一种全自动桥架式重载机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种全自动桥架式重载机器人。


背景技术：

2.在一些空间需求比较局促以及操作对象为长条形较重物料的环境里，需要重载机器人代替人工完成物料的堆叠的存放，完成物料的出入库操作。常规移载机器人为堆垛机形式，即天地轨水平行走机构，垂直提升机构，货叉机构，特点是体积大，需要在地面安装行走导轨，需要占用移动的地面空间做移动用，导致不适合在二楼以上楼层和空间比较局促的情况下安装使用。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种全自动桥架式重载机器人，以便用于在空间比较局促，地面承载能力不够，物料成长条形并且较重的工作条件下，实现长条状较重物料的全自动堆叠存放。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种全自动桥架式重载机器人，包括机器人支架、抓取机构、行走机构及出入库系统，其中行走机构设置于机器人支架的顶部，且可沿横向行走；抓取机构设置于行走机构，且沿纵向行走；抓取机构用于物料的抓取及升降；出入库系统设置于机器人支架的端部，用于物料的出入库。
6.所述抓取机构包括机器人框架、卷扬机升降机构、抓取框架、抓手及抓手转动驱动机构，其中机器人框架的底部设有行走轮；卷扬机升降机构设置于机器人框架上，且与抓取框架连接，抓取框架上对称设有四个抓手，四个抓手与抓手转动驱动机构连接，抓手转动驱动机构设置于抓取框架上，用于驱动四个抓手同步转动至抓取框架的内侧或外侧，实现物料的托举或释放。
7.所述机器人框架的两端沿竖直方向设有导向机构，所述抓取框架的两端设有可与导向机构配合的导向轮。
8.所述卷扬机升降机构包括卷扬机、卷扬机驱动电机及牵引绳，其中卷扬机驱动电机具有双输出轴，且分别与两个卷扬机连接，两个卷扬机通过牵引绳分别与所述抓取框架的两端连接。
9.所述抓手转动驱动机构包括抓手驱动电机和两组抓手连杆机构，其中抓手驱动电机通过同轴安装的两个传动轴与两组抓手连杆机构连接，各抓手连杆机构的两端分别与两个所述抓手连接。
10.所述抓手连杆机构包括中间传动齿轮组、传动横杆、转向齿轮组及传动立杆，其中中间传动齿轮箱的输入端与传动轴连接，两侧输出轴分别通过传动横杆与两个转向齿轮组连接，两个转向齿轮组的下端分别与两个传动立杆连接，传动立杆的下端与所述抓手连接。
11.所述机器人框架上设有到位锁定机构，到位锁定机构用于与所述行走机构连接。
12.所述到位锁定机构包括固定架、摆杆、锁紧轮、导向杆、压紧弹簧、解锁机构及锁紧槽，其中固定架设置于所述机器人框架上；
13.摆杆的一端与固定架铰接，另一端与解锁机构连接，解锁机构设置于所述机器人框架上；
14.导向杆的上端与固定架滑动连接，下端通过铰接座与摆杆铰接；压紧弹簧套设于导向杆上，且两端分别与固定架和铰接座抵接；
15.锁紧轮设置于摆杆的底部；
16.锁紧槽设置于所述行走机构上；当锁紧轮落入锁紧槽内时，压紧弹簧驱动摆杆向下摆动，从而压紧锁紧轮。
17.所述出入库系统包括导轨、无杆气缸、支撑框架、滚轮及定位工装，其中无杆气缸设置于两个导轨之间，且输出端与支撑框架连接，支撑框架与导轨滑动连接，支撑框架的顶部设有多个定位工装。
18.所述机器人支架的中间设有人工维修通道，人工维修通道的两侧为工作区域；所述抓取机构上设有到位传感器；所述机器人支架的两侧设有到位传感器反射板，用于检测所述抓取机构是否到位。
19.本发明的优点及有益效果是：本发明利用特殊的桥架式结构设计，使机器人能够在高处作业；货笼式的抓取结构设计，使机器人能够平稳安全的抓取长条形较重物料。
附图说明
20.图1是本发明一种全自动桥架式重载机器人的结构示意图；
21.图2是本发明中抓取机构的结构示意图；
22.图3是本发明中抓手连杆机构的结构示意图；
23.图4是本发明中到位锁定机构的结构示意图；
24.图5是本发明中出入库系统的结构示意图；
