棒材搬运机器人的制作方法

1.本实用新型涉及智能转运领域，具体而言，涉及一种搬运机器人，尤其涉及一种可以搬运棒材的机器人。


背景技术：

2.随着科技及仓储物流的智能化发展，智能机器人得到了普及。agv便是一种智能仓储物流中重要的转运机器人。现有仓储物流中，通常是将货物放入料箱中，搬运机器人通过搬运料箱的方式完成货物在不同位置的流转。
3.搬运机器人不但可以用在仓储中，也逐渐应用到生产线上，完成对工件的转运。棒材由于其结构特征，通常很难通过搬运机器人进行转运，尤其是特殊材料的棒材产品，单晶硅便是其中一种。对于本领域技术人员而言，单晶硅在生产的时候需要通过拉晶工艺形成单晶硅棒。所谓拉晶就是用单晶炉把多晶硅加热融化，再用籽晶向上拉引，慢慢形成一个柱状的晶棒，晶棒从单晶炉中取出时需要利用取晶车接送。
4.取送晶棒的步骤是：人工从单晶炉接住，放置在取晶车上后将其转运至目的区域，使用人工搬运晶硅棒存在工作效率低、劳动强度大的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有技术中存在的各种问题，提供了一种棒料搬运机器人。
6.根据本实用新型的一方面，提供了货物搬运机器人，包括：
7.底盘组件；
8.承载组件，所述承载组件设置在所述底盘组件上，且具有第一位置和第二位置；所述承载组件具有与棒材相适配的尺寸，并被构造为用于承载所述棒材；
9.驱动组件，所述驱动组件被构造为驱动所述承载组件在第一位置和第二位置之间运动；
10.在第一位置时，所述承载组件相对于底盘组件呈第一预定角度；
11.在第二位置时，所述承载组件相对于底盘组件呈第二预定角度。
12.在本实用新型的一个实施方式中，在第一位置时，所述第一预定角度大于第一角度；在第二位置时，所述第二预定角度小于第二角度。
13.在本实用新型的一个实施方式中，所述承载组件包括用于承载所述棒材侧壁的承载架，以及用于与所述棒材端部配合的托架，所述承载架沿棒材的长度方向延伸。
14.在本实用新型的一个实施方式中，在所述承载架上设置有导向机构，所述导向机构被构造为用于引导所述棒材进出所述承载架。
15.在本实用新型的一个实施方式中，所述棒材搬运机器人还包括设置在所述承载架上的夹紧机构，所述夹紧机构被构造为将所述棒材夹紧在所述承载架上。
16.在本实用新型的一个实施方式中，所述夹紧机构包括设置在所述承载架上的基座，以及连接在所述基座上的第一夹紧件和第二夹紧件，所述第一夹紧件、第二夹紧件在夹
紧驱动机构的作用下向所述棒材的方向移动，以将所述棒材夹紧在所述承载架上。
17.在本实用新型的一个实施方式中，所述第一夹紧件和第二夹紧件滑动配合在所述基座上，所述第一夹紧件和第二夹紧件上分别设置有第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条平行设置，并分别与夹紧驱动机构输出端的齿轮啮合在一起。
18.在本实用新型的一个实施方式中，所述夹紧机构受控于直线驱动机构在所述承载架上滑动，所述夹紧机构被配置为运动到所述承载架的预定位置后夹紧所述棒材。
19.在本实用新型的一个实施方式中，夹紧状态时，所述夹紧机构被构造受控于直线驱动机构推动所述棒材在所述承载架上运动。
20.在本实用新型的一个实施方式中，所述驱动组件包括：
21.推杆机构，所述推杆机构的上端与所述承载组件铰接，其下端被配置成在所述底盘组件上滑动；
22.连杆机构，所述连杆机构的上端和所述承载组件铰接，其下端和所述底盘组件铰接，并且所述连杆机构被构造成随着所述推杆机构在底盘组件上的滑动，驱动所述承载组件在第一位置和第二位置之间运动。
23.本实用新型所提供的棒材搬运机器人，当需要取送棒材时，控制棒材搬运机器人从初始位置行驶到目标位置，然后控制承载组件运动至第一位置承接棒材后，运动至第二位置并可将棒材运送至棒材缓存区或棒材加工工位。提高了棒材转运的智能化，符合当前搬运机器人领域无人化、智能化的市场需求，搬运效率高。
