技术领域
[0001] 本
发明属于
植物工厂机器人技术领域，尤其涉及植物工厂机器人立体作业装置。
背景技术
[0002] 在大型菌藻类植物工厂中，人工搬运菌藻类是一种工作量巨大的人
力劳动。人工搬运，不仅效率低下，而且劳务费投入成本高。由此，一种具有搬运功能的作业机器人应运而生。
[0003] 传统的菌藻类植物工厂搬运机器人，仅局限在地面或者低层植物柜进行工作，其工作受到地面情况、移动不平稳等限制，难以达到立体式的植物工厂的搬运要求。轨道是机器人行走的道路，道路宽广，则机器人行走的空间就不会受限制；
电机是机器人前进的动力，动力充足，则机器人完成任务时没有后顾之忧。
[0004] 因此，基于这些问题，提供一种能够进行变轨操作实现多方位搬运、动力充足的植物工厂机器人立体作业装置，具有重要的现实意义。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种能够进行变轨操作实现多方位搬运、动力充足的植物工厂机器人立体作业装置。
[0006] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007] 植物工厂机器人立体作业装置，包括地轨、机器人行走装置、轨道架、天轨；所述轨道架有若干个，且为框型结构，所述轨道架沿所述地轨或者天轨方向依次布设且被竖直固定，所述地轨、天轨分别安装在轨道架的底端、顶端，所述机器人行走装置安装在地轨和天轨之间，并能沿所述地轨和天轨的轨道方向移动；
[0008] 所述地轨或天轨包括固定轨道、可移动模
块，所述地轨或天轨通过固定轨道与可移动模块的变换组装形成“n”型或半框型轨道。
[0009] 进一步的，动模块包括滑
轨底座、
丝杠、第一交流电机、
支撑板、第一可移动轨道、第二可移动轨道；所述第一交流电机固定安装在所述滑轨底座上，且第一交流电机通过
联轴器与丝杠连接，支撑板与所述丝杠
螺纹连接，所述第一可移动轨道、第二可移动轨道均固定安装在支撑板上，所述支撑板两侧与所述滑轨底座上的滑轨匹配，使得所述第一可移动轨道、第二可移动轨道在丝杠轴向方向移动时通过滑轨限位。
[0010] 还包括行程
开关，所述行程开关固定设置在所述滑轨底座上，所述行程开关辅助控制所述第一可移动轨道、第二可移动轨道的移动距离，使得所述第一可移动轨道或第二可移动轨道与固定轨道组装形成“n”型或半框型轨道。
[0011] 进一步的，所述机器人行走装置包括
机械臂、升降装置、至少一个机械手机构，所述机械臂两端均固定设有行走机构，所述行走机构至少包括一对主动轮，所述主动轮两侧分别设有一个从动轮，任意一个所述主动轮通过第一
伺服电机驱动其运动，所述主动轮和从动轮可随地轨和天轨形状的变化而转动，从而使得所述机器人行走装置通过主动轮和从动轮在所述地轨和天轨上移动；
[0012] 所述升降装置可沿所述机械臂升降，所述机械手机构与所述升降装置固定连接，在所述升降装置升降时可带动所述机械手机构升降；
[0013] 所述机械手机构包括安装座、伺服电机、第一
定位板、第二定位板、机械爪、控制机构、
齿轮滚动装置，第一定位板安装在所述安装座内部，第二定位板下方固定设有若干个机械爪，所述伺服电机固定安装在安装座的顶部，所述第一定位板在所述伺服电机驱动下沿所述安装座长度方向移动，所述第二定位板在第一定位板移动时，通过齿轮滚动装置可沿所述第一定位板移动方向移动；
[0014] 所述控制机构控制所述升降装置、第一伺服电机、第一交流电机及伺服电机工作。
[0015] 进一步的，所述齿轮滚动装置包括第一锯
齿条、第二锯齿条、第三锯齿条、一对工字型定位板，一对工字型定位板两侧形成凹陷的滑道，一对所述工字型定位板顶部与第一定位板底面固定连接，所述安装座为半
框架结构，所述安装座两
侧壁上均设有若干
滑轮，所述滑轮位于工字型定位板一侧的滑道内，所述第二定位板上表面设有一对支撑板，所述支撑板上设有若干个滑轮，所述滑轮位于工字型定位板另一侧的滑道内，所述第一锯齿条固定位于所述第一定位板上表面，所述伺服电机可通过驱动所述第一锯齿条从而带动所述第一定位板移动，所述第二锯齿条固定位于所述安装座顶端内壁上，所述第三锯齿条固定位于所述第二定位板上表面，所述第一定位板上还转动设有齿轮，所述齿轮穿过所述第一定位板并分别与第二锯齿条、第三锯齿条
