一种用于箔材转运及上下料的机器人的制作方法

1.本技术涉及箔材转运及上下料的agv小车技术领域，尤其涉及一种用于箔材转运及上下料的机器人。


背景技术：

2.在所属应用领域内，需要将箔材料卷从缓存料架抬至机台对接平台，对应料卷材质为金属箔材，价值较高。
3.在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
4.以往采用人工驾驶液压叉车的方式来进行搬运，效率低，并且因人工驾驶精度不高，与机台之间间隙较小，存在较多风险导致撞坏，对接精度及安全性、稳定性均不足。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的是提供一种用于箔材转运及上下料的机器人，以解决相关技术中存在的对接精度及安全性、稳定性不足的技术问题。
6.根据本技术实施例的第一方面，提供一种用于箔材转运及上下料的机器人，包括：
7.底盘；
8.支撑架，所述支撑架的下端固定在所述底盘上；
9.竖直升降机构，所述竖直升降机构的一端固定在所述支撑架的上端；
10.水平直线移动机构，所述水平直线移动机构固定在所述竖直升降机构的另一端上；
11.引导结构，所述引导结构的一端固定在所述水平直线移动机构上；
12.支撑件，所述支撑件的一端固定在所述引导结构的另一端，所述支撑件上设置有用于检测料卷有无同时辅助接料时降速缓冲的对射光电、用于检测料卷与所述支撑件的距离的第一测距传感器以及用于检测物料重量的称重传感器；
13.控制器，所述控制器的输入端与所述对射光电、第一测距传感器和称重传感器相连接，所述控制器的输出端与所述竖直升降机构和水平直线移动机构相连接。
14.进一步地，所述底盘包括：
15.车架；
16.两对舵轮和脚轮，其中一对所述舵轮和脚轮安装在所述车架的前侧；
17.悬臂，所述悬臂安装在所述车架的后侧，另一对舵轮和脚轮通过所述悬臂安装在所述车架的后侧。
18.进一步地，所述底盘上设置有：
19.用于采集地面二维码带的图像的相机；
20.用于识别地面磁条的第一磁条传感器；
21.用于提供停车位置信号的第二磁条传感器；及
22.用于导航的第一激光传感器和第二激光传感器。
23.进一步地，所述竖直升降机构包括：
24.两个导向结构，所述导向结构设置在所述支撑架侧面；及
25.顶升结构，所述顶升结构安装在所述导向结构之间。
26.进一步地，所述导向结构包括：
27.第一直线导轨，所述第一直线导轨竖直安装在所述支撑架的侧面；
28.第一滑块，所述第一滑块滑动安装在所述第一直线导轨上；及
29.导向板，所述导向板安装在所述第一滑块上。
30.进一步地，所述顶升结构包括：
31.顶升底板，所述顶升底板固定在所述支撑架的上端；
32.驱动电机，所述驱动电机用于输出动力；
33.换向箱，所述换向箱的输入端与所述驱动电机的输出端相连接；
34.丝杆升降机，所述丝杆升降机的一端与所述换向箱的输出端相连接；及
35.顶升顶板，所述顶升顶板安装在所述导向结构之间，所述顶升顶板的两侧固定在所述导向结构上。
36.进一步地，所述水平直线移动机构包括：
37.第二直线导轨，所述第二直线导轨水平固定在所述竖直升降机构的上侧；
38.第二滑块，所述第二滑块滑动安装在所述第二直线导轨上；
39.平移面板，所述平移面板安装在所述第二滑块上；
40.减速电机，所述减速电机固定在所述竖直升降机构上；
41.齿轮，所述齿轮与所述减速电机的输出端相连接；
42.与所述齿轮相啮合的齿条，所述齿条固定在所述平移面板下侧；及
43.用于检测所述水平直线移动机构的限位点及零位点的位置信号的光电感应片和槽型光电。
44.进一步地，所述引导结构包括：
45.第一直线轴承，所述第一直线轴承的一端固定在所述水平直线移动机构上；
46.第二直线轴承，所述第二直线轴承的一端固定在所述支撑件的一端，所述第一直线轴承通过导向轴与所述第二直线轴承相连接。
47.进一步地，所述支撑件上设置有防撞条。
48.进一步地，所述支撑件上设置有用于检测料卷在所述机器人上前后方向的偏移的第二测距传感器。
