CN115890635A - 一种三自由度物料盒抓取提升机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于桁架机器人技术领域，涉及一种三自由度物料盒抓取提升机器人，包括支撑立柱、X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴提升机构和抓取机构；X轴平移机构通过导轨滑块在水平方向沿X轴导轨左右移动，X轴导轨通过螺栓固定在支撑横梁上；Y轴平移机构滑动连接在X轴平移机构的悬臂梁上；Z轴提升机构固定连接在Y轴平移机构上；抓取机构固定连接在Z轴提升机构的一端，抓取机构可根据夹爪开合程度的不同兼容抓取不同尺寸的物料盒。本发明通过悬臂式横梁设计，极大地缩短了自动化仓库出入库口输送线和墙壁之间的距离，减少了占用空间，能够方便快捷的进行货物运输。

Description

一种三自由度物料盒抓取提升机器人

技术领域

本发明属于桁架机器人技术领域，具体涉及一种三自由度物料盒抓取提升机器人。

背景技术

自动化立体仓库出入库口输送线和自动化生产线端之间对物料运送比较频繁，对于运输设备的需求较大。现有运输多是用叉车或AGV小车进行运输，叉车对于驾驶人员要求比较高，AGV小车所需的定位精度要求较高，且货物在运输时在拐弯处需求空间较大。而桁架机器人因智能化程度高、空间利用率高被广泛应用于仓储及生产线物料的转用、上下料等工序。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种三自由度物料盒抓取提升机器人，以解决现有仓库或厂房内运输物料，在拐弯处需求空间较大的问题。

为了达到上述目的，进而采取的技术方案如下：

一种三自由度物料盒抓取提升机器人，包括：支撑立柱、X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴提升机构和抓取机构；

X轴平移机构通过导轨滑块在水平方向沿X轴导轨左右移动，X轴导轨通过螺栓固定在支撑横梁上；

Y轴平移机构滑动连接在X轴平移机构的悬臂横梁上，可在悬臂横梁上前后移动；

Z轴提升机构固定连接在Y轴平移机构上，可在竖直方向上下运动；

所述抓取机构固定连接在Z轴提升机构的一端，所述抓取机构包括电机安装板、主夹爪组件、侧夹爪组件、底板、电机安装连接板和提升电机组件，提升电机组件的伺服电机三通过螺钉紧固在电机安装板上，电机安装板通过螺钉和电机安装连接板紧固，电机安装连接板用螺钉紧固在底板上表面，底板上表面安装有两根前后方向的导轨一，底板下表面并排安装有两根导轨一，导轨一两端都设置有导轨挡块，底板上、下表面各安装两根齿条导向块，方向分别与导轨一平行。

作为本发明进一步的改进，所述X轴平移机构包括伺服电机一、齿轮一和齿条一，实现整体沿着X轴导轨左右运动，伺服电机一用螺钉安装在X轴平移机构的连接板上，连接板用螺钉与X轴滑块连接，X轴滑块与X轴导轨滑动连接，X轴导轨包括X轴上导轨和X轴下导轨，X轴上导轨用螺钉连接在支撑上横梁上表面，X轴下导轨用螺钉连接在支撑前横梁上表面，支撑前横梁通过法兰盘与横梁支撑板连接，横梁支撑板和焊接在支撑立柱前表面的法兰盘螺钉连接；

所述齿条一通过螺钉连接在支撑上横梁上表面，伺服电机一通过减速机输出轴驱动齿轮一，齿轮一和齿条一啮合传动，使得X轴平移机构沿着X轴上导轨左右运动。

作为本发明进一步的改进，所述Y轴平移机构包括伺服电机二和齿轮二，伺服电机二通过减速机输出轴驱动齿轮二，齿轮二与齿条二啮合，齿条二安装在悬臂横梁上，实现Y轴平移机构沿着悬臂横梁前后运动，伺服电机二用螺钉安装在Y轴电机安装板上，Y轴电机安装板用螺钉与Y轴位移装置连接板紧固，两者呈垂直状态，Y轴位移装置连接板用螺钉与Y轴滑块连接，Y轴滑块与Y轴导轨滑动连接，Y轴导轨用螺栓固定在悬臂横梁下表面；

