一种物料搬运的输送机器人系统

技术领域

本发明涉及搬运机器人领域，尤其涉及一种物料搬运的输送机器人系统。

背景技术

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。世界上使用的搬运机器人逾几十万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。

但是搬运机器人仍然有许多问题还未解决，由于一部分材料的加工后产生的特性，尤其是一些脆性材料，由于脆性越高则表明塑性越差，则说明该材料塑性变形的能力越差，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种现象。因此，特别是一些脆性材料中，在受到一定的接触力时，由于塑性能力差，常常伴有断裂现象；而且在一些塑性能力强的材料中，虽然有恢复原来模样的弹性能力，但是亦有一定的恢复的极限能力。因此，在搬运的夹取过程中需要考虑此类问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种物料搬运的输送机器人系统。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种物料搬运的输送机器人系统，包括输送系统、搬运系统，

所述输送系统包括送料机构、升降机构，所述升降机构包括机架，所述机架的底部设置有导向条，物料通过所述导向条进入到所述机架的内部，所述机架的两侧均设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端均连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆连接所述机架的底部；

所述送料机构包括测重底板，所述测重底板的四周均设置限位块，所述限位块连接第一气缸，所述限位块的两侧均设置有凹槽；

所述搬运系统包括搬送控制台，所述搬送控制台上设置有机械臂，所述机械臂的末端上设置有夹取机构，所述夹取机构包括固定架，所述固定架的两侧均设置横梁，所述横梁连接固定块，所述固定块的两侧均设置转动块，所述转动块均与第一旋转轴进行连接。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述固定块上设置有第二气缸，所述第二气缸连接第一旋转块，所述第一旋转块上设置第二旋转轴，所述第二旋转轴连接调节块，所述调节块连接所述转动块以调节夹取的宽度。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述滚珠丝杆还连接承重底板，所述承重底板的两侧均设置直线轴承，所述直线轴承均与导杆进行连接，所述导杆的两侧均固定于机架上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述承重底板上设置有移动块，所述移动块均与所述限位块进行连接，使得限位块在所述移动块的凹槽内进行移动。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述机架的两侧还设置有第一传感器，所述第一传感器用于限定所述搬运系统的搬送位置。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述输送系统还包括吸取机构，所述吸取机构设置于所述机架的顶部，所述吸取机构包括吸取机架，所述吸取机架上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端连接第一同步轮，所述第一同步轮通过皮带带动第二同步轮。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述吸取机架上还设置有线型导轨，所述线型导轨连接驱动块，所述驱动块一端连接所述皮带，另一端连接第三气缸，所述第三气缸连接吸附底板，所述吸附底板上设置有若干吸盘。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一旋转轴还连接有第一夹取连杆，所述第一夹取连杆上设置有若干根第二夹取连杆且所述第二夹取连杆呈相同的间隔分布于所述第一夹取连杆上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述横梁上还设置有第四气缸，所述第四气缸的输出端设置支撑条，所述支撑条用于限制所夹取的物体的位置。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述测重底板上设置有第二传感器，所述第二传感器传输所述夹取机构需要设置的宽度信号于所述搬送控制台处，从而所述夹取机构根据该宽度信号进行调节夹取的宽度。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明至少具备以下有益效果：本系统通过根据对所夹取的物体的材料的塑性、物体的体积使得夹取机构的夹取宽度的进行调节，使得在夹取的过程中，始终不伤害所夹取的物体，避免了在夹取过程中由于材料的塑性导致的变形、物体的刮花现象，通过测重底板上的重量传感器得到其重量，而利用限位块上设置的定位传感器与第一传感器进行结合测量出其被夹取物体的体积，从而得到其测出所夹取物体的密度，进而根据该密度确定该物体的材质，进而根据该材质的塑性特性与体积等因素确定夹取的宽度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1示出了装置的整体结构示意图；

