一种双臂收放锥筒机器人的制作方法

本实用新型涉及一种公路施工交通管制辅助机械，具体涉及一种双臂收放锥筒机器人。

背景技术：

锥筒，是一种使用塑料或橡胶制成的一种空心椎体状安全标志，锥筒底部开口，并在锥筒底部设置有外檐，用于公路封闭或应急施工以及交通潮汐分车道分流工作中，往往需要布放安全锥筒对部分道路进行隔离，并在使用完毕后进行收。现有的布放及回收方式均多为使用人力，工作量大，工作效率低，工作环境异常危险。

目前行业内急需一种操作简单，伺服驱动的双臂收集、布放公路安全锥筒，并对锥筒集成码垛的小型化机器人。

技术实现要素：

针对现有技术中提到的问题，本实用新型提供一种双臂收放锥筒机器人，采取伺服驱动系统控制双臂交错升降完成输送锥筒，通过旋转90°完成锥筒的夹取及码垛工作，效率高，设备造价低，设备运行稳定。

本实用新型一种双臂收放锥筒机器人，包括行走装置及通过机架承载装置搭载在行走装置上的机械主体，所述机械主体包括至少两个输送臂与第一驱动装置、至少两个机械手与第二驱动装置、伺服驱动系统；所述至少两个输送臂平行安装在机械主体两端，输送臂底部通过第一驱动装置与机械主体相连，第一驱动装置可驱动输送臂在同一平面内绕第一驱动装置的中心轴线转动；所述至少两个机械手分别安装在至少两个输送臂上，第二驱动装置安装在机械主体上并与机械手相连，第二驱动装置可驱动机械手在输送臂上进行位移移动；所述伺服驱动系统分别与第一驱动装置、第二装置相连。

优选地，所述机械主体上下两端均安装有连接板，输送臂两端与连接板之间均通过轴承座相连，其中输送臂一端与第一驱动装置相连，另一端固定设有探头感应片；所述第一驱动装置包括相连地旋转动力头与动力电机，动力电机驱动旋转动力头带动输送臂转动。

优选地，所述第二驱动装置包括链条、链条导向槽、主传动链轮、转向链轮、紧固链轮及链条电机，所述链条导向槽与机械主体平行且固定安装于机械主体上，链条设置在链条导向槽中，其中转向链轮固定安装在机械主体的四个角上，主传动链轮与紧固链轮固定设置机械主体上，链条套设于主传动链轮、转向链轮、紧固链轮上进行传动，所述紧固链轮与链条电机转动相连。

优选地，所述输送臂与机械手之间通过第一轴承套相连，所述第一轴承套表面上套设有第二轴承套，第二轴承套表面上套设有轴承，所述轴承通过链条连接板与链条导向槽相连，其中链条连接板一端延伸至链条导向槽中与链条相连接。

所述至少两个机械手分别为机械手、机械手，所述机械手安装在其中一个输送臂上，机械手安装在另一个输送臂上，其中机械手与机械手的结构相同；所述机械手或机械手包括机械臂、机械手支架、机械手夹具及导向调节机构，所述机械臂一端与机械手支架相连，另一端设置有可拆卸连接口和连接锁扣，机械手支架远离机械臂的一端连接有机械手夹具，所述机械手支架底部还连接有导向调节机构。

优选地，还包括电动推拉杆、活塞杆、夹具连接杆，所述机械手夹具呈对称一对设置，包括长臂与短臂，所述长臂与短臂之间呈90°夹角相连，其长臂与短臂相连接处通过螺栓与机械手支架相连，其中，夹具连接杆一端交叉设置并与活塞杆相连接，另一端与所述短臂通过连接螺杆相连接，活塞杆还与电动推拉杆相连，通过带动夹具连接杆移动从而控制相连的机械手夹具调节张开角度来夹取或放开锥筒，所述机械手夹具的之间角度为45°～60°。