24.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
25.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
26.图1是本实用新型所提供的棒材搬运机器人位于第一位置时一个视角的立体图；
27.图1a是图1的a处局部放大图；
28.图2是图1所示棒材搬运机器人的另一个视角的立体图；
29.图3至图5分别是图1所示棒材搬运机器人的主视、右视和俯视图；
30.图6是本实用新型所提供的棒材搬运机器人位于第二位置时的立体图；
31.图7至图9分别是图6所示棒材搬运机器人的主视、右视和俯视图；
32.图10是图9的b处局部放大图；
33.图11是本实用新型的棒材搬运机器人位于第一位置和第二位置之间时的主视图。
34.图1至图11中各组件名称和附图标记之间的一一对应关系如下：
35.1底盘组件；
36.2承载组件：20承载架、200减重孔、21托架、210连接板、211凸台；
37.3驱动组件：30推杆、31连杆；
38.4导向机构：40滚动轮；
39.5夹紧机构：50基座、51第一夹紧件、52第二夹紧件、53第一齿条、54第二齿条、55齿轮、56驱动元件；
40.6直线导轨：60导轨、61滑块；
41.7直线驱动机构：70滚珠丝杠；
42.8棒材。
具体实施方式
43.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
44.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
45.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
46.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
47.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
48.为了满足当前无人化智能取送棒材的市场需求，本实施例中以取送硅晶棒为例结合说明书附图详细地说明本实用新型所提供的一种棒材搬运机器人。可以理解，本实用新型所提供的棒材搬运机器人也适用于取送硅晶棒之外的任何棒材。
49.参见图1，该图是本实用新型所提供的棒材搬运机器人位于第一位置时一个视角的立体图。本实施例中，棒材搬运机器人包括底盘组件1、承载组件2和驱动组件3。为了便于更好地理解棒材搬运机器人具体结构及其工作原理，请一并参见图2和图6，其中，图2是图1所示棒材搬运机器人的另一个视角的立体图，图6是本实用新型所提供的棒材搬运机器人位于第二位置时的立体图。需要说明的是，图1中隐去了夹紧机构的基座。
50.本实用新型的棒材搬运机器人，包括底盘组件1，底盘组件1包括车轮、悬挂等组件，其上还配置有导航系统等功能元件。底盘组件1作为其它组件的承载基体，可使棒材搬运机器人完成在地面上的各种行进、转向等运动，以使棒材搬运机器人从单晶炉取到晶棒后可以转运至晶棒缓存处。
51.承载组件2设置在底盘组件1上，且承载组件2具有第一位置和第二位置。承载组件2具有与棒材8相适配的尺寸，并构造为用于承载棒材8。为了便于更好地理解承载组件2的具体结构，请一并参见图3、图7和图11，其中，图3是图1所示棒材搬运机器人的主视图，图7是图6所示棒材搬运机器人的主视图，图11是本实用新型的棒材搬运机器人位于第一位置和第二位置之间时的主视图。
52.详细地，承载组件2包括相互固定连接或者一体成型的承载架20和托架21。其中，承载架20用于承载棒材8侧壁，并且该承载架20沿棒材8的长度方向延伸。更为详细地，该承载架20具体为沿棒材8长度方向延伸的长方形板材，并且为了减重，沿其延伸方向依次间隔开设了多个减重孔200。
