一种悬挂模块及搬运机器人的制作方法

本发明涉及搬运机器技术领域，具体涉及一种悬挂模块及安装有该悬挂模块的搬运机器人。

背景技术：

在目前agv(自动导引运输车)搬运机器人领域，主要有潜伏式、背负式、滚筒式和牵引式四种搬运机器人，潜伏式、背负式、滚筒式搬运机器人都是将需要搬运的负载放于机器人本体之上进行运输，这种搬运方式的机器人不仅自身结构复杂，需要特定的升降机构、滚筒机构，而且还需要特定的上下料机构、自动产线以及上下料机器人等来配合完成整个搬运过程，整套设备需要配合使用，成本较高，使用繁琐，不适用于较小空间的物料搬运。

现有市场上的牵引式搬运机器人，无法直接用于物料搬运，即使在现有牵引式搬运机器人增加用于搬运物料的结构，也会存在搬运物料的结构外露影响外观，新增加的结构使机器人本身尺寸变化、影响运动路径、结构臃肿等诸多问题。同时，现有的搬运机器人底盘很多为无悬挂结构的底盘，搬运机器人的运动主要依靠牵引设备带动，使用起来很不方便、工作效率低下，而且成本过高、不易维护。

为了解决上述问题，本案发明人结合自身经验研发了一种悬挂模块及安装有该悬挂模块、专用于工业生产中物料搬运的搬运机器人。

技术实现要素：

本发明设计目的在于提供一种结构简单紧凑、安装方便、便于维护、能够应用于狭小空间作业的悬挂模块及安装有该悬挂模块、专用于物料搬运的搬运机器人。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种悬挂模块包括固定部，所述固定部包括固定安装板；悬挂部，所述悬挂部包括悬挂支撑板，所述悬挂支撑板通过转轴与所述固定安装板可转动连接，其中，所述悬挂部还包括驱动部和传动部，所述驱动部和所述传动部均设于所述悬挂支撑板上，所述驱动部用于驱动车轮转动，所述传动部用于将所述驱动部提供的动力传递到所述车轮。

可选地，所述驱动部通过安装法兰对称设于所述悬挂支撑板的两端。

可选地，所述驱动部包括驱动轴，所述驱动轴与所述传动部连接，用于将所述驱动部提供的动力传递到所述传动部。

可选地，所述传动部包括轴套，所述轴套设于所述驱动轴上，能够跟随所述驱动轴转动；轴承座，所述轴承座设于安装法兰上，所述轴承座和所述轴套之间设有轴承；转接法兰，所述转接法兰与所述轴套的外端连接，能够通过所述轴套跟随所述驱动轴转动，所述车轮固定设于所述转接法兰上。

可选地，所述轴承为两个，所述轴承设于所述轴承座的内部两端，所述轴承座的两端均设有轴承盖，所述轴套上位于两个所述轴承之间设有轴承挡环。

可选地，所述固定安装板为开口向下的u型槽板，所述悬挂支撑板为开口向上的u型槽板，所述悬挂支撑板卡入或者部分卡入所述固定安装板内，所述悬挂支撑板的两个侧板与所述固定安装板的两个侧板通过所述转轴可转动连接，所述转轴位于所述悬挂支撑板和所述固定安装板的长度方向上的中心位置。

可选地，所述转轴上设有垫片、铜垫、轴环，所述转轴从所述固定安装板的两个侧板的外侧依次穿过所述垫片、所述固定安装板的侧板上的安装孔、所述铜垫、所述悬挂支撑板的侧板上的安装孔后与所述轴环连接。

可选地，所述驱动部为电机，所述驱动部的驱动轴为电机轴，所述驱动部对称设于位于所述悬挂支撑板两端的安装法兰上，所述驱动轴朝向所述悬挂支撑板两端的外侧。

本发明还提供了一种搬运机器人，包括底板，所述底板下平面设有上述任一项所述的悬挂模块；机架，所述机架安装于所述底板上；抓手模块，所述抓手模块设于所述底板上，用于抓取需要搬运的物料；控制模块，所述控制模块固定设于所述机架上，用于控制所述抓手模块和所述悬挂模块的驱动部；壳体模块，所述壳体模块固定设于所述机架上，用于构成整体框架。

可选地，所述底板上还设有万向轮，所述壳体模块上设有导航器和避障距离传感器，所述导航器和所述避障距离传感器与所述控制模块电连接。

本发明具有的有益效果是：本发明提供的悬挂模块通过使用转轴实现固定部和悬挂部之间的转动连接，不仅结构简单，安装方便，便于维护，而且将驱动部、传动部以及车轮集成安装于悬挂部上，减小了悬挂结构的尺寸，结构紧凑，能够应用于狭小空间的作业。

