一种全地形足式移动冶金炉加料机器人的制作方法

本发明属于冶金装备技术领域，具体是一种全地形足式移动冶金炉加料机器人。

背景技术：

在冶金过程中，无论是采取何种方法和手段对金属进行冶炼，加料都是一个很关键的过程。目前的加料技术相较单一，大都依靠移动天车或者固定的加料装置进行投送，加料装置的占地面积大、设备的利用率不高，并且需要部分的工人进行辅助作业，导致工人的劳动强度大、工作环境恶劣，且在工作过程中常伴有危险性事件发生，给作业工人的生命安全带来极大威胁。此外、随着我国人口老龄化的加剧，从事重体力的劳动工人逐年减少，冶金生产企业的招工成本和难度逐渐加大。为了改善加料过程中的这些问题，提出了一种足式冶金炉加料机器人。

该设备属于机器人在冶金领域的新的尝试，该机器人可适用于任何地面类型，通过合理的作业规划，一台该类加料机器人可同时为多台冶金炉进行加料。这种全地形足式移动冶金炉加料机不仅可适当缓解当前冶金加料过程中劳动力不足的压力，减少加料机的利用率，而且可以较少加料机的数目，提高工厂空间的利用率。该种全地形足式移动冶金炉加料机器人对冶金工厂的机器人化，无人化发展意义重大。

技术实现要素：

本发明为了改善现有冶金加料过程中存在的诸多问题，提供了一种全地形足式移动冶金炉加料机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种全地形足式移动冶金炉加料机器人，包括足式移动平台以及高温作业手爪；

所述足式移动平台的其中一组相对侧边的角部分别设有一个总装驱动机构，每个总装驱动机构均包括与足式移动平台相连接的机架以及设于机架上部中间以及两端部的第一电机，每个第一电机的机壳均与机架固定连接，每个第一电机的轴上均设有随第一电机的轴转动的杠杆，每个杠杆的端部下方均设有第一u型连杆，所述第一u型连杆的端部朝下且端部之间转动安装有第一转轴，所述第一转轴的中部垂直固定穿设有第二转轴，所述第二转轴转动安装于第二u型连杆的端部之间，所述第二u型连杆的连接部之间垂直设有连杆，设于机架上部中间的第一电机所对应的连杆下部垂直固定穿置于横杆上，设于机架两端部的第一电机所对应的连杆下端部球铰连接于横杆两端，位于机架上部中间的第一电机下方的机架向外延伸设有延伸架，所述延伸架的端部球头连接有h架，所述h架的下端转动安装于呈倒l型的运动足的拐部，且设于机架上部中间的第一电机所对应的连杆下端部伸出横杆后球铰于运动足的横边端部；

所述高温作业手爪通过延长杆设于足式移动平台上表面。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述足式移动平台上表面安装有平台底座，平台底座两侧相对的转动连接有第一平台支架，每个第一平台支架上端均通过第四转轴转动安装有第二平台支架，两第二平台支架上端共同转动安装于顶板的下表面，每个第四转轴下方的平台底座分别设有第一伸缩杆，每个第一伸缩杆的下端转动安装于平台底座上，每个第一伸缩杆的上端均转动安装于第四转轴的中部，其中一个第一平台支架内部转动安装有第二伸缩杆，第二伸缩杆的另外一端转动安装于对应的第二平台支架上部；所述顶板的上表面朝下安装有第三伸缩杆，第三伸缩杆的活动端由顶板向下伸出且沿长度方向固定有齿条，顶板下表面固设有支撑板，支撑板上设有与齿条相啮合的齿轮，齿轮的转轴与齿轮同步转动，且齿轮的转轴一端伸入并伸出支撑板并且通过联轴器与延伸杆相连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，位于齿条运行轨迹处的支撑板上设有至少一个与齿条导向配合的定位卡。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述平台底座中部通过第三转轴转动安装于足式移动平台上表面中部，且足式移动平台上表面通过转轴连接于第四伸缩杆的一端，第四伸缩杆的另外一端通过转轴与平台底座侧边相连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述延长杆的端部设有手爪壳，所述高温作业手爪的左夹体和右夹体尾部活动穿置有与手爪壳固定连接的第五转轴，高温作业手爪的左夹体和右夹体尾部端部分别铰接于由四根连接杆铰接而成的菱形架的其中一组相对角部上，菱形架的另外一组相对角部的其中一个位于高温作业手爪的左夹体和右夹体之间的角部转动安装有导轨，菱形架的另外一组相对角部的另外一个角部上的转动轴伸入至导轨的滑孔内并且凸设有与导轨限位配合的限位卡，所述延长杆上安装有第二电机，所述第二电机的输出轴伸入至延长杆内，位于延长杆的输出轴上并排固设有两个绳轮，两个绳轮上沿相反方向分别缠绕有第一拉绳和第二拉绳，第一拉绳和第二拉绳的另外一端分别与导轨的靠近转动轴的一端、转动轴相连接。

