CN110271722B - 生产车间搬运机器人及搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产车间搬运机器人及搬运方法，与车间输送线配适，机器人包括：移动机构和装箱机构；其中移动机构包括：机器人基座、行走机构、升降伸缩装置和支板组；升降伸缩装置固定安装在机器人基座上，支板组固定连接升降伸缩装置，包括：升降支板和储物支板。装箱机构固定安装在升降支板上，包括：机架总成、进料机构、装箱工位和输送装置。还包括控制***包括设在机器人本体上的处理器以及与所述处理器相连接的以下模块：障碍规避模块、定位模块、驱动模块以及数据信息处理模块。本发明的搬运机器人，将装箱和封装和搬运机器人有效的结合在一起，精简生产空间和实现并行工序，节省生产搬运时间，同时也减轻工人劳动量。

Description

生产车间搬运机器人及搬运方法

技术领域

本发明属于车间搬运设备领域，尤其是一种生产车间搬运机器人及搬运方法。

背景技术

车间搬运机器人在现代车间生产和仓储领域中发挥着重大作用，现有的搬运机器人在搬运成品货物时，从成品到机器人需要先借助装箱、封箱等多道工序，然后再使用机械手或叉车上下货才能完成将产品从输送线至搬运机器人之间的运送。因此搬运机器人的作业受到多种工序的限制，无法使装箱工序与搬运工作并行运作，节省搬运时间。

发明内容

发明目的：提供一种生产车间搬运机器人及搬运控制***，能够与车间产品输送线配合工作，精简工序 ，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案： 一种生产车间搬运机器人，包括：

控制***，包括设在机器人本体上的处理器以及与所述处理器相连接的以下模块：障碍规避模块、定位模块、驱动模块以及数据信息处理模块；

移动机构，该移动机构包括：机器人基座，设在机器人基座两侧的行走机构，设在机器人基座上的升降伸缩装置以及固定连接在升降伸缩装置输出端的支板组；

装箱机构，固定安装在升降支撑板上，包括：固定安装在升降支撑板上的机架总成，固定连接在机架总成顶部一侧的进料机构，对应进料机构的装箱工位以及设在装箱工位底部的输送装置；

所述输送装置包括：固定连接在升降支撑板上的输送支架，卡接在输送支架上的滚筒线，传动连接在滚筒线两端的传动链，以及传动连接传动链的驱动电机；所述输送支架的底部固定连接有旋转机构，所述输送装置中设有装箱工位，所述装箱工位上设有顶升装置和固定连接顶升装置的装箱限位座，所述输送装置的上方设有封箱装置。

在进一步的实施例中，所述机架总成的外侧设有防护外壳和固定安装在防护外壳上的微型控制主机，所述微型控制主机的一侧设有人机交互显示屏。

在进一步的实施例中，所述控制***中处理器内设在微型控制主机内部，所述障碍规避模块包括固定安装在机器人本体上的多个红外信号检测装置，所述驱动模块为传动连接在行走机构中的驱动电机，所述数据信息处理模块为连接处理器的存储器。

在进一步的实施例中，所述升降伸缩装置包括：固定连接在机器人基座底部一侧的驱动电机，传动连接驱动电机动力输出端的齿轮传动组件，传动连接在齿轮传动组件一侧的升降装置和伸缩装置。

在进一步的实施例中，所述升降装置包括：与主齿轮配适的从齿轮，套接在从齿轮上的升降螺杆，套接在升降螺杆外侧的十字支撑架构，以及固定连接在十字支撑架构上的升降支板；所述十字支撑架构的四端穿插有四个支撑滑杆，所述十字支撑架构与升降螺杆相接处设有与升降螺杆配合的螺纹，所述驱动电机的动力经过主齿轮向从齿轮传递，从齿轮带动升降螺杆转动，从而使十字支撑架构在四个支撑滑杆上上下滑动，四个支撑滑杆的一端穿插在机器人基座上且固定连接机器人基座；

所述升降支板上设有底部移动滑台组件，所述输送装置固定安装在底部移动滑台上；

伸缩螺杆，开设在机器人基座上伸缩滑槽，卡接在伸缩滑槽上的滑架，以及固定连接滑架的储物支板；所述储物支板上安装有重量传感器，两个圆形齿轮以机器人基座上为基点上下安装，所述伸缩螺杆的另一端固定连接滑架，所述圆形齿轮带动伸缩螺杆反向运动，从而使连接滑架的储物支板同步伸缩或伸张。

在进一步的实施例中，所述进料机构包括：设在机架总成一侧的摄像装置，固定连接在机架总成上的进料支架，设在进料支架上的滚动托辊组，固定安装在机架总成顶部的三组矫正挡板组。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

