一種基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置的制作方法

本發明涉及3C工業機器人技術領域，尤其是基于AGV的自行走式雙臂工業機器人。

背景技術：

在一些搬運、取料等重復的工作中，常常需要工業機器人來代替人類工作，以提高效率。平面關節型機器人具有良好的剛度，成本較低。目前，市面上的機器人大多只有單臂，其工作范圍狹小，不利于搬運、取料等工作，急需一種雙臂機器人擴大其工作范圍。目前，大多數的工業機器人不能自行移動，只能在固定工位作業，人工搬運麻煩，限制了機器人的工作空間和使用率，急需一種可以自已移動、具備多方位抓取的機器人。現有的一些工業機器人，其腕部采用滑輪和同步帶驅動，會出現空轉現象以及皮帶的破損、松弛和老化等，不利于長期維持高精度。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種結構緊湊、傳動簡單且可以長期維持高精度作業的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置。

為了實現本發明的目的，所采用的技術方案是：

本發明的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置包括AGV小車和安裝在AGV小車上的抓取機構，所述抓取機構包括固定在AGV小車上的基座和安裝在基座上的抓取組件，所述抓取組件包括大臂、小臂和執行器，所述抓取組件具有四個自由度，第一自由度為安裝在基座上的驅動裝置Ⅰ驅動大臂旋轉，第二自由度為安裝在小臂上的驅動裝置Ⅱ驅動小臂旋轉，第三自由度為安裝在小臂上的驅動裝置Ⅲ驅動執行器沿Z軸向上下移動，第四自由度為安裝在小臂上的驅動裝置Ⅳ驅動執行器旋轉。

本發明所述AGV小車包括安裝在車體上的導航系統、控制系統、驅動系統和動力系統，其中，所述導航系統包括磁性傳感器和金屬磁帶，所述導航系統通過磁場偏差測定控制驅動轉向來調整車體行駛方向，所述控制系統包括車上控制器和地面控制器，所述車上控制器和地面控制器之間采用定點光導通訊或無線局域網通訊，所述驅動系統包括驅動電機、減速器、鏈條、驅動輪和導向輪，所述驅動電機依次通過減速器和鏈條驅動所述驅動輪轉動。

本發明所述動力系統包括蓄電池和充電裝置，所述蓄電池為48V直流工業蓄電池，所述蓄電池為AGV小車和抓取機構供電。

本發明所述基座為T型基座，所述T型基座包括機架和固定在機架上的橫向支架，所述橫向支架的兩端各安裝一組所述抓取組件，其中一組所述抓取組件的高度高于另外一組所述抓取組的高度。

本發明所述橫向支架的端部設有安裝盤Ⅰ，所述驅動裝置Ⅰ安裝在安裝盤Ⅰ的通孔內，所述驅動裝置Ⅰ包括伺服電機Ⅰ和減速器Ⅰ，所述減速器Ⅰ的輸出端連接所述大臂靠近基座的一端，所述伺服電機Ⅰ通過所述減速器Ⅰ驅動所述大臂旋轉。

本發明所述小臂靠近基座的一端設有安裝盤Ⅱ，驅動裝置Ⅱ安裝在所述安裝盤Ⅱ的通孔內，所述驅動裝置Ⅱ包括伺服電機Ⅱ和減速器Ⅱ，所述減速器Ⅱ的輸出端連接所述大臂遠離基座的一端，所述伺服電機Ⅱ通過所述減速器Ⅱ驅動所述小臂旋轉。

本發明所述驅動裝置Ⅲ包括安裝在所述小臂上的伺服電機Ⅲ、由伺服電機Ⅲ驅動的滾珠絲杠、螺接在所述滾珠絲杠上的連接板和與所述連接板轉動配合的花鍵軸，所述花鍵軸的一端通過軸承與所述連接板連接，所述花鍵軸的另外一端穿過所述小臂并在該端安裝所述執行器，所述花鍵軸與所述小臂滑動配合，所述伺服電機Ⅲ依次通過滾珠絲杠、連接板和花鍵軸驅動所述執行器沿Z軸向運動。

