一种物料取样机器人的制作方法

1.本实用新型涉及物料取样技术领域，例如煤炭、矿石、粮食、塑料颗粒等类似物料的取样，具体为一种物料取样机器人。


背景技术：

2.取样机器人，主要用于对煤炭、矿石、粮食、塑料颗粒等行业的抽样检测，取样时，需要将取样杆插入到物料内部，甚至是底部，利用负压吸附设备连接取样杆，将物料抽取而实现取样的过程，取样机器人的作用，就是将取样杆插入到物料中间，便于将取样杆的末端移动到指定的取样点。
3.现有的取样机器人，一般包括机器人本体和取样杆，取样杆连接到机器人本体的机械臂上，考虑到取样杆扦插到物料中会因为扦插的深度、扦插物料的不同等因素，如果取样杆与机械臂为硬连接或固定连接，则在扦插过程中容易出现取样杆断裂或者与机械臂的连接部位断裂的情况发生。因此，现有技术中，会将取样杆与机械臂采用弹性连接的方式，能够起到缓冲的效果，从而能够很好的克服扦插过程中出现的上述问题。
4.但是，这类型的取样机械人一般只能应用于粮食、塑料颗粒等硬度不是很高的场合，当遇到煤炭、矿石等硬度较硬的物料时，即便有弹性连接的缓冲机构，但是取样杆在机械臂的驱动下，其轨迹还是接近于直线运动，这样在遇到较硬的物料时，则难以插入，容易因为阻力突然增大，而导致取样杆断裂或者连接部位断裂的情况发生。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种物料取样机器人，取样杆扦插过程中保持一种相对自由的状态，能够自适应扦插过程中的阻力变化，能够有效避免取样杆扦插过程中断裂或者连接部位断裂的情况。
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种物料取样机器人，包括机器人本体和取样杆，还包括：
7.第一检测机构，用于在所述取样杆接触物料时取得第一检测信号；
8.旋转机构，所述取样杆的其中一端通过旋转机构可转动的连接于所述机器人本体的机械臂端部；其中，所述旋转机构包括旋转部和锁定部，所述旋转部用于所述取样杆与所述机器人本体的机械臂端部保持可自由转动的状态；所述锁定部用于锁定所述旋转部，让所述取样杆与所述机器人本体的机械臂端部保持相对固定的状态；
9.处理器，所述处理器分别连接所述第一检测机构以及所述旋转机构，且处理器用于在获得第一检测机构的第一检测信号后，通过旋转机构的锁定部对所述旋转部实现锁定。
10.优选的，物料取样机器人还包括：
11.第二检测机构，用于在所述取样杆接触承载物料平台时取得第二检测信号；
12.所述处理器连接所述第二检测机构，用于在获得第二检测机构的第二检测信号
后，通过所述机器人本体将取样杆退出。
13.优选的，物料取样机器人还包括：
14.缓冲机构，所述缓冲机构包括底座、滑台以及弹性件，所述底座与所述旋转机构的旋转部连接，所述滑台沿直线滑动设置在底座上，所述弹性件设置在滑台与底座之间，用于弹性支撑滑台，所述取样杆设置在滑台上。
15.优选的，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件与第二弹性件分别设置在滑台的两侧，且第一弹性件与第二弹性件用于弹性支撑滑台。
16.优选的，所述第一检测机构采用接近开关，配置于取样杆接触物料时滑台沿滑座移动的路径上。
17.优选的，所述第二检测机构采用接近开关，配置于取样杆接触物料时滑台沿滑座移动的路径上，且距离所述第一检测机构设定位置。
18.优选的，所述机器人本体包括四轴工业机器人和机械臂，所述机械臂采用中空管件，中部用于穿过连接取样杆的取样软管。
19.优选的，物料取样机器人还包括：
20.取样稳定机构，包括套环、配重环以及连接件，所述套环套设于所述取样杆上，所述取样杆上设置有限位部，用于将所述套环限制在取样杆上，所述配重环通过连接件与套环悬挂式连接。
21.有益效果
