本發(fā)明是一種運用于機場,通過雙臂快速將包裹裝機的機器人,屬于機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)在,人們越來越依賴網(wǎng)上購物帶來的方便,而無論是網(wǎng)上購物還是給家人寄送物品都需要經(jīng)過物流行業(yè)的運送,也就是俗稱的快遞。隨著運送量的日益增長,對運送速度的要求也越來越高。因此空運便成為長距離運輸,尤其是跨國運輸?shù)淖罴堰x擇。目前已有多家物流公司開始購入飛機并大力推進空運的發(fā)展。
然而,要將包裹轉(zhuǎn)運到飛機上仍需人工進行轉(zhuǎn)運,有時為了效率甚至會出現(xiàn)暴力轉(zhuǎn)運以至于損壞包裹的現(xiàn)象。
基于快遞包裹的形狀基本上都是立方體,而且單件的重量都不會太重,因此設(shè)計一個轉(zhuǎn)運機器人,用六軸機械臂來保證夾取的準確性與安全性,依靠雙臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與傳送帶相配合來保證效率,這樣便能夠快速并且安全的轉(zhuǎn)運包裹。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了實現(xiàn)空運中包裹快速裝機,我們組設(shè)計了一款代替人工裝機的轉(zhuǎn)運機器人。機器人由3個模塊組成,由機械臂、圓盤機構(gòu)和導(dǎo)軌機構(gòu)組成的夾取模塊,用于轉(zhuǎn)運的傳送帶模塊,機器人自由移動的底盤模塊及轉(zhuǎn)運終點處的分揀模塊。轉(zhuǎn)運時機器人采用雙臂旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),在可旋轉(zhuǎn)的圓盤上固定兩只成180度的六軸機械臂,一邊的機械臂通過攝像頭準確定位箱體并由夾持裝置依靠齒輪驅(qū)動,齒輪旋轉(zhuǎn)帶動兩個夾板平行相向移動夾取長方體的包裹后,再由離合器與不完全齒輪機構(gòu)配合帶動旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動180度,此時夾取包裹的機械臂位于傳送帶上方,在放下包裹至傳送帶的同時,另一只機械臂夾取包裹,反復(fù)進行實現(xiàn)高效率運轉(zhuǎn),并且整個圓盤機構(gòu)能夠在其與底盤連接的導(dǎo)軌上移動,進一步擴大夾取范圍。兩只機械臂一抓一放不僅提高了效率,同時采用傳送帶運輸已夾取的包裹,保證了包裹的安全。
底盤采用四輪驅(qū)動,可以自由移動至搬運地點。到達搬運地點后,自帶的小傳送帶可以調(diào)整角度和高度完成與機場大傳送帶的搭接并分離出分揀裝置移動至機艙,在機艙內(nèi)將包裹按大小分類整理。
雙臂裝機搬運機器人,其特征在于包括三大部分:兩個六軸機械臂與圓盤機構(gòu)和導(dǎo)軌組成的抓取部分,用于轉(zhuǎn)運的傳送帶部分,和用于移動的底盤部分;
抓取部分結(jié)構(gòu)如下:在夾頭上設(shè)置攝像頭(4),夾頭上的電機(3)驅(qū)動一對嚙合齒輪帶動兩個夾塊(2)平行相對移動實現(xiàn)對包裹的夾緊及抓?。粰C械臂由臂座(11)固定在轉(zhuǎn)動圓盤上,臂架(10)用螺栓與臂座(11)連接,臂軀干(9)連接于臂架(10)的轉(zhuǎn)動副處,臂肘(8)連接于臂軀干(9)的另一端轉(zhuǎn)動副,臂腕(7)連接于臂肘(8)的旋轉(zhuǎn)軸上,臂旋架(6)連接于臂腕(7)的轉(zhuǎn)動副處,夾頭(5)與臂旋架(6)的轉(zhuǎn)動軸連接;每一部分都有一伺服電機對其所在部位進行調(diào)控;
