一种用于agv机器人的定轴旋升机构和agv机器人的制作方法
【专利摘要】一种用于AGV机器人的定轴旋升机构和AGV机器人，属于自动化输送装置领域。本发明于AGV机器人的定轴旋升机构包括定轴旋转组件、支撑板、旋转上升组件、螺母一级齿轮和旋转电机；所述旋转上升组件和所述旋转电机分别与所述支撑板连接；所述旋转电机与所述螺母一级齿轮之间、所述螺母一级齿轮与所述定轴旋转组件之间以及所述定轴旋转组件与所述旋转上升组件之间均相互传动连接。本发明另一技术方案包括上述用于AGV机器人的定轴旋升机构的AGV机器人。本发明结构灵活紧凑、载重量大、自锁性能强、旋转顶升运行平稳，满足灵活搬运需求。
【专利说明】—种用于AGV机器人的定轴旋升机构和AGV机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化输送装置，特别涉及一种用于AGV机器人的定轴旋升机构和AGV机器人。
【背景技术】
[0002]无人搬运车(简称AGV机器人)，是指具备电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。这种运输车采用全自动控制方式代替人工，节省人力且使用方便，已广泛应用在物流运输行业。
[0003]目前，AGV机器人中采用的旋升机构为电动推杆机构、电液推杆机构或X型双杆机构。虽然电动推杆机构和电液推杆机构结构简单、承载能力强，且能实现顶杆直线旋升，但电动推杆机构电压过高、自锁性能差且旋升后稳定性差；电液推杆机构会出现漏液、自锁性能差、旋升后容易倾倒和旋升高度难以控制等问题。而X型双杆机构虽然解决了上述两个旋升机构的稳定性问题，但是其承载能力差，对电机要求高，且机械结构复杂，需要定制。
[0004]实用新型CN203359434U公开了一种无人搬运车的升降机构，其包括机架、马达、行程开关、转盘和凸轮；所述转盘上安装有一个与盘面偏心且垂直于盘面的凸轮，所述机构通过控制凸轮的升降带动无人搬运车的机体进行升降运动。该升降机构仅AGV小车的驱动机构整体自动升降，而不能够旋转运动，不能更好地满足灵活搬运和装卸货物的需求。同时，上述偏心结构使得所述机构旋升后容易发生倾斜。
[0005]本案针对实用新型申请号2014203802495进行改进，进一步提高了防侧翻能力和承载能力，使得结构更加灵活，传动效率更高，模块化设计方便安装。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有自锁性能好、平稳性好、空间占有小、承载能力强，且结构为模块式整体的便于安装的用于AGV机器人的定轴旋升机构以及包括定轴旋升机构的AGV机器人。
[0007]本发明的技术方案是提供一种用于AGV机器人的定轴旋升机构，包括定轴旋转组件、支撑板、旋转上升组件、螺母一级齿轮和旋转电机；所述旋转上升组件和所述旋转电机分别与所述支撑板连接；所述旋转电机与所述螺母一级齿轮之间、所述螺母一级齿轮与所述定轴旋转组件之间以及所述定轴旋转组件与所述旋转上升组件之间均相互传动连接。
[0008]该定轴旋升机构通过旋转电机带动螺母一级齿轮，继而由螺母一级齿轮带动所述定轴旋转组件旋转，所述定轴旋转组件带动所述旋转上升组件旋转，实现该机构的自动旋转和升降。该机构结构简单，便于安装、维护，利用旋转电机自锁能力且较短的传动过程使得顶升旋转时平稳性好，不易倾斜，传动误动或不动率低；且所述丝杠能承载I吨-3吨货物，承载能力强。该定轴旋升机构通过旋转电机-螺母一级齿轮-定轴旋转组件-旋转上升组件的传动过程实现旋转升降过程，相较于实用新型申请2014203802495通过旋转电机-主动齿轮-一级传动齿轮-二级传动齿轮(导杆)-齿环-丝杠(托盘)；以及丝杠-联动板件-导杆的传动过程，可见前者传动过程短，实现旋转升降效率高，并且通过较少利用齿轮传动，以避免因滑齿导致的误动或不动的发生。
