CN106167180A - 自动卸车机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动卸车机器人系统，包括龙门式行走车、升降平台、机器人、辊筒输送机、过渡输送带、可伸缩皮带输送机、机器人视觉系统以及控制系统，其中：龙门式行走车能跨过货车车厢，沿货车纵向移动，以方便卸货作业；升降平台在竖直方向上移动并锁定；机器人安装在升降平台上，并随升降平台位置改变而调整在竖直方向上的高度；辊筒输送机、过渡输送带以及可伸缩皮带输送机配合工作，将卸下的货物输送到指定位置；机器人视觉系统用以确定抓取货物的位置，配合机器人作业；控制系统控制整个自动卸车机器人系统自动化作业。本发明可取代人工卸车拆垛，省时省力，提高工作效率。

Description

自动卸车机器人系统

技术领域

本发明涉及拆垛机器人技术领域，具体地，涉及一种自动卸车机器人系统。

背景技术

近年来随着物流行业的逐渐发展壮大，大型货车越来越多的用于货物的运输。目前常见的货物卸车方式是通过人工完成的，这种方式效率低下，无法适应现在行业的需求。

经过对现有技术的检索发现，申请号为CN201510997999.6，名称为：龙门式箱形物件装卸车机器人，该发明公开了一种龙门式箱形物件装卸车机器人，包括龙门式走行车、升降机、转动驱动机构、转动架、抱合机构、装卸机构，龙门式走行车能跨过货车货箱，门式走行车、转动架和抱合机构配合拖拽货物使货物间出现间隙，方便装卸机构的机械臂从间隙插入将箱形物件夹紧在转动架上，解决了车载箱形物件的机械夹持问题。此发明的卸车对象单一，即针对排列整齐规律的箱型物件，对于袋装货物或者较软的货物则无法应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动卸车机器人系统，运用所述系统能够大大加快卸车速度，减少物料损伤，同时保护工人的健康和安全。

为实现以上目的，本发明提供一种自动卸车机器人系统，所述系统包括：龙门式行走车、升降平台、机器人、辊筒输送机、过渡输送带、可伸缩皮带输送机、机器人视觉系统以及控制系统，其中：

所述龙门式行走车，是所述系统的主体结构，升降平台、机器人、辊筒输送机、机器人视觉系统以及控制系统均安装在龙门式行走车上；

所述升降平台，安装在所述龙门行走车上，沿竖直方向升降并锁定；

所述机器人，吊装在升降平台下底面，其腕部末端安装有用于抓取货物的真空吸盘；

所述辊筒输送机、过渡输送带以及可伸缩皮带输送机连接在一起，三者相互配合用于将卸下的货物传送到指定位置；

所述机器人视觉系统，用于自动确定抓取货物的位置，并将位置信息反馈给机器人；

所述控制系统，用于控制各个运动机构协调工作，包括：龙门式行走车前后移动、升降平台上下升降移动、机器人各个关节转动及腕部末端真空吸盘建立真空和释放真空，从而实现自动卸车。

优选地，所述龙门式行走车包括龙门架，在龙门架的两侧分别安装有两组行走轮，两组行走轮沿行走导轨前后移动；

在所述龙门架的一侧安装有驱动减速电机，驱动减速电机驱动齿轮齿条机构运动，从而驱动整个龙门式行走车运动。其中齿轮安装在驱动减速电机的输出轴上，齿条通过螺栓安装在铺设于地面的箱型钢梁的侧面，齿轮与齿条啮合，电机驱动齿轮旋转，从而推动龙门行走车移动。

优选地，所述升降平台安装在龙门式行走车的门洞内，门洞内有四根导向立柱；升降平台上设有四个通孔，每个通孔周围均安装有导向轮，导向轮在导向立柱侧面滚动，从而形成竖直方向导向作用，使升降平台沿导向立柱竖直方向运动。

更优选地，所述升降平台由两组液压油缸、滑轮组和链条组成的驱动系统驱动，其中：两组液压油缸对称安装在龙门式行走车的两侧，并分别通过一组滑轮组和链条与升降平台的两端连接；液压油缸通过滑轮组和链条驱动升降平台使升降平台沿龙门式行走车的导向立柱竖直方向升降运动。