优选地，所述导向调节机构包括与机械手支架底部相连地连接臂和与设置在连接臂上的张开机构，所述连接臂上设有多个沿竖直方向排列的定位调整孔，其导向调节机构与机械手支架之间通过穿过定位调整孔的定位销相连，所述张开机构呈剪刀结构设置，张开机构之间的角度为80°～100°，还包括接触杆，其中接触杆贯穿机械手支架设置，所述接触杆与机械手支架之间还设置有复位弹簧。

优选地，所述伺服驱动系统包括控制器，其控制器上还设置有分别用于收集锥筒和布放锥筒的收集按钮与布放按钮，控制器分别与感应系统、旋转动力头、链条电机、电动推拉杆相连接；还包括电源，电源设有用于控制电源的电源开关，所述电源分别与控制器、感应系统相连。

优选地，所述机架承载装置包括与机械主体的车厢固定架，所述车厢固定架呈倒“u”型结构，其中，车厢固定架与行走装置螺纹固定相连。

本实用新型相对于现有技术，取得了以下的技术效果：

1、该机器人结构简单，设备造价低，安装在车辆的左侧面或右侧面，拆卸方便，占用车体空间小，采取正向或倒车行驶方式即可完成锥桶的布放及收集、码垛工作，不受道路限制，使用范围广，满足国内不同型号的锥筒收集、布放需求。

2、采取伺服驱动系统控制双臂交错升降完成输送锥筒，控制双机械手交错自动旋转90°完成锥筒的夹取和松开工作，控制技术体系完善，自动化程度高，布放的锥筒间距均匀，收集与码垛同步完成，速度快、效率高，设备运行稳定。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的左视结构示意图。

图3为图1中的机械手正视结构示意图。

图4为图3机械手俯视结构示意图。

图5为图3机械手左视结构示意图。

图6为伺服驱动系统连接示意图。

附图标记：1-链条，2-感应探头，3-探头感应片，4-输送臂，4.1-左臂输送臂，4.2-右臂输送臂，5-第一轴承套，6-第二轴承套，7-轴承，8-旋转动力头，9-连接板，10-链条电机，11-链条连接板，12-车厢固定架，13-链条导向槽，14-机械主体，15-主传动链轮，16-紧固链轮，17-感应探头，18-转向链轮，19-感应探头ⅲ，20-可拆卸连接口，21-连接锁扣，22-机械臂，23-夹具连接杆，24-机械手夹具，25-连接螺杆，26-电动推拉杆，27-机械手支架，28-感应探头ⅳ，29-接触杆，30-定位销，31-定位调整孔，32-导向调节机构，33-活塞杆，34-复位弹簧，35-机械手，36-机械手，37-螺栓，38-控制器，39-电源开关，40-收集按钮，41-布放按钮。

具体实施方式

实施例

本实用新型一种双臂收放锥筒机器人，包括行走装置及通过机架承载装置搭载在行走装置上的机械主体14，所述机械主体14包括至少两个输送臂4与第一驱动装置、至少两个机械手与第二驱动装置、伺服驱动系统；所述至少两个输送臂4平行安装在机械主体14两端，输送臂4底部通过第一驱动装置与机械主体14相连，第一驱动装置可驱动输送臂4在同一平面内绕第一驱动装置的中心轴线转动；所述至少两个机械手分别安装在至少两个输送臂4上，第二驱动装置安装在机械主体14上并与机械手相连，第二驱动装置可驱动机械手在输送臂4上进行位移移动；所述伺服驱动系统分别与第一驱动装置、第二装置相连。

所述机械主体14上下两端均安装有连接板9，输送臂4两端与连接板9之间均通过轴承座相连，其中输送臂4一端与第一驱动装置相连，另一端固定设有探头感应片3；所述第一驱动装置包括相连地旋转动力头8与动力电机，动力电机驱动旋转动力头8带动输送臂4转动。