[0009]作为本发明的优选，所述旋转上升组件包括螺母底座、旋升螺杆筒和旋升螺套筒。
[0010]作为本发明的优选，所述定轴旋转组件包括旋转齿轮。
[0011]作为本发明的优选，所述定轴旋转组件还包括支撑板下盖板、支撑板盖板连接件和支撑板上盖板。
[0012]作为本发明的优选，所述定轴旋转组件还包括钢珠；所述支撑板上盖板的下表面和所述旋转齿轮的上表面均设置滚珠槽且两端面间留有间隙以容纳钢珠，并且所述支撑板下盖板的上表面和所述旋转齿轮的下表面均设置滚珠槽且两端面间留有间隙以容纳钢珠。
[0013]作为本发明的优选，具有外侧螺纹的所述旋升螺杆筒经所述支撑板的第一通孔纵向固定安装于所述螺母底座上，所述旋转电机经所述支撑板的第二通孔纵向固定安装于所述螺母底座上；所述旋升螺套筒的内侧螺纹与所述旋升螺杆筒的外侧螺纹相配合，使得所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒外侧；所述旋升螺套筒与所述旋转齿轮通过平键连接；所述旋转齿轮与所述螺母一级齿轮相啮合；所述螺母一级齿轮与所述旋转电机传动连接。
[0014]该定轴旋升机构针对实用新型申请号2014203802495的旋转顶升机构做出了改进，实用新型申请号2014203802495的丝杠螺母固定，丝杠动作，所述丝杠螺母与丝杠上的螺纹相配合，而本申请旋升螺杆筒固定、旋升螺套筒动作，且所述旋升螺杆筒和旋升螺套筒为双螺纹配合，提高了所述旋转上升组件的稳定特性，所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒外侧，加粗了整个旋转上升组件，承载能力增加。
[0015]作为本发明的优选，具有外侧螺纹的所述旋升螺杆筒经所述支撑板的第一通孔纵向固定安装于所述螺母底座上，所述旋转电机经所述支撑板的第二通孔纵向固定安装于所述螺母底座上；所述旋升螺套筒的内侧螺纹与所述旋升螺杆筒的外侧螺纹相配合，使得所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒外侧；所述旋升螺套筒与所述旋转齿轮通过平键连接；所述支撑板上盖板和所述支撑板下盖板之间设置有所述旋转齿轮，且所述支撑板上下盖板之间通过所述支撑板盖板连接件固定连接，使得所述支撑板上盖板、所述支撑板下盖板和所述支撑板盖板连接件三者同所述旋转齿轮一同运动；所述旋转齿轮与所述螺母一级齿轮相啮合；所述螺母一级齿轮与所述旋转电机传动连接。
[0016]该定轴旋升机构针对实用新型申请号2014203802495的旋转顶升机构做出了改进，实用新型申请号2014203802495的丝杠螺母固定，丝杠动作，所述丝杠螺母与丝杠上的螺纹相配合，而本申请旋升螺杆筒固定、旋升螺套筒动作，且所述旋升螺杆筒和旋升螺套筒为双螺纹配合，提高了所述旋转上升组件的稳定特性，所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒外侧，加粗了整个旋转上升组件，承载能力增加。并且将支撑板下盖板和支撑板上盖板通过支撑板盖板连接件固定在一起，既可固定支撑旋升螺套筒、旋升螺杆筒和旋转齿轮，且可确保旋转齿轮轻松、稳定进行定轴旋转运动。
[0017]作为本发明的优选，该用于AGV机器人的定轴旋升机构还包括设于所述螺母一级齿轮和所述旋转电机之间且用于支承固定所述旋转电机的旋转机构支承板。
[0018]作为本发明的优选，所述旋转机构支承板上设有旋转电机定位板。
[0019]本发明的另一技术方案是提供一种包括上述用于AGV机器人的定轴旋升机构的AGV机器人。
[0020]该AGV机器人具有模块式样的定轴旋升机构，便于安装、维护，该AGV机器人顶升货物时平稳、承载能力强。
[0021]本发明具有以下有益效果:
本发明结构简单，其定轴旋升机构顶升上升距离为60-100mm，并具有好的自锁性能、顶升平稳、空间占有小等优点。而装有所述定轴旋升机构的AGV机器人能顶升500kg及以上的货物，并顶着货物移动、连续运行长达4小时以上，则所述定轴旋升机构及其AGV机器人承载能力强，并能实现多种灵活搬运的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明用于AGV机器人的定轴旋升机构的立体结构图；
图2为本发明用于AGV机器人的定轴旋升机构的装配图；
图3为图2中旋升螺套筒的立体结构图；
图4为图2中旋转齿轮的立体结构图；
图中，1-螺母底座；2_支撑板；3_旋升螺杆筒；4_支撑板下盖板；5_支撑板盖板连接件；6_旋转齿轮；61_平键；7_支撑板上盖板；8_旋升螺套筒；81_平键槽；9_螺母一级齿轮；10-旋转电机定位板；11-旋转机构支承板；12-旋转电机。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]如图1，2该用于AGV机器人的定轴旋升机构包括支撑板2、定轴旋转组件、旋转上升组件、螺母一级齿轮9和旋转电机12。所述旋转上升组件和所述旋转电机12分别与所述支撑板连接，所述旋转电机12与所述螺母一级齿轮9之间、所述螺母一级齿轮9与所述定轴旋转组件之间以及所述定轴旋转组件与所述旋转上升组件之间均相互传动连接。
[0025]所述旋转上升组件包括螺母底座1、旋升螺杆筒3和旋升螺套筒8，三者装配成一体。所述支撑板具有第一通孔和第二通孔。所述旋升螺杆筒3和所述旋转电机12分别通过所述第一通孔和所述第二通孔固定设置于所述螺母底座I上。所述旋转电机12的电机轴通过轴键块与所述螺母一级齿轮9连接。所述旋升螺杆筒3为一中空的且具有外侧螺纹，所述旋升螺套筒8为一中空的且由大圆筒形的上端部和小圆筒形的本部组成，所述旋升螺套筒8具有内侧螺纹，所述外侧螺纹与所述内侧螺纹相配合，所述旋升螺杆筒3与所述旋升螺套筒8通过双螺纹连接，其中螺距约10mm，导程20mm，所述本部的长度大于所述上端部的长度，满足所述旋升螺杆筒3旋转上升高度，上升高度在约60-100mm范围内调节。所述外侧螺纹和内侧螺纹的形状，也就是螺纹上升形状均为梯形，使得所述丝杠具有一定自锁性，因而所述定轴旋升机构在工作中发生震动时不易倾倒，同时具有自锁特性的旋转电机12与所述旋转上升组件配合工作。所述螺母一级齿轮9和所述旋升螺套筒8分别与所述定轴旋转组件传动连接。
[0026]所述定轴旋转组件包括旋转齿轮6，所述旋转齿轮6为中空的，其外侧具有与所述螺母一级齿轮9啮合的螺纹且内侧具有平键61，所述旋转齿轮6通过平键61，如圆周上布置6个或足够多的平键61，与所述旋升螺套筒8外侧的平键槽81相配，所述平键槽81位于所述旋升螺套筒8的本部外侧(如图3)，使得所述旋转齿轮6带动所述旋升螺套筒8在纵向上相对所述旋升螺杆筒3平滑地上升、下降运动。为了维持所述定轴旋转组件和所述旋转上升组件在纵向上轻松、平稳定轴旋转运动，所述定轴旋转组件还可包括支撑板下盖板4、支撑板盖板连接件5和支撑板上盖板7。所述旋转齿轮6设于所述支撑板下盖板4和所述支撑板上盖板7之间，所述旋升螺套筒8依次穿过所述支撑板上盖板7、所述旋转齿轮6、所述支撑板下盖板4套接在所述旋升螺杆筒3外侧。所述支撑板下盖板4和所述支撑板上盖板7之间通过支撑板盖板连接件5固定连接，使得三者随所述旋转齿轮6 —同运动，所述旋转齿轮6带动所述旋升螺套筒8运动。为了提高旋转齿轮6按固定轴心做旋转运动的灵活性，所述支撑板上盖板的下表面和所述旋转齿轮6的上表面均设置有环形的滚珠槽，两个端面的滚珠槽内容纳钢珠；且所述支撑板下盖板的上表面和所述旋转齿轮6的下表面均设置有环形的滚珠槽，两个端面的滚珠槽内容纳钢珠。在上述滚珠槽内放置恰当数量的钢珠，所述钢珠选择如8mm直径的钢珠，两端面之间保留合适间隙，如1.5mm，则在滚珠槽的圆周方向上布满钢珠。