本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種兩軸桁架式智能化機器人。

背景技術(shù)：

1、兩軸桁架機器人是將機械手加裝在具有橫縱相連的軌道的桁架上，通過計算機編程控制，令機械手沿軌道運動進行一系列操作的設(shè)備，這種桁架機械手在現(xiàn)今工廠生產(chǎn)中非常常用，可以承擔搬運、上下料和固定產(chǎn)品等一系列工作，能大大提高工作效率。

2、現(xiàn)在桁架機器人的機械手一般都是常規(guī)的夾爪機械手結(jié)構(gòu)，通過從四周向內(nèi)抓握的方式來取放產(chǎn)品，但是這種機械手結(jié)構(gòu)對于圓筒狀的產(chǎn)品抓握效果不好，因為圓筒產(chǎn)品外壁光滑，很容易在抓取移動過程中出現(xiàn)脫落的情況，而且這種由外向內(nèi)的抓握方式，機械手的運行占用空間大，使用具有極大的局限性。

3、因此，針對上述傳統(tǒng)的夾爪式機械手在抓取圓筒型產(chǎn)品時不容易抓牢，運行占用空間大的問題，可以設(shè)計一種基于內(nèi)部擴張支撐方式來固定和抓取圓筒產(chǎn)品的桁架機器人，由內(nèi)向外的支撐鎖定方式，可以更大地施加抓取作用力，充分利用圓筒產(chǎn)品自身環(huán)狀側(cè)壁的板體結(jié)構(gòu)所具有的拉結(jié)性能，不容易造成圓筒產(chǎn)品的變形，運行所占用的空間也更小。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服傳統(tǒng)的夾爪式機械手占用空間大，在抓取圓筒形產(chǎn)品時不容易抓牢的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種兩軸桁架式智能化機器人，包括有機架、安裝于機架上端的橫軸桁架、可沿橫軸桁架水平軸線移動的移動機、安裝在移動機上并可縱向滑動的縱軸桁架和安裝在縱軸桁架下端的機頭，還包括有活動連接在機頭上的電動十字萬向節(jié)、安裝在電動十字萬向節(jié)上的平衡臺組件、活動連接在平衡臺組件上的錐臺、開設(shè)于錐臺外側(cè)壁上的若干凹腔、安裝于凹腔中的擴張支撐組件、設(shè)于錐臺外側(cè)壁上的啟閉單元、設(shè)于平衡臺組件和錐臺之間的旋轉(zhuǎn)組件，錐臺為中空結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)使錐臺繞平衡臺組件的豎向中軸線旋轉(zhuǎn)，擴張支撐組件用于與圓筒產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)壁接觸并對其施加設(shè)定數(shù)值的壓力，啟閉單元用于開啟或封閉凹腔的敞口，擴張支撐組件上安裝有一號壓力傳感器組，一號壓力傳感器組與旋轉(zhuǎn)組件信號連接，一號壓力傳感器組用于接收其與圓筒產(chǎn)品內(nèi)側(cè)壁上的凸出區(qū)域接觸的壓力信號，平衡臺組件上安裝有傾角傳感器，傾角傳感器與電動十字萬向節(jié)、旋轉(zhuǎn)組件均信號連接，當圓筒產(chǎn)品處于懸空狀態(tài)時，傾角傳感器用于接收圓筒產(chǎn)品的傾斜方向和傾斜角度的數(shù)據(jù)信號；電動十字萬向節(jié)包括固定連接在機頭上的上節(jié)架、活動連接在上節(jié)架內(nèi)的軸座、活動連接在軸座上的下節(jié)架和安裝在軸座中的兩組轉(zhuǎn)向電機，兩組轉(zhuǎn)向電機的輸出端分別與上節(jié)架和下節(jié)架固定連接，兩組轉(zhuǎn)向電機可驅(qū)使下節(jié)架轉(zhuǎn)動；平衡臺組件上安裝有外支撐組件，錐臺的外側(cè)壁上安裝有二號壓力傳感器組，二號壓力傳感器組與外支撐組件信號連接，二號壓力傳感器組用于接收其與圓筒產(chǎn)品上沿口處接觸的壓力信號，外支撐組件用于在圓筒產(chǎn)品傾倒的一側(cè)處提供限位支撐力。

3、作為優(yōu)選，平衡臺組件包括與下節(jié)架固定連接的端臺、固定連接在端臺中間的基臺、固定連接在基臺上的軸柱和固定連接在軸柱上的圓錐形結(jié)構(gòu)的尾臺，軸柱從錐臺中間穿過，尾臺的頂面與錐臺的底面相貼合，基臺、軸柱和尾臺為自上而下相貫通的中空結(jié)構(gòu)。