所述Y轴位移装置连接板的下表面用螺钉固定连接电缸支架，电缸支架的前表面用螺钉连接电缸支座，电缸丝杠的一端用螺钉固定连接抓取机构，由电缸伺服电机带动电缸丝杠上下运动，带动抓取机构竖直方向上下运动。

作为本发明进一步的改进，所述主夹爪组件包括主夹爪、主夹爪连接板、主夹爪连接板加强筋、滑块一和齿条三，主夹爪连接板下表面通过螺钉与滑块一连接，主夹爪与主夹爪连接板垂直放置，通过螺钉连接，主夹爪连接板加强筋一端通过螺钉紧固在主夹爪连接板下表面，另一端通过螺钉紧固在主夹爪后表面，增加了主夹爪和主夹爪连接板之间的连接强度，齿条三通过螺钉安装在主夹爪连接板的下表面，与齿轮啮合传动，带动主夹爪组件左右运动；

此外，所述主夹爪组件设置两组，通过滑块对称连接在底板上表面的导轨一上。

作为本发明进一步的改进，所述侧夹爪组件包括侧夹爪、侧夹爪连接板、齿条四、滑块二、传感器安装板和传感器安装支架，侧夹爪连接板上表面通过螺钉与滑块二连接，侧夹爪与侧夹爪连接板通过螺钉紧固连接，传感器安装支架通过螺钉连接在侧夹爪的前表面，传感器安装板通过螺钉连接在传感器安装支架右侧，传感器安装板上安装有镜反光电传感器，用于检测是否已夹取物料盒，齿条四通过螺钉固定在侧夹爪连接板的上表面，与齿轮啮合传动，带动侧夹爪组件前后运动；

此外，所述侧夹爪组件设置两组，通过滑块对称连接在底板下表面的导轨二上。

作为本发明进一步的改进，所述提升电机组件包括伺服电机三、减速机四、上齿轮、齿轮连接件、下齿轮和端盖，伺服电机三通过减速机四输出端与上齿轮连接，带动上齿轮同步旋转，齿轮连接件通过长螺钉与上齿轮连接，长螺钉贯穿齿轮连接件嵌入上齿轮内部，下齿轮设置在齿轮连接件下端，端盖压扣在下齿轮下端中间位置，下齿轮上穿设有螺杆，螺杆依次穿过齿轮连接件和上齿轮与减速机四的输出端连接。

作为本发明进一步的改进，所述上齿轮与主夹爪组件的两根齿条三相互啮合，带动主夹爪组件彼此相对运动，完成主夹爪的开合运动，下齿轮与侧夹爪组件的两根齿条四相互啮合，带动侧夹爪组件彼此相对运动，完成侧爪的开合运动，伺服电机三带动上齿轮、下齿轮同步转动，从而控制主夹爪组件和侧夹爪组件同时运动，完成对物料盒的抓取和放下动作。

本发明的有益效果是：

本发明公开一种三自由度物料盒抓取提升机器人，通过悬臂式横梁设计，极大地缩短了自动化仓库出入库口输送线和墙壁之间的距离，减少了占用空间，能够方便快捷的进行货物运输。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的正视图结构示意图；

