技术领域

本发明涉及机器人设备领域，具体的说是一种球类物品搬运机器人。

背景技术

众所周知，机器人设备在帮助人们生产生活方面发挥着越来越多的作用，随着科学技术的发展，机器人设备的种类越来越多，而机器人上的机械臂和机械手爪是帮助机器人发挥功能的重要组成部分，尽管机器人设备做出了一些改善，但是还有很多方面值得去改进。

已知现有机器人设备在解决上述问题，但是还有很多方面值得去改进，目前，越来越多的企业开始使用机器人，在装配，运输等领域采用自动机械去代替人工操作。在自动化生产领域，机器人或者机械臂通过末端执行器进行操作，在装配领域，机械手爪是应用最多的末端执行器，机器人在工业上运用已经越来越多。目前在设计运用机器来清理家务也开始有了越来越多的思考和设计，在家用机器人的设计上设计者和研究者主要的研究方向在于人工智能，致力于实现人与机器人之间可以实现沟通交流，而对机器人本身的运动机构和夹取机构部分的设计相对来说要略显不足。目前在对球类夹取，搬运机器人的设计比较少，但是体育运动和学校的体育教育中，篮球、足球、排球等球类，存在短途运输，拿取的现象十分多，所以若果能设计一款自动化搬运拿球的机器人设备十分有意义，可以帮助体育运动员或者学校师生减少球类运输拿取的工作，有助于提高效率。本发明提供一种球类物品搬运机器人，设计了一个可以270度转动的夹取机构，同时设计了两种类型的夹具，利用夹具横向运动和纵向运动两种运动形式来实现对球的夹紧，在取球的设计上，运用了一个转盘式的拨球机构和一个曲面片状的拨球机构，来更好的实现对球的抓取，而且该设计结构简单，易于加工生产。

发明内容

针对现有技术设备在解决上述问题，但是仍是有很多问题和不足需要继续改善，本发明提供一种球类物品搬运机器人，设计了一个可以270度转动的夹取机构，同时设计了两种类型的夹具，利用夹具横向运动和纵向运动两种运动形式来实现对球的夹紧，在取球的设计上，运用了一个转盘式的拨球机构和一个曲面片状的拨球机构，来更好的实现对球的抓取，而且该设计结构简单，易于加工生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种球类物品搬运机器人，包括固定机构、传动机构、夹取机构和运输箱。

所述的固定机构包括支撑架、一号转轮、二号转轮、一号传送带、一号转轴和传动轴；所述的支撑架内安装有控制装置和电机；所述的一号转轮安装在一号转轴上，一号转轮的数量为六个；所述的二号转轮安装在一号转轴上，且二号转轮安装在固定机构的前端，二号转轮的数量为两个，两个二号转轮对称分布在固定机构两侧，二号转轮的直径比一号转轮直径小；所述的一号转轴安装在支撑架上，一号转轴的数量为四个；所述的传动轴安装在支撑架上，传动轴与支撑架内的电机相连接；固定机构有两个作用，一个是起到固定和支撑的作用，另一个是运输的作用，二号转轮的直径比一号转轮直径小的设计，是方便跨越一些小型的障碍物。

所述的传动机构安装在固定机构上，传动机构与夹取机构相连接，传动机构包括固定架、传动链条和一号传动齿轮；所述的固定架安装在固定机构的支撑架上，固定架上设有连接架、一号固定轴、一号电机箱和一号安装孔；所述的一号电机箱内安装有电机和传动装置，一号传动齿轮和一号电机箱内的传动装置通过传动链条相连接；传动机构的主要作用是带动夹取机构转动，一号电机箱内的电机通过传动链条带动一号传动齿轮转动，从而带动夹取机构转动，这样夹取机构就可以调节转动的角度和位置。

所述的夹取机构安装在传动机构的一号固定轴上，夹取机构包括支架机构、一号夹具、二号夹具和控制箱；。

所述的支架机构安装在传动机构的一号固定轴上，支架机构包括固定板、二号固定轴、支撑臂、二号转轴和固定圈；所述的二号固定轴安装在固定板上；所述的固定板安装在一号固定轴上；所述的一号传动齿轮安装在固定板的二号固定轴上。

