CN207566453U - 一种仓库管材搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仓库管材搬运机器人，属于搬运机器人领域。本实用新型包括车身，该车身包括车架和安装在车架底部的车轮，还包括升降机构，在升降机构上安装有抓取机构；升降机构有三个，通过对升降机构位置的限定，使三个抓取机构呈三角排布，分别抓取U型管上的三个位置点。本实用新型通过三个抓取机构的相互配合，可实现对U型管材的搬运，且三个抓取机构相互配合形成三角结构，可将U型管牢牢卡住，不易脱落，另外通过升降机构与平移机构的相互配合能够实现机械手的灵活移动，不受空间限制，可实现对U型管材的高效搬运和准确放置，实用性较强。

Description

一种仓库管材搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及搬运机器人技术领域，更具体地说，涉及一种仓库管材搬运机器人。

背景技术

目前，随着工业的迅猛发展，在自动化工厂里，产品从生产到运输都离不开机器人的帮助。然而，在机器人搬运管材的过程中，特别是对于U型管材，由于形状特殊，现有技术中的搬运机器人多是通过一点或两点的抓取，很难实现U型管材搬运过程的稳定性，实用性不够。因此，U型管材搬运机器人的研制对于搬运机器人行业来说具有重要的意义。

经检索，已有专利方案公开。如中国专利：一种管材运料机器人及其装配方法，申请号：2015107309307，申请日：2015.10.31。该发明公开了一种管材运料机器人，包括机器人本体、用于检测管材位置的检测装置和用于控制机器人运动并移动管材的控制装置；机器人本体至少包括车轮、车架、用于夹紧管道的机械臂和用于驱动车轮及机械臂的驱动装置，机械臂包括与车架同轴转动连接的第一液压伸缩杆、与第一液压伸缩杆折弯连接的第二液压伸缩杆、设于第二液压伸缩杆末端的滚动轴承、设于滚动轴承一端的支撑块、设于支撑块上的电机、及设于电机的输出轴上的用于夹住管材的弧形卡头；本发明的有益效果是：机器人能够自动规划出最高效、最准确的移动运输路径，实现对杂乱堆放的管材进行分类搬运堆放处理，移动速度快，处理高效。但其不足之处在于该机器人的机械臂并排安装于所述车架上，无法适用于U型管材的搬运，且用于夹住管材的弧形卡头不能实现灵活的开合，无法适用于不同规格U型管的搬运。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有管材搬运机器人无法搬运U型管材的不足，提供了一种仓库管材搬运机器人。本实用新型的通过对机器人抓取机构排布位置的改进，使其能够抓取U型管，进而能够实现对U型棺材的搬运。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种仓库管材搬运机器人，包括车身，该车身包括车架和安装在车架底部的车轮，还包括升降机构，在升降机构上安装有抓取机构；所述升降机构有三个，通过对升降机构位置的限定，使三个抓取机构呈三角排布，分别抓取U型管上的三个位置点，所述三个抓取机构形成三抓定位，使U型管在抓取和搬运的行走过程中比较平稳，不会产生左右摇摆的情况。

作为本实用新型更进一步的改进，所述升降机构包括丝杠、丝杠螺母和升降平台，所述丝杠和升降平台安装在车架上，所述升降平台与丝杠螺母固连，通过丝杠与丝杠螺母的配合控制升降平台上下移动。

作为本实用新型更进一步的改进，所述车架前端开口，并在车架前端中部设置一个升降机构，车架尾端并列设置另外两个升降机构，位于尾端的两个升降机构关于车架中截面对称。前端的一个升降机构和尾端的两个升降机构形成三角排布。

作为本实用新型更进一步的改进，所述抓取机构包括平移机构和机械手，将车身从前端到尾端的方向设定为纵向，与纵向水平垂直的方向设定为横向，所述抓取机构通过平移机构控制机械手横向或纵向移动，所述机械手用于抓取管材。

