CN103010648B - 一种自动化虚拟仓位立体仓储的方法及仓储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化虚拟仓位立体仓储的方法及仓储系统，方法是将货物放在统一规格的框篮中，自动控制系统操控直角坐标机器人抓取框篮，运送框篮进出虚拟仓位；装置包括自动控制系统、直角坐标机器人、支撑立柱、纵向导轨、框篮，直角坐标机器人受控于自动控制系统；所述的纵向导轨设置在支撑立柱的顶部，纵向导轨、横向导轨和支撑立柱形成仓储空间，框篮堆码在仓储空间内；纵向导轨上设置动配合的横向导轨，横向导轨上设置直角坐标机器人，所述的框篮由直角坐标机器人的抓取装置输运进出仓储空间。本发明以框篮存储货物代替货架，以直角坐标机器人按坐标工位运输；结构简洁、建设成本低，仓储空间利用率高，管理方便、适用范围广。

Description

一种自动化虚拟仓位立体仓储的方法及仓储系统

技术领域

本发明属于自动化物流设备技术领域，具体涉及一种仓储空间利用充分、不必设置货架的自动化虚拟仓位立体仓储的方法及仓储系统。

背景技术

目前，物流产业发展非常迅速，对现代技术的应用也非常充分，集光、机、电、信息技术为一体的自动化物流系统成为现代化物料产业发展的方向。对物流产业的制约不仅仅是高科技技术的应用，还有社会环境的变化，比如土地资源日益匮乏，对仓储空间的利用率要求越来越高。现代仓储通常采用货架、堆垛机、输运设备组成，实现了输运、取放货物的自动化，但是这种配属的仓储系统需要实体货架来摆放货物，货架会增加很大的建设成本，而且货架是固定位置的，限制了堆垛机的运动，货架的高度、宽度也限制了货物的尺寸；另外，货架是侧向取物的，货架之间必须预留取货工位，占用了大量的空间，对于“寸土寸金”的今天是一种极大的浪费。为此，开发一种仓储空间利用充分的仓储方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种仓储空间利用充分、不必设置货架的自动化虚拟仓位立体仓储的方法，第二目的在于提供实现该方法的仓储系统。

本发明的第一目的是这样实现的，是将货物放在统一规格的框篮中，自动控制系统操控直角坐标机器人抓取框篮，运送框篮进出虚拟仓位，具体为：

A、设施建设：将仓储区域的场地处置平整，设置支撑立柱，在支撑立柱顶部设置直角坐标机器人的运行轨道，支撑立柱和运行轨道形成仓储空间；直角坐标机器人在运行轨道上纵横移动实现Z向、X向运动，直角坐标机器人的抓取装置上下伸缩实现Y向运动；

B、程序设置：自动控制系统根据框篮尺寸在仓储空间内划分虚拟仓位，并设置坐标位置；设定直角坐标机器人的出发、返回工位，根据虚拟仓位布置情况设定直角坐标机器人的运动程序；

C、输运货物：自动控制系统根据需要设定拟入库框篮的仓位，由直角坐标机器人送入预定仓位；根据记录查询拟出库框篮的仓位，由直角坐标机器人进入预定仓位将框篮取出。

本发明的第二目的是这样实现的，包括自动控制系统、直角坐标机器人、支撑立柱、纵向导轨、框篮，直角坐标机器人受控于自动控制系统；所述的纵向导轨设置在支撑立柱的顶部，纵向导轨、横向导轨和支撑立柱形成仓储空间，框篮堆码在仓储空间内；纵向导轨上设置动配合的横向导轨，横向导轨上设置直角坐标机器人，所述的框篮由直角坐标机器人的抓取装置输运进出仓储空间。

本发明以统一尺寸的框篮存储货物，框篮立体堆码即可代替货架；自动控制系统将仓储空间按框篮划分为虚拟仓位，并以坐标位置进行管理；以直角坐标机器人作为运输工具，利用其可以三维方向运动的特性，将货物准确送入、取出预定的坐标工位。本发明可以根据仓储场地的实际情况设置并行的仓储空间，对应设置直角坐标机器人即可。与现有技术相比：

