CN103950675A - 一种提高货物分拣速度的物流仓储系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其主要技术特点是：包括安装在仓库内的抽屉式货架、自动存取货物机器人以及仓储智能控制装置，在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，仓储智能控制装置与自动存取货物机器人相连接并控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能。本发明设计合理，其采用以托盘为存储单位的抽屉式货架并采用自动存取货物机器人，通过在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，并通过仓储智能控制装置控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能，解决了仓储货架各层货物不能被并发出货的问题，整体上提高了的仓储货物分拣效率。

Description

一种提高货物分拣速度的物流仓储系统

技术领域

本发明属于物流仓储技术领域，尤其是一种提高货物分拣速度的物流仓储系统。

背景技术

目前，仓储货物分拣是指根据出库单的要求或配送计划，将商品从拣货区或储存区拣取出来，并按一定的方式进行分类、集中的作业过程。目前，通常采用批量分拣方法，该方法可以概括为：先分拣种类再分拣数量，仓储后台服务器将多张出货单或拣货单的各个出货项进行分类汇总；然后，指定专用设备按照货物种类批量提取货物，并运送到货物分拣区；最后，由分拣区工作人员从单品种批量货物中分拣出每个订单的数量，装箱出库。

在现有技术中，承担以上仓储批量运送货物的典型案例是亚马逊公司的Kiva仓储配送机器人，其工作特点是：能够搬运摆满了物品的整个货架。该配送机器人每次只执行一个任务，取一次整个货架，机器人只负责为工人取货，工人则负责从货物中挑取商品并装箱配送。上述仓储系统虽然在一定程度上节省了工人的时间，提高了配送的效率，但是，配送机器人能做的工作比较有限，而且做得还不一定比工人好。专为Gilt、Zara、Bonobos公司提供仓储和物流的Quiet Logistics公司，虽然在仓库中使用了Kiva的配送机器人，但是却没有取消人工操作，每年高峰旺季，还要专为配送和装箱雇用5万多工人，该公司总裁称：“机器人在取货上不如人，它们无法快速地从一大批货物中挑出某一种物品来。”究其原因是：Kiva配送机器人能够搬运的是摆满了物品的整个货架，而整个货架的产品并非都是本次分拣所需要的！那些不需要的产品由于不能被其他订单并发使用，使得整个仓储分拣效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，解决现有物流仓储取货过程中，货架每一层货物不能被并发使用、因而致使整体上仓储货物分拣效率低的问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，包括安装在仓库内的抽屉式货架、自动存取货物机器人以及仓储智能控制装置，在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，仓储智能控制装置与自动存取货物机器人相连接并控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能。

而且，所述的抽屉式货架包括货架前后支撑梁、货架左右支撑梁、货架支撑立柱和货架托盘导轨，两个货架前后支撑梁和两个货架左右支撑梁分别固装在四个支撑立柱上端的前后两侧和左右两侧，货架托盘导轨从上至下对称安装在左右货架支撑立柱的内侧，在每对货架托盘导轨上安装有可沿货架托盘导轨前后移动的抽屉式货架托盘。

而且，所述的抽屉式货架托盘包括托盘抽屉、托盘承重侧翼，所述的托盘承重侧翼安装在托盘抽屉两侧，在每个托盘承重侧翼的底部均布安装有一排托盘滚轮，在托盘抽屉的底部表面制有两个用于推拉托盘抽屉的方孔。

而且，所述的自动存取货物机器人由移动车体、安装在移动车体底部的车轮、安装在移动车体上的升降车以及安装在升降车上的伸缩式存取装置构成；所述的升降车包括升降车电机、升降车链条、升降车链轮、升降车立柱、升降车载货板，四个升降车立柱垂直安装在车体上表面四角处，所述的升降车电机固装在一侧升降车立柱的顶端，升降车电机通过皮带连接驱动轴，在驱动轴上安装有用于测速的编码器，四根升降车链条与驱动轴啮合在一起，其中两根升降车链条位于移动车体的前侧并通过升降车链轮与升降车载货板的两前端点固装在一起，另外两根升降车链条位于移动车体的后侧并通过升降车链轮与升降车载货板的两后端点固装在一起；在升降车载货板的侧面安装有升降车读码器，在升降车载货板的上表面两侧分别制有升降车载货板车轮槽，在升降车载货板的下表面两侧分别制有升降车钩子安装槽，在升降车载货板的四角均安装有升降车导向装置并与升降车立柱滑槽安装在一起。