所述第二驱动装置包括链条1、链条导向槽13、主传动链轮15、转向链轮18、紧固链轮16及链条电机10，所述链条导向槽13与机械主体14平行且固定安装于机械主体14上，链条1设置在链条导向槽13中，其中转向链轮18固定安装在机械主体14的四个角上，主传动链轮15与紧固链轮16固定设置机械主体14上，链条1套设于主传动链轮15、转向链轮18、紧固链轮16上进行传动，所述紧固链轮16与链条电机10转动相连。

所述输送臂4与机械手之间通过第一轴承套5相连，所述第一轴承套5表面上套设有第二轴承套6，第二轴承套6表面上套设有轴承7，所述轴承7通过链条连接板11与链条导向槽13相连，其中链条连接板11一端延伸至链条导向槽13中与链条1相连接。

所述至少两个机械手分别为机械手35、机械手36，所述机械手35安装在其中一个输送臂4上，机械手36安装在另一个输送臂4上，其中机械手35与机械手36的结构相同；所述机械手35或机械手36包括机械臂22、机械手支架27、机械手夹具24及导向调节机构32，所述机械臂22一端与机械手支架27相连，另一端设置有可拆卸连接口20和连接锁扣21，机械手支架27远离机械臂22的一端连接有机械手夹具24，所述机械手支架27底部还连接有导向调节机构32。

还包括电动推拉杆26、活塞杆33、夹具连接杆23，所述机械手夹具24呈一对设置，其包括长臂与短臂，所述长臂与短臂之间呈90°夹角相连，长臂与短臂相连接处通过螺栓37与机械手支架27相连，其中，夹具连接杆23一端交叉设置并与活塞杆33相连接，另一端与所述短臂通过连接螺杆25相连接，活塞杆33还与电动推拉杆26相连，通过带动夹具连接杆23移动从而控制相连的机械手夹具24调节张开角度来夹取或放开锥筒，所述机械手夹具24的之间角度为45°～60°。

所述导向调节机构32包括与机械手支架27底部相连地连接臂和与设置在连接臂上的张开机构，所述连接臂上设有多个沿竖直方向排列的定位调整孔31，其导向调节机构32与机械手支架27之间通过穿过定位调整孔31的定位销30相连，所述张开机构呈剪刀结构设置，张开机构之间的角度为80°～100°；还包括接触杆29，其中接触杆29贯穿机械手支架27设置，所述接触杆29与机械手支架27之间还设置有复位弹簧34。

还包括感应系统，所述感应系统包括感应探头2、感应探头17、感应探头ⅲ19及感应探头ⅳ28，所述感应探头2与感应探头ⅲ19均安装在机械主体14上端的连接板9上，其中，感应探头2与感应探头ⅲ19呈90°夹角安装，且感应探头2与感应探头ⅲ19的探视方向均垂直于水平面；所述感应探头17对称安装在输送臂4上，感应探头17的探视方向与水平面相平行；所述感应探头ⅳ28安装在机械手支架27底部，且位置高于接触杆29，感应探头ⅳ28的探视方向对准接触杆29设置。

所述伺服驱动系统包括控制器38，其控制器38上还设置有分别用于收集锥筒和布放锥筒的收集按钮40与布放按钮41，控制器38分别与感应系统、旋转动力头8、链条电机10、电动推拉杆26相连接；还包括电源，电源设有用于控制电源的电源开关39，所述电源分别与控制器38、感应系统相连。

所述机架承载装置包括与机械主体14的车厢固定架12，所述车厢固定架12呈倒“u”型结构，其中，车厢固定架12与行走装置螺纹固定相连。

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

如图1所示，本实用新型的机械主体14为一长方体固定结构，在机械主体14的侧壁上设有车厢固定架12，车厢固定架12呈倒“u”型结构，可通过车厢固定架12卡入车辆的车厢边沿上并螺纹固定安装。

