全向移动的力自适应取放机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种全向移动的力自适应取放机器人，包括控制器、行走机构、支撑机构、三轴机构和手爪，行走机构包括底盘以及周向均布在底盘上的多个全向轮，控制器固定在底盘的中部，底盘的中部与支撑机构的底部固定，三轴机构包括X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，支撑机构的顶部与Z轴组件固定，手爪包括手爪支架、摄像头、第一电机、齿轮、齿条、手爪本体、第一支撑以及力传感器，手爪支架固定在X轴组件上，摄像头固定在手爪支架的顶部，第一电机、齿轮、齿条、手爪本体和第一支撑固定在手爪支架的中部，齿轮通过键与第一电机的输出轴连接，两个齿条相互平行与齿轮啮合，并与第一支撑滑动连接，两个齿条的斜对的端部固定有手爪本体。

Force Adaptive Placement Robot for Omnidirectional Moving

The present invention relates to an omnidirectional mobile force adaptive take-and-place robot, which comprises a controller, a walking mechanism, a supporting mechanism, a three-axis mechanism and a gripper. The walking mechanism comprises a chassis and a plurality of omnidirectional wheels circumferentially distributed on the chassis. The controller is fixed in the middle of the chassis, and the middle of the chassis is fixed with the bottom of the supporting mechanism. The three-axis mechanism includes X-axis component, Y-axis component and Z-axis component. The top of the supporting mechanism is fixed with Z-axis component. The claw includes claw bracket, camera, first motor, gear, rack, claw body, first support and force sensor. The claw bracket is fixed on the X-axis component, and the camera is fixed on the top of the claw bracket. The first motor, gear, rack, gripper body and the first support are fixed in the middle of the gripper bracket. The gear is connected with the output shaft of the first motor through the key. The two racks mesh with the gear parallel to each other and are sliding connected with the first support. The gripper body is fixed at the oblique end of the two racks.

【技术实现步骤摘要】
全向移动的力自适应取放机器人
本专利技术属于机器人
，涉及一种全向移动的力自适应取放机器人。
技术介绍
