作业机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种作业机器人。


背景技术：

2.在核电站或者其他工地作业环境中，作业现场中经常会存在混凝土块、钢筋、体积较大、重量较重的固体废弃物，此时需要工程机械对这些物体进行作业，使其便于处理，以便下一步工作的进行。
3.传统的工程机械如挖掘机等单次只能携带一种作业工具工作，在执行其他工作时，需要通过外力将工程机械上的工具头拆卸下来，然后在安装另一种作业工具，花费时间长，工作效率低。


技术实现要素：

4.基于此，提供一种作业机器人，以解决现有技术中存在的至少一个缺陷。
5.本发明提供了一种作业机器人，包括：移动底盘、车体、机械臂，以及用于连接不同工具头的快换接头；
6.所述车体设置在所述移动底盘上，所述机械臂的一端与所述车体连接，所述机械臂的另一端与所述快换接头连接。
7.上述作业机器人，由于机械臂上安装有快换接头，当需要更换作业工具时，只需要控制快换接头工作，在快换接头打开时就可以拆卸掉原来的作业工具，然后通过机械臂带动快换接头移动到另一种作业工具上，以使得快换接头与另一种作业工具连接在一起，此时使得快换接头与作业工具固定，从而就完成了作业工具的更换，整个更换工具头的过程省时省力，提高了工作效率。
8.在其中一个实施例中，所述移动底盘上设有多个液压支腿。
9.在其中一个实施例中，所述液压支腿远离所述移动底盘的一端设置有防滑垫。
10.在其中一个实施例中，所述移动底盘上设有多个变形轮，所述变形轮具有第一运动结构和第二运动结构，在处于第一运动结构时，所述变形轮呈圆形状态；在处于第二运动结构时，所述变形轮呈多边形状态。
11.在其中一个实施例中，所述变形轮包括驱动机构、传动机构以及轮体机构；
12.所述驱动机构包括间隔设置的三角轮驱动件和圆轮驱动件；所述传动机构包括传动轴和第一传动组件，所述传动轴与所述三角轮驱动件连接，所述第一传动组件与所述传动轴连接；所述轮体机构包括连接于所述圆轮驱动件的三角板、安装于所述三角板的伸缩驱动件和连接于所述三角板的履带，且所述履带与所述第一传动组件连接；
13.在所述变形轮处于第一运动结构时，所述履带呈圆形状态，所述圆轮驱动件工作，所述圆轮驱动件通过所述三角板带动所述履带同步转动，所述履带通过所述第一传动组件带动所述传动轴同步转动；
14.在所述变形轮处于第二运动结构时，所述履带呈三角形状态，所述伸缩驱动件将
所述履带顶起，所述三角轮驱动件工作，所述三角轮驱动件通过所述传动轴带动所述第一传动组件转动，所述第一传动组件与所述履带啮合传动。
15.在其中一个实施例中，所述传动机构还包括与所述第一传动组件间隔布置的第二传动组件，所述第二传动组件包括连接于所述圆轮驱动件的第一主动齿圈以及与所述第一主动齿圈啮合传动的第一从动齿圈，所述第一从动齿圈与所述三角板连接。
16.在其中一个实施例中，所述第一从动齿圈上安装有连接杆，所述履带处于圆形状态时，所述第一从动齿圈能够通过所述连接杆与所述传动轴连接，带动所述传动轴转动。
17.在其中一个实施例中，所述第二传动组件包括固接于所述传动轴的传动齿圈、与所述传动齿圈啮合传动的第二主动齿圈以及与所述第二主动齿圈啮合传动的第二从动齿圈，所述第二从动齿圈与所述履带啮合传动。
18.在其中一个实施例中，所述第二传动组件还包括至少两个与所述第二从动齿圈啮合传动的第三从动齿圈以及张紧于所述至少两个第三从动齿圈的链条，所述链条与所述履带啮合传动。
19.在其中一个实施例中，所述轮体机构还包括多个弧形支撑板，每个所述弧形支撑板的一端与所述伸缩驱动件连接，另一端与所述履带抵接，所述第一传动组件作为所述弧形支撑板的支点。
附图说明
20.图1为本发明一实施例提供的作业机器人的结构示意图；
21.图2为图1中的变形轮示意图；
22.图3为图2的剖视图；
23.图4为图2的又一示意图；
24.图5为图2的另一示意图；
25.图6为图2的内部结构示意图；
26.图7为图1中的变形轮处于圆形状态的示意图；
27.图8为图1中的变形轮处于多边形状态的示意图；
28.图9为图1中的快换接头示意图；
29.图10为图1中的工具头示意图；
30.图11为图1中的液压支腿打开后的示意图。
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
