一种自动搬运管状物料的移动机器人的制作方法

1.本实用新型涉及智能机器人的技术领域，特别是一种自动搬运管状物料的移动机器人。


背景技术：

2.通常而言，生产线生产出来的卷筒类物料(卷料)和管状物料的转运过程由机动叉车、手动叉车或人工搬运来实现。然而，由于生产车间内物料和设备摆放杂乱，而叉车体型较为笨重，难免造成磕碰和损毁；且一般情况下，卷料和管状物料的体积和重量较大，采用人工操作叉车进行搬运的方法存在设备配置多、人力成本高的缺陷，因此，agv机器人应运而生。
3.agv搬运机器人或agv小车的使用主要集中在自动物流转运，以解决人工搬运和操作叉车费时费力的问题。agv搬运机器人通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点，最常见的引导方式为磁条引导，激光引导，磁钉导航和惯性导航。
4.虽然运用agv搬运机器人来进行物料搬运已逐渐普及，但一般的agv搬运机器人在搬运管状物料或卷料时，用于抓取物料的抓手通常被设计成平面，不能刚好适配管状物料和卷料，使得这些物料容易脱落，通常需要附加的部件进行固定，不能一次有效夹取并提升、运送物料，效率较低。


技术实现要素：

5.针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种自动搬运管状物料的移动机器人，以提高管状物料和卷料的夹取精度和效率。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种自动搬运管状物料的移动机器人，包括机架，所述机架上设有取料模块和行进装置，所述取料模块用于控制机器人抓取物料，所述行进装置用于控制机器人运输物料；
8.所述行进装置设于机架的底部；
9.所述取料模块包括升降机构和夹取机构；
10.所述升降机构包括托举部和升降组件；所述升降组件包括第一传动件和第一驱动件；所述第一传动件沿竖直方向设于所述机架上；所述托举部水平设置；所述托举部与所述第一传动件传动连接；所述第一驱动件用于驱动所述第一传动件，所述第一传动件在所述第一驱动件的驱动下转动，所述托举部沿所述第一传动件升降；
11.所述夹取机构包括连接部、第一驱动组件和举升抓手，所述连接部水平设置于所述托举部，所述举升抓手固定于所述连接部，所述第一驱动组件用于驱动所述连接部，所述连接部在所述第一驱动组件驱动时，相对于所述托举部水平滑动；
12.所述举升抓手的形状与物料边缘形状适配；
13.所述取料模块设有两个，且分别设于所述机架正对的两侧，两个所述取料模块中的所述举升抓手能正对相向或相离移动。
14.优选的，所述取料模块还包括固定机构，所述固定机构包括固定抓手和第二驱动组件；所述固定抓手设于所述举升抓手的上方，所述第二驱动组件用于驱动所述固定抓手水平移动，在所述第二驱动组件的驱动下，两个所述取料模块中的所述固定抓手能正对相向或相离移动。
15.优选的，所述机架为龙门架，所述机架的内部设有升降腔，所述升降腔与所述机架的底面、前侧和后侧均连通，两个所述取料模块分别设于所述升降腔的左右两侧，且所述举升抓手和所述固定抓手在所述升降腔内沿左右方向移动。
16.优选的，所述机架上还设有控制系统；所述控制系统包括控制器、人机界面操作单元和导航单元；所述控制器分别与所述人机界面操作单元、导航单元、第一驱动件、第一驱动组件和第二驱动组件电连接。
17.优选的，所述机架上还设有供电系统；所述供电系统包括充电装置和蓄电组件，所述充电装置和所述蓄电组件电连接；所述蓄电组件分别与所述控制系统、第一驱动件、第一驱动组件和第二驱动组件电连接。
18.优选的，所述第一传动件为滚珠丝杆，所述第一驱动件为第一伺服电机，所述滚珠丝杆与所述第一伺服电机的输出轴连接；所述托举部设有螺母，所述螺母套设于所述滚珠丝杆的外部。
19.优选的，所述升降机构还包括导向组件，所述导向组件包括一对沿竖直方向设置的导轨，所述导轨设于所述滚珠丝杆的两侧，所述导轨上滑动设置有导向块，所述导向块连接于所述托举部的底面。
20.优选的，所述行进装置包括差速轮组和多个从动轮，所述差速轮组设有两组，且分别设于所述机架的左右两侧；所述差速轮组包括轮体、轮边式减速机和第二伺服电机，所述轮体转动连接于所述机架的底部，所述轮边式减速机连接于所述轮体，所述轮边式减速机与所述第二伺服电机的输出端连接；所述轮边式减速机、第二伺服电机均与所述控制器、蓄电组件电连接。
