定位与锁紧装置、自动化操作平台和自动化操作系统的制作方法

本实用新型涉及一种定位与锁紧装置，尤其涉及一种基于机器人的可移动自动化操作平台的定位与锁紧装置，还涉及包括该定位与锁紧装置的自动化操作平台和自动化操作系统。

背景技术：

目前，自动化操作平台是为工件抓取、工件传输等提供快速传输解决方案的设备。如图1所示，一种典型的可移动自动化操作系统包括机器人和自动化操作平台，机器人安装在自动化操作平台上。自动化操作平台主体的底部安装有多个脚轮，从而可以推进和推出机器人工作区域。自动化操作平台主体的底部还设置有调节脚杯102，当自动化操作平台移动到目标位置后，工作人员需要调整调节脚杯102，将自动化操作平台提升到合适的高度，然后拧紧锁紧螺母。但是这种调节方式需要耗费大量的时间，而且很难将设备调节到完全水平的位置。

特别如图2所示，某些情况下，自动化操作平台100两边分别设置两个测试架500，三者共同围成相对封闭的机器人工作区域。自动化操作平台100和两测试架500之间的距离分别为L。一般来说，由于空间的限制和安全的考虑，平台和测试架500的间距L非常小，终端又设置有传送带600等其它设备，工作人员难以进入机器人工作区域中，通过调整调节脚杯102来固定自动化操作平台。只能先移开测试架500，完成对调节脚杯102的调整后，再将测试架500移回，这将占用大量的时间和精力，导致设备的维护难度很大。因此，当维护维修等需要将自动化操作平台移出或 重置等时候，例如首次搭建自动化操作平台，或者中途对机器人或者其他设备进行检查和维护后，需要将设备归位，以及重新进行系统的标定，存在诸多困难和不便，工作效率低下。

然而，在实际操作中，对自动化操作平台进行检查和维护是不可避免的。因此，如何实现自动化操作平台的定位与锁紧，同时避免复杂的操作，是本领域亟待解决的难题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点，本实用新型的发明目的在于提供一种新型的自动化操作平台的定位和锁紧装置，用于解决自动化操作平台移出或重置后的定位难题。

本实用新型技术方案提供了一种基于机器人的可移动自动化操作平台的定位与锁紧装置，所述定位与锁紧装置包括平台定位装置和地板定位装置；所述平台定位装置预先固定在所述自动化操作平台底部，所述地板定位装置预先固定在地板上；所述平台定位装置与所述地板定位装置配合，用于将所述自动化操作平台定位在机器人工作区域的目标位置上，限制所述自动化操作平台沿X、Y和Z方向的移动自由度和绕X、Y和Z轴的转动自由度，以及锁紧所述自动化操作平台。

进一步地，所述地板定位装置包括定位销，所述平台定位装置包括定位孔，其中所述定位销用于与所述定位孔配合，限制所述自动化操作平台沿X和Y方向的移动自由度。

进一步地，所述地板定位装置包括承重定位轮，所述平台定位装置包括定位V型块，其中所述定位V型块用于与所述承重定位轮配合，在重力的作用下，限制所述自动化操作平台沿Z方向的移动自由度。

进一步地，所述地板定位装置包括肘夹，所述肘夹用于在所述自动化 操作平台移动到位时，旋转按压所述肘夹，使所述定位销压入所述定位孔中，从而限制所述自动化操作平台绕X、Y和Z轴的转动自由度，同时锁紧所述自动化操作平台。

进一步地，所述地板定位装置包括两个锁紧肘夹，所述两个锁紧肘夹分别设置在所述机器人工作区域靠近前端的两侧，每个所述锁紧肘夹上均设置有所述定位销和所述肘夹。

进一步地，所述锁紧肘夹还包括支座。

进一步地，所述地板定位装置包括终端限位块，所述终端限位块设置在所述机器人工作区域的终端，所述终端限位块上设置有V型定位槽；所述平台定位装置包括限位轮，所述限位轮设置在所述自动化操作平台底部的终端；所述V型定位槽与所述限位轮配合，用于限制所述自动化操作平台的推入深度，从而限制所述自动化操作平台沿X方向的移动自由度。

