CN104828446A - 智能搬运车用顶升机构、智能搬运车和智能搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能搬运车用顶升机构、智能搬运车或智能搬运系统。顶升机构包括固定套筒、可旋转地设置在固定套筒外侧的传动齿轮和套设在固定套筒外侧的升降套筒。固定套筒用以固定至智能搬运车车架上，并设有若干沿径向延伸的导向槽和在若干导向槽顶部之间延伸的平动面。传动齿轮具有凸轮部；升降套筒具有突伸出升降套筒内壁面的导向机构以及与传动齿轮的凸轮部配合设置的传动结构，导向机构在升降过程中与导向槽配合设置；顶升驱动机构，驱动传动齿轮旋转，在升降套筒的导向机构移动至位于固定套筒的导向槽顶部，同时固定套筒随智能搬运车车架相较升降套筒转动时，所述导向机构在固定套筒的平动面上移动。

Description

智能搬运车用顶升机构、智能搬运车和智能搬运系统

技术领域

本发明涉及仓储技术领域，尤其涉及一种智能搬运车用顶升机构、智能搬运车和智能搬运系统。

背景技术

随着电子商务的迅速增长，传统仓储采用的人工和机械设备在面对日益增长的订单要求时，分拣、封装和发送的工作量急剧提高，由此导致物流时间增加。现有的自动化仓储系统一般采用堆垛机、穿梭车等，具备自动化、效率高的特点，但是对应该等堆垛机、穿梭车的设计，仓库中货架需要固定安装在场地当中，如此一来则会存在成本高、安装复杂、拓展性低等缺点。

于2010年12月14日公告的美国专利第US7850413B2号公开了一种仓储搬运系统，其采用未固定式货架，并利用智能搬运车100将整个货架进行顶起并搬运至分拣台，以方便分拣和封装。其中，该种智能搬运车100主要通过滚珠丝杠顶升或下降其上的托盘，从而通过托盘托起货架或放下货架，实现货物的存取。但是，该种智能搬运车100在车体转向时，放在托盘上的货架随着滚珠丝杠的旋转会上升或下降一定的高度，从而会增加不必要的动作和功耗；另外，该种智能搬运车在升降货架时，托盘也会发生旋转，如果需要保持托盘水平方向相对地面静止，需要车体和升降部分耦合反转，因此升降动作需要精确地控制和耦合不同部分之间的动作；由此可知，该种现有的智能搬运车100对货架的搬运不仅功耗较高，而且控制精度要求较高，难以实施。

因此，有必要提供一种改进的智能搬运车用顶升机构、智能搬运车和智能搬运系统以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功耗较小且方便控制的智能搬运车用顶升机构、智能搬运车和智能搬运系统。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种智能搬运车用顶升机构，其包括：固定套筒，用以固定至智能搬运车车架上并随智能搬运车车架移动，所述固定套筒设有若干沿径向延伸的导向槽和在若干导向槽顶部之间延伸的平动面；传动齿轮，可旋转地设置在固定套筒外侧，所述传动齿轮具有凸轮部；升降套筒，套设在固定套筒外侧，并具有突伸出升降套筒内壁面的导向机构以及与传动齿轮的凸轮部配合设置的传动结构，所述导向机构在升降过程中与导向槽配合设置；顶升驱动机构，驱动所述传动齿轮旋转；其中，所述顶升机构整体设置为在所述传动齿轮旋转时，通过所述凸轮部和传动结构推动所述升降套筒上下移动，并且在所述升降套筒的导向机构移动至位于固定套筒的导向槽顶部，同时固定套筒随智能搬运车车架相较升降套筒转动时，所述导向机构在固定套筒的平动面上移动。

作为本发明的进一步改进，所述固定套筒在圆周方向上均匀分布有四个所述导向槽，以在所述升降套筒的导向机构移动至位于固定套筒的导向槽顶部，同时固定套筒相较升降套筒每旋转90度时，导向机构均可沿固定套筒径向方向与导向槽对准。

