CN220051860U - 一种三轴直角坐标摘复钩机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三轴直角坐标摘复钩机器人，包括：X轴模块、Y轴模块和Z轴模块；Z轴模块沿X轴水平移动，Y轴模块沿Z轴上下移动，Y轴固定板沿Y轴水平移动，Y轴固定板端部固定有多功能执行器连接机构。本实用新型的有益效果是：具有良好的作业空间延展性，且结构稳定，操作简单，可用于摘钩和复钩作业，满足现场环境的要求，可以搭载各种执行器，完成摘钩复钩等完成不同作业任务，连接简单，安装方便，可拆卸，还可以在末端搭载相机，从而通过人工智能的方法来辅助完成摘复钩任务；Z轴上通过滚珠丝杠移动，以避免装置自重过大影响Z轴的传动效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其包括一种三轴直角坐标摘复钩机器人。
背景技术
翻车机工作现场环境恶劣，通过机器人自动完成摘复钩作业可以很好地完成自动化作业，从而节约人力资本。
然而，现场的环境对机器人的本体机械架构有特殊的要求，而且由于重车和空车的操控不是很精确，现场摘钩复钩的机器人必须具有良好的作业空间延展性，并且机械架构要有一定的强度。
因此，亟需一种新的摘复钩机器人，以满足上述要求，并提高操纵的准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种三轴直角坐标摘复钩机器人。
这种三轴直角坐标摘复钩机器人，包括：X轴模块、Y轴模块和Z轴模块；X轴模块包括X轴驱动电机，X轴驱动电机底部设有XZ轴连接固定板，Z轴模块垂直固定在XZ轴连接固定板上方；X轴模块内设有X轴齿轮导轨，X轴驱动电机通过X轴齿轮和X轴齿轮导轨咬合，X轴齿轮转动时Z轴模块沿X轴水平移动；
Z轴模块包括Z轴滚珠丝杆和用于控制Z轴滚珠丝杆转动的Z轴驱动电机，Z轴驱动电机设于Z轴滚珠丝杆的顶部端，Y轴模块通过YZ轴连接固定板固定在Z轴滚珠丝杆的螺母上，Z轴滚珠丝杆转动时Y轴模块沿Z轴上下移动；
Y轴模块包括Y轴驱动电机和Y轴固定板，Y轴固定板长度方向上设有Y轴齿轮导轨，Y轴驱动电机固定在YZ轴连接固定板一侧，Y轴驱动电机通过Y轴齿轮与Y轴齿轮导轨咬合，Y轴齿轮转动时Y轴固定板沿Y轴水平移动，Y轴固定板端部固定有多功能执行器连接机构。
作为优选：X轴模块包括X轴固定板，X轴固定板上还设有X轴直线导轨，X轴直线导轨和X轴齿轮导轨平行，XZ轴连接固定板底部通过卡槽滑动连接两道X轴直线导轨；
Z轴模块包括Z轴固定板，Z轴固定板上设有Z轴直线导轨，Z轴直线导轨和Z轴滚珠丝杆平行，YZ轴连接固定板朝向Z轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Z轴直线导轨；
Y轴固定板上设有Y轴直线导轨，Y轴直线导轨和Y轴齿轮导轨平行，YZ轴连接固定板朝向Y轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Y轴直线导轨。
作为优选：X轴模块中的X轴齿轮替换为滚轮，当X轴驱动电机连接滚轮时，Z轴模块通过滚轮在X轴固定板上移动。
作为优选：Y轴齿轮导轨上设有和Y轴齿轮匹配的齿条，且齿条朝下，Y轴齿轮从下方与Y轴齿轮导轨咬合。
作为优选：多功能执行器连接机构上安装有连接杆，连接杆另一端设有夹爪。
作为优选：Y轴固定板设有有多功能执行器连接机构的一端还通过相机固定板设置有D深度相机。
作为优选：Y轴驱动电机固定在Y轴连接固定板上，Y轴连接固定板拼接在YZ轴连接固定板的一侧；Z轴模块和XZ轴连接固定板之间设有加强筋。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型提出了一种三轴直角坐标摘复钩机器人，具有良好的作业空间延展性，且结构稳定，操作简单，可用于摘钩和复钩作业，满足现场环境的要求。
2)本实用新型提出的机器人末端可以搭载各种执行器，完成摘钩复钩等完成不同作业任务，连接简单，安装方便，可拆卸，还可以在末端搭载相机，从而通过人工智能的方法来辅助完成摘复钩任务。
3)本实用新型提出的机器人，在X轴和Y轴上通过齿轮移动，而在Z轴上通过滚珠丝杠移动，以避免装置自重过大影响Z轴的传动效率。
附图说明
图1为三轴直角坐标摘复钩机器人的整体结构示意图；
图2为另一视角下三轴直角坐标摘复钩机器人的整体结构示意图；
