能自动更换灯管的机器人及其更换方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910941453.7 (22)申请日 2019.09.30 (71)申请人 苏州得尔达国际物流有限公司 地址 215121 江苏省苏州市工业园区现代 大道66号综合保税大厦10楼 (72)发明人 戴岭戴华 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人 董建林 (51)Int.Cl. B25J 5/02(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种能自动更换灯管的机器人及其更换方 法 (57)摘要 本发明涉及一。

2、种能自动更换灯管的机器人， 包括滑动设置在支撑架的层板上的机器人， 所述 机器人上还设置有监测探头， 所述机器人上设置 有正对层板的操作腔， 所述操作腔两侧设置有能 够滑动设置在所述层板上的行走机构， 所述操作 腔内设置有用于拆装部件用的替换机构， 所述替 换机构通过抬升机构与所述操作腔驱动连接。 本 发明提供了一种能自动更换灯管的机器人， 能够 检测补光照明灯管的光照强度， 进行灯管的好坏 以及环境检测； 并能够对需要更换的灯管进行拆 卸和更换。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 110587573 A 2019.12.20 CN 110587573 A 1.一种能自动更换灯管的机。

3、器人， 包括能滑动设置在支撑架 （1） 的层板 （11） 上的机器 人 （3） ， 所述机器人 （3） 上还设置有监测探头 （7） ， 其特征在于： 所述机器人 （3） 上设置有正对 层板 （11） 的操作腔 （32） ， 所述操作腔 （32） 两侧设置有能够滑动设置在所述层板 （11） 上的行 走机构 （4） ， 所述操作腔 （32） 内设置有用于拆装所述层板 （11） 上灯管用的替换机构 （5） ， 所 述替换机构 （5） 通过抬升机构 （6） 与所述操作腔 （32） 驱动连接。 2.根据权利要求1所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述替换机构 （5） 包 括能够相对于所述操作。

4、腔 （32） 内部进行升降动作的支撑板 （54） ,所述支撑板 （54） 上设置有 正对层板 （11） 的夹持机构 （51） ， 所述夹持机构 （51） 两侧均能够相对于支撑板 （54） 进行上下 摆动。 3.根据权利要求2所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述夹持机构 （51） 底 部与至少一个固定设置在所述支撑板 （54） 上的枢转支柱 （52） 枢转连接， 且所述夹持机构 （51） 底部两侧通过若干个升降柱与所述支撑板 （54） 连接， 且升降柱分别位于枢转支柱 （52） 的两侧。 4.根据权利要求3所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述抬升机构 （6） 包 括固。

5、定设置在所述操作腔 （32） 内部的驱动仓 （61） ， 所述驱动仓 （61） 上设置有若干根推顶柱 （62） ， 所述推顶柱 （62） 顶部与所述替换机构 （5） 连接支撑。 5.根据权利要求1所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述行走机构 （4） 包 括分别设置在所述操作腔 （32） 两侧的行走立柱， 所述行走立柱上设置有滑块 （41） ， 所述滑 块 （41） 与层板 （11） 底部设置的线轨 （12） 滑动嵌设； 所述滑块 （41） 在所述线轨 （12） 上进行直 线往复动作。 6.根据权利要求5所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述层板 （11） 上设置 有与。

6、线轨 （12） 平行的齿条 （431） ； 所述机器人 （3） 上设置有驱动电机 （433） ， 所述驱动电机 （433） 上驱动连接有与所述齿条 （431） 对应啮合的齿轮 （432） 。 7.根据权利要求1所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述层板 （11） 底部设 置有至少一排补光照明灯 （2） ， 每一排所述补光照明灯 （2） 两侧均设置有线轨 （12） ， 两侧的 线轨 （12） 分别与机器人 （3） 两侧设置的滑块 （41） 对应滑动嵌设， 所述滑块 （41） 分别滑动设 置在每一排所述补光照明灯 （2） 两侧； 所述机器人 （3） 的所述操作腔 （32） 正对罩设在所。