53.托架21可设置在承载架20的端部，用于与棒材8端部配合。具体地，托架21可包括连接板210和设置在连接板210板面上的凸台211，凸台211和连接板210围成了用于与棒材8
端部相适配的定位结构。例如晶硅棒的端部可以呈圆锥形状，托架21上形成了与之相适配的圆锥孔。
54.如此设置，承载组件2承载棒材8时，棒材8的端部插入该定位结构内，以防止棒材8从承载架20上跌落，从而保证承载架20承载棒材8时的稳定性。
55.此外，连接板210等钣金件上的凸台211可具有一定的高度，即定位结构可具有一定的深度，以使棒材8和托架21之间具有更大的轴向配合面，从而更进一步地提高承载架20承载棒材8时的稳定性。
56.承载架20和托架21的连接板210之间还可设置角钢等加强件，以增强两者的连接可靠性。
57.驱动组件3被构造为驱动承载组件2在第一位置和第二位置之间运动；并且在第一位置时，承载组件2相对于底盘组件1呈第一预定角度；在第二位置时，承载组件2相对于底盘组件1呈第二预定角度。
58.详细地，结合图3和图7，本实施例中，该驱动组件3包括推杆机构和连杆机构。其中，推杆机构的上端与所述承载组件2铰接，其下端被配置成在所述底盘组件1上滑动。连杆机构的上端和承载组件2铰接，其下端和底盘组件1铰接，并且连杆机构被构造成随着推杆机构在底盘组件1上的滑动，驱动承载组件2在第一位置和第二位置之间运动。
59.更为详细地，该推杆机构包括推杆30、滚珠丝杆传动机构和电机等驱动元件，其中，推杆的上端与承载组件2铰接，其下端和驱动元件通过滚珠丝杆传动机构传动连接，以将驱动元件的旋转运动转化为直线运动，驱动推杆相对于底盘组件1滑动即可。
60.除了滚珠丝杆传动机构外，推杆和底盘组件1之间可以通过齿轮齿条传动机构或同步带轮传动机构等机械传动机构传动连接，以通过控制驱动元件的转向驱动推杆相对于底盘组件1往复滑动，继而带动连杆机构推动或拉动承载组件2在第一位置和第二位置之间转动即可。
61.继续参见图2，连杆机构包括相互平行的两个连杆31，两个连杆31分别设置在承载组件2的两侧，并且两者的上端均与承载组件2铰接、下端均与底盘组件1铰接。
62.如此设置，两个连杆31同时从两侧拉动或推动承载组件2相对于底盘组件1在第一位置和第二位置之间转动，可以保证其转动的平稳性以及其在第一位置或第二位置时相对于底盘组件1的稳定性。
63.可以理解，棒材搬运机器人处于停机或待机工况时，承载组件2位于第二位置，以最小化棒材搬运机器人占用的空间。当需要取送棒材8时，控制棒材搬运机器人在地面上从初始位置行驶到目标位置，然后控制承载组件2相对于底盘组件1运动至第一位置，棒材8到达承载组件2后，再控制承载组件2反向运动至达到第二位置，最后控制棒材搬运机器人将棒材8运送至棒材缓存区或加工工位。本文在此仅详细描述了棒材搬运机器人的一种工况，本实用新型中对于棒材搬运机器人在第一位置和第二位置的具体工作不加以限定，该棒材搬运机器人也可以仅在第一位置完成取棒材8和运送棒材8工作。在一些扩展的应用场景中，也可以在第二位置同时完成取棒材8和运送棒材8工作。
64.继续参见图3和图7，本实施例中，在第一位置时，承载组件2相对于底盘组件1所呈的第一预定角度大于第一角度，该第一角度可以约为90
°
或者其他角度，即承载组件2近似垂直于底盘组件1；而，在第二位置时，承载组件2相对于底盘组件1所呈的第二预定角度小
于第二角度，第二角度可以约为0
°
或者其他角度，即承载组件2近似平行于底盘组件1。
65.如此设置是为了便于棒材搬运机器人与单晶炉的相应装置对接。例如单晶炉包含了可垂直升降的夹持机构，在取棒材8时，承载组件2近似垂直于底盘组件1，棒材8可在夹持机构的动作下自动落入承载组件2。当棒材8到位后，通过剪切装置将棒材8从单晶炉中剪断。此时承载组件2运动至近似平行于底盘组件1的第二位置，这样一方面可以保证运送棒材8时的平稳性，另一方面还可以防止运送过程中棒材8与仓库内其它结构碰撞干涉等，保证运料过程的安全性和可靠性。另外，通常情况下，棒材缓存区(包括暂时储存，也包括长时间储存)为水平设置的料架，承载组件2位于水平位置可以方便和棒材缓存区对接，以便于将棒材8送入棒材缓存区。
