本實用新型涉及一種倉儲揀貨機器人，特別是關于一種在立式高架庫中需要將碼放整齊且緊密無間隙的箱式貨物從貨物托盤中進行拆卸和搬運的攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人。

背景技術：

倉儲是現(xiàn)代物流的一個重要組成部分，在物流系統(tǒng)中起著至關重要的作用，是廠商研究和規(guī)劃的重點。高效合理的倉儲可以幫助廠商加快物資流動的速度，降低成本，保障生產的順利進行，并可以實現(xiàn)對資源有效控制和管理。倉儲的發(fā)展經歷了不同的歷史時期和階段，從原始的人工倉儲到智能倉儲，通過各種高新技術對倉儲的支持，倉儲的效率得到了大幅度的提高。隨著倉儲技術的不斷發(fā)展，對于貨物的快速拆解以及高效搬運的需求越來越大。然而，目前對于大件貨物直接由叉車機器人進行揀貨及搬運，而對于中小貨物基本上仍然是采取人工拆卸、輸送帶輸送搬運的方式作業(yè)，特別是箱式包裝的中件貨物(包裝箱長寬高尺寸在200～600mm之間)都是整齊碼放到托盤上再存放到倉庫貨架上，這一類貨物的揀貨基本全部都是靠人工完成，當貨物有一定重量時，這樣的工作模式，給工人造成的勞動強度巨大，而且揀貨效率不高。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人，該機器人可以實現(xiàn)將緊密排列堆放整齊的箱式貨物模擬人手動作將其進行拆卸和搬運，有效提高揀貨效率。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人，其特征在于：該機器人包括移動底盤、轉動本體、機械臂和機械手；所述移動底盤上部設置有所述轉動本體，位于所述轉動本體上設置有能升降和伸縮的所述機械臂，所述機械臂上設置有能模擬人手動作進行貨物拆卸的所述機械手。

進一步，所述機械臂由手臂升降機構和剪式伸縮機構組成；位于所述手臂升降機構上設置有所述剪式伸縮機構；所述手臂升降機構一端位于所述移動底盤上部，且固定在所述轉動本體側壁，所述手臂升降機構另一端沿所述轉動本體長度方向延伸至所述轉動本體外部。

進一步，所述手臂升降機構包括固定支架、第一驅動電機、鋼絲繩輪、鋼絲繩、第一滑塊和導軌；所述固定支架螺紋連接在所述轉動本體的側壁上，所述固定支架上設置有所述導軌，且位于所述固定支架兩端分別安裝有所述鋼絲繩輪，所述鋼絲繩繞在所述鋼絲繩輪上，且所述鋼絲繩與所述第一滑塊連接，所述第一滑塊滑動連接在所述導軌上；在所述固定支架上還設置有所述第一驅動電機，所述第一驅動電機的輸出軸與所述鋼絲繩輪同軸連接。

進一步，所述剪式伸縮機構包括第二驅動電機、第一絲杠、絲杠座、絲杠滑塊、連桿、第一光杠、光杠滑塊、光杠座、伸縮臂、卡簧和銷座；所述伸縮臂由多節(jié)臂組成，兩節(jié)臂之間通過直線軸承連接；所述伸縮臂的第一節(jié)臂端部固定在所述手臂升降機構上，所述絲杠座螺紋連接在所述伸縮臂第一節(jié)臂上，且所述絲杠座內設置有所述第一絲杠，所述第一絲杠的一端與所述第二驅動電機連接；所述連桿采用兩兩交叉后串聯(lián)構成剪式結構，位于剪式結構第一端部交叉的兩所述連桿首端分別通過所述銷座、卡簧連接在一所述絲杠滑塊上，兩所述絲杠滑塊都設置在所述第一絲杠上；位于剪式結構第二端部交叉的兩所述連桿末端分別通過所述銷座、卡簧連接在所述光杠滑塊上，采用所述卡簧進行位置固定；所述光杠滑塊設置在所述第一光杠上，所述第一光杠固定在所述光杠座上，所述光杠座安裝在所述伸縮臂最后一節(jié)臂上。

進一步，所述機械手包括壓緊手指、翻轉手指和卡緊手指；所述壓緊手指固定在所述伸縮臂最后一節(jié)臂底部，所述翻轉手指與所述壓緊手指連接，所述卡緊手指與所述翻轉手指連接；所述壓緊手指由壓板構成；所述壓板的安裝端與所述伸縮臂的底部螺紋連接。