所述的一号夹具包括一号机构和二号机构；所述的一号机构上设有一号连接块、二号连接块、一号安装架、二号安装架、二号电机箱、三号固定轴、二号传送带和二号传动轮；所述的一号连接块安装在二号转轴上；所述的二号连接块与一号连接块相连接；所述的二号安装架安装在三号固定轴上，二号安装架上设有一号拨动机构；一号拨动机构上设有一号圆角；所述的所述的二号电机箱安装在一号安装架上，二号电机箱内安装有电机；所述的二号机构上设有三号安装架、四号安装架、五号安装架和一号气动装置；所述的三号安装架安装在固定圈上；所述的四号安装架安装在三号安装架上，四号安装架的数量为两个；所述的五号安装架安装在三号安装架上，五号安装架的安装位置在四号安装架与固定圈之间；所述的一号气动装置安装在五号安装架上，且一号气动装置与支撑臂相连接；所述的四号安装架上设有三号连接块、四号连接块、固定端、四号固定轴、五号固定轴、弹簧和前端；所述的三号连接块安装在四号安装架上；所述的四号连接块安装在四号固定轴上，四号连接块上设有六号固定轴；所述的弹簧安装在六号固定轴和固定端之间；所述的前端设在固定端末端；一号气动装置可以发生伸缩运动，一号气动装置带动二号机构运动，以此实现一号夹具的夹紧和松开的功能，控制箱内设有控制电路和开关，可以控制一号气动装置的运动；一号夹具的运动主要发生在竖直面，由一号气动装置所控制的上下的夹紧和松开的运动；一号机构的主要作用是取球，二号电机箱内的电机带动一号拨动机构转动，将地面的球拨入夹取机构中。

所述的二号夹具包括五号安装架、一号连杆、二号连杆、二号气动装置、六号安装架、七号固定轴、八号固定轴、九号固定轴和二号安装孔；所述的五号安装架安装在一号固定轴上，五号安装架与支撑臂相连接；所述的一号连杆安装在七号固定轴上；所述的七号固定轴安装在五号安装架上；所述的二号连杆安装在八号固定轴上；所述的八号固定轴安装在五号安装架上；所述的二号气动装置安装在九号固定轴上，且二号气动装置分别与一号连杆和二号连杆相连接；所述的九号固定轴安装在五号安装架上；所述的六号安装架安装在一号连杆和二号连杆上，六号安装架上设有圆孔和二号拨动机构；所述的二号拨动机构上设有十号固定轴和拨动片；所述的十号固定轴安装在圆孔内；所述的拨动片安装在十号固定轴上，拨动片的数量为两个，且两个拨动片之间的夹角为120°；所述的二号安装孔内安装一号固定轴，二号安装孔的位置在七号固定轴和八号固定轴之间；二号夹具的作用是帮助夹紧球，防止夹取机构在转动过程中，球发生掉落；工作时，二号气动装置可以发生伸缩运动，二号气动装置带动一号连杆围绕七号固定轴转动，一号连杆带动六号安装架运动，由此实现二号夹具的夹紧和松开的功能，其中二号拨动机构安装在六号安装架上，二号拨动机构由两个拨动片构成，两个拨动片之间的夹角为120°，二号拨动机构可以发生转动，其作用主要是在夹取机构在转动过程中，防止球发生掉落，其中二号连杆可以围绕八号固定轴转动；控制箱内设有控制电路和开关，可以控制二号气动装置的运动。

所述的运输箱安装在固定机构的支撑架上，运输箱与传动机构的固定架相连接，运输箱上设有箱体、斜板、二号圆角。

优选的，所述的一号传送带的数量为六条，传动轴与一号转轴之间通过一号传送带连接，且两个一号转轴之间通过一号传送带连接。

优选的，所述的支撑臂安装在固定板上；所述的二号转轴安装在支撑臂上端，二号转轴与一号夹具相连接；所述的固定圈安装在支撑臂下端，固定圈与一号夹具相连接，固定圈的数量为四个。