本發明所述驅動裝置Ⅳ包括固定在所述小臂上的中空電機和中空減速器，所述花鍵軸貫穿所述中空電機和中空減速機，所述中空減速機的輸出端設有法蘭盤，所述花鍵軸與所述法蘭盤通過平鍵相連，所述花鍵軸相對于所述法蘭盤豎向滑動，所述中空電機依次通過中空減速機、法蘭盤、平鍵和花鍵軸驅動所述執行器旋轉。

本發明的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置的有益效果是：本發明的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置結構緊湊、傳動簡單，而且通過多個電機、多個減速器以及滾珠絲杠和花鍵軸的配合使用，達到兩組抓取組件協同工作的效果，而且本發明的基座的形狀為T型基座，可實現兩個抓取組件等高有落差地安裝，工作范圍擴大，運動互不干涉，能同時進行上料和下料工作等，擴大工作范圍，提高工作效率。此外，本發明的工業機器人改變了腕部采用傳統的滑輪和同步帶驅動的驅動機構，避免了滑輪和同步帶出現空轉現象以及皮帶的破損、松弛和老化等，可以長期維持高精度作業，實現長期免維護。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置的結構示意圖；

圖2是本發明的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置的側視圖；

圖3是本發明的驅動裝置Ⅰ的結構示意圖；

圖4是本發明的驅動裝置Ⅱ、驅動裝置Ⅲ和驅動裝置Ⅳ的裝配結構示意圖；

圖5是本發明的AGV小車結構示意圖。

其中：AGV小車1，導航系統11，控制系統12，驅動系統14，動力系統15；T型基座2；大臂3，伺服電機Ⅰ31，減速器Ⅰ32；小臂4，伺服電機Ⅱ41，減速器Ⅱ42；執行器5，伺服電機Ⅲ51，滾珠絲杠52，連接板53，花鍵軸54；中空電機61，中空減速機62，法蘭盤63。

具體實施方式

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1-5所示，本實施例的基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置包括AGV小車1和安裝在AGV小車1上的抓取機構，AGV小車1沿著事先規劃好的運行路線行走，并同時可實現四個自由度的抓取動作，其具體實施方式如下：

抓取機構包括固定在AGV小車1上的基座和安裝在基座上的抓取組件，其中，基座為T型基座2，T型基座2包括機架和固定在機架上的橫向支架，橫向支架的兩端各安裝一組抓取組件，其中一組抓取組件的高度高于另外一組抓取組的高度，兩組抓取組件等高有落差地安裝，工作范圍擴大，運動互不干涉，其落差安裝結構可以采用多種方式實現，例如在橫向支架的一端安裝凸臺，凸臺上安裝其中一組抓取組件，或者兩組抓取組件錯落安裝。

本實施例中的抓取組件包括大臂3、小臂4和執行器5，抓取組件具有四個自由度。

其中，第一自由度為安裝在基座上的驅動裝置Ⅰ驅動大臂3旋轉，具體地，橫向支架的端部設有安裝盤Ⅰ并通過螺釘相互固定，驅動裝置Ⅰ安裝在安裝盤Ⅰ的通孔內并通過螺釘固定，驅動裝置Ⅰ包括伺服電機Ⅰ31和減速器Ⅰ32，伺服電機Ⅰ31為直流伺服電機，伺服電機Ⅰ31的傳動軸與減速器Ⅰ32通過平鍵連接，減速器Ⅰ32的輸出端與大臂3靠近基座的一端通過螺釘相連，伺服電機Ⅰ31通過減速器Ⅰ32驅動大臂3旋轉實現第一自由度。

其中，第二自由度為安裝在小臂4上的驅動裝置Ⅱ驅動小臂4旋轉，具體地，小臂4靠近基座的一端設有安裝盤Ⅱ并通過螺釘相互固定，驅動裝置Ⅱ安裝在安裝盤Ⅱ的通孔內并通過螺釘固定，驅動裝置Ⅱ包括伺服電機Ⅱ41和減速器Ⅱ42,伺服電機Ⅱ41也為直流伺服電機，伺服電機Ⅱ41的傳動軸與減速器Ⅱ42通過平鍵連接，減速器Ⅱ42的輸出端與大臂3遠離基座的一端相連，伺服電機Ⅱ41通過減速器Ⅱ42驅動小臂4旋轉實現第二自由度。

