本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化裝備領(lǐng)域中的機(jī)器人，尤其涉及一種可移動(dòng)式六自由度多功能裝運(yùn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著勞動(dòng)力價(jià)格的上漲，中國(guó)制造業(yè)的“人口紅利”正在不斷消失。國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)復(fù)雜多變，世界經(jīng)濟(jì)深度調(diào)整，發(fā)達(dá)國(guó)家推進(jìn)“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”，全球制造業(yè)高端化競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)日益明顯。中國(guó)制造業(yè)的機(jī)器人密度遠(yuǎn)低于全球平均水平，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有較大的發(fā)展空間。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平?jīng)Q定了制造業(yè)生產(chǎn)的精度、準(zhǔn)度與效率，其應(yīng)用的深度與廣度已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。然而，我國(guó)的制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)涉及的材料及關(guān)鍵部件等領(lǐng)域都存在很大不足，受制于國(guó)外技術(shù)。以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利，成為中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的必然之選。機(jī)器換人已成為推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要舉措，以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利，成為新的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的動(dòng)力之源，對(duì)技術(shù)進(jìn)步、提升勞動(dòng)力素質(zhì)、提高企業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式等都具有重要意義。

裝運(yùn)機(jī)器人是用于自動(dòng)化移動(dòng)搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，可通過(guò)更換或選擇不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)、裝卸工作，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，已被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的場(chǎng)合用于代替人類勞動(dòng)，還廣泛應(yīng)用于輕工、醫(yī)藥、食品和電子等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝等作業(yè)往往需要末端執(zhí)行器在空間中進(jìn)行裝運(yùn)作業(yè)，但大多是固定安裝式，自由度小，運(yùn)動(dòng)靈活性也不高。隨著工業(yè)水平的發(fā)展，各行各業(yè)的用戶對(duì)裝運(yùn)機(jī)器人的需求越來(lái)越廣泛、性能要求越來(lái)越高。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工裝運(yùn)的最大限度，超過(guò)限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來(lái)完成。裝運(yùn)機(jī)器人已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。

目前大部分物流公司對(duì)于物件的裝卸和轉(zhuǎn)運(yùn)采用人工搬運(yùn)的方法，造成勞動(dòng)力大而且費(fèi)工費(fèi)時(shí)等缺點(diǎn)，盡管一些規(guī)模較大的公司有屬于自己的搬運(yùn)機(jī)械手，但其針對(duì)性較強(qiáng)，一般只能抓取固定形狀的物件，且價(jià)格昂貴，靈活性差，難以滿足一般物流運(yùn)營(yíng)商或大型商場(chǎng)的廉價(jià)實(shí)用的需求。因此對(duì)于一般物流運(yùn)營(yíng)商或商場(chǎng)來(lái)說(shuō)，迫切需要一種經(jīng)濟(jì)并且具有載運(yùn)不同貨物的商品裝運(yùn)機(jī)器人。

關(guān)于裝運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有專利文獻(xiàn)中也提出了很多技術(shù)實(shí)施方案。如申請(qǐng)?zhí)枮?01610005259.4的中國(guó)專利公開(kāi)了“一種麥克納姆輪全向移動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人”，具有六自由度機(jī)械手，但抓取端較為單一，適應(yīng)性較差；申請(qǐng)?zhí)枮?01510545829.4的中國(guó)專利公開(kāi)了“一種碼垛機(jī)器人”，其回轉(zhuǎn)組件與擺臂組件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，不適合小型企業(yè)使用；申請(qǐng)?zhí)枮?01510593885.5的中國(guó)專利公開(kāi)了“一種動(dòng)支架三自由度搬運(yùn)機(jī)器人”，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，采用平行四邊形定理限制末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自由度，有效地解決了機(jī)器人結(jié)構(gòu)笨重和結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度不足的問(wèn)題，但機(jī)器人自由度較少，且不可移動(dòng)，局限性較大；申請(qǐng)?zhí)枮?01310405360.5的中國(guó)專利公開(kāi)了“一種五自由度混聯(lián)工業(yè)機(jī)器人”，其工作空間大，具有高度靈活性和柔性結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，噴涂，裝配等多種工程作業(yè)，但不可移動(dòng)，只適用于固定生產(chǎn)線，不能隨意改變工作狀態(tài)；申請(qǐng)?zhí)枮?01610028781.4的中國(guó)專利公開(kāi)了“基于移動(dòng)機(jī)械臂的搬運(yùn)機(jī)器人”，將基于麥克納姆輪的移動(dòng)式車體與液壓機(jī)械臂結(jié)合在一起，具有移動(dòng)靈活、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，但工作方向較為單一，工作范圍小。綜上，現(xiàn)有的工業(yè)裝運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尚有可改進(jìn)的空間，工作范圍小，控制繁瑣，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，且抓頭形狀單一，只能針對(duì)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)際工況的適應(yīng)性差，不能夠輕易轉(zhuǎn)換使用環(huán)境。

