一种可自由移动的码垛机器人的制作方法

本实用新型涉及医药装卸装置领域，尤其涉及一种可自由移动的码垛机器人。

背景技术：

2017年上半年，我国快递服务企业业务量累计完成173.2亿件，从今年第二季度开始，我国常态化进入单日快递亿件时代。在此背景下，物流机器人应用日趋广泛。未来5-10年，预计物流机器人使用密度将达到每万人5台左右。因此降低物流成本是全社会高度关注的热点问题，也是交通运输供给侧结构性改革的重中之重。

人工智能是未来物流行业发展趋势，在医药企业中，对装有药品的整件包装箱装卸时，需要较多的人工手动操作，整体效率不高，是整个医药物流运输仓储行业提升技术水平的难点所在。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种可自由移动的码垛机器人，该机器人通过底盘自由行走，同时六轴码垛机器手紧凑、轻巧，带有六个自由度，能快速装卸整件包装箱。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种可自由移动的码垛机器人，包括底盘、六轴码垛机器手检测机构和控制机构；

所述六轴码垛机器手安装在所述底盘上，所述检测机构用于检测所述码垛机器人的运行状态，并与所述控制机构连接，所述控制机构用于控制所述码垛机器人的运行。

进一步的是，所述底盘包括麦克纳姆轮、底盘动力组件和底盘机架；

所述麦克纳姆轮和底盘动力组件均安装在所述底盘机架上，麦克纳姆轮和底盘动力组件均设置有多组且一一对应；所述底盘动力组件包括第一伺服电机和第一减速器，所述第一伺服电机连接所述第一减速器，所述第一减速器连接所述麦克纳姆轮。

进一步的是，所述六轴码垛机器手包括机器人驱动组件，依次通过机器人驱动组件连接的底座、第一关节、第一机械臂、第二关节、第二机械臂、第三关节和末端连接件，以及末端连接件连接的吸盘组件。

进一步的是，所述机器人驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第六驱动件；

所述第一驱动件分别与所述底座和第一关节固定连接，用于驱动所述第一关节绕所述底座转动；

所述第二驱动件分别与所述第一关节和第一机械臂固定连接，用于驱动所述第一机械臂绕所述第一关节转动，且所述第一关节绕所述底座转动的方向垂直于所述第一机械臂绕所述第一关节转动的方向；

所述第三驱动件分别与所述第一机械臂和第二关节固定连接，用于驱动所述第二关节绕所述第一机械臂转动；

所述第四驱动件分别与所述第二关节和第二机械臂固定连接，用于驱动所述第二机械臂绕所述第二关节转动，且所述第二关节绕所述第一机械臂转动的方向垂直于所述第二机械臂绕所述第二关节转动的方向；

所述第五驱动件分别与所述第二机械臂和第三关节固定连接，用于驱动所述第三关节绕所述第二机械臂转动；

所述第六驱动件分别与所述第三关节和末端连接件固定连接，用于驱动所述末端连接件绕所述第三关节转动，且所述第三关节绕所述第二机械臂转动的方向垂直于所述末端连接件绕所述第三关节转动的方向。

进一步的是，所述第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件和第六驱动件均包括第二伺服电机和第二减速器，所述第二伺服电机连接所述第二减速器。

进一步的是，所述吸盘组件包括吸盘连接轴、吸盘夹板和真空吸盘；

所述吸盘连接轴安装在所述吸盘夹板后端且固定连接所述末端连接件，所述真空吸盘设置有多个且均匀安装在所述吸盘夹板上，真空吸盘的吸嘴朝向所述吸盘夹板前端。

进一步的是，所述检测机构包括激光位置传感器和激光定位器；所述激光位置传感器安装在所述底盘上，所述激光定位器安装在六轴码垛机器手的抓取端。

进一步的是，所述控制机构包括底盘电机控制器、机器人电机控制器和plc控制器；所述底盘电机控制器连接所述第一伺服电机；所述机器人电机控制器与所述第二伺服电机连接；所述plc控制器与所述底盘电机控制器、机器人电机控制器和检测机构连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的码垛机器人，在六轴码垛机器手底端安装有底盘，使六码垛机器人在仓库内可自由移动，进行药品外箱的装卸、搬运等工作；利用麦克纳姆轮行走，灵活性和自由机动性好，可以在狭小的空间内对机器人进行快速定位，码垛机器人的行走方式可为直行、斜行、横行、s形行进等。

本实用新型的码垛机器人，机器手采用六个驱动组件连接底座、关节和机械臂等，使机器手具有六个自由度，机器手灵活性好，适合于几乎任何轨迹或角度的工作；通过在末端连接件处连接吸盘组件，吸盘组件抓取需要转运的包装箱进行快速装卸，提高了药品装卸的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型底盘的结构示意图；