1、本发明的结构简单实用，无固定货架，节约了大量的建设、维护成本；

2、本发明的货物是从上方出、入仓位，不必留运货通道，节约仓储空间；

3、本发明的虚拟仓位按坐标管理，直角坐标机器人按坐标位置移送货物，自动化程度高，管理方便。

4、本发明可以设置在室外，只是要做好直角坐标机器人的防水、防锈；

5、本发明能广泛应用到化工、烟叶、医药、家俱、农产品等多种类存储的行业，适用范围广。

附图说明

图1为本发明自动化虚拟仓位立体仓储的工艺流程图

图2为本发明仓储系统主视示意图；

图3为图2的左视示意图；

图4为固定式框篮示意图；

图5为组合式框篮示意图；

图中：1-纵向导轨，2-直角坐标机器人，3-固定横梁，4-横向导轨，5-框篮，6-直角坐标机器人Y向运动副，7-直角坐标机器人X向运动副，8-直角坐标机器人Z向运动副，9-支撑立柱，10-抓取装置，11-挂接栏板，12-翻转栏板，13-底脚，14-插接头，15-挂扣，16-站台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的自动化虚拟仓位立体仓储的方法，是将货物放在统一规格的框篮5中，自动控制系统操控直角坐标机器人2抓取框篮5，运送框篮5进出虚拟仓位，具体为：

A、设施建设：将仓储区域的场地处置平整，设置支撑立柱9，在支撑立柱9顶部设置直角坐标机器人2的运行轨道，支撑立柱9和运行轨道形成仓储空间；直角坐标机器人2在运行轨道上纵横移动实现Z向、X向运动，直角坐标机器人2的抓取装置10上下伸缩实现Y向运动；

B、程序设置：自动控制系统根据框篮5尺寸在仓储空间内划分虚拟仓位，并设置坐标位置；设定直角坐标机器人2的出发、返回工位，根据虚拟仓位布置情况设定直角坐标机器人2的运动程序；

C、输运货物：自动控制系统根据需要设定拟入库框篮5的仓位，由直角坐标机器人2送入预定仓位；根据记录查询拟出库框篮5的仓位，由直角坐标机器人2进入预定仓位将框篮5取出。

如图2、3所示，本发明所述的仓储系统，包括自动控制系统、直角坐标机器人2、支撑立柱9、纵向导轨1、框篮5，直角坐标机器人2受控于自动控制系统；所述的纵向导轨1设置在支撑立柱9的顶部，纵向导轨1、横向导轨4和支撑立柱9形成仓储空间，框篮5堆码在仓储空间内；纵向导轨1上设置动配合的横向导轨4，横向导轨4上设置直角坐标机器人2，所述的框篮5由直角坐标机器人2的抓取装置10输运进出仓储空间。

本发明的输运装置是直角坐标机器人2，直角坐标机器人2的本体和直角坐标机器人Y向运动副6、直角坐标机器人X向运动副7、直角坐标机器人Z向运动副8，配合横向导轨4、纵向导轨1，构成了完整的直角坐标机器人2的运动系统，能实现沿纵向导轨1的Z向运动、沿横向导轨4的X向运动和垂直的Y向运动，可以准确的到达预定的坐标工位。抓取装置10受控于直角坐标机器人Y向运动副6，抓取装置10有多种方式，要与框篮5相匹配、方便抓取。比如，抓取装置10是抓手结构的，对应的框篮5顶部应该具有备抓取的横梁；如果抓取装置10是高压吸盘结构的，对应的框篮5顶部应该设置可吸附位置。直角坐标机器人Y向运动副6可以是多级刚性伸缩机构，也可以采用柔性缩放结构；直角坐标机器人X向运动副7、直角坐标机器人Z向运动副8对应的导轨均为刚性结构。

所述的仓储空间设置站台16。站台16是货物中转、货物设置库信息、货物库信息确认的工位，还可以作为直角坐标机器人2的待命处。站台16的位置一般会设置在两条纵向导轨1的一端，也选择可以根据实际情况确定，比如，距离出、入口近的工位。