本發(fā)明涉及的六自由度多功能裝運(yùn)機(jī)器人，可用于解決小物流運(yùn)行商和商場(chǎng)裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)貨物需要耗費(fèi)大量人力物力、增加大量成本等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最大可能的機(jī)器代人，提高效率；也可用于工業(yè)生產(chǎn)中的物料搬運(yùn)作業(yè)，如鑄造車間內(nèi)的砂箱、型芯等物料移動(dòng)搬運(yùn)、吊裝和下芯作業(yè)等，替代人工作業(yè)。本發(fā)明防傾覆軸距可調(diào)設(shè)計(jì)可根據(jù)重物重量，調(diào)整兩側(cè)向支撐輪的位置和間距，提高了物料轉(zhuǎn)運(yùn)的安全性，同時(shí)，本發(fā)明運(yùn)動(dòng)自由度多，運(yùn)動(dòng)靈活，調(diào)節(jié)、存儲(chǔ)方便，符合小物流運(yùn)行商和商場(chǎng)需求，節(jié)省使用空間，能克服現(xiàn)有裝運(yùn)機(jī)器人的技術(shù)缺陷，更適用于推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種六自由度多功能裝運(yùn)機(jī)器人，使裝運(yùn)機(jī)器人具有較好的動(dòng)力學(xué)性能和作業(yè)穩(wěn)定性，能較好的滿足物料裝運(yùn)作業(yè)的要求，可克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種六自由度多功能裝運(yùn)機(jī)器人，包括移動(dòng)底盤(pán)、防傾覆裝置、可調(diào)支撐座、回轉(zhuǎn)裝置、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂、抓取器和電動(dòng)氣泵。其中，所述的防傾覆裝置安裝在移動(dòng)底盤(pán)的下方，用于防止本發(fā)明在執(zhí)行裝運(yùn)任務(wù)時(shí)發(fā)生傾覆；所述的可調(diào)支撐座位于移動(dòng)底盤(pán)與回轉(zhuǎn)裝置之間，可用于調(diào)節(jié)抓取器的高度和前后水平位移，所述的可調(diào)支撐座的上下兩端分別與回轉(zhuǎn)裝置、移動(dòng)底盤(pán)通過(guò)螺釘相固連；所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂的底部固定安裝在回轉(zhuǎn)裝置上，主要用于執(zhí)行起吊和下放任務(wù)；所述的抓取器安裝在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂的前末端，且與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，用于執(zhí)行物料的抓取任務(wù)；所述的回轉(zhuǎn)裝置用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂和抓取器繞回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的電動(dòng)氣泵固定安裝在回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)安裝座上，且位于回轉(zhuǎn)安裝座的后端，用于為抓取器和防傾覆裝置、可調(diào)支撐座或運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂中的雙作用氣缸提供壓力氣源。

用于執(zhí)行移動(dòng)和負(fù)載行走任務(wù)的移動(dòng)底盤(pán)包括車架、自驅(qū)動(dòng)車輪和踏板。所述的車架呈U形結(jié)構(gòu)，且在車架上設(shè)有矩形工藝孔和圓形工藝孔，在車架的尾部中間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電源，用于為電動(dòng)氣泵和防傾覆裝置、可調(diào)支撐座或運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂中的電動(dòng)推桿提供電源；所述的自驅(qū)動(dòng)車輪有四組，均通過(guò)螺釘對(duì)稱安裝在車架的底部；用于為操作者提供站立位置的踏板位于車架的后端，且與車架之間通過(guò)鉸鏈和扭簧相連接，使踏板在非工作時(shí)保持折疊狀態(tài)。

所述的自驅(qū)動(dòng)車輪由行走輪、減速電機(jī)和車輪支架組成。所述的車輪支架通過(guò)螺釘固定安裝在車架的底部，所述的減速電機(jī)通過(guò)螺釘固定安裝在車輪支架上，用于為行走輪提供動(dòng)力；所述的行走輪固定安裝在減速電機(jī)的輸出軸上，且與減速電機(jī)的輸出軸通過(guò)平鍵相連接。

所述的防傾覆裝置包括滑移橫梁、導(dǎo)軌、電動(dòng)可調(diào)側(cè)支腿和平移推桿。其中，所述的導(dǎo)軌通過(guò)螺釘固定安裝在車架的下方，所述的滑移橫梁通過(guò)滑塊與導(dǎo)軌相連接，并在平移推桿的驅(qū)動(dòng)下可沿著導(dǎo)軌前后移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)可調(diào)側(cè)支腿前后移動(dòng)；所述的電動(dòng)可調(diào)側(cè)支架由扁平式減速電機(jī)、側(cè)連桿和萬(wàn)向剎車腳輪組成，所述的側(cè)連桿的一端通過(guò)扁平式減速電機(jī)與滑移橫梁的外側(cè)端相連接，所述的萬(wàn)向剎車腳輪在安裝側(cè)連桿的另一端；所述的平移推桿的前端與滑移橫梁通過(guò)鉸鏈相連接，所述的平移推桿的后端與車架通過(guò)鉸鏈相連接。所述的扁平式減速電機(jī)用于調(diào)節(jié)側(cè)連桿與滑移橫梁之間的夾角，進(jìn)而調(diào)節(jié)防傾覆裝置的防傾覆力矩。