图2是本发明的侧视图结构示意图；

图3是本发明中X轴平移机构示意图；

图4是本发明中Y轴平移机构示意图；

图5是本发明中Z轴提升机构示意图；

图6是本发明中料盒抓取机构示意图；

图7是本发明中底板示意图；

图8是本发明中主夹爪组件示意图；

图9是本发明中侧夹爪组件示意图；

图10是本发明中提升电机组件示意图；

图11是本发明中提升电机组件细节放大图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参考图1-11：

一种三自由度物料盒6抓取提升机器人，包括：支撑立柱1、X轴平移机构2、Y轴平移机构3、Z轴提升机构4和抓取机构5；

X轴平移机构2通过导轨滑块在水平方向沿X轴导轨21左右移动，X轴导轨21通过螺栓固定在支撑横梁上；

Y轴平移机构3滑动连接在X轴平移机构2的悬臂横梁22上，可在悬臂横梁22上前后移动；

Z轴提升机构4固定连接在Y轴平移机构3上，可在竖直方向上下运动；

所述抓取机构5固定连接在Z轴提升机构4的一端，抓取机构5可根据夹爪开合程度的不同兼容抓取不同尺寸的物料盒6。

所述X轴平移机构2包括伺服电机一23、齿轮一24和齿条一25，实现整体沿着X轴导轨21左右运动，伺服电机一23用螺钉安装在X轴平移机构2的连接板26上，连接板26用螺钉与X轴滑块271连接，X轴滑块271与X轴导轨21滑动连接，X轴导轨21包括X轴上导轨211和X轴下导轨212，X轴上导轨211用螺钉连接在支撑上横梁131上表面，X轴下导轨212用螺钉连接在支撑前横梁132上表面，支撑前横梁132通过法兰盘与横梁支撑板14连接，横梁支撑板14和焊接在支撑立柱1前表面的法兰盘螺钉连接；

所述齿条一25通过螺钉连接在支撑上横梁131上表面，伺服电机一23通过减速机输出轴驱动齿轮一24，齿轮一24和齿条一25啮合传动，使得X轴平移机构2沿着X轴上导轨211左右运动。

所述Y轴平移机构3包括伺服电机二31和齿轮二37，伺服电机二31通过减速机输出轴驱动齿轮二37，齿轮二37与齿条二38啮合，齿条二38安装在悬臂横梁22上，实现Y轴平移机构3沿着悬臂横梁22前后运动，伺服电机二31用螺钉安装在Y轴电机安装板33上，Y轴电机安装板33用螺钉与Y轴位移装置连接板34紧固，两者呈垂直状态，Y轴位移装置连接板34用螺钉与Y轴滑块35连接，Y轴滑块35与Y轴导轨36滑动连接，Y轴导轨36用螺栓固定在悬臂横梁22下表面；

所述Y轴位移装置连接板34的下表面用螺钉固定连接电缸支架41，电缸支架41的前表面用螺钉连接电缸支座422，电缸丝杠421的一端用螺钉固定连接抓取机构5，由电缸伺服电机423带动电缸丝杠421上下运动，带动抓取机构5竖直方向上下运动。

所述抓取机构5包括电机安装板51、主夹爪组件52、侧夹爪组件53、底板54、电机安装连接板55和提升电机组件56，提升电机组件56的伺服电机三561通过螺钉紧固在电机安装板51上，电机安装板51通过螺钉和电机安装连接板55紧固，电机安装连接板55用螺钉紧固在底板54上表面，底板54上表面安装有两根前后方向的导轨一542，底板54下表面并排安装有两根导轨一542，导轨一542两端都设置有导轨挡块543，底板54上、下表面各安装两根齿条导向块544，方向分别与导轨一542平行。

所述提升电机组件56包括伺服电机三561、减速机四562、上齿轮563、齿轮连接件564、下齿轮565和端盖566，伺服电机三561通过减速机四562输出端与上齿轮563连接，带动上齿轮563同步旋转，齿轮连接件564通过长螺钉567与上齿轮563连接，长螺钉567贯穿齿轮连接件564嵌入上齿轮563内部，下齿轮565设置在齿轮连接件564下端，端盖566压扣在下齿轮565下端中间位置，下齿轮565上穿设有螺杆568，螺杆568依次穿过齿轮连接件564和上齿轮563与减速机四562的输出端连接。

所述上齿轮563与主夹爪组件52的两根齿条三525相互啮合，带动主夹爪组件52彼此相对运动，完成主夹爪521的开合运动，下齿轮565与侧夹爪组件53的两根齿条四533相互啮合，带动侧夹爪组件53彼此相对运动，完成侧爪的开合运动，伺服电机三561带动上齿轮563、下齿轮565同步转动，从而控制主夹爪组件52和侧夹爪组件53同时运动，完成对物料盒6的抓取和放下动作。