進一步，所述翻轉手指包括第二光杠、立柱滑塊、立柱滑塊驅動絲杠、立柱滑塊驅動電機、蝸輪、蝸桿、旋轉軸、旋轉指節(jié)驅動電機和翻轉手指伸縮微動機構；位于所述壓緊手指的安裝端連接有所述第二光杠和立柱滑塊驅動絲杠，位于所述第二光杠和立柱滑塊驅動絲杠上設置有所述立柱滑塊，所述立柱滑塊驅動絲杠的下端與所述立柱滑塊驅動電機連接；所述蝸桿兩端連接在所述立柱滑塊內，所述蝸桿與所述蝸輪嚙合，且所述蝸桿的上端連接所述旋轉指節(jié)驅動電機；所述蝸輪上的所述旋轉軸穿過所述立柱滑塊，位于所述旋轉軸末端固定設置有所述翻轉手指伸縮微動機構。

進一步，所述翻轉手指伸縮微動機構包括第一固定支架、第三驅動電機、第二絲杠、第三光杠、第二滑塊和7字型翻轉指節(jié)；所述第一固定支架固定在所述旋轉軸末端，在所述第一固定支架上設置有所述第二絲杠，所述第二絲杠一端與所述第三驅動電機輸出軸連接，所述第三驅動電機固定在所述第一固定支架上部；在所述第二絲杠的兩側平行設置有兩個所述第三光杠，兩個所述光杠直接固定在所述第一固定支架上；所述第二滑塊設置在兩個所述第三光杠和第二絲杠上；所述7字型翻轉指節(jié)螺紋連接在所述第二滑塊上。

進一步，所述卡緊手指由摩擦指節(jié)水平接近微動機構和摩擦指節(jié)升降微動機構構成；所述摩擦指節(jié)水平接近微動機構包括第二固定支架、第四驅動電機、第四驅動電機固定支架、第三絲杠、第四光杠、傘齒輪和第三滑塊；所述第二固定支架固定在所述7字型翻轉指節(jié)頂部；所述第二固定支架上通過所述第四驅動電機固定支架螺紋固設有所述第四驅動電機，所述第四驅動電機輸出軸與一所述傘齒輪連接，該傘齒輪與另一所述傘齒輪嚙合；另一所述傘齒輪與設置在所述第二固定支架上的所述第三絲杠一端連接；在所述第二固定支架上還設置有與所述第三絲杠平行的兩個所述第四光杠，所述第三滑塊設置在兩個所述第四光杠和第三絲杠上。

進一步，所述摩擦指節(jié)升降微動機構包括第三固定支架、第五驅動電機、第四絲杠、第五光杠、第四滑塊和U型摩擦片；所述第三固定支架固定在所述第三滑塊頂部，與所述第三滑塊呈垂直設置；所述第三固定支架上部設置有所述第五驅動電機，所述第五驅動電機的輸出軸與所述第四絲杠一端連接，所述第四絲杠設置在所述第三固定支架上；在所述第三固定支架上還設置有與所述第四絲杠平行的兩個所述第五光杠，所述第四滑塊設置在兩個所述第五光杠和第四絲杠上；所述U型摩擦片連接在所述第四滑塊上。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型采用由壓緊手指、翻轉手指、卡緊手指組成的機械手可以模仿人手動作，實現(xiàn)從密集堆放在托盤上沒有縫隙的箱式貨垛中將單件貨物拆卸出來；該功能可以完全替代人力操作，大大降低勞動強度。2、本實用新型采用的壓緊手指、翻轉手指、卡緊手指通過驅動電機改變各自的長度可以適應針對不同尺寸大小的貨物進行拆卸。3、本實用新型可以配置單臂或者雙臂，結合全向移動底盤，可以適應現(xiàn)場不同貨物拆卸工作的需求。4、本實用新型通過外部控制設備優(yōu)化并協(xié)調控制各驅動電機工作可以提高貨物的拆卸速度，提高立式高架倉庫的智能化程度。5、本實用新型通過翻轉手指將貨物翻轉獲得背部間隙，供卡緊手指插入該間隙，由翻轉手指與卡緊手指共同將貨物抓住并卡緊，模仿人手動作，有效提高揀貨效率。6、本實用新型的翻轉手指利用蝸輪蝸桿自鎖，可以有效避免貨物翻轉回去。7、本實用新型在翻轉貨物時，壓緊手指可以將周邊貨物壓緊，避免抓起時將周邊貨物帶倒。

