六自由度多功能装运机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵。安装在移动底盘下方的防倾覆装置用于防止本发明专利技术在执行装运任务时发生倾覆，可调支撑座可用于调节抓取器的高度和前后水平位移，回转装置用于实现抓取器的左右转动调节，运动执行臂主要用于执行起吊和下放任务，抓取器可通过机械式夹持或负压吸附的方式执行物料的抓取任务。本发明专利技术可用于物流或工业生产中的物料移动搬运、装卸等作业，具有运动灵活性高、适应性强、防倾覆力矩大等优点，还具有结构紧凑、节省存储空间、调节控制便捷等优点，能克服现有装运机器人的技术缺陷，更适用于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动化装备领域中的机器人，尤其涉及一种可移动式六自由度多功能装运机器人。
技术介绍
随着劳动力价格的上涨，中国制造业的“人口红利”正在不断消失。国际经济形势复杂多变，世界经济深度调整，发达国家推进“再工业化”和“制造业回归”，全球制造业高端化竞争趋势日益明显。中国制造业的机器人密度远低于全球平均水平，机器人产业具有较大的发展空间。工业机器人的技术水平决定了制造业生产的精度、准度与效率，其应用的深度与广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。然而，我国的制造业自动化技术涉及的材料及关键部件等领域都存在很大不足，受制于国外技术。以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为中国制造产业优化升级和经济持续增长的必然之选。机器换人已成为推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措，以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源，对技术进步、提升劳动力素质、提高企业生产效率、促进产业结构调整、推进工业转变发展方式等都具有重要意义。装运机器人是用于自动化移动搬运、装卸等作业的工业机器人，可通过更换或选择不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运、装卸工作，大大减轻了劳动强度，已被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的场合用于代替人类劳动，还广泛应用于轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装等作业往往需要末端执行器在空间中进行装运作业，但大多是固定安装式，自由度小，运动灵活性也不高。随着工业水平的发展，各行各业的用户对装运机器人的需求越来越广泛、性能要求越来越高。部分发达国家已制定出人工装运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。装运机器人已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。目前大部分物流公司对于物件的装卸和转运采用人工搬运的方法，造成劳动力大而且费工费时等缺点，尽管一些规模较大的公司有属于自己的搬运机械手，但其针对性较强，一般只能抓取固定形状的物件，且价格昂贵，灵活性差，难以满足一般物流运营商或大型商场的廉价实用的需求。因此对于一般物流运营商或商场来说，迫切需要一种经济并且具有载运不同货物的商品装运机器人。关于装运机器人的发展，国内现有专利文献中也提出了很多技术实施方案。