所述的可調(diào)支撐座包括前支撐桿、后支撐桿和調(diào)節(jié)推桿。其中，所述的前支撐桿的下端與車架通過(guò)第一連接耳座相連接，所述的前支撐桿的上端與回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)安裝座通過(guò)第二連接耳座相連；所述的后支撐桿的下端通過(guò)第三連接耳座與車架相連接，后支撐桿的上端通過(guò)第四連接耳座與回轉(zhuǎn)安裝座相連接；所述的調(diào)節(jié)推桿的前端通過(guò)第五連接耳座與車架相連接，所述的調(diào)節(jié)推桿的后端與后支撐桿通過(guò)鉸鏈相連接；第一連接耳座、第三連接耳座和第五連接耳座均通過(guò)螺釘平行固定在車架上，第二連接耳座、第四連接耳座均通過(guò)螺釘平行固定在回轉(zhuǎn)安裝座的下方。所述的前支撐桿、后支撐桿、第一連接耳座、第二連接耳座、第三連接耳座、第四連接耳座與車架、回轉(zhuǎn)安裝座共同構(gòu)成了一個(gè)空間平行四邊形機(jī)構(gòu)。

所述的回轉(zhuǎn)裝置包括回轉(zhuǎn)安裝座、回轉(zhuǎn)減速電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪軸、軸承座、徑向軸承、推力軸承和端蓋。其中，所述的回轉(zhuǎn)減速電機(jī)固定安裝在回轉(zhuǎn)安裝座的下方，為主動(dòng)齒輪提供動(dòng)力；所述的主動(dòng)齒輪位于回轉(zhuǎn)安裝座的上方，所述的主動(dòng)齒輪安裝在回轉(zhuǎn)減速電機(jī)的輸出軸上，且與回轉(zhuǎn)減速電機(jī)的輸出軸通過(guò)平鍵相連接；所述的從動(dòng)齒輪軸的從動(dòng)齒輪位于回轉(zhuǎn)安裝座的上方，所述的從動(dòng)齒輪軸通過(guò)軸承座、徑向軸承、推力軸承與回轉(zhuǎn)安裝座相連接；所述的軸承座位于從動(dòng)齒輪軸的從動(dòng)齒輪與回轉(zhuǎn)安裝座之間，且與回轉(zhuǎn)安裝座通過(guò)螺釘相連接；所述的端蓋位于從動(dòng)齒輪軸的下方，且通過(guò)螺釘固定安裝在回轉(zhuǎn)安裝座的下方；所述的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪軸的從動(dòng)齒輪相嚙合。在所述的回轉(zhuǎn)安裝座的后端設(shè)有扶手。

所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂包括U型支架、主平衡臂、起吊桿、配重裝置、前臂和懸吊關(guān)節(jié)。其中，所述的U型支架的底部通過(guò)螺釘與從動(dòng)齒輪軸的從動(dòng)齒輪固連；所述的主平衡臂為平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，主平衡臂的中部與U型支架的頂部通過(guò)兩個(gè)軸線平行的鉸鏈相連接；所述的配重裝置位于主平衡臂的后端，且與主平衡臂相固連。所述的配重裝置包括T型架、配重塊和安全螺母。所述的T型架的前端與主平衡臂的尾部相固連；所述的配重塊對(duì)稱套裝在T型架上，且可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)物料的重力調(diào)整T型架上配重塊的數(shù)量；所述的安全螺母安裝在T型架的后端且與T型架通過(guò)螺紋相連接，用于防止配重塊從T型架上脫落。所述的起吊桿的下端與U型支架的底部通過(guò)鉸鏈相連接，起吊桿的上端與主平衡臂通過(guò)鉸鏈相連接，起吊桿用于主平衡臂進(jìn)行仰俯擺動(dòng)調(diào)節(jié)。所述的前臂位于主平衡臂的前端，且與主平衡臂通過(guò)垂直鉸鏈相連接；所述的懸吊關(guān)節(jié)位于前臂的前端，且與前臂通過(guò)水平鉸鏈相連接。所述的主平衡臂包括上平衡梁、下平衡梁、平行連桿和連接座，所述的上平衡梁、下平衡梁平行安裝在U型支架上，且與U型支架、平行連桿、連接座均通過(guò)鉸鏈相連接。主平衡臂用于保證前臂在工作時(shí)始終處于水平狀態(tài)。用于連接抓取器和前臂的懸吊關(guān)節(jié)包括上吊耳、萬(wàn)向節(jié)和T型軸，所述的上吊耳位于萬(wàn)向節(jié)的上端，且與萬(wàn)向節(jié)固連，所述的上吊耳與前臂的前端通過(guò)水平鉸鏈相連接；所述的T型軸位于萬(wàn)向節(jié)的下端，且與萬(wàn)向節(jié)通過(guò)銷軸相連接，所述的T型軸與抓取器通過(guò)軸承、軸承壓蓋相連接。