作为本实用新型更进一步的改进，位于车架前端的升降机构上所安装的平移机构为纵向平移机构。

作为本实用新型更进一步的改进，所述平移机构包括两对平行设置的带轮、皮带和移动平台，每对带轮中的驱动轮通过电机转轴驱动，并由皮带进行传动；所述移动平台通过导向杆支撑，并与皮带固连，通过皮带进行驱动。

作为本实用新型更进一步的改进，所述机械手包括电机座、驱动轴、连接架、驱动手臂和抓手，所述电机座安装在移动平台底部，电机座上安装有驱动轴；所述连接架上端与电机座相连，连接架下端安装有驱动手臂，通过驱动轴控制驱动手臂上的抓手抓取管材。

所述驱动轴外周设有螺纹，该驱动轴上螺纹连接有抓手驱动座，驱动手臂通过抓手驱动座里的驱动电机驱动，实现开合；所述连接架上端与电机座相连，连接架下端铰接有对置的驱动手臂，驱动手臂与连接架螺纹连接，所述抓手螺纹连接在驱动手臂的下方。

所述驱动手臂包括有两个对称设置的外手臂和两个对称设置的内手臂，外手臂通过螺纹连接分为上下两个部分，上部分与连接架螺纹连接，下部分与抓手螺纹连接；内手臂的一端与抓手驱动座螺纹连接，另一端螺纹连接在两个外手臂的下部，外手臂与内手臂相配合，通过抓手驱动座驱动，实现驱动手臂的开合，从而带动抓手的开合，实现管材的抓取与堆放。

作为本实用新型更进一步的改进，所述驱动手臂上安装的两个抓手对称设置，抓手相对的一侧设置有弧形凹槽。

作为本实用新型更进一步的改进，所述抓手上的弧形凹槽有两个，包括位于上侧的第一凹槽和下侧的第二凹槽，所述第一凹槽的曲率半径大于第二凹槽，最大程度地保护U型管，防止在抓取过程中滑落。

作为本实用新型更进一步的改进，所述车架上安装有摄像头，该摄像头与机器人的控制***电连接，能够将U型管材准确定位，并计算出最优路线，高效搬运。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种仓库管材搬运机器人，包括车身，该车身包括车架和安装在车架底部的车轮，还包括升降机构，在升降机构上安装有抓取机构；所述升降机构有三个，通过对升降机构位置的限定，使三个抓取机构呈三角排布，分别抓取U型管上的三个位置点，三个抓取机构形成三抓定位，将U型管牢牢卡住，不易脱落，实现对U型管材的稳定搬运。

(2)本实用新型的一种仓库管材搬运机器人，升降机构包括丝杠、丝杠螺母和升降平台，通过丝杠与丝杠螺母的配合控制升降平台上下移动。车架前端开口，并在车架前端中部设置一个升降机构，车架尾端并列设置另外两个升降机构，位于尾端的两个升降机构关于车架中截面对称，前端的一个升降机构和尾端的两个升降机构形成三角排布。抓取机构包括平移机构和机械手，抓取机构通过平移机构控制机械手横向或纵向移动。三个升降机构和三个抓取机构相互配合，可实现机械手在X、Y、Z方向上的灵活移动，不受空间限制，有利于抓取不同形状的U型管材。

(3)本实用新型的一种仓库管材搬运机器人，机械手包括电机座、驱动轴、连接架、驱动手臂和抓手，驱动轴外周设有螺纹，驱动轴上螺纹连接有抓手驱动座，连接架上端与机座相连，连接架下端安装有驱动手臂，驱动手臂包括有两个对称设置的外手臂和两个对称设置的内手臂，通过驱动轴控制驱动手臂上的外手臂和内手臂的开合，进一步驱动抓手抓取管材。从而最大程度地实现机械手的开合，满足不同规格U型管的搬运。

(4)本实用新型的一种仓库管材搬运机器人，抓手上设置有位于上侧的第一凹槽和下侧的第二凹槽，第一凹槽的曲率半径大于第二凹槽，从而最大程度地保护U型管，防止在抓取过程中滑落。