其中，第三自由度為安裝在小臂4上的驅動裝置Ⅲ驅動執行器5沿Z軸向上下移動，具體地，驅動裝置Ⅲ包括安裝在小臂4上的伺服電機Ⅲ51、由伺服電機Ⅲ51驅動的滾珠絲杠52、螺接在滾珠絲杠52上的連接板53和與連接板53轉動配合的花鍵軸54，伺服電機Ⅲ51安裝在小臂4的中間位置，花鍵軸54的一端通過軸承與連接板53連接，花鍵軸54的另外一端穿過小臂4并在該端安裝執行器5，花鍵軸54與小臂4遠離基座的一端滑動配合，伺服電機Ⅲ51依次通過滾珠絲杠52、連接板53和花鍵軸54驅動執行器5沿Z軸向運動實現第三自由度。

其中，第四自由度為安裝在小臂4上的驅動裝置Ⅳ驅動執行器5旋轉，驅動裝置Ⅳ包括固定在小臂4上的中空電機61和中空減速器，花鍵軸54貫穿中空電機61和中空減速機62，中空減速機62的輸出端設有法蘭盤63，中空電機61的傳動軸與中空減速機62通過平鍵連接，并將動力傳遞給法蘭盤63，花鍵軸54與法蘭盤63通過平鍵相連，花鍵軸54可相對于法蘭盤63豎向滑動，中空電機61依次通過中空減速機62、法蘭盤63、法蘭盤63上的平鍵和花鍵軸54驅動執行器5旋轉實現第四自由度。

本實施例中的工業機器人結構緊湊、傳動簡單，而且通過多個電機、多個減速器以及滾珠絲杠52和花鍵軸54的配合使用，達到兩組抓取組件協同工作的效果。本實施例中的基座的形狀為T型基座2，可實現兩個抓取組件等高有落差地安裝，工作范圍擴大，運動互不干涉，能同時進行上料和下料工作等，擴大工作范圍，提高工作效率。此外，本實施例中的工業機器人改變了腕部采用傳統的滑輪和同步帶驅動的驅動機構，避免了滑輪和同步帶出現空轉現象以及皮帶的破損、松弛和老化等，可以長期維持高精度作業，實現長期免維護。

本實施例中的AGV小車1包括安裝在車體13上的導航系統11、控制系統12、驅動系統14和動力系統15，其中，導航系統11包括磁性傳感器和金屬磁帶，導航系統11通過磁場偏差測定控制驅動轉向來調整車體13行駛方向，控制系統12包括車上控制器和地面控制器，車上控制器和地面控制器之間采用定點光導通訊或無線局域網通訊，驅動系統14包括驅動電機、減速器、鏈條、驅動輪和導向輪，驅動電機依次通過減速器和鏈條驅動驅動輪轉動，驅動輪驅動AGV小車1運行，并具有速度控制能力，導向輪優選為萬向輪。動力系統15包括蓄電池和充電裝置，蓄電池采用48V直流工業蓄電池為動力，能夠同時為AGV小車1和抓取機構提供動力。

本實施例中的工業機器人與AGV小車1配合，實現抓取運輸二和一，具備多功能、多方位的抓取功能。

上述基于AGV的自行走式雙臂工業機器人裝置的工作原理如下：AGV小車1收到地面控制器的指令信息，在導航系統11的作用下，沿著金屬磁帶到達預定作業位置，基座和大臂3、大臂3和小臂4之間均有一個旋轉自由度，小臂4和執行器5之間有一個沿Z軸的上下移動自由度和旋轉自由度。在車載動力系統15的驅動下，伺服電機Ⅰ31和伺服電機Ⅱ41分別驅動大臂3和小臂4旋轉，安裝在小臂4上的伺服電機Ⅲ51通過滾珠絲杠52和連接板53帶動花鍵軸54實現執行器5Z軸向上下移動，同時中空電機61和中空減速機62將動力傳遞給法蘭盤63，從而帶動花鍵軸54和執行器5的轉動，實現兩臂在預定工位的取料或搬運工作。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。由本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。