码垛机器人系统
技术领域
本发明属于机器人技术领域,尤其涉及一种码垛机器人系统。
背景技术
机器人码垛应用已经发展多年,仍然停留在把物料码垛到固定位置的层次,比如把物料包码垛到固定位置的托盘上。然而,如今的自动化需求,对码垛应用有更多的技术创新需要,如把物料包装上货车,实质是把物料包码垛到形状和位置不确定的空间内,这需要码垛应用增加更多的柔性、灵活性以及自动化识别能力。
常见的码垛方式是通过把物料放置在固定位置的托盘上,然而不同于固定好位置的托盘,例如往货车厢内装车发货的过程中,因货车停车位置有偏差以及货车厢大小有偏差,导致机器人无法准确地将物料放进货车厢内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种码垛机器人系统,旨在解决现有技术中码垛机器人系统无法将物料包码垛到形状和位置不确定的空间内的技术问题。
本发明是这样实现的,一种码垛机器人系统,用以将待放置货物码垛于货物放置箱内,所述码垛机器人系统包括承载待放置货物并与所述货物放置箱并排设置的物料输送装置、与所述物料输送装置和所述货物放置箱并排设置以将所述待放置货物码垛于所述货物放置箱内的机器人,所述码垛机器人系统还包括与所述物料输送装置平行设置以用于安装于所述机器人的移动导轨以及安装于所述机器人前端并位于所述货物放置箱上方以检测所述货物放置箱的边界和货物放置空间的空间物体检测装置,利用所述机器人沿所述移动导轨做直线移动以及所述空间物体检测装置检测出所述货物放置空间的长宽高。
进一步地,所述机器人包括固定安装于所述移动导轨上的机架、转动安装于所述机架上的转动座、安装于所述转动座上的机械臂、安装于所述机械臂前端以抓取所述待放置货物的抓取机构以及与所述抓取机构电性连接的驱动装置,所述空间物体检测装置安装于所述机械臂的前端。
进一步地,所述空间物体检测装置为激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备。
进一步地,所述码垛机器人系统还包括电性连接所述空间物体检测装置并控制所述机器人运动的中央处理装置;所述空间物体检测装置放置于所述货物放置空间上方并对所述货物放置空间的宽度和高度进行检测,并通过所述机器人在所述移动导轨上做直线移动以检测所述货物放置空间的长度;所述中央处理装置根据所述空间物体检测装置所检测到的所述货物放置空间的长度、宽度和高度对所述货物放置空间进行位置和边界进行重新建模。
进一步地,所述中央处理装置根据所述空间物体检测装置所检测到的货物放置空间以确定所述待放置货物的放置位置点,并根据各所述待放置货物的尺寸大小确定各所述待放置货物的放置位置。
本发明相对于现有技术的技术效果是:该码垛机器人系统利用所述空间物体检测装置检测所述货物放置箱的边界和货物放置空间,并利用所述机器人沿所述移动导轨做直线移动以使所述空间物体检测装置进一步检测所述货物放置箱的货物放置空间,机器人根据所述空间物体检测装置检测到的货物放置空间以将所述待放置货物码垛于所述货物放置空间内,整个码垛过程可自动完成,而且可以充分利用所述货物放置空间以保证将所述待放置货物放置于所述货物放置箱内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的码垛机器人系统的俯视立体图;
图2是图1中码垛机器人系统于一方向的结构图;
图3是图1中码垛机器人系统于另一方向的结构图;
图4是图1中码垛机器人系统于放置待放置货物时的立体图。
附图标记说明:
10 待放置货物 44 转动座
20 货物放置箱 46 机械臂
30 物料输送装置 48 抓取机构
40 机器人 50 移动导轨
42 机架 60 空间物体检测装置
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参照图1至图4,本发明实施例提供的码垛机器人系统用以将待放置货物10码垛于货物放置箱20内,所述码垛机器人系统包括承载待放置货物10并与所述货物放置箱20并排设置的物料输送装置30、与所述物料输送装置30和所述货物放置箱20并排设置以将所述待放置货物10码垛于所述货物放置箱20内的机器人40,所述码垛机器人40系统还包括与所述物料输送装置30平行设置以用于安装于所述机器人40的移动导轨50以及安装于所述机器人40前端并位于所述货物放置箱20上方以检测所述货物放置箱20的边界和货物放置空间的空间物体检测装置60,利用所述机器人40沿所述移动导轨50做直线移动以及所述空间物体检测装置60检测出所述货物放置空间的长宽高。
本发明实施例提供的码垛机器人40系统利用所述空间物体检测装置60检测所述货物放置箱20的边界和货物放置空间,并利用所述机器人40沿所述移动导轨50做直线移动以使所述空间物体检测装置60进一步检测所述货物放置箱20的货物放置空间,机器人40根据所述空间物体检测装置60检测到的货物放置空间以将所述待放置货物10码垛于所述货物放置空间内,整个码垛过程可自动完成,而且可以充分利用所述货物放置空间以保证将所述待放置货物10放置于所述货物放置箱20内。
在该实施例中,所述待放置货物10为形状规整、大小一致的货物包,也可以是大小各异、形状各异的货物包、货物箱或者货物的其他包装方式。
在该实施例中,所述货物放置箱20可以是货车的货车厢、集装箱、平板或者其他可以放置货物的箱体。
请参照图1和图2,在该实施例中,所述货物放置空间的长度方向L与所述机器人40在所述移动导轨50上的移动方向平行,其宽度方向D是与所述长度方向L垂直,其高度方向H与所述长度方向L垂直且为所述空间物体检测装置60的俯视方向。在其他实施例中,所述货物放置空间的宽度方向D与所述机器人在所述移动导轨50上的移动方向平行,其长度方向L是与所述宽度方向D垂直。