图2示出了夹取机构的结构示意图；

图3示出了吸取机构的结构示意图；

图4示出了送料机构的结构示意图；

图5示出了升降机构的结构示意图；

图中：

1.输送系统，2.搬运系统，101.送料机构，102.升降机构，1011. 测重底板，1012.限位块，1013. 第一气缸，1021. 机架，1022. 导向条，1023. 第一驱动电机，1024. 滚珠丝杆，1025. 承重底板，1026.直线轴承，1027. 导杆，1028. 移动块，1031. 吸取机架，1032.第二驱动电机，1033. 第一同步轮，1034.皮带，1035.第二同步轮，1036. 线型导轨，1037.驱动块，1038. 第三气缸，1039. 吸附底板，1040. 吸盘，201.搬送控制台，202.机械臂，203.夹取机构，2031.固定架，2032.横梁，2033.固定块，2034.转动块，2035.第一旋转轴，2036.第二气缸，2037.第一旋转块，2038. 第二旋转轴，2039. 调节块，2041. 第一夹取连杆，2042.第二夹取连杆，2043.第四气缸，2044.支撑条。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明提供了一种物料搬运的输送机器人系统，包括输送系统1、搬运系统2，

所述输送系统1包括送料机构101、升降机构102，所述升降机构102包括机架1021，所述机架1021的底部设置有导向条1022，物料通过所述导向条1022进入到所述机架1021的内部，所述机架1021的两侧均设置有第一驱动电机1023，所述第一驱动电机1023的输出端均连接滚珠丝杆1024，所述滚珠丝杆1024连接所述机架1021的底部；所述送料机构101包括测重底板1011，所述测重底板1011的四周均设置限位块1012，所述限位块1012连接第一气缸1013，所述限位块1012的两侧均设置有凹槽；需要说明的是，首先，流水线的物质通过通入到输送系统的内部，在进入到输送系统时，通过测重底板1011传感器得到其重量，而利用限位块1012定位传感器与第一传感器进行结合测量出其被夹取物体的体积，从而得到其测出所夹取物体的密度，进而根据该密度确定该物体的材质，进而根据该材质的塑性特性与体积等因素确定夹取的宽度。在夹取的过程中，由于材料的塑性特性以及被夹物质的厚度，在夹取的过程中，考虑到夹取时夹取机构与被夹物质产生一定的相互作用力，该作用力的大小经过控制系统（数据库中设置有关于各种材料的材料特性、弯曲极限应力等数据信息）的计算，得到一个极限的弯曲应力大小或者产生塑性变形的极限力，通过控制系统输出该极限力的大小或者弯曲应力的大小控制机械臂202的夹紧机构203的夹取力的大小，防止在夹取的过程中导致被夹取的物质产生塑性变形。此过程可以理解为根据平均的密度来确定其材料类型，从而得到其材料的材料特性。在被夹取的物质从流水线中进入到输送系统1时，测重底板1011上设置有接近传感器，根据流水线物质的位置，通过第一驱动电机1023带动滚珠丝杆1024在导杆1027的作用下进行直线运动，在收集到一定数量的物质时，所述机架1021内设置多个工作区域，使得整个工程流程不断进行。当某一个区域收集到该物质的预设数量时，对此物质使用夹取机构203进行夹取。在做升降运动时，限位块1012的凹槽与所述移动块1028进行配合，使得限位块不会偏离该凹槽内，使得在输送的过程中保持稳定、不发生偏离。