66.如前所述，承载组件2的承载架20用于承载棒材8的侧壁，并且其沿棒材8的长度方向延伸，为了提高取放棒材8的效率及稳定性，继续参见图1，本实施例中，承载架20上还设置了导向机构4，该导向机构4被构造为用于引导棒材8进入或离开承载架20。
67.在本实用新型一个实施方式中，导向机构4可以为设置在承载架20上的导向槽，该导向槽沿着承载架20的长度方向延伸，且构造为具有与棒材8至少部分表面接触配合的形状。当棒材8在输入承载架20或者从承载架20上输出时，棒材8可沿着导向槽进行运动，保证了棒材与承载架20之间的平稳性。另外，当搬运机器人在转运的时候，导向槽也可以对棒材8进行限制，防止棒材8在承载架20上晃动。
68.在本实用新型一个实施方式中，导向机构4包括滚轮组，该滚轮组包括沿承载架20延伸方向间隔设置的多个用于与棒材8接触配合的滚动轮40，该滚动轮40被构造为当棒材8进出承载架20时转动。
69.滚动轮40可通过转轴连接在承载架20上，或者连接在位于承载架20的支架上，多个滚动轮40可采用此方式沿着承载架20的长度方向分布。当棒材8进出承载架20时，棒材8的侧壁与滚动轮40接触配合，并与滚动轮40滚动配合在一起。降低了棒材8进出承载架20时所受阻力小，只需极小的外载荷即可驱动棒材8进出承载架20，省时省力。
70.在本实用新型一个实施方式中，该导向机构4设置有两组滚轮组，这两组滚轮组呈预定角度分布，且被构造为分别与棒材8的侧壁接触配合。例如两组滚轮组可以沿其中心对称分布，这样可分别与棒材相应的侧壁滚动配合在一起，以提高棒材8输送时的导向性。
71.需要说明的是，本领域技术人员可基于棒材8的外径等实际数值确定两组滚轮组之间的预定角度及距离，以保证棒材8进出承载架20时的平稳性。
72.可以理解的是，在另一些实施例中，滚轮组的数量可以为大于2的整数，比如该导向机构4包括三组滚轮组，这三组滚轮组中相邻两组成预定角度分布，并且三者均与棒材8的侧壁接触配合，在此对其结构不再进行赘述。
73.如前文所述，棒材搬运机器人用于承载棒材8并且其还可以相对于底盘组件1在第一位置和第二位置之间运动，并且用于在不同工位或棒材缓存区等目标位置之间运送棒材8。可以理解，棒材8在随承载架20运动过程中存在因路面凹凸不平行驶颠簸等造成棒材8跌落的风险。
74.为此，结合图1和图6，该棒材搬运机器人还包括设置在承载架20上的夹紧机构5，该夹紧机构5被构造为将棒材8夹紧在承载架20上。该夹紧机构5例如可以选用本领域技术人员所熟知的具备夹紧功能的结构，例如抱箍结构等。
75.在本实用新型一个实施方式中，夹紧机构5包括设置在承载架20上的基座50，以及滑动连接在基座50上的第一夹紧件51和第二夹紧件52；其中，第一夹紧件51和第二夹紧件52在夹紧驱动机构的作用下向棒材8的方向移动，以将棒材8夹紧在承载架20上。
76.结合图1，第一夹紧件51和第二夹紧件52均通过各自的直线导轨与基座50滑动连接。在本实用新型一个实施例中，直线导轨可与基座50固定连接，与相应直线导轨配合的导轨槽分别固定连接第一夹紧件51、第二夹紧件52上，在夹紧驱动机构的作用下，第一夹紧件51、第二夹紧件52沿着直线导轨相向或者背向运动，实现了两个夹紧件的夹持动作和释放动作。
77.参考图1a、图10，第一夹紧件51、第二夹紧件52上分别设置有第一齿条53和第二齿条54，第一齿条53和第二齿条54平行布置。基座50上固定连接有驱动元件56，驱动元件56的输出端连接有齿轮55，齿轮55伸入到第一齿条53和第二齿条54之间的位置，并分别与第一齿条53和第二齿条54啮合在一起。