所述的抓取器包括抓取座、橫向驅(qū)動(dòng)裝置、縱向驅(qū)動(dòng)裝置、橫向抓取模塊和縱向抓取模塊。所述的抓取座的頂部與懸吊關(guān)節(jié)的T型軸通過(guò)軸承、軸承壓蓋相連接。橫向驅(qū)動(dòng)裝置包括橫向電機(jī)和橫向絲杠，橫向電機(jī)通過(guò)螺釘固定安裝在抓取座的下方，且通過(guò)橫向聯(lián)軸器與橫向絲杠相連接，為橫向絲杠提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；所述的橫向絲杠的兩端通過(guò)橫向軸承座固定安裝在抓取座的下方。所述的縱向驅(qū)動(dòng)裝置包括縱向電機(jī)和縱向絲杠，縱向電機(jī)通過(guò)螺釘固定安裝在抓取座的下方，且通過(guò)縱向聯(lián)軸器與縱向絲杠相連接，為縱向絲杠提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；所述的縱向絲杠的兩端通過(guò)縱向軸承座固定安裝在抓取座的下方。所述的橫向抓取模塊位于橫向驅(qū)動(dòng)裝置的下方，且與橫向絲杠通過(guò)螺紋相連接。所述的縱向抓取模塊位于縱向驅(qū)動(dòng)裝置的下方，且與縱向絲杠通過(guò)螺紋相連接?？v向聯(lián)軸器與橫向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)完全相同。

所述的橫向抓取模塊包括橫向滑塊螺母、橫向夾持氣缸、橫向夾爪、橫向吸盤(pán)架和橫向吸盤(pán)。其中，所述的橫向滑塊螺母套裝在橫向絲杠上，且與橫向絲杠通過(guò)螺紋相連接；所述的橫向夾持氣缸的上端與橫向滑塊螺母固連，所述的橫向夾爪固定安裝在橫向夾持氣缸的下端，所述的橫向吸盤(pán)架位于橫向夾爪的外側(cè)，且與橫向夾爪通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)銷和第一球頭柱塞相連接。固定安裝在橫向吸盤(pán)架上的橫向吸盤(pán)可以繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)銷轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變工作狀態(tài)。所述的橫向夾持氣缸為橫向夾爪在垂直方向的伸長(zhǎng)與縮短提供動(dòng)力，所述的橫向夾爪用于在橫向夾持或抓取物料，所述的橫向吸盤(pán)用于吸附被裝運(yùn)物料。

所述的縱向抓取模塊包括縱向滑塊螺母、縱向夾持氣缸、縱向夾爪、縱向吸盤(pán)架和縱向吸盤(pán)。其中，所述的縱向滑塊螺母套裝在縱向絲杠上，且與縱向絲杠通過(guò)螺紋相連接；所述的縱向夾持氣缸的上端與縱向滑塊螺母固連，所述的縱向夾爪固定安裝在縱向夾持氣缸的下端，所述的縱向吸盤(pán)架位于縱向夾爪的外側(cè)，且與縱向夾爪通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)銷和第二球頭柱塞相連接。固定安裝在縱向吸盤(pán)架上的縱向吸盤(pán)可以繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)銷轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變工作狀態(tài)。所述的縱向夾持氣缸為縱向夾爪在垂直方向的伸長(zhǎng)與縮短提供動(dòng)力，所述的縱向夾爪用于在縱向夾持或抓取物料，所述的縱向吸盤(pán)用于吸附被裝運(yùn)物料。

所述的橫向絲杠、縱向絲杠均為雙螺旋絲杠，用于實(shí)現(xiàn)橫向夾爪、縱向夾爪的同步反向移動(dòng)。所述的調(diào)節(jié)推桿、平移推桿和起吊桿采用電動(dòng)推桿或雙作用氣缸。

作業(yè)前，可根據(jù)實(shí)際使用的需要和搬運(yùn)物料的重量，確定配重塊的規(guī)格和數(shù)量，減速電機(jī)使本發(fā)明移動(dòng)至作業(yè)位置。然后根據(jù)抓取器抓取物料時(shí)最大傾覆力矩，驅(qū)動(dòng)平移推桿調(diào)節(jié)滑移橫梁在車架上的相對(duì)位置。接著，啟動(dòng)扁平式減速電機(jī)，調(diào)節(jié)側(cè)連桿與滑移橫梁之間的夾角至合適角度，踩下萬(wàn)向剎車腳輪的剎車，完成本發(fā)明的裝運(yùn)前調(diào)節(jié)準(zhǔn)備。