綜上所述，本實用新型可以廣泛用于立式高架庫中，模擬人手動作，將托盤中密集堆放，包裝箱相互之間沒有縫隙的單件貨物拆出。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型右臂抬起伸出時的結構示意圖；

圖3是本實用新型的伸縮臂及機械手結構示意圖；

圖4是本實用新型的升降機構結構示意圖；

圖5是本實用新型的剪式伸縮機構結構示意圖；

圖6是本實用新型的壓緊手指和翻轉手指結構立體剖視圖；

圖7是本實用新型的摩擦指節(jié)水平接近微動機構和摩擦指節(jié)升降微動機構立體剖視圖；

圖8是本實用新型抓取貨物時的結構示意軸測視圖；

圖9是本實用新型抓取貨物時的結構示意正投影視圖；

圖10是本實用新型將貨物抓起時的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

如圖1～圖10所示，本實用新型提供一種攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人，其能夠實現(xiàn)針對密集堆放在托盤上沒有縫隙的箱式貨垛中的貨物，將其中的單件貨物進行拆解和搬運的功能。本實用新型包括移動底盤1、轉動本體2、機械臂3和機械手6。移動底盤1上部設置有轉動本體2，轉動本體2由電機驅動可以相對移動底盤1進行轉動；位于轉動本體2上設置有可以升降和伸縮的機械臂3，機械臂3上設置有可以模擬人手動作進行貨物拆卸的機械手6。

如圖1所示，移動底盤1由底座和全向輪組成，全向輪固定在底座上，由電機通過外部控制設備控制全向輪進行全向移動。

如圖1～圖3所示，機械臂3由手臂升降機構30和剪式伸縮機構40組成。位于手臂升降機構30上設置有剪式伸縮機構40。手臂升降機構30一端位于移動底盤1上部，且固定在轉動本體2側壁，手臂升降機構30另一端沿轉動本體2長度方向可延伸至轉動本體2外部。其中：

如圖4所示，手臂升降機構30包括固定支架31、導軌32、鋼絲繩輪33、鋼絲繩34、第一滑塊35和第一驅動電機36。固定支架31螺紋連接在轉動本體2的側壁上，固定支架31上設置有導軌32，且位于固定支架31兩端分別安裝有鋼絲繩輪33，鋼絲繩34繞在鋼絲繩輪33上，且鋼絲繩34與第一滑塊35連接；第一滑塊35滑動連接在導軌32上。在固定支架31上還設置有第一驅動電機36，第一驅動電機36的輸出軸與鋼絲繩輪33同軸連接，用于驅動鋼絲繩輪33轉動，進而牽引鋼絲繩34帶動第一滑塊35在導軌32上實現(xiàn)升降運動。

如圖5所示，剪式伸縮機構40包括伸縮臂41、絲杠座42、第一絲杠43、第二驅動電機44、連桿45、銷46、銷座47、卡簧48、絲杠滑塊49、墊片50、光杠滑塊51、第一光杠52和光杠座53。伸縮臂41由多節(jié)臂組成，兩節(jié)臂之間通過直線軸承連接，可以實現(xiàn)兩節(jié)臂相對滑動伸縮；伸縮臂41通過配置不同數(shù)量的節(jié)數(shù)可以實現(xiàn)不同的伸縮臂長。伸縮臂41的第一節(jié)臂端部固定在手臂升降機構30的第一滑塊35上，絲杠座42螺紋連接在伸縮臂41第一節(jié)臂上，且絲杠座42內設置有第一絲杠43，第一絲杠43的一端與第二驅動電機44連接，由第二驅動電機44帶動第一絲杠43轉動。連桿45采用兩兩交叉后串聯(lián)構成剪式結構，相鄰連桿45之間采用銷46連接；位于剪式結構第一端部交叉的兩連桿45首端分別通過銷座47、卡簧48連接在一絲杠滑塊49上利用卡簧48定位；兩絲杠滑塊49都設置在第一絲杠43上。位于剪式結構第二端部交叉的兩連桿45末端分別通過銷座47、卡簧48連接在光杠滑塊51上，采用卡簧48進行位置固定。光杠滑塊50設置在第一光杠51上，在第一光杠51上左右移動；第一光杠51固定在光杠座52上，光杠座52安裝在伸縮臂41最后一節(jié)臂上。使用時，在第二驅動電機44的驅動下使得伸縮臂41在剪式結構連桿45的帶動下完成往復伸縮運動。