所述的直角坐标机器人2设置信息识别设备，框篮5上对应设置信息载体。所述的信息载体为条形码或RFID。采用信息识别技术是实现本发明的一种很好的实施方式，自动控制系统根据框篮5上的信息载体确认货物，方便快捷。条形码或RFID（射频识别技术，或电子标签）都是比较成熟的技术，用于本发明，效果很好。

所述的支撑立柱9为可升降的支撑立柱，支撑立柱9之间设置固定横梁3。

所述的框篮5的顶部和底部设置框篮5相互扣合的连接位置。

如图4所示，所述的框篮5为固定结构框篮。

如图5所示，所述的框篮5为组合结构框篮。图5是一种组合结构框篮的实施方式，所述的组合结构框篮包括挂接栏板11、翻转栏板12和底脚13，翻转栏板12和底脚13铰接，挂接栏板11通过插接头14和挂扣15分别与底脚13、翻转栏板12扣接。

本发明的仓储空间内无货架，自动控制系统依据框篮5的尺寸在仓储空间中划分出虚拟的仓位；实体的货物的形状、强度不一定适合堆码，因此框篮5不仅起到输运装置的作用，还起到临时货架的作用，这样货物才能在仓储空间内有序堆码。基于此，框篮5应该是方便抓取，有足够的强度、能够承重，同一仓储空间内的框篮5尺寸要统一，框篮5的顶部和底部的结构要相互适应、方便对接组合。可以选择固定结构或组合结构的框篮5，固定结构框篮5结构更牢固，但是不能拆解，待命时占用空间大；图5所示的组合结构框篮5是一种具体的实施方式，翻转栏板12与底脚13铰接，挂接栏板11上插接头14、挂扣15与翻转栏板12、底脚13连接，就形成了一种组合结构框篮5。可以很方便的拆解开，便于存储、运输。

本发明的工作原理和工作过程：

本发明以统一尺寸的框篮5存储货物，框篮5立体堆码即可代替货架；自动控制系统将仓储空间按框篮5划分为虚拟仓位，并以坐标位置进行管理；以直角坐标机器人2作为运输工具，利用其可以三维方向运动的特性，将货物准确送入、取出预定的坐标工位。

本发明由自动控制系统操控，包括仓储管理系统和直角坐标机器人2的控制系统；仓储管理系统记录出入库信息、货物信息等，控制系统根据入库、出库要求控制直角坐标机器人2。本发明仓储操是从下至上堆码，非常适合于分类入库，即同类货物放置于同一仓储空间内，入库、出库按顺序进出即可。如果是混合入库的货物，如果指定货物上方还有货物，出库时就需要为直角坐标机器人2设置自动倒库程序。自动倒库程序可以根据实际情况设定，比如，在适当的位置预留倒库空仓位，直角坐标机器人2将目标货物上方的货物转送至倒库空仓位，然后将目标货物取出送至站台16；可以将被移出的货物送回，也可以不送回，只是被移出货物的仓位坐标都会发生变化，应重新记录。也可以不将货物移送至倒库空仓位，采取就近原则选择空置仓位（按新仓位重新标记坐标），这样可以尽快将目标货物取出。因此，采取何种自动倒库方式并不会影响本发明的实现，只要能实现目标货物的顺利取出即可。

入库操作：

如图1所示，待入库货物输运到站台16，放入框篮5中。向自动控制系统中录入货物信息，根据虚拟仓位空置记录选择仓位，设置识别信息，在框篮5上设置识别载体；将处置好的框篮5放在取货工位待命；自动控制系统向直角坐标机器人2发出入库指令及虚拟仓位的坐标，直角坐标机器人2运行至取货工位，直角坐标机器人Y向运动副6操控抓取装置10将装载货物的框篮5抓起，送至预定坐标的仓位，直角坐标机器人2回到待命工位，完成入库。

