一種機器人自走式底盤的製作方法

2023-07-04 15:23:47

本發明屬於工業自動化領域，特別涉及一種機器人自走式底盤。

背景技術：

目前，我國袋裝物資的倉庫搬運和裝卸方式主要是靠肩扛和小車拉，裝卸工人不僅勞動強度大、工作效率低，而且是在粉塵的環境下工作，易危害身心健康。國內外廣泛用於袋裝物資裝卸的搬運機器人設備均固定於流水線上，或布置於移動導軌上，無法進入火車車廂或靈活地移動以對火車車廂內密集堆垛的袋裝物資進行快捷抓取和裝卸。

綜上所述，現有技術中的搬運機器人都不太適用於火車車廂內密集堆放的袋裝物資的裝卸，無法靈活進入火車車廂對堆積式袋裝物資進行無損快捷抓取。

因此，迫切需要一種能滿足火車車廂內堆積式袋裝物資快速而無損裝卸和堆垛的搬運機器人自走式底盤。

搬運機器人工作時，如果底盤不固定，由於機器人機械臂伸長抓取物體時產生巨大的轉動慣量，可能會造成機器人移動甚至翻車，這在機器人工作中是不允許的，故必須配備一套將機器人固支在地面的機構，以保證機器人工作時的安全性。液壓系統因其便捷、結構簡單、單位作用力大(相比電動)的優點，被作為本發明中機器人自走式底盤的舉升系統。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種解決搬運機器人在火車車廂內靈活移動及機器人工作時的穩定性問題，提高裝卸效率，實現農資裝卸的機械化和自動化的機器人自走式底盤。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種機器人自走式底盤，其包括：底盤1、連接機構15、前軸轉向系、後軸驅動系和液壓舉升系統；其中，

連接機構15布置在底盤1上，搬運機器人通過連接機構15與底盤1連接；

前軸轉向系布置於底盤1前部，包括轉向步進電機-減速器組4、前軸3、轉向系軸承5、前軸傘齒6和轉向輪系2；

其中，轉向步進電機-減速器組4固定在底盤1上，前軸3通過花鍵連接在轉向步進電機-減速器組4的輸出端，前軸3的兩外端各布置兩個轉向系軸承5，前軸3每端的兩個轉向系軸承5之間裝有與底盤1垂直布置的前軸傘齒6；

兩個轉向輪系2分別設置在底盤1前部下端面兩端，與兩個前軸傘齒6相對應設置；

轉向輪系2包括轉向系螺母21、轉向系螺杆22、轉向系上頂板23、轉向輪24、轉向軸25、轉向系吊耳26和轉向系傘齒27；

其中，轉向系上頂板23固定在底盤1下端面，轉向系上頂板23和底盤1開有上下貫通的通孔，轉向軸承的外緣與轉向系上頂板23的所述通孔間隙配合固接，轉向系螺杆22的下端與轉向系吊耳26固接，轉向系螺杆22的上端穿過轉向系上頂板23和底盤1的通孔，並與轉向系上頂板23通孔內的轉向軸承的內緣間隙配合固接；所述轉向系吊耳26為「U」形吊耳，轉向系螺母21從轉向系螺杆22的上端旋入，並將轉向系螺杆22在垂直方向鎖定，轉向系螺杆22上端設置有與底盤1平行布置的轉向系傘齒27，轉向輪24通過轉向軸25安裝在轉向系吊耳26上；

前軸傘齒6與轉向系傘齒27嚙合；

後軸驅動系布置於底盤1後部，後軸驅動系包括驅動電機-減速器組11、後軸12、驅動系軸承13、後軸鏈輪9和驅動輪系8；

其中，驅動電機-減速器組11固定在底盤1上，後軸12通過花鍵固接在驅動電機-減速器組11的輸出端，後軸12兩外端各布置兩個驅動系軸承13，後軸12的每端的兩個驅動系軸承13之間裝有後軸鏈輪9；

兩個驅動輪系8分別設置在底盤1後部下端面的兩端，與兩個後軸鏈輪9相對應設置；

驅動輪系8包括驅動系上頂板85、驅動系耳板84、驅動系鏈輪83、驅動軸82及驅動輪81；

驅動系上頂板85固接在底盤1下端面，左右兩個驅動系耳板84垂直固接在驅動系上頂板85上，驅動輪81通過驅動軸82轉動連接在左右兩個驅動系耳板84上，驅動軸82的一側布置有驅動系鏈輪83，驅動系鏈輪83與後軸鏈輪9之間通過鏈條連接；