而且，所述的伸缩式存取装置包括钩子、横向推拉装置和纵向升降装置，所述的钩子水平安装在升降车钩子安装槽内，所述的横向推拉装置安装在钩子内侧的升降车钩子安装槽内并与钩子安装在一起，该横向推拉装置用于推拉钩子向作水平横向运动，所述的纵向升降装置安装在钩子底部的升降车钩子安装槽内，该纵向升降装置用于驱动钩子上下移动。

而且，所述的升降车导向装置包括一对连接杆、导向轴和导向轮，所述的一对连接杆安装在升降车载货板的一个顶角两侧，所述的导向轴安装在一对连接杆之间，所述的导向轮套装在导向轴内，该导向轮嵌装在升降车立柱滑槽内。

而且，所述的仓库为单层结构或为多层结构，每层仓库内的抽屉式货架按多行多列设置。

而且，所述的规则图形码为二维码。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用以托盘为存储单位的抽屉式货架并采用自动存取货物机器人，通过在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，并通过仓储智能控制装置控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能，解决了仓储货架各层货物不能被并发出货的问题,克服了制约仓储货物的分拣速度提高的瓶径问题，整体上提高了的仓储货物分拣效率。

附图说明

图1为本发明的抽屉式货架的主视图；

图2为本发明的抽屉式货架的俯视图；

图3为抽屉式货架托盘的主视图；

图4为抽屉式货架托盘的侧视图；

图5为抽屉式货架托盘的仰视图；

图6为抽屉式货架上的规则图形码的位置示意图；

图7为仓储系统的自动导引路径示意图；

图8为自动存取货物机器人的结构示意图；

图9为升降车载货板的俯视图；

图10为伸缩式存取装置的工作过程；

图11为辅助机器人的结构示意图。

其中，1-1：货架前后支撑梁，1-2：货架左右支撑梁，1-3：货架支撑立柱，1-4：货架托盘导轨，1-5：货架规则图形码标签，1-6：地面规则图形码标签，1-7：货架货物，1-8：仓储装箱区；2-1：托盘抽屉，2-2：托盘承重侧翼，2-3：托盘滑轮，2-4：托盘方孔；3-1-1：车轮，3-1-2：移动车体，3-2-0：编码器，3-2-1：升降车电机，3-2-2：升降车链条，3-2-3：升降车链轮，3-2-4：升降车立柱，3-2-5：升降车载货板，3-2-6：升降车载货板车轮槽，3-2-7：升降车读码器，3-2-8：升降车钩子安装槽，3-2-9：升降车立柱滑槽，3-2-10：导向轮，3-2-11：导向轴，3-2-12：连接杆，3-3-1：钩子，3-3-2：横向推拉装置，3-3-3：纵向升降装置，4-1：装箱货架横梁，4-2:装箱货架支撑立柱，4-3：装箱货架托盘导轨，4-4：装箱货架支撑板，5-1:搬运机器人车轮，5-2:搬运机器人车体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，包括安装在仓库内的抽屉式货架、自动存取货物机器人以及仓储智能控制装置，所述的仓库可以是单层结构，也可以是多层结构，每层仓库内的抽屉式货架按多行多列设置，在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，仓储智能控制装置与自动存取货物机器人相连接并控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能，在本实施例中，规则图形码为二维码。

如图1及图2所示，抽屉式货架包括货架前后支撑梁1-1、货架左右支撑梁1-2、货架支撑立柱1-3和货架托盘导轨1-4，两个货架前后支撑梁和两个货架左右支撑梁分别固装在四个支撑立柱上端的前后两侧和左右两侧，货架托盘导轨从上至下对称安装在左右货架支撑立柱的内侧，在每对货架托盘导轨上安装有抽屉式货架托盘，抽屉式货架托盘可沿货架托盘导轨前后活动，在抽屉式货架托盘上可以存放货物，从而形成多层抽屉式货架。货架托盘导轨均布安装在左右货架支撑立柱的内侧形成标准货格，货架托盘导轨之间的货格为固定间隔，在实际使用过程中，可以按照标准货格存放货物，也可以将多个标准货格合并形成实际货格并按照货物的高度存放货物，图1所示的三类货物由下至上分别占用1个标准货格、4个标准货格、2个标准货格，用以充分利用存储空间。