附图说明

图1为U型管材搬运机器人的主视结构示意图。

图2为升降机构与抓取机构的结构示意图。

图3为控制***的位置示意图。

图4为机械手的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、车身；101、车架；102、车轮；2、升降机构；201、丝杠；202、丝杠螺母；203、升降平台；3、抓取机构；301、带轮；302、皮带；303、移动平台；305、机械手；3051、电机座；3052、驱动轴；3053、连接架；3054、驱动手臂；3055、抓手；30551、第一凹槽；30552、第二凹槽；4、摄像头。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例的一种仓库管材搬运机器人，包括车身1，该车身1包括车架101和安装在车架底部的车轮102，还包括升降机构2，在升降机构2上安装有抓取机构3；所述升降机构2有三个，车架前端中部设置一个升降机构，车架尾端并列设置另外两个升降机构，位于尾端的两个升降机构关于车架中截面对称。通过对升降机构2位置的限定，使三个抓取机构3呈三角排布，分别抓取U型管上的三个位置点，牢固地抓住U型管材。

进一步地，车架101前端开口，抓取U型管时，从车身的前端驶入；车轮102可为麦克纳姆轮，提供全方位移动方式。

车架101可以是框架结构，方便运输工人观测装载情况；该车架101外侧也可以封装部分板材，以加强结构，同时能够防止外部油污对车身的腐蚀。本实施例所指的开口是指在车架101一侧的底部开设槽口，即除去车架上的阻挡件，提供U型管材的进入空间，否则通过车身的移动无法把U型管调控到抓取机构下方。为了方便描述，本实施例中定义开口的一端即为车架的前端。

本实施例中车轮102采用麦克纳姆轮，当然，也可以采用电机控制的万向轮，由于不便于控制、转弯时摩擦力大的原因，万向轮效果相对较差。所设置的车轮102可以为三角结构，或者是分侧排布，每侧排布2个或3个轮子。本实施例优选每侧排布2个轮子，即车身由四个轮子支撑，运输时能够兼顾灵活性和承载能力，具有较好的使用效果。

本实施例中的升降机构2包括丝杠201、丝杠螺母202和升降平台203，所述丝杠201和升降平台203安装在车架101上，所述升降平台203与丝杠螺母202固连，通过丝杠201与丝杠螺母202的配合控制升降平台上下移动。

将车身1从前端到尾端的方向设定为纵向，与纵向水平垂直的方向设定为横向，抓取机构3包括平移机构和机械手305，所述抓取机构通过平移机构控制机械手305横向或纵向移动，所述机械手305用于抓取管材。

位于车架前端的升降机构2上所安装的平移机构为纵向平移机构。

本实施例中的平移机构包括两对平行设置的带轮301、皮带302和移动平台303，每对带轮中的驱动轮通过电机转轴驱动，并由皮带302进行传动；所述移动平台通过导向杆支撑，并与皮带302固连，通过皮带302进行驱动。当U型管驶入车架后，可以通过调节移动平台横向与纵向的移动，来找准U型管的位置。

本实施例中的机械手305包括电机座3051、驱动轴3052、连接架3053、驱动手臂3054和抓手3055，所述电机座3051安装在移动平台底部，电机座3051上安装有驱动轴；所述连接架3053下端安装有驱动手臂3054，通过驱动轴控制驱动手臂3054上的抓手3055抓取管材。

所述驱动轴上螺纹连接有抓手驱动座，驱动手臂3054通过抓手驱动座里的驱动电机驱动，实现开合；所述连接架3053上端与电机座3052相连，连接架3053下端铰接有对置的驱动手臂3054，驱动手臂3054与连接架3054螺纹连接，所述抓手3055螺纹连接在驱动手臂的下方。