22.本实用新型提供了一种物料取样机器人。与现有技术相比具备以下有益效果：
23.通过设置有包含旋转部和锁定部和旋转机构，能够在扦插到物料之前，通过旋转部调节取样杆的角度(一般保持相对竖直的状态)，并通过锁定部能够进行锁定，调节角度方便；而在扦插到物料中后，锁定部解除其锁定效果，这样取样杆能够与机械臂之间通过旋转机构的旋转部，保持自由旋转的状态，能够自适应物料的阻力变化，例如遇到坚硬的物料时，可以自行调整角度，从而避开坚硬物料而插入到物料缝隙，能够避免硬碰硬而导致的取样杆断裂或者取样杆连接部位断裂等问题发生。
24.本实用新型还可以在取样杆上设置有稳定机构，通过悬挂加重的方式，增加配重，调节重心，不仅稳定性好，还能起到减轻摆动振幅，让取样管精确快速定位，减少偏移。
附图说明
25.图1为本实用新型的实施例1的物料取样机器人的结构示意图；
26.图2为本实用新型的实施例2的物料取样机器人的局部结构示意图；
27.图3为本实用新型的实施例2的物料取样机器人的缓冲机构结构示意图；
28.图4为本实用新型的实施例3的物料取样机器人的取样稳定机构结构示意图；
29.图5为本实用新型的实施例3的物料取样机器人的电路原理框图。
30.图中：100、机器人本体；101、机械臂；200、旋转机构；201、旋转部；202、锁定部；300、取样杆；400、缓冲机构；411、底座；412、滑台；4131、第一弹性件；4132、第二弹性件；501、第二检测机构；502、第一检测机构；600、取样稳定机构；601、限位部；602、套环；603、配重环；604、连接件；700、处理器。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例1：
33.参照图1-2和图5所示，本实用新型的物料取样机器人，能够炭、矿石、粮食、塑料颗粒等类似物料的取样中，尤其是针对矿石、煤炭等硬度较大的物料取样时，对取样杆300的断裂等问题能够很好的解决。
34.具体地，物料取样机器人包括机器人本体100和取样杆300，机器人本体100可以采用常规的工业机器人，本本实施例中以四轴工业机器人作为机器人本体100，机器人本体100端部的机械臂101，机械臂101采用中空管件，中部用于穿过连接取样杆300的取样软管，通过负压吸附设备连接取样软管，即可提供负压，从而将取样杆300端部的物料从取样杆300、取样软管进入到物料收集装置中。
35.物料取样机器人还包括旋转机构200，取样杆300的其中一端通过旋转机构200可转动的连接于机器人本体100的机械臂101端部；其中，旋转机构200包括旋转部201和锁定部202，旋转部201能够让取样杆300与机器人本体100的机械臂101端部保持可自由转动的状态；锁定部202能够锁定旋转部201，让取样杆300与机器人本体100的机械臂101端部保持相对固定的状态。本实施例中，旋转机构200采用带有刹车的电机，电机的旋转输出部分即可旋转部201，取样杆300则可以连接到电机的输出轴上，能够带动取样杆300旋转角度，一般情况下，会设置有能够检测钻杆倾斜角度的检测仪，通过测量获得取样杆300倾斜角度，则电机则带动取样杆300旋转角度，从而保持其竖直的状态，从而能够对竖直下方的物料进行取样；当需要倾斜状态取样时，也可以调整合适的角度去插入物料，本实施例中由于去取样杆300的角度偏转检测不是重点，所以检测仪可以采用常规技术手段实现即可，并不做过多赘述。
36.而电机的刹车，即为旋转机构200的锁定部202，能够在需要锁定电机的输出轴时，对其进行锁定。当通过电机控制取样杆300旋转到适合的角度后，则控制锁定部202对输出轴形成锁定，保持该角度去插入物料。
37.物料取样机器人还包括第一检测机构502(结构示意图未示出)，用于在取样杆300接触物料时取得第一检测信号。第一检测机构502可以是压力传感器，也可以是其他检测机构，能够在插入物料后，感知到取样杆300的压力变化，而输出第一检测信号，方便后续的调整。