所述液壓舉升系統包括液壓缸14、液壓油源系統、同步閥和液壓管路，四個液壓缸14分別安裝在底盤1的四角，液壓油源系統、同步閥和液壓管路均布置在底盤1上方，液壓缸14、液壓油源系統和同步閥之間通過液壓管路連通。

轉向系軸承5下設置轉向系墊塊7，轉向系墊塊7安裝在底盤1上。

驅動系軸承13下設置驅動系墊塊10，驅動系墊塊10固接在底盤1上。

轉向軸25兩端安裝有外卡。

驅動輪81和轉向輪24為直徑為80mm的聚氨酯叉車輪。

本發明的有益效果在於：

本底盤選用直徑為80mm的聚氨酯叉車輪，並將前、後軸置於底盤上方以降低離地高度，超低地隙增強了機器人底盤的穩定性，防止機器人在移動或工作過程中翻車。

機器人底盤四角上裝有四個液壓缸，機器人工作時，液壓舉升系統將車輪支離地面，以保證機器人工作的安全穩定性。

附圖說明

圖1為本發明機器人自走式底盤的結構示意圖；

圖2為本發明機器人自走式底盤的轉向輪系示意圖；

圖3為本發明器人自走式底盤的驅動輪系示意圖。

附圖標記：

1底盤 2轉向輪系 3前軸

4轉向步進電機-減速器組 5轉向系軸承 6前軸傘齒

7轉向系墊塊 8驅動輪系 9後軸鏈輪

10驅動系墊塊 11驅動電機-減速器組 12後軸

13驅動系軸承 14液壓缸 15連接機構

21轉向系螺母 22轉向系螺杆 23轉向系上頂板

24轉向輪 25轉向軸 26轉向系吊耳

27轉向系傘齒 81驅動輪 82驅動軸

83驅動系鏈輪 84驅動系耳板 85驅動系上頂板

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

機器人自走式底盤，與機器人配合使用。本發明實施例中，機器人自走式底盤與用於裝卸和堆垛袋裝物資的火車車廂內搬運機器人配合使用。

如圖1所示，機器人自走式底盤，包括：底盤1、連接機構15、前軸轉向系、後軸驅動系和液壓舉升系統。

連接機構15布置在底盤1上，搬運機器人通過連接機構15與底盤1連接。

前軸轉向系布置於底盤1前部，前軸轉向系包括轉向步進電機-減速器組4、前軸3、轉向系軸承5、前軸傘齒6、轉向系墊塊7和轉向輪系2。

其中，轉向步進電機-減速器組4固定在底盤1上，前軸3通過花鍵連接在轉向步進電機-減速器組4的輸出端。前軸3的兩外端各布置兩個轉向系軸承5，轉向系軸承5下設置轉向系墊塊7，轉向系墊塊7安裝在底盤1上。前軸3每端的兩個轉向系軸承5之間裝有與底盤1垂直布置的前軸傘齒6。

兩個轉向輪系2分別設置在底盤1前部下端面兩端，與兩個前軸傘齒6相對應設置。

如圖2所示，轉向輪系2包括轉向系螺母21、轉向系螺杆22、轉向系上頂板23、轉向輪24、轉向軸25、轉向系吊耳26和轉向系傘齒27。

其中，轉向系上頂板23固定在底盤1下端面，轉向系上頂板23和底盤1開有上下貫通的通孔。轉向軸承(圖中未示出)的外緣與轉向系上頂板23的所述通孔間隙配合固接，轉向系螺杆22的下端與轉向系吊耳26固接，轉向系螺杆22的上端穿過轉向系上頂板23和底盤1的通孔，並與轉向系上頂板23通孔內的轉向軸承的內緣間隙配合固接。所述轉向系吊耳26為「U」形吊耳。轉向系螺母21從轉向系螺杆22的上端旋入，並將轉向系螺杆22在垂直方向鎖定。轉向系螺杆22上端設置有與底盤1平行布置的轉向系傘齒27。轉向輪24通過轉向軸25安裝在轉向系吊耳26上，且轉向軸25兩端安裝有外卡，防止轉向軸25的軸向移動。