优选地，所述机器人共有相同的两个，两个相同的机器人均安装在升降平台下底面，并随升降平台一起运动从而调整在竖直方向上的高度。

优选地，所述辊筒输送机倒吊安装于升降平台的下底面辊筒输送机与升降平台下底面之间留有足够的空间以使货物通过。

优选地，所述过渡输送带通过铰链一端与辊筒输送机相连、另一端与可伸缩皮带输送机相连，

优选地，所述可伸缩皮带输送机放置于地面，可伸缩皮带输送机的固定端安装在指定位置、伸缩端与过渡输送带通过铰链相连。

优选地，所述机器人视觉系统包括两台工业相机、相机安装架以及图像处理模块，其中：两个工业相机通过相机安装架安装在升降平台边缘，且位于机器人的上方；图像处理模块安装在控制系统内部，用于处理机器人视觉系统返回给控制系统的信号。工业相机拍摄到货物的图片，图像处理模块对图片进行一系列算法处理，得到待抓取货物的位置信息，供控制系统控制机器人使用。

优选地，所述控制系统置于控制柜内，所述控制柜安装在升降平台的下底面，并位于升降平台与辊筒输送机之间，且控制柜和辊筒输送机之间留有足够的空间以使货物通过。

优选地，所述系统还包括与控制系统连接的检测元件，所述检测元件包括：用于检测所述龙门行走车与货物之间的纵向距离传感器，以及用于检测所述升降平台与货物之间的高度距离传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述自动卸车机器人系统，可取代人工卸车拆垛，省时省力，大大加快了卸车速度，提高了工作效率，减少了物料的损伤，同时保护了工人的健康和安全。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的总体结构示意图；

图2为本发明一实施例的除去过渡输送带和可伸缩皮带输送机的结构示意图；

图3为图2的正视图；

图4为本发明一实施例升降平台示意图；

图5为本发明一实施例的卸车作业示意图；

图6为本发明一实施例的升降平台升降原理图；

图中：

1-真空吸盘；2-机器人；3-机器人视觉系统；4-升降平台；5-辊筒输送机；6-龙门式行走车；7-液压油缸；8-控制系统；9-龙门行走车驱动电机；10-行走车轮；11-行走导轨；12-过渡输送带；13-可伸缩皮带输送机；14-钢板；15-导向轮；16-导向轮调整机构；17-升降平台骨架；18-货车(含货物)；19-自动卸车机器人系统；20-动滑轮；21-定滑轮。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，一种自动卸车机器人系统，包括龙门式行走车6、升降平台4、机器人2、辊筒输送机5、过渡输送带12、可伸缩皮带输送机13、机器人视觉系统3以及控制系统8，其中：

所述龙门式行走车6是所述系统的主体结构，升降平台4、机器人2、辊筒输送机5、机器人视觉系统3以及控制系统8均安装在龙门式行走车6上；龙门式行走车6横跨在货车车厢上方并在货车纵向方向移动，其工作空间覆盖整个货车车厢；

所述升降平台4安装在龙门行走车6上，沿竖直方向升降并锁定；

所述机器人2是一种平面关节型机器人，并在机器人2的腕部末端安装有用于抓取货物的真空吸盘1；

所述辊筒输送机5、过渡输送带12以及可伸缩皮带输送机13连接在一起，三者相互配合用于将卸下的货物传送到指定位置；

所述机器人视觉系统3用于自动确定抓取货物的位置，并将位置信息反馈给机器人2；

所述控制系统8控制各个运动机构协调工作，具体包括：龙门式行走车6前后移动，升降平台4上下移动，机器人2各个关节转动，真空吸盘1建立真空和释放真空。

所述的自动卸车机器人系统19还包括与所述控制系统8连接的检测元件，检测元件具体包括：用于检测所述龙门行走车6与货物之间的纵向距离传感器，以及用于检测所述升降平台4与货物之间的高度距离传感器。

所述控制系统8控制各个运动机构协调工作，具体的：龙门式行走车6前后移动通过距离传感器检测龙门式行走车6与货物的距离，并将距离信息传到控制系统8，控制系统8做出移动或停止的命令，控制龙门式行走车6移动；升降平台4上的距离传感器检测升降平台4与货物的高度差，并将高度差信息传递给控制系统8，控制系统8给出上升或下降的命令；机器人视觉系统3确定待抓取货物位置信息，控制系统8依据此信息规划出机器人2运动路径，给出各个关节转动角度，控制机器人2各关节运动；真空吸盘1在抓取货物时首先控制系统8给出建立真空的命令，当真空度达到要求值时停止，在释放货物时，控制系统8给出释放真空的命令，直到货物释放为止。