所述主夹爪组件52包括主夹爪521、主夹爪连接板522、主夹爪连接板加强筋523、滑块一524和齿条三525，主夹爪连接板522下表面通过螺钉与滑块一524连接，主夹爪521与主夹爪连接板522垂直放置，通过螺钉连接，主夹爪连接板加强筋523一端通过螺钉紧固在主夹爪连接板522下表面，另一端通过螺钉紧固在主夹爪521后表面，增加主夹爪521和主夹爪连接板522之间的连接强度，齿条三525通过螺钉安装在主夹爪连接板522的下表面，与齿轮啮合传动，带动主夹爪组件52左右运动；

此外，所述主夹爪组件52设置两组，通过滑块对称连接在底板54上表面的导轨一542上。

所述侧夹爪组件53包括侧夹爪531、侧夹爪连接板532、齿条四533、滑块二534、传感器安装板535和传感器安装支架536，侧夹爪连接板532上表面通过螺钉与滑块二534连接，侧夹爪531与侧夹爪连接板532通过螺钉紧固连接，传感器安装支架536通过螺钉连接在侧夹爪531的前表面，传感器安装板535通过螺钉连接在传感器安装支架536右侧，传感器安装板535上安装有镜反光电传感器，用于检测是否已夹取物料盒6，齿条四533通过螺钉固定在侧夹爪连接板532的上表面，与齿轮啮合传动，带动侧夹爪组件53前后运动；

此外，所述侧夹爪组件53设置两组，通过滑块对称连接在底板54下表面的导轨二545上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，包括：支撑立柱（1）、X轴平移机构（2）、Y轴平移机构（3）、Z轴提升机构（4）和抓取机构（5）；

X轴平移机构（2）通过导轨滑块在水平方向沿X轴导轨（21）左右移动，X轴导轨（21）通过螺栓固定在支撑横梁（13）上；

Y轴平移机构（3）滑动连接在X轴平移机构的悬臂横梁（22）上，可在悬臂横梁（22）上前后移动；

Z轴提升机构（4）固定连接在Y轴平移机构（3）上，可在竖直方向上下运动；

所述抓取机构（5）固定连接在Z轴提升机构（4）一端，抓取机构（5）包括电机安装板（51）、主夹爪组件（52）、侧夹爪组件（53）、底板（54）、电机安装连接板（55）和提升电机组件（56），提升电机组件（56）的伺服电机三（561）通过螺钉紧固在电机安装板（51）上，电机安装板（51）通过螺钉和电机安装连接板（55）紧固，电机安装连接板（55）用螺钉紧固在底板（54）上表面，底板（54）上表面安装有两根前后方向的导轨一（542），底板（54）下表面并排安装有两根导轨一（542），导轨一（542）两端都设置有导轨挡块（543），底板（54）上、下表面各安装两根齿条导向块（544），方向分别与导轨一（542）平行。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述X轴平移机构（2）包括伺服电机一（23）、齿轮一（24）和齿条一（25），实现整体沿着X轴导轨（21）左右运动，伺服电机一（23）用螺钉安装在X轴平移机构（2）的连接板（26）上，连接板（26）用螺钉与X轴滑块（271）连接，X轴滑块（271）与X轴导轨（21）滑动连接，X轴导轨（21）包括X轴上导轨（211）和X轴下导轨（212），X轴上导轨（211）用螺钉连接在支撑上横梁（131）上表面，X轴下导轨（212）用螺钉连接在支撑前横梁（132）上表面，支撑前横梁（132）通过法兰盘与横梁支撑板（14）连接，横梁支撑板（14）和焊接在支撑立柱（1）前表面的法兰盘螺钉连接；