37.如图1并结合图9所示，本发明一实施例中，提供了一种作业机器人包括：移动底盘20、车体30、机械臂40以及用于连接不同工具头的快换接头50，其中，车体30设置在移动底盘20上，机械臂40的一端与车体30连接，机械臂40的另一端与快换接头50连接。
38.采用上述技术方案，由于机械臂上安装有快换接头，当需要更换作业工具时，只需要控制快换接头工作，在快换接头打开时就可以拆卸掉原来的作业工具，然后通过机械臂带动快换接头移动到另一种作业工具上，以使得快换接头与另一种作业工具连接在一起，此时使得快换接头与作业工具固定，从而就完成了作业工具的更换，整个更换工具头的过程省时省力，提高了工作效率。
39.其中，快换接头上设有连接轴，各种不同的工具头上设有与连接轴相适配的插接孔，连接轴可以通过液压控制或电动控制运动，使得快换接头上的连接轴可以轻松快捷地插接至不同的工具头上的插接孔内完成连接及便于可拆卸的固定。
40.在一些实施例中，如图1所示，本技术中的作业机器人还包括与快换接头50连接的工具头60，如图10中的(a)、(b)、(c)所示，该工具头60包括液压剪、液压爪以及液压锤，从而使得该工具头具有抓取、剪切、破碎等多种类的作业工具，能够对作业场地内的混凝土、钢筋、大块的固体废弃物进行作业，大大提高了适用范围。
41.需要说明的是，本技术实施例中的工具头的结构类型仅为示例，在其他可替代的方案中，也可以采用其它结构，例如，工具头还包括铲斗。本技术对工具头的具体结构类型不作特殊限制，只要上述结构能实现本技术的目的便可。
42.在一些实施例中，如图11所示，本技术中的移动底盘20上设有多个液压支腿201，
且每个液压支腿201远离移动底盘20的一端设置有防滑垫。
43.本技术在移动底盘上增加了液压支腿，在进行作业时，液压支腿支撑在地面上，将变形轮悬空，既提高了整个变形轮移动底盘的稳定性，又能够有效避免移动底盘上搭载的工程车辆在作业时对变形轮造成损坏，同时，当液压支腿支撑在地面上时，液压支腿上的防滑垫与地面接触，进一步可以提高整个移动底盘的稳定性。
44.在一些实施例中，如图1所示，本技术中的移动底盘20上设有多个变形轮10，该变形轮10具有第一运动结构和第二运动结构，在处于第一运动结构时，变形轮10呈圆形状态；在处于第二运动结构时，变形轮10呈多边形状态。
45.具体地，如图2并结合图3、图4所示，本技术中的变形轮10包括驱动机构、传动机构以及轮体机构；其中，驱动机构包括间隔设置的三角轮驱动件110和圆轮驱动件120；传动机构包括传动轴210和第一传动组件，第一传动组件可选用传动齿轮，传动轴210与三角轮驱动件110连接，第一传动组件与传动轴210连接；轮体机构包括连接于圆轮驱动件120的三角板310、安装于三角板310的伸缩驱动件320和连接于三角板310的履带330，且履带330与第一传动组件连接；
46.如图7所示，在变形轮10处于第一运动结构时，履带330呈圆形状态，圆轮驱动件120工作，圆轮驱动件120通过三角板310带动履带330同步转动，履带330通过第一传动组件带动传动轴210同步转动；
47.如图8所示，在变形轮10处于第二运动结构时，履带330呈三角形状态，伸缩驱动件320将履带330顶起，三角轮驱动件110工作，三角轮驱动件110通过传动轴210带动第一传动组件转动，第一传动组件与履带330啮合传动。
48.具体地，当履带330处于圆形状态时，三角轮驱动件110停止工作，圆轮驱动件120转动。由于圆轮驱动件120与三角板310连接，因而带动三角板310转动，履带330与三角板310连接，因而能够在三角板310的带动下，做环形运动。由于履带330与第一传动组件连接，从而能够带动第一传动组件同步转动。由于第一传动组件和履带330是同向转动，使得履带330不会相对三角板310或者是第一传动组件脱离，从而保证传动的稳定性，提高轮体移动的可靠性；并且，由于整个轮体和第一传动组件是作为一个整体同步转动，使得圆形轮具有较高的移动速度，此时变形轮能够快速从始发地高速移动到作业现场，这样大大节约时间成本，提高使用效率。到达作业现场后，变形轮上均布的伸缩驱动件320的同时顶出，使得履带330呈现为三角形状态。当履带330处于三角形状态时，圆轮驱动件120停止工作，则三角板310相对传动轴210不发生转动，三角轮驱动件110通过传动轴210将动力传递至第一传动组件，通过第一传动组件与履带330的啮合传动，使得履带330相对三角板310移动，实现行走。履带330变成三角形形态后，与地面的接触面积增加，使得变形轮能够适用于一定角度的坡路和楼梯等特殊作业场合，此时履带330抓地力最好，接地比压小，能满足复杂现场的作业要求。由于履带330处于圆形状态和三角形状态时，是由单独的驱动件驱动，这种分别控制，不会出现切换上的卡顿等问题，直接有效的分别控制两种轮子的行走，结构更为简单，且更加精准有效，出现故障错误率会更低，使得变形轮的移动更加安全可靠。
