一种翻转机构及其分拣机器人

技术领域

本发明涉及物流自动化领域，特别涉及一种翻转机构及其分拣机器人。

背景技术

仓储物流领域的快速发展，给人们的生活带来了越来越多的便捷。货物的分拣作为仓储物流过程中的一个关键环节，在很大程度上决定了仓储物流的整体效率。传统的人工和简单的机械设备已经不足以应对现在的仓储物流需求。

为解决上述问题，市面上不断推出各种用于分拣货物的分拣机器人。其中的翻盖式轻载分拣机器人作为目前常用的机器人，其翻盖机构主要有两种形式：一种是采用电机和减速机与翻盖连杆直连，通过电机直接驱动托盘绕机器人边线运动。其结构简单，但稳定性较差，成本高，效率低，体积较大，而且对于需要将翻盖机构位置上移，以便置放较大的货物的分拣机器人来说，因其上置的减速机和电机体积较大，会占用中间货物的存储空间，且翻斗、减速机和电机上置，分拣机器人的重心上移，进而只能通过降低机器人的运行速度以保证机器人行走的平稳性。另一种是采用电机驱动滚珠丝杆，然后通过连杆机构，驱动翻盖翻转。其改变布局，使得驱动装置和托盘分离，减小装置占用的空间，但结构复杂、加工与安装精度高，进而造成成本较高，且效率低、寿命短、故障率高。

上述两种方案还有一个共同的缺点，就是托盘只能绕一条定轴直线做旋转运动，不能满足既做翻转，又做移动的复合运动；即只能满足翻斗姿态的变化而不能改变翻斗的位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种翻转机构及其分拣机器人，旨在解决现有技术中的翻盖式分拣机器人的翻转动作单一的问题。

本发明提供一种翻转机构，包括底座、设置在所述底座两侧的支架、设置在所述底座和支架上的连杆机构、设置在所述支架上且用于驱动所述连杆机构进行翻转及向前移动的同步带机构、设置在所述底座上且用于驱动同步带机构传动的驱动总成；所述连杆机构包括主动连杆、前连杆、托盘固定连杆以及辅助连杆，所述主动连杆的一端转动连接于所述支架的上端，另一端滑动连接于所述托盘固定连杆的后端，所述前连杆的下端转动连接于所述底座，上端与所述托盘固定连杆的前端转动连接，所述辅助连杆的两端分别转动连接于所述主动连杆的杆壁和托盘固定连杆的杆壁。

进一步的，所述托盘固定连杆的杆壁上设有直线导轨，所述直线导轨上滑动装配有滑块，所述主动连杆的另一端转动连接于所述滑块上，所述直线导轨的两端均设有限位块。

进一步的，所述同步带机构包括设置在所述支架下端的主动轮、设置在所述支架上端的从动轮、套设于所述主动轮和从动轮之间的同步带以及设置在所述支架的侧壁上且用于调节同步带张紧程度的张紧调节件；所述驱动总成轴联动于所述主动轮，所述主动连杆的一端连接于所述从动轮。

进一步的，所述张紧调节件包括固定在所述支架上的固定块、设置在所述固定块上的调节螺杆、与所述调节螺杆连接且水平滑动在所述支架上的张紧轮安装架以及转动连接在所述张紧轮安装架上的张紧轮，所述张紧轮抵撑于所述同步带的内侧。

进一步的，所述底座上设有轴承座，所述轴承座上设有与所述主动轮连接的输入轴，所述驱动总成包括电机和与所述电机连接的减速机，所述减速机通过设置的刚性联轴器与所述输入轴连接。

进一步的，所述底座上设有托盘到位检测组件，所述托盘到位检测组件包括固定在所述底座上的传感器支架、设置在所述传感器支架上且分别位于输入轴两侧的复位传感器和到位传感器，所述输入轴上设有处在复位传感器和到位传感器之间的感应片。

进一步的，两侧的所述支架的相对内侧均设置有所述连杆机构。

进一步的，两侧的所述支架上的所述连杆机构之间设有第一连接轴和第二连接轴，所述第一连接轴的两端分别连接于两侧的所述前连杆的上端，所述第二连接轴的两端分别连接于两侧的所述滑块。