所述搬运系统2包括搬送控制台201，所述搬送控制台201上设置有机械臂202，所述机械臂202的末端上设置有夹取机构203，所述夹取机构203包括固定架2031，所述固定架2031的两侧均设置横梁2032，所述横梁2032连接固定块2033，所述固定块2033的两侧均设置转动块2034，所述转动块2034均与第一旋转轴2035进行连接。所述固定块2033上设置有第二气缸2036，所述第二气缸2036连接第一旋转块2037，所述第一旋转块2037上设置第二旋转轴2038，所述第二旋转轴2038连接调节块2039，所述调节块2039连接所述转动块2034以调节夹取的宽度。需要说明的是，搬送控制台201根据测重底板1011反馈的质量信息以及在机架内设置的测量传感器，得到逐个该物质的体积，从而得到该物质的材料密度，进而根据该材料密度确定出是何种材料，进而得到该材料的塑性材料特性或者弯曲极限应力等，进而所述控制台201根据该信息来进行控制搬送系统2的夹取机构203不会导致被夹取物质损伤的接触力值。在夹取机构203的第二气缸2036带动第一旋转块2037上的第二旋转轴2038进行变换夹取的宽度。而在夹取被夹取物质时，根据被夹取物质到定点时，在夹取机构203的第二气缸2036带动第一旋转块2037上的第二旋转轴2038进行变换夹取的宽度从而将被夹取物质松开，放置至指定的区域之中。尤其是在夹取一些柔软性材料或者长度很长的材料时（如厚度很薄的铝板、长度很长的亚克力板），在夹取时容易产生塑性变形，因此在夹取时，夹取的角度、夹取的宽度都需要通过调节块2039进行调节。本系统能够根据不同的材料进行调节其夹紧机构203与被夹取物质的接触力，从而避免在夹取的过程中产生塑性变形，以适应更多的不同类型的材料进行夹取。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述滚珠丝杆1024还连接承重底板1025，所述承重底板1025的两侧均设置直线轴承1026，所述直线轴承1026均与导杆1027进行连接，所述导杆1027的两侧均固定于机架1021上。所述承重底板1025上设置有移动块1028，所述移动块1028均与所述限位块1012进行连接，使得限位块1012在所述移动块1028的凹槽内进行移动。需要说明的是，所述限位块1012上设置有热敏感应传感器，所述热敏传感器用于测量被夹取物质的温度，在一些非金属材料或者热塑性材料中，温度亦影响其产生塑性变形的极限应力值。因此，该热敏传感器根据不同温度下的材料塑性变形的极限应力值来进行变换其夹取机构203与被夹取物质之间的接触力，使得该接触力在夹取该物质时产生的应力不会超过该极限应力值，从而避免被夹取物质的塑性变形。而当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在夹取一些材料（如玻璃、陶瓷等硬度大的材料）时，在工程构件设计时一般不允许出现明显的塑性变形，此类构件将不能维持原先的形状甚至发生断裂。因此，夹取时控制该力度显得非常重要。在承重底板1025的作用下，通过第一驱动电机1023带动滚珠丝杆1024在导杆1027的作用下进行直线运动，夹取机构203进行没夹取一件需要夹取的物体，该承重底板1025则是运动一定的位移，其中移动的位移与被夹取的物体的厚度有关。被夹取物体厚度越大，则移动的位移越长。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述机架1021的两侧还设置有第一传感器，所述第一传感器用于限定所述搬运系统2的搬送位置。需要说明的是，利用机架1021上设置第一传感器，使得机械臂202每次都运动到该位置，始终保持该工序整齐有序，而且能够实时监控机械臂的工作进度。通过第一传感器反馈控制信号于搬运控制台201，该第一传感器用于与输送系统1上的物质进行工作对位，机械臂202每次夹取物质时，每次都能运动至该位置对需要夹取的物质进行夹取，保证了工作时的高效性。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述输送系统1还包括吸取机构103，所述吸取机构103设置于所述机架1021的顶部，所述吸取机构103包括吸取机架1031，所述吸取机架1031上设置有第二驱动电机1032，所述第二驱动电机1032的输出端连接第一同步轮1033，所述第一同步轮1033通过皮带1034带动第二同步轮1035。所述吸取机架1031上还设置有线型导轨1036，所述线型导轨1036连接驱动块1037，所述驱动块1037一端连接所述皮带1034，另一端连接第三气缸1038，所述第三气缸1038连接吸附底板1039，所述吸附底板1039上设置有若干吸盘1040。需要说明的是，在夹取被夹取的物质之前，首先利用第二驱动电机1032带动第一同步轮1033，在派代1034的作用下，第二同步轮1035进行运动，而驱动块1037设置于皮带1034上，在线型导轨1036的作用下，移动至被夹物质的中心线处，在第三气缸1038的作用下，利用吸盘1040进行对被夹取的物质进行吸附，该物质被夹取至一定高度，采用夹取机构203进行对该物质进行夹取，从而保证夹取机构每次都能够在该位置进行夹取，而且根据不同材料进行调整其吸附力，利用吸盘1040进行变形并贴附在物体表面，使吸盘1040与物体在接触面间形成负压并以此取得吸附能力，从而使得物体能够被吸盘1040吸起。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一旋转轴2035还连接有第一夹取连杆2041，所述第一夹取连杆2041上设置有若干根第二夹取连杆2042且所述第二夹取连杆2042呈相同的间隔分布于所述第一夹取连杆上2041。需要说明的是，利用第二夹取连杆2042呈相同的间隔设置于第一夹取连杆2041中，在被夹取物体被夹取架构203夹取时，被夹取物体受到均匀的接触力，使得在夹取到另一位置时更加稳定。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述横梁2032上还设置有第四气缸2043，所述第四气缸2043的输出端设置支撑条2044，所述支撑条2044用于限制所夹取的物体的位置。需要说明的是，在横梁2032上设置有第四气缸2043，在夹取后的过程中，利用第四气缸2043带动支撑条2044使得从夹紧物体的顶部对物体进行压紧，一方面限制被夹紧物体的位置，使得支撑条2044对其位置点均匀受力；另一个方面，利用支撑条2044对被夹紧的物体进行压紧，利用支撑条的接近传感器控制机械手的移动位置，避免碰撞到其他物质，保证了移动时的安全性；再一方面，在一定体积内的金属物质中，塑性好的金属物质，其中细精粒金属的晶粒数目必然比粗晶粒金属多，因此塑性变形的时间向上能够滑移的晶粒就越多。另外，从每个晶粒的应变分布来看，细晶粒组织的变形能遍及整个晶粒，故晶粒中部的应变和外部的应变差异较小，晶粒中变形的分布较均匀，细晶粒金属的变形不均匀性和由于变形不均匀性所引起的应力集中均较小，故开裂的机会也少，断裂前可承受的塑性变形量增加。从而利用支撑条2044设置位置，使用支撑条2044通过第四气缸2043的压紧力来抑制塑性变形。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述测重底板1011上设置有第二传感器，所述第二传感器传输所述夹取机构需要设置的宽度信号于所述搬送控制台201处，从而所述夹取机构203根据该宽度信号进行调节夹取的宽度。需要说明的是，测重底板1011上设置的第二传感器1011反馈控制信号到搬送控制台201处，使得夹取机构203根据宽度信号进行调节夹取时的宽度，使得整个过程所夹取的物体均受到合理的接触力，避免了被夹取物质的塑性变形、磨损、脆性材料由于夹取力过大产生裂痕等，保证了搬运过程中依然保持无损性，提升搬运过程中的质量，避免被夹取物质的损害，节约材料以及成本。

