六自由度多功能裝運機器人制造技術

本發明專利技術公開了一種六自由度多功能裝運機器人，包括移動底盤、防傾覆裝置、可調支撐座、回轉裝置、運動執行臂、抓取器和電動氣泵。安裝在移動底盤下方的防傾覆裝置用于防止本發明專利技術在執行裝運任務時發生傾覆，可調支撐座可用于調節抓取器的高度和前后水平位移，回轉裝置用于實現抓取器的左右轉動調節，運動執行臂主要用于執行起吊和下放任務，抓取器可通過機械式夾持或負壓吸附的方式執行物料的抓取任務。本發明專利技術可用于物流或工業生產中的物料移動搬運、裝卸等作業，具有運動靈活性高、適應性強、防傾覆力矩大等優點，還具有結構緊湊、節省存儲空間、調節控制便捷等優點，能克服現有裝運機器人的技術缺陷，更適用于推廣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種自動化裝備領域中的機器人，尤其涉及一種可移動式六自由度多功能裝運機器人。
技術介紹
隨著勞動力價格的上漲，中國制造業的“人口紅利”正在不斷消失。國際經濟形勢復雜多變，世界經濟深度調整，發達國家推進“再工業化”和“制造業回歸”，全球制造業高端化競爭趨勢日益明顯。中國制造業的機器人密度遠低于全球平均水平，機器人產業具有較大的發展空間。工業機器人的技術水平決定了制造業生產的精度、準度與效率，其應用的深度與廣度已成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。然而，我國的制造業自動化技術涉及的材料及關鍵部件等領域都存在很大不足，受制于國外技術。以現代化、自動化的裝備提升傳統產業，推動技術紅利替代人口紅利，成為中國制造產業優化升級和經濟持續增長的必然之選。機器換人已成為推動傳統制造業實現產業轉型升級的一項重要舉措，以現代化、自動化的裝備提升傳統產業，推動技術紅利替代人口紅利，成為新的產業優化升級和經濟持續增長的動力之源，對技術進步、提升勞動力素質、提高企業生產效率、促進產業結構調整、推進工業轉變發展方式等都具有重要意義。裝運機器人是用于自動化移動搬運、裝卸等作業的工業機器人，可通過更換或選擇不同的末端執行器以完成各種不同形狀和狀態的工件搬運、裝卸工作，大大減輕了勞動強度，已被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的場合用于代替人類勞動，還廣泛應用于輕工、醫藥、食品和電子等行業的自動化生產線中，諸如分揀、包裝、封裝等作業往往需要末端執行器在空間中進行裝運作業，但大多是固定安裝式，自由度小，運動靈活性也不高。隨著工業水平的發展，各行各業的用戶對裝運機器人的需求越來越廣泛、性能要求越來越高。部分發達國家已制定出人工裝運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。裝運機器人已成為現代機械制造生產體系中的一項重要組成部分。目前大部分物流公司對于物件的裝卸和轉運采用人工搬運的方法，造成勞動力大而且費工費時等缺點，盡管一些規模較大的公司有屬于自己的搬運機械手，但其針對性較強，一般只能抓取固定形狀的物件，且價格昂貴，靈活性差，難以滿足一般物流運營商或大型商場的廉價實用的需求。因此對于一般物流運營商或商場來說，迫切需要一種經濟并且具有載運不同貨物的商品裝運機器人。關于裝運機器人的發展，國內現有專利文獻中也提出了很多技術實施方案。如申請號為201610005259.4的中國專利公開了“一種麥克納姆輪全向移動搬運機器人”，具有六自由度機械手，但抓取端較為單一，適應性較差；申請號為201510545829.4的中國專利公開了“一種碼垛機器人”，其回轉組件與擺臂組件的結構較為復雜，成本高，不適合小型企業使用；申請號為201510593885.5的中國專利公開了“一種動支架三自由度搬運機器人”，結構較為簡單，采用平行四邊形定理限制末端執行機構的自由度，有效地解決了機器人結構笨重和結構剛度和強度不足的問題，但機器人自由度較少，且不可移動，局限性較大；申請號為201310405360.5的中國專利公開了“一種五自由度混聯工業機器人”，其工作空間大，具有高度靈活性和柔性結構緊湊，可實現搬運，噴涂，裝配等多種工程作業，但不可移動，只適用于固定生產線，不能隨意改變工作狀態；申請號為201610028781.4的中國專利公開了“基于移動機械臂的搬運機器人”，將基于麥克納姆輪的移動式車體與液壓機械臂結合在一起，具有移動靈活、功率密度大等優點，但工作方向較為單一，工作范圍小。