随着各行各业的迅速发展，档案、书籍和文件盒等作为重要的文本信息，已作为人类生活、工作和学习中不可或缺的一部分，同时它们的保存和整理也需要大量的人力物力，以往的人工操作不仅容易出现失误，而且费时费力，尤其针对档案的存取，不能保证档案的保密性；再加上文件数量的增大、种类的增多而作业空间缩小，人工操作的要求提高、难度系数增加，故而，急需一种可替代人的全自动取放机器人来处理大范围、小空间的文件。目前用于存取文件的机器人系统还很少，在档案存取领域，大多采用在档案室内搭建大型滑轨的方式，机械手可沿滑轨移动至指定位置抓取档案，而这所需空间较大并带来较大的工程量，不能搬动，也限制了不同档案室之间的可照搬性，而且结构也较为复杂，且抓取精度不高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种全向移动的力自适应取放机器人，采用全向轮能实现任意方向的移动和旋转，并能自适应所抓取物的重量，避免抓取物损伤或者脱落，抓取精度高，能实现全自动取放。本专利技术是这样实现的：一种全向移动的力自适应取放机器人，其包括控制器、行走机构、支撑机构、三轴机构和手爪，所述行走机构包括底盘以及周向均布在所述底盘上的多个全向轮，所述控制器固定在所述底盘的中部，所述底盘的中部与所述支撑机构的底部固定，所述三轴机构包括X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，所述支撑机构的顶部与所述Z轴组件固定，所述手爪包括手爪支架、摄像头、第一电机、齿轮、齿条、手爪本体、第一支撑以及力传感器，所述手爪支架固定在所述X轴组件上，所述摄像头固定在所述手爪支架的顶部，所述第一电机、齿轮、齿条、手爪本体和第一支撑固定在所述手爪支架的中部，所述电磁铁固定在所述手爪支架的底部，所述齿轮经键与所述第一电机的输出轴连接，两个所述齿条相互平行与所述齿轮啮合，并与所述第一支撑滑动连接，两个所述齿条的斜对的端部固定有所述手爪本体，所述力传感器固定在所述手爪本体上。优选的，所述全向轮通过第一支架、伺服电机和第一联轴器固定在所述底盘上，所述第一支架固定在所述底盘上，所述伺服电机固定在所述第一支架上，所述伺服电机的输出轴与所述第一联轴器的第一端连接，所述第一联轴器的第二端通过轴与所述全向轮连接。优选的，所述X轴组件、Y轴组件和Z轴组件均包括第二支架、第二电机、丝杠、第二联轴器、滑块、螺母和螺母套，所述第二电机固定在所述第二支架上，所述第二联轴器的第一端与所述第二电机的输出轴连接，所述第二联轴器的第二端与所述丝杠的第一端连接，所述丝杠的两个端部分别通过第二支撑固定在第二支架上，所述滑块固定在所述螺母套上，并通过与所述螺母套固定的螺母与所述丝杠连接，Z向第二支架固定在所述支撑机构的顶部，Y向第二支架固定在Z向滑块上，X向第二支架固定在Y向滑块上，所述X向滑块上固定有所述手爪支架。优选的，所述支撑机构包括立柱和盖板，所述立柱的两端部分别通过所述盖板与所述行走机构的底盘中部和所述三轴机构的Z向第二支架固定。优选的，所述手爪还包括电磁铁，所述电磁铁固定在所述手爪支架的底部。优选的，所述全向轮的数量为4个。优选的，所述手爪支架为L型结构。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的全向移动的力自适应取放机器人结构简单，采用全向轮进行机器人全方位的移动或旋转，无运动死角。(2)本专利技术采用齿轮齿条组合的方式实现手爪的张合，并由力传感器反馈手爪的抓取力度，可以自适应所抓取物的重量，避免抓取物损伤或脱落，抓取精度高。(3)本专利技术由摄像头扫描并读取抓取物上的信息，如直接扫描二维码等，可以更加精确的实现指定抓取物的抓取和释放动作，也避免了抓取物的重复存放，同时可实时监视全向机器人的动作和存储室(档案室、图书馆等)的存储情况，并可存档调取。(4)本专利技术通过控制器实现取放文件的全自动流程，并可与外部控制室建立通信，以实时控制和反馈整个操作流程。附图说明图1为本专利技术的全向移动的力自适应取放机器人的结构示意图；图2为本专利技术的行走机构的结构示意图；图3为本专利技术的三轴机构的结构示意图；图4为本专利技术的三轴机构的左视图；图5为本专利技术的手爪的结构示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1所示，一种全向移动的力自适应取放机器人，其包括控制器1、行走机构2、支撑机构3、三轴机构4和手爪5，行走机构2包括底盘6以及周向均布在底盘6上的多个全向轮7，控制器1固定在底盘6的中部，底盘6的中部与支撑机构3的底部固定，三轴机构4包括X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，支撑机构3的顶部与Z轴组件固定，手爪5包括手爪支架42、摄像头44、第一电机43、齿轮48、齿条46、手爪本体47、第一支撑45以及力传感器52，手爪支架42固定在X轴组件上，摄像头44固定在手爪支架42的顶部，位于手爪本体47的上方，第一电机43、齿轮48、齿条46、手爪本体47和第一支撑45固定在手爪支架42的中部，齿轮48经键与第一电机43的输出轴连接，两个齿条46相互平行与齿轮48啮合，并与第一支撑45滑动连接，第一支撑45固定在手爪支架42上，两个齿条46的斜对的端部固定有手爪本体47，力传感器52固定在手爪本体47上。