7、述补 光照明灯 （2） 外部； 所述机器人 （3） 上设置有用于检测补光照明灯 （2） 的光照检测机构； 所述 光照检测机构包括光敏传感器。 8.根据权利要求5所述的能自动更换灯管的机器人， 其特征在于： 所述光照检测机构还 包括接近开关， 每一排的所述补光照明灯 （2） 的每一根灯管 （21） ， 枢转嵌接在设置在层板 （11） 底部的灯座 （22） 上， 且所述层板 （11） 对应每一根灯管 （21） 处设置有凸块， 所述凸块能 与所述机器人 （3） 上设置的接近开关对应抵靠接触， 凸块抵靠接近开关触发所述光敏传感 器工作检测。 9.根据权利要求18任一权利要求所述的能自动更换灯管的机器人。

8、的更换方法， 其特 征在于： 机器人 （3） 进行灯管 （21） 的监测拆卸时， 滑动设置在支撑架 （1） 的相应层板 （11） 的 一对平行设置的线轨 （12） 上， 线轨 （12） 分别平行设置在位于一排补光照明灯 （2） 两侧， 通过 驱动电机 （433） 驱动齿轮 （432） 转动， 带动机器人 （3） 在线轨 （12） 上做直线往复运动， 驱动机 器人 （3） 的操作腔 （32） 在一排补光照明灯 （2） 外部滑动， 当机器人 （3） 滑动至灯管 （21） 处， 对 权利要求书 1/2 页 2 CN 110587573 A 2 应当前灯管 （21） 处的凸块与机器人 （3） 上的接近。

9、开关对应抵靠， 接近开关 （3） 打开， 此时由 光照检测机构中的光敏传感器监测光照强度， 有光照不达标的灯管 （21） 时， 通过抬升机构 （6） 向上动作， 驱动替换机构 （5） 中的夹持机构 （51） 抵靠夹持住灯管 （21） ， 利用夹持机构 （51） 两侧的升降柱驱动夹持机构 （51） 围绕枢转支柱 （52） 摆动一定角度， 从而驱动夹持机构 （51） 转动灯管 （21） ， 使得灯管 （21） 带动灯座 （22） 中的卡环 （221） 转至解锁位置 （a） ， 通过抬 升机构 （6） 向下动作， 将灯管 （21） 回收， 实现灯管 （21） 的拆卸； 通过底部设置的监测探头 （7）。

10、 进行环境检测。 10.根据权利要求18任一权利要求所述的能自动更换灯管的机器人的更换方法， 其特 征在于： 进行灯管 （21） 的监测安装时， 机器人 （3） 的替换机构 （5） 中的夹持机构 （51） 限定放 置有灯管 （21） ； 机器人 （3） 滑动设置在支撑架 （1） 的相应层板 （11） 的一对平行设置的线轨 （12） 上， 线轨 （12） 分别平行设置在位于一排补光照明灯 （2） 两侧， 通过驱动电机 （433） 驱动 齿轮 （432） 转动， 带动机器人 （3） 在线轨 （12） 上做直线往复运动， 驱动机器人 （3） 的操作腔 （32） 在一排补光照明灯 （2） 外部滑动， 。

11、当机器人 （3） 滑动至灯管 （21） 处， 对应当前灯管 （21） 处的凸块与机器人 （3） 上的接近开关对应抵靠， 接近开关 （3） 打开， 此时由光照检测机构中 的光敏传感器监测光照强度， 当无光照或光照不达标时， 通过抬升机构 （6） 向上动作， 驱动 替换机构 （5） 中的夹持机构 （51） 将灯管 （21） 的两端插接入灯座 （22） 以及灯座 （22） 中的卡环 （221） 槽口， 利用夹持机构 （51） 两侧的升降柱驱动夹持机构 （51） 围绕枢转支柱 （52） 摆动一 定角度， 从而驱动夹持机构 （51） 转动灯管 （21） ， 使得灯管 （21） 带动灯座 （22） 中的卡。