21.优选的，所述举升抓手的形状为与物料边缘形状相适配的弧形面，所述举升抓手连接有支撑部，所述支撑部由相互连接的第一支撑板和第二支撑板组成，所述第一支撑板远离第二支撑板的一侧与所述举升抓手的弧形面一端贴合，所述第二支撑板远离第一支撑板的一侧与所述举升抓手的弧形面另一端贴合。
22.优选的，所述固定抓手的形状为与物料适配的弧面，所述固定抓手的弧面内侧设有若干防滑槽。
23.上述技术方案包括以下有益效果：
24.当机器人工作时，行进装置将机器人引导至需运送的物料处，且物料位于两举升抓手的间隙内，升降组件下降，使举升抓手下降至贴近地面，再由第一驱动组件驱动举升抓手相向运动，抓取物料，之后升降组件上升，使物料脱离地面；另外，控制器通过控制第二驱动组件来控制固定抓手的运动，暂时存放此物料，举升抓手再次抓取另一物料，之后机器人将物料带离至指定放料区域，具有有效夹取并运输物料的作用，提高运输效率。
附图说明
25.图1是本实用新型的整体结构示意图；
26.图2是本实用新型的内部示意图；
27.图3是本实用新型中升降机构的结构示意图。
28.附图标记：机架1、外机壳110、内机壳120、控制器2、充电装置3、触摸屏4、激光导航5、定位传感器6、托举部7、第一传动件8、第一驱动件9、差速轮组10、轮体101、轮边式减速机102、第二伺服电机103、从动轮11、连接部12、第一驱动组件13、举升抓手14、支撑部15、第一支撑板151、第二支撑板152、安装板16、固定抓手17、防滑槽171、第二驱动组件18、驱动电机19、齿轮20、齿条21、导轨22、导向块23、导杆24。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
31.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.下面结合图1至图3描述本实用新型实施例的一种自动搬运管状物料的移动机器人，包括机架1，所述机架1上设有取料模块和行进装置，所述取料模块用于控制机器人抓取物料，所述行进装置用于控制机器人运输物料；
34.所述行进装置设于机架1的底部；
35.所述取料模块包括升降机构和夹取机构；
36.所述升降机构包括托举部7和升降组件；所述升降组件包括第一传动件8 和第一驱动件9；所述第一传动件8沿竖直方向设于所述机架1上；所述托举部 7水平设置；所述托举部7与所述第一传动件8传动连接；所述第一驱动件9用于驱动所述第一传动件8，所述第一传动件8在所述第一驱动件9的驱动下转动，所述托举部7沿所述第一传动件8升降；
37.所述夹取机构包括连接部12、第一驱动组件13和举升抓手14，所述连接部12水平设置于所述托举部7，所述举升抓手14固定于所述连接部12，所述第一驱动组件13用于驱动所述连接部12，所述连接部12在所述第一驱动组件 13驱动时，相对于所述托举部7水平滑动；
38.所述举升抓手14的形状与物料边缘形状适配；
39.所述取料模块设有两个，且分别设于所述机架1正对的两侧，两个所述取料模块中的所述举升抓手14能正对相向或相离移动。
40.具体的，在本实施例中，举升抓手14设有两个，且相对设置、同时运动，每一举升抓手14由一组升降组件控制。本实施例中的物料为卷料或管状物料，另外，在初始状态下，两相对的举升抓手14之间留有大于物料直径的间隙。
41.当机器人工作时，行进装置将机器人引导至需运送的物料处，且物料位于两举升抓手14的间隙内，升降组件下降，使举升抓手14下降至贴近地面，再由第一驱动组件13驱动举升抓手14相向运动，抓取物料，之后升降组件上升，使物料脱离地面，最后机器人将物料带离至指定放料区域，具有有效夹取并运输物料的作用，提高运输效率。
42.优选的，所述取料模块还包括固定机构，所述固定机构包括固定抓手17和第二驱动组件18；所述固定抓手17设于所述举升抓手14的上方，所述第二驱动组件18用于驱动所述固定抓手17水平移动，在所述第二驱动组件18的驱动下，两个所述取料模块中的所述固定抓手17能正对相向或相离移动。