图3为三轴直角坐标摘复钩机器人Y轴齿轮导轨传动结构示意图；
图4为三轴直角坐标摘复钩机器人X轴齿轮导轨传动结构示意图；
图5为三轴直角坐标摘复钩机器人多功能执行器连接机构结构示意图；
图6为多功能执行器连接机构连接视觉摘复钩执行机构的示意图；
图7为夹爪的结构示意图。
附图标记说明：Z轴驱动电机1、Z轴连接固定板2、Z轴联轴器3、Z轴直线导轨4、Z轴固定板5、Z轴滚珠丝杆6、Y轴固定板7、Y轴驱动电机8、X轴驱动电机9、X轴联轴器10、X轴直线导轨11、X轴固定板12、XZ轴连接固定板13、X轴连接固定板14、YZ轴连接固定板15、Y轴联轴器16、Y轴连接固定板17、Y轴直线导轨18、多功能执行器连接机构19、相机固定板20、连接杆21、夹爪22。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
作为一种实施例，如图1至图7所示，这种三轴直角坐标摘复钩机器人，包括：X轴模块、Y轴模块和Z轴模块，其中X轴模块、Y轴模块和Z轴模块的长度方向分别对应X轴、Y轴和Z轴方向，X轴和Y轴为水平方向上相互垂直的两个轴，而Z轴为垂直方向的轴。
如图2和图4所示，X轴模块包括X轴驱动电机9、X轴联轴器10、X轴直线导轨11、X轴固定板12和X轴连接固定板14，X轴驱动电机9固定在X轴连接固定板14上，X轴连接固定板14和Z轴模块的底部端均固定在XZ轴连接固定板13上；X轴固定板12上设有X轴直线导轨11和X轴齿轮导轨，X轴驱动电机9通过X轴联轴器10连接X轴齿轮，X轴齿轮和X轴齿轮导轨咬合，XZ轴连接固定板13底部通过卡槽滑动连接两道X轴直线导轨11，保持Z轴模块的平衡；X轴齿轮转动时Z轴模块沿X轴移动。
Z轴模块和XZ轴连接固定板13之间设有加强筋，用以提升Z轴模块和XZ轴连接固定板13的连接强度；X轴固定板12周围设有围板，Z轴模块在X轴模块的长度方向的两侧分别设有卡扣结构，卡扣结构分别扣在X轴固定板12两侧的围板上，可以进一步提升Z轴模块的稳定性，提升机器人的整体强度。
X轴模块中的X轴齿轮可以替换为滚轮，当X轴驱动电机9连接滚轮时，Z轴模块通过滚轮在X轴固定板12上移动，即不存在X轴齿轮和X轴齿轮导轨。
如图1和图2所示，Z轴模块包括Z轴驱动电机1、Z轴连接固定板2、Z轴联轴器3、Z轴直线导轨4、Z轴固定板5和Z轴滚珠丝杆6，Z轴固定板5上设有Z轴直线导轨4，Z轴固定板5顶部设有Z轴连接固定板2，Z轴驱动电机1固定在Z轴连接固定板2上，Z轴驱动电机1通过Z轴联轴器3连接Z轴滚珠丝杆6的顶端。Y轴模块通过YZ轴连接固定板15连接Z轴滚珠丝杆6上的螺母，YZ轴连接固定板15朝向Z轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Z轴直线导轨4，使Y轴模块始终保持水平的姿态上下移动，Z轴滚珠丝杆6转动时Y轴模块沿Z轴滚珠丝杆6上下移动。
如图2和图3所示，Y轴模块包括Y轴联轴器16、Y轴连接固定板17和Y轴直线导轨18，Y轴固定板7上设有Y轴齿轮导轨，Y轴齿轮导轨上设有和Y轴齿轮匹配的齿条，且齿条朝下，Y轴齿轮从下方与Y轴齿轮导轨咬合。Y轴驱动电机8固定在Y轴连接固定板17上，Y轴连接固定板17和YZ轴连接固定板15一侧的端面拼接。Y轴驱动电机8通过Y轴联轴器16连接Y轴齿轮，Y轴齿轮与Y轴齿轮导轨咬合，Y轴齿轮转动时Y轴驱动电机8在Y轴上的位置固定，而Y轴固定板7沿Y轴移动。YZ轴连接固定板15朝向Y轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Y轴直线导轨18，使Y轴固定板7保持水平状态沿Y轴移动。
Z轴模块中不使用齿轮和齿轮导轨的咬合控制装置上下移动，而使用Z轴滚珠丝杠6，是为了避免Y轴模块和其上安装的执行器自重过大影响Z轴的传动效率。
如图5至图7所示，Y轴固定板7端部固定有多功能执行器连接机构19，同一端还通过相机固定板20设置有3D深度相机。本实施例中多功能执行器连接机构19上安装有连接杆21，连接杆21另一端设有夹爪22，可以应用于如翻车机现场以及其它需要自动摘复钩的场景，比如其他火车车厢等。
应用于如翻车机现场，具体为：
在摘钩位置和复钩位置各放置一台三轴直角坐标摘复钩机器人，摘钩位置的机器人用于在装满煤堆的重车来车时候进行脱钩作业，复钩位置的复钩机器人用于将经过翻车机卸煤后的空车进行复钩作业。