啮合。
[0016] 进一步的，所述机械爪为长条状结构，且机械爪的两端底面分别安装电磁
铁吸盘。
[0017] 进一步的，所述电
磁铁吸盘通过所述控制机构控制电源给其通电进行货物的抓取。
[0018] 进一步的，所述升降装置通过机械臂上的
导轨沿机械臂进行升降，所述安装座通过
连接杆与升降装置进行固定。
[0019] 进一步的，所述升降装置为中间贯通的框架结构，升降装置内框壁与皮带固定连接，皮带通过电机带动转动从而带动所述升降装置上下升降。
[0020] 本发明的优点和积极效果是：
[0021] 本发明可通过控制机构使得主动轮被第一伺服电机驱动，从而实现机器人行走装置的前进或后退，根据植物工厂搬运需要，可选择选择机器人行走装置是否需要变换轨道运行，通过行程开关辅助及控制机构控制第一交流电机控制第一可移动轨道、第二可移动轨道的移动距离，使得第一可移动轨道或第二可移动轨道与固定轨道组装形成“n”型或半框型轨道；若需要对植物生长柜高层进行搬运，则由控制箱控制升降装置将机械手机构运送到
指定的高度后，再由伺服电机驱动第一定位板移动，从而带动第二定位板达到指定
位置，由电源给电磁铁吸盘通电进行货物的抓取搬运。
附图说明
[0022] 以下将结合附图和
实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0023] 图1为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的结构示意图；
[0024] 图2为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的可移动模块的结构示意图；
[0025] 图3为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的主动轮、从动轮在地轨或天轨上的结构示意图；
[0026] 图4为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的结构示意图；
[0027] 图5为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的机械手机构及升降装置的结构示意图；
[0028] 图6为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的机械手机构的结构剖面图；
[0029] 图7为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的升降装置升降的结构示意图；
具体实施方式
[0030] 首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“
水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033] 下面就结合图1至图7来具体说明本发明。
[0034] 实施例1
[0035] 图1为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的可移动模块的结构示意图；图3为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的主动轮、从动轮在地轨或天轨上的结构示意图；图4为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的机械手机构及升降装置的结构示意图；图6为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的机械手机构的结构剖面图；图7为本发明实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置的机器人行走装置的升降装置升降的结构示意图；如图1～7所示，本实施例提供的植物工厂机器人立体作业装置，包括地轨20、机器人行走装置、轨道架21、天轨22；所述轨道架21有若干个，且为框型结构，所述轨道架21沿所述地轨20或者天轨22方向依次布设且被竖直固定，所述地轨20、天轨22分别安装在轨道架21的底端、顶端，所述机器人行走装置安装在地轨20和天轨22之间，并能沿所述地轨20和天轨22的轨道方向移动；