綜上，現有的工業裝運機器人的結構尚有可改進的空間，工作范圍小，控制繁瑣，結構穩定性差，且抓頭形狀單一，只能針對特定的產品進行設計，對實際工況的適應性差，不能夠輕易轉換使用環境。本專利技術涉及的六自由度多功能裝運機器人，可用于解決小物流運行商和商場裝卸、轉運貨物需要耗費大量人力物力、增加大量成本等問題，實現最大可能的機器代人，提高效率；也可用于工業生產中的物料搬運作業，如鑄造車間內的砂箱、型芯等物料移動搬運、吊裝和下芯作業等，替代人工作業。本專利技術防傾覆軸距可調設計可根據重物重量，調整兩側向支撐輪的位置和間距，提高了物料轉運的安全性，同時，本專利技術運動自由度多，運動靈活，調節、存儲方便，符合小物流運行商和商場需求，節省使用空間，能克服現有裝運機器人的技術缺陷，更適用于推廣。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，提供一種六自由度多功能裝運機器人，使裝運機器人具有較好的動力學性能和作業穩定性，能較好的滿足物料裝運作業的要求，可克服現有技術的缺陷。本專利技術所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現。一種六自由度多功能裝運機器人，包括移動底盤、防傾覆裝置、可調支撐座、回轉裝置、運動執行臂、抓取器和電動氣泵。其中，所述的防傾覆裝置安裝在移動底盤的下方，用于防止本專利技術在執行裝運任務時發生傾覆；所述的可調支撐座位于移動底盤與回轉裝置之間，可用于調節抓取器的高度和前后水平位移，所述的可調支撐座的上下兩端分別與回轉裝置、移動底盤通過螺釘相固連；所述的運動執行臂的底部固定安裝在回轉裝置上，主要用于執行起吊和下放任務；所述的抓取器安裝在運動執行臂的前末端，且與運動執行臂通過轉動副相連接，用于執行物料的抓取任務；所述的回轉裝置用于實現運動執行臂和抓取器繞回轉裝置的回轉軸線轉動；所述的電動氣泵固定安裝在回轉裝置的回轉安裝座上，且位于回轉安裝座的后端，用于為抓取器和防傾覆裝置、可調支撐座或運動執行臂中的雙作用氣缸提供壓力氣源。用于執行移動和負載行走任務的移動底盤包括車架、自驅動車輪和踏板。所述的車架呈U形結構，且在車架上設有矩形工藝孔和圓形工藝孔，在車架的尾部中間設有驅動電源，用于為電動氣泵和防傾覆裝置、可調支撐座或運動執行臂中的電動推桿提供電源；所述的自驅動車輪有四組，均通過螺釘對稱安裝在車架的底部；用于為操作者提供站立位置的踏板位于車架的后端，且與車架之間通過鉸鏈和扭簧相連接，使踏板在非工作時保持折疊狀態。所述的自驅動車輪由行走輪、減速電機和車輪支架組成。所述的車輪支架通過螺釘固定安裝在車架的底部，所述的減速電機通過螺釘固定安裝在車輪支架上，用于為行走輪提供動力；所述的行走輪固定安裝在減速電機的輸出軸上，且與減速電機的輸出軸通過平鍵相連接。所述的防傾覆裝置包括滑移橫梁、導軌、電動可調側支腿和平移推桿。其中，所述的導軌通過螺釘固定安裝在車架的下方，所述的滑移橫梁通過滑塊與導軌相連接，并在平移推桿的驅動下可沿著導軌前后移動，進而驅動電動可調側支腿前后移動；所述的電動可調側支架由扁平式減速電機、側連桿和萬向剎車腳輪組成，所述的側連桿的一端通過扁平式減速電機與滑移橫梁的外側端相連接，所述的萬向剎車腳輪在安裝側連桿的另一端；所述的平移推桿的前端與滑移橫梁通過鉸鏈相連接，所述的平移推桿的后端與車架通過鉸鏈相連接。所述的扁平式減速電機用于調節側連桿與滑移橫梁之間的夾角，進而調節防傾覆裝置的防傾覆力矩。所述的可調支撐座包括前支撐桿、后支撐桿和調節推桿。