[发明专利]一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人

说明书

一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人，包含四自由度叉车执行机构、混合驱动系统，所述叉车执行机构由安装在回转底座上的混合驱动系统驱动，有效降低了叉车机器人的重心和运动惯量，改善了该叉车机器人的动力学性能；该叉车机器人采用由常规电机和可控电机组成的混合驱动系统进行驱动控制，在计算机系统的控制下，实现了四自由度柔性可控可调运动，不仅工作空间大，灵活度高，而且解决了可控电机驱动功率差、扭矩低、成本高等问题，提高了叉车机器人的承载能力。该种四自由度混合驱动机构式叉车机器人具有高智能化程度、高承载能力、高灵活性、低成本、低能耗、无尾气污染等特点，特别适用于工厂车间、物流仓库等封闭环境下的搬运作业。

技术领域

本发明涉及仓储叉车领域，特别是一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人。

背景技术

仓储用叉车是专为仓库货物装卸、堆垛等搬运作业而设计的叉车，除部分手动托盘叉车采用人力驱动外，其它多采用电动机驱动，因具有车体紧凑、移动灵活、环保性能突出等优点而得到了仓储业的普遍应用。但是，随着现代物流的发展及对搬运技术要求的不断提高，现有的仓储叉车暴露出了诸多技术问题，首先现有仓储叉车的工作装置多为两自由度的执行机构，货叉除可以小角度倾斜外，仅能进行上下运动，灵活性差，避障能力弱，难以满足现代物流仓储复杂的搬运环境；其次现有仓储叉车采用非可控执行机构，无法实现计算机控制，难以满足现代智能化仓储要求；另外，现有仓储叉车的工作装置多采用液压系统实现货叉的升降，存在功率高、能耗大、可靠性差等问题。

仓储机器人是一种应用于智能货仓的移动机器人，仅能实现轻型货物的移动作业，无法满足智能货仓的装卸、堆垛作业要求。多自由度可控执行机构采用伺服电机或步进电机进行驱动控制，可以实现多运动输入，复杂可控、可调柔性轨迹输出，通常情况下，伺服电机或步进电机的数量等于执行机构的自由度数，而步进电机、伺服电机等可控电机存在着功率低、扭矩小、成本高等问题，很难满足重型高负载叉车机器人的使用要求。随着机构构型综合、混合驱动机构技术的发展，如何提出一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人，首先，该种叉车机器人应能克服传统叉车工作装置灵活性差等问题，使货叉可实现四自由度柔性可调运动；其次，该种叉车机器人的叉车执行机构应为可控执行机构，在计算机控制下可实现四自由度柔性可控运动；再次，该种叉车机器人的叉车执行机构应具备低能耗、低驱动功率、高可靠性等特点；另外，该种叉车机器人的设计方案应能满足重型、高负载装卸、堆垛等搬运作业要求；已成为皮带式输送机领域亟需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人，一方面该种叉车机器人应能克服传统叉车工作装置灵活性差等问题，使货叉可实现四自由度柔性可调运动；另一方面，该种叉车机器人的叉车执行机构应为可控执行机构，在计算机控制下可实现四自由度柔性可控运动；再次，该种叉车机器人的叉车执行机构应具备低能耗、低驱动功率、高可靠性等特点；最后，该种叉车机器人的设计方案应能满足重型、高负载装卸、堆垛等搬运作业要求。本发明通过以下技术方案达到上述目的：

所述一种四自由度混合驱动机构式叉车机器人，包括四自由度叉车执行机构、混合驱动系统。

所述四自由度叉车执行机构包含动臂、摆臂、货叉、摆臂控制支链、货叉控制支链、回转底座，所述回转底座由底座、机架组成，所述机架与底座之间通过第一转动副连接，所述动臂与机架之间通过第二转动副连接，所述动臂通过第三转动副与摆臂连接，所述摇臂控制支链包含第一主动杆、第一连杆，所述第一主动杆与机架连接之间通过第四转动副连接，所述第一主动杆与第一连杆之间通过第五转动副连接，所述第一连杆通过第六转动副与摆臂连接，所述摆臂与货叉之间通过第七转动副连接，所述货叉控制支链包含第二主动杆、第二连杆、摇臂、第三连杆，所述第二主动杆与机架之间通过第八转动副连接，所述第二主动杆通过第九转动副与第二连杆一端连接，所述第二连杆另一端通过第十转动副与摇臂连杆，所述摇臂通过第十一转动副与动臂连接，所述第三连杆一端通过第十二转动副与摇臂连接，另一端通过第十三转动副与货叉连接。