优选的，所述的一号安装架固定安装在二号连接块上；所述的三号固定轴安装在一号安装架上，三号固定轴的数量为两个。

优选的，其特征在于：所述的二号传送带连接在三号固定轴和二号电机箱内的电机之间；所述的二号传动轮安装在三号固定轴上，且二号传动轮与二号传送带相接触。

优选的，所述的四号固定轴安装在三号连接块上；所述的固定端安装在五号固定轴上；所述的五号固定轴安装在四号连接块上。

优选的，所述的箱体安装在固定机构的支撑架上；所述的斜板与箱体竖直面的倾角为60°，这样的好处是方便夹取机构讲球放入箱体中。

本装置的工作过程，一号电机箱内的电机通过传动链条带动一号传动齿轮转动，从而带动夹取机构转动，这样夹取机构就可以调节转动的角度和位置，此时开始夹取地面的球，控制一号气动装置和二号气动装置，将一号夹具和二号夹具松开，二号电机箱内的电机带动一号拨动机构转动，将地面的球拨入夹取机构中，当球进入夹取机构，控制一号气动装置和二号气动装置，将一号夹具和二号夹具夹紧，夹紧后，一号电机箱内的电机通过传动链条带动一号传动齿轮转动，从而带动夹取机构转动，夹取机构将球放入箱体中，如此往复，等箱体中球数量满了后，固定机构上的电机带动转轮运动，开始运输球到目的地。

本发明的有益效果是：本发明提供一种球类物品搬运机器人，设计了一个可以270度转动的夹取机构，同时设计了两种类型的夹具，利用夹具横向运动和纵向运动两种运动形式来实现对球的夹紧，在取球的设计上，运用了一个转盘式的拨球机构和一个曲面片状的拨球机构，防止在转动过程中球的滑落，来更好的实现对球的抓取，而且该设计结构简单，易于加工生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明传动机构与夹取机构的安装结构示意图；

图4是本发明固定架的结构示意图；

图5是本发明固定架的正视图；

图6是本发明夹取机构的结构示意图；

图7是本发明夹取机构的正视图；

图8是本发明夹取机构的俯视图；

图9是本发明二号夹具的结构示意图；

图10是本发明二号夹具的俯视图；

图11是本发明一号机构的结构示意图；

图12是本发明二号机构的结构示意图；

图13是本发明一号拨动机构的结构示意图；

图14是本发明一号拨动机构的正视图；

图15是本发明四号安装架的结构示意图；

图16是本发明一四号安装架的正视图；

图17是本发明四号安装架的俯视图；

图18是本发明二号拨动机构的结构示意图；

图19是本发明二号拨动机构的俯视图；

图20是本发明运输箱的结构示意图；

图中：固定机构1、传动机构2、夹取机构3、运输箱4、支撑架11、一号转轮12、二号转轮13、一号传送带14、一号转轴15、传动轴16、固定架21、传动链条22、一号传动齿轮23、连接架211、一号固定轴212、一号电机箱213、一号安装孔214支架机构31、一号夹具32、二号夹具33、控制箱34、固定板311、二号固定轴312、支撑臂313、二号转轴314和、固定圈315、一号机构321、二号机构322、一号连接块3211、二号连接块3212、一号安装架3213、二号安装架3214、二号电机箱3215、三号固定轴3216、二号传送带3217、二号传动轮3218、一号拨动机构32141、一号圆角321411、三号安装架3221、四号安装架3222、五号安装架3223、一号气动装置3224、三号连接块32221、四号连接块32222、固定端32223、四号固定轴32224、五号固定轴32225、弹簧32226、前端32227、六号固定轴322221、五号安装架331、一号连杆332、二号连杆333、二号气动装置334、六号安装架335、七号固定轴336、八号固定轴337、九号固定轴338、二号安装孔339、圆孔3351、二号拨动机构3352、十号固定轴33521和、拨动片33522、箱体41、斜板42、二号圆角43。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3、图4、图5，一种球类物品搬运机器人，包括固定机构1、传动机构2、夹取机构3和运输箱4。

如图1、图2、图3、图4、图5，所述的固定机构1包括支撑架11、一号转轮12、二号转轮13、一号传送带14、一号转轴15和传动轴16；所述的支撑架11内安装有控制装置和电机；所述的一号转轮12安装在一号转轴15上，一号转轮12的数量为六个；所述的二号转轮13安装在一号转轴15上，且二号转轮13安装在固定机构1的前端，二号转轮13的数量为两个，两个二号转轮13对称分布在固定机构1两侧，二号转轮13的直径比一号转轮12直径小；所述的一号转轴15安装在支撑架11上，一号转轴15的数量为四个；所述的传动轴16安装在支撑架11上，传动轴16与支撑架11内的电机相连接；固定机构1有两个作用，一个是起到固定和支撑的作用，另一个是运输的作用，二号转轮13的直径比一号转轮12直径小的设计，是方便跨越一些小型的障碍物。