49.进一步地，所述支撑件上设置有用于检测所述机器人运动过程中料卷有无脱离支撑板限位范围的第一红外光电。
50.进一步地，还包括用于为所述竖直升降机构和水平直线移动机构提供电力的锂电池组件。
51.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
52.由上述实施例可知，本技术通过竖直升降机构和水平直线移动机构提高了竖直升降和水平移动过程中的稳定性；通过在支撑件上设置对射光电提高了转运及上下料过程中的安全性，通过在支撑件上设置第一测距传感器和称重传感器提高了对接的精度。
53.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本技术。
附图说明
54.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
55.图1是根据一示例性实施例示出的一种用于箔材转运及上下料的机器人的示意图。
56.图2是根据一示例性实施例示出的底盘的示意图。
57.图3是根据一示例性实施例示出的底盘的示意图。
58.图4是根据一示例性实施例示出的支撑架的示意图。
59.图5是根据一示例性实施例示出的竖直升降机构的示意图。
60.图6是根据一示例性实施例示出的水平直线移动机构的示意图。
61.图7是根据一示例性实施例示出的引导结构的示意图。
62.图8是根据一示例性实施例示出的支撑件的示意图。
63.图9是根据一示例性实施例示出的执行机构的示意图。
64.图中的附图标记包括：
65.100、底盘；101、舵轮；102、脚轮；103、悬臂；104、相机；105、第一磁条传感器；106、第二磁条传感器；107、第一激光传感器；108、第二激光传感器；109、车架；200、执行机构；210、锂电池组件；220、第二红外光电；300、料卷；400、支撑架；500、竖直升降机构；510、导向结构；511、第一直线导轨；512、第一滑块；513、导向板；520、顶升结构；521、顶升底板；522、驱动电机；523、换向箱；524、丝杆升降机；525、顶升顶板；600、水平直线移动机构；601、第二直线导轨；602、第二滑块；603、平移面板；604、减速电机；605、齿轮；606、齿条；607、光电感应片；608、槽型光电；609、限位挡块；700、引导结构；710、第一直线轴承；720、第二直线轴承；730、导向轴；740、压板；800、支撑件；801、防撞条；802、对射光电；803、第一红外光电；804、第一测距传感器；805、第二测距传感器；806、称重传感器；900、控制器。
具体实施方式
66.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
67.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
68.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
69.图1是根据一示例性实施例示出的一种用于箔材转运及上下料的机器人的示意图，如图1所示，该机器人可以包括：底盘100、支撑架400、竖直升降机构500、水平直线移动机构600、引导结构700、支撑件800及控制器900，所述支撑架400的下端固定在所述底盘100上；所述竖直升降机构500的一端固定在所述支撑架400的上端；所述水平直线移动机构600固定在所述竖直升降机构500的另一端上；所述引导结构700的一端固定在所述水平直线移动机构600上；所述支撑件800的一端固定在所述引导结构700的另一端，所述支撑件800上设置有用于检测料卷300有无同时辅助接料时降速缓冲的对射光电802、用于检测料卷300与所述支撑件800的距离的第一测距传感器804以及用于检测物料重量的称重传感器806；所述控制器900的输入端与所述对射光电802、第一测距传感器804和称重传感器806相连接，所述控制器900的输出端与所述竖直升降机构500和水平直线移动机构600相连接。