进一步地，所述终端限位块还包括支座。

进一步地，所述承重定位轮分别设置在所述锁紧肘夹和所述终端限位块上。

进一步地，所述平台定位装置包括定位孔板，所述定位孔板设置在所述自动化操作平台靠近前端的底部，所述定位孔板两端分别设置有所述定位孔。

进一步地，所述定位V型块分别设置在所述定位孔板上和所述自动化操作平台底部的终端。

进一步地，所述地板定位装置包括导向装置，用于对所述自动化操作平台推入所述机器人工作区域进行导向。

进一步地，所述导向装置包括分别设置在所述机器人工作区域起始端的两侧的两个前端导向装置和分别设置在所述机器人工作区域中间的两侧的两个中间导向装置。

进一步地，所述前端导向装置包括支座和导向轮。

进一步地，所述中间导向装置包括支座、导向轮和双向导向块。

本实用新型技术方案还提供了一种基于机器人的可移动自动化操作平台，包括自动化操作平台主体，以及前述的定位与锁紧装置，所述自动化操作平台主体用于固定支撑所述机器人，所述自动化操作平台主体的底部安装有多个脚轮。

本实用新型技术方案还提供了一种基于机器人的自动化操作系统，包括机器人和前述的自动化操作平台，其中所述机器人用于检测工件、移动工件、加工工件或者将附加部件装配到工件上。

进一步地，还包括两个测试架，所述两个测试架分别位于所述自动化操作平台的左右两侧，用于和所述自动化操作平台共同围成相对封闭的所述机器人工作区域。

进一步地，所述测试架和所述自动化操作平台的间距为0-300mm，用于节省空间。

由此，本实用新型提供的基于机器人的可移动自动化操作平台的定位与锁紧装置、自动化操作平台和自动化操作系统，克服了现有技术的缺点，提供了一种简单可靠的可反复运用的快速定位方案，结构简单、可靠性高，大大提高了工作效率，其具有以下优点：

一、减少不必要的作业：本实用新型提供的技术方案通过平台定位装置和地板地位装置两部分共同完成自动化操作平台的定位和锁紧，不再需 要操作人员进入机器人工作区域中，在外部即可完成自动化操作平台的定位与锁紧，避免了检查和维护后所需要繁琐的调节工序，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率和可维护性；

二、精度高：本实用新型提供的技术方案可以有效避免检查和维修后，可能引起的机器人坐标位置的改变，因此可以进一步提高系统精度和稳定性；

三、结构简单：本实用新型提供的技术方案直接通过在自动化操作平台底部和地板分别安装限位装置，从而起到了快速定位的作用，因此设计紧凑、结构简单、易于生产、加工和使用；

四、可靠性：本实用新型提供的技术方案可以进行标准化设计和模块化生产，从而解决自动化操作平台的二次定位和锁定问题，使得自动化操作平台的可靠性得到提高；

五、适应性广：本实用新型提供的技术方案可以适用于各种自动化操作平台和自动化操作系统。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