[0036] 所述地轨20或天轨22包括固定轨道201、可移动模块，所述地轨20或天轨22通过固定轨道201与可移动模块的变换组装形成“n”型或半框型轨道。
[0037] 具体的，所述可移动模块包括滑轨底座202、丝杠203、第一交流电机204、支撑板205、第一可移动轨道206、第二可移动轨道207；所述第一交流电机204固定安装在所述滑轨底座202上，且第一交流电机204通过联轴器与丝杠203连接，支撑板205与所述丝杠203
螺纹连接，所述第一可移动轨道206、第二可移动轨道207均固定安装在支撑板205上，所述支撑板205两侧与所述滑轨底座202上的滑轨208匹配，使得所述第一可移动轨道206、第二可移动轨道207在丝杠203轴向方向移动时通过滑轨208限位，通过第一交流电机204驱动丝杠
203转动，从而带动第一可移动轨道206、第二可移动轨道207移动，从而实现所述地轨20或天轨22形状的变换。
[0038] 还包括行程开关209，所述行程开关209固定设置在所述滑轨底座202上，所述行程开关209辅助第一交流电机204控制所述第一可移动轨道206、第二可移动轨道207的移动距离，使得所述第一可移动轨道206或第二可移动轨道207与固定轨道201组装形成“n”型或半框型轨道，具体的，行程开关209可采用市场上现有产品，安装时可根据滑轨底座202上第一可移动轨道206、第二可移动轨道207的尺寸或者安装位置来安装行程开关209。
[0039] 需要说明的是，机器人行走装置包括机械臂12、升降装置6、至少一个机械手机构，所述机械臂12两端均固定设有行走机构，所述行走机构至少包括一对主动轮23，所述主动轮23两侧分别设有一个从动轮24，在本实施例中，地轨20或天轨22的横截面形状如图3所示，使得主动轮23及两侧的从动轮24嵌在地轨20或天轨22上，任意一个所述主动轮23通过第一伺服电机25驱动其运动，其余主动轮23被带动在地轨20或天轨22上移动，在本实施例中，与地轨20
接触端的位于前进一侧的主动轮23被第一伺服电机25驱动，所述主动轮23和从动轮24可随地轨20和天轨22形状的变化而转动，具体的，主动轮23和从动轮24在安装时，可转动安装在机械臂12的两端，在本实施例中，主动轮23和从动轮24可转动安装在机械臂12两端的安装板26上，从而使得所述机器人行走装置通过主动轮23和从动轮24在所述地轨
20和天轨22上移动；所述升降装置6可沿所述机械臂12升降，所述机械手机构与所述升降装置6固定连接，在所述升降装置6升降时可带动所述机械手机构升降，具体的，在本实施例中，机械手机构通过连接辊19与所述升降装置6固定连接；
[0040] 所述机械手机构包括安装座1、伺服电机2、第一定位板31、第二定位板32、机械爪4、控制机构8、齿轮滚动装置10，第一定位板31安装在所述安装座1内部，第二定位板32下方固定设有若干个机械爪4，所述伺服电机2固定安装在安装座1的顶部，所述第一定位板31在所述伺服电机2驱动下沿所述安装座1长度方向移动，所述第二定位板32在第一定位板31移动时，通过齿轮滚动装置10可沿所述第一定位板31移动方向移动；
[0041] 所述控制机构8控制所述升降装置6、第一伺服电机25、第一交流电机204及伺服电机2工作，需要说明的是，所述控制机构8可以采用现有的控
制模块，如PLC
控制器或者
单片机，只要实现本发明所需要的需求即可，不必拘泥于具体的型号或结构。
[0042] 需要说明的是，在本实施例中，所述齿轮滚动装置10包括第一锯齿条101、第二锯齿条102、第三锯齿条103、一对工字型定位板104，一对工字型定位板104两侧形成凹陷的滑道105，一对所述工字型定位板104顶部与第一定位板31底面通过