与现有技术相比，本发明所述的全地形足式移动冶金炉加料机器人具有如下有益效果：

（1）本发明采用足式驱动机构代替轮式和履带式，使得加料机运动灵活，从而大大提高足式加料机适应复杂地形的能力，这种足式冶金炉加料机，一台加料机可以同时服务于多台冶金炉，可有效减少整个冶金生产线的加料辅助设备数目；

（2）本发明的足式加料机通过不同机构的协调配合，实现机械手爪在三维空间的移动和转动，能够根据抓取目标灵活调整其末端姿态，可以从任意方位进行进料，不受的方向和角度限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述全地形足式移动冶金炉加料机器人的结构示意图。

图2为总装驱动机构的结构示意图。

图3为足式移动平台上高温作业手爪的安装示意图。

图4为杠杆与连杆的安装示意图。

图5为高温作业手爪的安装示意图。

图中：1-足式移动平台，2-总装驱动机构，2.1-机架，2.11-延伸架，2.2-杠杆，2.3-运动足，2.4-h架，2.5-横杆，2.6-连杆，2.7-第一电机，2.8-第一u型连杆，2.81-第一转轴，2.9-第二u型连杆，2.91-第二转轴，2.10-减震垫，3-顶板，3.1-平台底座，3.12-支撑板，3.21-第一平台支架，3.22-第二平台支架，3.31-第一伸缩杆，3.32-第二伸缩杆，3.33-第三伸缩杆，3.41-第三转轴，3.42-第四转轴，3.51-齿条，3.52-齿轮，3.6-定位卡，3.7-联轴器，3.8-延长杆，4-高温作业手爪，4.1-手爪壳，4.11-第五转轴，4.2-第二电机，4.21-绳轮，4.22-第一拉绳，4.23-第二拉绳，4.3-菱形架，4.31-转动轴，4.4-导轨，4.5-限位板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1、2以及4所示，本实施例提供了一种全地形足式移动冶金炉加料机器人，包括足式移动平台1以及高温作业手爪4；

所述足式移动平台1的其中一组相对侧边的角部分别设有一个总装驱动机构2，每个总装驱动机构2均包括与足式移动平台1相连接的机架2.1以及设于机架2.1上部中间以及两端部的第一电机2.7，每个第一电机2.7的机壳均与机架2.1固定连接，每个第一电机2.7的轴上均设有随第一电机2.7的轴转动的杠杆2.2，每个杠杆2.2的端部下方均设有第一u型连杆2.8，所述第一u型连杆2.8的端部朝下且端部之间转动安装有第一转轴2.81，所述第一转轴2.81的中部垂直固定穿设有第二转轴2.91，所述第二转轴2.91转动安装于第二u型连杆2.9的端部之间，所述第二u型连杆2.9的连接部之间垂直设有连杆2.6，设于机架2.1上部中间的第一电机2.7所对应的连杆2.6下部垂直固定穿置于横杆2.5上，设于机架2.1两端部的第一电机2.7所对应的连杆2.6下端部球铰连接于横杆2.5两端，位于机架2.1上部中间的第一电机2.7下方的机架2.1向外延伸设有延伸架2.11，所述延伸架2.11的端部球头连接有h架2.4，所述h架2.4的下端转动安装于呈倒l型的运动足2.3的拐部，且设于机架2.1上部中间的第一电机2.7所对应的连杆2.6下端部伸出横杆2.5后球铰于运动足2.3的横边端部；