所述齿条一（25）通过螺钉连接在支撑上横梁（131）上表面，伺服电机一（23）通过减速机输出轴驱动齿轮一（24），齿轮一（24）和齿条一（25）啮合传动，使得X轴平移机构（2）沿着X轴上导轨（211）左右运动。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述Y轴平移机构（3）包括伺服电机二（31）和齿轮二（37），伺服电机二（31）通过减速机输出轴驱动齿轮二（37），齿轮二（37）与齿条二（38）啮合，齿条二（38）安装在悬臂横梁（22）上，实现Y轴平移机构（3）沿着悬臂横梁（22）前后运动，伺服电机二（31）用螺钉安装在Y轴电机安装板（33）上，Y轴电机安装板（33）用螺钉与Y轴位移装置连接板（34）紧固，两者呈垂直状态，Y轴位移装置连接板（34）用螺钉与Y轴滑块（35）连接，Y轴滑块（35）与Y轴导轨（36）滑动连接，Y轴导轨（36）用螺栓固定在悬臂横梁（22）下表面；

所述Y轴位移装置连接板（34）的下表面用螺钉固定连接电缸支架（41），电缸支架（41）的前表面用螺钉连接电缸支座（422），所述抓取机构（5）与电缸丝杠（421）的一端用螺钉固定连接，电缸伺服电机（423）带动电缸丝杠（421）上下运动，带动抓取机构（5）竖直方向上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述主夹爪组件（52）包括主夹爪（521）、主夹爪连接板（522）、主夹爪连接板加强筋（523）、滑块一（524）和齿条三（525），主夹爪连接板（522）下表面通过螺钉与滑块一（524）连接，主夹爪（521）与主夹爪连接板（522）垂直放置，主夹爪连接板加强筋（523）一端通过螺钉紧固在主夹爪连接板（522）下表面，另一端通过螺钉紧固在主夹爪（521）后表面，齿条三（525）通过螺钉安装在主夹爪连接板（522）的下表面，与齿轮啮合传动，带动主夹爪组件（52）左右运动；

此外，所述主夹爪组件（52）设置两组，通过滑块对称连接在底板（54）上表面的导轨一（542）上。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述侧夹爪组件（53）包括侧夹爪（531）、侧夹爪连接板（532）、齿条四（533）、滑块二（534）、传感器安装板（535）和传感器安装支架（536），侧夹爪连接板（532）上表面通过螺钉与滑块二（534）连接，侧夹爪（531）与侧夹爪连接板（532）通过螺钉紧固连接，传感器安装支架（536）通过螺钉连接在侧夹爪（531）的前表面，传感器安装板（535）通过螺钉连接在传感器安装支架（536）右侧，传感器安装板（535）上安装有镜反光电传感器，用于检测是否已夹取物料盒，齿条四（533）通过螺钉固定在侧夹爪连接板（532）的上表面，与齿轮啮合传动，带动侧夹爪组件（53）前后运动；

此外，所述侧夹爪组件（53）设置两组，通过滑块对称连接在底板（54）下表面的导轨二（545）上。

6.根据权利要求1所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述提升电机组件（56）包括伺服电机三（561）、减速机四（562）、上齿轮（563）、齿轮连接件（564）、下齿轮（565）和端盖（566），伺服电机三（561）通过减速机四（562）输出端与上齿轮（563）连接，带动上齿轮（563）同步旋转，齿轮连接件（564）通过长螺钉（567）与上齿轮（563）连接，长螺钉（567）贯穿齿轮连接件（564）嵌入上齿轮（563）内部，下齿轮（565）设置在齿轮连接件（564）下端，端盖（566）压扣在下齿轮（565）下端中间位置，下齿轮（565）上穿设有螺杆（568），螺杆（568）依次穿过齿轮连接件（564）和上齿轮（563）与减速机四（562）的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的一种三自由度物料盒抓取提升机器人，其特征在于，所述上齿轮（563）与主夹爪组件（52）的两根齿条三（525）相互啮合，带动主夹爪组件（52）彼此相对运动，完成主夹爪的开合运动，下齿轮（565）与侧夹爪组件（53）的两根齿条四（533）相互啮合，带动侧夹爪组件（53）彼此相对运动，完成侧爪的开合运动，伺服电机三（561）带动上齿轮（563）、下齿轮（565）同步转动，从而控制主夹爪组件（52）和侧夹爪组件（53）同时运动，完成对物料盒（6）的抓取和放下动作。

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