如图3、图4及图5所示，抽屉式货架托盘包括托盘抽屉2-1、托盘承重侧翼2-2，所述的托盘承重侧翼安装在托盘抽屉两侧，在每个托盘承重侧翼的底部均布安装有一排托盘滚轮2-3，通过两排托盘滚轮可以将抽屉式货架托盘安装在货架托盘轨道上并使抽屉式货架托盘沿货架托盘轨道前后移动，该托盘滚轮还可以使钩子钩住托盘移动到载货板时，减少托盘和载货板之间的摩擦力。在托盘抽屉的底部表面制有两个方孔2-4，专门为伸缩式存取装置的钩子而设计，伸缩式存取装置钩住托盘下方的两个方孔带动托盘作推拉移动；由于同一个货架内各个托盘尺寸相同，可以将托盘卸下来放在该货架其它货格的货架托盘轨道上，以增加存储空间。

如图6及图7所示，在抽屉式货架上敷设有货架规则图形码标签1-5，在仓库地面上敷设地面规则图形码标签1-6，将货架规则图形码标签和地面规则图形码标签连接在一起形成AGV存取货物的行走路径，即包括水平面内和竖直平面内的三维空间的行走路径；货架货物1-7被放置在抽屉式货架的货物托盘上；在仓库地面上还有设有仓储装箱区1-8，用于货物的中转。

如图8及图9所示，自动存取货物机器人由移动车体3-1-2、安装在移动车体底部的车轮3-1-1、安装在移动车体上的升降车以及安装在升降车上的伸缩式存取装置构成。所述的升降车包括升降车电机3-2-1、升降车链条3-2-2、升降车链轮3-2-3、升降车立柱3-2-4、升降车载货板3-2-5；四个升降车立柱垂直安装在车体上表面四角处，所述的升降车电机固装在一侧升降车立柱的顶端，升降车电机通过皮带连接驱动轴，在驱动轴上安装有用于测速的编码器，四根升降车链条与驱动轴啮合在一起，其中两根升降车链条安装在移动车体前侧，另外两根升降车链条安装在移动车体的后侧，移动车体前侧和后侧的一根升降车链条通过设置在升降车横梁上的一个升降车链轮啮合在一起，移动车体前侧和后侧的另一根升降车链条通过设置在升降车横梁上的两个升降车链轮啮合在一起，四根升降车链条的下端点分别固装在升降车载货板的四个端点处，升降机电机通过同轴运动带动四根链条作升降运动从而使升降车载货板上下移动。在升降车载货板的侧面安装有升降车读码器3-2-7用于记录升降车升降的距离，在升降车载货板的上表面两侧分别制有升降车载货板车轮槽3-2-6，在升降车载货板的下表面两侧分别制有升降车钩子安装槽3-2-8，在升降车载货板的四角均安装有升降车导向装置，每个升降车导向装置包括一对连接杆、导向轴3-2-11和导向轮3-2-10，所述的一对连接杆安装在升降车载货板的顶角两侧，所述的导向轴安装在连接杆之间，所述的导向轮套装在导向轴内，该导向轮嵌装在升降车立柱滑槽3-2-9内，由于升降车载货板四角处的四个导向轮嵌装在升降车立柱滑槽并沿该滑槽上下移动，从而保证防止升降车载货板发生晃动。

如图10所示，所述的伸缩式存取装置安装在AGV升降车载货板下表面的升降车钩子安装槽内，该伸缩式存取装置包括钩子3-3-1、横向推拉装置3-3-2和纵向升降装置3-3-3，所述的钩子水平安装在升降车钩子安装槽内，该钩子的钩尖朝上，所述的横向推拉装置安装在钩子内侧的升降车钩子安装槽内并与钩子安装在一起，该横向推拉装置用于推拉钩子向作水平横向运动，所述的纵向升降装置安装在钩子底部的升降车钩子安装槽内，该纵向升降装置用于驱动钩子上下移动。当横向推拉装置推动钩子横向移出到指定地点后，钩尖正好对准抽屉式货架托盘下表面的两个方孔，此时，纵向升降装置推动钩子向上运动钩住托盘下表面的两个方孔，然后,横向推拉装置将抽屉式货架托盘拉回到升降式载货板的指定位置上，从而实现对抽屉式货架货物的自动存放和提取功能。上述横向推拉装置和纵向升降装置均是在AGV控制器的控制下工作。

本物流仓储系统可以通过多台自动存取货物机器人实现货物分拣及运输货物的功能，也可以通过自动存取货物机器人与辅助操作机器人（搬运机器人）配合实现实现货物分拣及运输货物的功能。下面分别进行说明。