25.图中：1-机器人支架；2-抓取机构；201-机器人框架；202-行走电机；203-卷扬机；204-卷扬机驱动电机；205-到位锁定机构；2051-固定架；2052-解锁电机；2053-轮盘；2054-拉绳；2054-摆杆；2056-锁紧轮；2057-铰接座；2058-导向杆；2059-压紧弹簧；20510-铰接杆；20511-锁紧槽；206-行走轮；207-导向机构；208-导向轮；209-抓取框架；210-抓手；211-检测传感器；212-抓手驱动电机；213-抓手连杆机构；2131-中间传动齿轮箱；2132-传动横杆；2133-转向齿轮组；2134-传动立杆；214-传动轴；3-行走机构；4-人工维修通道；5-出入库系统；501-导轨；502-无杆气缸；503-支撑框架；504-滚轮；505-定位工装；6-到位传感器反射板。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
27.如图1所示，本发明提供的一种全自动桥架式重载机器人，包括机器人支架1、抓取机构2、行走机构3及出入库系统5，其中行走机构3设置于机器人支架1的顶部，且可沿横向行走；抓取机构2设置于行走机构3，且可沿纵向行走；抓取机构2用于物料的抓取及升降；出
入库系统5设置于机器人支架1的端部，用于物料的出入库。
28.如图2所示，本发明的实施例中，抓取机构2包括机器人框架201、卷扬机升降机构、抓取框架209、抓手210及抓手转动驱动机构，其中机器人框架201的底部设有行走轮206，行走轮206通过行走电机202驱动行走；轨道上安装条码带，机器人通过条码认址器扫描条码带来行程闭环控制，精确定位。卷扬机升降机构设置于机器人框架201上，且与抓取框架209连接，抓取框架209上对称设有四个抓手210，四个抓手210与抓手转动驱动机构连接，抓手转动驱动机构设置于抓取框架209上，用于驱动四个抓手210同步转动至抓取框架209的内侧或外侧，实现物料的托举或释放。
29.本发明的实施例中，卷扬机升降机构包括卷扬机203、卷扬机驱动电机204及牵引绳，其中卷扬机驱动电机204具有双输出轴，且分别与两个卷扬机203连接，两个卷扬机203通过牵引绳分别与抓取框架209的两端连接。具体地，牵引绳采用钢丝绳，卷扬机驱动电机204驱动卷扬机203工作，钢丝绳拉拽抓取机构做升降运动。
30.进一步地，机器人框架201的两端沿竖直方向设有导向机构207，抓取框架209的两端设有可与导向机构207配合的导向轮208。
31.具体地，导向轮208通过螺钉安装在抓取框架209两端，在抓取框架209提升到机器人框架201的过程中，导向轮208通过导向机构207的导向平稳的提升进入机器人框架201内部，并固定，确保机器人在运动过程中抓取机构的平稳和锁定，从而保证货物的安全。
32.如图3所示，本发明的实施例中，抓手转动驱动机构包括抓手驱动电机212和两组抓手连杆机构213，其中抓手驱动电机212通过同轴安装的两个传动轴214与两组抓手连杆机构213连接，各抓手连杆机构213的两端分别与两个抓手210连接。抓手驱动电机212通过两组抓手连杆机构213驱动抓手210水平方向转动，拖住货箱底部抓取货箱。检测传感器211在抓取机构2到达货箱位置时工作，成对对射安装，检测货箱下部是否有遮挡，保证货箱底部有足够的空间使抓手插入。
33.具体地，抓手连杆机构213包括中间传动齿轮组2131、传动横杆2132、转向齿轮组2133及传动立杆2134，其中中间传动齿轮箱2131的输入端与传动轴214连接，两侧输出轴分别通过传动横杆2132与两个转向齿轮组2133连接，两个转向齿轮组2133的下端分别与两个传动立杆2134连接，传动立杆2134的下端与抓手210连接。
34.进一步地，如图2所示，机器人框架201上设有到位锁定机构205，到位锁定机构205用于与行走机构3连接。
35.如图4所示，本发明的实施例中，到位锁定机构205包括固定架2051、摆杆2054、锁紧轮2056、导向杆2058、压紧弹簧2059、解锁机构及锁紧槽20511，其中固定架2051设置于机器人框架201上；摆杆2054的一端与固定架2051铰接，另一端与解锁机构连接，解锁机构设置于机器人框架201上；导向杆2058的上端与固定架2051滑动连接，下端通过铰接座2057与摆杆2054铰接；压紧弹簧2059套设于导向杆2058上，且两端分别与固定架2051和铰接座2057抵接；锁紧轮2056设置于摆杆2054的底部；锁紧槽20511设置于行走机构3上；当锁紧轮2056落入锁紧槽20511内时，压紧弹簧2059驱动摆杆2054向下摆动，从而压紧锁紧轮2056。
36.进一步地，锁紧槽20511的两侧为斜坡结构，便于锁紧轮2056滚动。本实施例中，解锁机构包括解锁电机2052、轮盘2053、拉绳2054及铰接杆20510，其中解锁电机2052设置于机器人框架201上，且输出端与轮盘2053连接，拉绳2054的一端缠绕于轮盘2053上，另一端