所述高温作业手爪4通过延长杆3.8设于足式移动平台1上表面。

本实施例中，不同的总装驱动机构2能够控制相应的运动足2.3处于不同的状态，实现整体的行走以及足式移动平台1的倾斜。

为了更简便的描述本实施例中总装驱动机构2的工作过程，如图1所示方向，沿顺时针方向，右上方的总装驱动机构2为第一总装驱动机构，右下方的总装驱动机构2为第二总装驱动机构，左下方的总装驱动机构2为第三总装驱动机构，左上方的总装驱动机构2为第四总装驱动机构。

具体的，如图1所示方向，需要实现整体向右行走时，该机器人可以采用多种步态，即三足步态、对角步态。但不论哪种步态，机器人在向右运动时始终是通过所有总装驱动机构的支撑和摆动实现的。假设以对角步态运动，机器人整体向右运动时，第二总装驱动机构和第四总装驱动机构为支撑状态，第一和第三总装驱动机构为摆动状态，由于该三自由度机构在实现某一运动时，内部的三个电机的驱动运动存在耦合关系，必须同时以特定的关系曲线协同运动，这一关系曲线可通过求解总装驱动机构的位置反解模型获得。

如图1所示方向，当需要实现整体顺时针转向时，与上述向右行走同理，只需要依据旋转轨迹，规划机器人四个总装驱动机构的协同配合作业方式，然后再通过总装机构的位置反解模型，求解总装驱动机构中各电机同时控制相应杠杆运动的规律。

如图1所示方向，当需要实现整体向右倾斜向下时，第一总装驱动机构和第二总装驱动机构整体收缩，其各总装驱动机构中间的第一电机2.7控制杠杆2.2向上摆动，同时两端的第一电机2.7控制杠杆以一个复杂的规律曲线运动，该运动规律曲线可通过总装驱动机构的位置反解求得，第三总装驱动机构和第四总装驱动机构整体伸长，其各总装驱动机构中间的第一电机2.7控制杠杆2.2向下摆动，同时两端的第一电机控制杠杆以一个复杂的规律曲线运动，该运动规律曲线可通过总装驱动机构的位置反解求得。

在本实施例中，足式移动平台1上可设置多种传感器以及5g通讯模块，实现加料机器人之间的通讯以及互联互通，多机协同运行去执行特定的任务，提高冶金设备的利用率和资源配置效率。

在本实施例中，为了降低足式移动平台1在运行过程中的震感，优选的，在运动足2.3的足部设有减震垫2.10，该减震垫2.10可预先与运动足2.3硫化在制作在一起，也可制作之后套装在运动足2.3的足部。

本实施例进一步提供了高温作业手爪4在足式移动平台1上的纵向转动实施方式，即所述足式移动平台1上表面安装有平台底座3.1，平台底座3.1两侧相对的转动连接有第一平台支架3.21，每个第一平台支架3.21上端均通过第四转轴3.42转动安装有第二平台支架3.22，两第二平台支架3.22上端共同转动安装于顶板3的下表面，每个第四转轴3.42下方的平台底座3.1分别设有第一伸缩杆3.31，每个第一伸缩杆3.31的下端转动安装于平台底座3.1上，每个第一伸缩杆3.31的上端均转动安装于第四转轴3.42的中部，其中一个第一平台支架3.21内部转动安装有第二伸缩杆3.32，第二伸缩杆3.32的另外一端转动安装于对应的第二平台支架3.22上部；所述顶板3的上表面朝下安装有第三伸缩杆3.33，第三伸缩杆3.33的活动端由顶板3向下伸出且沿长度方向固定有齿条3.51，顶板3下表面固设有支撑板3.12，支撑板3.12上设有与齿条3.51相啮合的齿轮3.52，齿轮3.52的转轴与齿轮3.52同步转动，且齿轮3.52的转轴一端伸入并伸出支撑板3.12并且通过联轴器3.7与延伸杆3.8相连接。

如图3所示方向，当延伸杆3.8需要实现顺时针或逆时针转动时，第三伸缩杆3.33相应的缩回或伸出，同时带动齿条3.51向上或向下运行，使得齿轮3.52带动其转轴顺时针或逆时针转动，与此同时控制延伸杆3.8顺时针或逆时针转动。