如图2所示，所示本实施例中设置有两个输送臂4分别为左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2，两个输送臂4均为方管结构，左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2相互平行并通过设置在上端和设置在下端的连接板9与机械主体14相连，其中连接板9上还设有轴承座，左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2均与两端的轴承座相连，位于左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2下端还设有两个旋转动力头8和动力电机，两个旋转动力头8均与左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2相连，动力电机带动旋转动力头8旋转，旋转动力头8带动相连地左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2绕自身旋转角度。

如图1所示，机械主体14的四个角上均设置有转向链轮18，绕过四个转向链轮18设有链条1，机械主体14上设置有链条导向槽13，链条1位于链条导向槽13内设置，其链条1大小与链条导向槽13的开口大小相匹配，机械主体14底端还设有主传动链轮15和2个紧固链轮16，紧固链轮16一端还连接有链条电机10，链条1绕过转向链轮18、主传动链轮15、紧固链轮16，通过多个链轮的配合带动链条1在机械主体14上运动。

本实施例中，左臂输送臂4.1和右臂输送臂4.2的运动轨迹如图1所示，机械手35安装在右臂输送臂4.2上端，机械手36安装在左臂输送臂4.1的下端，机械手35和机械手36均与感应探头17的探视方向在同一水平线上；此时，链条1作顺时针旋转，机械手36在左臂输送臂4.1由下端向上移动到感应探头17限位上端停止；同步，机械手35在右臂输送臂4.2由上端移动到下端停止；当机械手35与机械手36运动位置互换后，链条1作逆时针旋转，机械手35在右臂输送臂4.2由下端移动到感应探头17限位上端停止，同步，机械手36在左臂输送臂4.1由上端移动到下端停止；

如图3、图4、图5所示为本实用新型机械手35或机械手36的结构图，

如图2所示，机械臂22一端设置的可拆卸连接口20与连接锁扣21是配合与第一轴承套5相连接，另一端上连接有机械手支架27，机械臂22与机械手支架27为垂直设置，机械手支架27与机械手夹具24相连接，通过机械手夹具24来夹取或放开锥筒，机械手夹具24与夹具连接杆23均为一对设置，机械手夹具24包括相连地长臂和短臂，其长臂和短臂之间呈90°夹角设置，长臂和短臂相连接处还与机械手支架27通过螺栓37相连接，短臂另一端与夹具连接杆23一端通过连接螺杆25相连，而夹具连接杆23另一端呈交叉设置并与活塞杆33螺纹相连，活塞杆33还与电动推拉杆26相连；机械手支架27底部设置的接触杆29用于与锥筒相接触，为伺服驱动系统提供信号，同时在复位弹簧34的作用下能迅速复位。

导向调节机构32包括张开机构和连接臂，连接臂与张开机构垂直设置，其中连接臂与机械手支架27之间通过定位销30相连，连接臂上还设有与定位销30相匹配设有多个定位调整孔31，可通过定位调整孔31来调节导向调节机构32在机械手支架27上的位置，张开机构用于将锥筒导入定位于机械手夹具24的下方，方便于机械手夹具24定位抓握。

本实施例中的机械手夹具24的工作原理为：当锥筒触碰接触杆29并将接触杆29推出机械手支架27外面时，感应探头ⅳ28感应到接触杆29的信号并将信号传递给控制器38，控制器38启动电动推拉杆26，电动推拉杆26带动活塞杆33向右移动，带动夹具连接杆23张开，从而带动机械手夹具24缩合力夹取锥筒；当电动推拉杆26的活塞杆33向左移动，带动夹具连接杆23收缩，使机械手夹具24的张开以此放开锥筒，锥筒离开后，接触杆29在复位弹簧34作用下归位。