为了更好地描述本实用新型的实施例，绘制了以下附图。应当理解的是，附图仅是以示例的方式示出了本实用新型的优选实施例，而不应将附图解释为对本实用新型的限制，其中：

图1为现有的自动化操作系统的部分示意图；

图2为现有的自动化操作系统的完整示意图；

图3为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台推向机器人工 作区域的示意图；

图4为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台定位在机器人工作区域中的示意图；

图5为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台的定位和锁紧装置的示意图；

图6为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台的自由度限制示意图；

图7为本实用新型提供的一实施例的定位和锁紧装置的地板定位装置的示意图；

图8为本实用新型提供的一实施例的地板定位装置的前端导向装置的示意图；

图9为本实用新型提供的一实施例的地板定位装置的锁紧肘夹的示意图；

图10为本实用新型提供的一实施例的地板定位装置的中间导向装置的示意图；

图11为本实用新型提供的一实施例的地板定位装置的终端限位块的示意图；

图12为本实用新型提供的一实施例的定位和锁紧装置的平台定位装置的示意图；

图13为本实用新型提供的一实施例的平台定位装置的定位孔板的背面示意图；

图14为本实用新型提供的一实施例的平台定位装置的定位孔板的正面示意图；

图15为本实用新型提供的一实施例的平台定位装置的定位V型块和限位轮的背面示意图；

图16为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台推入的初始位置的示意图；

图17为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台推入时接触前端导向装置的示意图；

图18为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台推入时接触中间导向装置的示意图；

图19为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台定位的整体和放大示意图；

图20为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台锁紧的整体和放大示意图；及

图21为本实用新型提供的一实施例的自动化操作平台推入到目标位置的示意图。

在本说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的或相似的特征或元件。

具体实施方式

以下参考以下的说明以及附图，详细说明本实用新型的示意性方案。该申请的附图不完全是按具体实施方案的实际尺寸绘制，且在尺寸方面的变化都不应解释为使对本实用新型的限制。下文中“如图......所示”或类似表述，是指参考某附图对特定技术特征进行描述，但是，不应理解为，该 特定技术特征或其等同内容仅仅包括在该附图中。

在下文的描述中，某些方向术语，例如“X”、“Y”、“Z”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“中”、“后”、“起始”、“终”和其它方向性术语，仅用于表示参照附图所指示的方向，但在应用场合改变时，则这些方向性术语表示的方向也会相应地改变。而“第一”、“第二”、“第三”等术语用于描述多个组成部分，但是这些组成部分之间不存在先后顺序，这些术语仅仅是为了将一个组成部分与另一组成部分区分。

本实用新型提供的基于机器人的自动化操作平台的定位和锁紧装置，通过平台定位装置和地板地位装置两部分共同完成自动化操作平台的定位和锁紧，不再需要操作人员进入机器人工作区域中，在外部即可完成自动化操作平台的快速定位与锁紧，操作方便、性能稳定，提高了工作效率，避免了移出后繁冗的调节工作，从而使得自动化操作平台的维护难度得到了大大降低。

图3-6示出了本实用新型提供的一较佳实施例的结构。本实用新型技术方案公开了一种基于机器人的自动化操作系统，包括机器人200和自动化操作平台100，其中机器人200用于检测工件、移动工件、加工工件或者将附加部件装配到工件上。两个测试架500分别位于自动化操作平台100的左右两侧，和自动化操作平台100共同围成相对封闭的机器人工作区域400。自动化操作平台100包括自动化操作平台主体，用于固定支撑机器人200，自动化操作平台主体的底部还安装有多个脚轮101，从而可以方便地移动。

如图4所示，测试架500和自动化操作平台100的间距非常小，例如为0-300mm，可以保证安全和节省空间，但是也为自动化操作平台100在维护维修后的再次定位带来很大难度。因此，本申请公开的自动化操作平台100进一步提供了定位与锁紧装置，借助该定位与锁紧装置，可以方 便地完成从图3的初始位置到图4的目标位置的定位。如图5所示，定位与锁紧装置包括平台定位装置10和地板定位装置20。平台定位装置10预先固定在自动化操作平台100底部，地板定位装置20预先固定在地板上。平台定位装置10与地板定位装置20配合，可以将自动化操作平台100定位在机器人工作区域400的目标位置上，以及锁紧自动化操作平台100。

如图6所示，通过预先设置的平台定位装置10和地板定位装置20，自动化操作平台100的6个自由度都被限制，包括沿X、Y和Z方向的移动自由度和绕X、Y和Z轴的转动自由度，从而可以将自动化操作平台100快速定位并固定锁紧，可以保持稳定的工作。

本实用新型的定位与锁紧装置具有结构简单紧凑、操作方便可靠等优点，同时可以应用于各种结构的自动化操作平台和自动化操作系统。通过预装的定位与锁紧装置，避免了每次复位之后重新校准和调节的工序，还可以有效避免检查和维修后，可能引起的机器人坐标位置的改变，因此可以进一步提高系统精度和稳定性。