作为本发明的进一步改进，所述导向机构包括固定在升降套筒上并突伸入导向槽内的导向滚轮。

作为本发明的进一步改进，所述导向机构还包括设置在升降套筒上的固定槽、与固定槽径向连通设置的调节槽、收容在固定槽内并与导向滚轮采用轴承旋转连接的调节块、将调节块定位至升降套筒上的定位块和收容在调节槽内并与调节块相抵持的调节机构，所述定位块具有位于内侧且沿径向延伸的定位槽，所述调节块位于定位槽内。

作为本发明的进一步改进，所述调节槽和调节机构均设置于所述调节块的上方，所述调节机构包括抵持在调节块上的弹簧和抵顶在弹簧顶端的固定件，所述固定件固定在调节槽顶端。

作为本发明的进一步改进，所述平动面与所述固定套筒的顶面位于同一平面。

作为本发明的进一步改进，所述凸轮部设置有若干沿圆周方向均匀分布的凸轮面，所述凸轮面具有呈螺旋状向上延伸的螺旋面和自螺旋面顶端平行于所述平动面延伸的止位面，在所述升降套筒的导向机构移动至固定套筒的导向槽顶部时，所述传动结构移动至所述止位面上并被止位面支撑。

作为本发明的进一步改进，所述凸轮面还包括自螺旋面底端平行于所述平动面延伸的起始定位面。

作为本发明的进一步改进，所述升降套筒包括套筒主体和固定在套筒主体外侧的连接套，所述连接套设有与所述凸轮面配合设置的凸轮配合面，所述传动结构为固定在所述凸轮配合面底端的传动滚轮。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种智能搬运车，包括车架、固定在车架上的行走机构、前述顶升机构和控制装置，所述行走机构包括固定在车架两侧的行走轮和驱动行走轮移动的行走驱动机构，所述行走驱动机构与所述控制装置电性连接，在固定套筒随智能搬运车车架转动时，所述控制装置控制顶升驱动机构驱动传动齿轮相较固定套筒反向旋转。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种智能搬运系统，其包括设置于一仓库地面上的若干位置标识和若干货架、所述的智能搬运车和控制终端，所述货架具有位于下方并可供智能搬运车进入的顶升空间和位于顶升空间顶部的货架标识，所述智能搬运车的控制装置与控制终端无线连接。 

本发明的有益效果是：本发明中顶升机构通过采用固定套筒、传动齿轮和升降套筒的相互配合，可使得在升降套筒顶起货物或货架后，在智能搬运车需要转弯，即固定套筒旋转时，升降套筒不会带动货物或货架发生上下方向的位移，由此可使得本发明顶升机构功耗较小，且整体结构简单，方便控制。

附图说明

图1是本发明智能搬运车的立体图；

图2是图1中智能搬运车的仰视图；

图3是本发明智能搬运车用顶升机构的前视图；

图4是图3中顶升机构沿A-A线方向的剖视图；

图5是图3中顶升机构的部分分解图；

图6是图5中顶升机构沿B-B线方向的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

请参照图1至图2所示为本发明智能搬运车100的较佳实施方式，图3至图6显示本发明智能搬运车用顶升机构3的较佳实施方式。其中，所述智能搬运车100主要适用于一仓库（未图示）中，并用以对货物或者货架（未图示）进行顶升搬运操作，以方便货物的分拣和封装等。所述货物或货架底部具有供智能搬运车100识别的货架标识。所述仓库中设置有若干位置标识，该位置标识可为二维码。

请参照图1和图2所示，本发明智能搬运车100包括有车架1、固定在车架1上的行走机构2、所述顶升机构3和控制装置。

其中所述车架1大致呈椭圆状设计，即其前后侧的第一盖板11、两侧的第二盖板12以及第一盖板11和第二盖板12的连接处均呈弧面状设计。所述行走机构2、顶升机构3和控制装置均设置在第一盖板11和第二盖板12之间。