当延伸杆3.8需要实现向上或向下位移时，两侧的第一伸缩杆3.31共同同步伸出或缩回，同时控制第二伸缩杆3.32伸出或缩回，实现延伸杆3.8的向上或向下位移。

在本实施例中，为了提升齿条3.51与齿轮3.52之间的配合稳定性以及配合紧密度，位于齿条3.51运行轨迹处的支撑板3.12上设有至少一个与齿条3.51导向配合的定位卡3.6。具体使用时，齿条3.51在定位卡3.6的限位下沿第三伸缩杆3.33的运行轨迹上下运行，提升了齿条3.51的运行流畅性。

优选的，本实施例进一步提供了高温作业手爪4在足式移动平台1上的水平转动实施方式，所述平台底座3.1中部通过第三转轴3.41转动安装于足式移动平台1上表面中部，且足式移动平台1上表面通过转轴连接于第四伸缩杆3.34的一端，第四伸缩杆3.34的另外一端通过转轴与平台底座3.1侧边相连接。具体使用时，可通过控制第四伸缩杆3.34使得平台底座3.1沿第三转轴3.41转动，进而实现高温作业手爪4在足式移动平台1上的水平转动。

进一步的，参见图5，本实施例提供了高温作业手爪4的具体实施方式，即所述延长杆3.8的端部设有手爪壳4.1，所述高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部活动穿置有与手爪壳4.1固定连接的第五转轴4.11，高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部端部分别铰接于由四根连接杆铰接而成的菱形架4.3的其中一组相对角部上，菱形架4.3的另外一组相对角部的其中一个位于高温作业手爪4的左夹体和右夹体之间的角部转动安装有导轨4.4，菱形架4.3的另外一组相对角部的另外一个角部上的转动轴4.31伸入至导轨4.4的滑孔内并且凸设有与导轨4.4限位配合的限位卡，所述延长杆3.8上安装有第二电机4.2，所述第二电机4.2的输出轴伸入至延长杆3.8内，位于延长杆3.8的输出轴上并排固设有两个绳轮4.21，两个绳轮4.21上沿相反方向分别缠绕有第一拉绳4.22和第二拉绳4.23，第一拉绳4.22和第二拉绳4.23的另外一端分别与导轨4.4的靠近转动轴4.31的一端、转动轴4.31相连接。

当高温作业手爪4需要夹取物料时，电机4.2正转，其中一个绳轮4.21通过第一拉绳4.22拉拽导轨4.4，导轨4.4向右偏移的同时使得导轨4.4处的菱形架4.3相对角部的夹角逐渐变大，同时转动轴4.31沿导轨4.4朝向菱形架4.3中部滑移，菱形架4.3的另外一组相对角部的夹角变小且逐渐外扩，由于高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部通过第五转轴4.11与手爪壳4.1的转动配合，因此高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部逐渐外扩，同时高温作业手爪4的左夹体和右夹体的夹持部（或者头部）向内闭合，直至实现与物料的夹持功能。由于两个绳轮4.21上的拉绳方向相反，因此第一拉绳4.22在拉拽导轨4.4的过程中，第二拉绳4.23不会拉拽转动轴4.31。

当高温作业手爪4需要将夹取的物料释放至指定位置时，另外一个绳轮4.21通过第二拉绳4.23拉拽转动轴4.31，转动轴4.31沿导轨4.4朝向菱形架4.3的右侧滑移，同时使得导轨4.4处的菱形架4.3相对角部的夹角逐渐变小，菱形架4.3的另外一组相对角部的夹角变大且逐渐内缩，由于高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部通过第五转轴4.11与手爪壳4.1的转动配合，因此高温作业手爪4的左夹体和右夹体尾部逐渐内缩，同时高温作业手爪4的左夹体和右夹体的夹持部（或者头部）向外外扩，直至将物料释放至指定位置。由于两个绳轮4.21上的拉绳方向相反，第二拉绳4.23拉拽转动轴4.31的过程中，第一拉绳4.22不会拉拽导轨4.4。

更进一步的，如图5所示，位于两个绳轮4.21外的第二电机4.2的输出轴上分别安装有限位板4.5，所述限位板4.5能够避免两个绳轮4.21在第二电机4.2的输出轴发生偏移。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。