A1、生产运输线的输出端设有与搬运机器人配适的停靠***和行驶轨道；机器人停靠在停靠***的助停车位上；

A2、助停车位的一侧设有成品输送线和纸箱输送线，机器人停靠在助停车位上，且进料机构和装箱工位与成品输送线和纸箱输送线对接；

A3、摄像装置检测到纸箱输送线将纸箱从输送装置运送至装箱工位装箱限位座上，顶升装置运动将纸箱顶起，靠近矫正挡板组；

A4、设置在进料支架矫正挡板组开始运动，使成品通过矫正挡板组并跌落到纸箱中；

A5、摄像装置检测到纸箱装满后，矫正挡板组错位阻挡工件，同时顶升装置下降，封箱装置对箱体进行打包；

A6、打包完成的箱体被顶升继续下降，使装箱限位座下降至低于滚筒线，打包后的纸箱经过滚筒线和旋转机构放置在储物支板上；

A7、当储物支板上设有的多个重量传感器，将储物支板重量数据发送至控制***，控制***控制底部移动滑台的带动装箱机构实现打包后纸箱的顺序摆放。

有益效果： 本发明和现有技术相比，采用本发明的搬运机器人，停靠在产品输送线的出料端，装箱机构固定安装在搬运机器人升降支撑板上，出料端对接机器人进料机构，输送装置的一端对接纸箱输送线，将纸箱运送至装箱工位后装箱限位座将纸箱经顶升装置顶升至一定位置完成装箱，装箱完成后输送装置和旋转机构的联合运行将成品箱有序地放置到储物支板完成装箱和搬运的有效整合，进一步精简装箱工序。

附图说明

图1是本发明生产车间搬运机器人的立体图。

图2是本发明装箱机构的正视图。

图3是本发明进料机构的正视图。

图4是本发明进料机构的立体图。

图5是本发明旋转机构的仰视图。

图6是本发明移动机构的结构示意图。

图7是本发明升降螺杆与伸缩螺杆的连接示意图。

图8是本发明伸缩装置的局部放大图。

附图标记为：机器人基座1、行走机构2、升降伸缩装置3、支板组4、升降支板40、储物支板41、机架总成5、进料机构6、进料支架60、滚动托辊组61、矫正挡板组62、第一挡板组620、第二挡板组621、第三挡板组622、调节装置63、输送装置7、输送支架70、滚筒线71、传动链72、输送驱动电机73、装箱工位8、装箱限位座80、顶升装置9、防护外壳10、微型控制主机11、显示屏12、红外检测装置13、旋转机构14、旋转支架140、旋转机构气缸141、旋转轴142、气缸铰接座143、铰接头144、底部移动滑台15、升降装置30、主齿轮301、从齿轮302、升降螺杆303、十字支撑架构304、支撑滑杆305、基座驱动电机306、伸缩装置31、圆形齿轮310、伸缩螺杆311、伸缩滑槽312、滑架313。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1所示的一种生产车间搬运机器人，包括：移动机构和装箱机构；其中移动机构包括：机器人基座1、行走机构2、升降伸缩装置3和支板组4；行走机构2设在机器人基座1两侧，升降伸缩装置3固定安装在机器人基座1上，支板组4固定连接升降伸缩装置3，包括：升降支板40和储物支板41。

如图2至5所示装箱机构固定安装在升降支板40上，包括：机架总成5、进料机构6、装箱工位8和输送装置7。

机架总成5固定安装在升降支板40上，机架总成5的外部设有防护外壳10，防护外壳10的一侧固定安装有微型控制主机11，微型控制主机11的一侧设有人机交互显示屏12。微型控制主机11中设有处理器，处理器连接以下模块：障碍规避模块、定位模块、驱动模块以及数据信息处理模块。障碍规避模块连接机器人本体上的红外检测装置13，并将检测数据发送至机器人控制***，行驶过程中检测到障碍物时控制***控制行走机构2减速或停止。

进料机构6固定安装在机架总成5的顶部，包括：摄像装置、调节装置63、滚动托辊组61和多组矫正挡板组62。摄像装置电连处理器，能够对箱体的内部的装箱状态和进料机构6处的成品位置进行检测和定位。多组矫正挡板组62包括：第一挡板组620、第二挡板组621、第三挡板组622，第一挡板组620对应进料口设在滚动托辊组61的上方，第二挡板组621与第一挡板组620设在同一水平位置，第三挡板组622与第二挡板组621垂直对应，调节装置63设在机架总成5上，包括：传动连接第一挡板组620的调整转轮和传动连接在第二挡板组621两侧的行程气缸。

