物流码垛机器人小车及其搬运码垛方法技术

本发明专利技术公开了一种智能物流码垛机器人小车及其搬运码垛方法。多自由度码垛机器人往往只应用于大型智能化的工厂，只能进行固定地点码垛，而AGV小车只能进行物品搬运，不能进行码垛。本发明专利技术物流码垛机器人小车，包括行进机构、抓取机构和装载机构。行进机构包括小车底板、行进驱动组件、定位光电传感器、超声波传感器和寻迹传感器。装载机构包括装载机械爪、装载底板和装载舵机。抓取机构包括连杆伸缩组件、云台旋转组件和夹持组件。连杆伸缩组件包括多根连杆、末端关节架、第一驱动舵机、第二驱动舵机、舵机安装底座和三角连杆。本发明专利技术能够自动化循迹搬运码垛物品，代替人工，提高效率，节约成本，实现智能化。

【技术实现步骤摘要】
物流码垛机器人小车及其搬运码垛方法
本专利技术属于物流码垛
，具体涉及一种物流码垛机器人小车及其搬运码垛方法。
技术介绍
现代高端科技研制的各种类型机器人，已经在众多个领域得到较广泛的应用。随着计算机技术和人工智能的高速发展，机器人在各个领域中的作用越来越重要。随着机器人应用越来越广泛，智能控制的机器人面临着巨大的挑战，机器人越来越需要具有较强的自主运动能力和环境适应能力。而现在的机器人动作单一，对于智能化而言具有非常大的局限性；多自由度机器人集灵活性、准确性、稳定性等特点于一身。在国内，多自由度码垛机器人往往只应用于大型智能化的工厂，AGV小车只能进行单一路线的搬运指定物料，其余工作需要人工完成，而没有一种能够把物流和码垛相结合的智能化机器人。为了应对物流公司以及仓库日渐增大的工作压力，设计一种能够自动搬运码垛的智能化装置十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种物流码垛机器人小车及其搬运码垛方法。本专利技术物流码垛机器人小车，包括行进机构、抓取机构和装载机构。所述的行进机构包括小车底板(1)、行进驱动组件、定位光电传感器、超声波传感器和寻迹传感器。所述的小车底板(1)由行进驱动组件进行驱动。a个寻迹传感器均固定在小车底板(1)的头端，2≤a≤8。a个寻迹传感器沿底板的宽度方向依次排列设置。所述的超声波传感器固定在小车底板(1)的头端。所述的定位光电传感器固定在底板一侧的中部。所述的装载机构包括装载机械爪(8)、装载底板(22)和装载舵机。所述的装载机械爪(8)安装在装载底板(22)上，并由装载舵机驱动。装载机构共有n个，1≤n≤6。n个装载机构内的装载底板(22)均与小车底板(1)固定。所述的抓取机构包括连杆伸缩组件、云台旋转组件和夹持组件；所述的云台旋转组件包括安装盘(9)、底部舵机(11)和安装架(10)。所述安装架(10)的底面与小车底板(1)固定。安装盘(9)支承在安装架(10)上。安装盘(9)由底部舵机(11)驱动。所述的连杆伸缩组件包括第一连杆(15)、第二连杆(19)、第三连杆(20)、第四连杆(12)、第五连杆(18)、第六连杆(17)、末端关节架、第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)、舵机安装底座(25)和三角连杆(27)。所述的第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)均与舵机安装底座(25)固定。第一驱动舵机(24)的输出轴与第一连杆(15)的一端固定。第一连杆(15)的另一端与三角连杆(27)的第一个角点铰接。三角连杆(27)的第二个角点与第二连杆(19)的一端铰接。第二连杆(19)的另一端与舵机安装底座(25)铰接。三角连杆(27)的第三个角点与第三连杆(20)的一端铰接。