本实施例中的链条电机10型号：model:zdbld510,zdbldccontroller；

电动推拉杆26型号：model:ijc-c2-24-50-80-200-11；

感应探头型号：pr18-8dn。

实施例1

本实用新型布放和收集锥筒的工作方法，其待机安装状态为：如图1所示，机械手35停止在右臂输送臂4.2上端，机械手36停止在左臂输送臂4.1的下端，机械手36按图1所示状态安装，机械手35按图2所示状态安装：

1、收集、码垛锥筒步骤

（1.1)开机自动复位

接通电源后，点击收集按钮40，控制器38向右臂输送臂4.2的旋转动力头8发出顺时针旋转复位信号，旋转动力头8带动连接的右臂输送臂4.2以及连接的探头感应片3、机械手35以右臂输送臂4.2为轴心作顺时针旋转，当右臂输送臂4.2旋转90度，感应探头2感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号（复位信号），右臂输送臂4.2及连接的机械手35完成90度顺时针旋转。开机自动复位收集锥筒状态为：机械手35旋转到以图1所示状态停止在左臂输送臂4.1的上端，机械手36以图2所示状态停止在左臂输送臂4.1的下端；

（1.2）左臂机械手抓握锥筒

按车辆倒车行驶对准公路上原布放的锥筒线运行，随着车辆倒车运行，左臂机械手36的导向调节机构32将锥筒导入到机械手夹具24中，感应探头ⅳ28将锥筒触碰接触杆29的信号传递给控制器38，控制器38启动电动推拉杆26，电动推拉杆26的活塞杆33收回使机械手夹具24的剪刀结构缩合力夹取锥筒，电流控制的夹取锥筒识别信号传递给控制器38，电流到设定值说明夹取锥筒已经加固稳定；

（1.3）顺时针输送锥筒

步骤（1.2）电流控制的夹取锥筒稳定识别信号与步骤（1.1）控制器38向旋转动力头8发出停止信号（复位信号）重叠时，控制器38按程序控制链条1顺时针旋转，机械手36在左臂输送臂4.1上向上滑动，同时机械手35在右臂输送臂4.2上向下滑动；当左臂的感应探头17感应到机械手36的信号传递给控制器38，控制器38向链条电机10发出停止信号；此时，机械手35已停止在右臂输送臂4.2的下端；

（1.4）收集、码垛锥筒

当步骤（1.3）控制器38向链条电机10发出停止信号与控制器38向左臂输送臂4.1的旋转动力头8发出逆时针旋转传动信号重叠时，旋转动力头8带动连接的左臂输送臂4.1以及连接的探头感应片3、机械手36以左臂输送臂4.1为轴心作逆时针旋转，当左臂输送臂4.1旋转90度，感应探头ⅲ19感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号；停止信号与控制器38向机械手36发出锥筒松开信号重叠时，电动推拉杆26推动机械手36松开锥筒，锥筒落入车厢中，完成椎筒自动堆积、码垛程序。

（1.5）右臂机械手抓握锥筒

右臂机械手36抓握锥筒步骤与（1.2）左臂抓握锥筒步骤相同，电流控制的夹取锥筒识别信号传递给控制器38，控制器38等待左臂机械手复位信号；

（1.6）左臂机械手复位

步骤（1.4）机械手36松开锥筒信号传递给控制器38，控制器38向左臂输送臂4.1的旋转动力头8发出顺时针旋转复位信号，旋转动力头8带动连接的左臂输送臂4.1以及连接的探头感应片3、机械手35以左臂输送臂4.1为轴心作顺时针旋转，当左臂输送臂4.1旋转90度，感应探头2感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号，左臂输送臂4.1及连接的机械手36完成90度顺时针旋转，使左臂机械手复位；

（1.7）逆时针输送锥筒

当步骤（1.5）电流控制的夹取锥筒识别信号与步骤（1.6）控制器38向旋转动力头8发出停止信号（复位信号）重叠时，控制器38按程序控制链条1逆时针旋转，机械手36在左臂输送臂4.1上向下滑动，同时机械手35在右臂输送臂4.2上向上滑动；当右臂的感应探头17感应到机械手35的信号传递给控制器38，控制器38向链条电机10发出停止信号；此时，机械手36已停止在右臂输送臂4.2的下端；