与铰接杆20510连接，铰接杆20510的下端与摆杆2054铰接。解锁电机2052驱动轮盘2053转动，从而通过收回拉绳2054提拉摆杆2054，进而使锁紧轮2056脱离锁紧槽20511，实现解锁。
37.具体地，到位锁定机构205通过螺钉安装在机器人框架201上，机器人行走到达指定位置时，到位锁定机构205工作，配合电气系统将行走电机断电锁死，保证在取放货物时机器人不会发生水平方向的位移，保证货物的安全。
38.如图5所示，本发明的实施例中，出入库系统5包括导轨501、无杆气缸502、支撑框架503、滚轮504、定位工装505及到位传感器反射板6，其中无杆气缸502设置于两个导轨501之间，且输出端与支撑框架503连接，支撑框架503与导轨501滑动连接，支撑框架503的顶部设有多个定位工装505；到位传感器反射板6设置于导轨501的外侧，用于检测抓取机构2是否到位。
39.如图1所示，本发明的实施例中，机器人支架1的中间设有人工维修通道4，人工维修通道4的两侧为工作区域。行走机构3横跨在两个工作区域的上方与机器人支架1两侧顶部的滑轨连接。
40.具体地，机器人支架1使用地脚螺栓固定在地面上，行走机构3的导轨通过螺栓固定在机器人支架1的顶部上。机器人支架1主要起到支撑作用，将机器人主体的重量分散在较大面积上，减小单位面积地面的承载。人工维修通道4通过地脚螺栓安装在地面上，便于人工维修时通行。抓取机构2通过行走轮安装在行走机构3上，抓取机构2通过变频电机驱动的行走轮在行走机构3上的铁轨上行走。出入库系统5通过地脚螺栓安装在地面上，到位传感器反射板6通过强力胶水粘贴在地板上。到位传感器安装在抓取机构2上，到位传感器发出红外光照射在到位传感器反射板106上检测是否准确到达工作位置。
41.本发明采用特殊的桥架式结构设计，针对长条形较重物料的抓取，机器人总体采用新型桥架式结构，使机器人具备高处作业的能力，通过垂直升降的货笼式抓取机构，实现长条形较重物料的抓取和搬运。
42.本发明提供的一种全自动桥架式重载机器人，抓取机构是机器人的主要执行机构，是机器人作业工具、驱动、动力、升降机构、行走机构搭建的平台，桥架式的结构是机器人可以在高空运行，抓取机构主要采用型钢焊接后加工而成。行走机构主要由变频电机、减速器、行走轮、轨道、支撑架及定位用条码认址器组成，行走机构带动抓取机器人达到不同的位置抓取物料完成工作。机器人支架是机器人主体的搭载平台，支架通过地脚螺栓或者化学螺栓与地面连接，其上安装行走系统的导轨，达到支撑机器人的作用。出入库系统是机器人与人工的交互平台，出入库系统通过直线位移机构完成物料在人工操作区域与机器人操作区域之间的转运。机器人控制系统主要由本地控制柜远程控制终端组成，可实现机器人控制功能。库存管理系统由远程控制系统组成，可实现对物料的管理。
43.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种全自动桥架式重载机器人，其特征在于，包括机器人支架(1)、抓取机构(2)、行走机构(3)及出入库系统(5)，其中行走机构(3)设置于机器人支架(1)的顶部，且可沿横向行走；抓取机构(2)设置于行走机构(3)，且沿纵向行走；抓取机构(2)用于物料的抓取及升降；出入库系统(5)设置于机器人支架(1)的端部，用于物料的出入库。2.根据权利要求1所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述抓取机构(2)包括机器人框架(201)、卷扬机升降机构、抓取框架(209)、抓手(210)及抓手转动驱动机构，其中机器人框架(201)的底部设有行走轮(206)；卷扬机升降机构设置于机器人框架(201)上，且与抓取框架(209)连接，抓取框架(209)上对称设有四个抓手(210)，四个抓手(210)与抓手转动驱动机构连接，抓手转动驱动机构设置于抓取框架(209)上，用于驱动四个抓手(210)同步转动至抓取框架(209)的内侧或外侧，实现物料的托举或释放。3.根据权利要求2所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述机器人框架(201)的两端沿竖直方向设有导向机构(207)，所述抓取框架(209)的两端设有可与导向机构(207)配合的导向轮(208)。