智能分拣机器人

1.本实用新型属于智能分拣技术领域，具体涉及一种智能分拣机器人。


背景技术：

2.伴随着智能化时代的到来，货物分拣的智能化必定是大势所趋，顺应时代潮流，提高货物分拣速度，减少人员的劳动强度。分拣机器人应运而生，目前的智能分拣搬运机器人中，大多需要配有固定的轨道，这极大地增加了设备成本。另外，由于分拣机器人采购成本较高，中小型企业无法全面采用分拣机器人，一般采用人机混拣的方式进行分拣，由于现有的分拣机器人无法根据货物的重量对货物进行分拣，当分拣机器人均在搬运时，较重的货物依然需要多个分拣员进行分拣与搬运，极大的增加了分拣成本。基于此，本实用新型设计了智能分拣机器人，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中分拣系统在人机混拣时需要人工分拣搬运较重货物的问题。本技术提供一种智能分拣机器人，包括底座，所述底座两侧均设置有驱动履带，所述底座顶部安装有架体，所述架体侧壁对称安装有一组机械驱动臂，两个所述机械驱动臂之间通过横向设置的转动壳连接，所述机械驱动臂能够带动所述转动壳运动至所述架体顶部；所述转动壳内滑动设置有两个夹持件，所述夹持件一端延伸至所述转动壳外部，所述夹持件另一端通过水平设置的齿条可移动地装设于所述转动壳内部；所述转动壳内安装有夹持电机，所述夹持电机输出轴固定连接有齿轮，两个所述齿条同时与所述齿轮匹配；
4.所述架体顶部设置有顶板和与夹持电机电性连接的下触发件，所述顶板底部固定连接有与下触发件同轴设置的上触发件，所述顶板活动设置与所述架体顶部，所述顶板与架体之间安装有复位弹簧；
5.所述顶板在外力作用下带动上触发件与所述下触发件接触时，所述夹持电机通过所述齿轮驱动两个所述齿条相互运动以带动两个所述夹持件沿水平方向运动。
6.在一些优选技术方案中，所述架体包括固定块和套设在固定块上的滑套，所述固定块侧壁设置有若干个导向轮，所述滑套内壁开设有用于限位的导向槽。
7.在一些优选技术方案中，所述滑套顶部内侧固定连接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧底部固定连接有活动板，所述活动板底部固定连接有螺套，所述螺套内螺纹连接有螺杆，所述螺杆顶部固定连接有与固定块固定连接的调节电机。
8.在一些优选技术方案中，所述夹持件内侧均开设有安装槽，所述安装槽内均滑动连接有缓冲板，所述缓冲板与安装槽之间固定连接有夹持弹簧，所述缓冲板内侧固定连接有限位杆，所述限位杆端部贯穿夹持件且固定连接有限位片。
9.在一些优选技术方案中，所述齿条与所述转动壳之间安装有复位弹簧。
10.在一些优选技术方案中，所述分拣机器人内设置有主控模块、摄像头模块、用于控
制驱动履带的驱动模块、电源模块、避障模块、机械臂模块。机械臂模块包括机械驱动臂。
11.在一些优选技术方案中，所述主控模块包括stm32f103单片机，所述摄像头模块包括openmv，所述stm32f103单片机与所述 openmv通信连接。
12.在一些优选技术方案中，所述摄像头模块使用openmv摄像头进行视频数据采集，使用micropython语言对openmv模块上面的 stm32f765进行编程。
13.在一些优选技术方案中，所述驱动模块包括带编码器的直流减速电机，通过调节pwm波的占空比控制控制直流减速电机的转速。
14.在一些优选技术方案中，所述电源模块为单电源供电模式。
15.在一些优选技术方案中，所述避障模块采用超声波实现其自动避障功能。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型能够根据不同重量的货物对于输送带造成的下沉深度不同，从而区分货物的重量，当较重的货物经过顶板上方时，输送接触并且下压顶板时，顶板下压上触发件，上触发件接触下触发件时夹持电机通电，夹持电机通过齿轮驱动齿条相互靠近，与齿条固定连接的夹持件相互靠近，从而将较重的货物夹住，分拣机器人通过驱动履带将较重的货物运至指定位置，从而完成货物的分拣与搬运工作，无需铺设固定的轨道，解决了现有的分拣机器人需要轨道，增加了设备成本的问题，且分拣机器人只分拣搬运分拣员难以搬运的货物，不仅降低了分拣员的劳动强度，提高了分拣员的分拣效率，解决了人机混拣时需要人工分拣搬运较重货物的问题
附图说明
18.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
19.图1为本实用新型结构示意图；
20.图2为本实用新型架体剖面结构示意图；
21.图3为本实用新型图2中a处放大结构示意图；
22.图4为本实用新型转动壳剖面示意图；
23.图5为本实用新型夹持件剖面结构示意图；
24.图6为本实用新型固定块剖面结构示意图；
25.附图标记列表：
26.1-底座；2-驱动履带；3-架体；4-机械驱动臂；5-转动壳； 6-齿条；7-夹持件；8-夹持电机；9-齿轮；10-圆柱套；11-下触发件；12