第三连杆(20)的另一端与末端关节架铰接。第二驱动舵机(23)的输出轴与第四连杆(12)的一端固定；第四连杆(12)的另一端与第五连杆(18)的一端铰接。第五连杆(18)的另一端与第六连杆(17)的一端铰接。第六连杆(17)的中部与第一连杆(15)铰接。第六连杆(17)的另一端与末端关节架铰接。所述的夹持组件包括翻转舵机(31)、夹持支架(34)、夹持爪、固定支架(38)和夹持驱动件。所述的固定支架(38)与末端关节架固定。翻转舵机(31)固定在固定支架(38)上；翻转舵机(31)输出轴与夹持支架(34)固定。夹持爪安装在夹持支架(34)上，并由夹持驱动件驱动。夹持支架(34)上固定有颜色识别传感器。进一步地，所述的连杆伸缩组件还包括支撑轴(26)、第七连杆(13)、第八连杆(14)和第九连杆(16)。所述支撑轴(26)的两端与第一连杆(15)、第四连杆(12)分别构成转动副。第七连杆(13)及第八连杆(14)的一端均与支撑轴(26)构成转动副。第八连杆(14)与第一连杆(15)形状相同且固定在一起。第七连杆(13)与第四连杆(12)形状相同且固定在一起。第九连杆(16)与第六连杆(17)形状相同且固定在一起。第七连杆(13)设置在第四连杆(12)与第一连杆(15)之间。第八连杆(14)设置在第四连杆(12)与第七连杆(13)之间。第七连杆(13)与第五连杆(18)铰接，且铰接轴轴线与第四连杆(12)、第五连杆(18)铰接轴轴线共线。第五连杆(18)位于第九连杆(16)与第六连杆(17)之间。第九连杆(16)及第六连杆(17)均位于第八连杆(14)与第一连杆(15)之间。第九连杆(16)与第五连杆(18)、第八连杆(14)及末端关节架均铰接。第九连杆(16)、第五连杆(18)的铰接轴轴线与第一连杆(15)、第五连杆(18)的铰接轴轴线共线。第九连杆(16)、第八连杆(14)的铰接轴轴线与第一连杆(15)、第八连杆(14)的铰接轴轴线共线。第九连杆(16)、末端关节架的铰接轴轴线与第一连杆(15)、末端关节架的铰接轴轴线共线。进一步地，所述的夹持爪包括两个爪体。所述的爪体包括齿轮(33)、爪杆(39)、爪块和摩擦条(37)。所述爪杆(39)的内端齿轮(33)固定，外端与爪块固定。摩擦条(37)固定在爪块上开设的圆弧形缺口内。两个爪体内的齿轮(33)均支承在夹持支架(34)上，并啮合。夹持驱动件包括摇杆、传动连杆和夹持舵机。夹持舵机固定在夹持支架(34)上。摇杆的一端与夹持舵机的输出轴固定，另一端与传动连杆的一端铰接。传动连杆的另一端与其中一个爪体内爪杆(39)的中部铰接。进一步地，行进驱动组件包括直流电机(2)、电机支架(3)和车轮(4)。四个直流电机(2)通过电机支架(3)两两一组对中固定在小车底板(1)的两侧；四个直流电机(2)输出轴与四个车轮(4)分别固定。进一步地，本专利技术物流码垛机器人小车还包括电池、稳压模块、控制器和四个电机驱动模块。所述的电池、稳压模块、控制器及四个电机驱动模块固定在底板上。所述稳压模块的输入接口与电池相连，输出接口与底部舵机(11)、第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)、翻转舵机(31)、夹持驱动件、超声波传感器、定位光电传感器、a个寻迹传感器、两个装载舵机及四个电机驱动模块的供电接口分别相连。底部舵机(11)、第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)、翻转舵机(31)、夹持驱动件、两个装载舵机的控制接口、超声波传感器、定位光电传感器、四个寻迹传感器的信号输出接口及四个电机驱动模块的控制输入接口均与控制器相连。