4.根据权利要求2所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述卷扬机升降机构包括卷扬机(203)、卷扬机驱动电机(204)及牵引绳，其中卷扬机驱动电机(204)具有双输出轴，且分别与两个卷扬机(203)连接，两个卷扬机(203)通过牵引绳分别与所述抓取框架(209)的两端连接。5.根据权利要求2所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述抓手转动驱动机构包括抓手驱动电机(212)和两组抓手连杆机构(213)，其中抓手驱动电机(212)通过同轴安装的两个传动轴(214)与两组抓手连杆机构(213)连接，各抓手连杆机构(213)的两端分别与两个所述抓手(210)连接。6.根据权利要求5所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述抓手连杆机构(213)包括中间传动齿轮组(2131)、传动横杆(2132)、转向齿轮组(2133)及传动立杆(2134)，其中中间传动齿轮箱(2131)的输入端与传动轴(214)连接，两侧输出轴分别通过传动横杆(2132)与两个转向齿轮组(2133)连接，两个转向齿轮组(2133)的下端分别与两个传动立杆(2134)连接，传动立杆(2134)的下端与所述抓手(210)连接。7.根据权利要求2所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述机器人框架(201)上设有到位锁定机构(205)，到位锁定机构(205)用于与所述行走机构(3)连接。8.根据权利要求7所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述到位锁定机构(205)包括固定架(2051)、摆杆(2054)、锁紧轮(2056)、导向杆(2058)、压紧弹簧(2059)、解锁机构及锁紧槽(20511)，其中固定架(2051)设置于所述机器人框架(201)上；摆杆(2054)的一端与固定架(2051)铰接，另一端与解锁机构连接，解锁机构设置于所述机器人框架(201)上；导向杆(2058)的上端与固定架(2051)滑动连接，下端通过铰接座(2057)与摆杆(2054)铰接；压紧弹簧(2059)套设于导向杆(2058)上，且两端分别与固定架(2051)和铰接座(2057)抵接；锁紧轮(2056)设置于摆杆(2054)的底部；锁紧槽(20511)设置于所述行走机构(3)上；当锁紧轮(2056)落入锁紧槽(20511)内时，压紧弹簧(2059)驱动摆杆(2054)向下摆动，从而压紧锁紧轮(2056)。
9.根据权利要求1所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述出入库系统(5)包括导轨(501)、无杆气缸(502)、支撑框架(503)、滚轮(504)及定位工装(505)，其中无杆气缸(502)设置于两个导轨(501)之间，且输出端与支撑框架(503)连接，支撑框架(503)与导轨(501)滑动连接，支撑框架(503)的顶部设有多个定位工装(505)。10.根据权利要求1所述的全自动桥架式重载机器人，其特征在于，所述机器人支架(1)的中间设有人工维修通道(4)，人工维修通道(4)的两侧为工作区域；所述抓取机构(2)上设有到位传感器；所述机器人支架(1)的两侧设有到位传感器反射板(6)，用于检测所述抓取机构(2)是否到位。

技术总结
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种全自动桥架式重载机器人。包括机器人支架、抓取机构、行走机构及出入库系统，其中行走机构设置于机器人支架的顶部，且可沿横向行走；抓取机构设置于行走机构，且沿纵向行走；抓取机构用于物料的抓取及升降；出入库系统设置于机器人支架的端部，用于物料的出入库。本发明用于在空间比较局促，地面承载能力不够，物料成长条形并且较重的工作条件下，实现长条状较重物料的全自动堆叠存放。物料的全自动堆叠存放。物料的全自动堆叠存放。


技术研发人员：张成云 陈禛 司永卫 王利广 杜林
受保护的技术使用者：沈阳新松机器人自动化股份有限公司
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8