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顶板；13-上触发件；14-复位弹簧；15-固定块；16-滑套；17-导向轮；18
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导向槽；19-缓冲弹簧；20-活动板；21-螺套；22-螺杆；23-调节电机；24
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安装槽；25-缓冲板；26-夹持弹簧；27-限位杆；28-复位弹簧。
具体实施方式
27.为使本实用新型的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。
28.本实用新型的一种智能分拣机器人，包括底座，所述底座两侧均设置有驱动履带，所述底座顶部安装有架体，所述架体侧壁对称安装有一组机械驱动臂，两个所述机械驱动臂之间通过横向设置的转动壳连接，所述机械驱动臂能够带动所述转动壳运动至所述架体顶部；所述转动壳内滑动设置有两个夹持件，所述夹持件一端延伸至所述转动壳外部，所述夹持件另一端通过水平设置的齿条可移动地装设于所述转动壳内部；所述转动壳内安装有夹持电机，所述夹持电机输出轴固定连接有齿轮，两个所述齿条同时与所述齿轮匹配；
29.所述架体顶部设置有顶板和与夹持电机电性连接的下触发件，所述顶板底部固定连接有与下触发件同轴设置的上触发件，所述顶板活动设置与所述架体顶部，所述顶板与架体之间安装有复位弹簧，所述上触发件与所述下触发件接触时，所述夹持电机通过所述齿轮驱动两个所述齿条相互运动以带动两个所述夹持件沿水平方向运动。
30.为了更清晰地对本实用新型智能分拣机器人进行说明，下面结合附图对本实用新型一种优选实施例进行展开详述。
31.作为本实用新型的一个优选实施例，本实用新型的智能分拣机器人如图1所示，包括底座1，底座1两侧均设置有驱动履带2，底座 1顶部安装有架体3，架体3侧壁安装有一组机械驱动臂4，两个机械驱动臂4之间安装有转动壳5，转动壳5横向设置且具有绕自身轴向旋转的自由度。参阅图4，转动壳5内滑动连接有一组横向设置的齿条6，两个齿条6上下平行水平间隔设置，齿条6与转动壳5之间安装有复位弹簧 28，齿条6外侧均固定连接有与转动壳5滑动连接的夹持件7，夹持件7 一端通过齿条活动设置于转动壳内，夹持件7另一端伸至转动壳5外部。机械驱动臂4能够带动转动壳运动至架体顶部，进而能够带动夹持件运动至架体顶部。转动壳5内安装有夹持电机8，夹持电机8输出轴固定连接有用于驱动齿条6相互运动的齿轮9，架体3顶部固定连接有圆柱套 10和与夹持电机8电性连接的下触发件11，圆柱套10滑动连接有顶板 12，顶板12底部固定连接有与上触发件13同轴设置的上触发件13，顶板12与架体3之间安装有复位弹簧14。优选地，转动壳可以具备绕自身轴线旋转的自由度，也可以不具备该自由度，由机械驱动臂带动转动壳空间六自由度运动。只要使得工作状态初期，夹持件不会干涉输送带传送货物，且待较重货物经过顶板时，转动壳能够带动夹持件运动至货物两侧即可。
32.使用时，分拣机器人通过驱动履带2移动至用于输送带下方，直到输送带中的下输送带位于架体3侧壁的缺口内，同时，顶板12位于输送带的上输送带和下输送带之间，启动输送带对货物进行输送，输送带在货物重力的作用下会出现局部下沉，由于货物的重量不同，货物对输送带的下压程度也不同，输送带下沉的深度也不同，当较重的货物经过顶板12上方时，输送带接触并且下压顶板12，顶板12带动上触发件 13下降，上触发件13接触下触发件11后，与下触发件11电性连接的夹持电机8通电，此时机械驱动臂4旋转转动壳5，转动壳5将夹持件7带动至货物两侧，夹持电机8带动齿轮9转动，齿轮9调动两个齿条6相互靠近，与齿条6固定连接的夹持件7相互靠近，直到夹持件7将货物夹持，驱动履带2带动分拣机器人远离输送带，并且将货物送至指定位置，夹持电机8断电，复位弹簧28通过齿条6将两个夹持件7复位，然后转动壳5转动将夹持件7转向后原位，往复循环；未触发分拣机器人的货物重量较轻由人工进行分拣搬运。
33.采用人工与机器结合的方式进行分拣与搬运，无需人工分拣搬运较重的货物，降低了人工的劳动强度，相比全部配备分拣机器人分拣搬运，降低了采购机器人的成本，更加
适用于中小型企业分拣搬运工作。
34.相比传统的分拣机器人，本实用新型根据不同重量的货物对于输送带造成的下沉深度不同，从而区分货物的重量，当较重的货物经过顶板12上方时，参阅图3，输送接触并且下压顶板12时，顶板12下压上触发件13，上触发件13接触下触发件11时夹持电机8通电，夹持电机8通过齿轮9驱动齿条6相互靠近，与齿条6固定连接的夹持件7 相互靠近，从而将较重的货物夹住，分拣机器人通过驱动履带2将较重的货物运至指定位置，从而完成货物的分拣与搬运工作，无需铺设固定的轨道，解决了现有的分拣机器人需要轨道，增加了设备成本的问题，且分拣机器人只分拣搬运分拣员难以搬运的货物，不仅降低了分拣员的劳动强度，提高了分拣员的分拣效率，解决了人机混拣时需要人工分拣搬运较重货物的问题。