调整转轮可以实现手动控制和电动控制第三挡板组622的移动位置。电动控制时调整转轮固定连接螺杆，螺杆的另一端固定连接推板，螺杆上套接有同步带，同步带的另一端套接在传动电机动力输出轴端，传动电机的编码器电连处理器；处理器控制电机的转速和转向从而带动第一挡板组620左右运动。传动电机的型号为ZYT46S-10。

行程气缸的动力杆固定连接第二挡板组621，第二挡板组621滑动安装在导轨上，两侧的行程气缸带动第二挡板组621在导轨上左右滑动，行程气缸的控制阀电连处理器，处理器通过摄像装置的检测图像同步通知第一挡板组620和第二挡板组621同步运动或反向运动，摄像装置检测到装箱完成后，处理器控制传动电机停止运转并开启行程气运行，第二挡板组621和一挡板组之间错位，第一挡板组620和第二挡板错位时能够阻挡成品件进入第三挡板，起到阻断作用，装箱过程中，处理器控制传动电机带动第一挡板组620左右运动，同时控制行程气缸的控制阀控制行程气缸带动第二挡板组621，使第一挡板组620之间和第二挡板组621之间形成可供工件通过的通道，工件经过第二挡板组621跌落至第三挡板组622，进而有序的跌落至箱体中，第三挡板组622起到阻挡和分隔的作用防止工件散落至箱体外。

输送装置7包括固定连接在升降支板40上的输送支架70，卡接在输送支架70上的滚筒线71，传动连接在滚筒线71两端的传动链72，以及传动连接传动链72的输送驱动电机73。输送支架70的底部固定连接有旋转机构14，旋转机构14包括：固定连接输送支架70的旋转支架140，固定安装在旋转支架140上的气缸铰接座143，固定连接在气缸铰接左上的旋转机构气缸141，以及设在气缸内部的动力杆，连接在动力杆另一端的铰接头144，套接在铰接头144内部的旋转轴142；输送装置7中还设有装箱工位8，装箱工位8包括设在滚筒线71底部的顶升装置9和固定连接顶升装置9的装箱限位座80，输送装置7的上方设有封箱装置。输送驱动电机73的型号为6IK120GN-CF。

输送驱动电机73通过传动链72驱动滚筒线71转动，从而使纸箱输送线上的纸箱在滚筒线71上前进，纸箱运行至装箱工位8上时，顶升装置9带动装箱限位座80上升，从而举升其纸箱使其远离滚筒线71，进而停靠在第三挡板组622对应处，装箱完成后封箱装置对箱体进行封箱，封箱完成后顶升装置9带动装箱限位座80下降，将纸箱放置在滚筒线71上，同时旋转机构14中的旋转机构气缸141带动旋转支架140从而带动输送支架70在机架总成5内部旋转一定方向，将滚动线转动至机器人两侧的储物支板41上，将纸箱运送至储物支板41上。旋转机构气缸141结构紧凑，转动行程精度高，能够实现稳定的精度控制，响应时间快。

如图6至图8所示升降伸缩装置3包括：基座驱动电机306、齿轮传动组件、以及升降装置30和伸缩装置31。

基座驱动电机306固定连接在机器人基座1底部的一侧，基座驱动电机306的外侧设有电机安装座，齿轮传动组件传动连接基座驱动电机306动力的输出端，升降装置30和伸缩装置31传动连接在齿轮传动组件的一侧，齿轮传动组件包括主齿轮301，从齿轮302以及套接在升降螺杆303上的圆形齿轮310。基座驱动电机306的动力输出端带动主齿轮301运转，动力带动升降伸缩装置3同步升降或伸缩。基座驱动电机306的型号为HTJC-A2。

升降装置30包括：与主齿轮301配适的从齿轮302，套接在从齿轮302上的升降螺杆303，套接在升降螺杆303外侧的十字支撑架构304，以及固定连接在十字支撑架构304上的升降支板40；十字支撑架构304的四端穿插有四个支撑滑杆305，四个支撑滑杆305表面光滑，十字支撑架构304与升降螺杆303相接处设有与升降螺杆303配合的螺纹套，电机的动力经过主齿轮301向从齿轮302传递，从齿轮302带动升降螺杆303转动，从而使十字支撑架构304在四个支撑滑杆305上完成升降，四个支撑滑杆305的一端穿插在机器人基座1上且固定连接机器人基座1，对十字支撑架构304起到支撑作用。

升降支板40上设有底部移动滑台15组件，输送装置7固定安装在底部移动滑台15上，底部移动滑台15的一侧设有同步带和驱动马达，底部移动滑台15在同步带的一侧设有连接块，驱动马达电连处理器带动同步带转动，同时带动输送装置7同底部移动滑台15在滑轨上前后运动。