当重车来车后，机器人本体三轴移动至作业位置，即车厢间隙处，并准备对重列车厢摘钩。由Y轴固定板7末端装配的3D深度相机进行视觉采集，然后基于视觉识别及机器学习技术，系统自动实现车钩识别及定位。机器人的X轴固定板12底部一般固定，Y轴模块和Z轴模块根据视觉计算前进升降到预设位置，指引夹爪22调整空间位置进行精准作业，实现自动摘钩。
摘钩完成后的重车进入翻车机，由翻车机完成翻车卸载工作。之后将空车移出，当空车来到复钩位置后，机器人本体三轴移动至作业位置，即车厢间隙处，并准备对空列车厢复钩。由Y轴固定板7末端装配的3D深度相机进行视觉采集，然后基于视觉识别及机器学习技术，系统自动实现车钩识别及定位。机器人的X轴固定板12一般固定，，Y轴模块和Z轴模块根据视觉计算前进升降到预设位置，指引夹爪22调整空间位置进行精准作业，实现自动复钩。
多功能执行器连接机构19上还可以选择性安装多种执行器，用于完成不同的作业任务。
Claims (7)
1.一种三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于，包括：X轴模块、Y轴模块和Z轴模块；X轴模块包括X轴驱动电机(9)，X轴驱动电机(9)底部设有XZ轴连接固定板(13)，Z轴模块垂直固定在XZ轴连接固定板(13)上方；X轴模块内设有X轴齿轮导轨，X轴驱动电机(9)通过X轴齿轮和X轴齿轮导轨咬合，X轴齿轮转动时Z轴模块沿X轴水平移动；
Z轴模块包括Z轴滚珠丝杆(6)和用于控制Z轴滚珠丝杆(6)转动的Z轴驱动电机(1)，Z轴驱动电机(1)设于Z轴滚珠丝杆(6)的顶部端，Y轴模块通过YZ轴连接固定板(15)固定在Z轴滚珠丝杆(6)的螺母上，Z轴滚珠丝杆(6)转动时Y轴模块沿Z轴上下移动；
Y轴模块包括Y轴驱动电机(8)和Y轴固定板(7)，Y轴固定板(7)长度方向上设有Y轴齿轮导轨，Y轴驱动电机(8)固定在YZ轴连接固定板(15)一侧，Y轴驱动电机(8)通过Y轴齿轮与Y轴齿轮导轨咬合，Y轴齿轮转动时Y轴固定板(7)沿Y轴水平移动，Y轴固定板(7)端部固定有多功能执行器连接机构(19)。
2.根据权利要求1所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：X轴模块包括X轴固定板(12)，X轴固定板(12)上还设有X轴直线导轨(11)，X轴直线导轨(11)和X轴齿轮导轨平行，XZ轴连接固定板(13)底部通过卡槽滑动连接两道X轴直线导轨(11)；
Z轴模块包括Z轴固定板(5)，Z轴固定板(5)上设有Z轴直线导轨(4)，Z轴直线导轨(4)和Z轴滚珠丝杆(6)平行，YZ轴连接固定板(15)朝向Z轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Z轴直线导轨(4)；
Y轴固定板(7)上设有Y轴直线导轨(18)，Y轴直线导轨(18)和Y轴齿轮导轨平行，YZ轴连接固定板(15)朝向Y轴模块的一面通过卡槽滑动连接两道Y轴直线导轨(18)。
3.根据权利要求2所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：X轴模块中的X轴齿轮替换为滚轮，当X轴驱动电机(9)连接滚轮时，Z轴模块通过滚轮在X轴固定板(12)上移动。
4.根据权利要求1所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：Y轴齿轮导轨上设有和Y轴齿轮匹配的齿条，且齿条朝下，Y轴齿轮从下方与Y轴齿轮导轨咬合。
5.根据权利要求1所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：多功能执行器连接机构(19)上安装有连接杆(21)，连接杆(21)的另一端设有夹爪(22)。
6.根据权利要求1所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：Y轴固定板(7)设有有多功能执行器连接机构(19)的一端还通过相机固定板(20)设置有(3)D深度相机。
7.根据权利要求1所述的三轴直角坐标摘复钩机器人，其特征在于：Y轴驱动电机(8)固定在Y轴连接固定板(17)上，Y轴连接固定板(17)拼接在YZ轴连接固定板(15)的一侧；Z轴模块和XZ轴连接固定板(13)之间设有加强筋。
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