进一步的，所述托盘固定连杆为拐臂连杆，所述托盘固定连杆上安装有一托盘，所述托盘的形状与所述托盘固定连杆的形状适配。

本发明实施例还提供一种分拣机器人，其中：包括如上所述的翻转机构。

本发明实施例提供了公开了一种翻转机构及其分拣机器人。其中翻转机构包括底座、设置在底座两侧的支架、设置在底座和支架上的连杆机构、设置在支架上且用于驱动连杆机构进行翻转及向前移动的同步带机构、设置在底座上且用于驱动同步带机构传动的驱动总成；连杆机构包括主动连杆、前连杆、托盘固定连杆以及辅助连杆，主动连杆的一端转动连接于支架的上端，另一端滑动连接于托盘固定连杆的后端，前连杆的下端转动连接于所述底座，上端与托盘固定连杆的前端转动连接，辅助连杆的两端分别转动连接于主动连杆的杆壁和托盘固定连杆的杆壁。本发明实施例实现了托盘既做翻转，又做向前移动的复合运动，并优化了翻转机构，提高了空间利用率，使分拣机器人更加小型化与轻量化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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的附图。

图1为本发明实施例提供的翻转机构初始状态时的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的翻转机构翻转和移动后的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的翻转机构初始状态时结构原理简体；

图4为本发明实施例提供的翻转机构翻转和移动后的结构原理简体；

图5为本发明实施例提供的翻转机构的仰视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的翻转机构部分结构示意图；

图7为图1中局部A的放大结构示意图；

图8为本发明实施例提供的底盘结构示意图；

图9为本发明实施例提供的连杆机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种翻转机构，包括底座1、设置在所述底座1两侧的支架2、设置在所述底座1和支架2上的连杆机构3、设置在所述支架2上且用于驱动所述连杆机构3进行翻转及向前移动的同步带机构4、设置在所述底座1上且用于驱动同步带机构4传动的驱动总成5；所述连杆机构3包括主动连杆31、前连杆32、托盘固定连杆33以及辅助连杆34，所述主动连杆31的一端转动连接于所述支架2的上端，另一端滑动连接于所述托盘固定连杆33的后端，所述前连杆32的下端转动连接于所述底座1，上端与所述托盘固定连杆33的前端转动连接，所述辅助连杆34的两端分别转动连接于所述主动连杆31的杆壁和托盘固定连杆33的杆壁。

本实施例中，所述翻转机构的运作过程为：由所述驱动总成5提供驱动力，驱动所述同步带机构4进行传动，所述同步带机构4传动时可带动所述连杆机构3进行翻转和向前移动的复合运动。

结合图3和图4所示，为方便理解，提供所述连杆机构3的运动始末，具体的，所述连杆机构3翻转和向前移动的过程为：由所述同步带机构4带动所述主动连杆31以所述支架2的上端为转动点向前摆动，所述主动连杆31向前摆动时可在所述托盘固定连杆33的杆壁后端滑动，可带动所述托盘固定连杆33的后端朝上翻转，并且在滑动的过程中将所述托盘固定连杆33向前推动，与此同时，所述托盘固定连杆33的前端朝下翻转，并且带动前连杆32的上端向前摆动，配合所述托盘固定连杆33实现同时进行翻转和向前移动的复合动作；所述辅助连杆34的两端分别转动连接于所述主动连杆31的杆壁和托盘固定连杆33的杆壁，可增强所述连杆机构3运作时的稳定性。

所述托盘固定连杆33上安装有托盘334，通过驱动所述托盘固定连杆33进行翻转和向前移动，可同步带动所述托盘334进行翻转和向前移动，从而完成分拣任务，相比传统的只能实现单一翻转动作的翻转机构，本实施例增加了向前移动的动作，使得所述翻转机构的运动形式更具多样性，优化了所述翻转机构的结构。

结合图5所示，在一实施例中，所述托盘固定连杆33的杆壁上设有直线导轨331，所述直线导轨331上滑动装配有滑块332，所述主动连杆31的另一端转动连接于所述滑块332上，所述直线导轨331的两端均设有限位块333。

本实施例中，所述直线导轨331固定设置在所述托盘固定连杆33的杆壁底部，初始状态下，所述滑块332处在所述直线导轨331的后端，所述主动连杆31的另一端(即摆动的一端)转动连接于所述滑块332，当驱动所述主动连杆31向前摆动时，所述主动连杆31的另一端朝前方摆动，且摆动的轨迹为弧形，可带动所述滑块332在直线导轨331上朝向所述托盘固定连杆33的前端方向滑动，并且连动所述托盘固定连杆33向前移动，同时使其后端朝上进行翻转；所述限位块333设有两个且分别处在所述直线导轨331的两端，目的是防止所述滑块332在滑动的过程中超过预定的运动轨迹，导致机构零件脱落，造成损失和伤人。