12、环 （221） 转至锁定位置 （b） ， 此时灯管 （21） 限定在两端的灯座 （22） 内， 通过抬升机构 （6） 向下动作， 将 夹持机构 （51） 回收， 实现灯管 （21） 的安装； 通过底部设置的监测探头 （7） 进行环境检测。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110587573 A 3 一种能自动更换灯管的机器人及其更换方法 技术领域 0001 本发明涉及物流式垂直农场领域， 尤其涉及物流领域中的机械自动化技术， 具体 涉及一种能自动更换灯管的机器人及其更换方法。 背景技术 0002 随着经济技术的飞速发展， 特别是在物流运输行业的井喷式发展中， 如何将物流 与农业技术相结合， 。

13、进一步提升农业的可持续多样发展， 成为了农业发展中的一大核心问 题。 0003 现有技术中， 已有公司将货架与农业栽培进行结合。 例如， 现有技术中开发的垂直 农场这一新型农业栽培结构体系。 垂直农场通过将植物的生长盘设置在货架式结构的支撑 架上， 利用太阳光和模拟日光的照明设备相结合， 实现补光照明。 然而在这类垂直农场的使 用过程中， 为了优化空间的使用效率， 通常会将植物生长盘分别设置在多层货架的层架上。 而生长盘的层间距一般较小， 而每层的层架下方均设置由于植物生长盘对应的照明灯管， 以往灯管的更换是通过工作人员登高进行手动操作。 0004 在手动操作的过程中存在以下缺陷： 第一， 由。

14、于需要进行重复登高操作， 这种重复 登高操作存在人身安全隐患； 第二， 生长盘以及植物生长需要在潮湿的环境中进行生长， 容 易存在电气隐患， 如果工作人员手动操作， 也也可能造成人生安全隐患； 第三， 灯管的好坏 在地面上观察， 存在视线的遮挡， 不便于观察补光照明灯管的明暗使用情况。 发明内容 0005 本发明克服了现有技术的不足， 提供一种能自动更换灯管的机器人及其更换方 法， 自动更换灯管的机器人能够检测补光照明灯管的光照强度， 进行灯管的好坏检测； 并能 够对需要更换的灯管进行拆卸和更换。 0006 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案为： 一种能自动更换灯管的机器人， 包括 能够滑。

15、动设置在支撑架的层板上的机器人， 所述机器人上还设置有监测探头， 所述机器人 上设置有正对层板的操作腔， 所述操作腔两侧设置有能够滑动设置在所述层板上的行走机 构， 所述操作腔内设置有用于拆装所述层板上灯管用的替换机构， 所述替换机构通过抬升 机构与所述操作腔驱动连接。 0007 本发明一个较佳实施例中， 替换机构包括能够相对于所述操作腔内部进行升降动 作的支撑板,所述支撑板上设置有正对层板的夹持机构， 所述夹持机构两侧均能够相对于 支撑板进行上下摆动。 0008 本发明一个较佳实施例中， 夹持机构底部与至少一个固定设置在所述支撑板上的 枢转支柱枢转连接， 且所述夹持机构底部两侧通过若干个升降。

16、柱与所述支撑板连接， 且升 降柱分别位于枢转支柱的两侧。 0009 本发明一个较佳实施例中， 抬升机构包括固定设置在所述操作腔内部的驱动仓， 所述驱动仓上设置有若干根推顶柱， 所述推顶柱顶部与所述替换机构连接支撑。 说明书 1/5 页 4 CN 110587573 A 4 0010 本发明一个较佳实施例中， 行走机构包括分别设置在所述操作腔两侧的行走立 柱， 所述行走立柱上设置有滑块， 所述滑块与层板底部设置的线轨滑动嵌设； 所述滑块在所 述线轨上进行直线往复动作。 0011 本发明一个较佳实施例中， 层板上设置有与线轨平行的齿条； 所述机器人上设置 有驱动电机， 所述驱动电机上驱动连接有与所。