所述行走机构2包括靠近两侧第二盖板12中间位置处下方设置的两个行走轮21、驱动行走轮21移动的行走驱动机构22、分别靠近两个第一盖板11中间位置处设置的一对落地的万向轮23。所述行走驱动机构22包括分别对应每一行走轮21设置的行走驱动电机221和减速装置222，由此可方便对两个行走轮21进行差速控制，进而便于对本发明智能搬运车100进行转向控制。所述万向轮23与车架1采用刚性连接或者通过弹簧悬架（未图示）连接。所述行走驱动电机221与控制装置电性连接，并通过控制装置进行驱动控制。

请参照图3至图6，并结合图1所示，本发明顶升机构3包括固定在车架1上并随车架1移动的固定套筒31、可旋转地设置在固定套筒31外侧的传动齿轮32、套设在固定套筒31外侧的升降套筒33、固定在升降套筒33顶端顶升盘34和顶升驱动机构（未图示）。所述顶升驱动机构为驱动电机。所述顶升机构3整体设置为在顶升驱动机构驱动所述传动齿轮32旋转时，所述传动齿轮32推动所述升降套筒33上下移动，并且在所述升降套筒33顶起货物或货架至最高点、同时固定套筒31随智能搬运车100车架1相较升降套筒33转动时，所述升降套筒33不会带动顶升盘34上下移动。

另外，在本发明智能搬运车100中，所述顶升驱动机构与控制装置电性连接，并受控制装置控制而驱动传动齿轮32进行旋转。

请参照图1和图4所示，具体地，所述固定套筒31固定在车架1的中心位置处，并具有位于下侧的配合部311、位于上侧的若干沿径向延伸的导向槽312和在若干导向槽312顶部之间延伸的平动面313。所述导向槽312自固定套筒31外表面凹设形成，以与所述升降套筒33滑动配合。

在本实施方式中，所述固定套筒31在圆周方向上均匀分布有四个所述导向槽312。所述导向槽312均沿径向向上贯穿固定套筒31，从而所述平动面313与所述固定套筒31的顶面位于同一平面，并且与水平面相平行。

请参照图4至图6所示，所述传动齿轮32与固定套筒31下侧的配合部311之间采用轴承320旋转连接。所述传动齿轮32具有连接设置的齿轮部321和凸轮部322。所述齿轮部321位于传动齿轮32下侧，并用以与顶升驱动机构相啮合，进而驱动传动齿轮32旋转。

请参照图5和图6所示，所述凸轮部322设置有若干沿圆周方向均匀分布的凸轮面3221。在本实施方式中，所述凸轮面3221均匀设置有三组，以便于受力平衡且支撑效果较好。其中，每一所述凸轮面3221具有呈螺旋状向上延伸的螺旋面3222、自螺旋面3222顶端平行于所述平动面313延伸的止位面3223、自螺旋面3222底端平行于所述平动面313延伸的起始定位面3224。在所述起始定位面3224上侧与相邻凸轮面3221的止位面3223之间形成有一起始点容置槽3220，所述起始定位面3224形成为起始点容置槽3220的底面。所述起始定位面3224位于相邻凸轮面3221的所述止位面3223正下方。

请参照图3至图6所示，所述升降套筒33具有突伸出升降套筒33内壁面的导向机构331以及与传动齿轮32的凸轮部322配合设置的传动结构332。所述导向机构331在升降过程中与固定套筒31的导向槽312配合设置。

为保证所述升降套筒33的整体性并方便安装，在本实施方式中，所述升降套筒33设置为包括套筒主体35和固定在套筒主体35外侧的连接套36。所述连接套36固定在所述套筒主体35的径向中间位置处，所述套筒主体35下侧位于所述固定套筒31和传动齿轮32的凸轮部322之间。所述顶升盘34通过固定环340固定在所述套筒主体35的顶端。