1、任务描述：多订单批量分拣汇总后共有7类货物需要提取，如图7所示，七类货物分别并排存放在七个抽屉式货架所对应的抽屉式货架托盘上，（这些货层路点分别为17、27、……、77），具体任务是：将七类货物分别从七个货架上取出并运送到仓储装箱区1-8，再由仓储装箱区按照单张订单所需数量分别装箱送货。

2、仓储出货类型：以单品种、整箱货为出货类型，以货物托盘为存取单位。

实施例1

本实施例将单台自动存取货物机器人与多台辅助操作机器人配合使用完成取货过程。其方法是将本发明机器人作为取货机器人，将搬运机器人作为装箱机器人，每次提取货物时，搬运机器人跟随在取货机器人的附近，当取货机器人提取货物后，就近存放在附近的搬运机器人的货架上，如此反复，最后由搬运机器人集中本次批量分拣的所有货物，再将货物运送到仓储装箱区，通过这种方式，可以缩短使用单台取货机器人取货的往返路程，提高货物分拣速度。

如图11所示，本实施例所使用的辅助机器人（搬运机器人）和抽屉式装箱货架。所述的搬运机器人包括车体5-1、搬运机器人车轮5-2,所述的搬运机器人车轮安装在搬运机器人车体的底部。所述的抽屉式装箱货架包括装箱货架横梁4-1、装箱货架支撑立柱4-2和装箱货架托盘导轨4-3、货架支撑底板4-4；前后装箱货架支撑梁和左右装箱货架支撑梁分别固装在四个装箱货架支撑立柱上端的前后两侧和左右两侧，装箱货架托盘导轨从上至下对称安装在左右装箱货架支撑立柱的内侧，在每对装箱货架托盘导轨上安装有装箱抽屉式货架托盘，装箱抽屉式货架托盘可沿装箱货架托盘导轨前后活动，在装箱抽屉式货架托盘上可以存放货物，从而形成多层装箱抽屉式货架，在货架支撑底板安装在装箱货架托盘导轨下方的四个装箱货架支撑立柱上。抽屉式装箱货架和普通抽屉式货架的区别在于：抽屉式装箱货架底部有一层支撑板，用于搬运机器人钻入支撑板下方顶起货架。该搬运机器人能够顶起装满了货物的抽屉式装箱货架从起始点到达目标点。

本实施例的具体处理过程为：

1、使用两台机器人，一台取货机器人，一台装箱机器人；

2、如图7所示,取货机器人接受仓储控制命令从路点10行驶到路点14后，向服务器报告子任务完成；装箱机器人也同时按照仓储控制命令行使到取货机器人附近；

3、取货机器人接受服务器下一个命令：从路点14上升到路点17；

4、升降电机上的编码器随着升降式载货板的提升不断计算上升的距离，升降式载货板上的读码器也随时扫描货架架端导轨上的二维码1-5，每个二维码内含有（X、Y、Z）坐标信息，Z代表该二维码所属货架上的层数，当AGV控制器判断升降式载货板的高度已经达到预定货层高度时，向电机发出停止上升的命令；

5、伸缩式存取装置的推拉装置接受仓储控制令推动钩子水平移出到托盘下方，此时，钩子应该对准托盘上方的方形孔。

6、伸缩式存取装置的升降装置接受仓储控制令推动钩子向上移动到托盘方形孔内；

7、伸缩式存取装置的推拉装置再次接受仓储控制令推动钩子将托盘拉回到升降式载货板的指定位置上。

8、取货机器人接受仓储控制命令行驶到地面装箱机器人的装货路点上，对准搬运机器人货架的某一层，通过伸缩式存取装置将货物由升降式载货板推送到装箱机器人的货架上。

9、取货机器人重复步骤3到步骤8的动作将7个货架上的货物全部取出（路点分别为17、27、……、77）并存放到装箱机器人的货架上。

10、装箱机器人将载满货物的货架从仓储拣货区运送到仓储装箱区。

实施例2

通过本发明的多台自动存取货物机器人协同操作完成取货过程。本实施例采用多个自动存取货物机器人并发执行取货任务，可以有效提高批量货物分拣速度。具体过程为：

1、仓储控制系统进行多订单货物分类汇总；

2、根据多个出货类别划分多个出货任务；

3、根据多个出货任务规划多个机器人行走路径；

关于机器人行走路径规划作为现有技术已公开于在先申请的相关多机器人路径规划专利中，例如：基于密集存储区域的多移动机器人路径冲突解决方法（申请号为：2012103777060）；专利名称：基于三维空间密集存储区域的多机器人路径规划方法（申请号为：2012104400945）；专利名称：基于缓冲区的多移动机器人路径冲突解决方法（申请号为：2013101097298），在此不再详述，仅简要说明如下：