如申请号为201610005259.4的中国专利公开了“一种麦克纳姆轮全向移动搬运机器人”，具有六自由度机械手，但抓取端较为单一，适应性较差；申请号为201510545829.4的中国专利公开了“一种码垛机器人”，其回转组件与摆臂组件的结构较为复杂，成本高，不适合小型企业使用；申请号为201510593885.5的中国专利公开了“一种动支架三自由度搬运机器人”，结构较为简单，采用平行四边形定理限制末端执行机构的自由度，有效地解决了机器人结构笨重和结构刚度和强度不足的问题，但机器人自由度较少，且不可移动，局限性较大；申请号为201310405360.5的中国专利公开了“一种五自由度混联工业机器人”，其工作空间大，具有高度灵活性和柔性结构紧凑，可实现搬运，喷涂，装配等多种工程作业，但不可移动，只适用于固定生产线，不能随意改变工作状态；申请号为201610028781.4的中国专利公开了“基于移动机械臂的搬运机器人”，将基于麦克纳姆轮的移动式车体与液压机械臂结合在一起，具有移动灵活、功率密度大等优点，但工作方向较为单一，工作范围小。综上，现有的工业装运机器人的结构尚有可改进的空间，工作范围小，控制繁琐，结构稳定性差，且抓头形状单一，只能针对特定的产品进行设计，对实际工况的适应性差，不能够轻易转换使用环境。本专利技术涉及的六自由度多功能装运机器人，可用于解决小物流运行商和商场装卸、转运货物需要耗费大量人力物力、增加大量成本等问题，实现最大可能的机器代人，提高效率；也可用于工业生产中的物料搬运作业，如铸造车间内的砂箱、型芯等物料移动搬运、吊装和下芯作业等，替代人工作业。本专利技术防倾覆轴距可调设计可根据重物重量，调整两侧向支撑轮的位置和间距，提高了物料转运的安全性，同时，本专利技术运动自由度多，运动灵活，调节、存储方便，符合小物流运行商和商场需求，节省使用空间，能克服现有装运机器人的技术缺陷，更适用于推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种六自由度多功能装运机器人，使装运机器人具有较好的动力学性能和作业稳定性，能较好的满足物料装运作业的要求，可克服现有技术的缺陷。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵。其中，所述的防倾覆装置安装在移动底盘的下方，用于防止本专利技术在执行装运任务时发生倾覆；所述的可调支撑座位于移动底盘与回转装置之间，可用于调节抓取器的高度和前后水平位移，所述的可调支撑座的上下两端分别与回转装置、移动底盘通过螺钉相固连；所述的运动执行臂的底部固定安装在回转装置上，主要用于执行起吊和下放任务；所述的抓取器安装在运动执行臂的前末端，且与运动执行臂通过转动副相连接，用于执行物料的抓取任务；所述的回转装置用于实现运动执行臂和抓取器绕回转装置的回转轴线转动；所述的电动气泵固定安装在回转装置的回转安装座上，且位于回转安装座的后端，用于为抓取器和防倾覆装置、可调支撑座或运动执行臂中的双作用气缸提供压力气源。用于执行移动和负载行走任务的移动底盘包括车架、自驱动车轮和踏板。所述的车架呈U形结构，且在车架上设有矩形工艺孔和圆形工艺孔，在车架的尾部中间设有驱动电源，用于为电动气泵和防倾覆装置、可调支撑座或运动执行臂中的电动推杆提供电源；所述的自驱动车轮有四组，均通过螺钉对称安装在车架的底部；用于为操作者提供站立位置的踏板位于车架的后端，且与车架之间通过铰链和扭簧相连接，使踏板在非工作时保持折叠状态。所述的自驱动车轮由行走轮、减速电机和车轮支架组成。所述的车轮支架通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的减速电机通过螺钉固定安装在车轮支架上，用于为行走轮提供动力；所述的行走轮固定安装在减速电机的输出轴上，且与减速电机的输出轴通过平键相连接。所述的防倾覆装置包括滑移横梁、导轨、电动可调侧支腿和平移推杆。其中，所述的导轨通过螺钉固定安装在车架的下方，所述的滑移横梁通过滑块与导轨相连接，并在平移推杆的驱动下可沿着导轨前后移动，进而驱动电动可调侧支腿前后移动；所述的电动可调侧支架由扁平式减速电机、侧连杆和万向刹车脚轮组成，所述的侧连杆的一端通过扁平式减速电机与滑移横梁的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮在安装侧连杆的另一端；所述的平移推杆的前端与滑移横梁通过铰链相连接，所述的平移推杆的后端与车架通过铰链相连接。所述的扁平式减速电机用于调节侧连杆与滑移横梁之间的夹角，进而调节防倾覆装置的防倾覆力矩。