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一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人

阅读:78发布:2023-05-27

专利汇可以提供一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配 机器人 ,包括具有全向移动功能的移动平台和具有装配功能的装配机器人;移动平台包括车体,车体安装有四套主动式万向轮和四套独立驱动的升降 支撑 装置。本发明的全向移动式双臂装配机器人一方面具有全向移动功能,能够在狭小的空间内自由穿梭;另一方面,配合四套独立驱动的升降支撑装置,即使地面高低不平,也可使 车身 很牢靠的固定在地面上,从而可使装配机器人进行高速高 精度 装配作业。,下面是一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人专利的具体信息内容。

1.一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人,包括具有全向移动功能的移动平台(100)和具有装配功能的装配机器人;其特征是:所述的移动平台(100)包括车体(103),所述车体(103)安装有四套主动式万向轮(101)和四套独立驱动的升降支撑装置(102)。
2.根据权利要求1所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的升降支撑装置(102)包括支腿(102-1)、通过丝杠传动机构驱动所述支腿(102-1)升降的电机(102-11)、以及用于反馈支腿(102-1)着地状态以控制电机(102-11)驱动行程的压传感器(102-2)。
3.根据权利要求2所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的丝杠传动机构包括与车体(103)固定连接的固定套(102-9)、设于固定套(102-9)内并由电机(102-11)驱动的梯形丝杆(102-5)、滑动设于固定套(102-9)内的滑轴(102-4);所述滑轴(102-4)安装有传动螺母,所述的梯形丝杆(102-5)与传动螺母螺纹配合,驱动滑轴(102-4)在固定套(102-9)内升降;所述的压力传感器(102-2)和支腿(102-1)安装在滑轴(102-4)的下端。
4.根据权利要求3所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述固定套(102-
9)的内壁制有导向槽,所述滑轴(102-4)安装有与所述导向槽滑动配合的导向平键(102-
6)。
5.根据权利要求4所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述滑轴(102-4)内部制有容纳梯形丝杆(102-5)的螺杆腔,所述的传动螺母由固定在螺杆腔的端口的第一传动螺母(102-7)和第二传动螺母(102-8)组成;所述的梯形丝杆(102-5)与第一传动螺母(102-7)和第二传动螺母(102-8)分别通过螺纹配合。
6.根据权利要求5所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的第一传动螺母(102-7)和第二传动螺母(102-8)同轴心并排安装,两者之间具有安装间隙(104);在第一传动螺母(102-7)与第二传动螺母(102-8)之间设有用于调整所述安装间隙(104)大小的调整螺钉(102-12)、以及用于固定第一传动螺母(102-7)与第二传动螺母(102-8)的连接螺钉。
7.根据权利要求3所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的压力传感器(102-2)一端与所述的支腿(102-1)固定连接,另一端通过连接法兰(102-3)与所述的滑轴(102-4)底端固定连接。
8.根据权利要求1所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的装配机器人为双臂装配机器人(200),包括对称倾斜布置的两台机械手臂(200-1),所述的机械手臂(200-1)与所述的移动平台(100)的车体(103)固定连接。
9.根据权利要求8所述的全向移动式双臂装配机器人,其特征在于:所述的装配机器人包括机械手臂(200-1),所述的机械手臂(200-1)安装有六维力传感器(200-2)和末端执行器(200-3)。

说明书全文

一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及移动装配机器人,具体涉及一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人。

背景技术

[0002] 目前,移动机器人为实现全向移动功能,采用主动式万向轮是一种很好的解决办法。然而,不管采用哪种轮子,当移动机器人到位后,由于驱动轮传动的间隙、减震装置的弹性…等多种原因导致移动机器人本体在外的作用下会产生晃动、偏移甚至倾斜等多种不利的影响,这对于移动装配场合非常不利。
[0003] 专利号为201721912660.2、专利名称为一种移动机器人稳定机构及装有该稳定机构的移动机器人的实用新型专利,以及专利号为201822004210.4、专利名称为一种移动机器人到位自动定装置的实用新型专利,均公开了在移动机器人左右两侧设置两套独立升降装置的技术方案,每套升降装置带有两条支腿,从而带动四条支腿同步顶起。但是因为地面工况复杂,当地面高低不平时,此方法必然会出现一条支腿悬空,从而影响稳定性。专利号为201320591698、专利名称为一种全向智能移动装配机器人的实用新型专利,采用类似麦克纳母轮的方式实现全向移动,此方式对地面的摩擦很大,且在侧行和转向时运动不连续。此专利也提到了在车体四周采用电动螺杆支撑的方式提高车身的稳定性,但是并未有进一步的介绍,也没有提出如何保证四条支腿全部落地的办法。