需要说明的是，本系统通过根据对所夹取的物体的材料的塑性、物体的体积使得夹取机构的夹取宽度的进行调节，使得在夹取的过程中，始终不伤害所夹取的物体，避免了在夹取过程中由于材料的塑性导致的变形、物体的刮花现象，通过测重底板上的重量传感器得到其重量，而利用限位块上设置的定位传感器与第一传感器进行结合测量出其被夹取物体的体积，从而得到其测出所夹取物体的密度，进而根据该密度确定该物体的材质，进而根据该材质的塑性特性与体积等因素确定夹取的宽度。而且，该机器人系统的搬运系统2能够根据不同材料类型、不同厚度的物体进行对该被夹取时接触力进行计算，当调节至适合的宽度时，进而使用夹取机构203夹取该物体。通过本发明可以实现现代仓储对于规范化操作、高安全性操作，以及严格秩序的要求，实现大场景仓储过程中的工业自动化和工业智能化。

此外，本系统的夹取机构203的支撑条2044上还设置有超声波发生器，在与被夹取物体进行压合时，对被夹取物体进行超声波的裂痕检测，当声波的反馈的信号显示出有裂痕时，此时将该物料进行分类，将此类物料分类为不合格产品区；另一方面，超声波发生器亦可以实时检测与被夹取物体的接触力是否合理。在合理时，当该塑性材料没有超出弹性形变的极限范围时，说明该塑性材料亦有恢复到原来的能力，说明夹取机构203所使用的接触力为合理范围。当一些脆性材料发生形变时，会以裂缝的方式出现；当出现裂缝时，此时所使用的接触力已经超出该材料的极限接触力范围，而此时超声波发生器可以根据该接触应力的极限范围反馈反射信号，从而得到夹取时间内的实时内部的应力变化情况，因而能够判断该应力是否在该极限接触力的范围之内，当从而达到监测功能。在超声波在被夹取物中反射后形成反射波，根据超声波在该介质中传播和反射特点进行分析，最终确定该被夹取物体是否有裂缝。该检测系统能自动识别被夹取物体是否含有裂缝，从而挑选出不合格的产品，确保工作质量。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。