其中，所述的前支撐桿的下端與車架通過第一連接耳座相連接，所述的前支撐桿的上端與回轉裝置的回轉安裝座通過第二連接耳座相連；所述的后支撐桿的下端通過第三連接耳座與車架相連接，后支撐桿的上端通過第四連接耳座與回轉安裝座本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六自由度多功能裝運機器人，包括移動底盤、防傾覆裝置、可調支撐座、回轉裝置、運動執行臂、抓取器和電動氣泵，其特征在于：所述的防傾覆裝置安裝在移動底盤的下方；所述的可調支撐座位于移動底盤與回轉裝置之間，其上下兩端分別與回轉裝置、移動底盤通過螺釘相固連；所述的運動執行臂的底部固定安裝在回轉裝置上；所述的抓取器安裝在運動執行臂的前末端，且與運動執行臂通過轉動副相連接；所述的電動氣泵固定安裝在回轉裝置的回轉安裝座上；所述的移動底盤包括車架、自驅動車輪和踏板，所述的車架呈U形結構，且在車架上設有矩形工藝孔和圓形工藝孔，在車架的尾部中間設有驅動電源；所述的自驅動車輪有四組，均通過螺釘對稱安裝在車架的底部；所述的踏板位于車架的后端，且與車架之間通過鉸鏈和扭簧相連接；所述的自驅動車輪由行走輪、減速電機和車輪支架組成，所述的車輪支架通過螺釘固定安裝在車架的底部，所述的減速電機通過螺釘固定安裝在車輪支架上，所述的行走輪固定安裝在減速電機的輸出軸上；所述的防傾覆裝置包括滑移橫梁、導軌、電動可調側支腿和平移推桿，所述的導軌通過螺釘固定安裝在車架的下方，所述的滑移橫梁通過滑塊與導軌相連接；所述的電動可調側支架由扁平式減速電機、側連桿和萬向剎車腳輪組成，所述的側連桿的一端通過扁平式減速電機與滑移橫梁的外側端相連接，所述的萬向剎車腳輪在安裝側連桿的另一端；所述的平移推桿的前端與滑移橫梁通過鉸鏈相連接，所述的平移推桿的后端與車架通過鉸鏈相連接；所述的可調支撐座包括前支撐桿、后支撐桿和調節推桿，所述的前支撐桿的下端與車架通過第一連接耳座相連接，所述的前支撐桿的上端與回轉裝置的回轉安裝座通過第二連接耳座相連；所述的后支撐桿的下端通過第三連接耳座與車架相連接，后支撐桿的上端通過第四連接耳座與回轉安裝座相連接；所述的調節推桿的前端通過第五連接耳座與車架相連接，所述的調節推桿的后端與后支撐桿通過鉸鏈相連接；第一連接耳座、第三連接耳座和第五連接耳座均通過螺釘平行固定在車架上，第二連接耳座、第四連接耳座均通過螺釘平行固定在回轉安裝座的下方；所述的回轉裝置包括回轉安裝座、回轉減速電機、主動齒輪、從動齒輪軸、軸承座、徑向軸承、推力軸承和端蓋，所述的回轉減速電機固定安裝在回轉安裝座的下方；所述的主動齒輪安裝在回轉減速電機的輸出軸上，且位于回轉安裝座的上方；所述的從動齒輪軸通過軸承座、徑向軸承、推力軸承與回轉安裝座相連接；所述的軸承座位于從動齒輪軸的從動齒輪與回轉安裝座之間，且與回轉安裝座通過螺釘相連接；所述的端蓋通過螺釘固定安裝在回轉安裝座的下方；所述的主動齒輪與從動齒輪軸的從動齒輪相嚙合；所述的運動執行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊桿、配重裝置、前臂和懸吊關節，所述的U型支架的底部通過螺釘與從動齒輪軸的從動齒輪固連；所述的主平衡臂為平行四邊形連桿機構，主平衡臂的中部與U型支架的頂部通過兩個軸線平行的鉸鏈相連接；所述的配重裝置位于主平衡臂的后端，且與主平衡臂相固連；所述的配重裝置包括T型架、配重塊和安全螺母，所述的T型架的前端與主平衡臂的尾部相固連，所述的配重塊對稱套裝在T型架上，所述的安全螺母安裝在T型架的后端且與T型架通過螺紋相連接；所述的起吊桿的下端與U型支架的底部通過鉸鏈相連接，起吊桿的上端與主平衡臂通過鉸鏈相連接；所述的前臂位于主平衡臂的前端，且與主平衡臂通過垂直鉸鏈相連接；所述的懸吊關節位于前臂的前端，且與前臂通過水平鉸鏈相連接；所述的主平衡臂包括上平衡梁、下平衡梁、平行連桿和連接座，所述的上平衡梁、下平衡梁平行安裝在U型支架上，且與U型支架、平行連桿、連接座均通過鉸鏈相連接；所述的懸吊關節包括上吊耳、萬向節和T型軸，所述的上吊耳位于萬向節的上端，且與萬向節固連，所述的上吊耳與前臂的前端通過水平鉸鏈相連接；所述的T型軸位于萬向節的下端，且與萬向節通過銷軸相連接，所述的T型軸與抓取器通過軸承、軸承壓蓋相連接。...