執(zhí)行裝運(yùn)作業(yè)任務(wù)時(shí)，需要根據(jù)被抓取對(duì)象或物料外包裝的特性，選擇機(jī)械式夾持方式或負(fù)壓吸附抓取的方式。選擇機(jī)械式夾持方式僅需使用橫向夾爪和縱向夾爪，使橫向吸盤(pán)和縱向吸盤(pán)的吸盤(pán)口朝上放置；當(dāng)選擇負(fù)壓吸附抓取方式時(shí)，需要撥動(dòng)橫向吸盤(pán)架和縱向吸盤(pán)架使橫向吸盤(pán)和縱向吸盤(pán)的吸盤(pán)口朝下放置，對(duì)準(zhǔn)被抓取物料。通過(guò)調(diào)節(jié)兩組橫向抓取模塊在橫向絲杠上的間距以及兩組縱向抓取模塊在縱向絲杠上的間距，以適應(yīng)被抓取物料的形狀和尺寸；通過(guò)調(diào)節(jié)橫向夾持氣缸和縱向夾持氣缸的工作行程，以適應(yīng)被抓取物料的高度。通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)推桿的伸長(zhǎng)或縮短，調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)安裝座相對(duì)車架的高度和前后位移；可通過(guò)驅(qū)動(dòng)起吊桿的伸長(zhǎng)或縮短，使運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂執(zhí)行下放和起吊任務(wù)；通過(guò)回轉(zhuǎn)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂和抓取器繞從動(dòng)齒輪軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。工作中，操作者可站立在踏板上，雙手握持扶手。在非工作狀態(tài)中，前臂可繞其與連接座之間的垂直鉸鏈的軸線回轉(zhuǎn)折疊至車架的正上方，以節(jié)省空間。

本發(fā)明中的防傾覆裝置和可調(diào)支撐座設(shè)計(jì)，可在很大程度上提高了裝運(yùn)機(jī)器人在起吊和搬運(yùn)行走過(guò)程中的抗傾覆能力，增強(qiáng)了裝運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的本體采用混聯(lián)式結(jié)構(gòu)，具有剛度高、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)精度高和作業(yè)空間大等優(yōu)點(diǎn)；可用于物流或工業(yè)生產(chǎn)中的物料移動(dòng)搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)，具有運(yùn)動(dòng)靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)、防傾覆力矩大等優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省存儲(chǔ)空間、調(diào)節(jié)控制便捷等優(yōu)點(diǎn)，能克服現(xiàn)有裝運(yùn)機(jī)器人的技術(shù)缺陷，更適用于推廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的移動(dòng)底盤(pán)與防傾覆裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的抓取器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的懸吊關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的橫向抓取模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的縱向抓取模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種六自由度多功能裝運(yùn)機(jī)器人，包括移動(dòng)底盤(pán)1、防傾覆裝置2、可調(diào)支撐座3、回轉(zhuǎn)裝置4、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5、抓取器6和電動(dòng)氣泵7。其中，所述的防傾覆裝置2安裝在移動(dòng)底盤(pán)1的下方，用于防止本發(fā)明在執(zhí)行裝運(yùn)任務(wù)時(shí)發(fā)生傾覆；所述的可調(diào)支撐座3位于移動(dòng)底盤(pán)1與回轉(zhuǎn)裝置4之間，可用于調(diào)節(jié)抓取器6的高度和前后水平位移，所述的可調(diào)支撐座3的上下兩端分別與回轉(zhuǎn)裝置4、移動(dòng)底盤(pán)1通過(guò)螺釘相固連；所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5的底部固定安裝在回轉(zhuǎn)裝置4上，主要用于執(zhí)行起吊和下放任務(wù)；所述的抓取器6安裝在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5的前末端，且與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，用于執(zhí)行物料的抓取任務(wù)；所述的回轉(zhuǎn)裝置4用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5和抓取器6繞回轉(zhuǎn)裝置4的回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的電動(dòng)氣泵7固定安裝在回轉(zhuǎn)裝置4的回轉(zhuǎn)安裝座41上，且位于回轉(zhuǎn)安裝座41的后端，用于為抓取器6和防傾覆裝置2、可調(diào)支撐座3或運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5中的雙作用氣缸提供壓力氣源。

如圖1和圖2所示，用于執(zhí)行移動(dòng)和負(fù)載行走任務(wù)的移動(dòng)底盤(pán)1包括車架11、自驅(qū)動(dòng)車輪12和踏板13。所述的車架11呈U形結(jié)構(gòu)，且在車架11上設(shè)有矩形工藝孔111和圓形工藝孔112，在車架11的尾部中間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電源14，用于為電動(dòng)氣泵7和防傾覆裝置2、可調(diào)支撐座3或運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5中的電動(dòng)推桿提供電源；所述的自驅(qū)動(dòng)車輪12有四組，均通過(guò)螺釘對(duì)稱安裝在車架11的底部；用于為操作者提供站立位置的踏板13位于車架11的后端，且與車架11之間通過(guò)鉸鏈和扭簧相連接，使踏板13在非工作時(shí)保持折疊狀態(tài)。