圓盤機構(gòu)內(nèi)部為:通過離合器電機(17)后拉離合器推桿(18),實現(xiàn)安裝于軸套(19)里的主動軸(20)的軸向進給,使得兩個摩擦片(21)相互接觸,從而帶動主動錐齒輪(22)轉(zhuǎn)動,再由主動錐齒輪(22)帶動傳動錐齒輪(24)轉(zhuǎn)動;并通過傳動軸(23)與不完全齒輪機構(gòu)連接,帶動第一傳動齒輪(12)轉(zhuǎn)動,其再帶動與第一不完全齒輪(16)同軸的第二傳動齒輪(13)轉(zhuǎn)動,且第一不完全齒輪(16)轉(zhuǎn)動一周,第二不完全齒輪(14)只轉(zhuǎn)動90度,第一不完全齒輪(16)轉(zhuǎn)動兩周后,離合器脫離,實現(xiàn)轉(zhuǎn)動圓盤(25)的180度定角度轉(zhuǎn)動。
進一步,傳送帶部分包括安裝在底盤上的主動桿(31)與支撐桿(32),通過底盤電機調(diào)節(jié)主動桿(31)轉(zhuǎn)動帶動支撐桿(32),與飛機大傳送帶進行搭接;同時通過傳送帶電機(33)驅(qū)動主動輪(34),通過帶傳動傳動給從動輪(35),來帶動傳送帶面(36)的運作。
進一步,用于移動的底盤部分的絲杠套(29)與底盤上的絲杠(38)連接、第一滑輪(28)與第二滑輪(30)與導(dǎo)軌連接,通過電機(37)驅(qū)動絲杠(38)旋轉(zhuǎn)使得整個機械臂與圓盤機構(gòu)在導(dǎo)軌上平行移動。
雙臂裝機搬運機器人設(shè)計有如下幾個特點:
第一,采用了離合器與不完全齒輪相結(jié)合,實現(xiàn)雙臂可不間斷夾取包裹。
第二,把機械臂與傳送帶結(jié)合,進一步提高了轉(zhuǎn)運效率和包裹的安全。
第三,小傳送帶搭接角度可調(diào),可以適應(yīng)多種機場情況。
附圖說明
圖1為雙臂裝機搬運機器人的整體示意圖
圖2為雙臂裝機搬運機器人的臂與圓盤示意圖
圖3為雙臂裝機搬運機器人的夾頭結(jié)構(gòu)圖
圖4為雙臂裝機搬運機器人的機械臂結(jié)構(gòu)圖
圖5為雙臂裝機搬運機器人的不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
圖6為雙臂裝機搬運機器人的離合器結(jié)構(gòu)圖
圖7為雙臂裝機搬運機器人的圓盤機構(gòu)內(nèi)部示意圖
圖8為雙臂裝機搬運機器人的滑輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
圖9為雙臂裝機搬運機器人的小傳送帶結(jié)構(gòu)圖
圖10為雙臂裝機搬運機器人的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖
圖11為雙臂裝機搬運機器人的轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
圖12為雙臂裝機搬運機器人的分揀子機示意圖
具體實施方式
機器人的整體如圖1所示,其主要由A、B、C三大部分組成。A部分為用于運輸?shù)男魉蛶Р糠郑珺部分為用于夾取的機械臂與圓盤機構(gòu)部分,C部分為安裝有導(dǎo)軌機構(gòu)和具有移動功能的底盤部分。
機械臂為由6個部分組裝成的六軸機械臂,通過伺服電機控制各部分,夾頭采用齒輪嚙合與平行四邊形機構(gòu)組成夾取機構(gòu),采用電機驅(qū)動。圓盤旋轉(zhuǎn)部分由離合器機構(gòu)與不完全齒輪機構(gòu)組成。圓盤底部用絲杠螺母與導(dǎo)軌連接,可使整個圓盤機構(gòu)在導(dǎo)軌上滑動。傳送帶機構(gòu)整體的搭接由可旋轉(zhuǎn)支撐桿帶動,傳送帶面運作通過帶傳送來實現(xiàn)。底盤采用兩輪驅(qū)動實現(xiàn)移動功能,采用齒輪齒條實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)向。
