一种适平衡性搬运机械

1.本实用新型涉及搬运设备，具体为一种适平衡性搬运机械。


背景技术：

2.叉车和起重机是常见的搬运设备，它们在平整路面能够满足大部分货物的搬运工作，但是，由于它们的体积相对庞大，需要较大的工作空间，在一些狭窄的地方操作则不方便；只适用于在近场工作，远距离运输较为困难；对于体积或重量超过单个叉车或起重机搬运能力的货物，通过多个设备协作较为困难，只能采用更大吨位的叉车或起重机；地形适应差，尤其高低不平路面，山形地面，难以保证被托举货物的稳定。
3.因此，设计一种适平衡搬运机械很有必要。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供一种适平衡性搬运机械，通过自如行走和转向的车底盘，加上x、y、z三个方向的微调自由臂以及全方位调整的球摆托举机构，协同完成货物的搬运工作。该机械体积小巧，地形适应性好，可单台工作，也可多台协作，解决了场景适应性问题。
5.本实用新型采取的技术方案如下：
6.一种适平衡性搬运机械，包括有车底盘、三向微调机构、球摆托举机构和感知模块；
7.所述三向微调机构，包括有x向自由臂、z向自由臂和y向自由臂；其中，x向自由臂安装在车底盘上，z向自由臂安装在x向自由臂上，y向自由臂安装在z向自由臂上；
8.所述球摆托举机构，安装在所述y向自由臂上，包括有支架、托头、锁止销，所述支架和托头球铰接，所述支架和托头中可插拔安装所述锁止销。
9.进一步地：
10.所述x向自由臂为滑轨装置；
11.所述z向自由臂为升降装置；
12.所述y向自由臂为滑轨装置。
13.进一步地：
14.所述托头包括承载托盘和球头，所述承载托盘承载货物，所述球头与支架连接，所述锁止销插入时贯穿所述球头。
15.进一步地：
16.所述感知模块安装在所述球摆托举机构的底部；
17.所述感知模块包括视觉单元、姿态感知单元和测距单元。
18.一种适平衡性协作搬运系统，包括所述的适平衡性搬运机械，当搬运体积小和/或质量轻的货物时，使用一台所述的适平衡性搬运机械；当搬运体积大和/或质量重的货物时，使用多台所述的适平衡性搬运机械。
19.本实用新型相比于现有技术体现了如下的技术效果：
20.本实用新型提出的适平衡性搬运机械，体积小，重量轻，便于运输，操作灵活，在大型设备无法作业的工况下，能通过多台机械协作完成货物的搬运。
21.本实用新型提出的适平衡性搬运机械，具有多自由度，其地形适应性好，在路面条件较差时，通过协同作业能够保持货物稳定和安全的搬运。
附图说明
22.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
23.图1为本实用新型示出的单一机械结构拆解示意图；
24.图2为本实用新型示出的三向微调机构结构拆解图；
25.图3为本实用新型示出的球摆托举机构结构外观图；
26.图4为本实用新型示出的球摆托举机构结构剖视图；
27.图5为本实用新型示出的托头结构剖视图；
28.图6为本实用新型示出的多台机械协作搬运示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。
30.本实用新型提供了一种适平衡性搬运机械，如图1所示，包括有车底盘1、三向微调机构2、球摆托举机构3和感知模块4。
31.车底盘1具有车辆的基本行走功能，包括车轮、车体、行走控制组件和转向控制组件。在车体顶部安装有三向微调机构2。
32.三向微调机构2，如图2所示，包括有x向自由臂21、z向自由臂22和y向自由臂23。三个方向的规定：以车底盘中心为坐标原点，x方向平行于车底盘，x正方向指向货物；z方向垂直于车底盘，z正方向指向上方；y方向垂直于x方向和z方向，y正方向由右手法则确定。
33.其中，x向自由臂21安装在车底盘上，沿车体x方向布置，x向自由臂21设置有底板一211和滑轨装置212，底板一211的底部和车体固定连接，底板一211的上表面安装滑轨装置212，滑轨装置212包括电机、导轨和滑块，滑块在电机驱动下沿导轨滑动实现x向移动。
34.z向自由臂22安装在x向自由臂21的滑块上，z向自由臂22设置有底座221、升降装置222和举升支架223，底座221安装在x向自由臂21顶部的滑块上，升降装置222安装在底座221之上，举升支架223安装在升降装置222的侧面，升降装置222采用液压升降机构或者多级丝杠机构。