如圖1和圖2所示，所述的自驅(qū)動(dòng)車輪12由行走輪121、減速電機(jī)122和車輪支架123組成。所述的車輪支架123通過(guò)螺釘固定安裝在車架11的底部，所述的減速電機(jī)122通過(guò)螺釘固定安裝在車輪支架123上，用于為行走輪121提供動(dòng)力；所述的行走輪121固定安裝在減速電機(jī)122的輸出軸上，且與減速電機(jī)122的輸出軸通過(guò)平鍵相連接。

如圖1和圖2所示，所述的防傾覆裝置2包括滑移橫梁21、導(dǎo)軌22、電動(dòng)可調(diào)側(cè)支腿23和平移推桿24。其中，所述的導(dǎo)軌22通過(guò)螺釘固定安裝在車架11的下方，所述的滑移橫梁21通過(guò)滑塊25與導(dǎo)軌22相連接，并在平移推桿24的驅(qū)動(dòng)下可沿著導(dǎo)軌22前后移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)可調(diào)側(cè)支腿23前后移動(dòng)；所述的電動(dòng)可調(diào)側(cè)支架23由扁平式減速電機(jī)231、側(cè)連桿232和萬(wàn)向剎車腳輪233組成，所述的側(cè)連桿232的一端通過(guò)扁平式減速電機(jī)231與滑移橫梁21的外側(cè)端相連接，所述的萬(wàn)向剎車腳輪233在安裝側(cè)連桿232的另一端；所述的平移推桿24的前端與滑移橫梁21通過(guò)鉸鏈相連接，所述的平移推桿24的后端與車架11通過(guò)鉸鏈相連接。所述的扁平式減速電機(jī)231用于調(diào)節(jié)側(cè)連桿232與滑移橫梁21之間的夾角，進(jìn)而調(diào)節(jié)防傾覆裝置2的防傾覆力矩。

如圖1所示，所述的可調(diào)支撐座3包括前支撐桿31、后支撐桿32和調(diào)節(jié)推桿33。其中，所述的前支撐桿31的下端與車架11通過(guò)第一連接耳座34相連接，所述的前支撐桿31的上端與回轉(zhuǎn)裝置4的回轉(zhuǎn)安裝座41通過(guò)第二連接耳座35相連；所述的后支撐桿32的下端通過(guò)第三連接耳座36與車架11相連接，后支撐桿32的上端通過(guò)第四連接耳座37與回轉(zhuǎn)安裝座41相連接；所述的調(diào)節(jié)推桿33的前端通過(guò)第五連接耳座38與車架11相連接，所述的調(diào)節(jié)推桿33的后端與后支撐桿32通過(guò)鉸鏈相連接；第一連接耳座34、第三連接耳座36和第五連接耳座38均通過(guò)螺釘平行固定在車架11上，第二連接耳座35、第四連接耳座37均通過(guò)螺釘平行固定在回轉(zhuǎn)安裝座41的下方。所述的前支撐桿31、后支撐桿32、第一連接耳座34、第二連接耳座35、第三連接耳座36、第四連接耳座37與車架11、回轉(zhuǎn)安裝座41共同構(gòu)成了一個(gè)空間平行四邊形機(jī)構(gòu)。

如圖1和圖3所示，所述的回轉(zhuǎn)裝置4包括回轉(zhuǎn)安裝座41、回轉(zhuǎn)減速電機(jī)42、主動(dòng)齒輪43、從動(dòng)齒輪軸44、軸承座45、徑向軸承46、推力軸承47和端蓋48。其中，所述的回轉(zhuǎn)減速電機(jī)42固定安裝在回轉(zhuǎn)安裝座41的下方，為主動(dòng)齒輪43提供動(dòng)力；所述的主動(dòng)齒輪43位于回轉(zhuǎn)安裝座41的上方，所述的主動(dòng)齒輪43安裝在回轉(zhuǎn)減速電機(jī)42的輸出軸上，且與回轉(zhuǎn)減速電機(jī)42的輸出軸通過(guò)平鍵相連接；所述的從動(dòng)齒輪軸44的從動(dòng)齒輪位于回轉(zhuǎn)安裝座41的上方，所述的從動(dòng)齒輪軸44通過(guò)軸承座45、徑向軸承46、推力軸承47與回轉(zhuǎn)安裝座41相連接；所述的軸承座45位于從動(dòng)齒輪軸44的從動(dòng)齒輪與回轉(zhuǎn)安裝座41之間，且與回轉(zhuǎn)安裝座41通過(guò)螺釘相連接；所述的端蓋48位于從動(dòng)齒輪軸44的下方，且通過(guò)螺釘固定安裝在回轉(zhuǎn)安裝座41的下方；所述的主動(dòng)齒輪43與從動(dòng)齒輪軸44的從動(dòng)齒輪相嚙合。在所述的回轉(zhuǎn)安裝座41的后端設(shè)有扶手49。