機器人的抓取功能主要由機械臂與夾頭實現(xiàn)。在夾頭上的攝像頭(4)對即將夾取的包裹定位并由機械臂將夾頭移動至包裹處后,夾頭上的電機(3)驅(qū)動一對嚙合齒輪(1)帶動兩個夾塊(2)平行相對移動實現(xiàn)對包裹的夾緊及抓取。機械臂由臂座(11)固定在轉(zhuǎn)動圓盤上,臂架(10)用螺栓與臂座(11)連接,臂軀干(9)連接于臂架(10)的轉(zhuǎn)動副處,臂肘(8)連接于臂軀干(9)的另一端轉(zhuǎn)動副,臂腕(7)連接于臂肘(8)的旋轉(zhuǎn)軸上,臂旋架(6)連接于臂腕(7)的轉(zhuǎn)動副處,夾頭(5)與臂旋架(6)的轉(zhuǎn)動軸連接。其每一部分都有一伺服電機對其所在部位進行調(diào)控。
機器人雙臂的旋轉(zhuǎn)功能由固定機械臂的圓盤機構(gòu)實現(xiàn),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。離合器(27)作為動力源用傳動軸與不完全齒輪機構(gòu)(26)連接,通過他兩配合工作后,不完全齒輪的輸出軸可帶動轉(zhuǎn)動圓盤(25)進行180度定角度轉(zhuǎn)動。工作原理為:通過離合器電機(17)后拉離合器推桿(18),實現(xiàn)安裝于軸套(19)里的主動軸(20)的軸向進給,使得兩個摩擦片(21)相互接觸,從而帶動主動錐齒輪(22)轉(zhuǎn)動,再由主動錐齒輪(22)帶動傳動錐齒輪(24)轉(zhuǎn)動。并通過傳動軸(23)與不完全齒輪機構(gòu)連接,帶動第一傳動齒輪(12)轉(zhuǎn)動,其再帶動與第一不完全齒輪(16)同軸的第二傳動齒輪(13)轉(zhuǎn)動,且第一不完全齒輪(16)轉(zhuǎn)動一周,第二不完全齒輪(14)只轉(zhuǎn)動90度,第一不完全齒輪(16)轉(zhuǎn)動兩周后,離合器脫離,實現(xiàn)轉(zhuǎn)動圓盤(25)的180度定角度轉(zhuǎn)動。
同時臂與圓盤機構(gòu)通過其底部的絲杠套(29)、第一滑輪(28)與第二滑輪(30)分別與底盤上的絲桿(38)與導(dǎo)軌(39)連接,通過電機(37)驅(qū)動絲杠(38)旋轉(zhuǎn)可以使得整個臂與圓盤機構(gòu)在導(dǎo)軌上平行移動,擴大夾取范圍。
安裝在機器人底盤上的小傳送帶機構(gòu),整體如圖9所示,其主要由安裝在底盤上的主動桿(31)與支撐桿(32)帶動,通過底盤電機調(diào)節(jié)主動桿(31)轉(zhuǎn)動帶動其他支撐桿,可以使得其與飛機大傳送帶進行搭接。同時我們通過傳送帶電機(33)驅(qū)動主動輪(34),通過帶傳動傳動給從動輪(35),來帶動傳送帶面(36)的運作。
機器人的底盤內(nèi)部如圖11所示,由底盤電機(40)實現(xiàn)兩輪驅(qū)動,并通過底盤電機(40)驅(qū)動與齒條(42)嚙合的齒輪桿(41)旋轉(zhuǎn),從而帶動與齒條(42)連接的轉(zhuǎn)向軸(43)移動來實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向功能。
分揀子機的機械臂與底盤設(shè)計與主機相同,在其未工作時其停留于主機的小傳送帶上,待傳送帶搭接完成后,其沿傳送帶進入機艙內(nèi),在機艙內(nèi)分揀包裹。