四个电机驱动模块的控制输出接口与四个直流电机(2)分别相连。控制器采用型号为arduino2560的微控制板。稳压模块采用型号为LM2496S的DC—DC可调稳压电源模块。电机驱动模块采用型号为TELESKYL298N的电机驱动板模块。进一步地，第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)的输出轴同轴设置。进一步地，第六连杆(17)、第一连杆(15)的铰接轴轴线与第一连杆(15)、三角连杆(27)的铰接轴轴线共线。第六连杆(17)、末端关节架的铰接轴轴线与第三连杆(20)、末端关节架的铰接轴轴线不共线。进一步地，末端关节架包括两块三角形连接板(28)和一块固定安装板(29)。两块三角形连接板(28)间隔设置，且通过固定安装板(29)固定在一起。舵机安装底座(25)包括底盘和两块安装板。两块安装板间隔设置，且底部均与底盘固定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.物流码垛机器人小车，包括行进机构、抓取机构和装载机构；其特征在于：所述的行进机构包括小车底板(1)、行进驱动组件、定位光电传感器、超声波传感器和寻迹传感器；所述的小车底板(1)由行进驱动组件进行驱动；a个寻迹传感器均固定在小车底板(1)的头端，2≤a≤8；a个寻迹传感器沿底板的宽度方向依次排列设置；所述的超声波传感器固定在小车底板(1)的头端；所述的定位光电传感器固定在底板一侧的中部；所述的装载机构包括装载机械爪(8)、装载底板(22)和装载舵机；所述的装载机械爪(8)安装在装载底板(22)上，并由装载舵机驱动；装载机构共有n个，1≤n≤6；n个装载机构内的装载底板(22)均与小车底板(1)固定；所述的抓取机构包括连杆伸缩组件、云台旋转组件和夹持组件；所述的云台旋转组件包括安装盘(9)、底部舵机(11)和安装架(10)；所述安装架(10)的底面与小车底板(1)固定；安装盘(9)支承在安装架(10)上；安装盘(9)由底部舵机(11)驱动；所述的连杆伸缩组件包括第一连杆(15)、第二连杆(19)、第三连杆(20)、第四连杆(12)、第五连杆(18)、第六连杆(17)、末端关节架、第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)、舵机安装底座(25)和三角连杆(27)；所述的第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)均与舵机安装底座(25)固定；第一驱动舵机(24)的输出轴与第一连杆(15)的一端固定；第一连杆(15)的另一端与三角连杆(27)的第一个角点铰接；三角连杆(27)的第二个角点与第二连杆(19)的一端铰接；第二连杆(19)的另一端与舵机安装底座(25)铰接；三角连杆(27)的第三个角点与第三连杆(20)的一端铰接；第三连杆(20)的另一端与末端关节架铰接；第二驱动舵机(23)的输出轴与第四连杆(12)的一端固定；第四连杆(12)的另一端与第五连杆(18)的一端铰接；第五连杆(18)的另一端与第六连杆(17)的一端铰接；第六连杆(17)的中部与第一连杆(15)铰接；第六连杆(17)的另一端与末端关节架铰接；所述的夹持组件包括翻转舵机(31)、夹持支架(34)、夹持爪、固定支架(38)和夹持驱动件；所述的固定支架(38)与末端关节架固定；翻转舵机(31)固定在固定支架(38)上；翻转舵机(31)输出轴与夹持支架(34)固定；夹持爪安装在夹持支架(34)上，并由夹持驱动件驱动；夹持支架(34)上固定有颜色识别传感器。...

