调整。

传统的搬运机器人通常是通过遥控器或者按键来控制，无法更大程度地解放用户的双手，并且不能实现更大程度的智能化，不符合现代人们日益增长的自动化控制需求，目前，现有技术中常见的智能搬运机器人存在移动灵活性差、控制精度较低、工作范围有限等问题，已经无法满足实际作业中的需要。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种智能物料搬运机器人，以解决现有的现有技术中常见的智能搬运机器人存在移动灵活性差、控制精度较低、工作范围有限等问题，已经无法满足实际作业中的需要的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种智能物料搬运机器人，包括底盘和设置于底盘底部的驱动装置，所述底盘顶部设有舵机一和舵机二，所述舵机一的驱动端连接有机械臂机构，所述机械臂机构的自由端设有机械爪和摄像头，所述舵机二的驱动端连接有置物机构，所述底盘的前侧、后侧、左侧和右侧均设有八路灰度传感器，所述底盘顶部设有二维码识别器和显示屏，所述底盘顶部设有微型主控制器和航组电池。

其中，所述机械臂机构由机械臂支架、安装基座一、手臂一、安装基座二、舵机三、手臂二、安装基座三、舵机四、手臂三、安装基座四、舵机五、爪台和舵机六构成，所述机械爪安装于爪台上，所述机械臂支架安装于底盘上，所述安装基座一安装于机械臂支架上，所述舵机一安装于安装基座一上，所述舵机一输出端与手臂一连接，所述安装基座二安装于手臂一上，所述舵机三安装于安装基座二上，所述舵机三输出端与手臂二连接，所述安装基座三安装于手臂二上，所述舵机四安装于安装基座三上，所述舵机四输出端与手臂三连接，所述安装基座四安装于手臂三上，所述舵机五安装于安装基座四上，所述舵机五输出端与爪台连接，所述舵机六安装于爪台上，所述舵机六输出端与机械爪连接杆连接，所述机械爪连接杆与机械爪连接。

其中，所述置物机构由置物底座一、置物底座二、防自转盘、置物篮、物品防护栏、M铜柱、铝管、推力轴承一、推力轴承二、连接盘、微型电动推杆构成，所述舵机二输出端与置物底座一、置物底座二、连接盘和置物篮连接，所述推力轴承二放置于置物底座一内，所述推力轴承一放置于连接盘外，所述微型电动推杆底部与置物篮底部连接，所述防自转盘通过铝管穿过物品防护栏与置物篮连接，所述微型电动推杆顶部与物品防护栏顶部连接。

其中，所述底盘包括前平台、后平台和悬挂，所述前平台与后平台通过悬挂连接；所述驱动装置为四组，且四组所述驱动装置分别位于底盘底部的四角处。

其中，所述舵机包括伺服电机和传动轮构成；所述伺服电机的输出端与传动轮连接。

其中，所述驱动装置包括带编码器直流减速电机和麦克纳姆轮，所述带编码器直流减速电机的输出端连接有加长联轴器，所述加长联轴器与麦克纳姆轮连接。

其中，所述带编码器直流减速电机的电机驱动模块采用TBFNG电机驱动器。

本实用新型的技术效果和优点：

上述方案中，采用带编码器直流减速电机，其拥有普通直流减速电机控制简便、速度快、扭矩大等优点，且速度平稳，控制精确，便于确保该机器人在运行过程中需要停车做出其他搬运动作的准确度；采用麦克纳姆轮，其由四个这种轮子加以组合，可以使机器人实现全方位移动功能；

该物料搬运机器人可在规定场地内通过扫描二维码读取任务信息，自主循线，进行物料识别，并根据任务信息在规定区域内搬运物料并将物块精确摆放，且机器人在工作时无需使用人工交互手段及其他辅助装置；同时，其移动灵活性和控制精度高，能够完成物料抓取和精确放置，工作范围广，能够满足实际作业中的需要。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的机械爪结构示意图；