4、作為優(yōu)選，擴張支撐組件包括安裝在凹腔中的一號氣缸、固定連接在一號氣缸的輸出端的背板和固定連接在背板上的撐板，撐板為弧形結(jié)構(gòu)，背板和撐板之間設(shè)有隔倉，一號氣缸用于驅(qū)使撐板與圓筒產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)壁接觸并對其施加設(shè)定數(shù)值的壓力，錐臺和擴張支撐組件上安裝有充氣模塊。

5、作為優(yōu)選，充氣模塊包括安裝在隔倉內(nèi)的氣囊、安裝在錐臺內(nèi)的空氣泵和連接在空氣泵與氣囊之間的輸氣軟管，空氣泵用于向氣囊輸入或抽出空氣，氣囊充氣膨脹時，可與圓筒產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)壁接觸并對其施加設(shè)定數(shù)值的壓力。

6、作為優(yōu)選，啟閉單元包括設(shè)置在凹腔處的封板、安裝于錐臺內(nèi)的一號電機、固定連接在一號電機的輸出端上的一級側(cè)齒輪和嚙合連接在一級側(cè)齒輪上的二級側(cè)齒輪，二級側(cè)齒輪與封板之間固定連接有拉桿，封板為與錐臺外側(cè)壁順接的弧形板體，一號電機驅(qū)使封板旋轉(zhuǎn)用來打開或關(guān)閉凹腔的敞口。

7、作為優(yōu)選，平衡臺組件中安裝有吸附固定組件，吸附固定組件包括安裝在基臺中的二號氣缸、與二號氣缸的輸出端相連接的氣腔、固定連接在氣腔上的若干鋼管、固定連接在相對應(yīng)的鋼管上的吸盤和安裝在端臺內(nèi)的真空機，真空機與氣腔之間連接有抽氣軟管，尾臺上開設(shè)有若干與吸盤一一對應(yīng)的通孔，二號氣缸用于驅(qū)使吸盤在通孔內(nèi)移動，真空機用于在吸盤和圓筒產(chǎn)品的底壁相貼合處形成負壓。

8、作為優(yōu)選，旋轉(zhuǎn)組件包括固定連接在錐臺上的一號轉(zhuǎn)環(huán)、開設(shè)在端臺上的下環(huán)槽、安裝在端臺內(nèi)的二號電機、固定連接在二號電機的輸出端上的一級平齒輪和固定連接在錐臺上端中間的二級平齒輪，二級平齒輪環(huán)繞在基臺外側(cè)，一號轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)連接在下環(huán)槽內(nèi)，二級平齒輪與一級平齒輪相嚙合，二號電機的控制單元與一號壓力傳感器組、傾角傳感器均信號連接，二號電機用于驅(qū)使錐臺旋轉(zhuǎn)。

9、作為優(yōu)選，外支撐組件包括固定安裝在端臺內(nèi)的三號電機、固定連接在三號電機的輸出端上的主動齒輪、與主動齒輪相嚙合的一號從動副齒輪、固定連接在一號從動副齒輪上的二號從動副齒輪、嚙合連接在二號從動副齒輪上的齒圈、開設(shè)于端臺頂面的上環(huán)槽、固定連接在齒圈上的二號轉(zhuǎn)環(huán)和安裝在齒圈上的扶壁單元，端臺頂面設(shè)置有環(huán)腔，一號從動副齒輪活動連接在環(huán)腔中，二號從動副齒輪處于端臺頂面，二號轉(zhuǎn)環(huán)活動連接在上環(huán)槽中，二號壓力傳感器組與三號電機的控制單元信號連接，三號電機用于驅(qū)使齒圈和扶壁單元旋轉(zhuǎn)。

10、作為優(yōu)選，扶壁單元包括固定連接在齒圈上的托架、活動連接在托架上的轉(zhuǎn)臂、固定連接在轉(zhuǎn)臂端部的扶壁板和安裝在托架上的四號電機，轉(zhuǎn)臂的一端通過銷軸與托架活動連接，銷軸與四號電機的輸出端固定連接，扶壁板為與圓筒產(chǎn)品外側(cè)壁適配的弧形板件，當圓筒產(chǎn)品朝向一側(cè)傾倒時，四號電機驅(qū)使轉(zhuǎn)臂和扶壁板朝向圓筒產(chǎn)品傾倒側(cè)壁處翻轉(zhuǎn)。

11、作為優(yōu)選，平衡臺組件中安裝有鼓風組件，鼓風組件包括有安裝在尾臺中的風機和環(huán)繞尾臺外壁一周開設(shè)的若干出風孔，出風孔與風機的出風通道相連通，風機用于將空氣流從出風孔送出到圓筒產(chǎn)品的底壁上。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、1、將傳統(tǒng)的兩軸桁架機器人上的機械夾爪改進成適用于圓筒產(chǎn)品的平衡臺組件和錐臺結(jié)構(gòu)，配合使用錐臺中的擴張支撐組件，可以采用由內(nèi)向外擴張支撐的方式，支撐固定在圓筒產(chǎn)品的底部內(nèi)側(cè)壁上，利用摩擦力對圓筒產(chǎn)品形成鎖緊效果，相比于由外向內(nèi)的抓握操作，運行時所占用空間體積更小，且適用于外部存在不規(guī)則結(jié)構(gòu)的圓筒產(chǎn)品；