78.控制驱动元件56正转或反转即可带动第一齿条53和第二齿条54沿远离或靠近彼此的方向移动，继而带动第一夹紧件51和第二夹紧件52沿靠近棒材8的方向移动至将其夹紧在承载架20上，或者沿远离棒材8的方向移动释放棒材8。
79.继续参见图1，第一夹紧件51和第二夹紧件52上与棒材8接触的表面被构造为与棒材8至少部分表面的形状相适配。比如，本实施例中晶硅棒为圆柱体晶硅棒，相应地第一夹紧件51和第二夹紧件52上与棒材8接触的表面为圆弧形面。在另一实施例中，仅在第一夹紧件51或者第二夹紧件52上与棒材8接触的表面被构造为与棒材8至少部分表面的形状相适配。
80.在本实用新型一个实施例中，棒材搬运机器人的夹紧机构5受控于直线驱动机构7在承载架20上滑动，并且夹紧机构5被配置成运动到承载架20的预定位置后夹紧棒材8。
81.详细地，该直线驱动机构7包括设置在承载架20上的滚珠丝杠70以及与该滚珠丝杠70配合在一起的驱动螺母，驱动螺母与夹紧机构5的基座50连接在一起。该直线驱动机构7还包括电机等驱动元件，驱动元件与滚珠丝杠70驱动连接，以使滚珠丝杠70带动驱动螺母沿滚珠丝杠70滑动，继而使基座50随驱动螺母一起滑动。
82.为了保证夹紧机构5滑动的平稳性，夹紧机构5的基座50与承载架20导向配合在一起。具体地，该棒材搬运机器人包括直线导轨6，直线导轨6的导轨60固定连接在承载架20上，并且该导轨60沿承载架20的长度方向延伸，直线导轨6的滑块61固定连接在基座50上。如此设置，夹紧机构5可以沿承载架20滑动至棒材8的任意位置将其夹紧。
83.例如在本实用新型一个应用场景中，直线驱动机构7将夹紧机构5驱动至邻近托架21的地方，待棒材8输送到承载架20上后，再驱动夹紧机构5运动至合适的位置对棒材8进行夹紧。例如可运动至棒材的中部位置以对棒材的中部进行夹紧。
84.在本实用新型的一个实施方式中，当棒材搬运机器人将棒材8运送至目标位置时，需要将其从承载架20推出到棒材缓存区或者工位上。例如可通过相应的控制机构将棒材8转运到相应的缓存区或者工位上。该控制机构例如可以是机械手、或者料架上设置的输送带机构等。
85.在本实用新型的一个实施例中，为了能自动完成棒材8进出承载架20，夹紧状态时，夹紧机构5被构造受控于该直线驱动机构7推动棒材8在承载架20上的运动。即，在将棒
材8往工位或者缓存区进行输送时，可以驱动夹紧机构5往远离托架的一端移动，由此实现了对夹紧棒材的输送，完成了棒材的下料。
86.另外，在通过夹紧机构5进行下料时，需要根据夹紧机构5当前的夹紧位置而定。例如夹紧机构5当前夹紧的位置位于棒材的中部时，则可能无法通过一次输送完成对棒材8的下料。此时，可以松开夹紧机构5，驱动其运动到棒材8的端部位置，夹紧后再进行输送。
87.或者也可以是，在运输的过程中，夹紧机构5夹持的位置位于棒材的中部。当输送到位后，松开夹紧机构5并运动至棒材的尾端，夹紧后进行一次输送即可完成棒材的下料。
88.上述的应用场景描述了通过棒材搬运机器人从单晶炉取晶棒，以及输送晶棒的过程。在本实用新型另一个可能的应用场景中，也可以采用棒材搬运机器人从缓存区或者加工工位上进行取料、转运。例如当前棒材水平储存在缓存区的相应料架上，此时可将承载组件2转动至水平状态，以将料架上水平放置的棒材取出。例如，棒材在料架上储存时，其一端伸出料架呈悬空状态。此时搬运机器人通过自身的移动，完成承载组件2与棒材悬空一端的对接，之后可通过夹紧机构以及直线驱动机构7将棒材搬运到承载组件2中。再例如，料架可包括受控于驱动机构的滚筒，通过滚筒或者相应的运动机构驱动棒材延其轴向运动，从而将棒材搬运到机器人的承载组件2中。
89.本实用新型的棒材搬运机器人，对棒材的取料、运料和卸料过程均可自动完成，具备较高的智能化水平，符合当前搬运机器人领域无人化、智能化的市场需求。
90.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。