如圖1和圖5所示，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5包括U型支架51、主平衡臂52、起吊桿53、配重裝置54、前臂55和懸吊關(guān)節(jié)56。其中，所述的U型支架51的底部通過(guò)螺釘與從動(dòng)齒輪軸44的從動(dòng)齒輪固連；所述的主平衡臂52為平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，主平衡臂52的中部與U型支架51的頂部通過(guò)兩個(gè)軸線平行的鉸鏈相連接；所述的配重裝置54位于主平衡臂52的后端，且與主平衡臂52相固連。所述的配重裝置54包括T型架541、配重塊542和安全螺母543。所述的T型架541的前端與主平衡臂52的尾部相固連；所述的配重塊542對(duì)稱套裝在T型架541上，且可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)物料的重力調(diào)整T型架541上配重塊542的數(shù)量；所述的安全螺母543安裝在T型架541的后端且與T型架541通過(guò)螺紋相連接，用于防止配重塊542從T型架541上脫落。所述的起吊桿53的下端與U型支架51的底部通過(guò)鉸鏈相連接，起吊桿53的上端與主平衡臂52通過(guò)鉸鏈相連接，起吊桿53用于主平衡臂52進(jìn)行仰俯擺動(dòng)調(diào)節(jié)。所述的前臂55位于主平衡臂52的前端，且與主平衡臂52通過(guò)垂直鉸鏈相連接；所述的懸吊關(guān)節(jié)56位于前臂55的前端，且與前臂55通過(guò)水平鉸鏈相連接。所述的主平衡臂52包括上平衡梁521、下平衡梁522、平行連桿523和連接座524，所述的上平衡梁521、下平衡梁522平行安裝在U型支架51上，且與U型支架51、平行連桿523、連接座524均通過(guò)鉸鏈相連接。主平衡臂52用于保證前臂55在工作時(shí)始終處于水平狀態(tài)。用于連接抓取器6和前臂55的懸吊關(guān)節(jié)56包括上吊耳561、萬(wàn)向節(jié)562和T型軸563，所述的上吊耳561位于萬(wàn)向節(jié)562的上端，且與萬(wàn)向節(jié)562固連，所述的上吊耳561與前臂55的前端通過(guò)水平鉸鏈相連接；所述的T型軸563位于萬(wàn)向節(jié)562的下端，且與萬(wàn)向節(jié)562通過(guò)銷軸相連接，所述的T型軸563與抓取器6通過(guò)軸承564、軸承壓蓋565相連接。

如圖1和圖4所示，所述的抓取器6包括抓取座61、橫向驅(qū)動(dòng)裝置62、縱向驅(qū)動(dòng)裝置63、橫向抓取模塊64和縱向抓取模塊65。其中，所述的抓取座61的頂部與懸吊關(guān)節(jié)56的T型軸563通過(guò)軸承564、軸承壓蓋565相連接。所述的橫向驅(qū)動(dòng)裝置62包括橫向電機(jī)621和橫向絲杠622，所述的橫向電機(jī)621通過(guò)螺釘固定安裝在抓取座61的下方，且通過(guò)橫向聯(lián)軸器623與橫向絲杠622相連接，為橫向絲杠622提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；所述的橫向絲杠622的兩端通過(guò)橫向軸承座624固定安裝在抓取座61的下方。所述的縱向驅(qū)動(dòng)裝置63包括縱向電機(jī)631和縱向絲杠632。所述的縱向電機(jī)631通過(guò)螺釘固定安裝在抓取座61的下方，且通過(guò)縱向聯(lián)軸器633與縱向絲杠632相連接，為縱向絲杠632提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；所述的縱向絲杠632的兩端通過(guò)縱向軸承座634固定安裝在抓取座61的下方。所述的橫向抓取模塊64位于橫向驅(qū)動(dòng)裝置62的下方，且與橫向絲杠622通過(guò)螺紋相連接。所述的縱向抓取模塊65位于縱向驅(qū)動(dòng)裝置63的下方，且與縱向絲杠632通過(guò)螺紋相連接。