43.具体的，本实施例中，固定抓手17共设置有四个，每两个相向运动的固定抓手17为一组，在初始状态下，固定抓手17位于举升抓手14的上方，且每组相对的固定抓手17之间留有大于物料直径的间隙，能使物料从中经过；另外，两组固定抓手17分别设于每个举升抓手14的两侧，当举升抓手14抓取物料并上升至与固定抓手17位于同一水平位置时，此时物料刚好位于固定抓手17的上方，第二驱动组件18控制每组固定抓手17相向运动，使间隙变小后，固定抓手17可支撑此物料。之后机器人可调整其与另一物料的相对位置，举升抓手 14再夹取另一个物料，实现机器人一次同时搬运两件物料，具有提高运输效率、节省成本的效果。
44.优选的，所述机架1为龙门架，所述机架1的内部设有升降腔，所述升降腔与所述机架1的底面、前侧和后侧均连通，两个所述取料模块分别设于所述升降腔的左右两侧，且所述举升抓手14和所述固定抓手17在所述升降腔内沿左右方向移动。
45.具体的，在本实施例中，以机器人前进方向为前侧；机架1呈近似长方体状，机架1由外机壳110与内机壳120连接组成，外机壳110与内机壳120之间中空，用于封装机器人内部的各种部件；内机壳120的左右两侧面对应升降组件对称设有贯穿槽，升降组件设于机架1内，举升抓手14及固定抓手17由内机壳120伸出至升降腔内。
46.优选的，所述机架1上还设有控制系统；所述控制系统包括控制器2、人机界面操作单元和导航单元；所述控制器2分别与所述人机界面操作单元、导航单元、第一驱动件9、第一驱动组件13和第二驱动组件18电连接。
47.具体的，导航单元包括激光导航5和定位传感器6，在本实施例中，激光导航5设于机架1顶部，定位传感器6设于外机壳110的前后侧面；定位传感器6 能够感应位于机器人附近的物体，测算距离，并生成机器人的实时位置信息；定位传感器6和激光导航5信号连接，当激光导航5在接收机器人的实时位置信息后，将自动生成导航地图；控制器2获得导航信息后，将信息传递至行进装置，将机器人引导至需运送的物料处；另外，当定位传感器6检测到前方障碍物的距离小于预设的安全距离时，会将感应信号传递至控制器2，控制器2将控制行进装置停止运作。
48.人机界面操作单元包括设置于机架1侧壁上的触摸屏4，操作人员在触摸屏 4内输
入信息，机器人开始工作。激光导航5将机器人导航至所需运输的物料附近，行进装置带动机器人调整至合适位置，即，使地面上的物料从机器人的升降腔穿过，且物料位于两举升抓手14的间隙内，控制器2控制举升抓手14下降并抓取物料，之后举升抓手14在升降组件带动下上升，使物料脱离地面，另外，控制器2通过控制第二驱动组件18来控制固定抓手17的运动，暂时存放此物料，举升抓手14再次抓取另一物料，之后机器人行进至指定放料区域，具有有效夹取并自动运输物料的作用，提高运输效率。
49.具体的，在本实施例中，第一驱动组件13和第二驱动组件18分别包括驱动电机19、齿轮20和齿条21，齿轮20由驱动电机19驱动，齿条21和齿轮20 啮合。外机壳110上对应每一固定抓手17均设有安装板16，安装板16沿水平方向延伸，固定抓手17安装在安装板16的上方，安装板16的上表面沿固定抓手17的相对运动方向设有滑轨，固定抓手17靠近安装板16的一侧设有滑块，滑块与滑轨滑动配合；齿条21与固定抓手17固定连接，齿轮20设于齿条21 的一侧，驱动电机19固定在安装板16上，驱动电机19的输出轴与齿轮20连接。当控制器2接收到驱动信号后，控制驱动电机19启动，齿轮20来回转动，带动齿条21往复运动，使固定抓手17相向、相离移动。
50.托举部7的下方也设有一驱动电机，托举部7的上表面设有齿轮和齿条，同理，驱动电机的输出轴穿过托举部7后与齿轮连接，齿条与连接部12固定连接，齿条与齿轮啮合。托举部7的上表面对应连接部12设有滑轨，连接部12 下表面设有与此滑轨滑动配合的滑块。当控制器2接收到驱动信号后，控制驱动电机启动，齿轮来回转动，带动齿条往复运动，使得连接部12可相对托举部 7往复运动，使举升抓手14相向、相离移动。
51.优选的，所述机架1上还设有供电系统；所述供电系统包括充电装置3和蓄电组件，所述充电装置3和所述蓄电组件电连接；所述蓄电组件分别与所述控制系统、第一驱动件9、第一驱动组件13和第二驱动组件18电连接。
52.具体的，在本实施例中，充电装置3设于外机壳110的前侧，蓄电组件设于机架1内部且靠近充电装置3，机器人由蓄电组件供电，且可以通过充电装置 3对机器人进行充电，使得每一个机器人均独立供电，无需使用电线等供电，具有使机器人的行动更灵活的效果。