优选的，如图2所示，全向轮7通过第一支架10、伺服电机9和第一联轴器8固定在底盘6上，第一支架10固定在底盘6上，伺服电机9固定在第一支架10上，伺服电机9的输出轴与第一联轴器8的第一端连接，第一联轴器8的第二端通过轴与全向轮7连接。控制器1接收文件存取指令，控制伺服电机9转动，经第一联轴器8带动全向轮7转动，实现机器人的移动和旋转。全向轮的设置使得机器人能够全方位自由的移动和旋转，没有方向的局限性，不存在运动死角，实现机器人的全向移动。优选的，X轴组件、Y轴组件和Z轴组件均包括第二支架、第二电机、丝杠、第二联轴器、滑块、螺母和螺母套，第二电机固定在第二支架上，第二联轴器的第一端与第二电机的输出轴连接，第二联轴器的第二端与丝杠的第一端连接，丝杠的两个端部分别通过第二支撑22固定在第二支架上，滑块固定在螺母套上，并通过与螺母套固定的螺母与丝杠连接，Z向第二支架15固定在支撑机构3的顶部，Y向第二支架24固定在Z向滑块23上，X向第二支架33固定在Y向滑块32上，X向滑块41上固定有手爪支架42。优选的，支撑机构3包括立柱13和盖板11，立柱13的两端部分别通过盖板11与行走机构2的底盘中部和三轴机构4的Z向第二支架15固定。优选的，手爪5还包括电磁铁53，电磁铁53固定在手爪支架42的底部，在抓取档案时，电磁铁53对准档案盒下部圆孔处后上电，将档案盒吸出，吸出档案盒后去电，再控制手爪本体47抓取，并由贴在其上的力传感器52反馈给控制器1抓取档案的力度，控制第一电机43转动以调节两个手爪本体47的距离，这样进一步保证了抓取档案盒的精确度。在本实施例中，全向轮7的数量为4个，分别固定在底盘6的四角处。如图3和4所示，X轴组件包括X向第二支架33、X向第二电机34、X向丝杠37、X向第二联轴器35、X向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全向移动的力自适应取放机器人，其特征在于：其包括控制器、行走机构、支撑机构、三轴机构和手爪，所述行走机构包括底盘以及周向均布在所述底盘上的多个全向轮，所述控制器固定在所述底盘的中部，所述底盘的中部与所述支撑机构的底部固定，所述三轴机构包括X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，所述支撑机构的顶部与所述Z轴组件固定，所述手爪包括手爪支架、摄像头、第一电机、齿轮、齿条、手爪本体、第一支撑以及力传感器，所述手爪支架固定在所述X轴组件上，所述摄像头固定在所述手爪支架的顶部，所述第一电机、齿轮、齿条、手爪本体和第一支撑固定在所述手爪支架的中部，所述齿轮经键与所述第一电机的输出轴连接，两个所述齿条相互平行与所述齿轮啮合，并与所述第一支撑滑动连接，两个所述齿条的斜对的端部固定有所述手爪本体，所述力传感器固定在所述手爪本体上。

【技术特征摘要】
1.一种全向移动的力自适应取放机器人，其特征在于：其包括控制器、行走机构、支撑机构、三轴机构和手爪，所述行走机构包括底盘以及周向均布在所述底盘上的多个全向轮，所述控制器固定在所述底盘的中部，所述底盘的中部与所述支撑机构的底部固定，所述三轴机构包括X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，所述支撑机构的顶部与所述Z轴组件固定，所述手爪包括手爪支架、摄像头、第一电机、齿轮、齿条、手爪本体、第一支撑以及力传感器，所述手爪支架固定在所述X轴组件上，所述摄像头固定在所述手爪支架的顶部，所述第一电机、齿轮、齿条、手爪本体和第一支撑固定在所述手爪支架的中部，所述齿轮经键与所述第一电机的输出轴连接，两个所述齿条相互平行与所述齿轮啮合，并与所述第一支撑滑动连接，两个所述齿条的斜对的端部固定有所述手爪本体，所述力传感器固定在所述手爪本体上。2.根据权利要求1所述的全向移动的力自适应取放机器人，其特征在于：所述全向轮通过第一支架、伺服电机和第一联轴器固定在所述底盘上，所述第一支架固定在所述底盘上，所述伺服电机固定在所述第一支架上，所述伺服电机的输出轴与所述第一联轴器的第一端连接，所述第一联轴器的第二端通过轴与所述全向轮连接。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯雨雷，邓云蛟，康凯佳，曾达幸，窦玉超，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13