进一步地，本发明提供的一种搬运机器人，采用模块化设计及装配方式，具有结构简易、工作灵活、维护方便等特点，可以广泛的应用于物料的搬运周转，利于企业实现自动化和机械化生产，降低生产成本，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或技术特征，下面将对实施方案或技术特征中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示意性示出了本发明的实施例中一种悬挂模块的立体爆炸图；

图2示意性示出了本发明的实施例中一种悬挂模块的结构剖视图；

图3示意性示出了本发明的实施例中搬运机器人的立体爆炸图；

图4示意性示出了本发明的实施例中悬挂模块安装于搬运机器人的底板上的结构图；

图5示意性示出了本发明的实施例中搬运机器人搬运物料的工作状态图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施实例，进一步阐述本发明。

参见图1～2所示，本发明提供了一种悬挂模块1，该悬挂模块1包括固定部10和悬挂部11，其中，固定部10包括固定安装板100，悬挂部11包括悬挂支撑板110，悬挂支撑板110通过转轴12与固定安装板100可转动连接。

也就是说，悬挂支撑板110和固定安装板100之间通过转轴12连接，固定安装板100可以固定安装于其他的应用平台或者机架上，悬挂支撑板110通过转轴12与固定安装板100可转动连接，以此形成悬挂结构。当悬挂支撑板110和固定安装板100受力不平衡时，悬挂支撑板110能够绕着转轴12产生转动，使得两者的受力恢复平衡。

具体的，参见图1所示，本实施例的固定安装板100为开口向下的u型槽板，悬挂支撑板110为开口向上的u型槽板，悬挂支撑板110卡入或者部分卡入固定安装板100内，悬挂支撑板110的两个侧板111与固定安装板100的两个侧板101通过转轴12可转动连接，转轴12位于悬挂支撑板110和固定安装板100的长度方向上的中心位置。其中，固定安装板100的两个侧板101下端向外侧翻出，形成安装侧板103，可以与其他的应用平台或者机架进行连接。

参见图1所示，沿着长度方向，悬挂支撑板110的侧板111和固定安装板100的侧板101的中心位置上均设有安装孔112/102，转轴12穿过安装孔112/102使得悬挂支撑板110和固定安装板100可转动的连接。在安装时，悬挂支撑板110的两个侧板111卡入或者部分卡入固定安装板100的两个侧板101内，转轴12沿着垂直于固定安装板100的侧板101方向从固定安装板100的侧板101的外侧穿入安装孔102/112内，实现悬挂支撑板110和固定安装板100之间的连接。

需要说明的是，本发明对于转轴的具体结构不做限制，转轴的结构可以根据悬挂支撑板和固定安装板的结构进行合理的选择，只要能够在保证连接强度的情况下使得悬挂支撑板和固定安装板之间可以产生相对转动即可。

本发明的一个实施例中，转轴12上设有垫片、铜垫122、轴环123，转轴12从固定安装板100的两个侧板101的外侧依次穿过垫片120、固定安装板100的侧板101上的安装孔102、铜垫122、悬挂支撑板110的侧板111上的安装孔112后与轴环123连接。

参见图1所示，在本实施例中，转轴12为螺栓，垫片套设在转轴12上，铜垫122套设在转轴12上位于固定安装板100的侧板101和悬挂支撑板110的侧板111之间，轴环123位于悬挂支撑板110的侧板111内侧。其中，本实施例中的垫片可以为平垫120，也可以为弹性垫圈121，还可以为平垫120和弹性垫圈121的组合形式。

也就是说，本实施例的转轴12有两个，两个转轴12分别从固定安装板100的两个侧板101的外侧依次穿过垫片、固定安装板100的侧板101上的安装孔102、铜垫122、悬挂支撑板110的侧板111上的安装孔112后与轴环123连接，轴环123能够从悬挂支撑板110的侧板111内侧锁紧转轴12，防止转轴12松脱、滑落，铜垫122位于固定安装板100的侧板101和悬挂支撑板110的侧板111之间，使得固定安装板100的侧板101和悬挂支撑板110的侧板111隔开，更便于悬挂支撑板110绕着转轴12转动。