所述驱动手臂3054包括有两个对称设置的外手臂和两个对称设置的内手臂，外手臂的上部分与连接架3053螺纹连接，下部分与抓手3055螺纹连接；内手臂的一端与抓手驱动座螺纹连接，另一端螺纹连接在两个外手臂的下部，外手臂与内手臂相配合，抓取U型管时通过抓手驱动座驱动，实现驱动手臂的开合，从而带动抓手的开合，实现管材的抓取与堆放。

本实施例中的驱动手臂上安装的两个抓手3055对称设置，抓手3055相对的一侧设置有弧形凹槽，包括位于上侧的第一凹槽30551和下侧的第二凹槽30552，所述第一凹槽30551的曲率半径大于第二凹槽30552，防止在抓取过程中滑落。

本实施例中的车架上安装有摄像头4，该摄像头4与机器人的控制***电连接，能够将U型管材准确定位，并计算出最优路线，高效搬运。

本实用新型中两对带轮垂直布置，并且让其中一对带轮的皮带固定到另一对皮带上，使用移动平台连接，此时，机械手在水平面上X与Y的自由度就得以实现，即能够在两个相互垂直的方向上移动，同时带轮通过轴与步进电机相连，使得带轮的转动角度可以得到控制，即可以控制机械手在水平面上的位置，三个升降机构以前一后二的方式放在车架上，车架驶进至管材进入车体内部的中心部分，并能够让前段机械手抓住管材的头部中心，后端两个机械手分别抓住管材的两端，这样，车体能够稳定搬运U型管材。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种仓库管材搬运机器人，包括车身(1)，该车身(1)包括车架(101)和安装在车架(101)底部的车轮(102)，其特征在于：还包括升降机构(2)，在升降机构(2)上安装有抓取机构(3)；所述升降机构(2)有三个，通过对升降机构(2)位置的限定，使三个抓取机构(3)呈三角排布，分别抓取U型管上的三个位置点。

2.根据权利要求1所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述升降机构(2)包括丝杠(201)、丝杠螺母(202)和升降平台(203)，所述丝杠(201)和升降平台(203)安装在车架(101)上，所述升降平台(203)与丝杠螺母(202)固连，通过丝杠(201)与丝杠螺母(202)的配合控制升降平台(203)上下移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述车架(101)前端开口，并在车架(101)前端中部设置一个升降机构(2)，车架(101)尾端并列设置另两个升降机构(2)，位于尾端的两个升降机构(2)关于车架(101)中截面对称。

4.根据权利要求1所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述抓取机构(3)包括平移机构和机械手(305)，通过平移机构控制机械手(305)横向或纵向移动，所述机械手(305)用于抓取管材。

5.根据权利要求1所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：位于车架(101)前端的升降机构(2)上所安装的平移机构为纵向平移机构。

6.根据权利要求5所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述平移机构包括两对平行设置的带轮(301)、皮带(302)和移动平台(303)，每对带轮(301)中的驱动轮通过电机转轴驱动，并由皮带(302)进行传动；所述移动平台(303)通过导向杆支撑，并与皮带(302)固连，通过皮带(302)进行驱动。

7.根据权利要求4所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述机械手(305)包括电机座(3051)、驱动轴(3052)、连接架(3053)、驱动手臂(3054)和抓手(3055)，所述电机座(3051)安装在移动平台底部，电机座(3051)上安装有驱动轴(3052)；所述连接架(3053)上端与电机座(3051)相连，连接架(3053)下端安装有驱动手臂(3054)，通过驱动轴(3052)控制驱动手臂(3054)上的抓手(3055)抓取管材。

8.根据权利要求7所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述驱动手臂(3054)上安装的两个抓手(3055)对称设置，抓手(3055)相对的一侧设置有弧形凹槽。

9.根据权利要求8所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述抓手(3055)上的弧形凹槽有两个，包括位于上侧的第一凹槽和下侧的第二凹槽。

10.根据权利要求1～2或4～9中任一项所述的一种仓库管材搬运机器人，其特征在于：所述车架(101)上安装有摄像头(4)，该摄像头(4)与机器人的控制***电连接。