70.由上述实施例可知，本技术通过竖直升降机构500和水平直线移动机构600提高了竖直升降和水平移动过程中的稳定性；通过在支撑件800上设置对射光电802提高了转运及上下料过程中的安全性，通过在支撑件800上设置第一测距传感器804和称重传感器806提高了对接的精度。
71.在具体实施中，如图1所示，可以将所述支撑架400、竖直升降机构500、水平直线移动机构600、引导结构700及控制器900中封装在外壳中，封装后的所述支撑架400、竖直升降机构500、水平直线移动机构600、引导结构700、支撑件800及控制器900的整体结构可作为执行机构200，包含顶升和平移功能，用于支承料卷300并对料卷300进行高精度对接，其中料卷300直径不固定，芯轴尺寸固定；底盘100作为通用底盘100模块，采用双舵轮101的结构形式，满足全向行驶的要求，所述执行机构200安装在所述底盘100上。进行封装在一方面可以提升机器人的美观程度，另一方面实现了模块化，底盘100与执行机构200直接区分开，可以单独进行组装和测试，提高加工装配效率。
72.具体地，所述底盘100包括车架109、两对舵轮101和脚轮102及悬臂103，其中一对所述舵轮101和脚轮102安装在所述车架109的前侧；所述悬臂103安装在所述车架109的后侧，另一对舵轮101和脚轮102通过所述悬臂103安装在所述车架109的后侧。
73.在具体实施中，如图2所示，在车架109前侧，一个舵轮101和一个脚轮102直接单独安装于底盘100上；在车架109后侧，一个舵轮101和一个脚轮102分别通过螺钉安装于悬臂103上，悬臂103以销轴的方式与底盘100连接，能够以销轴为中心浮动，舵轮101、脚轮102与悬臂103作为三个支点，确定底盘100落地的平面，并且地面的不平，会通过悬臂103的浮动抵消，起到平稳底盘100的作用。
74.具体地，如图2所示，所述底盘上设置有用于采集地面二维码带的图像的相机104、用于识别地面磁条的第一磁条传感器105、用于提供停车位置信号的第二磁条传感器106及用于导航的第一激光传感器107和第二激光传感器108。
75.在具体实施中，相机104进行地面二维码带的图像的抓取，控制器900分析图像的偏移量，判断机器人与地面二维码带之间的偏移，进而控制舵轮101的转向与前进后退，对机器人的位置进行调整；可在底盘100底面两端分别设置所述第一磁条传感器105，由于磁条传感器只有点信号，需要两个磁条传感器的信号结合，两点定线，才能识别出机器人的姿态，从而进行实时调整，第一磁条传感器105识别地面磁条，对应传感器上信号点，以此判断
磁条传感器相对磁条的偏移量，通过固定于底盘两侧的两个第一磁条传感器105，可以判断出机器人的横移方向，安装第一磁条传感器105的两个点对应于地面磁条的偏移量，通过控制器900判断计算，给予舵轮101信号，调整机器人的位置；第二磁条传感器106用于识别地面张贴的垂直方向磁条，在识别到对应磁条在传感器中间位置的时候，发送信号，作为停车的位置点，提供停车位置信号，第二磁条传感器106只装一个是因为只需要点位的信号进行停车控制；如图3所示，底盘100上对角布置第一激光传感器107和第二激光传感器108，作为机器人行进过程中的导航传感器，激光能够扫描周围环境，通过对参照物的相对位置，判断机器人在行进过程中的位置，进而判断位置偏差，同样通过控制器900计算舵轮101需要的调整量，第一激光传感器107和第二激光传感器108分别覆盖270
°
角度范围，成对使用，能够使机器人做到360
°
全面扫描。
76.需要说明的是，上文中关于控制器900接收相机104、第一磁条传感器105、第一激光传感器107和第二激光传感器108的信号、计算并调整机器人位置的过程均为agv小车技术领域普遍通用的技术，此处不作赘述。
77.在具体实施中，如图4所示，所述支撑架400至少包括两个竖直安装的支撑板；为了提高支撑力和支承的稳定性，每个支撑板与另一支撑板相对的一侧的下部均可以设置一个三角支架。