伸缩装置31包括：伸缩螺杆311为四个，开设在机器人基座1上伸缩滑槽312，卡接在伸缩滑槽312上的滑架313，以及固定连接滑架313的储物支板41；储物支板41尺寸可根据纸箱的尺寸做后期的改装，储物支板41上安装有多个重量传感器，能够实时将货品的质量数据发送至控制***防止出现载货超重现象。两个圆形齿轮310以机器人基座1上为基点对称安装，伸缩螺杆311的另一端固定连接滑架313，两个圆形齿轮310的两侧分别旋接伸缩螺杆311，从而使动力经过两个圆形齿轮310带动伸缩螺杆311反向运动，从而使连接伸缩螺杆311的滑架313同步伸缩或伸张，最终进而连接滑架313的储物支板41伸缩或伸张。

工作步骤如下：

第一步、生产运输线的输出端设有与搬运机器人配适的停靠***和行驶轨道；机器人停靠在停靠***的助停车位上；

第二步、助停车位的一侧设有成品输送线和纸箱输送线，机器人停靠在助停车位上，且进料机构6和装箱工位8与成品输送线和纸箱输送线对接；

第三步、摄像装置检测到纸箱输送线将纸箱从输送装置7运送至装箱工位8装箱限位座80上，顶升装置9运动将纸箱顶起，靠近矫正挡板组62；

第四步、设置在进料支架60矫正挡板组62开始运动，使成品通过矫正挡板组62并跌落到纸箱中；

第五步、摄像装置检测检测到纸箱装满后，矫正挡板组62错位阻挡工件，同时顶升装置9下降，封箱装置对箱体进行打包；

第六步、打包完成的箱体被顶升继续下降，使装箱限位座80下降至低于滚筒线71，打包后的纸箱经过滚筒线71和旋转机构14放置在储物支板41上；

第七步、当储物支板41上设有的多个重量传感器，将储物支板41重量数据发送至控制***，控制***控制底部移动滑台15的带动装箱机构实现打包后纸箱的顺序摆放。

本发明搬运机器人，将装箱和封装和搬运机器人有效的结合在一起，精简生产空间和实现并行工序，节省生产搬运时间，同时也减轻工人劳动量。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种生产车间搬运机器人，与车间输送线配适，其特征在于，包括：

控制***，包括设在机器人本体上的处理器以及与所述处理器相连接的以下模块：障碍规避模块、定位模块、驱动模块以及数据信息处理模块；

移动机构，该移动机构包括：机器人基座，设在机器人基座两侧的行走机构，设在机器人基座上的升降伸缩装置以及固定连接在升降伸缩装置输出端的支板组；

装箱机构，固定安装在升降支撑板上，包括：固定安装在升降支撑板上的机架总成，固定连接在机架总成顶部一侧的进料机构，对应进料机构的装箱工位以及设在装箱工位底部的输送装置；

所述输送装置包括：固定连接在升降支撑板上的输送支架，卡接在输送支架上的滚筒线，传动连接在滚筒线两端的传动链，以及传动连接传动链的驱动电机；所述输送支架的底部固定连接有旋转机构，所述输送装置中设有装箱工位，所述装箱工位上设有顶升装置和固定连接顶升装置的装箱限位座，所述输送装置的上方设有封箱装置；所述旋转机构包括：固定连接输送支架的旋转支架，固定安装在旋转支架上的气缸铰接座，固定连接在气缸铰接左上的旋转机构气缸，以及设在气缸内部的动力杆，连接在动力杆另一端的铰接头，套接在铰接头内部的旋转轴；

所述机架总成的外侧设有防护外壳和固定安装在防护外壳上的微型控制主机，所述微型控制主机的一侧设有人机交互显示屏；

所述控制***中处理器内设在微型控制主机内部，所述障碍规避模块包括固定安装在机器人本体上的多个红外信号检测装置，所述驱动模块为传动连接在行走机构中的驱动电机，所述数据信息处理模块为连接处理器的存储器；

所述升降伸缩装置包括：固定连接在机器人基座底部一侧的驱动电机，传动连接驱动电机动力输出端的齿轮传动组件，传动连接在齿轮传动组件一侧的升降装置和伸缩装置；

所述升降装置包括：与主齿轮配适的从齿轮，套接在从齿轮上的升降螺杆，套接在升降螺杆外侧的十字支撑架构，以及固定连接在十字支撑架构上的升降支板；所述十字支撑架构的四端穿插有四个支撑滑杆，所述十字支撑架构与升降螺杆相接处设有与升降螺杆配合的螺纹，所述驱动电机的动力经过主齿轮向从齿轮传递，从齿轮带动升降螺杆转动，从而使十字支撑架构在四个支撑滑杆上上下滑动，四个支撑滑杆的一端穿插在机器人基座上且固定连接机器人基座；