所述的可调支撑座包括前支撑杆、后支撑杆和调节推杆。其中，所述的前支撑杆的下端与车架通过第一连接耳座相连接，所述的前支撑杆的上端与回转装置的回转安装座通过第二连接耳座相连；所述的后支撑杆的下端通过第三连接耳座与车架相连接，后支撑杆的上端通过第四连接耳座与回转安装座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵，其特征在于：所述的防倾覆装置安装在移动底盘的下方；所述的可调支撑座位于移动底盘与回转装置之间，其上下两端分别与回转装置、移动底盘通过螺钉相固连；所述的运动执行臂的底部固定安装在回转装置上；所述的抓取器安装在运动执行臂的前末端，且与运动执行臂通过转动副相连接；所述的电动气泵固定安装在回转装置的回转安装座上；所述的移动底盘包括车架、自驱动车轮和踏板，所述的车架呈U形结构，且在车架上设有矩形工艺孔和圆形工艺孔，在车架的尾部中间设有驱动电源；所述的自驱动车轮有四组，均通过螺钉对称安装在车架的底部；所述的踏板位于车架的后端，且与车架之间通过铰链和扭簧相连接；所述的自驱动车轮由行走轮、减速电机和车轮支架组成，所述的车轮支架通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的减速电机通过螺钉固定安装在车轮支架上，所述的行走轮固定安装在减速电机的输出轴上；所述的防倾覆装置包括滑移横梁、导轨、电动可调侧支腿和平移推杆，所述的导轨通过螺钉固定安装在车架的下方，所述的滑移横梁通过滑块与导轨相连接；所述的电动可调侧支架由扁平式减速电机、侧连杆和万向刹车脚轮组成，所述的侧连杆的一端通过扁平式减速电机与滑移横梁的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮在安装侧连杆的另一端；所述的平移推杆的前端与滑移横梁通过铰链相连接，所述的平移推杆的后端与车架通过铰链相连接；所述的可调支撑座包括前支撑杆、后支撑杆和调节推杆，所述的前支撑杆的下端与车架通过第一连接耳座相连接，所述的前支撑杆的上端与回转装置的回转安装座通过第二连接耳座相连；所述的后支撑杆的下端通过第三连接耳座与车架相连接，后支撑杆的上端通过第四连接耳座与回转安装座相连接；所述的调节推杆的前端通过第五连接耳座与车架相连接，所述的调节推杆的后端与后支撑杆通过铰链相连接；第一连接耳座、第三连接耳座和第五连接耳座均通过螺钉平行固定在车架上，第二连接耳座、第四连接耳座均通过螺钉平行固定在回转安装座的下方；所述的回转装置包括回转安装座、回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承座、径向轴承、推力轴承和端盖，所述的回转减速电机固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮安装在回转减速电机的输出轴上，且位于回转安装座的上方；所述的从动齿轮轴通过轴承座、径向轴承、推力轴承与回转安装座相连接；所述的轴承座位于从动齿轮轴的从动齿轮与回转安装座之间，且与回转安装座通过螺钉相连接；所述的端盖通过螺钉固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合；所述的运动执行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊杆、配重装置、前臂和悬吊关节，所述的U型支架的底部通过螺钉与从动齿轮轴的从动齿轮固连；所述的主平衡臂为平行四边形连杆机构，主平衡臂的中部与U型支架的顶部通过两个轴线平行的铰链相连接；所述的配重装置位于主平衡臂的后端，且与主平衡臂相固连；所述的配重装置包括T型架、配重块和安全螺母，所述的T型架的前端与主平衡臂的尾部相固连，所述的配重块对称套装在T型架上，所述的安全螺母安装在T型架的后端且与T型架通过螺纹相连接；所述的起吊杆的下端与U型支架的底部通过铰链相连接，起吊杆的上端与主平衡臂通过铰链相连接；所述的前臂位于主平衡臂的前端，且与主平衡臂通过垂直铰链相连接；所述的悬吊