如圖2所示，機械手6包括壓緊手指60、翻轉手指70和卡緊手指80。壓緊手指60固定在剪式伸縮機構40的伸縮臂41最后一節(jié)臂底部，翻轉手指70與壓緊手指60連接，卡緊手指80與翻轉手指70連接。其中：

如圖6所示，壓緊手指60由壓板61構成。壓板61安裝端與伸縮臂41的底部螺紋連接。壓緊手指60的作用是在后續(xù)拆卸貨物時可以將被拆貨物的周邊貨物壓緊固定，避免拆卸時將被拆貨物周邊的貨物帶倒。

如圖3、圖6所示，翻轉手指70包括第二光杠71、立柱滑塊驅動絲杠72、立柱滑塊73、立柱滑塊驅動電機74、蝸桿75、蝸輪76、旋轉指節(jié)驅動電機77、旋轉軸78和翻轉手指伸縮微動機構79。位于壓板61安裝端還連接有第二光杠71和立柱滑塊驅動絲杠72，位于第二光杠71和立柱滑塊驅動絲杠72上設置有立柱滑塊73，立柱滑塊73的螺母副與立柱滑塊驅動絲杠72配合，立柱滑塊驅動絲杠72的下端與立柱滑塊驅動電機74連接，由立柱滑塊驅動電機74帶動立柱滑塊驅動絲杠72轉動，進而帶動立柱滑塊73進行移動。蝸桿75兩端連接在立柱滑塊73內，蝸桿75與蝸輪76嚙合，且蝸桿75的上端連接旋轉指節(jié)驅動電機77；蝸輪76的旋轉軸78穿過立柱滑塊73安裝孔，位于旋轉軸78末端固定設置有翻轉手指伸縮微動機構79。由旋轉指節(jié)驅動電機77帶動蝸桿75轉動，蝸桿75帶動蝸輪76旋轉，進而帶動旋轉軸78轉動，由旋轉軸78帶動翻轉手指伸縮微動機構79進行翻轉。

如圖6、圖9所示，翻轉手指伸縮微動機構79包括第一固定支架791、第三驅動電機793、第二絲杠792、第三光杠794、第二滑塊795和7字型翻轉指節(jié)796。第一固定支架791固定在旋轉軸78末端，由旋轉軸78帶動第一固定支架791進行翻轉。在第一固定支架791上設置有第二絲杠792，第二絲杠792一端與第三驅動電機793輸出軸連接，第三驅動電機793固定在第一固定支架791上部；在第二絲杠792的兩側平行設置有兩個第三光杠794，兩個第三光杠794直接固定在第一固定支架791上。第二滑塊795設置在兩個第三光杠794和第二絲杠792上，且第二滑塊795內的螺母副與第二絲杠792配合；7字型翻轉指節(jié)796螺紋連接在第二滑塊795上，通過第二滑塊795進行上下移動進而調節(jié)7字型翻轉指節(jié)796的高度。使用時，通過立柱滑塊驅動電機74驅動立柱滑塊驅動絲杠72可以實現(xiàn)翻轉手指翻轉不同層的貨物；通過立柱滑塊驅動電機74和翻轉手指伸縮微動機構的第三驅動電機793配合可以適應不同高度尺寸的貨物；通過驅動旋轉指節(jié)驅動電機77可以實現(xiàn)翻轉手指70翻轉貨物，進而獲得被拆貨物11的背部間隙12。

如圖7所示，卡緊手指80由摩擦指節(jié)水平接近微動機構和摩擦指節(jié)升降微動機構構成；卡緊手指80在摩擦指節(jié)升降微動機構和摩擦指節(jié)水平接近微動機構的共同作用下可以實現(xiàn)將卡緊手指插入由翻轉手指獲得的背部間隙中并保證將貨物卡緊。其中：