本实用新型的技术方案可以进一步设置预先固定在地板上的地板定位装置20。如图7的较佳实施例所示，地板定位装置20可以沿自动化操作平台100推入的方向依次包括设置在起始端的两个前端导向装置1、靠近前端的两个锁紧肘夹2、位于中间的两个中间导向装置3和位于终端的终端限位块4。前端导向装置1和中间导向装置3依次对自动化操作平台100推入机器人工作区域400进行导向。锁紧肘夹2和终端限位块4配合平台定位装置10共同完成对自动化操作平台100的6个自由度的限制和锁紧自动化操作平台100。

需要说明的是，前端导向装置1和中间导向装置3的设置是为了使自动化操作平台100向机器人工作区域的推入进程更加顺畅，但也可以省略 导向装置，或者设置在地板的其他位置，而且导向装置的数量也可以根据实际操作需要进行调整，并不限于图7的设置方式。但为了在初始位置更好地引导，以及在中间位置纠正可能的偏移，同时让开其他定位和锁紧机构的位置，优选分别设置在起始端和终端。

锁紧肘夹2和终端限位块4的设置也可以为多种方式，只要同样能配合平台定位装置10共同实现定位和锁紧即可，并不限于图7的方式。其位置和数量也不限于图7所示的较佳实施例，但为了更好地定位以及锁紧后受力的均衡，优选地板定位装置20分别设置在机器人工作区域400的两端，即靠近前端和终端的位置。

本实用新型的地板定位装置20可以具体采用如图8-11所示的优选实施例实现。

如图8所示，由于初始位置自动化操作平台100容易对准，前端导向装置1可以简单地由支座1-1和导向轮1-2构成。然而，当自动化操作平台100推进到中间位置时，可能已经发生了一定程度的偏移，中间导向装置3可以由支座3-1、导向轮3-2和双向导向块3-3组成类似于V型的结构，如图10所示，其中双向导向块3-3可以对推进方向的少量偏移进行约束和导向。

如图9所示，锁紧肘夹2设置有支座2-1、定位销2-2、肘夹2-3和承重定位轮2-4。肘夹2-3可以推动定位销2-2向下移动。承重定位轮2-4、4-3可以与平台定位装置10的定位V型块5-1配合，在重力的作用下，限制自动化操作平台100沿Z方向的移动自由度。定位销2-2可以与平台定位装置10的定位孔5-2配合，限制自动化操作平台100沿X和Y方向的移动自由度。在自动化操作平台100移动到位时，可以旋转按压肘夹2-3，使定位销2-2压入平台定位装置1O的定位孔5-2中，从而限制自动化操作平台100绕X、Y和Z轴的转动自由度，同时锁紧自动化操作平 台100。

如图11所示，终端限位块4设置有支座4-1、V型定位槽4-2和承重定位轮4-3。V型定位槽4-2可以与平台定位装置10的限位轮6-2配合，限制自动化操作平台100的推入深度，从而限制自动化操作平台100沿X方向的移动自由度。承重定位轮4-3可以与平台定位装置10的定位V型块6-1配合，在重力的作用下，限制自动化操作平台100沿Z方向的移动自由度。

本实用新型的技术方案可以进一步设置预先固定在自动化操作平台100底部的平台定位装置10。如图12的较佳实施例所示，平台定位装置10可以沿自动化操作平台100推入的方向依次包括设置在靠近前端的底部定位孔板5和位于终端的底部的两个定位V型块6-1及两个限位轮6-2。定位孔板5、终端限位机构配合地板定位装置20共同完成对自动化操作平台100的6个自由度的限制和锁紧自动化操作平台100。

定位孔板5和终端限位机构的设置也可以为多种方式，只要同样能配合地板定位装置20共同实现定位和锁紧即可，并不限于图12的方式。其位置和数量也不限于图12所示的较佳实施例，但为了更好地定位以及锁紧后受力的均衡，优选平台定位装置10分别设置在机器人工作区域400的两端，即靠近前端和终端的位置。