在该实施例中,所述物料输送装置30与所述移动导轨50平行放置,以使所述物料输送装置30上的待放置货物10的移动方向与所述移动导轨50上所述机器人40的移动方向相互平行,所述机器人40可相对于所述移动导轨50转动以使所述空间物体检测装置60位于所述货物放置箱20的上方而检测所述货物放置空间以及以抓取将所述物料输送装置30上的待放置货物10并放置到所述货物放置箱20内。
请参照图1至图4,进一步地,所述机器人40包括固定安装于所述移动导轨50上的机架42、转动安装于所述机架42上的转动座44、安装于所述转动座44上的机械臂46、安装于所述机械臂46前端以抓取所述待放置货物10的抓取机构48以及与所述抓取机构48电性连接的驱动装置(图未示),所述空间物体检测装置60安装于所述机械臂46的前端。通过所述机架42带动所述转动座44、所述机械臂46、所述抓取机构48以及所述位于所述机械臂46前端的空间物体检测装置60一起沿所述移动导轨50移动,所述转动座44带动所述机械臂46、所述抓取机构48和所述空间物体检测装置60一起绕机架42转动,以实现在所述物料输送装置30和所述货物放置箱20两个位置来回切换,便于实现对所述待放置货物10的抓取和码垛,也有利于实现对所述货物放置箱20的货物放置空间的检测。
在其他实施例中,所述空间物体检测装置60还可以固定安装于一直线滑轨上,该直线滑轨位于货车或者待放置空间的上方,所述空间物体检测装置60在该直线滑轨上做直线移动以对所述放置空间进行检测。
请参照图1至图4,进一步地,所述空间物体检测装置60为激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备。利用激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备对所述货物放置箱20进行位置和边界检测,以获得该货物放置空间的位置和边界。具体地,利用所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备获取所述货物放置箱20的位置及货物放置空间的宽度和高度,并结合所述移动导轨50以进一步检测所述货物放置空间的长度。对于所述货物放置空间的长度较短的情况,如果所述机器人40的机械臂46足够带动所述空间物体检测装置60在所述货物放置空间上方移动,即足够扫描完该所述货物放置空间,则所述机器人40可以不相对于所述移动导轨50移动。
在其他实施例中,所述空间物体检测装置60还可以是除上述五种检测装置以外的其他检测装置,此处不一一列举。
请参照图1至图4,进一步地,所述码垛机器人40系统还包括电性连接所述空间物体检测装置60并控制所述机器人40运动的中央处理装置(图未示);所述空间物体检测装置60放置于所述货物放置空间上方并对所述货物放置空间的宽度和高度进行检测,并通过所述机器人40在所述移动导轨50上做直线移动以检测所述货物放置空间的长度;所述中央处理装置根据所述空间物体检测装置60所检测到的所述货物放置空间的长度、宽度和高度对所述货物放置空间进行位置和边界进行重新建模。所述中央处理装置对所述空间物体检测装置60所检测到的所述货物放置空间的位置和边界进行处理和建模,并将建模后的信息传递给所述机器人40以使所述抓取机构48抓取所述待放置货物10并将所述待放置货物10放置于所述货物放置空间中,所述中央处理装置根据所述货物放置箱20的长度带动所述机器人40是否相对于所述移动导轨50移动。所述空间物体检测装置60检测到所述货物放置空间的空间边界,获知所述机器人40或者所述抓取机构48所产生的干涉边界,以避免所述机器人40或者所述抓取机构48自身在码垛所述待放置货物10过程中与边界发生碰撞。
在其他实施例中,也可以采用空间物体检测装对空间的宽度、高度和长度进行同时检测,以提高检测效率。
进一步地,所述中央处理装置根据所述空间物体检测装置60所检测到的货物放置空间以确定所述待放置货物10的放置位置点,并根据各所述待放置货物10的尺寸大小确定各所述待放置货物10的放置位置。
请参照图1至图4,在码垛过程中,所述机器人40利用所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备对所述货物放置箱20的位置和边界进行检测,获知该所述物货物放置空间的位置和边界,具体地,将利用所述机械臂46带动所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备停留在所述货物放置空间上方,并对该货物放置空间进行扫描,同时机器人40沿所述移动导轨50进行直线移动,从而得到所述货物放置空间的位置和边界;利用所述中央处理装置对所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备检测到的位置和边界进行重新建模;所述机器人40根据所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备扫描到的空间位置,获知所述待放置货物10的具体放置位置点,并根据待放置货物10的大小,确定各所述待放置货物10的放置位置,同时,机器人40根据所述激光扫描装置、超声波扫描装置、空间扫描深度摄像头设备、RGBD摄像头或者红外扫描设备扫描到的空间位置,获知所述机器人40或者所述抓取机构48所产生的干涉边界,以避免所述机器人40或者所述抓取机构48在放置所述待放置货物10时与边界发生碰撞;所述机械臂46带动所述抓取机构48绕所述转动座44转动,并将所述物料输送装置30上的待放置货物10抓取并码垛于所述货物放置箱20中的目标空间内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。