出库操作：

如图1所示，根据自动控制系统中的货物信息查询目标货物的仓位坐标，自动控制系统向直角坐标机器人2发出出库指令及虚拟仓位的坐标，直角坐标机器人2运行至预定坐标仓位；可以采用直角坐标机器人2上设置的信息识别装置读取框篮5上的信息载体，核对是否为目标货物；直角坐标机器人Y向运动副6操控抓取装置10将装载货物的框篮5取出，输送至站台16；然后确认货物信息、核对货物，确认无误后去除框篮5，将货物运走；这时直角坐标机器人2回到待命工位，完成出库。

如果目标货物上方有其他货物，采用符合需要的倒库程序即可实现。

本发明的特点：

1、本发明的结构简单实用，无固定货架，节约建设、维护成本；

2、本发明的货物是从上方出、入仓位，不必留运货通道，节约仓储空间；

3、本发明的虚拟仓位按坐标管理，直角坐标机器人按坐标位置移送货物，自动化程度高，管理方便。

4、本发明可以设置在室外，只是要做好直角坐标机器人的防水、防锈；

5、本发明能广泛应用到化工、烟叶、医药、家俱、农产品等多种类存储的行业，适用范围广。

Claims (10)

1.一种自动化虚拟仓位立体仓储的方法，其特征在于是将货物放在统一规格的框篮(5)中，自动控制系统操控直角坐标机器人(2)抓取框篮(5)，运送框篮(5)进出虚拟仓位，具体为：

A、设施建设：将仓储区域的场地处置平整，设置支撑立柱(9)，在支撑立柱(9)顶部设置直角坐标机器人(2)的运行轨道，支撑立柱(9)和纵向导轨(1)、横向导轨(4)形成仓储空间；直角坐标机器人(2)在运行轨道上纵横移动实现Z向、X向运动，直角坐标机器人(2)的抓取装置(10)上下伸缩实现Y向运动；

B、程序设置：自动控制系统根据框篮(5)尺寸在仓储空间内划分虚拟仓位，并设置坐标位置；设定直角坐标机器人(2)的出发、返回工位，根据虚拟仓位布置情况设定直角坐标机器人(2)的运动程序；

C、输运货物：自动控制系统根据需要设定拟入库框篮(5)的仓位，由直角坐标机器人(2)送入预定仓位；根据记录查询拟出库框篮(5)的仓位，由直角坐标机器人(2)进入预定仓位将框篮(5)取出。

2.一种实现权利要求1所述自动化虚拟仓位立体仓储方法的仓储系统，包括自动控制系统、直角坐标机器人(2)、支撑立柱(9)、纵向导轨(1)、框篮(5)，直角坐标机器人(2)受控于自动控制系统；其特征是：所述的纵向导轨(1)设置在支撑立柱(9)的顶部，纵向导轨(1)、横向导轨(4)和支撑立柱(9)形成仓储空间，框篮(5)堆码在仓储空间内；纵向导轨(1)上设置动配合的横向导轨(4)，横向导轨(4)上设置直角坐标机器人(2)，所述的框篮(5)由直角坐标机器人(2)的抓取装置(10)输运进出仓储空间。

3.根据权利要求2所述的仓储系统，其特征是：所述的仓储空间设置站台(16)。

4.根据权利要求2所述的仓储系统，其特征是：所述的直角坐标机器人(2)设置信息识别设备，框篮(5)上对应设置信息载体。

5.根据权利要求4所述的仓储系统，其特征是：所述的信息载体为条形码或RFID。

6.根据权利要求2所述的仓储系统，其特征是：所述的支撑立柱(9)为可升降的支撑立柱，支撑立柱(9)之间设置固定横梁(3)。

7.根据权利要求2或4所述的仓储系统，其特征是：所述的框篮(5)的顶部和底部设置框篮(5)相互扣合的连接位置。

8.根据权利要求2或4所述的仓储系统，其特征是：所述的框篮(5)为固定结构框篮。

9.根据权利要求2或4所述的仓储系统，其特征是：所述的框篮(5)为组合结构框篮。

10.根据权利要求9所述的仓储系统，其特征是：所述的组合结构框篮包括挂接栏板(11)、翻转栏板(12)和底脚(13)，翻转栏板(12)和底脚(13)铰接，挂接栏板(11)通过插接头(14)和挂扣(15)分别与底脚(13)、翻转栏板(12)扣接。