38.物料取样机器人还包括处理器700，处理器700分别连接第一检测机构502以及旋转机构200，能够在获得第一检测机构502的第一检测信号后，通过旋转机构200的锁定部202对旋转部201实现锁定。当第一检测机构502输出第一检测信号后，则说明取样杆300要进入到物料中，这时，处理器能够对锁定部202进行控制，例如接通刹车电源，使其带电而失去锁紧能力，这样电机的输出轴则来到自由状态，这样输出轴连接的取样杆300则在插入物料后，保持一种可自由调整的姿态，如果是遇到粮食、塑料颗粒的不是很硬的物料时，一般都会保持初始角度插入物料；当遇到硬度较硬的物料时，有时候阻力会突然增大，这样取样
杆300能够自适应调整，稍微偏转后从缝隙中继续插入，从而有效避免了取样杆300与硬质的物料硬碰硬而导致取样杆300断裂或者取样杆300与机械臂101连接部断裂等问题发生。
39.第一检测机构502还可以输出第二检测信号，第二检测信号的压力值设置较大值，能够在取样杆300接触到承载物料平台时，处理器700能够控制机器人本体100将取样杆300退出。
40.实施例2：
41.参照图1-3和图5所示，本实施例中，针对取样杆300与机械臂101的连接，做了具体限定。物料取样机器人还包括缓冲机构400，缓冲机构400包括底座411、滑台412以及弹性件，底座411与旋转机构200的旋转部201连接，滑台412可沿直线滑动地配置在底座411上，弹性件连接在滑台412与底座411之间，用于弹性支撑滑台412，取样杆300配置在滑台412上，弹性件一般采用螺旋弹簧结构，底座411上配置导轨或者导杆，滑台412配置在导轨或者导杆上，形成直线移动副。本实施例中，底座411上是配置导杆，这样方便弹簧能够套设在导杆上，从而形成弹性支撑。本实施例中弹性件包括第一弹性件4131和第二弹性件4132，第一弹性件4131配置在能够弹性支撑滑台412沿底座411其中一端滑动的位置，第二弹性件4132配置在能够弹性支撑滑台412相对一端滑动的位置，取样杆300在插入物料以及取出物料时都能够具有弹性缓冲作用，减少硬碰硬的情况。
42.本实施例与实施例1的区别之处还包括：第一检测机构502采用接近开关，配置于取样杆300接触物料时滑台412沿滑座移动的路径上。第二检测机构501采用接近开关，配置于取样杆300接触物料时滑台412沿滑座移动的路径上，且距离第一检测机构502设定位置。在取样杆300触碰到物料时，则会迫使滑台412移动到第一检测机构502的位置，从而使其发出第一检测信号，进而提供处理器700接触锁定部202锁定的驱使信号；而第二检测信号则布置在取样杆300触碰到承载物料平台时而发出，第一检测机构502与第二检测机构501之间间隔一定的距离，通过第一弹性件4131支撑的情况下，会保持扦插过程在第一检测机构502与第二检测机构501之间的距离内滑移，只有触底时，阻力大到克服第一弹性部件的支撑力而达到第二检测机构501的位置，才会触发第二检测信号。这样做的目的，能够有效保护载物平台，避免取样杆300戳穿载物平台。
43.实施例3：
44.参照图4，本实施例中，物料取样机器人还包括取样稳定机构600，包括套环602、配重环603以及连接件604，套环602套设于取样杆300上，取样杆300上设置有限位部601，用于将套环602限制在取样杆300上，配重环603通过连接件604与套环602悬挂式连接。限位部601可以是取样杆300一体成型的环状凸起，也可以是其他能够限制套环602从底部脱离取样杆300的结构，通过套环602套设在取样杆300上，通过连接件604则可以将配重环603连接，连接件604可以是刚性杆，也可以是柔性绳均可以，配重环603则形成悬挂状态，这样能够调节取样杆300的重心，保持取样杆300的稳定。由于取样杆300长度较长，再加上机械臂101也较长，所以整个机构在移动过程中会存在不稳定的情况，这样扦插点的控制就很难精确定位，通过取样稳定机构600的布置，有效解决的上述问题。当然这种取样稳定机构600仅适用于竖直扦插，通过悬挂加重的方式，增加配重，调节重心，不仅稳定性好，还能起到减轻摆动振幅，让取样管精确快速定位，减少偏移。