如图1、图2、图3、图4、图5，所述的传动机构2安装在固定机构1上，传动机构2与夹取机构3相连接，传动机构2包括固定架21、传动链条22和一号传动齿轮23；所述的固定架21安装在固定机构1的支撑架11上，固定架21上设有连接架211、一号固定轴212、一号电机箱213和一号安装孔214；所述的一号电机箱213内安装有电机和传动装置，一号传动齿轮23和一号电机箱213内的传动装置通过传动链条22相连接；传动机构2的主要作用是带动夹取机构3转动，一号电机箱213内的电机通过传动链条22带动一号传动齿轮23转动，从而带动夹取机构3转动，这样夹取机构3就可以调节转动的角度和位置。

如图1、图4、图5、图6、图7，所述的夹取机构3安装在传动机构2的一号固定轴212上，夹取机构3包括支架机构31、一号夹具32、二号夹具33和控制箱34。

如图1、图6、图7、图8、图9，所述的支架机构31安装在传动机构2的一号固定轴212上，支架机构31包括固定板311、二号固定轴312、支撑臂313、二号转轴314和固定圈315；所述的二号固定轴312安装在固定板311上；所述的固定板311安装在一号固定轴212上；所述的一号传动齿轮23安装在固定板311的二号固定轴312上。

如图1、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15、图17，所述的一号夹具32包括一号机构321和二号机构322；所述的一号机构321上设有一号连接块3211、二号连接块3212、一号安装架3213、二号安装架3214、二号电机箱3215、三号固定轴3216、二号传送带3217和二号传动轮3218；所述的一号连接块3211安装在二号转轴314上；所述的二号连接块3212与一号连接块3211相连接；所述的二号安装架3214安装在三号固定轴3216上，二号安装架3214上设有一号拨动机构32141；一号拨动机构32141上设有一号圆角321411；所述的所述的二号电机箱3215安装在一号安装架3213上，二号电机箱3215内安装有电机；所述的二号机构322上设有三号安装架3221、四号安装架3222、五号安装架3223和一号气动装置3224；所述的三号安装架3221安装在固定圈315上；所述的四号安装架3222安装在三号安装架3221上，四号安装架3222的数量为两个；所述的五号安装架3223安装在三号安装架3221上，五号安装架3223的安装位置在四号安装架3222与固定圈315之间；所述的一号气动装置3224安装在五号安装架3223上，且一号气动装置3224与支撑臂313相连接；所述的四号安装架3222上设有三号连接块32221、四号连接块32222、固定端32223、四号固定轴32224、五号固定轴32225、弹簧32226和前端32227；所述的三号连接块32221安装在四号安装架3222上；所述的四号连接块32222安装在四号固定轴32224上，四号连接块32222上设有六号固定轴322221；所述的弹簧32226安装在六号固定轴322221和固定端32223之间；所述的前端32227设在固定端32223末端；一号气动装置3224可以发生伸缩运动，一号气动装置3224带动二号机构322运动，以此实现一号夹具32的夹紧和松开的功能；一号夹具32的运动主要发生在竖直面，由一号气动装置3224所控制的上下的夹紧和松开的运动；一号机构321的主要作用是取球，二号电机箱3215内的电机带动一号拨动机构32141转动，将地面的球拨入夹取机构3中；控制箱34内设有控制电路和开关，可以控制一号气动装置3224的运动。