螺栓固定连接，所述安装座1为半框架结构，所述安装座1两侧壁上均设有若干滑轮7，滑轮7采用现有产品即可，所述滑轮7位于工字型定位板104一侧的滑道105内，所述第二定位板32上表面设有一对支撑板11，所述支撑板11上设有若干个滑轮7，所述滑轮7位于工字型定位板104另一侧的滑道105内，所述第一锯齿条101固定位于所述第一定位板31上表面，所述伺服电机2可通过驱动所述第一锯齿条101从而带动所述第一定位板31移动，在本实施例中，伺服电机2输出端换向后，通过齿轮带动第一锯齿条101移动，当第一定位板31移动时，工字型定位板104与所述安装座1两侧壁上的若干滑轮7相对滑动，减小了
摩擦力，所述第二锯齿条102固定位于所述安装座1顶端内壁上，所述第三锯齿条103固定位于所述第二定位板32上表面，所述第一定位板31上还转动设有齿轮14，所述齿轮14穿过所述第一定位板31并分别与第二锯齿条102、第三锯齿条103啮合，具体的，在本实施例中，第一定位板31底面固定设有一对安装板15，所述齿轮14通过
转轴安装在所述安装板15之间，为了减小摩擦，可以考虑，转轴与安装板15之间设置
轴承，当第一定位板31移动时，齿轮14在第二锯齿条102作用下转动，从而带动第三锯齿条103移动，所述第三锯齿条103移动从而带动第二定位板32移动，当第二定位板32移动时，支撑板11上的滑轮7沿工字型定位板104另一侧的滑道105滑动，从而减少摩擦。
[0043] 所述机械爪为长条状结构，且机械爪4的两端底面分别安装电磁铁吸盘5，需要说明的是，电磁铁吸盘5采用的是现有产品，在本实施例中，采用的是乐清市优速电器有限公司生产的型号为TS-P25/20的电磁铁，其中，所述电磁铁吸盘5通过所述控制机构8控制电源13给其通电进行货物的抓取，需要说明的是，电源13给本装置中需要供电的模块供电。
[0044] 所述升降装置6通过机械臂12上的导轨9沿机械臂12进行升降，所述安装座1通过连接杆15与升降装置6进行固定，需要说明的是，在本实施例中可以考虑，升降装置上安装若干个滑轮7，通过滑轮7嵌入导轨9，从而使其在升降时减小摩擦。
[0045] 需要说明的是，所述升降装置6为中间贯通的框架结构，升降装置6内框壁与皮带固定连接，在本实施例中，可以考虑，如图7所示，升降装置6内框壁相对的两侧均通过固定模块16与皮带17固定连接，固定模块16采用常规的固定机构即可，只要实现升降装置6与皮带17的固定即可，皮带17通过皮带轮18使其升降，在本实施例中，皮带轮18采用四个，通过合适位置的安装实现电机对其的驱动，其中皮带轮1801被电机驱动，四个皮带轮被固定安装在机械臂12的合适位置，皮带轮1801通过电机驱动转动，通过电机带动皮带轮1801转动从而带动所述升降装置6上下升降。
[0046] 需要说明的是，本发明中的固定连接方式采用现有技术中成熟的螺栓、
铆钉、
焊接等常规手段，在此不再赘述，但由于上述原因，不会影响本领域技术人员的重复再现。
[0047] 作为举例，在本实施例中，由操作者操作控制机构8，使得地轨20接触端的位于前进一侧的主动轮23被第一伺服电机25驱动，其余的主动轮23被带动，根据植物工厂搬运需要，可选择选择机器人行走装置是否需要变换轨道运行，当需要变换轨道时，通过行程开关209辅助及控制机构8控制第一交流电机204控制第一可移动轨道206、第二可移动轨道207的移动距离，使得第一可移动轨道206或第二可移动轨道207与固定轨道201组装形成“n”型或半框型轨道；若需要对植物生长柜高层进行搬运，则由控制箱8控制升降装置6将机械手机构运送到指定的高度后，再由伺服电机2的运转进行控制安装座1内部的齿轮滚动装置
10，从而带动第二定位板32、安装在第二定位板32下面的机械爪4以及安装在机械爪4两端的电磁铁吸盘5进行前后的移动，待第二定位板32向前达到指定位置时，由电源13给电磁铁吸盘5通电进行货物的抓取，抓取货物后，伺服电机再次工作，带动齿轮滚动装置10动作，从而将第二定位板32、安装在第二定位板32下面的机械爪4以及安装在机械爪4两端的电磁铁吸盘5运行到初始位置，完成机械手的回收。
[0048] 以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的
专利涵盖范围之内。