45.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种物料取样机器人，包括机器人本体和取样杆，其特征在于：还包括：第一检测机构，用于在所述取样杆接触物料时取得第一检测信号；旋转机构，所述取样杆的其中一端通过旋转机构可转动的连接于所述机器人本体的机械臂端部；其中，所述旋转机构包括旋转部和锁定部，所述旋转部用于所述取样杆与所述机器人本体的机械臂端部保持可自由转动的状态；所述锁定部用于锁定所述旋转部，让所述取样杆与所述机器人本体的机械臂端部保持相对固定的状态；处理器，所述处理器分别连接所述第一检测机构以及所述旋转机构，且处理器用于在获得第一检测机构的第一检测信号后，通过旋转机构的锁定部对所述旋转部实现锁定。2.根据权利要求1所述的一种物料取样机器人，其特征在于：还包括：第二检测机构，用于在所述取样杆接触承载物料平台时取得第二检测信号；所述处理器连接所述第二检测机构，用于在获得第二检测机构的第二检测信号后，通过所述机器人本体将取样杆退出。3.根据权利要求1所述的一种物料取样机器人，其特征在于：还包括：缓冲机构，所述缓冲机构包括底座、滑台以及弹性件，所述底座与所述旋转机构的旋转部连接，所述滑台沿直线滑动设置在底座上，所述弹性件设置在滑台与底座之间，用于弹性支撑滑台，所述取样杆设置在滑台上。4.根据权利要求3所述的一种物料取样机器人，其特征在于：所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件与第二弹性件分别设置在滑台的两侧，且第一弹性件与第二弹性件用于弹性支撑滑台。5.根据权利要求1所述的一种物料取样机器人，其特征在于：所述第一检测机构采用接近开关，配置于取样杆接触物料时滑台沿滑座移动的路径上。6.根据权利要求2所述的一种物料取样机器人，其特征在于：所述第二检测机构采用接近开关，配置于取样杆接触物料时滑台沿滑座移动的路径上，且距离所述第一检测机构设定位置。7.根据权利要求1所述的一种物料取样机器人，其特征在于：所述机器人本体包括四轴工业机器人和机械臂，所述机械臂采用中空管件，中部用于穿过连接取样杆的取样软管。8.根据权利要求1所述的一种物料取样机器人，其特征在于：还包括：取样稳定机构，包括套环、配重环以及连接件，所述套环套设于所述取样杆上，所述取样杆上设置有限位部，用于将所述套环限制在取样杆上，所述配重环通过连接件与套环悬挂式连接。

技术总结
本实用新型公开了一种物料取样机器人，包括机器人本体和取样杆，还包括：第一检测机构，用于在取样杆接触物料时取得第一检测信号；旋转机构，取样杆的其中一端通过旋转机构可转动的连接于机器人本体的机械臂端部；其中，旋转机构包括旋转部和锁定部，旋转部能够让所述取样杆与机器人本体的机械臂端部保持可自由转动的状态；锁定部能够锁定旋转部，让所述取样杆与所述机器人本体的机械臂端部保持相对固定的状态；处理器，处理器分别连接所述第一检测机构以及旋转机构，能够在获得第一检测机构的第一检测信号后，通过旋转机构的锁定部对旋转部实现锁定。本实用新型的物料取样机器人，具有很好的防断杆功能，适合各种硬度物料扦插取样。取样。取样。


技术研发人员：马浩然 彭倍 陈东博 荣云
受保护的技术使用者：马浩然
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/7/14