本实用新型的平台定位装置10可以具体采用如图13-15所示的优选实施例实现。

如图13-14所示，定位孔板5两端分别设置有定位V型块5-1和定位孔5-2。定位V型块5-1可以与地板定位装置20的承重定位轮2-4配合，在重力的作用下，限制自动化操作平台100沿Z方向的移动自由度。定位孔5-2可以与地板定位装置20的定位销2-2配合，限制自动化操作平台100沿X和Y方向的移动自由度。在自动化操作平台100移动到位时， 定位销2-2插入定位孔5-2中，从而限制自动化操作平台100绕X、Y和Z轴的转动自由度，同时锁紧自动化操作平台100。

如图15所示，平台定位装置10的终端限位机构包括定位V型块6-1和限位轮6-2。限位轮6-2可以与地板定位装置20的V型定位槽4-2配合，限制自动化操作平台100的推入深度，从而限制自动化操作平台100沿X方向的移动自由度。定位V型块6-1可以与地板定位装置20的承重定位轮4-3配合，在重力的作用下，限制自动化操作平台100沿Z方向的移动自由度。

以下参考图16-21，进一步说明本实用新型一实施例的自动化操作平台100的快速定位与锁紧操作的工作原理和操作步骤。

第一步，如图16所示，首先将自动化操作平台100推至起始位置。

第二步，如图17所示，继续将自动化操作平台100推入，经过前端导向装置1和锁紧肘夹2。一对前端导线装置1可以帮助操作人员首次对准并更容易的将自动化操作平台100推入该定位与锁紧装置。

第三步，如图18所示，继续将自动化操作平台100推入，经过中间导向装置3，中间导向装置3起到再次导向作用。

第四步，如图19所示，将自动化操作平台100用力推向终端限位块4并推到底。这时候，如放大图所示，位于自动化操作平台100底部的四个定位V型块5-3、6-1都将骑压到各个对应的承重定位轮2-4、4-3上，在重力的作用下实现定位和一定程度的限位，即Z方向的移动自由度被限制。位于终端定位块4上的V型定位槽4-2可以与限位轮6-2作用，限制自动化操作平台100的推入深度，即X方向的移动自由度被限制。同时使定位销2-2对准定位孔5-2，即X和Y方向的移动自由度被限制，由于自动化操作平台100的推入深度已经被限制，因此该对准主要是为了限制 Y方向的移动自由度。

第五步，如图20所示，将锁紧肘夹2上的肘夹2-3旋转按压至锁紧位置，将其上的定位销2-2压入定位孔5-2中，如放大图所示，在压紧力的作用下可以实现定位与锁紧，从而剩余的3个绕X、Y和Z轴的转动自由度都在同一时间被限制。

图21示出了自动化操作平台100完成定位与锁紧操作后，位于目标位置的最终状态。由此，在自动化操作平台100的重力、锁紧肘夹2配合定位销2-2及定位孔5-2，以及一系列的定位V型块5-3、6-1配合承重定位轮2-4、4-3的共同作用下，沿X、Y和Z方向的移动自由度和绕X、Y和Z轴的转动自由度都被限制，完成了对自动化操作平台100的定位与锁紧。

本实用新型解决了自动化操作平台在移出后的定位问题，操作快速方便、性能稳定。本实用新型的优点在于可以提供了一种简单可靠的可反复运用的快速定位方案，通过平台定位装置和地板地位装置两部分共同完成自动化操作平台的定位和锁紧，不再需要操作人员进入机器人工作区域中，在外部即可完成自动化操作平台的定位与锁紧，避免了检查和维护后所需要繁琐的调节工序，降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率和可维护性；而且还可以避免重新定位可能引起的机器人坐标位置的改变，因此可以进一步提高系统精度和稳定性，还可以适用于各种自动化操作平台和自动化操作系统。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，尽管为说明本实用新型的目的公开了本实用新型的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围 内，可作各种替换、变化和润饰。在本实用新型原理的基础上，做出的若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。因此，本实用新型不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本实用新型的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。