摩擦指節(jié)水平接近微動機構用于實現(xiàn)將貨物卡緊，其包括第二固定支架81、第四驅動電機82、第四驅動電機固定支架83、傘齒輪84、第三絲杠85、第四光杠86和第三滑塊87。第二固定支架81固定在翻轉手指伸縮微動機構的7字型翻轉指節(jié)796頂部，當7字型翻轉指節(jié)796翻轉時帶動第二固定支架81一起翻轉。第二固定支架81上通過第四驅動電機固定支架83螺紋固設有第四驅動電機82，第四驅動電機82輸出軸與一傘齒輪84連接，該傘齒輪84與另一傘齒輪84嚙合；另一傘齒輪84與設置在第二固定支架81上的第三絲杠85一端連接，進而由第四驅動電機82帶動第三絲杠85轉動。在第二固定支架81上還設置有與第三絲杠85平行的兩個第四光杠86，第三滑塊87設置在兩個第四光杠86和第三絲杠85上，第三滑塊87內的絲杠螺母與第三絲杠85配合，由第三絲杠85帶動第三滑塊87進行水平方向的移動。

摩擦指節(jié)升降微動機構用于實現(xiàn)將卡緊手指80插入由翻轉手指70獲得的背部間隙之中，摩擦指節(jié)升降微動機構包括第三固定支架88、第五驅動電機89、第四絲杠90、第五光杠91、第四滑塊92和U型摩擦片93。第三固定支架88固定在第三滑塊87頂部，與第三滑塊87呈垂直設置，由第三滑塊87帶動第三固定支架88進行水平方向的移動。第三固定支架88上部設置有第五驅動電機89，第五驅動電機89的輸出軸與第四絲杠90一端連接，第四絲杠90設置在第三固定支架88上。在第三固定支架88上還設置有與第四絲杠90平行的兩個第五光杠91，第四滑塊92設置在兩個第五光杠91和第四絲杠90上，第四滑塊92內的絲杠螺母與第四絲杠90配合，由第四絲杠90帶動第四滑塊92進行豎直方向的移動。U型摩擦片93連接在第四滑塊92上。當摩擦指節(jié)水平接近微動機構啟動后，U型摩擦片93與待拆解貨物箱體貼合，當貨物被提起時在摩擦力的作用下能夠進一步的穩(wěn)定貨物在搬運中的平穩(wěn)性。

上述實施例中，翻轉手指70的7字型翻轉指節(jié)796、U型摩擦片93都采用凹凸不平的結構，并采用摩擦系數(shù)高的材料制成，用來增大翻轉貨物、提起貨物和搬運貨物時的摩擦力。

上述各實施例中，翻轉手指70的旋轉軸78通過旋轉指節(jié)驅動電機77驅動蝸輪蝸桿機構帶動其旋轉，利用蝸輪蝸桿機構的自鎖性能可以保證翻轉起來的貨物不會翻轉回去，再加上U型摩擦片93與7字型翻轉指節(jié)796對貨物產生的卡緊力，可以保證拆卸和運送貨物過程中貨物不會從機械手6中滑落。

上述各實施例中，可以采用兩個機械臂3攜帶兩把機械手6，也可以采用一個機械臂3攜帶一把機械手6。

如圖1、圖2、圖8～圖10所示，本實用新型還提供一種攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人的使用方法，其步驟如下：

(1)在移動底盤1的帶動下，整體攜帶卡緊式機械手的倉儲揀貨機器人接近貨垛13；

(2)機械臂3在第一驅動電機36和第二驅動電機44的驅動下進行機器人手臂高度和長度的調節(jié)，使得壓緊手指60緊貼在待拆卸目標貨物的四周，以保證貨垛13整體的穩(wěn)定性；

(3)翻轉手指70在旋轉指節(jié)驅動電機77的作用下翻轉待拆卸目標貨物，使得待拆卸目標貨物11與整體貨垛13之間產生一個卡緊手指80進行工作的背部空隙12；

(4)卡緊手指80的U型摩擦片93下降插入背部空隙，并進一步貼近待拆卸目標貨物11使得待拆卸目標貨物11被卡緊；

(5)機械臂3抬高并收縮使待拆卸目標貨物11脫離整體貨垛13；

(6)外部控制設備控制移動底盤1移動，將待拆卸目標貨物搬運離開。

上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的結構、尺寸、設置位置及形狀都是可以有所變化的，在本實用新型技術方案的基礎上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。