图3为本实用新型的置物装置结构示意图；

图4为本实用新型的底盘结构示意图；

图5为本实用新型的舵机结构示意图。

附图标记为：1、底盘；2、舵机一；3、舵机二；4、机械爪；5、八路灰度传感器；6、二维码识别器；7、摄像头；8、微型主控制器；9、显示屏；10、航组电池；11、防自转盘；12、置物篮；13、物品防护栏；14、机械臂支架；15、安装基座一；16、手臂一；17、安装基座二；18、舵机三；19、手臂二；20、安装基座三；21、舵机四；22、手臂三；23、安装基座四；24、舵机五；25、爪台；26、舵机六；27、机械爪连接杆；02、置物底座一；28、置物底座二；29、M4铜柱；30、铝管；31、推力轴承一；32、推力轴承二；33、连接盘；34、微型电动推杆；35、前平台；36、后平台；37、悬挂；38、带编码器直流减速电机；39、麦克纳姆轮；40、伺服电机；41、传动轮。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如附图1至附图5，本实用新型的实施例提供一种智能物料搬运机器人，包括底盘1和设置于底盘1底部的驱动装置，所述底盘1顶部设有舵机一2和舵机二3，所述舵机一2的驱动端连接有机械臂机构，所述机械臂机构的自由端设有机械爪4和摄像头7，所述舵机二3的驱动端连接有置物机构，所述底盘1的前侧、后侧、左侧和右侧均设有八路灰度传感器5，所述底盘1顶部设有二维码识别器6和显示屏9，所述底盘1顶部设有微型主控制器8和航组电池10，底盘1采用铝合金材料制成，其结构钢性较强且重量较轻，航模电池采用12V、3500mA的航模电池，通过LM2596SDC-DC可调降压模块给电机供电，通过LM2596DC-DC5V稳压模块给舵机供电，再通过LM2596DC-DC5V稳压模块给微型主控制器8与八路灰度传感器5供电，由于航模电池组可以给电路提供恒久稳定的电源，所以直流电机转速可以平稳进行，除此之处，航模电池组体积较小，重量较轻，减小了机器人的负载；二维码识别器6采用GM65模块，它是一款性能优良的扫描引擎，不仅能够轻松读取各类一维条码，而且可以高速读取二维条码，对线性条形码具有非常高的扫描速率，针对纸质条码及显示屏9上的条码，也都能轻松扫描；GM65条码识读模块是在图像智能识别算法及在此基础上开发出先进的条码解码算法，可以非常容易且准确地识读条码符号，极大的简化了条码识读产品的开发难度，GM65是建立在符合最苛刻的扫描要求，提供在完全黑暗的环境，以及过大的温度范围内相一致的扫描性能。

其中，所述机械臂机构由机械臂支架14、安装基座一15、手臂一16、安装基座二17、舵机三18、手臂二19、安装基座三20、舵机四21、手臂三22、安装基座四23、舵机五24、爪台25和舵机六26构成，机械爪4安装于爪台25上，机械臂支架14安装于底盘1上，安装基座一15安装于机械臂支架14上，舵机一2安装于安装基座一15上，舵机一2输出端与手臂一16连接，安装基座二17安装于手臂一16上，舵机三18安装于安装基座二17上，舵机三18输出端与手臂二19连接，安装基座三20安装于手臂二19上，舵机四21安装于安装基座三20上，舵机四21输出端与手臂三22连接，安装基座四23安装于手臂三22上，舵机五24安装于安装基座四23上，舵机五24输出端与爪台25连接，舵机六26安装于爪台25上，舵机六26输出端与机械爪连接杆27连接，机械爪连接杆27与机械爪4连接，由于搬运过程中物料需要实现水平夹取，通过本方案设计的简易机械臂，利用几何结构约束从而实现水平夹取，又因为机械臂动作需要精确的角度控制，故在本实施例中选择采用PWM波控制舵机并使用空间坐标算法从而实现高精度的姿态控制。

其中，置物机构由置物底座一02、置物底座二28、防自转盘11、置物篮12、物品防护栏13、M4铜柱29、铝管30、推力轴承一31、推力轴承二32、连接盘33、微型电动推杆34构成，舵机二3输出端与置物底座一02、置物底座二28、连接盘33和置物篮12连接，推力轴承二32放置于置物底座一02内，推力轴承一31放置于连接盘33外，微型电动推杆34底部与置物篮12底部连接，防自转盘11通过铝管30穿过物品防护栏13与置物篮12连接，微型电动推杆34顶部与物品防护栏13顶部连接。

其中，底盘1包括前平台35、后平台36和悬挂37，前平台35与后平台36通过悬挂37连接；驱动装置为四组，且四组驱动装置分别位于底盘1底部的四角处。

其中，舵机包括伺服电机40和传动轮41构成；伺服电机40的输出端与传动轮41连接。

其中，驱动装置包括带编码器直流减速电机38和麦克纳姆轮39，带编码器直流减速电机38的输出端连接有加长联轴器，加长联轴器与麦克纳姆轮39连接，机器人在赛道运行时，需要停车做出其他搬运动作，其它动作的准确度取决于底盘1停车位置的准确度，为了准确停车，电动机必须严格控制运转速度，而直流电动机唯一的缺点就是速度无法准确控制，但又要实现准确停车，这就要求电机自身带有编码器用于电机测速、电机闭环控制，带有编码器的直流减速电机，不但拥有普通直流减速电机控制简便、速度快，扭矩大等优点，又能像步进电机一样，速度平稳，控制精确，便于确保该机器人在运行过程中需要停车做出其他搬运动作的准确度。采用麦克纳姆轮39，其由四个这种轮加以组合，可以使机器人实现全方位移动功能。