49.在一些实施例中，如图3所示，本技术中的传动机构还包括与第一传动组件间隔布置的第二传动组件，第二传动组件的一端与圆轮驱动件120的输出轴连接，第二传动组件的另一端与三角板310连接。如此，当圆轮驱动件120工作时，即可通过第二传动组件将动力传
递至三角板310处，从而提升动力传递的稳定性。
50.具体地，上述第二传动组件包括连接于圆轮驱动件120的第一主动齿圈231以及与第一主动齿圈231啮合传动的第一从动齿圈232，第一从动齿圈232与三角板310连接，圆轮驱动件120具体可为液压马达，其自身带有刹车功能。当液压马达运行时，通过第一主动齿圈231以及第一从动齿圈232从而带动三角板310转动，进而带动履带330移动。第二传动组件还可包括与第一从动齿圈232啮合连接的第四齿圈233，第四齿圈233与三角板310连接。由于齿轮传动具有功率范围大、传动效率高以及结构尺寸小的优势，通过设置多个啮合传动的齿圈进行动力传递，保证较高的传动精度，保证履带330以圆形状态运行时的稳定性。
51.在一些实施例中，本技术中的第一从动齿圈232上安装有连接杆(图中未指示)，传动轴210上对应设置有插接孔，第一从动齿圈232与气缸的活塞杆连接。当履带330处于圆形状态时，气缸驱动第一从动齿圈232向右移动，第一从动齿圈232的连接杆对应插入传动轴210上的插接孔内，第一从动齿圈232通过连接杆与传动轴210连接。从而当圆轮驱动件120将动力传递至第一从动齿圈232时，第一从动齿圈232会带动传动轴210同步转动，传动轴210带动第一传动组件同向转动。也就是说，当圆轮驱动件120通过三角板310带动履带330顺时针转动时，传动轴210和第一传动组件同向顺时针转动，使得整个变形轮之间没有相对转动，呈现为一个整体运动，实现履带330在圆形状态下的行走。
52.在一些实施例中，如图2所示，本技术中变形轮10还包括壳体400，圆轮驱动件120、三角轮驱动件110以及第一传动组件均安装于壳体400内，从而节省安装空间，结构紧凑，减小变形轮的体积，适合空间更小的作业场地。由于驱动件和第一传动组件安装在壳体400内，从而避免跟作业场地的障碍物发生刮擦，影响传动的稳定性，便于移动机器人更安全有效的通行和作业，并且降低了维护成本。
53.在一些实施例中，如图5并结合图6所示，本技术中的第二传动组件包括固接于传动轴210的传动齿圈221、与传动齿圈221啮合传动的第二主动齿圈222以及与第二主动齿圈222啮合传动的第二从动齿圈223，第二从动齿圈223与履带330啮合传动。当履带330处于三角形状态时，由于圆轮驱动件120停止工作，则三角板310和安装于三角板310上的伸缩驱动件320停止转动，三角轮驱动件110动作。在此状态下，履带330的移动则是通过齿圈之间的啮合传动实现。
54.具体来说，三角轮驱动件110通过传动轴210带动传动齿圈221转动，传动齿圈221与第二主动齿圈222啮合传动，在第二主动齿圈222和第二从动齿圈223的动力传递下，履带330相对第二从动齿圈223异向转动，从而实现履带330的移动。通过设置多个啮合传动的齿圈进行动力传递，保证较高的传动精度，保证履带330以三角形状态运行时的稳定性。在其他实施方式中，第二传动组件也可包括固接于传动轴210的传动齿圈221、与传动齿圈221啮合的主动链轮和从动链轮，以及张紧于主动链轮和从动链轮之间的链条225，链条225与履带330啮合连接，在三角形状态下，通过链条225带动履带330移动。