17、述齿条对应啮合的齿轮。 0012 本发明一个较佳实施例中， 层板底部设置有至少一排补光照明灯， 每一排所述补 光照明灯两侧均设置有线轨， 两侧的线轨分别与机器人两侧设置的滑块对应滑动嵌设， 所 述滑块分别滑动设置在每一排所述补光照明灯两侧； 所述机器人的所述操作腔正对罩设在 所述补光照明灯外部； 所述机器人上设置有用于检测补光照明灯的光照检测机构； 所述光 照检测机构包括光敏传感器。 0013 本发明一个较佳实施例中， 光照检测机构还包括接近开关， 每一排的所述补光照 明灯的每一根灯管， 枢转嵌接在设置在层板底部的灯座上， 且所述层板对应每一根灯管处 设置有凸块， 所述凸块能与所述机器人上设置。

18、的接近开关对应抵靠接触， 凸块抵靠接近开 关触发所述光敏传感器工作检测。 0014 本发明一个较佳实施例中， 机器人进行灯管的监测拆卸时， 滑动设置在支撑架的 相应层板的一对平行设置的线轨上， 线轨分别平行设置在位于一排补光照明灯两侧， 通过 驱动电机驱动齿轮转动， 带动机器人在线轨上做直线往复运动， 驱动机器人的操作腔在一 排补光照明灯外部滑动， 当机器人滑动至灯管处， 对应当前灯管处的凸块与机器人上的接 近开关对应抵靠， 接近开关打开， 此时由光照检测机构中的光敏传感器监测光照强度， 有光 照不达标的灯管时， 通过抬升机构向上动作， 驱动替换机构中的夹持机构抵靠夹持住灯管， 利用夹持机构两。

19、侧的升降柱驱动夹持机构围绕枢转支柱摆动一定角度， 从而驱动夹持机构 转动灯管， 使得灯管带动灯座中的卡环转至解锁位置， 通过抬升机构向下动作， 将灯管回 收， 实现灯管的拆卸； 通过底部设置的监测探头进行环境检测。 0015 本发明一个较佳实施例中， 进行灯管的监测安装时， 机器人的替换机构中的夹持 机构限定放置有灯管； 机器人滑动设置在支撑架的相应层板的一对平行设置的线轨上， 线 轨分别平行设置在位于一排补光照明灯两侧， 通过驱动电机驱动齿轮转动， 带动机器人在 线轨上做直线往复运动， 驱动机器人的操作腔在一排补光照明灯外部滑动， 当机器人滑动 至灯管处， 对应当前灯管处的凸块与机器人上的接。

20、近开关对应抵靠， 接近开关打开， 此时由 光照检测机构中的光敏传感器监测光照强度， 当无光照或光照不达标时， 通过抬升机构向 上动作， 驱动替换机构中的夹持机构将灯管的两端插接入， 灯座中的卡环槽口， 利用夹持机 构两侧的升降柱驱动夹持机构围绕枢转支柱摆动一定角度， 从而驱动夹持机构转动灯管， 使得灯管带动灯座中的卡环转至锁定位置， 此时灯管限定在两端的灯座内， 通过抬升机构 向下动作， 将夹持机构回收， 实现灯管的安装； 通过底部设置的监测探头进行环境检测。 0016 本发明解决了背景技术中存在的缺陷， 本发明的有益效果： 本发明提供一种能自动更换灯管的机器人， 能够检测补光照明灯管的光照强。

21、度， 进行 灯管的好坏检测； 并能够对需要更换的灯管进行拆卸和更换。 附图说明 0017 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 说明书 2/5 页 5 CN 110587573 A 5 0018 图1是本发明中实施例中机器人滑动设置在支撑架侧层板底部的结构示意图； 图2是图1中A部的放大结构示意图； 图3是图2中B部放大结构示意图； 图4是本发明中实施例的行走机构中齿轮与齿条对应驱动啮合的结构示意图； 图5是本发明中实施例的夹持结构的结构示意图； 图6是本发明中实施例的卡环与灯座之间的状态分解示意图结构示意图一； 图7是本发明中实施例的卡环与灯座之间的状态分解示意图结构示意图二； 图8是本。