在发明的其他实施例中，转轴也可以为一个长轴，能够从固定安装板的一侧侧板上的安装孔穿入，另一侧的侧板上的安装孔穿出，即转轴能够依次穿过固定安装板的侧板外侧的垫片、固定安装板的侧板上的安装孔、铜垫、悬挂支撑板的两个侧板上的安装孔、铜垫、固定安装板的另一侧侧板上的安装孔、垫片后与轴环连接。此时，位于悬挂支撑板的两个侧板内侧的转轴轴段上也可以设有一对轴环，分别从悬挂支撑板的两个侧板内侧锁紧悬挂支撑板和固定安装板。本实施例通过使用长轴形式的转轴连接固定安装板和悬挂支撑板，不仅能够增加两者之间的连接强度，还能够增加两者之间的支撑强度，使得整个悬挂模块更加稳定。

本发明提供的悬挂模块通过使用转轴实现固定部和悬挂部之间的转动连接，结构简单，安装方便，便于维护。

进一步地，本发明的悬挂部还包括驱动部和传动部，驱动部和传动部均设于悬挂支撑板上，驱动部用于驱动车轮转动，传动部用于将驱动部提供的动力传递到车轮。

参见图1所示，在本实施例中，悬挂支撑板110上还设有驱动部13和传动部14，其中，驱动部13通过安装法兰16对称设于悬挂支撑板110的两端，用于驱动车轮15转动。传动部14与驱动部13连接，能够将驱动部13提供的动力传递到车轮15。

本发明通过将将驱动部、传动部以及车轮集成安装于悬挂部上，减小了悬挂结构的尺寸，结构紧凑，能够应用于狭小空间的作业。

具体的，参见图1所示，本实施例的驱动部13包括驱动轴130，驱动轴130与传动部14连接，用于将驱动部13提供的动力传递到传动部14。

进一步地，参见图1所示，本实施例的传动部14包括轴套140、轴承座141和转接法兰143，其中，轴套140设于驱动轴130上，能够跟随驱动轴130转动，轴承座141设于安装法兰16上，轴承座141和轴套140之间设有轴承142，转接法兰143与轴套140的外端连接，能够通过轴套140跟随驱动轴130转动，车轮15固定设于转接法兰143上。

也就是说，悬挂支撑板110的两端对称设有安装法兰16。在本实施例中，安装法兰16通过螺钉可拆卸的对称设于悬挂支撑板110的两端。在其他实施例中，安装法兰16也可以与悬挂支撑板110一体成型，或者通过焊接、铆接等形式固定连接。

本实施例的轴承座141通过螺钉可拆卸的设于安装法兰16的外侧，轴套140套设于驱动轴130上，与驱动轴130通过键146连接，能够跟随驱动轴130转动。轴承座141和轴套140之间设有轴承142，轴承142能够支撑轴套140和驱动轴141，使得轴套140跟随驱动轴130稳定的转动。

需要说明的是，本发明对于轴承的类型和数量不做限制，只要能够很好地支撑轴套和驱动轴，使得轴套和驱动轴能够稳定的转动即可。

参见图1所示，在本实施例中，轴承142为两个，两个轴承142分别设于轴承座141的内部两端，轴承座141的两端均设有轴承盖144，轴承盖144能够从轴承142外侧限制轴承142的轴向移动，轴套140上位于两个轴承142之间设有轴承挡环145，轴承挡环145能够从轴承142内侧限制轴承142的轴向移动，通过组合使用轴承盖144和轴承挡环145能够很好的确定轴承142的位置，确保轴承142稳定的工作。

为了能够使得车轮可靠地跟随驱动轴转动，参见图1所示，在本实施例中，车轮15通过转接法兰143与驱动轴130上的轴套140连接。转接法兰143一端通过螺钉与轴套140的端部可拆卸的连接，车轮15通过螺钉可拆卸的安装于转接法兰143的另一端。这样既能保证车轮15与驱动轴130之间的可靠传动，又能方便车轮15的快速更换，实现高效装配和快速组装。

另外，在本实施例中，驱动部13为电机，驱动部13的驱动轴130为电机轴，驱动部13对称设于位于悬挂支撑板110两端的安装法兰16上，驱动轴130朝向悬挂支撑板110两端的外侧。

在其他实施例中，驱动部还可以为其他形式的驱动器，如液压马达、气动马达等，本发明对驱动器的选择不做限制。

参见图1、图2所示，在本实施例中，驱动部13通过键146连接带动设于驱动轴130上的轴套140转动，转接法兰143通过螺钉固定在轴套140，车轮15通过螺钉固定在转接法兰143上，从而驱动部13带动车轮15转动工作。驱动部13通过螺钉固定在安装法兰16上，而安装法兰16通过螺钉固定在悬挂支撑板110上。悬挂支撑板110通过转轴12与固定安装板100可转动的连接，悬挂支撑板110不仅可以绕着转轴12周向旋转，还可以沿着转轴的轴向传递力到固定安装板100上。