所述升降套筒33主要采用连接套36与所述传动齿轮32相配合。具体地，所述连接套36设有与所述凸轮面3221对应配合设置的凸轮配合面361，所述传动结构332为采用固定块3320固定在所述凸轮配合面361底端的传动滚轮，由此可适当减少传动结构332与凸轮面3221之间的摩擦，提高使用的流畅性。在初始状态下，所述传动结构332收容在所述起始点容置槽3220内，并被所述起始定位面3224向上支撑。

为减少摩擦，本实施方式中所述导向机构331也设置为采用导向滚轮3311与所述导向槽312相配合。具体地，所述导向滚轮3311固定在套筒主体35上并突伸入导向槽312内。

另外，所述导向机构331还包括设置在套筒主体35上的固定槽351、与固定槽351径向连通设置的调节槽352、收容在固定槽351内并与导向滚轮3311采用轴承353旋转连接的调节块354、将调节块354定位至套筒主体35上的定位块355和收容在调节槽352内并与调节块354相抵持的调节机构356。

其中，所述定位块355具有位于内侧且沿径向延伸的定位槽3551，所述调节块354位于定位槽3551内。所述调节槽352和调节机构356均设置于所述调节块354的上方，所述调节机构356包括抵持在调节块354上的弹簧3561和抵顶在弹簧3561顶端的固定件3562。所述固定件3562固定在调节槽352顶端，由此使得所述导向机构331与套筒主体35采用柔性连接，一方面可通过调节机构356的设置弥补调节块354、导向滚轮3311、导向槽312等之间的配合间隙，保证升降套筒33完成规定的行程，即保证在传动结构332移动至凸轮部322的止位面3223时，导向滚轮3311同步移动至导向槽312的顶部；另一方面还可使升降套筒33反向下降移动时能够顺利将导向滚轮3311顶入导向槽312，从而顺利实现下降动作。

结合上述顶升机构3的结构描述可知，在本发明顶升机构3需要将货物或货架顶升而进行搬运时，顶升驱动机构驱动所述传动齿轮32旋转，从而通过所述凸轮部322和传动结构332相互配合来推动所述升降套筒33向上移动，直至所述升降套筒33上的导向机构331移动至导向槽312的顶部时，所述传动结构332移动至所述凸轮部322的止位面3223上并被所述止位面3223所支撑。

在智能搬运车100在搬运货物或货架移动过程中，如果智能搬运车100需要转向时，固定套筒31会随者智能搬运车100的车架1相较升降套筒33转动，即在固定套筒31随车架1旋转时，使得顶升驱动机构驱动传动齿轮32相较固定套筒31的旋转而反向转动，从而使得顶升的货物或货架保持相对地面静止；在此旋转过程中，因所述导向机构331已经移动至导向槽312的顶部，即不受导向槽312内侧壁的限制，并且传动结构332已经移动至与平动面313平行的止位面3223上，从而传动齿轮32的转动只能带动升降套筒33，进而带动顶升盘34和货物或货架水平移动,此时导向机构331在平动面313上水平移动。

在上述水平移动过程中，直至导向机构331移动至另一个导向槽312顶部时，传动齿轮32被驱动反向旋转，使得传动结构332沿螺旋面3222移动下降时，所述货物或货架才可被放下，以供分拣或归位。

在本实施方式中，所述固定套筒31在圆周方向上均匀分布设置四个所述导向槽312，以在所述升降套筒33的导向机构331移动至固定套筒31的导向槽312顶部，同时固定套筒31相较升降套筒33每旋转90度时，导向机构331均可沿固定套筒31径向方向与导向槽312对准，即本发明智能搬运车100在进行90度转向后，所述顶升机构3仍可实现升降操作。

请参照图1至图4所示，本发明中智能搬运车100的控制装置包括设置在车架1上的两个摄像头41、用以测量顶升机构3的顶升距离的测距传感器（未图示）、设置在车架1前侧和后侧中间位置处的漫反射防撞传感器42、设置在车架1四个角处的区域防撞传感器43、无线通讯模块44以及电性连接上述各传感器、无线通讯模块44的中央处理单元（未图示）。