重复以上步骤即可循环完成锥筒收集、码垛工作。

实施例2

2、布放锥筒步骤

（2.1)开机自动复位

如图1所示，接通电源后，点击布放按钮41，控制器38自动控制双臂机械手自动运行到布放待机复位状态：机械手35停止在右臂输送臂4.2上端，机械手36停止在左臂输送臂4.1的下端，机械手36为图1所示状态，机械手35为图2所示状态。

（2.2）右臂机械手抓握锥筒

将车厢中的锥筒导入右臂机械手35的机械手夹具24中，感应探头ⅳ28将锥筒触碰接触杆29的信号传递给控制器38，控制器38启动电动推拉杆26，电动推拉杆26的活塞杆33收回使机械手夹具24的剪刀结构缩合力夹取锥筒，电流控制的夹取锥筒识别信号传递给控制器38，电流到设定值说明夹取锥筒已经加固稳定；

当电流控制的夹取锥筒稳定识别信号与控制器38向右臂输送臂4.2的旋转动力头8发出顺时针旋转信号重叠时，旋转动力头8带动连接的右臂输送臂4.2以及连接的探头感应片3、机械手35以右臂输送臂4.2为轴心作顺时针旋转，当右臂输送臂4.2旋转90度，感应探头2感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号，右臂输送臂4.2及连接的机械手35完成90度顺时针旋转。

（2.3）顺时针输送锥筒

当步骤（2.2）控制器38向旋转动力头8发出停止信号，控制器38按程序控制链条1顺时针旋转，机械手36在左臂输送臂4.1上向上滑动，同时机械手35在右臂输送臂4.2上向下滑动；当左臂的感应探头17感应到机械手36的信号传递给控制器38，控制器38向链条电机10发出停止信号；此时，机械手35已停止在右臂输送臂4.2的下端；

（2.4）布放锥筒

当步骤（2.3）控制器38向链条电机10发出停止信号与控制器38向左臂输送臂4.1的旋转动力头8发出逆时针旋转传动信号重叠时，旋转动力头8带动连接的左臂输送臂4.1以及连接的探头感应片3、机械手36以左臂输送臂4.1为轴心作逆时针旋转，当左臂输送臂4.1旋转90度，感应探头ⅲ19感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号；停止信号与控制器38向机械手35发出锥筒松开信号重叠时，电动推拉杆26推动机械手35松开锥筒，锥筒在导向调节机构32中经扶正端立在公路上，完成椎筒自动布放工作程序。

（2.5）左臂机械手抓握锥筒

左臂机械手36抓握锥筒步骤与（2.2）右臂机械手抓握锥筒步骤相同；当左臂机械手36电流控制的夹取锥筒稳定识别信号与控制器38向左臂输送臂4.1的旋转动力头8发出顺时针旋转信号重叠时，旋转动力头8带动连接的左臂输送臂4.1以及连接的探头感应片3、机械手36以左臂输送臂4.1为轴心作顺时针旋转，当左臂输送臂4.1旋转90度，感应探头2感应到探头感应片3的信号传递给控制器38，控制器38向旋转动力头8发出停止信号，左臂输送臂4.1及连接的机械手36完成90度顺时针旋转。

（2.6）逆时针输送锥筒

当步骤（2.5）控制器38向旋转动力头8发出停止信号，控制器38按程序控制链条1逆时针旋转，机械手36在左臂输送臂6上向下滑动，同时机械手35在右臂输送臂4.2上向上滑动；当右臂的感应探头17感应到机械手35的信号传递给控制器38，控制器38向链条电机10发出停止信号；此时，机械手36已停止在右臂输送臂4.2的下端；

重复以上步骤即可循环完成锥筒布放工作。