55.在一些实施例中，如图6所示，本技术中的第二传动组件还可包括至少两个与第二从动齿圈223啮合传动的第三从动齿圈224以及张紧于至少两个第三从动齿圈224的链条225，链条225与履带330啮合传动。当履带330处于三角形状态时，即可通过链传动带动履带330移动，从而避免履带330打滑，且能够在履带330距离传动轴210较远时，传递运动和动力，保证履带330移动的可靠性。在另一实施例中，第二传动组件可包括与第二从动齿圈223
同轴转动的链轮，链轮与履带330啮合连接，如此即可通过链轮与履带330的啮合实现履带330在三角形状态下的移动。
56.在一些实施例中，如图4并结合图6，本技术中的轮体机构还包括多个沿周向均匀分布的安装板340，其中，传动齿圈221、第二主动齿圈222和第二从动齿圈223的齿轮轴均能够穿过安装板340并固定连接于安装板340上。具体地，用于固定齿轮轴的位置呈现为十字交叉状。通过将齿轮的位置固定，从而防止履带330在移动的过程中，由于齿轮承重导致齿轮的位置发生错位，避免影响履带330在三角形状态下运行的稳定性和可靠性。
57.在一些实施例中，如图4并结合图6所示，本技术中的轮体机构还包括多个沿周向分布的弧形支撑板350，每个弧形支撑板350的一端与伸缩驱动件320连接，另一端与履带330抵接，安装板340作为弧形支撑板350的支点，使得弧形支撑板350呈现为杠杆结构。也就是说，当伸缩驱动件320朝向靠近履带330的方向顶出时，弧形支撑板350远离伸缩驱动件320的另一端向靠近传动轴210的方向收缩，与弧形支撑板350抵接的履带330发生同步的位移，呈现为近似三角形的状态，伸缩驱动件320伸出形成三角形的三个顶点，位于伸缩驱动件320之间即收缩的部分形成三角形的三个边。通过此种设计，使得履带330的整体长度保持不变，且能够由三角形转变为圆形形态。在其他实施例中，履带330可以为一种具有弹性的橡胶履带330。如此，当伸缩驱动件320伸出时，通过履带330发生弹性变形，以满足变形需求。伸缩驱动件320具体可为变形油缸，通过油缸顶杆的伸缩和缩回实现履带330的变形。
58.进一步地，如图5所示，本技术中的轮体机构还包括多个沿周向间隔分布的承重轮360，每个承重轮360与履带330抵接，每个承重轮360设置于相邻的两个弧形支撑板350之间。由于轮子变为三角形或圆形的时候，需要保证轮子形状稳固不变，不能在行走过程中发生意外，如果轮子形状发生意外改变，有可能会对机器人造成行走功能障碍或损伤，因此通过设置承重轮360、弧形支撑板350和安装板340等，对履带330起到支撑作用，保证轮子以某种状态行驶时，不会发生意外变形的事故，大大提高变形轮的稳定性。当伸缩驱动件320顶出后，通过弧形支撑板350、承重轮360和安装板340的限位作用将三角形轮固定不再发生变形，更加安全稳定。两种形状之间的转换快速有效，不会发生卡顿。
59.上述变形轮10，当履带330处于圆形状态高速行走时，只有圆轮驱动件120转动。圆轮驱动件120通过第一主动齿圈231和第一从动齿圈232带动三角板310转动，进而带动与三角板310连接的履带330同步转动，此时变形轮能够快速从始发地高速移动到作业现场，大大节约时间成本，提高使用效率。到达作业现场后，变形轮上均布的伸缩驱动件320同时顶出，伸缩驱动件320将履带330的三个点顶起成为顶点，在弧形支撑板350和安装板340的杠杆作用下，位于伸缩驱动件320之间的部分缩回，形成三角形的三个边，使得履带330呈现为三角形状态。当履带330处于三角形状态时，圆轮驱动件120停止，三角轮驱动件110动作，三角轮驱动件110通过传动轴210和固接于传动轴210上的传动齿圈221将动力传递至第二主动齿圈222和第二从动齿圈223，进一步通过第三从动齿圈224与履带330的啮合传动，实现三角形状态下的行走，通过弧形支撑板350、承重轮360以及安装板340的支撑作用，保证履带330以三角形状态运行的稳定性。履带330变成三角形形态后，与地面的接触面积增加，使得变形轮能够适用于一定角度的坡路和楼梯等特殊作业场合，此时履带330抓地力最好，接地比压小，能满足复杂现场的作业要求。由于履带330处于圆形状态和三角形状态时，是由单独的驱动件驱动，这种分别控制，不会出现切换上的卡顿等问题，直接有效的分别控制两
种轮子的行走，结构更为简单，且更加精准有效，出现故障错误率会更低，使得变形轮的移动更加安全可靠。
60.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。