如圖1、圖4和圖6所示，所述的橫向抓取模塊64包括橫向滑塊螺母641、橫向夾持氣缸642、橫向夾爪643、橫向吸盤(pán)架644和橫向吸盤(pán)645。其中，所述的橫向滑塊螺母641套裝在橫向絲杠622上，且與橫向絲杠622通過(guò)螺紋相連接；所述的橫向夾持氣缸642的上端與橫向滑塊螺母641固連，所述的橫向夾爪643固定安裝在橫向夾持氣缸642的下端，所述的橫向吸盤(pán)架644位于橫向夾爪643的外側(cè)，且與橫向夾爪643通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)銷646和第一球頭柱塞647相連接。固定安裝在橫向吸盤(pán)架644上的橫向吸盤(pán)645可以繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)銷646轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變工作狀態(tài)。所述的橫向夾持氣缸642為橫向夾爪643在垂直方向的伸長(zhǎng)與縮短提供動(dòng)力，所述的橫向夾爪643用于在橫向夾持或抓取物料，所述的橫向吸盤(pán)645用于吸附被裝運(yùn)物料。

如圖1、圖4和圖7所示，所述的縱向抓取模塊65包括縱向滑塊螺母651、縱向夾持氣缸652、縱向夾爪653、縱向吸盤(pán)架654和縱向吸盤(pán)655。其中，所述的縱向滑塊螺母651套裝在縱向絲杠632上，且與縱向絲杠632通過(guò)螺紋相連接；所述的縱向夾持氣缸652的上端與縱向滑塊螺母651固連，所述的縱向夾爪653固定安裝在縱向夾持氣缸652的下端，所述的縱向吸盤(pán)架654位于縱向夾爪653的外側(cè)，且與縱向夾爪653通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)銷656和第二球頭柱塞657相連接。固定安裝在縱向吸盤(pán)架654上的縱向吸盤(pán)655可以繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)銷656轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變工作狀態(tài)。所述的縱向夾持氣缸652為縱向夾爪653在垂直方向的伸長(zhǎng)與縮短提供動(dòng)力，所述的縱向夾爪653用于在縱向夾持或抓取物料，所述的縱向吸盤(pán)655用于吸附被裝運(yùn)物料。

如圖1和圖4所示，所述的橫向絲杠622、縱向絲杠632均為雙螺旋絲杠，用于實(shí)現(xiàn)橫向夾爪643、縱向夾爪653的同步反向移動(dòng)。

如圖1和圖2所示，所述的調(diào)節(jié)推桿33、平移推桿24和起吊桿53采用電動(dòng)推桿或雙作用氣缸。

作業(yè)前，可根據(jù)實(shí)際使用的需要和搬運(yùn)物料的重量，確定配重塊542的規(guī)格和數(shù)量，減速電機(jī)122使本發(fā)明移動(dòng)至作業(yè)位置。然后根據(jù)抓取器6抓取物料時(shí)最大傾覆力矩，驅(qū)動(dòng)平移推桿24調(diào)節(jié)滑移橫梁21在車架11上的相對(duì)位置。接著，啟動(dòng)扁平式減速電機(jī)231，調(diào)節(jié)側(cè)連桿232與滑移橫梁21之間的夾角至合適角度，踩下萬(wàn)向剎車腳輪233的剎車，完成本發(fā)明的裝運(yùn)前調(diào)節(jié)準(zhǔn)備。

執(zhí)行裝運(yùn)作業(yè)任務(wù)時(shí)，需要根據(jù)被抓取對(duì)象或物料外包裝的特性，選擇機(jī)械式夾持方式或負(fù)壓吸附抓取的方式。選擇機(jī)械式夾持方式僅需使用橫向夾爪643和縱向夾爪653，使橫向吸盤(pán)645和縱向吸盤(pán)655的吸盤(pán)口朝上放置；當(dāng)選擇負(fù)壓吸附抓取方式時(shí)，需要撥動(dòng)橫向吸盤(pán)架644和縱向吸盤(pán)架654使橫向吸盤(pán)645和縱向吸盤(pán)655的吸盤(pán)口朝下放置，對(duì)準(zhǔn)被抓取物料。通過(guò)調(diào)節(jié)兩組橫向抓取模塊64在橫向絲杠622上的間距以及兩組縱向抓取模塊65在縱向絲杠632上的間距，以適應(yīng)被抓取物料的形狀和尺寸；通過(guò)調(diào)節(jié)橫向夾持氣缸642和縱向夾持氣缸652的工作行程，以適應(yīng)被抓取物料的高度。通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)推桿33的伸長(zhǎng)或縮短，調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)安裝座41相對(duì)車架11的高度和前后位移；可通過(guò)驅(qū)動(dòng)起吊桿53的伸長(zhǎng)或縮短，使運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5執(zhí)行下放和起吊任務(wù)；通過(guò)回轉(zhuǎn)減速電機(jī)42驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪43和從動(dòng)齒輪軸44轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行臂5和抓取器6繞從動(dòng)齒輪軸44的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。工作中，操作者可站立在踏板13上，雙手握持扶手49。在非工作狀態(tài)中，前臂55可繞其與連接座524之間的垂直鉸鏈的軸線回轉(zhuǎn)折疊至車架11的正上方，以節(jié)省空間。踏板13在非工作時(shí)始終保持折疊狀態(tài)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。