78.具体地，所述竖直升降机构500包括两个导向结构510及顶升结构520，所述导向结构510设置在所述支撑架400侧面；所述顶升结构520安装在所述导向结构510之间。
79.具体地，所述导向结构510包括第一直线导轨511、第一滑块512及导向板513，所述第一直线导轨511竖直安装在所述支撑架400的侧面；所述第一滑块512滑动安装在所述第一直线导轨511上；所述导向板513安装在所述第一滑块512上。
80.在具体实施中，两个导向结构510可以分别安装在两个支撑板的外侧面，每个导向结构510包括至少一个第一直线导轨511，每个直线导轨上均设置有第一滑块512，导向板513安装在第一滑块512上，所述导向板513上表面安装顶升顶板525，与滑块结构垂直，采用滑块的形式，相较导向轴730形式，在高点位置能够有更好的导向精度。
81.具体地，所述顶升结构520包括顶升底板521、驱动电机522、换向箱523、丝杆升降机524及顶升顶板525，所述顶升底板521固定在所述支撑架400的上端；所述驱动电机522用于输出动力；所述换向箱523的输入端与所述驱动电机522的输出端相连接；所述丝杆升降机524的一端与所述换向箱523的输出端相连接；所述顶升顶板525安装在所述导向结构510之间，所述顶升顶板525的两侧固定在所述导向结构510上。
82.在具体实施中，如图5所示，驱动电机522安装在顶升底板521上，驱动电机522的输出端通过联轴器与换向箱523的输入端相连接，换向箱523的两个输出端分别通过联轴器连接第一丝杆升降机524和第二丝杆升降机524，所述第一丝杆升降机524的输出端和第二丝杆升降机524的输出端均固定在所述顶升顶板525上，顶升顶板525的两端则固定在两边的导向板513上。
83.具体地，在顶升过程中，驱动电机522输出的驱动力通过联轴器和换向箱523到达第一丝杆升降机524和第二丝杆升降机524，第一丝杆升降机524和第二丝杆升降机524输出向上的升力，使得顶升顶板525向上升起，由于滑块在滑轨上的限位起到了竖直方向的导向作用，相比于导向轴730导向在高点时导向能力下降的情况，直线导轨的导向稳定性更高。
84.具体地，所述水平直线移动机构600包括第二直线导轨601、第二滑块602、平移面板603、减速电机604、齿轮605、与所述齿轮605相啮合的齿条606及用于检测所述水平直线移动机构600的限位点及零位点的位置信号的光电感应片607和槽型光电608，所述第二直线导轨601水平固定在所述竖直升降机构500的上侧；所述第二滑块602滑动安装在所述第二直线导轨601上；所述平移面板603安装在所述第二滑块602上；所述减速电机604固定在所述竖直升降机构500上；所述齿轮605与所述减速电机604的输出端相连接；所述齿条606固定在所述平移面板603下侧。
85.在具体实施中，如图6所示，所述顶升底板521上安装有至少一个第二直线导轨601，本实施例中在顶升底板521上侧面的两端均安装了一个第二直线导轨601，以保持平移过程中的稳定性，每个第二直线导轨601上均安装有第二滑块602，平移面板603安装在第二滑块602上，同时齿条606安装于顶升底板521上，与齿轮605配合，使平移面板603能够在水平方向上滑动，齿轮605的旋转动力来自减速电机604，其中减速机固定于顶升底板521上；平移面板603的下侧面同时安装有限位挡块609和光电感应片607，顶升顶板525上侧面安装有槽型光电608，限位挡块609用于左右水平滑动方向上的限位，光电感应片607与槽型光电608配合，分别提供平移机构左右限位点及零位点位置信号，即光电感应片607会跟随平移面板603移动，在三个点位分别会被3个槽型光电608识别到，这三个点位分别是左右限位点及零点。
