[发明专利]一种轨道式机器人立体变轨装置及方法

权利要求书

1.一种轨道式机器人立体变轨装置，其特征在于，包括：第一方向运动机构，所述第一方向运动机构与回转运动机构连接，使得回转运动机构实现在第一方向上的移动；所述回转运动机构与第二方向移动机构连接，使得第二方向移动机构实现在第一方向上的移动和回转运动；所述第二方向移动机构与机器人转运机构连接，使得机器人转运机构实现在第一方向和第二方向上的移动以及回转运动；

所述机器人转运机构包括过渡轨道，所述过渡轨道处于第一位置时，与机器人原轨道对接；所述过渡轨道处于第二位置时，与机器人需要变轨的对接轨道对接;所述原轨道、过渡轨道和对接轨道上均设有位置传感器，原轨道或者对接轨道上的位置传感器检测到过渡轨道到达设定位置时，完成轨道对接；

机器人转运机构还包括滚珠丝杠电动推杆伸缩杆，在机器人实施到机器人过渡轨道上面预定位置后，安装在机器人搬运过渡轨道上面的传感器监测到位后，安装在过渡轨道两侧的滚珠丝杠电动推杆伸缩杆启动，伸缩杆伸出，将机器人导向轮挤住；

控制系统与机器人控制系统集成，在机器人变轨装置和对接轨道上都设置有位置传感器；

水平导轨和第一导轨均采用金属管材和常用的驱动系统，结构强度高，重量轻、刚度大，运行平稳可靠；且材料容易获得，快速实现系统搭建；采用的驱动系统运动精度高，可满足任意定点变轨；通过续接续接，实现扩大变轨范围的要求；

在升降运动机构中，第一支架上安装有第一同步带驱动装置和升降驱动电机，同步带绕过安装在第一支架和第二支架上的同步带轮形成第二同步带驱动装置；升降驱动电机带动第一同步带驱动装置，然后第一同步带驱动装置带动第二同步带驱动装置；第二同步带驱动装置驱动同步带运动，从而带动机器人转运机构实现升降运动，机器人转运机构的同步带张紧板与同步带固定，通过滑块组与第一导轨的配合，形成导向作用，第一导轨通过导轨固定支架安装在第一支架和第二支架的一侧上；

所述机器人转运机构包括：机器人搬运框架和固定在所述框架上的过渡轨道；所述过渡轨道两侧分别设有伸缩杆，过渡轨道上设定位置设有用于检测机器人位置的传感器，检测到机器人运行至设定位置后，控制两侧伸缩杆伸出，将机器人导向轮挤住固定；

所述第二方向移动机构包括沿第二方向的升降支架；所述升降支架一侧设有第一导轨，第一导轨外侧平行设有由同步带轮和同步带组成的同步带驱动装置，所述同步带驱动装置在同步电机的驱动下运动；

所述机器人转运机构上设有同步带张紧板和滑块组；所述同步带张紧板与同步带连接，滑块组与第一导轨配合；同步带驱动装置运动带动机器人转运机构沿着第一导轨做升降运动；

所述升降支架另一侧设有配重导向板，配重块通过配重导向轮与配重导向板配合，实现升降；所述配重块与机器人转运机构连接；所述升降支架设定位置设有配重块限位结构；

所述第一方向运动机构包括横梁、水平导轨、导轨轮、水平运动驱动电机、齿轮、滑板和齿条；其中，所述水平导轨设置为两条，分别设置在横梁的两侧；所述滑板通过4个导向轮与水平导轨相配合；滑板中的侧板延伸至水平导轨位置，导轨轮设置在侧板处，导轨轮与水平导轨相配合；滑板中的底板设置在横梁的下方，底板上设有水平运动驱动电机和齿轮，所述齿条固定在横梁的底部，齿轮与齿条相啮合，通过齿轮与齿条相啮合驱动滑板进行水平运动。

2.如权利要求1所述的一种轨道式机器人立体变轨装置，其特征在于，所述对接轨道有多条，分别位于不同的水平面上；

或者，所述对接轨道有多条，分别位于同一水平面的不同角度位置上；

或者，所述对接轨道有多条，分别位于不同水平面的不同角度位置上。

3.如权利要求1所述的一种轨道式机器人立体变轨装置，其特征在于，所述第一方向运动机构包括：横梁，所述横梁的两侧分别设有沿第一方向的导轨，滑板上设有驱动电机，驱动电极驱动齿轮齿条啮合，实现滑板在导轨上的移动。

4.如权利要求3所述的一种轨道式机器人立体变轨装置，其特征在于，所述滑板包括两侧板和底板；两侧板延伸至导轨位置，侧板上设有导轨轮，导轨轮与导轨配合；底板在横梁的下方，底板上设有驱动电机和齿轮，齿条固定在横梁底部，齿轮与齿条啮合。

5.一种轨道式机器人立体变轨方法，采用了权利要求1-4中任一项所述的轨道式机器人立体变轨装置，其特征在于，包括：

设置过渡轨道，使得过渡轨道与原轨道对接；

控制机器人行走至过渡轨道上设定位置并固定；

根据对接轨道的位置，使得过渡轨道与对接轨道对接；

解除对机器人的固定，控制机器人行走至对接轨道上；

在机器人实施到机器人过渡轨道上面预定位置后，安装在机器人搬运过渡轨道上面的传感器监测到位后，安装在过渡轨道两侧的滚珠丝杠电动推杆伸缩杆启动，伸缩杆伸出，将机器人导向轮挤住；

控制系统与机器人控制系统集成，在机器人变轨装置和对接轨道上都设置有位置传感器；

水平导轨和第一导轨均采用金属管材和常用的驱动系统，结构强度高，重量轻、刚度大，运行平稳可靠；且材料容易获得，快速实现系统搭建；采用的驱动系统运动精度高，可满足任意定点变轨；通过续接续接，实现扩大变轨范围的要求；

在升降运动机构中，第一支架上安装有第一同步带驱动装置和升降驱动电机，同步带绕过安装在第一支架和第二支架上的同步带轮形成第二同步带驱动装置；升降驱动电机带动第一同步带驱动装置，然后第一同步带驱动装置带动第二同步带驱动装置；第二同步带驱动装置驱动同步带运动，从而带动机器人转运机构实现升降运动，机器人转运机构的同步带张紧板与同步带固定，通过滑块组与第一导轨的配合，形成导向作用，第一导轨通过导轨固定支架安装在第一支架和第二支架的一侧上。