另外，所述支撑板下盖板4、所述支撑板盖板连接件5和所述支撑板上盖板7连接为一体与所述滚珠配合作用，所述支撑板上盖板和所述支撑板下盖板4可通过调节支撑板盖板连接件5来调节两者间距，保证钢珠顺滑滚动和润滑，又可防止旋转齿轮6受较大径向力，带动钢珠滑出滚珠槽导致旋转齿轮6不能轻松定轴旋转运动。其中，所述支撑板上盖板7和所述支撑板下盖板4均为中空的，且两者内径大于所述旋升螺套筒8本部的外径，而两者内径介于所述旋转齿轮6内径和外径之间，使得所述旋转上升组件的整体尺寸加粗，提闻承载能力和稳定性。
[0027]该用于AGV机器人的定轴旋升机构还包括旋转机构支承板11，设于所述螺母一级齿轮9和所述旋转电机12之间，所述旋转机构支承板11可纵向固定、支承所述旋转电机12。另外，所述旋转机构支承板11上设有旋转电机定位板10，所述旋转电机定位板10通过螺栓固定在所述支撑板2上，通过调整定位螺栓来调节旋转机构支承板11的位置，使得螺母一级齿轮9和所述旋转齿轮6之间能实现高精度的啮合运动，并且有效地阻止齿轮长时间啮合运动后的所述旋转机构支承板11位移。
[0028]本发明用于AGV机器人的定轴旋升机构工作时，所述旋转电机12上电工作，带动所述螺母一级齿轮9旋转运动，所述螺母一级齿轮9与所述旋转齿轮6啮合传动，所述旋转齿轮6通过平键61 (如图4)带动所述旋升螺套筒8旋转运动。因为所述旋升螺套筒8与所述旋升螺杆筒3采用双螺纹配合，所以当所述旋升螺套筒8旋转运动时，会同时根据旋转方向上升或下降运动:当所述螺母一级齿轮9顺时针旋转时,所述旋转齿轮6逆时针旋转，所述旋转齿轮6带动所述旋升螺套筒8逆时针旋转，所述旋升螺套筒8上升运动(或者下降运动)；反之，所述螺母一级齿轮9逆时针旋转时,所述旋转齿轮6顺时针旋转,所述旋转齿轮6带动所述旋升螺套筒8顺时针旋转,所述旋升螺套筒8下降运动(或者上升运动)。托盘和货物安放在旋升螺套筒8上端面，随着旋升螺套筒8做上升、下降运动。
[0029]所述用于AGV机器人的定轴旋升机构安装于所述AGV机器人内，所述AGV机器人还包括驱动轮、四个万向轮、车身架、电池组、驱动电机、驱动电机减速箱、驱动电机驱动器、控制板、导航装置、红外线传感器、托盘。该定轴旋升机构结构简单，且为整体结构，作为模块式安装在所述AGV机器人内，安装、维护便捷；定轴旋升机构空间占有小，放置在所述机器人内时结构布置紧凑，且机器人在运载货物时更平稳、运载能力更强；因定轴旋升机构的旋转上升组件整体尺寸足够大，则有利于放置导航装置，如二维码传感器、RFID阅读器，可实现对货架中心和机器人中心的高精度定位。机器人工作时，AGV机器人利用红外传感器避障，同时通过地面二维码和RFID标签导航，通过地面和货架正中心的二维码标签定位到货架正下方，控制板控制驱动电机驱动驱动轮行走方向，使机器人原地顺时针画圆行走，旋转电机12控制安装在定轴旋升机构端面的托盘和机器人同步逆时针旋转，此时托盘上升。期间，调节控制驱动电机和旋转电机12的转速，使上升过程中托盘相对于地面不旋转。机器人托起货架后，自动进行导航，把货物送给拣货员，然后再把货架放到规定的位置上。下放货架的操作与顶升货架的操作相反，机器人逆时针旋转，托盘顺时针旋转，托盘下降，同时托盘相对与地面无旋转运动，确保货架相对与地面只有下降运动。以上过程为AGV小机器人完成一次送货和卸货操作。
[0030]上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种用于八机器人的定轴旋升机构，其特征在于，包括定轴旋转组件、支撑板(2).旋转上升组件、螺母一级齿轮(9)和旋转电机(12)；所述旋转上升组件和所述旋转电机(12)分别与所述支撑板(2)连接；所述旋转电机(12)与所述螺母一级齿轮(9)之间、所述螺母一级齿轮(9)与所述定轴旋转组件之间以及所述定轴旋转组件与所述旋转上升组件之间均相互传动连接。