86.具体地，如图7所示，所述引导结构700包括第一直线轴承710及第二直线轴承720，所述第一直线轴承710的一端固定在所述水平直线移动机构600上，所述第二直线轴承720的一端固定在所述支撑件800的一端，所述第一直线轴承710通过导向轴730与所述第二直线轴承720相连接。在本实施例中，所述平移面板603上方的两侧均设置有一个引导结构700，均为上下两个直线轴承，中间导向轴730限位，两个直线轴承的轴端有压板740，防止轴向窜动，称重传感器806设置在两个引导结构700之间，引导结构700在竖直方向上导向，不承重，可以保证称重传感器806的准确性，称重传感器806设置在支撑件800的下方。
87.具体地，所述支撑件800上设置有防撞条801，用于减轻料卷300和机器人由于碰撞造成的损伤。
88.具体地，所述支撑件800上设置有用于检测料卷300在所述机器人上前后方向的偏移的第二测距传感器805。
89.具体地，所述支撑件800上设置有用于检测所述机器人运动过程中料卷300有无脱离支撑板限位范围的第一红外光电803。
90.在具体实施中，测距传感器可以为激光测距传感器或红外测距传感器，可根据需要自行进行选择。
91.在一实施例中，如图8所示，支撑件800安装于平移面板603上，并且有不同安装档位，对应不同料卷300的宽度尺寸，支撑件800上对应安全保护包括：防撞条801，对射光电802，第一红外光电803，第一测距传感器804、第二测距传感器805和称重传感器806；称重传感器806用于检测物料重量，判定物料有无状态；第一测距传感器804用于检测料卷300与支撑件800的距离，用于接料时，降速缓冲，减少对料卷300的冲击；第二测距传感器805用于检测料卷300在机器人上前后方向的偏移，若料卷300偏移过多，对接过程中会导致无法准确放料，因此两侧对称设置第二测距传感器805，如果有一个第二测距传感器805无信号，则表
示料卷300偏移出安全范围，另外，第二测距传感器805还同时检测在于机台对接时，机台与支撑板的安全距离，防止顶升过程机器人上装机构与机台碰撞；第一红外光电803作用在于检测机器人运动过程中，料卷300有无脱离支撑件800限位范围，尤其是横移时的急停和启动过程；对射光电802作用作为另一层检测，料卷300有无，同时辅助接料时的降速缓冲；防撞条801属于物理防护，在对接过程中发生碰撞会直接停机，防止进一步的对机台、料卷300、机器人本体造成损伤。
92.在本实施例中，第一测距传感器804、第二测距传感器805和第一红外光电803安装于支撑板上的固定钣金，对射光电802安装于支撑板凹槽两侧钣金内，凹槽两侧开孔使光电信号相通。
93.具体地，该机器人还可以包括用于为竖直升降机构500和水平直线移动机构600提供电力的锂电池组件210，与驱动电机522和减速电机604分别电连接。
94.在一实施例中，如图9所示，执行机构200上的四个角各设置有一个第二红外光电220，作用是在机器人与机台对接时，通过贴在机台对应位置的反射板对行进方向进行初步判断，行进方向的两个第二红外光电220都收到反射信号说明可以继续对接。
95.在一实施例中，所述控制器900接料放料过程，通过控制器900输入端的各种传感器的信号，对对接全程进行监测，确保料卷300有在正确位置放置，同时对射光电802和第一测距传感器804能够在芯轴接近时调整顶升速度，实现柔性对接。
96.本技术提供的一种用于箔材转运及上下料的机器人的工作原理如下：全向底盘100可以满足复杂场景路线下，机器人在导航激光的指引下，以各种方向进入上下料的对接设备，在通过磁条传感器以及二维码相机104，在与设备对接上下料时，进行精准定位；到位后，利用执行机构200的顶升机构，将料卷300送至指定高度，在此过程，控制系统通过前端的各类传感器，对对接过程全程监测，阻断所有风险，保障料卷300不会发生碰撞损坏，且机器人不会对设备发生碰撞；整个过程，脱离人工动作，且对于较重的箔材料卷300运输，提高工作效率及安全性。
97.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
98.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。