如图1、图2、图3所示，所述龙门式行走车6的底部安装四组行走车轮10，两侧各安装两组；在龙门式行走车6的一侧安装有行走车驱动电机9，在龙门行走车驱动电机9的驱动下，龙门式行走车6通过四组行走车轮10沿行走导轨11前后移动。

如图1所示，所述龙门式行走车6的门洞内有四根导向立柱；所述升降平台4上设有通孔，通孔周围安装有导向轮(如图4所示)，导向轮在龙门式行走车6的导向立柱侧面滚动，所述升降平台4上导向轮与龙门式行走车6的导向立柱作用，确保升降平台4只沿导向立柱竖直方向运动。

如图4所示，所述升降平台4由升降平台骨架17和钢板14焊接而成，安装有导向轮15并且配有导向轮调整机构16；导向轮15和导向轮调整机构16通过螺栓固定安装在升降平台骨架17上，导向轮调整机构16用于调整导向轮15的位置，使其导向精确。

如图1、图6所示，所述升降平台4通过两组链条和滑轮组与液压油缸7的活塞端相连，其中：两组液压油缸7对称安装在龙门式行走车6的两侧，轮滑组由动滑轮20和定滑轮21组成；

当液压油缸7的活塞端向下运动时，通过滑轮组和链条带动升降平台4沿导向立柱竖直方向上升；反之，升降平台4沿导向立柱竖直方向下降。

本实施例中，所述机器人2为两个SCARA型机器人，并安装在升降平台4下底面；机器人2拥有三个旋转自由度和一个竖直方向移动自由度，如图1所示，所述机器人2的腕关节末端安装有真空吸盘1，真空吸盘1可随腕关节在竖直方向移动和绕竖直轴转动，以便调整真空吸盘1的位姿。

如图1所示，所述辊筒输送机5、过渡输送带12以及可伸缩皮带输送机13三者通过铰链连接，其中：辊筒输送机5倒吊安装于升降平台的下底面，所述可伸缩皮带输送13机放置于地面；

在龙门式行走车6前后移动时，过渡输送带12带动可伸缩皮带输送机13的伸缩端伸缩，从而始终保持辊筒输送机5、过渡输送带12以及可伸缩皮带输送机13三者相连，以便将货物通过三者输送到指定位置。

作为优选的实施方式，所述辊筒输送机5与升降平台4下底面之间留有足够的空间以使货物通过。

作为优选的实施方式，所述机器人视觉系统3包括两台工业相机、相机安装架以及图像处理模块，其中：两个工业相机通过相机安装架安装在升降平台4边缘，且位于机器2人的上方；图像处理模块安装在控制系统8内部，用于处理机器人视觉系统3返回给控制系统8的信号；

工业相机拍摄到货物的图片，图像处理模块对图片进行一系列算法处理，得到待抓取货物的位置信息，供控制系统8控制机器人使用。

作为优选的实施方式，所述控制系统8置于控制柜内，所述控制柜安装在升降平台4的下底面，并位于升降平台4与辊筒输送机5之间，且控制柜和辊筒输送机5之间留有足够的空间以使货物通过。

所述自动卸车机器人系统具体工作过程如下：

如图5所示，货车(含货物)18停在卸货作业区，自动卸车机器人系统19位于货车车厢后面，并距离货物一定距离；卸车作业开始时，升降平台4沿龙门式行走车6的导向立柱竖直方向上升到较高位置，以确保运动时所述系统与货物以及货车不产生干涉；龙门式行走车6向前移动，并逐渐接近货物，当距离传感器检测到龙门式行走车6与货物距离达到预设值时，龙门式行走车6停止移动；升降平台4逐渐下降，当距离传感器检测到升降平台4与货物距离达到预设值时，升降平台4停止移动；机器人视觉系统3确定待抓取货物位置，并将信息反馈到控制系统8，控制系统8驱动机器人2各关节动作，当真空吸盘1达到正确抓取位置时，机器人2停止运动；真空吸盘1建立真空；控制系统8再次驱动机器人2运动，真空吸盘1带着货物运动到辊筒输送机5的指定位置，真空吸盘1释放真空，将货物放置于辊筒输送机5上；在辊筒输送机5、过渡输送带12以及可伸缩皮带输送机13三者作用下，货物被运输到指定位置，完成一次卸货过程。依次按此步骤进行，完成整个卸车任务。

在卸车作业时，两台机器人2同时工作，在控制系统8控制下交错进行，避免干涉，以提高卸车效率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种自动卸车机器人系统，其特征在于，所述系统包括：龙门式行走车、升降平台、机器人、辊筒输送机、过渡输送带、可伸缩皮带输送机、机器人视觉系统以及控制系统，其中：