所述车架1还具有位于所述固定套筒31下方的固定板13，两个所述摄像头41分别设置在所述固定板13的上侧和下侧，其中位于上侧的摄像头41用以穿过固定套筒31来扫描货物或货架底部的标识，并使智能搬运车100能够移动至货物或货架中间下侧，保证货物或货架的平稳顶升和移动操作；位于下侧的摄像头41用以扫描仓库地面上的位置标识，从而实现对智能搬运车100的位置及姿态检测和调整控制。

所述漫反射防撞传感器42用以对智能搬运车100正面的障碍物进行检测，所述区域传感器43用以对前后侧向45度方向上的障碍物进行检测，以有效防止本发明智能搬运车100发生碰撞现象。

由此可知，本发明还涉及一种智能搬运系统，其主要应用于仓库货物搬运管理中，并包括若干货架、设置在仓库地面上的若干所述位置标识、若干所述的智能搬运车100和控制终端。其中，所述货架具有位于下方并可供智能搬运车100进入的顶升空间和位于顶升空间顶部的货架标识，所述智能搬运车100的控制装置与控制终端无线连接。

所述智能搬运系统使用时，首先，仓库地面上已经预先布置位置标识，并且控制终端已知各个货架的位置；然后，在需要装卸货架时，控制终端将目标货架的位置发送给智能搬运车100上的控制装置，智能搬运车100上的控制装置向控制终端请求路径，控制终端通过预置算法计算出路径并发回给智能搬运车100的控制装置，控制装置根据结果控制两个行走驱动电机221使智能搬运车100行走，直到抵达目标货架正下方。

其中，智能搬运车100行驶过程中，控制装置利用向下拍摄的摄像头41实时拍摄路径上的位置标识，以识别当前位置和修正运动方向，并且将结果反馈控制终端。智能搬运车100在货架底下穿梭时，借助车载的漫反射防撞传感器42和区域防撞传感器43避免和货架支撑腿或其他智能搬运车100的碰撞。

控制终端根据各智能搬运车100的反馈信息，在规划路径时尽量避免同一路径的同时占用，并且智能搬运车100借助车载的漫反射防撞传感器42确保多辆智能搬运车100在同一路径上时避免碰撞。

当智能搬运车100到达目标货架正下方后，车载控制装置通过向上拍摄的摄像头41确定货架的中心位置，通过向下拍摄的摄像头41确定货架与位置标识的相对偏差，并将该相对偏差计算到之后的行驶过程当中；然后顶升驱动机构通过传动齿轮32驱使升降套筒33上升，直至顶升盘34托起货架。智能搬运车100再同控制终端通讯，控制终端将目标地点和相应路径发送至车载控制装置，车载控制装置再控制智能搬运车100行驶到目标地点。

智能搬运车100携带货架需要转向时，可控制两个行走轮21差速转动，沿预设在地面上的圆弧形轨道行走，同时控制升降套筒33结构与车架1反向耦合运动，车架1原地转向，同时确保货架相对地面位置不发生改变。

智能搬运车100行驶到目标地点之后，车载控制装置通过向下拍摄的摄像头41确定目标地点，然后通过顶升驱动机构驱动传动齿轮32反转，从而带动升降套筒33结构反转，直至顶升盘34下降到起始定位面3224，将货架卸载到地面上。智能搬运车100再向控制终端发送任务完成的反馈。控制终端根据该智能搬运车100的状态，决定智能搬运车100进行下一作业。

综上可知，本发明中顶升机构3通过采用固定套筒31、传动齿轮32和升降套筒33的相互配合，可使得在升降套筒33顶起货物或货架后，在智能搬运车100需要转弯，即固定套筒31旋转时，升降套筒33不会带动货物或货架发生上下方向的位移，由此可使得本发明顶升机构3功耗较小，且整体结构简单，方便控制。相应地，所述智能搬运车100和智能搬运系统整体功耗也减小，且整体结构布局简单，方便控制且成本较低。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种智能搬运车用顶升机构，其特征在于，所述顶升机构包括：