关节位于前臂的前端，且与前臂通过水平铰链相连接；所述的主平衡臂包括上平衡梁、下平衡梁、平行连杆和连接座，所述的上平衡梁、下平衡梁平行安装在U型支架上，且与U型支架、平行连杆、连接座均通过铰链相连接；所述的悬吊关节包括上吊耳、万向节和T型轴，所述的上吊耳位于万向节的上端，且与万向节固连，所述的上吊耳与前臂的前端通过水平铰链相连接；所述的T型轴位于万向节的下端，且与万向节通过销轴相连接，所述的T型轴与抓取器通过轴承、轴承压盖相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种六自由度多功能装运机器人，包括移动底盘、防倾覆装置、可调支撑座、回转装置、运动执行臂、抓取器和电动气泵，其特征在于：所述的防倾覆装置安装在移动底盘的下方；所述的可调支撑座位于移动底盘与回转装置之间，其上下两端分别与回转装置、移动底盘通过螺钉相固连；所述的运动执行臂的底部固定安装在回转装置上；所述的抓取器安装在运动执行臂的前末端，且与运动执行臂通过转动副相连接；所述的电动气泵固定安装在回转装置的回转安装座上；所述的移动底盘包括车架、自驱动车轮和踏板，所述的车架呈U形结构，且在车架上设有矩形工艺孔和圆形工艺孔，在车架的尾部中间设有驱动电源；所述的自驱动车轮有四组，均通过螺钉对称安装在车架的底部；所述的踏板位于车架的后端，且与车架之间通过铰链和扭簧相连接；所述的自驱动车轮由行走轮、减速电机和车轮支架组成，所述的车轮支架通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的减速电机通过螺钉固定安装在车轮支架上，所述的行走轮固定安装在减速电机的输出轴上；所述的防倾覆装置包括滑移横梁、导轨、电动可调侧支腿和平移推杆，所述的导轨通过螺钉固定安装在车架的下方，所述的滑移横梁通过滑块与导轨相连接；所述的电动可调侧支架由扁平式减速电机、侧连杆和万向刹车脚轮组成，所述的侧连杆的一端通过扁平式减速电机与滑移横梁的外侧端相连接，所述的万向刹车脚轮在安装侧连杆的另一端；所述的平移推杆的前端与滑移横梁通过铰链相连接，所述的平移推杆的后端与车架通过铰链相连接；所述的可调支撑座包括前支撑杆、后支撑杆和调节推杆，所述的前支撑杆的下端与车架通过第一连接耳座相连接，所述的前支撑杆的上端与回转装置的回转安装座通过第二连接耳座相连；所述的后支撑杆的下端通过第三连接耳座与车架相连接，后支撑杆的上端通过第四连接耳座与回转安装座相连接；所述的调节推杆的前端通过第五连接耳座与车架相连接，所述的调节推杆的后端与后支撑杆通过铰链相连接；第一连接耳座、第三连接耳座和第五连接耳座均通过螺钉平行固定在车架上，第二连接耳座、第四连接耳座均通过螺钉平行固定在回转安装座的下方；所述的回转装置包括回转安装座、回转减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承座、径向轴承、推力轴承和端盖，所述的回转减速电机固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮安装在回转减速电机的输出轴上，且位于回转安装座的上方；所述的从动齿轮轴通过轴承座、径向轴承、推力轴承与回转安装座相连接；所述的轴承座位于从动齿轮轴的从动齿轮与回转安装座之间，且与回转安装座通过螺钉相连接；所述的端盖通过螺钉固定安装在回转安装座的下方；所述的主动齿轮与从动齿轮轴的从动齿轮相啮合；所述的运动执行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊杆、配重装置、前臂和悬吊关节，所述的U型支架的底部通过螺钉与从动齿轮轴的从动齿轮固连；所述的主平衡臂为平行四边形连杆机构，主平衡臂的中部与U型支架的顶部通过两个轴线平行的铰链相连接；所述的配重装置位于主平衡臂的后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成军，郑艳，郭永存，贾培英，程浩杰，丁正荣，沈豫浙，
申请(专利权)人：安徽理工大学，丁正荣，
类型：发明
国别省市：安徽;34