【技术特征摘要】
1.物流码垛机器人小车，包括行进机构、抓取机构和装载机构；其特征在于：所述的行进机构包括小车底板(1)、行进驱动组件、定位光电传感器、超声波传感器和寻迹传感器；所述的小车底板(1)由行进驱动组件进行驱动；a个寻迹传感器均固定在小车底板(1)的头端，2≤a≤8；a个寻迹传感器沿底板的宽度方向依次排列设置；所述的超声波传感器固定在小车底板(1)的头端；所述的定位光电传感器固定在底板一侧的中部；所述的装载机构包括装载机械爪(8)、装载底板(22)和装载舵机；所述的装载机械爪(8)安装在装载底板(22)上，并由装载舵机驱动；装载机构共有n个，1≤n≤6；n个装载机构内的装载底板(22)均与小车底板(1)固定；所述的抓取机构包括连杆伸缩组件、云台旋转组件和夹持组件；所述的云台旋转组件包括安装盘(9)、底部舵机(11)和安装架(10)；所述安装架(10)的底面与小车底板(1)固定；安装盘(9)支承在安装架(10)上；安装盘(9)由底部舵机(11)驱动；所述的连杆伸缩组件包括第一连杆(15)、第二连杆(19)、第三连杆(20)、第四连杆(12)、第五连杆(18)、第六连杆(17)、末端关节架、第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)、舵机安装底座(25)和三角连杆(27)；所述的第一驱动舵机(24)、第二驱动舵机(23)均与舵机安装底座(25)固定；第一驱动舵机(24)的输出轴与第一连杆(15)的一端固定；第一连杆(15)的另一端与三角连杆(27)的第一个角点铰接；三角连杆(27)的第二个角点与第二连杆(19)的一端铰接；第二连杆(19)的另一端与舵机安装底座(25)铰接；三角连杆(27)的第三个角点与第三连杆(20)的一端铰接；第三连杆(20)的另一端与末端关节架铰接；第二驱动舵机(23)的输出轴与第四连杆(12)的一端固定；第四连杆(12)的另一端与第五连杆(18)的一端铰接；第五连杆(18)的另一端与第六连杆(17)的一端铰接；第六连杆(17)的中部与第一连杆(15)铰接；第六连杆(17)的另一端与末端关节架铰接；所述的夹持组件包括翻转舵机(31)、夹持支架(34)、夹持爪、固定支架(38)和夹持驱动件；所述的固定支架(38)与末端关节架固定；翻转舵机(31)固定在固定支架(38)上；翻转舵机(31)输出轴与夹持支架(34)固定；夹持爪安装在夹持支架(34)上，并由夹持驱动件驱动；夹持支架(34)上固定有颜色识别传感器。2.根据权利要求1所述的物流码垛机器人小车，其特征在于：所述的连杆伸缩组件还包括支撑轴(26)、第七连杆(13)、第八连杆(14)和第九连杆(16)；所述支撑轴(26)的两端与第一连杆(15)、第四连杆(12)分别构成转动副；第七连杆(13)及第八连杆(14)的一端均与支撑轴(26)构成转动副；第八连杆(14)与第一连杆(15)形状相同且固定在一起；第七连杆(13)与第四连杆(12)形状相同且固定在一起；第九连杆(16)与第六连杆(17)形状相同且固定在一起；第七连杆(13)设置在第四连杆(12)与第一连杆(15)之间；第八连杆(14)设置在第四连杆(12)与第七连杆(13)之间；第七连杆(13)与第五连杆(18)铰接，且铰接轴轴线与第四连杆(12)、第五连杆(18)铰接轴轴线共线；第五连杆(18)位于第九连杆(16)与第六连杆(17)之间；第九连杆(16)及第六连杆(17)均位于第八连杆(14)与第一连杆(15)之间；第九连杆(16)与第五连杆(18)、第八连杆(14)及末端关节架均铰接；第九连杆(16)、第五连杆(18)的铰接轴轴线与第一连杆(15)、第五连杆(18)的铰接轴轴线共线；第九连杆(16)、第八连杆(14)的铰接轴轴线与第一连杆(15)、第八连杆(14)的铰接轴轴线共线；第九连杆(16)、末端关节架的铰接轴轴线与第一连杆(15)、末端关节架的铰接轴轴线共线。3.根据权利要求1所述的物流码垛机器人小车，其特征在于：所述的夹持爪包括两个爪体；所述的爪体包括齿轮(33)、爪杆(42)、爪块和摩擦条(37)；所述爪杆(42)的内端齿轮(33)固定，外端与爪块固定；摩擦条(37)固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亚斌，倪虹，江霞，方乐朋，邱志远，叶霞，王婧，勾治践，葛林朗，江海林，
申请(专利权)人：杭州师范大学钱江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33