一种夹传协同式物流机器人

技术领域

本发明属于物流机器人技术领域，涉及一种夹传协同式物流机器人。

背景技术

现有物流机器人结构种类有限，使用时受制于场地、天气、运输物料等，需要交互使用。如塔式机器人，适用于复杂工业场景，能加节升高，但成本高昂，在小型空间操作性价比极低；再如履带式机器人，虽稳定性较好、载重能力大、防滑性能好、对路面要求低，但灵活性差、行驶速度慢；目前广泛应用的门式搬运机器人，场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强，但只能用于垂直码垛，适用性不强。

发明内容

本发明提出一种灵活性高，适用性强，可在狭小操作空间内实现垂直码垛和水平码垛的夹传协同式物流机器人。

本发明所采用的技术方案为：

一种夹传协同式物流机器人，包括由框架型材拼合而成的立方形框架，所述立方形框架底部四角位置各固定有一自驱动麦克纳姆轮，所述立方形框架顶部设置有用于垂直码垛的夹取机构，所述立方形框架内部设置有用于水平码垛的传送机构。

进一步地，所述立方形框架顶部横向固定有两顶部支撑型材，所述两顶部支撑型材顶部均固定有第一滑轨，两第一滑轨上滑动连接有两纵向支撑杆；

所述夹取机构包括悬臂杆、电机座、第二电机和丝杠支架，所述悬臂杆横向一体固定在所述两纵向支撑杆上，所述悬臂杆左端伸出所述立方形框架；所述电机座固定在所述立方形框架顶部右侧，所述第二电机固定在所述电机座上，所述第二电机的输出轴朝向左侧并通过联轴器连接有第一丝杠，所述第一丝杠上套接有第一滚珠副，所述第一丝杠插入所述悬臂杆中，所述悬臂杆右侧设置有拱起部，形成露出所述第一丝杠的避让槽，所述悬臂杆右端与所述第一滚珠副焊接固定；所述第一丝杠末端插入T形的丝杠支架中，所述丝杠支架两翼与所述两顶部支撑型材相固定；所述悬臂杆左端固定有可上下移动的夹爪执行机构。

进一步地，所述夹爪执行机构包括第三电机、第一齿条、舵机、第四电机和两夹爪；所述第三电机通过第二角码和第一螺钉固定在所述悬臂杆左端外侧，所述悬臂杆左端开设有上下方向的第一通孔，所述第三电机的输出轴穿入所述第一通孔中，所述第三电机的输出轴末端固定有第一齿轮，所述第一齿条自上而下穿过所述悬臂杆左端，且所述第一齿条与所述第一齿轮相啮合；所述舵机固定在所述第一齿条底部，所述舵机的输出轴朝下，所述第四电机固定在所述舵机的输出轴上，所述第四电机的输出轴朝下，所述第四电机的输出轴连接有第二丝杠，所述第二丝杠上套接有第二滚珠副；所述两夹爪铰接在所述第四电机底部和所述第二滚珠副上。

进一步地，所述传送机构包括两左右并排设置的U型托架、驱动两U型托架作上下垂直移动和左右横向移动的驱动机构，以及水平设置在所述两U型托架上的传送带机构。

进一步地，所述传动带机构包括两前后设置并与所述两U型托架相固定的传送带侧板，两传送带侧板间间隔均匀地转动连接有若干辊棒，多个辊棒上绕接有传送皮带；传送带侧板前侧固定有用于驱动辊棒的第七电机，所述第七电机通过第四角码和第四螺钉与传送带侧板相固定。

进一步地，所述立方形框架前后侧各水平固定有一侧面支撑型材，两侧面支撑型材等高，且所述两侧面支撑型材上均固定有第二滑轨，每一第二滑轨上均滑动连接有一长滑块，所述两侧面支撑型材内侧均固定有第二齿条；U型托架竖直段外侧一体设置有第三齿条，第三齿条共有四个；

所述驱动机构包括两第五电机和四个第六电机，所述两第五电机分别通过L形的电机固定板和第二螺钉固定在所述两长滑块中间位置；第五电机的输出轴朝下，第五电机的输出轴端部固定有第二齿轮，第二齿轮与对应的第二齿条啮合；任一长滑块上端面两端均固定有电机支架，所述四个第六电机通过第三角码和第三螺钉固定在对应电机支架外侧，电机支架内开设有上下方向的第二通孔，第六电机的输出轴穿入所述第二通孔中，且第六电机的输出轴末端固定有第三齿轮，第三齿轮与对应的第三齿条啮合。