固定套筒，用以固定至智能搬运车车架上并随智能搬运车车架移动，所述固定套筒设有若干沿径向延伸的导向槽和在若干导向槽顶部之间延伸的平动面；

传动齿轮，可旋转地设置在固定套筒外侧，所述传动齿轮具有凸轮部；

升降套筒，套设在固定套筒外侧，并具有突伸出升降套筒内壁面的导向机构以及与传动齿轮的凸轮部配合设置的传动结构，所述导向机构在升降过程中与导向槽配合设置；

顶升驱动机构，驱动所述传动齿轮旋转；

其中，所述顶升机构整体设置为在所述传动齿轮旋转时，通过所述凸轮部和传动结构推动所述升降套筒上下移动，并且在所述升降套筒的导向机构移动至位于固定套筒的导向槽顶部，同时固定套筒随智能搬运车车架相较升降套筒转动时，所述导向机构在固定套筒的平动面上移动。

2.根据权利要求1所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于： 所述固定套筒在圆周方向上均匀分布有四个所述导向槽，以在所述升降套筒的导向机构移动至位于固定套筒的导向槽顶部，同时固定套筒相较升降套筒每旋转90度时，导向机构均可沿固定套筒径向方向与导向槽对准。

3.根据权利要求1所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述导向机构包括固定在升降套筒上并突伸入导向槽内的导向滚轮。

4.根据权利要求3所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述导向机构还包括设置在升降套筒上的固定槽、与固定槽径向连通设置的调节槽、收容在固定槽内并与导向滚轮采用轴承旋转连接的调节块、将调节块定位至升降套筒上的定位块和收容在调节槽内并与调节块相抵持的调节机构，所述定位块具有位于内侧且沿径向延伸的定位槽，所述调节块位于定位槽内。

5.根据权利要求4所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述调节槽和调节机构均设置于所述调节块的上方，所述调节机构包括抵持在调节块上的弹簧和抵顶在弹簧顶端的固定件，所述固定件固定在调节槽顶端。

6.根据权利要求1所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述平动面与所述固定套筒的顶面位于同一平面。

7.根据权利要求1所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述凸轮部设置有若干沿圆周方向均匀分布的凸轮面，所述凸轮面具有呈螺旋状向上延伸的螺旋面和自螺旋面顶端平行于所述平动面延伸的止位面，在所述升降套筒的导向机构移动至固定套筒的导向槽顶部时，所述传动结构移动至所述止位面上并被止位面支撑。

8.根据权利要求7所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述凸轮面还包括自螺旋面底端平行于所述平动面延伸的起始定位面。

9.根据权利要求7所述的智能搬运车用顶升机构，其特征在于：所述升降套筒包括套筒主体和固定在套筒主体外侧的连接套，所述连接套设有与所述凸轮面配合设置的凸轮配合面，所述传动结构为固定在所述凸轮配合面底端的传动滚轮。

10.一种智能搬运车，包括车架、固定在车架上的行走机构、顶升机构和控制装置，所述行走机构包括固定在车架两侧的行走轮和驱动行走轮移动的行走驱动机构，所述行走驱动机构与所述控制装置电性连接，其特征在于：所述顶升机构如权利要求1至9中任意一项所述设置，并且在固定套筒随智能搬运车车架转动时，所述控制装置控制顶升驱动机构驱动传动齿轮相较固定套筒反向旋转。

11.一种智能搬运系统，其特征在于：所述智能搬运系统包括设置于一仓库地面上的若干位置标识和若干货架、如权利要求10所述的智能搬运车和控制终端，所述货架具有位于下方并可供智能搬运车进入的顶升空间和位于顶升空间顶部的货架标识，所述智能搬运车的控制装置与控制终端无线连接。