发明内容

[0004] 本发明针对上述现有技术缺陷,而提供一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人,一方面具有全向移动功能,能够在狭小的空间内自由穿梭;另一方面,配合四套独立驱动的升降支撑装置,即使地面高低不平,也可使车身很牢靠的固定在地面上,从而可使装配机器人进行高速高精度装配作业。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人,包括具有全向移动功能的移动平台和具有装配功能的装配机器人;移动平台包括车体,车体安装有四套主动式万向轮和四套独立驱动的升降支撑装置。
[0006] 作为上述技术方案的进一步改进,升降支撑装置包括支腿、通过丝杠传动机构驱动支腿升降的电机、以及用于反馈支腿着地状态以控制电机驱动行程的压力传感器
[0007] 作为上述技术方案的进一步改进,丝杠传动机构包括与车体固定连接的固定套、设于固定套内并由电机驱动的梯形丝杆、滑动设于固定套内的滑轴;滑轴安装有传动螺母,梯形丝杆与传动螺母螺纹配合,驱动滑轴在固定套内升降;压力传感器和支腿安装在滑轴的下端。
[0008] 作为上述技术方案的进一步改进,固定套的内壁制有导向槽,滑轴安装有与导向槽滑动配合的导向平键。
[0009] 作为上述技术方案的进一步改进,滑轴内部制有容纳梯形丝杆的螺杆腔,传动螺母由固定在螺杆腔的端口的第一传动螺母和第二传动螺母组成;梯形丝杆与第一传动螺母和第二传动螺母分别通过螺纹配合。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进,第一传动螺母和第二传动螺母同轴心并排安装,两者之间具有安装间隙;在第一传动螺母与第二传动螺母之间设有用于调整安装间隙大小的调整螺钉、以及用于固定第一传动螺母与第二传动螺母的连接螺钉。
[0011] 作为上述技术方案的进一步改进,压力传感器一端与支腿固定连接,另一端通过连接法兰与滑轴底端固定连接。
[0012] 作为上述技术方案的进一步改进,装配机器人为双臂装配机器人,包括对称倾斜布置的两台机械手臂,机械手臂与移动平台的车体固定连接。
[0013] 作为上述技术方案的进一步改进,装配机器人包括机械手臂,机械手臂安装有六维力传感器和末端执行器
[0014] 与现有技术相比,本发明的全向移动式双臂装配机器人具有以下优点:
[0015] 1、基本主动万向轮的全向移动平台具有滚动平稳,不易打滑,控制简单,能够在狭小的空间内自由穿梭;
[0016] 2、四套独立驱动、具有压力检测的升降支撑装置能够适应地面高低不平的工况,保证四条支腿都能落地;并且双传动螺母设计能够消除丝杆传动的间隙,最大程度的保证车体的稳定性,提高装配精度。
[0017] 3、双臂装配机器人的两台协作手臂相互协调配合可以完成单只手臂不能完成的更复杂的装配任务。附图说明
[0018] 图1为全向移动式双臂装配机器人的主视图。
[0019] 图2为全向移动平台的底部视图。
[0020] 图3为全向移动式双臂装配机器人的侧视图。
[0021] 图4为升降支撑装置收缩状态的内部结构图。
[0022] 图5为升降支撑装置支撑状态的内部结构图。
[0023] 图6为升降支撑装置I处的局部放大视图。
[0024] 图7为全向移动式双臂装配机器人的立体图。
[0025] 图1至图7的附图标记为:移动平台100、双臂装配机器人200、主动式万向轮101、升降支撑装置102、支腿102-1、压力传感器102-2、连接法兰102-3、滑轴102-4、梯形丝杆102-5、导向平键102-6、第一传动螺母102-7、第二传动螺母102-8、固定套102-9、减速机102-10、电机102-11、调整螺钉102-12、车体103、安装间隙104、机械手臂200-1、六维力传感器200-
2、末端执行器200-3。