参见图3所示，本发明还提供了一种搬运机器人2，包括底板20、机架21、抓手模块22、控制模块23和壳体模块24，其中，底板20下平面设有上述任一项所述的悬挂模块1，机架21安装于所述底板20上，抓手模块22设于所述底板20上位于机架21内，用于抓取需要搬运的物料，控制模块23固定设于机架21上，用于控制抓手模块22和悬挂模块1的驱动部13，壳体模块24固定设于机架21上，用于构成整体框架。

参见图3所示，在本实施例中，底板20、机架21和壳体模块24构成了搬运机器人2的整体框架结构，其中，底板20的底部设有悬挂模块1，机架21为型材构成的框架结构，通过螺钉固定安装于底板20上。在其他实施例中，机架21也可以通过焊接、铆接、一体成型等形式与底板20固定连接。

另外，本实施例中的壳体模块24包括上部壳体244、上部支撑板245、前部壳体243、后部壳体241、左部壳体240、右部壳体242，其中，上部支撑板245、前部壳体243、后部壳体241、左部壳体240、右部壳体242均固定设有机架21上，上部壳体244与上部支撑板245连接。在本发明中，上部壳体244、上部支撑板245、前部壳体243、后部壳体241、左部壳体240、右部壳体242均为板材结构。具体的，壳体模块24可以为金属板材，也可以为塑料板材，还可以是部分壳体为金属板材，部分壳体为塑料板材，本发明对此不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择。

参见图4所示，本实施例的悬挂模块1的固定安装板100通过螺钉固定安装于底板20上，底板20上设有安装开口201，固定安装板100的两个侧板101上的安装侧板103与安装开口201的边沿通过螺钉进行固定连接，方便悬挂模块1的拆装。另外，底板20上位于安装开口201的两端位置上均设有限位支架202，限位支架202与悬挂模块1的固定安装板100连接，能够进一步固定悬挂模块1，使得悬挂模块1安装的更稳定。

参见图3所示，在本实施例中，抓手模块22固定设于底板20上，能够在控制模块23的控制下试下伸缩和抓取物料。本发明对于抓手模块22的具体结构不做限制，只要能够稳定可靠的抓取物料即可。

为了使得搬运机器人能够可靠稳定的运动，参见图4和图5所示，本实施例的底板20上还设有万向轮200，壳体模块24上设有导航器25和避障距离传感器26，导航器25和避障距离传感器26与控制模块23电连接。本发明对导航器25和避障距离传感器26具体类型不做限定，可以根据实际需要进行选取。在本实施例中，导航器25为激光雷达导航器，避障距离传感器26为超声波传感器。

如图4所示，悬挂模块1通过螺钉固定安装在底板20上，底板20上还安装有两个万向轮200。由悬挂模块1的驱动部13产生的扭矩通过键146、轴套140、转接法兰143，传递到车轮15上。车轮15与地面产生的作用力，通过悬挂模块1带动底板20以及整个搬运机器人2运动。

当搬运机器人2在搬运工作的过程中，若单侧的万向轮200或者车轮15遇到障碍物的时候，悬挂模块1的悬挂支撑板110会绕着转轴12旋转，从而保证车轮15和万向轮200始终与地面接触，避免由于车轮15与地面非接触而产生的打滑、跑偏等问题，保证了搬运机器人2的运动平稳性和运动精度。

参见图5所示，在搬运机器人2运动过程中，导航器25导航引领搬运机器人运动，避障距离传感器26用于搬运机器人运动过程中避障，搬运机器人2按照规划的路线运动到物料3的附近，搬运机器人2伸出抓手模块22抓取物料3，物料3底部装有万向轮30。在搬运机器人2的牵引下，物料3跟随搬运机器人2一起运动。当搬运机器人2将物料3运送到指定地点，抓手模块22在控制模块23控制下动作，放下物料3。此一个工作运动周期结束，搬运机器人2进入下一个工作周期，如此反复。

如上所述的本发明的技术方案，本发明提供的一种悬挂模块通过使用转轴实现固定部和悬挂部之间的转动连接，不仅结构简单，安装方便，便于维护，而且将驱动部、传动部以及车轮集成安装于悬挂部上，减小了悬挂结构的尺寸，结构紧凑，能够应用于狭小空间的作业。

进一步地，本发明提供的一种搬运机器人，采用模块化设计及装配方式，具有结构简易、工作灵活、维护方便等特点，可以广泛的应用于物料的搬运周转，利于企业实现自动化和机械化生产，降低生产成本，提高生产效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。