14、2、在內(nèi)擴張支撐結(jié)構(gòu)鎖定圓筒產(chǎn)品后，利用充氣模塊可以自行對氣囊充氣，利用膨脹的氣囊可以進一步擠壓圓筒產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)壁，并可以增大與筒壁的接觸面積，提高摩擦阻力，提升機器人對圓筒產(chǎn)品的鎖定效果；

15、3、將機器人的機械手部分設(shè)計成與圓筒產(chǎn)品內(nèi)徑適配的由尾臺和錐臺組成的圓錐結(jié)構(gòu)，向圓筒產(chǎn)品內(nèi)下探時，利用圓筒產(chǎn)品側(cè)壁的限位作用，令圓筒產(chǎn)品自行移動，來糾正圓筒產(chǎn)品在輸送機上的位置，保證內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)順利進入圓筒產(chǎn)品，相較于傳統(tǒng)的利用視覺傳感器的方式識別產(chǎn)品位置，反饋調(diào)整機器人位置來適應(yīng)產(chǎn)品的方式更加節(jié)省設(shè)備的制造成本，運行成本；

16、4、通過撐板上一號壓力傳感器組的設(shè)置，根據(jù)接觸產(chǎn)生的壓力信號來識別凸出區(qū)域的位置，進而運行旋轉(zhuǎn)組件來旋轉(zhuǎn)錐臺，調(diào)整撐板的位置，避開圓筒產(chǎn)品內(nèi)側(cè)壁上存在的凸出區(qū)域，確保擴張支撐組件能夠準確支撐在圓筒產(chǎn)品光滑的內(nèi)側(cè)壁上，保證抓取圓筒產(chǎn)品的牢固性；

17、5、通過啟閉單元的設(shè)置，可以自行打開或關(guān)閉凹腔，關(guān)閉凹腔后，封板與錐臺外壁形成順滑的錐面，避免錐臺探入圓筒產(chǎn)品時，因為凹腔敞開出現(xiàn)的臺階結(jié)構(gòu)，與圓筒產(chǎn)品的上沿口處形成平面接觸，造成移動阻礙；

18、5、利用吸附固定組件，在通過內(nèi)擴張支撐結(jié)構(gòu)鎖定圓筒產(chǎn)品后，還可以以負壓吸附的方式進一步鎖定圓筒產(chǎn)品的底壁，更大程度上提高抓取圓筒產(chǎn)品的穩(wěn)定性；

19、7、通過鼓風組件的設(shè)置，在吸附固定組件運行前，可以將圓筒產(chǎn)品底壁上可能存在的灰塵向四周吹散，避免灰塵影響吸附固定組件對圓筒產(chǎn)品底壁的吸附效果；

20、8、充分利用外支撐組件和二號壓力傳感器組，根據(jù)壓力信號發(fā)出區(qū)域的變化，來自行調(diào)整外支撐組件移動到圓筒產(chǎn)品上沿口對應(yīng)受力的部位，防止錐臺下探校準圓筒產(chǎn)品位置時因為圓筒產(chǎn)品上沿口單側(cè)受力出現(xiàn)歪倒；

21、9、利用旋轉(zhuǎn)組件配合傾角傳感器、電動十字萬向節(jié)，在圓筒產(chǎn)品被提起后，利用圓筒凸出區(qū)域分布不同，所出現(xiàn)的重心偏移的情況，在電動十字萬向節(jié)關(guān)閉自鎖的情況下，錐臺及圓筒產(chǎn)品會自然發(fā)生傾斜，產(chǎn)生不同的重力感側(cè)，由傾角傳感器識別圓筒產(chǎn)品的傾斜方向和角度，計算出凸出區(qū)域的方向和位置，從而旋轉(zhuǎn)圓筒產(chǎn)品，根據(jù)放置需要進行調(diào)整，令圓筒產(chǎn)品上的凸出區(qū)域與待安裝的設(shè)備、產(chǎn)品之間充分校準位置關(guān)系，同時，再通過傾角傳感器反饋此時的錐臺傾斜度數(shù)據(jù)到電動十字萬向節(jié)的控制單元，電動十字萬向節(jié)自鎖，驅(qū)動端臺、錐臺及圓筒產(chǎn)品最終調(diào)整到設(shè)定狀態(tài)，方便將圓筒產(chǎn)品與后續(xù)加工設(shè)備對位裝配。