22、发明中实施例的卡环与灯座之间的状态分解示意图结构示意图三； 其中， 1-支撑架， 11-层板， 12-线轨， 2-补光照明灯， 21-灯管， 22-灯座,221-卡环， 3-机 器人， 31-机箱， 32-操作腔， 4-行走机构， 41-滑块， 43-驱动座， 431-齿条， 432-齿轮， 433-驱 动电机， 5-替换机构， 51-夹持机构， 511-夹持槽， 512-弧形夹片， 513-丝杆， 52-枢转支柱， 521-枢转孔， 53-升降柱， 54-支撑板， 6-抬升机构， 61-驱动仓， 62-推顶柱， 7-检测探头， a-解 锁位置， b-锁定位置。 具体实施方式 0019 现在结。

23、合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明， 这些附图均为简化的示意 图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构， 因此其仅显示与本发明有关的构成。 0020 如图1图8所示， 本实施例公开了一种能自动更换灯管的机器人， 包括能够滑动设 置在支撑架1的层板11上的机器人3， 机器人3上还设置有监测探头7， ； 通过底部设置的监测 探头7进行环境检测， 主要是用于对垂直农场植物上涨盘内的植物长势进行检测。 机器人3 上设置有正对层板11的操作腔32， 操作腔32两侧设置有能够滑动设置在层板11上的行走机 构4。 操作腔32内设置有替换机构5， 替换机构5通过抬升机构6与操作腔32驱动连接。 但不仅 限。

24、于， 拆装安装在层板11上的灯管21， 在是他实施例中， 还可以用于拆装其他安装在层板11 上的零部件。 0021 如图1图8所示， 本发明一个较佳实施例中， 行走机构4包括分别设置在操作腔32 两侧的行走立柱， 行走立柱上设置有滑块41， 滑块41与层板11底部设置的线轨12滑动嵌设； 滑块41在线轨12上进行直线往复动作。 层板11上设置有与线轨12平行的齿条431。 机器人3 上设置有驱动电机433， 驱动电机433上驱动连接有与齿条431对应啮合的齿轮432。 层板11 底部设置有至少一排补光照明灯2， 每一排补光照明灯2两侧均设置有线轨12， 两侧的线轨 12分别与机器人3两侧设置的。

25、滑块41对应滑动嵌设， 滑块41分别滑动设置在每一排补光照 明灯2两侧； 机器人3的操作腔32正对罩设在补光照明灯2外部； 机器人3上设置有用于检测 补光照明灯2的光照检测机构； 光照检测机构包括光敏传感器。 进一步的， 光照检测机构还 包括接近开关， 每一排的补光照明灯2的每一根灯管21， 枢转嵌接在设置在层板11底部的灯 座22上， 且层板11对应每一根灯管21处设置有凸块， 凸块能与机器人3上设置的接近开关对 应抵靠接触， 凸块抵靠接近开关触发光敏传感器工作检测。 0022 如图1图8所示， 本发明一个较佳实施例中， 抬升机构6包括固定设置在操作腔32 内部的驱动仓61， 驱动仓61上设。

26、置有若干根推顶柱62， 推顶柱62顶部与替换机构5连接支 撑。 替换机构5包括能够相对于操作腔32内部进行升降动作的支撑板54,支撑板54上设置有 正对层板11的夹持机构51， 夹持机构51两侧均能够相对于支撑板54进行上下摆动。 夹持机 说明书 3/5 页 6 CN 110587573 A 6 构51底部与至少一个固定设置在支撑板54上的枢转支柱52枢转连接， 且夹持机构51底部两 侧通过若干个升降柱53与支撑板54连接， 且升降柱53分别位于枢转支柱52的两侧。 0023 具体的， 推顶柱62和升降柱53的上下升降可以先用现有技术中的伸缩气缸、 液压 式升降机构、 直线电机中的一种。 00。