如图1、图10、图11、图12、图13、图15、图16、图17、图18、图19，所述的二号夹具33包括五号安装架331、一号连杆332、二号连杆333、二号气动装置334、六号安装架335、七号固定轴336、八号固定轴337、九号固定轴338和二号安装孔339；所述的五号安装架331安装在一号固定轴212上，五号安装架331与支撑臂313相连接；所述的一号连杆332安装在七号固定轴336上；所述的七号固定轴336安装在五号安装架331上；所述的二号连杆333安装在八号固定轴337上；所述的八号固定轴337安装在五号安装架331上；所述的二号气动装置334安装在九号固定轴338上，且二号气动装置334分别与一号连杆332和二号连杆333相连接；工作时，二号气动装置334带动一号连杆332围绕七号固定轴336转动；所述的九号固定轴338安装在五号安装架331上；所述的六号安装架335安装在一号连杆332和二号连杆333上，六号安装架335上设有圆孔3351和二号拨动机构3352；所述的二号拨动机构3352上设有十号固定轴33521和拨动片33522；所述的十号固定轴33521安装在圆孔3351内；所述的拨动片33522安装在十号固定轴33521上，拨动片33522的数量为两个，且两个拨动片33522之间的夹角为120°；所述的二号安装孔339内安装一号固定轴212，二号安装孔339的位置在七号固定轴336和八号固定轴337之间；二号夹具33的作用是帮助夹紧球，防止夹取机构3在转动过程中，球发生掉落；工作时，二号气动装置334可以发生伸缩运动，二号气动装置334带动一号连杆332围绕七号固定轴336转动，一号连杆332带动六号安装架335运动，由此实现二号夹具33的夹紧和松开的功能，其中二号拨动机构3352安装在六号安装架335上，二号拨动机构3352由两个拨动片33522构成，两个拨动片33522之间的夹角为120°，二号拨动机构3352可以发生转动，其作用主要是在夹取机构3在转动过程中，防止球发生掉落，其中二号连杆333可以围绕八号固定轴337转动；控制箱34内设有控制电路和开关，可以控制二号气动装置334的运动。

如图1、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图20，所述的运输箱4安装在固定机构1的支撑架11上，运输箱4与传动机构2的固定架21相连接，运输箱4上设有箱体41、斜板42、二号圆角43。斜板42和二号圆角43的设计是方便球落入运输箱4中。

如图1、图2、图3、图4，所述的一号传送带14的数量为六条，传动轴16与一号转轴15之间通过一号传送带14连接，且两个一号转轴15之间通过一号传送带14连接。

如图1、图3、图4、图5、图6、图7，所述的支撑臂313安装在固定板311上；所述的二号转轴314安装在支撑臂313上端，二号转轴314与一号夹具32相连接；所述的固定圈315安装在支撑臂313下端，固定圈315与一号夹具32相连接，固定圈315的数量为四个。

如图1、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图15，所述的一号安装架3213固定安装在二号连接块3212上；所述的三号固定轴3216安装在一号安装架3213上，三号固定轴3216的数量为两个。

如图1、图2、图4、图6、图10、图11、图14、图15，其特征在于：所述的二号传送带3217连接在三号固定轴3216和二号电机箱3215内的电机之间；所述的二号传动轮3218安装在三号固定轴3216上，且二号传动轮3218与二号传送带3217相接触。

如图1、图7、图8、图9、图12、图14、图15、图17，所述的四号固定轴32224安装在三号连接块32221上；所述的固定端32223安装在五号固定轴32225上；所述的五号固定轴32225安装在四号连接块32222上。

优如图1、图2、图8、图20，所述的箱体41安装在固定机构1的支撑架11上；所述的斜板42与箱体41竖直面的倾角为60°，这样的好处是方便夹取机构3讲球放入箱体41中。

本装置的工作过程，一号电机箱213内的电机通过传动链条22带动一号传动齿轮23转动，从而带动夹取机构3转动，这样夹取机构3就可以调节转动的角度和位置，此时开始夹取地面的球，控制一号气动装置3224和二号气动装置334，将一号夹具32和二号夹具33松开，二号电机箱3215内的电机带动一号拨动机构32141转动，将地面的球拨入夹取机构3中，当球进入夹取机构3，控制一号气动装置3224和二号气动装置334，将一号夹具32和二号夹具33夹紧，夹紧后，一号电机箱213内的电机通过传动链条22带动一号传动齿轮23转动，从而带动夹取机构3转动，夹取机构3将球放入箱体41中，如此往复，等箱体41中球数量满了后，固定机构1上的电机带动转轮运动，开始运输球到目的地。本发明设计了一个可以270度转动的夹取机构，同时设计了两种类型的夹具，利用夹具横向运动和纵向运动两种运动形式来实现对球的夹紧，在取球的设计上，运用了一个转盘式的拨球机构和一个曲面片状的拨球机构，防止在转动过程中球的滑落，来更好的实现对球的抓取，而且该设计结构简单，易于加工生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。