2.根据权利要求1所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，所述旋转上升组件包括螺母底座(1 ?、旋升螺杆筒(3)和旋升螺套筒。
3.根据权利要求2所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，所述定轴旋转组件包括旋转齿轮(已)。
4.根据权利要求3所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，所述定轴旋转组件还包括支撑板下盖板、支撑板盖板连接件(5 )和支撑板上盖板(7 )。
5.根据权利要求4所述的用于八机器人的定轴旋升机构，其特征在于，所述定轴旋转组件还包括钢珠；所述支撑板上盖板的下表面和所述旋转齿轮(6)的上表面均设置滚珠槽且两端面间留有间隙以容纳钢珠，并且所述支撑板下盖板(4)的上表面和所述旋转齿轮(6 )的下表面均设置滚珠槽且两端面间留有间隙以容纳钢珠。
6.根据权利要求3所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，具有外侧螺纹的所述旋升螺杆筒(3)经所述支撑板(2)的第一通孔纵向固定安装于所述螺母底座(1)上，所述旋转电机(12)经所述支撑板(2)的第二通孔纵向固定安装于所述螺母底座(1)上；所述旋升螺套筒的内侧螺纹与所述旋升螺杆筒(3)的外侧螺纹相配合，使得所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒(3)外侧；所述旋升螺套筒与所述旋转齿轮(6)通过平键(61)连接；所述旋转齿轮(6)与所述螺母一级齿轮(9)相啮合；所述螺母一级齿轮(9)与所述旋转电机(12)传动连接。
7.根据权利要求4所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，具有外侧螺纹的所述旋升螺杆筒(3)经所述支撑板(2)的第一通孔纵向固定安装于所述螺母底座(1)上，所述旋转电机(12)经所述支撑板(2)的第二通孔纵向固定安装于所述螺母底座(1)上；所述旋升螺套筒的内侧螺纹与所述旋升螺杆筒(3)的外侧螺纹相配合，使得所述旋升螺套筒套接在所述旋升螺杆筒(3)外侧；所述旋升螺套筒与所述旋转齿轮(6)通过平键(61)连接；所述支撑板上盖板(7 )和所述支撑板下盖板(4 )之间设置有所述旋转齿轮(6),且所述支撑板上下盖板之间通过所述支撑板盖板连接件(5)固定连接，使得所述支撑板上盖板(了)、所述支撑板下盖板(4 )和所述支撑板盖板连接件(5 )三者同所述旋转齿轮(6 ) —同运动；所述旋转齿轮(6)与所述螺母一级齿轮(9)相啮合；所述螺母一级齿轮(9)与所述旋转电机(12)传动连接。
8.根据权利要求1所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，还包括设于所述螺母一级齿轮(9)和所述旋转电机(12)之间且用于支承固定所述旋转电机(12)的旋转机构支承板(11
9.根据权利要求8所述的用于八(^机器人的定轴旋升机构，其特征在于，所述旋转机构支承板(11)上设有旋转电机定位板(10 )。
10.一种包括上述权利要求所述之一用于撕机器人的定轴旋升机构的撕机器人。
【文档编号】B66F7/14GK104370242SQ201410599513
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】陈云雷, 何瑶瑶, 余渊, 毛协国, 韦国强, 施颖涌, 夏成, 郑群龙 申请人:湖州上电科电器科学研究有限公司, 上海电器科学研究所（集团）有限公司, 上海赛晶机电设备工程有限公司, 上电科湖州电器科学研究院