其中，带编码器直流减速电机38的电机驱动模块采用TB6612FNG电机驱动器，采用TB6612FNG电机驱动模块，可以在1.2A3.2A峰值的恒定电流下控制多达两个直流电机，两个输入信号IN1和IN2可用于以四种功能模式之一控制电机-CW,CCW,短制动和停止，两个电机输出A和B可以单独控制，每个电机的速度通过PWM输入信号控制，频率高达100kHz。

本实用新型的工作过程如下：

在使用该物料搬运机器人执行搬运任务时，通过二维码识别器6扫描规定场地内的二维码读取搬运任务信息，通过驱动装置，便于驱动该物料搬运机器人行进，通过八路灰度传感器5，便于扫描场地的黑线，通过对地面黑白颜色的反射光强弱来判断灰度的大小，灰度扫到黑线返回高电平，白色返回低电平，将电平信号送入微型主控制器8，由此可判断小车当前状态和位置，进行相应的控制，实现物料搬运机器人的自主循线。通过摄像头7，便于快速准确识别物料颜色和位置。通过多个舵机，便于驱动机械臂机构进行动作，实现机械臂机构的高精度姿态控制。通过机械爪4，便于轻松抓紧圆柱、长方体等物料并实现精准定位。通过舵机二3，便于驱动置物篮12、物品防护栏13和微型电动推杆34旋转。通过微型电动推杆34，便于驱动物品防护栏13升降。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能物料搬运机器人，包括底盘(1)和设置于底盘(1)底部的驱动装置，其特征在于，所述底盘(1)顶部设有舵机一(2)和舵机二(3)，所述舵机一(2)的驱动端连接有机械臂机构，所述机械臂机构的自由端设有机械爪(4)和摄像头(7)，所述舵机二(3)的驱动端连接有置物机构，所述底盘(1)的前侧、后侧、左侧和右侧均设有八路灰度传感器(5)，所述底盘(1)顶部设有二维码识别器(6)和显示屏(9)，所述底盘(1)顶部设有微型主控制器(8)和航组电池(10)，所述机械臂机构由机械臂支架(14)、安装基座一(15)、手臂一(16)、安装基座二(17)、舵机三(18)、手臂二(19)、安装基座三(20)、舵机四(21)、手臂三(22)、安装基座四(23)、舵机五(24)、爪台(25)和舵机六(26)构成，所述机械爪(4)安装于爪台(25)上，所述机械臂支架(14)安装于底盘(1)上，所述安装基座一(15)安装于机械臂支架(14)上，所述舵机一(2)安装于安装基座一(15)上，所述舵机一(2)输出端与手臂一(16)连接，所述安装基座二(17)安装于手臂一(16)上，所述舵机三(18)安装于安装基座二(17)上，所述舵机三(18)输出端与手臂二(19)连接，所述安装基座三(20)安装于手臂二(19)上，所述舵机四(21)安装于安装基座三(20)上，所述舵机四(21)输出端与手臂三(22)连接，所述安装基座四(23)安装于手臂三(22)上，所述舵机五(24)安装于安装基座四(23)上，所述舵机五(24)输出端与爪台(25)连接，所述舵机六(26)安装于爪台(25)上，所述舵机六(26)输出端与机械爪连接杆(27)连接，所述机械爪连接杆(27)与机械爪(4)连接。

2.根据权利要求1所述的智能物料搬运机器人，其特征在于，所述置物机构由置物底座一(02)、置物底座二(28)、防自转盘(11)、置物篮(12)、物品防护栏(13)、M4铜柱(29)、铝管(30)、推力轴承一(31)、推力轴承二(32)、连接盘(33)、微型电动推杆(34)构成，所述舵机二(3)输出端与置物底座一(02)、置物底座二(28)、连接盘(33)和置物篮(12)连接，所述推力轴承二(32)放置于置物底座一(02)内，所述推力轴承一(31)放置于连接盘(33)外，所述微型电动推杆(34)底部与置物篮(12)底部连接，所述防自转盘(11)通过铝管(30)穿过物品防护栏(13)与置物篮(12)连接，所述微型电动推杆(34)顶部与物品防护栏(13)顶部连接。

3.根据权利要求1所述的智能物料搬运机器人,其特征在于,所述底盘(1)包括前平台(35)、后平台(36)和悬挂(37)，所述前平台(35)与后平台(36)通过悬挂(37)连接；所述驱动装置为四组，且四组所述驱动装置分别位于底盘(1)底部的四角处。

4.根据权利要求1所述的智能物料搬运机器人，其特征在于，所述舵机包括伺服电机(40)和传动轮(41)构成:所述伺服电机(40)的输出端与传动轮(41)连接。

5.根据权利要求4所述的智能物料搬运机器人，其特征在于，所述驱动装置包括带编码器直流减速电机(38)和麦克纳姆轮(39)，所述带编码器直流减速电机(38)的输出端连接有加长联轴器，所述加长联轴器与麦克纳姆轮(39)连接。

6.根据权利要求5所述的智能物料搬运机器人，其特征在于，所述带编码器直流减速电机(38)的电机驱动模块采用TB6612FNG电机驱动器。