图3为本实用新型六轴码垛机器手的结构示意图；

图4为本实用新型六轴码垛机器手吸盘组件的结构示意图；

图5为本实用新型六轴码垛机器手各部件的连接示意图；

图6为本实用新型的控制原理图；

图中：1、底盘；11、麦克纳姆轮；12、底盘动力组件；121、第一伺服电机；122、第一减速器；13、底盘机架；2、六轴码垛机器手；21、机器人驱动组件；211、第一驱动件；212、第二驱动件；213、第三驱动件；214、第四驱动件；215、第五驱动件；216、第六驱动件；217、第二伺服电机；22、底座；23、第一关节；24、第一机械臂；25、第二关节；26、第二机械臂；27、第三关节；28、末端连接件；29、吸盘组件；291、吸盘连接轴；292、吸盘夹板；293、真空吸盘；3、检测机构；31、激光位置传感器；32、激光定位器；4、控制机构；41、底盘电机控制器；42、机器人电机控制器；43、plc控制器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种可自由移动的码垛机器人，如图1和6所示，包括底盘1、六轴码垛机器手2检测机构3和控制机构4；六轴码垛机器手2安装在底盘1上，检测机构3用于检测码垛机器人的运行状态，并与控制机构4连接，控制机构4用于控制码垛机器人的运行。底盘1用于六轴码垛机器手2行走；六轴码垛机器手2用于抓取需要转运的药品外箱。

作为本实施例的优化方案，如图2所示，底盘1包括麦克纳姆轮11、底盘动力组件12和底盘机架13；麦克纳姆轮11和底盘动力组件12均安装在底盘机架13上，麦克纳姆轮11和底盘动力组件12均设置有多组且一一对应；底盘动力组件12包括第一伺服电机121和第一减速器122，第一伺服电机121连接第一减速器122，第一减速器122连接麦克纳姆轮11。

使用时，第一伺服电机121的高速转动，经第一减速器122转化为低速转动后，直接传递至麦克纳姆轮11，带动麦克纳姆轮11转动，使底盘1在地面行走。另外，底盘具有一定的重量，稳固机器手，防止由于机器手重心偏移倾倒。本实施例中，第一伺服电机121选用常州精纳电机有限公司生产的型号为smh60-40306ebc-1的直流伺服电机，该型号的直流伺服电机自带伺服控制器。第一减速器122选用台达集团生产的型号为ps090-a0205c1430的减速器。

作为本实施例的优化方案，如图1和3所示，六轴码垛机器手2包括机器人驱动组件21，依次通过机器人驱动组件21连接的底座22、第一关节23、第一机械臂24、第二关节25、第二机械臂26、第三关节27和末端连接件28，以及末端连接件28连接的吸盘组件29。

底座22、第一关节23、第一机械臂24、第二关节25、第二机械臂26、第三关节27和末端连接件28间均通过机器人驱动组件21连接，使机器人具有六个自由度，机器手灵活性好，适合于几乎任何轨迹或角度的工作；末端连接件28处连接吸盘组件29，吸盘组件29抓取需要转运的包装箱进行装卸，快速装卸装有药品的整件包装箱。

作为本实施例的优化方案，如图3和5所示，机器人驱动组件21包括第一驱动件211、第二驱动件212、第三驱动件213、第四驱动件214、第五驱动件215和第六驱动件216；

第一驱动件211分别与底座22和第一关节23固定连接，用于驱动第一关节23绕底座22转动；

第二驱动件212分别与第一关节23和第一机械臂24固定连接，用于驱动第一机械臂24绕第一关节23转动，且第一关节23绕底座22转动的方向垂直于第一机械臂24绕第一关节23转动的方向；

第三驱动件213分别与第一机械臂24和第二关节25固定连接，用于驱动第二关节25绕第一机械臂24转动；

第四驱动件214分别与第二关节25和第二机械臂26固定连接，用于驱动第二机械臂26绕第二关节25转动，且第二关节25绕第一机械臂24转动的方向垂直于第二机械臂26绕第二关节25转动的方向；

第五驱动件215分别与第二机械臂26和第三关节27固定连接，用于驱动第三关节27绕第二机械臂26转动；

第六驱动件216分别与第三关节27和末端连接件28固定连接，用于驱动末端连接件28绕第三关节27转动，且第三关节27绕第二机械臂26转动的方向垂直于末端连接件28绕第三关节27转动的方向。

本实施例中，机器手仅仅包含两个机械臂，每个关节既可以与前一个部件转动连接，又可以与后一个部件转动连接，关节处的两个转动方式相互垂直，从而通过三个关节就可以使机器手拥有六个自由度。相对于现有六个自由度需要四个机械臂，五个关节的庞大笨重机器人而言，本实施例中的机器手结构更为简单、紧凑和轻巧。

作为本实施例的优化方案，如图6所示，第一驱动件211、第二驱动件212、第三驱动件213、第四驱动件214、第五驱动件215和第六驱动件216均包括第二伺服电机217和第二减速器，第二伺服电机217连接第二减速器。第二伺服电机217采用松下伺服电机，第二减速器采用哈默纳科减速器。

本实施例中，第一驱动件211的伺服电机采用型号为mdme202的松下伺服电机，其自带的控制器作为第一驱动件211的控制器；第一驱动件211的减速器采用型号为65a-badb的哈默纳科系列减速器。