【技術特征摘要】
1.一種六自由度多功能裝運機器人，包括移動底盤、防傾覆裝置、可調支撐座、回轉裝置、運動執行臂、抓取器和電動氣泵，其特征在于：所述的防傾覆裝置安裝在移動底盤的下方；所述的可調支撐座位于移動底盤與回轉裝置之間，其上下兩端分別與回轉裝置、移動底盤通過螺釘相固連；所述的運動執行臂的底部固定安裝在回轉裝置上；所述的抓取器安裝在運動執行臂的前末端，且與運動執行臂通過轉動副相連接；所述的電動氣泵固定安裝在回轉裝置的回轉安裝座上；所述的移動底盤包括車架、自驅動車輪和踏板，所述的車架呈U形結構，且在車架上設有矩形工藝孔和圓形工藝孔，在車架的尾部中間設有驅動電源；所述的自驅動車輪有四組，均通過螺釘對稱安裝在車架的底部；所述的踏板位于車架的后端，且與車架之間通過鉸鏈和扭簧相連接；所述的自驅動車輪由行走輪、減速電機和車輪支架組成，所述的車輪支架通過螺釘固定安裝在車架的底部，所述的減速電機通過螺釘固定安裝在車輪支架上，所述的行走輪固定安裝在減速電機的輸出軸上；所述的防傾覆裝置包括滑移橫梁、導軌、電動可調側支腿和平移推桿，所述的導軌通過螺釘固定安裝在車架的下方，所述的滑移橫梁通過滑塊與導軌相連接；所述的電動可調側支架由扁平式減速電機、側連桿和萬向剎車腳輪組成，所述的側連桿的一端通過扁平式減速電機與滑移橫梁的外側端相連接，所述的萬向剎車腳輪在安裝側連桿的另一端；所述的平移推桿的前端與滑移橫梁通過鉸鏈相連接，所述的平移推桿的后端與車架通過鉸鏈相連接；所述的可調支撐座包括前支撐桿、后支撐桿和調節推桿，所述的前支撐桿的下端與車架通過第一連接耳座相連接，所述的前支撐桿的上端與回轉裝置的回轉安裝座通過第二連接耳座相連；所述的后支撐桿的下端通過第三連接耳座與車架相連接，后支撐桿的上端通過第四連接耳座與回轉安裝座相連接；所述的調節推桿的前端通過第五連接耳座與車架相連接，所述的調節推桿的后端與后支撐桿通過鉸鏈相連接；第一連接耳座、第三連接耳座和第五連接耳座均通過螺釘平行固定在車架上，第二連接耳座、第四連接耳座均通過螺釘平行固定在回轉安裝座的下方；所述的回轉裝置包括回轉安裝座、回轉減速電機、主動齒輪、從動齒輪軸、軸承座、徑向軸承、推力軸承和端蓋，所述的回轉減速電機固定安裝在回轉安裝座的下方；所述的主動齒輪安裝在回轉減速電機的輸出軸上，且位于回轉安裝座的上方；所述的從動齒輪軸通過軸承座、徑向軸承、推力軸承與回轉安裝座相連接；所述的軸承座位于從動齒輪軸的從動齒輪與回轉安裝座之間，且與回轉安裝座通過螺釘相連接；所述的端蓋通過螺釘固定安裝在回轉安裝座的下方；所述的主動齒輪與從動齒輪軸的從動齒輪相嚙合；所述的運動執行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊桿、配重裝置、前臂和懸吊關節，所述的U型支架的底部通過螺釘與從動齒輪軸的從動齒輪固連；所述的主平衡臂為平行四邊形連桿機構，主平衡臂的中部與U型支架的頂部通過兩個軸線平行的鉸鏈相連接；所述的配重裝置位于主平衡臂的后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王成軍，鄭艷，郭永存，賈培英，程浩杰，丁正榮，沈豫浙，
申請(專利權)人：安徽理工大學，丁正榮，
類型：發明
國別省市：安徽;34