35.y向自由臂23安装在z向自由臂22的举升支架223上，所述举升支架223上设有多组固定装置，例如螺栓或锁止销，可在不同高度固定y向自由臂23。y向自由臂23机构与x向自由臂类似，设置有底板二231和滑轨装置232，滑轨装置包括电机、导轨和滑块，滑块在电机驱动下沿导轨滑动实现y向移动。滑块上固定球摆托举机构3。
36.所述三向微调机构2，具有三个方向平移自由度，三个方向的平移自由度分别由各自的驱动机构控制，即x方向、z方向、y方向三个方向。
37.球摆托举机构3，如图3-5所示，球摆托举机构3包括支架31、托头32、锁止销33。所述支架31通过螺栓固定在y向自由臂23上，所述托头32通过球铰与支架31连接，所述锁止销33安装在支架31和托头32之间的销孔324中。
38.所述托头32包括承载托盘321和球头322。托头32的上部为承载托盘321，承载托盘321的中心位置有一凹槽323，所述凹槽323与锁止销33的头部形状相配，凹槽323的直径大于销孔324的直径，凹槽323的开槽深度比锁止销33的头部稍高一些。凹槽323下边有销孔324，销孔324为通孔，一直贯穿整个托头32。凹槽323和销孔324的中心线为同一个中心线。锁止销33可插到凹槽323和销孔324中，锁止销33的头部与凹槽323装配，锁止销33的销体插到销孔324中，并穿过销孔324，使锁止销33的底部突出于支架31下方。
39.所述托头32的下部为球头322，球头322为球形，球头322与底部的支架31配合在一起形成球铰连接。当球铰连接时，球头322自由摆动，就会带动所述托头32摆动，即所述球摆托举机构3自由摆动。
40.当锁止销33插入凹槽323和销孔324中，即锁止销33穿过支架31和托头32时，插入的锁止销33限制托头32在x方向和y方向的摆动，托头32只能绕z方向转动，因此限值了托头32的自由摆动，即限值了球摆托举机构3的自由摆动。此种情况适用于单一机械搬运工作时。
41.当锁止销33从凹槽323和销孔324中拔出，即锁止销33从支架31和托头32拔出时，托头32与支架31通过球铰连接，托头32能够实现各个方向的自由摆动，即球摆托举机构3可在各方向自由摆动。此种情况适用于多台机械协作搬运工作时。
42.感知模块4设置在球摆托举机构3的承载托盘321的下方位置。所述感知模块4包括视觉单元、姿态感知单元和测距单元。视觉单元用来引导车辆行驶至目标位置；姿态感知单元用来检测搬运过程中货物的姿态，避免货物发生倾覆；测距单元用来感知货物与目标位置之间的距离。
43.该适平衡性搬运机械可单一机械搬运工作，也可多台协同工作。
44.当单一机械进行搬运工作时，将锁止销33插入到支架31和托头32中，此时托头32只能绕z轴旋转，托头保持相对平稳，能够托住货物，即球摆托举机构3相对稳定。
45.当多台机械协作搬运体积大、质量大的货物时，将锁止销33拔出，支架31和托头32能够实现相对转动，使托头32能够和货物搬运底面更好贴合。
46.采用多机械协作工作时，首先多台机械同时运动到货物附近，将锁止销33从支架31和托头32中取出，使支架31和托头32通过球铰连接，此时托头32相对自由转动，使承载托盘321能与货物底部良好接触。
47.在搬运过程中，多台机械同时控制各自的三向微调机构2，通过驱动某一方向移动，从而带动货物向某一方向移动。
48.在搬运过程中，以目标地行驶方向定义为货物前方，调整货物俯仰角度时(使货物绕x轴转动)，位于货物前方的机械通过调整三向微调机构2将货物向上(或向下)平移，位于货物后方的机械通过调整三向微调机构2将货物相对于前方向相反方向平移(向下/向上)，从而调整货物的俯仰角度(使货物绕x轴转动)。
49.调整货物侧倾角度时(使货物绕y轴转动)，位于货物右侧的机械通过调整三向微调机构2将货物向上(或向下)平移，位于货物左侧的机械将货物向相反方向平移，从而调整
货物的侧倾角度(使货物绕y轴转动)。
50.调整货物的横摆角度时，所有机械通过调整三向微调机构2，使货物顺时针或逆时针转动，从而调整货物的横摆角度(使货物绕z轴转动)。
51.在搬运过程中，如果出现承载托盘不能与货物底部良好接触，则通过调整球摆托举机构3相对自由转动，使其接触。
52.在搬运过程中，通过感知模块4的姿态感知单元对货物的姿态进行监控，并通过球摆托举机构3调整货物的姿态，防止货物脱落，通过感知模块4的视觉单元引导行驶到指定位置，通过感知模块4的测距单元判断货物与目标位置的距离，将货物移动到目标位置，完成搬运过程。