结合图6所示，在一实施例中，所述同步带机构4包括设置在所述支架2下端的主动轮41、设置在所述支架2上端的从动轮42、套设于所述主动轮41和从动轮42之间的同步带43以及设置在所述支架2的侧壁上且用于调节同步带43张紧程度的张紧调节件44；所述驱动总成5轴联动于所述主动轮41，所述主动连杆31的一端连接于所述从动轮42。

本实施例中，所述同步带机构4传动的过程为：所述驱动总成5提供驱动力，将驱动力通过轴联动的方式传输至所述主动轮41，使所述主动轮41转动，进而带动所述从动轮42转动以及带动所述同步带43在所述主动轮41和从动轮42之间传动。

所述同步带机构4传动时，可使得与所述从动轮42连接的所述主动连杆31向前摆动，从而实现托盘固定连杆33进行翻转和向前移动的复合运动；所述张紧调节件44用于调节同步带43张紧程度，可防止所述同步带43松动时造成的打滑，或着绷紧时造成的过度磨损。

结合图7所示，在一实施例中，所述张紧调节件44包括固定在所述支架2上的固定块441、设置在所述固定块441上的调节螺杆442、与所述调节螺杆442连接且水平滑动在所述支架2上的张紧轮安装架443以及转动连接在所述张紧轮安装架443上的张紧轮444，所述张紧轮444抵撑于所述同步带43的内侧。

本实施例中，所述支架2为竖直设置，即所述同步带43为竖直设置，所述张紧调节件44设置在所述支架2的内侧壁上，且处在所述同步带43的内侧；所述张紧调节件44可在所述同步带43的内侧对同步带43的张紧程度进行调节。

具体的，所述张紧调节件44包括固定块441、调节螺杆442、张紧轮安装架443以及张紧轮444；所述固定块441可通过螺钉固定在所述支架2上，所述调节螺杆442穿过所述固定块441且与固定块441转动连接，所述张紧轮安装架443水平滑动装配在所述支架2的内侧壁，所述调节螺杆442螺纹连接于所述张紧轮安装架443一侧，所述张紧轮444转动连接于所述张紧轮安装架443的另一侧，且所述张紧轮444抵撑于所述同步带43的内侧。当转动所述调节螺杆442时，可驱使所述张紧轮安装架443在所述支架2上水平滑动，进而带动所述张紧轮444同步水平移动，从而调节所述张紧轮444与所述同步带43的内侧的抵撑力，进行调节所述同步带43的张紧程度。

结合图6所示，在一实施例中，所述底座1上设有轴承座11，所述轴承座11上设有与所述主动轮41连接的输入轴12，所述驱动总成5包括电机51和与所述电机51连接的减速机52，所述减速机52通过设置的刚性联轴器53与所述输入轴12连接。

本实施例中，所述底座1上可固定设置两个轴承座11，所述轴承座11上设置输入轴12，所述输入轴12的一端连接于所述主动轮41，另一端连接所述减速机52，启动电机51，通过所述减速机52将电机51的转矩力传输到所述刚性联轴器53，然后再传输到所述输入轴12，然后再通过所述输入轴12将转矩力传输至所述主动轮41，从而驱使所述同步带机构4进行传动。

结合图8所示，在一实施例中，所述底座1上设有托盘到位检测组件13，所述托盘到位检测组件13包括固定在所述底座1上的传感器支架131、设置在所述传感器支架131上且分别位于输入轴12两侧的复位传感器132和到位传感器133，所述输入轴12上设有处在复位传感器132和到位传感器133之间的感应片121。