具体实施方式

[0026] 下面结合实施例与附图1至7对本发明作进一步详细描述,需要指出的是,以下实施例旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。
[0027] 如图1至图3所示,本实施例的全向移动式双臂装配机器人,主要包括移动平台100和具有装配功能的双臂装配机器人200。移动平台100包括车体103,车体103安装有四套主动式万向轮101和四套独立驱动的升降支撑装置102。
[0028] 双臂装配机器人200主要包括机械手臂200-1、六维力传感器200-2和多种末端执行器200-3等部件。机械手臂200-1与移动平台100的车体103固定连接。
[0029] 四套主动式万向轮101使得移动平台100具备全向移动功能,可在二维平面内沿任意方向移动,实现直行、横行、斜行、原地旋转等功能,能够在狭小的空间内自由穿梭。
[0030] 升降支撑装置102包括支腿102-1、通过丝杠传动机构驱动所述支腿102-1升降的电机102-11、以及用于反馈支腿102-1着地状态以控制电机102-11驱动行程的压力传感器102-2。
[0031] 丝杠传动机构包括与车体103固定连接的固定套102-9、设于固定套102-9内并由电机102-11驱动的梯形丝杆102-5、滑动设于固定套102-9内的滑轴102-4;所述滑轴102-4安装有与所述梯形丝杆102-5螺纹配合的传动螺母;压力传感器102-2和支腿102-1安装在滑轴102-4的下端。
[0032] 固定套102-9的内壁制有导向槽,所述滑轴102-4安装有与所述导向槽滑动配合的导向平键102-6。
[0033] 滑轴102-4内部制有容纳梯形丝杆102-5的螺杆腔,所述的传动螺母由固定在螺杆腔的端口的第一传动螺母102-7和第二传动螺母102-8组成;所述的梯形丝杆102-5与第一传动螺母102-7和第二传动螺母102-8螺纹配合。
[0034] 第一传动螺母102-7和第二传动螺母102-8同轴心并排安装,两者之间具有安装间隙104;在第一传动螺母102-7与第二传动螺母102-8之间设有用于调整所述安装间隙104大小的调整螺钉102-12、以及用于固定第一传动螺母102-7与第二传动螺母102-8的连接螺钉。
[0035] 装配时,首先将第一传动螺母102-7与滑轴102-4连接;然后,通过第二传动螺母102-8沿周向均布的3个调整螺钉102-12来调整第一传动螺母102-7和第二传动螺母102-8之间的间隙从而消除丝杆传动的间隙,最大程度的提高移动平台100的稳定性;最后将第二传动螺母102-8与第一传动螺母102-7通过连接螺钉固连。
[0036] 压力传感器102-2一端与所述的支腿102-1固定连接,另一端通过连接法兰102-3与所述的滑轴102-4固定连接。压力传感器102-2用来检测该条支腿102-1是否落地,如果没有落地升降支撑装置102进一步伸长直至该条支腿102-1落地为止,从而保证了即使地面高低不平,四条支腿102-1也能全部落地,避免出现支腿102-1悬空的情况。
[0037] 固定套102-9通过螺钉与移动平台100的车体103连接;支腿102-1、压力传感器102-2、连接法兰102-3、滑轴102-4、导向平键102-6、第一传动螺母102-7、第二传动螺母
102-8通过螺钉全部连接成为一个整体形成直线运动单元;电机102-11旋转通过减速机
102-10减速后使梯形丝杆102-5旋转,梯形丝杆102-5和第一传动螺母102-7、第二传动螺母
102-8构成丝杆副,从而将电机102-11的旋转运动转化为直线运动单元的直线运动。导向平键102-6在固定套102-9的导向槽内运动,导向槽的上下极限位置决定了升降支撑装置102的最大行程。
[0038] 双臂装配机器人200为对称倾斜布置的两台多关节机械手臂200-1,在机械手臂200-1末端装有六维力传感器200-2和不同种类的末端执行器200-3,两台机械手臂200-1相互协调配合可以完成单只手臂不能完成的更复杂的装配任务。
[0039] 综上,基于主动万向轮的全向移动式双臂装配机器人的具体运作方式如下:四套主动式万向轮101使移动平台100具备全向移动功能;当移动平台100移动到某一工位后,移动平台100停止运动,四套独立驱动并具有压力检测功能的升降支撑装置102开始同步顶升,将移动平台100整体顶升起一定高度,并依靠丝杆运动副的自锁功能牢牢的固定在此位置,此时,四套主动式万向轮101悬空,与地面不接触;然后,双臂装配机器人200可根据装配任务进行高速高精度装配作业,当此工位装配任务结束,需要换工位时,四套升降支撑装置102同步下降至初始位置;此时,四套主动式万向轮101恢复至初始状态,移动平台100开始移动至下一工位,如此循环工作。
[0040] 以上实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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