53.优选的，所述第一传动件8为滚珠丝杆，所述第一驱动件9为第一伺服电机，所述滚珠丝杆与所述第一伺服电机的输出轴连接；所述托举部7设有螺母，所述螺母套设于所述滚珠丝杆的外部。
54.具体的，第一伺服电机和滚珠丝杆均安装在外机壳110的内侧，第一伺服电机下方设有减速机，第一伺服电机的输出轴与减速机的输入轴连接，滚珠丝杆包括进给丝杆和螺母，减速机的输出轴与进给丝杆相连，在本实施例中，进给丝杆沿竖直方向设置，螺母与进给丝杆螺纹配合，螺母连接有套设于进给丝杆外的套杆，套杆外侧壁与托举部7固定连接。当第一伺服电机驱动进给丝杆转动时，套杆在螺母的带动下沿进给丝杆的轴向做直线运动，带动托举部7在竖直方向上运动。滚珠丝杆在其进给丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时可形成螺旋滚道，并且螺旋滚道内填满滚珠，当进给丝杠相对于螺母转动时，两者间发生轴向位移，而滚珠则可沿着螺旋滚道滚动，减少摩擦阻力，因此滚珠丝杆具有摩擦系数小，工作平稳，且传动效率比普通的丝杆高的优点。
55.优选的，所述升降机构还包括导向组件，所述导向组件包括一对沿竖直方向设置的导轨22，所述导轨22设于所述滚珠丝杆的两侧，所述导轨22上滑动设置有导向块23，所述
导向块23连接于所述托举部7的底面。
56.具体的，两个导轨22与滚珠丝杆的距离相等，滚珠丝杆的进给丝杆在长期负载下容易弯曲变形，导轨22在竖直方向具有限位的作用，使导向更精确，且能使进给丝杆不易变形，具有延长滚珠丝杆的使用寿命的效果。
57.另外，机架1内于导轨22的两侧分别设有导杆24，导杆24穿设于托举部 7的两侧，导杆24的两端分别连接于机架1的顶面和底面。导杆24进一步限位托举部7，使得在负载情况下托举部7、滚珠丝杆不易偏移，且导杆24连接机架1的顶面和底面，具有支撑、加固机架1的作用。
58.优选的，所述行进装置包括差速轮组10和多个从动轮11，所述差速轮组 10设有两组，且分别设于所述机架1的左右两侧；所述差速轮组10包括轮体 101、轮边式减速机102和第二伺服电机103，所述轮体101转动连接于所述机架1的底部，所述轮边式减速机102连接于所述轮体101，所述轮边式减速机 102与所述第二伺服电机103的输出端连接；所述轮边式减速机102、第二伺服电机103均与所述控制器2、蓄电组件电连接。
59.具体的，机器人工作时，第二伺服电机103提供动力，传递给轮边式减速机102，通过减速增扭，将动力传递给轮体101，机器人通过两个轮边式减速机 102的速度不同，使两个轮体101在转动的时候可以独立旋转，互不干扰，使得机器人转弯时平稳，提高稳定性，能实现前进、后退、左转、右转、原地旋转等动作。
60.在本实施例中，从动轮11设有四个，且位于机架1的底部，每两个从动轮11分设于差速轮组10两侧。
61.优选的，所述举升抓手14的形状为与物料边缘形状相适配的弧形面，所述举升抓手14连接有支撑部15，所述支撑部15由相互连接的第一支撑板151和第二支撑板152组成，所述第一支撑板151远离第二支撑板152的一侧与所述举升抓手14的弧形面一端贴合，所述第二支撑板152远离第一支撑板151的一侧与所述举升抓手14的弧形面另一端贴合。
62.具体的，在本实施例中，第一支撑板151与连接部12靠近举升抓手14的一侧连接，第一支撑板151和第二支撑板152相互垂直连接，第一支撑板151 和第二支撑板152在举升抓手14的弧形面底部支撑，具有增强举升抓手14的刚性和承载力的效果。
63.优选的，所述固定抓手17的形状为与物料适配的弧面，所述固定抓手17 的弧面内侧设有若干防滑槽171。
64.具体的，固定抓手17和物料接触的一侧设防滑槽171，为阵列排布的卡齿状，当将物料提升至固定抓手17的高度并放置在固定抓手17上时，防滑槽171 能够增加固定抓手17与物料间的摩擦力，具有使物料不轻易滑落的效果。
65.根据本实用新型实施例的一种自动搬运管状物料的移动机器人的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
66.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：
在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。