进一步地，自驱动麦克纳姆轮包括L型板、第一电机和轮体，所述L型板长段通过第二螺栓和第二螺母固定在所述立方形框架底部；所述第一电机固定在所述L型板短段内侧，所述第一电机的输出轴穿过所述L型板短段，所述轮体固定在所述第一电机的输出轴末端。

进一步地，所述立方形框架结构中，型材间通过第一角码、第一螺栓和第一螺母进行拼合固定。

本发明的有益效果在于：

本发明的物流机器人结构紧凑，成本低廉，通过夹取机构实现垂直码垛，通过传送机构实现水平码垛(将货物传输至不同位置和高度的储物格)，通过底部固定的自驱动麦克纳姆轮可实现狭小操作空间内的灵活移动，因而具有较强的适用性。

附图说明

图1为本发明的夹传协同式物流机器人的结构示意图；

图2为立方形框架的结构示意图；

图3为四个自驱动麦克纳姆轮的分布结构示意图；

图4为单个自驱动麦克纳姆轮的结构示意图；

图5为夹取机构的结构示意图；

图6为夹爪执行机构示意图；

图7为第一齿条与第一齿轮的配合结构示意图；

图8为纵向支撑杆与第一滑轨的配合结构示意图；

图9为传送机构的结构示意图；

图10为传送带机构内部结构示意图；

附图标记：1-立方形框架，101-框架型材，102-顶部支撑型材，103-侧面支撑型材，104-第一角码，105-第一螺栓，106-第一螺母；

2-自驱动麦克纳姆轮，201-L型板，202-第一电机，203-轮体，204-第二螺栓，205-第二螺母；

3-夹取机构，301-纵向支撑杆，302-第一滑轨，303-悬臂杆，304-电机座，305-第二电机，306-联轴器，307-第一滚珠副，308-第一丝杠，309-丝杠支架，3010-第三电机，3011-第一齿轮，3012-第二角码，3013-第一螺钉，3014-第一齿条，3015-舵机，3016-第四电机，3017-夹爪，3018-第二丝杠，3019-第二滚珠副；

4-传送机构，401-第二滑轨，402-长滑块，403-第二齿条，404-电机固定板，405-第五电机，406-第二螺钉，407-第二齿轮，408-U型托架，409-电机支架，4010-第六电机，4011-第三齿轮，4012-第三角码，4013-第三螺钉，4014-第三齿条，4015-传送带侧板，4016-传送皮带，4017-第七电机，4018-第四角码，4019-第四螺钉，4020-辊棒。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的夹传协同式物流机器人作具体地详细说明。

如图1和图3所示，一种夹传协同式物流机器人，包括由框架型材101拼合而成的立方形框架1，立方形框架1底部四角位置各固定有一自驱动麦克纳姆轮2，立方形框架1顶部设置有用于垂直码垛的夹取机构3，立方形框架1内部设置有用于水平码垛的传送机构4。

具体地，结合图2，以及图5至8，立方形框架1顶部横向固定有两顶部支撑型材102，两顶部支撑型材102顶部均固定有第一滑轨302，两第一滑轨302上滑动连接有两纵向支撑杆301。

夹取机构3包括悬臂杆303、电机座304、第二电机305和丝杠支架309，悬臂杆303横向一体固定在两纵向支撑杆301上，悬臂杆303左端伸出立方形框架1。电机座304固定在立方形框架1顶部右侧，第二电机305固定在电机座304上，第二电机305的输出轴朝向左侧并通过联轴器306连接有第一丝杠308，第一丝杠308上套接有第一滚珠副307，第一丝杠308插入悬臂杆303中，悬臂杆303右侧设置有拱起部，形成露出第一丝杠308的避让槽，悬臂杆303右端与第一滚珠副307焊接固定。第一丝杠308末端插入T形的丝杠支架309中，丝杠支架309两翼与两顶部支撑型材102相固定。悬臂杆303左端固定有可上下移动的夹爪执行机构。通过第二电机305驱动第一滚珠副307和第一丝杠308，实现悬臂杆303和两纵向支撑杆301的左右平动。