27、24 进一步的， 在一个实施例中， 夹持机构51上部设置有与对应补光照明灯2结构贴合 的夹持槽511， 夹持槽511内设置有与灯管21对应贴合的弧形硅胶块。 通过硅胶块与灯管2贴 合， 进行抵靠转动一定角度实现锁定和解锁。 转动角度优选在50 100 。 0025 进一步的， 在另一个实施例中， 夹持机构51内设置有两个相对的弧形夹片512， 弧 形夹片512内设置有软硅胶垫层， 进行灯管21的保护。 弧形夹片512内凹弧面向内， 弧形夹片 512通过丝杆513与夹持机构51的两侧驱动旋接抵靠， 通过控制伸缩电机的正反转调节丝杆 513与夹持机构51旋接深度进行弧形夹片512的开合操作但不仅限。

28、于此在其他实施例中还 能通过其他现有的夹具结构进行调节弧形夹片512的开合动作， 在此不再一一列举详细阐 述。 0026 工作原理： 如图1图8所示， 机器人3进行灯管21的监测拆卸时， 滑动设置在支撑架1的相应层板11 的一对平行设置的线轨12上， 线轨12分别平行设置在位于一排补光照明灯2两侧， 通过驱动 电机433驱动齿轮432转动， 带动机器人3在线轨12上做直线往复运动， 驱动机器人3的操作 腔32在一排补光照明灯2外部滑动， 当机器人3滑动至灯管21处， 对应当前灯管21处的凸块 与机器人3上的接近开关对应抵靠， 接近开关3打开， 此时由光照检测机构中的光敏传感器 监测光照强度， 。

29、有光照不达标的灯管21时， 通过抬升机构6向上动作， 驱动替换机构5中的夹 持机构51抵靠夹持住灯管21， 利用夹持机构51两侧的升降柱53驱动夹持机构51围绕枢转支 柱52摆动一定角度， 从而驱动夹持机构51转动灯管21， 使得灯管21带动灯座22中的卡环221 转至解锁位置a， 通过抬升机构6向下动作， 将灯管21回收， 实现灯管21的拆卸。 0027 进行灯管21的监测安装时， 机器人3的替换机构5中的夹持机构51限定放置有灯管 21； 机器人3滑动设置在支撑架1的相应层板11的一对平行设置的线轨12上， 线轨12分别平 行设置在位于一排补光照明灯2两侧， 通过驱动电机433驱动齿轮43。

30、2转动， 带动机器人3在 线轨12上做直线往复运动， 驱动机器人3的操作腔32在一排补光照明灯2外部滑动， 当机器 人3滑动至灯管21处， 对应当前灯管21处的凸块与机器人3上的接近开关对应抵靠， 接近开 关3打开， 此时由光照检测机构中的光敏传感器监测光照强度， 当无光照或光照不达标时， 通过抬升机构6向上动作， 驱动替换机构5中的夹持机构51将灯管21的两端插接入， 灯座22 中的卡环221槽口， 利用夹持机构51两侧的升降柱53驱动夹持机构51围绕枢转支柱52摆动 一定角度， 从而驱动夹持机构51转动灯管21， 使得灯管21带动灯座22中的卡环221转至锁定 位置b， 此时灯管21限定在。

31、两端的灯座22内， 通过抬升机构6向下动作， 将夹持机构51回收， 实现灯管21的安装。 0028 或者， 通过驱动夹持机构51中的弧形夹片打开， 松开锁定的灯管21后再通过利用 夹持机构51两侧的升降柱53驱动夹持机构51围绕枢转支柱52往相反方向， 或往回摆动一定 角度， 然后通过抬升机构6向下动作， 将夹持机构51回收， 实现灯管21的安装。 0029 以上依据本发明的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容， 相关人员完全可以 在不偏离本项发明技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围 说明书 4/5 页 7 CN 110587573 A 7 并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。 说明书 5/5 页 8 CN 110587573 A 8 图1 说明书附图 1/5 页 9 CN 110587573 A 9 图2 说明书附图 2/5 页 10 CN 110587573 A 10 图3 说明书附图 3/5 页 11 CN 110587573 A 11 图4 图5 说明书附图 4/5 页 12 CN 110587573 A 12 图6 图7 图8 说明书附图 5/5 页 13 CN 110587573 A 13 。