前軸傘齒6與轉向系傘齒27嚙合。

如圖1所示，後軸驅動系布置於底盤1後部，後軸驅動系包括驅動電機-減速器組11、後軸12、驅動系軸承13、驅動系墊塊10、後軸鏈輪9和驅動輪系8。

其中，驅動電機-減速器組11固定在底盤1上，後軸12通過花鍵固接在驅動電機-減速器組11的輸出端。後軸12兩外端各布置兩個驅動系軸承13，驅動系軸承13下設置驅動系墊塊10，驅動系墊塊10固接在底盤1上。後軸12的每端的兩個驅動系軸承13之間裝有後軸鏈輪9。

兩個驅動輪系8分別設置在底盤1後部下端面的兩端，與兩個後軸鏈輪9相對應設置。

如圖3所示，驅動輪系8包括驅動系上頂板85、驅動系耳板84、驅動系鏈輪83、驅動軸82及驅動輪81。

驅動系上頂板85固接在底盤1下端面，左右兩個驅動系耳板84垂直固接在驅動系上頂板85上。驅動輪81通過驅動軸82轉動連接在左右兩個驅動系耳板84上。驅動軸82的一側布置有驅動系鏈輪83，驅動系鏈輪83與後軸鏈輪9之間通過鏈條連接。

優選地，驅動輪81和轉向輪24為直徑為80mm的聚氨酯叉車輪。

液壓舉升系統包括液壓缸14、液壓油源系統、同步閥和液壓管路，四個液壓缸14分別安裝在底盤1的四角，液壓油源系統、同步閥和液壓管路均布置在底盤1上方，液壓缸14、液壓油源系統和同步閥之間通過液壓管路連通。高壓液壓油從液壓油源系統出口通過液壓管路到達同步閥，再由同步閥到達四個液壓缸14的進油口，並從四個液壓缸14的回油口經同步閥返回油箱。

本發明的機器人自走式底盤，採用前軸轉向，後軸驅動，且前軸3和後軸12置於底盤1的上方以減小離地間隙；機器人工作時，底盤1四周的四個液壓缸14的活塞杆垂直向下伸出將底盤1支離地面，很好地解決了搬運機器人在火車車廂內靈活移動及機器人工作時的穩定性問題，提高了裝卸的效率，實現農資裝卸的機械化和自動化。

本發明中，機器人與底盤1的總重量為3噸，現有技術中若將驅動系、轉向系置於底盤下方，採用輪邊帶電機方案(該方案能大大降低離地間隙)，離地間隙至少為300mm，而本申請中底盤1離地間隙僅為110mm，使得裝備有該底盤的機器人能順利進出火車車廂。

工作過程：

機器人自走式底盤具有前進、後退、左、右轉彎、液壓缸14升降、轉向回正功能。

機器人開始搬運任務時，底盤1四周的四個液壓缸14的活塞杆垂直向下伸出將底盤1支離地面。

當搬運機器人在某定點處的搬運任務結束後，通過控制液壓缸14的活塞杆收回，使轉向輪24和驅動輪81著地，開啟機器人行走功能，並通過前進、後退、左/右轉彎控制機器人行走到下一位置。

搬運機器人前進/後退時，控制器發出前進/後退信號給驅動電機-減速器組11，驅動電機正轉/反轉，經減速器減速後將動力傳遞到後軸12，再由後軸12上的後軸鏈輪9將動力傳遞到驅動軸82一側的驅動系鏈輪83以帶動驅動軸82上的驅動輪81旋轉。

搬運機器人左/右轉彎時，控制器發出左/右轉信號給轉向步進電機-減速器組4，驅動電機正轉/反轉，經減速器減速後將動力傳遞到前軸3，再由前軸3上的前軸傘齒6通過與轉向系螺杆22上的轉向系傘齒27嚙合，將動力傳遞到轉向軸25，從而帶動轉向輪24正反轉，實現轉向輪的左/右轉。

在搬運機器人停止行走後，先通過控制器控制液壓缸14的活塞杆支起，將轉向輪24和驅動輪81支離地面，此時機器人開始下一工作循環。如此反覆，以完成整個火車車廂內的袋裝物資搬運。