所述升降支板上设有底部移动滑台组件，所述输送装置固定安装在底部移动滑台上；底部移动滑台的一侧设有同步带和驱动马达，底部移动滑台在同步带的一侧设有连接块，驱动马达电连处理器带动同步带转动，同时带动输送装置同底部移动滑台在滑轨上前后运动；

所述伸缩装置包括；伸缩螺杆，开设在机器人基座上伸缩滑槽，卡接在伸缩滑槽上的滑架，以及固定连接滑架的储物支板；所述储物支板上安装有重量传感器，两个圆形齿轮以机器人基座上为基点上下安装，所述伸缩螺杆的另一端固定连接滑架，所述圆形齿轮带动伸缩螺杆反向运动，从而使连接滑架的储物支板同步伸缩或伸张；重量传感器能够实时将货品的质量数据发送至控制***防止出现载货超重现象。

2.根据权利要求1所述的一种生产车间搬运机器人，其特征在于，所述进料机构包括：设在机架总成一侧的摄像装置，固定连接在机架总成上的进料支架，设在进料支架上的滚动托辊组，固定安装在机架总成顶部的三组矫正挡板组；

三组矫正挡板组包括：第一挡板组、第二挡板组、第三挡板组，第一挡板组对应进料口设在滚动托辊组的上方，第二挡板组与第一挡板组设在同一水平位置，第三挡板组与第二挡板组垂直对应，调节装置设在机架总成上，包括：传动连接第一挡板组的调整转轮和传动连接在第二挡板组两侧的行程气缸；

调整转轮可以实现手动控制和电动控制第三挡板组的移动位置；电动控制时调整转轮固定连接螺杆，螺杆的另一端固定连接推板，螺杆上套接有同步带，同步带的另一端套接在传动电机动力输出轴端，传动电机的编码器电连处理器；处理器控制电机的转速和转向从而带动第一挡板组左右运动；

行程气缸的动力杆固定连接第二挡板组的一端，第二挡板组滑动安装在导轨上，两侧的行程气缸带动第二挡板组在导轨上左右滑动，行程气缸的控制阀电连处理器，处理器通过摄像装置的检测图像同步通知第一挡板组和第二挡板组同步运动或反向运动，摄像装置检测到装箱完成后，处理器控制传动电机停止运转并开启行程气运行，第二挡板组和一挡板组之间错位设置，第一挡板组和第二挡板错位时能够阻挡成品件进入第三挡板，起到阻断作用；装箱过程中，处理器控制传动电机带动第一挡板组左右运动，同时控制行程气缸的控制阀控制行程气缸带动第二挡板组，使第一挡板组之间和第二挡板组之间形成可供工件通过的通道，工件经过第二挡板组跌落至第三挡板组，进而有序的跌落至箱体中，第三挡板组起到阻挡和分隔的作用防止工件散落至箱体外；

顶升装置带动装箱限位座上升，从而举升其纸箱使其远离滚筒线，进而停靠在第三挡板组对应处，装箱完成后封箱装置对箱体进行封箱，封箱完成后顶升装置带动装箱限位座下降，将纸箱放置在滚筒线上。

3.一种生产车间搬运机器人搬运方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

A1、生产运输线的输出端设有与搬运机器人配适的停靠***和行驶轨道；机器人停靠在停靠***的助停车位上；

A2、助停车位的一侧设有成品输送线和纸箱输送线，机器人停靠在助停车位上，且进料机构和装箱工位与成品输送线和纸箱输送线对接；

A3、摄像装置检测到纸箱输送线将纸箱从输送装置运送至装箱工位装箱限位座上，顶升装置运动将纸箱顶起，靠近矫正挡板组；

A4、设置在进料支架矫正挡板组开始运动，使成品通过矫正挡板组并跌落到纸箱中；

A5、摄像装置检测到纸箱装满后，矫正挡板组错位阻挡工件，同时顶升装置下降，封箱装置对箱体进行打包；

A6、打包完成的箱体被顶升继续下降，使装箱限位座下降至低于滚筒线，打包后的纸箱经过滚筒线和旋转机构放置在储物支板上；

A7、当储物支板上设有的多个重量传感器，将储物支板重量数据发送至控制***，控制***控制底部移动滑台的带动装箱机构实现打包后纸箱的顺序摆放。

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