所述龙门式行走车，是所述系统的主体结构，升降平台、机器人、辊筒输送机、机器人视觉系统以及控制系统均安装在龙门式行走车上；

所述升降平台，安装在所述龙门行走车上，沿竖直方向升降并锁定；

所述机器人，吊装在升降平台下底面，其腕部末端安装有用于抓取货物的真空吸盘；

所述辊筒输送机、过渡输送带以及可伸缩皮带输送机连接在一起，三者相互配合用于将卸下的货物传送到指定位置；

所述机器人视觉系统，用于自动确定抓取货物的位置，并将位置信息反馈给机器人；

所述控制系统，用于控制各个运动机构协调工作，包括：龙门式行走车前后移动、升降平台上下升降移动、机器人各个关节转动及腕部末端真空吸盘建立真空和释放真空，从而实现自动卸车。

2.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述龙门式行走车包括龙门架，在龙门架的两侧分别安装有两组行走轮，两组行走轮沿行走导轨前后移动；

在所述龙门架的一侧安装有驱动减速电机，驱动减速电机通过齿轮齿条机构驱动整个龙门式行走车运动；其中：齿轮安装在驱动减速电机的输出轴上，齿条安装在铺设于地面的箱型钢梁的侧面，且齿轮与齿条啮合，驱动减速电机驱动齿轮旋转，从而推动龙门式行走车移动。

3.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述升降平台安装在龙门式行走车的门洞内，门洞内有四根导向立柱；升降平台上设有四个通孔，每个通孔周围均安装有导向轮，导向轮在导向立柱侧面滚动，从而形成竖直方向导向作用，使升降平台沿导向立柱竖直方向运动。

4.根据权利要求3所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述升降平台由两组液压油缸、滑轮组和链条组成的驱动系统驱动，其中：两组液压油缸对称安装在龙门式行走车的两侧，并分别通过一组滑轮组和链条与升降平台的两端连接；液压油缸通过滑轮组和链条驱动升降平台使升降平台沿龙门式行走车的导向立柱竖直方向升降运动。

5.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述机器人有两个，两个相同的机器人均安装在升降平台下底面，并随升降平台一起运动从而调整在竖直方向上的高度。

6.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述辊筒输送机倒吊安装于升降平台的下底面，辊筒输送机与升降平台下底面之间留有足够的空间以使货物通过；

所述过渡输送带通过铰链一端与辊筒输送机相连，另一端与可伸缩皮带输送机相连；

所述可伸缩皮带输送机放置于地面，可伸缩皮带输送机的固定端安装在指定位置，伸缩端与过渡输送带通过铰链相连。

7.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述机器人视觉系统包括两台工业相机、相机安装架以及图像处理模块，其中：两台工业相机通过相机安装架安装在升降平台的边缘，且位于机器人的上方；图像处理模块安装在控制系统内部，用于处理机器人视觉系统返回给控制系统的信号；

工业相机拍摄到货物的图片，图像处理模块对图片进行一系列算法处理，得到待抓取货物的位置信息，供控制系统控制机器人使用。

8.根据权利要求1所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述控制系统置于控制柜内，所述控制柜安装在升降平台的下底面，并位于升降平台与辊筒输送机之间，且控制柜和辊筒输送机之间留有足够的空间以使货物通过。

9.根据权利要求1-8任一项所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述系统还包括与控制系统连接的检测元件，所述检测元件包括：安装在龙门式行走车上、用于检测龙门式行走车与货物之间的纵向距离传感器，以及安装在升降平台上、用于检测升降平台与货物之间的高度传感器。

10.根据权利要求9所述的自动卸车机器人系统，其特征在于，所述龙门式行走车前后移动，通过安装在龙门式行走车上的距离传感器检测龙门式行走车与货物之间的纵向距离，并将距离信息传到控制系统，控制系统做出移动或停止的命令，从而控制龙门式行走车的前后移动；

所述升降平台的上下升降移动，通过安装在升降平台上的距离传感器检测升降平台与货物之间的高度差，并将高度差信息传递给控制系统，控制系统给出上升或下降的命令；

所述机器人视觉系统确定待抓取货物位置信息，控制系统依据位置信息规划出机器人运动路径，并给出机器人各个关节转动角度，从而控制机器人的各关节运动；

所述真空吸盘在抓取货物时，首先控制系统给出建立真空的命令，当真空度达到要求值时停止；在释放货物时，控制系统给出释放真空的命令，直到货物释放为止。