第二驱动件212的伺服电机采用型号为mdme152的松下伺服电机，其自带的控制器作为第二驱动件212的控制器；第二驱动件212的减速器采用型号为50a-aabb的哈默纳科系列减速器。

第三驱动件213的伺服电机采用型号为msme084的松下伺服电机，其自带的控制器作为第三驱动件213的控制器；第三驱动件213的减速器采用型号为20a-ffp的哈默纳科系列减速器。

第四驱动件214的伺服电机采用型号为msme084的松下伺服电机，其自带的控制器作为第四驱动件214的控制器；第四驱动件214的减速器采用型号为20a-ffp的哈默纳科系列减速器。

第五驱动件215的伺服电机采用型号为mhmd041的松下伺服电机，其自带的控制器作为第五驱动件215的控制器；第五驱动件215的减速器采用型号为32a-nela的哈默纳科系列减速器。

第六驱动件216的伺服电机采用型号为mhmd021的松下伺服电机，其自带的控制器作为第六驱动件216的控制器；第六驱动件216的减速器采用型号为20a-gdi的哈默纳科系列减速器。

作为本实施例的优化方案，如图4所示，吸盘组件29包括吸盘连接轴291、吸盘夹板292和真空吸盘293；吸盘连接轴291安装在吸盘夹板292后端且固定连接末端连接件28，真空吸盘293设置有多个且均匀安装在吸盘夹板292上，真空吸盘293的吸嘴朝向吸盘夹板292前端。

吸盘组件29为机器人的抓取部件，采用真空吸盘293吸取装有药品的整件包装箱，易使用、无污染、不损伤抓取的包装箱。本实施例的真空吸盘293设置有两排，每排四个，真空吸盘293选用日本smc公司型号为zp2_tf80hujb50的真空吸盘，与此同时一并选用日本smc公司该型号真空吸盘所对应的发生器，该发生器受控制机构的控制，控制真空吸盘293工作。

作为本实施例的优化方案，如图6所示，检测机构3包括激光位置传感器31和激光定位器32；激光位置传感器31安装在底盘1上，激光定位器32安装在六轴码垛机器手2的抓取端。

本实施例中，激光位置传感器31用于对底盘1位置采样，并上传至控制机构，控制机构控制麦克纳姆轮11转动，使底盘行走，本实施例中的激光位置传感器31选用德国p+f的nmb-12gm系列传感器。激光定位器32用于定位药品包装箱的位置，使六轴码垛机器手2运动到其位置进行抓取，本实施例选用德国p+f公司的vmt机器视觉技术系统作为激光定位器32，将该系统集成到六轴码垛机器手2的真空吸盘293上，对机器手手腕位置与姿态进行运动控制。

作为本实施例的优化方案，如图6所示，控制机构4包括底盘电机控制器41、机器人电机控制器42和plc控制器43；底盘电机控制器41连接第一伺服电机121；机器人电机控制器42与第二伺服电机217连接；plc控制器43与底盘电机控制器41、机器人电机控制器42和检测机构3连接。

本实施例中，每个麦克纳姆轮11连接的第一伺服电机121均连接一个底盘电机控制器41，控制该麦克纳姆轮11的工作。机器人电机控制器42控制每个第二伺服电机217的工作。plc控制器43为整个机器人的控制中心，接收检测机构所上传的信息，并计算与规划底盘1的行走、码垛机器手2的抓取，并将信息传输给各控制器，控制底盘1、码垛机器人2的工作。上述内容中选用的常州精纳电机有限公司的电机，其自带的控制器作为底盘电机控制器41；上述内容中选用的松下伺服电机，其自带的控制器作为机器人电机控制器42；plc控制器43选用台达dvp-pm系列的plc控制器。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在使用本机器人时，首先需要将该机器人移动到装卸位置。plc控制器43将信息发送给四个底盘电机控制器41，各底盘电机控制器41根据接收到的信息，控制各第一伺服电机121转动，第一伺服电机121的高速转动经第一减速器122减速后，传递至麦克纳姆轮11，麦克纳姆轮11转动使机器人行走。在行走的同时，激光位置传感器31采集底盘的位置信息，并上传至plc控制器43，plc控制器43根据实际位置与理论位置的差异，修正运行路径，并将修正后的信息传输给各底盘电机控制器41，各底盘电机控制器41控制相应的麦克纳姆轮11转动，将机器人运动到装卸位置。

在装卸位置抓取药品外箱时，plc控制器43控制各驱动组件21的机器人电机控制器42工作，机器人电机控制器42控制第二伺服电机217运行，第二减速器将第二伺服电机的高速转动变为低速转动，带动各机械臂、关节等转动。当转动到抓取位置时，激光定位器32定位到药品包装箱，plc控制器43控制真空吸盘293工作抓取需要转运的包装箱；然后各机器人电机控制器控制各机械臂、关节等转动，将机器人末端的真空吸盘293运动到药品包装箱的放置位置，放下药品包装箱。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。