⑴初始化AGV静态三维行走路径，静态三维行走路径包括AGV在仓储地面上的可行走路径以及AGV在仓储抽屉式货架上进行升降运动的可行走路径；

⑵根据多订单批量分拣的需要划分多个子任务以及每个子任务的执行机器人；

⑶确定各个子任务的起始点和目标点：将各个机器人当前所在仓储物理位置作为各子任务的任务起始点；将每一类货物的存放地点作为各子任务的目标点；

⑷根据每个子任务的起始点和目标点划分防冲突的多机器人行走路径；

4、多个多机器人按照各自的行走路径分别将各自目标抽屉式货架上（货层路点分别为17、27、……、77）的托盘及托盘上的货物取出；

5、多个多机器人分别以托盘为单位将货物运送到仓储装箱区的指定地点。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：包括安装在仓库内的抽屉式货架、自动存取货物机器人以及仓储智能控制装置，在仓库的地面上以及抽屉式货架上敷设有规则图形码标签形成导引路径，仓储智能控制装置与自动存取货物机器人相连接并控制自动存取货物机器人实现货物的存取功能。

2.根据权利要求1所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的抽屉式货架包括货架前后支撑梁、货架左右支撑梁、货架支撑立柱和货架托盘导轨，两个货架前后支撑梁和两个货架左右支撑梁分别固装在四个支撑立柱上端的前后两侧和左右两侧，货架托盘导轨从上至下对称安装在左右货架支撑立柱的内侧，在每对货架托盘导轨上安装有可沿货架托盘导轨前后移动的抽屉式货架托盘。

3.根据权利要求2所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的抽屉式货架托盘包括托盘抽屉、托盘承重侧翼，所述的托盘承重侧翼安装在托盘抽屉两侧，在每个托盘承重侧翼的底部均布安装有一排托盘滚轮，在托盘抽屉的底部表面制有两个用于推拉托盘抽屉的方孔。

4.根据权利要求1所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的自动存取货物机器人由移动车体、安装在移动车体底部的车轮、安装在移动车体上的升降车以及安装在升降车上的伸缩式存取装置构成；所述的升降车包括升降车电机、升降车链条、升降车链轮、升降车立柱、升降车载货板，四个升降车立柱垂直安装在车体上表面四角处，所述的升降车电机固装在一侧升降车立柱的顶端，升降车电机通过皮带连接驱动轴，在驱动轴上安装有用于测速的编码器，四根升降车链条与驱动轴啮合在一起，其中两根升降车链条位于移动车体的前侧并通过升降车链轮与升降车载货板的两前端点固装在一起，另外两根升降车链条位于移动车体的后侧并通过升降车链轮与升降车载货板的两后端点固装在一起；在升降车载货板的侧面安装有升降车读码器，在升降车载货板的上表面两侧分别制有升降车载货板车轮槽，在升降车载货板的下表面两侧分别制有升降车钩子安装槽，在升降车载货板的四角均安装有升降车导向装置并与升降车立柱滑槽安装在一起。

5.根据权利要求4所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的伸缩式存取装置包括钩子、横向推拉装置和纵向升降装置，所述的钩子水平安装在升降车钩子安装槽内，所述的横向推拉装置安装在钩子内侧的升降车钩子安装槽内并与钩子安装在一起，该横向推拉装置用于推拉钩子向作水平横向运动，所述的纵向升降装置安装在钩子底部的升降车钩子安装槽内，该纵向升降装置用于驱动钩子上下移动。

6.根据权利要求4所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的升降车导向装置包括一对连接杆、导向轴和导向轮，所述的一对连接杆安装在升降车载货板的一个顶角两侧，所述的导向轴安装在一对连接杆之间，所述的导向轮套装在导向轴内，该导向轮嵌装在升降车立柱滑槽内。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的仓库为单层结构或为多层结构，每层仓库内的抽屉式货架按多行多列设置。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种提高货物分拣速度的物流仓储系统，其特征在于：所述的规则图形码为二维码。