35.其中，参阅图2，架体3包括固定块15和套设在固定块15 上的滑套16，固定块15侧壁设置有若干个导向轮17，滑套16内壁开设有用于限位的导向槽18，滑套16顶部内侧固定连接有缓冲弹簧19，缓冲弹簧19底部固定连接有活动板20，活动板20底部固定连接有螺套21，螺套21内螺纹连接有螺杆22，螺杆22顶部固定连接有与固定块15固定连接的调节电机23。
36.参阅图6，调节电机23通过输出轴带动螺杆22转动，与螺杆22螺纹连接的螺套21随之上升或者下降，螺套21带动活动板20升或者下降，活动板20通过缓冲弹簧19带动滑套16升或者下降，滑套16 通过复位弹簧14带动顶板12升或者下降，改变顶板12距离输送带之间的距离，顶板12距离输送带上层之间距离增加时，输送带触发顶板12 所需下陷的深度也随之增加，反之则相反，从而增加或者较小调需要分拣机器人分拣货物的重量。
37.滑套16上下移动时，导向槽18对导向轮17进行导向，可以避免螺套21随着螺杆22转动，导致滑套16无法上下调节，导向轮17 减小滑套16与固定块15之间的摩擦损耗。
38.其中，参阅图5，夹持件7内侧均开设有安装槽24，安装槽 24内均滑动连接有缓冲板25，缓冲板25与安装槽24之间固定连接有夹持弹簧26，缓冲板25内侧固定连接有限位杆27，限位杆27端部贯穿夹持件7且固定连接有限位片；通过夹持弹簧26的伸张与收缩带动缓冲板 25向安装槽24内或外移动，从而避免夹持件7对货物造成的损坏；限位杆27对缓冲板25进行限位，避免缓冲板25晃动，从而货物在分拣搬运过程中出现晃动。
39.其中，底座1内设置有主控模块，摄像头模块，用于控制驱动履带2的驱动模块，电源模块，避障模块，机械臂模块。主控模块分别与摄像头模块、驱动模块、电源模块、避障模块和机械臂模块通信连接。
40.其中，主控模块采用stm32f103单片机作主控芯片，由 stm32f103单片机控制openmv进行数据采集；openmv会将数据通过串口发送给stm32f103主控芯片，由stm32f103处理接收到的数据，规划最佳路线，控制驱动履带2前进至目标位置。
41.其中，摄像头模块设置于架体侧顶部，摄像头模块使用 openmv摄像头进行视频数据采集，使用micropython语言对openmv模块上面的stm32f765进行编程；openmv摄像头易于使用，micropython 语言属于说明性语言，简单，并有大量的库函数提供调用与修改。视频数据采集原理；采集的图像经过摄像头内的感光元件电路进行处理，转化成数字信号供计算机识别，然后又软件进行图像还原。获取图像之后，通过设置的阈值对目标物体的颜色进行目标物体识别，找到目标物体后，在图片上建立坐标系，将目标物体的坐标经串口发送给stm32f103主控芯片。
42.其中，避障模块采用超声波实现其自动避障功能；模块原理：将10us以上脉冲触发信号施加在该模块上，模块将发出8个40khz周期电平并检测回波。然后被检测到的回波信号就会输出回响高电平信号。如果被单片机检测到，那么将利用数字信号触发电信号传输给电机驱动模块，使得分拣机器人能够刹车，前、后、左、右转等，通过实现处理的单片机子程序完成智能分拣机器人的自动避障功能。
43.其中，机械臂模块包括机械驱动臂和控制机械驱动臂运动的驱动装置。
44.其中，驱动模块中的电机选用带编码器的直流减速电机，通过调节pwm波的占空比控制电机的转速。
45.其中，电源模块采用单电源供电模式，采用航模电池供电，通过两个lm2596降压模块对电源进行降压，给分拣机器人供电。
46.上述本技术实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：
47.本实用新型根据不同重量的货物对于输送带造成的下沉深度不同，从而区分货物的重量，当较重的货物经过顶板上方时，输送接触并且下压顶板时，顶板下压上触发件，上触发件接触下触发件时夹持电机通电，夹持电机通过齿轮驱动齿条相互靠近，与齿条固定连接的夹持件相互靠近，从而将较重的货物夹住，分拣机器人通过驱动履带将较重的货物运至指定位置，从而完成货物的分拣与搬运工作，无需铺设固定的轨道，解决了现有的分拣机器人需要轨道，增加了设备成本的问题，且分拣机器人只分拣搬运分拣员难以搬运的货物，不仅降低了分拣员的劳动强度，提高了分拣员的分拣效率，解决了人机混拣时需要人工分拣搬运较重货物的问题。
48.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
51.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。