本实施例中，所述托盘到位检测组件13用于实时监控所述托盘334的位置情况，以便控制所述托盘334的运行始末。具体的，所述托盘到位检测组件13可设置在两个所述轴承座11之间，所述托盘到位检测组件13包括传感器支架131、复位传感器132和到位传感器133，所述传感器支架131呈门形，且跨过所述输入轴12，所述复位传感器132和到位传感器133分别设置在所述传感器支架131的两侧，也分别位于所述输入轴12的两侧；所述输入轴12上设置有处在复位传感器132和到位传感器133之间的感应片121，当所述输入轴12转动时，可使得所述感应片121在所述复位传感器132和到位传感器133之间转动，这样即可通过所述复位传感器132和到位传感器133来感应所述感应片121，以实现控制所述输入轴12的转动角度，进而实现控制托盘334的运行始末。

在一实施例中，两侧的所述支架2的相对内侧均设置有所述连杆机构3。

本实施例中，通过设置2个相对的所述连杆机构3，使两侧的所述主动连杆31同时摆动，带动两侧的所述托盘固定连杆33翻转和向前移动，从而带动所述托盘334翻转和向前移动，可提高所述翻转机构的稳定性；为更好的驱动所述托盘固定连杆33翻转和向前移动，在所述支架2的相对内侧均设置有所述同步带机构4，分别用于传动两侧的所述连杆机构3；并且所述减速机52可设置为双向减速机，所述输入轴12也设置有两个且分别连接于所述所述减速机52的双轴，从而同时驱动两侧的所述同步带机构4，从而实现稳定的驱动所述托盘334进行翻转和向前移动。

进一步的，对于本实施例所采用的所述连杆机构3，其制造比较方便，便于实现翻转运动，特别是对于既需要所述托盘334做翻转，又需要在翻转的过程中向前移动的复合运动，通过合理的设计，便可实现预定的运动轨迹；其次是所述连杆机构3占用的空间小，可以做得很薄，有利于进一步减少所述翻转机构两边的厚度，进而为中间腾出更多的空间，以置放货物；此外，所述连杆机构3的链接部分加装塑料轴承，可提高了该机构的寿命和运行的平稳性。

进一步的，本实施例采用的所述同步带机构4设置在所述支架2上，可使得整个所述翻转机构的结构比较紧凑，占用空间小，能为中间置物台腾出较大空间。其次，所述同步带43垂直布置，使得所述驱动总成5能够下移到分拣机器人底部，进而降低了所述翻转机构的重心，提高分拣机器人移动的平稳性；此外，所述同步带43对加工及安装精度要求不高，进而降低成本，提高生产效率，且同步带43维护方便，效率较高。

结合图9所示，在一实施例中，两侧的所述支架2上的所述连杆机构3之间设有第一连接轴6和第二连接轴7，所述第一连接轴6的两端分别连接于两侧的所述前连杆32的上端，所述第二连接轴7的两端分别连接于两侧的所述滑块332。

本实施例中，所述第一连接轴6的端部转动连接于所述前连杆32的上端和所述托盘固定连杆33的前端，可使得两侧的所述前连杆32和两侧的所述托盘固定连杆33的前端同步进行翻转和向前移动；所述第二连接轴7的两端分别连接于两侧的所述滑块332，可使得两个所述滑块332在滑动时保持同步，从而使得两侧的所述托盘固定连杆33的后端同步进行翻转和向前移动；本实施例通过所述第一连接轴6和第二连接轴7将两侧的所述连杆机构3进行连接，使得两侧的所述连杆机构3形成一个整体，提高了所述连杆机构3运作时的稳定性。

进一步的，通过改变所述底盘的宽度、第一连接轴6的长度和第二连接轴7的长度，可改变所述翻转机构中间置物部分的宽度，适配各种使用场合。通过改变所述连杆机构3的高度，调节各个连杆的长度，可改变所述翻转机构中间置物部分的高度，也可对所述翻转机构的运动轨迹进行调整，适配各种使用场合。

在一实施例中，所述托盘固定连杆33为拐臂连杆，所述托盘固定连杆33上安装有一托盘334，所述托盘334的形状与所述托盘固定连杆33的形状适配。

本实施例中，可将所述托盘334的两侧分别固定在两侧的所述托盘固定连杆33上，通过驱动所述托盘固定连杆33进行翻转和向前移动时，可同步带43动所述托盘固定连杆33进行翻转和向前移动，将所述托盘固定连杆33设置为拐臂连杆，并且所述托盘334的形状与所述托盘固定连杆33的形状适配，这样可使得所述托盘334的前端形成用于抛出货物的导向面，可以更好的抛出货物。

本发明实施例还提供一种分拣机器人，其中：包括如上所述的翻转机构。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的。

包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。