夹爪执行机构包括第三电机3010、第一齿条3014、舵机3015、第四电机3016和两夹爪3017。第三电机3010通过第二角码3012和第一螺钉3013固定在悬臂杆303左端外侧，悬臂杆303左端开设有上下方向的第一通孔，第三电机3010的输出轴穿入第一通孔中，第三电机3010的输出轴末端固定有第一齿轮3011，第一齿条3014自上而下穿过悬臂杆303左端，且第一齿条3014与第一齿轮3011相啮合。舵机3015固定在第一齿条3014底部，舵机3015的输出轴朝下，第四电机3016固定在舵机3015的输出轴上，第四电机3016的输出轴朝下，第四电机3016的输出轴连接有第二丝杠3018，第二丝杠3018上套接有第二滚珠副3019。两夹爪3017铰接在第四电机3016底部和第二滚珠副3019上。通过第三电机3010驱转第一齿轮3011，实现第一齿条3014的升降运动。舵机3015控制夹爪3017转向。第四电机3016驱动第二滚珠副3019和第二丝杠3018，控制两夹爪3017开闭实现货物抓取功能。

如图9和图10所示，传送机构4包括两左右并排设置的U型托架408、驱动两U型托架408作上下垂直移动和左右横向移动的驱动机构，以及水平设置在两U型托架408上的传送带机构。

传动带机构包括两前后设置并与两U型托架408通过紧固件相固定的传送带侧板4015，两传送带侧板4015间间隔均匀地转动连接有若干辊棒4020，多个辊棒4020上绕接有传送皮带4016。传送带侧板4015前侧固定有用于驱动辊棒4020转动的第七电机4017(传送皮带4016通过辊棒4020驱动)，第七电机4017通过第四角码4018和第四螺钉4019与传送带侧板4015相固定。

立方形框架1前后侧各水平固定有一侧面支撑型材103，两侧面支撑型材103等高，且两侧面支撑型材103上均固定有第二滑轨401，每一第二滑轨401上均滑动连接有一长滑块402，两侧面支撑型材103内侧均固定有第二齿条403。U型托架408竖直段外侧一体设置有第三齿条4014，第三齿条4014共有四个。

驱动机构包括两第五电机405和四个第六电机4010，两第五电机405分别通过L形的电机固定板404和第二螺钉406固定在两长滑块402中间位置。第五电机405的输出轴朝下，第五电机405的输出轴端部固定有第二齿轮407，第二齿轮407与对应的第二齿条403啮合。任一长滑块402上端面两端均固定有电机支架409，四个第六电机4010通过第三角码4012和第三螺钉4013固定在对应电机支架409外侧，电机支架409内开设有上下方向的第二通孔，第六电机4010的输出轴穿入第二通孔中，且第六电机4010的输出轴末端固定有第三齿轮4011，第三齿轮4011与对应的第三齿条4014啮合。通过两第五电机405，使两长滑块402左右移动，进而控制传动带机构作左右横向移动。通过四个第六电机4010，使两U型托架408作上下移动，进而控制传动带机构作上下垂直移动，改变传动带机构的高度。

如图4所示自驱动麦克纳姆轮2包括L型板201、第一电机202和轮体203，L型板201长段通过第二螺栓204和第二螺母205固定在立方形框架1底部。第一电机202固定在L型板201短段内侧，第一电机202的输出轴穿过L型板201短段，轮体203固定在第一电机202的输出轴末端。

立方形框架1结构中，型材间通过第一角码104、第一螺栓105和第一螺母106进行拼合固定，参见图2。

本发明的夹传协同式物流机器人工作原理为：

四个自驱动麦克纳姆轮2通过各自的转动，实现物流机器人的平移或在地面旋转，到达货物附近。第二电机305驱动悬臂杆303向前平移，使得夹爪3017位于货物上方。通过第三电机3010驱动夹爪3017下降，舵机3015旋转调节两夹爪3017开口方向，第四电机3016控制两夹爪3017抓取货物。第三电机3010反向转动，使夹爪3017上升，至高度高于传送皮带4016，通过两第五电机405使传送皮带4016向前移动，到达两夹爪3017及所夹货物下方，随后将货物放置在传送皮带4016上。两第五电机405反转，驱动传送皮带4016至初始中间位置，实现货物的装载。

针对同一高度货架，物流机器人后部对准货架，使其沿着货架边缘平移，每到达一个货格的前方，两第五电机405工作，使两传送带侧板抵住货架，第七电机4017工作，将货物送至货格中。针对不同高度的货架，在上述方法的基础上，通过四个第六电机4010来调节传动带机构的高度，即可实现不同高度货架的卸货。

本发明的夹传协同式物流机器人可实现物流机器人整体平移、旋转，夹取机构3可实现平移、升降、夹紧或放下货物，传送机构4可实现平移、升降、向前或向后输送货物，形成物流机器人所需要的货物装载、运输、卸货能力，实用性强。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。