CN106672524A - 拣货机及包含其的智能拣货系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拣货机及包含其的智能拣货系统，拣货机包括机壳，机壳包括底板、左侧板、右侧板和前挡板；机壳内设置有一个或至少两个货叉、货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构；前挡板设置于左侧板和右侧板的一端上，左侧板和右侧板的另一端设置有升降闸门。智能拣货系统包括能够上下左右移动的拣货机底座，其拣货机底座内设置有单体式拣货机或者多体组合式拣货机。本发明的拣货机及包含其的智能拣货系统，具有分拣准确度高、效率高、大大减少了人工成本、采用智能化的控制系统、大大降低了管理成本和简化了工作流程等优点。

Description

拣货机及包含其的智能拣货系统

技术领域

本发明涉及一种货物分拣装置，尤其是一种能够自动分拣不同种类的货物的拣货机及包含其的智能拣货系统。

背景技术

目前在食品和饮料行业，在产品配送过程主要使用人工分拣。人工方式具有效率低下，人力及管理成本高，人工长时间工作易疲劳，出错率高的特点。

现有的智能化物流系统中，常常设置有大型的货柜。大型货柜中纵横排列设置多个货架。每个货架上包括有一个或多个货位，每个货位上有一个货物。货架、货位常常根据品种、重量、来源地或目的地等多种参数进行分类放置。具体放置货物时，货物往往不太可能根据某一个参数放置。因此，当需要根据某一参数，比如输送目的地，分拣货物时，常常需要人工对货物进行扫描，将符合要求的货物取下，放到输送带上进行下一步处理。

这种人工分拣的方式，存在有分拣效率低、容易出错等问题，而且需要专门的分拣人员进行分拣操作，人工成本比较高。为解决人工分拣方式的弊端，本发明提出了一种拣货机及智能化拣货系统，具有分拣准确度高、效率高等优点，从而大大减少了人工成本。此外，由于采用智能化的控制系统，能与智能化物流系统相对接，实现物流系统的无人化，从而大大降低了管理成本和简化了工作流程。

在医药行业，有类似的拣药机，欧洲专利EP0991036B1采用的是固定轨迹的取货装置，货叉前后上下动作范围和尺寸是特定的，货叉只能按照特定的轨迹运动。而本发明因采用独立驱动形式，货叉具有更为柔性化的运动轨迹控制能力，从而具有更为丰富的取货手段。信息中心可根据不同货物的特性，自动采取不同的取货速度及加速度模式，自动匹配最佳的出叉、升叉动作参数，可成倍提高工作效率降低用户成本。货架单元设置有滚珠，减小了摩擦角，使得货架单元21能够具有更小倾角，保证货柜具有更高的空间利用率。本发明的拣货系统，可以适应更多货物品种，如不能倾覆放置的货物，易碎货物等货架单元21上设置有传感器，只要对传感器身份重新进行设定，货架单元21就可更换货物种类，因而货柜上货物更为方便管理，货品管理更为灵活。而智能系统B更是具备大批大量拣货能力，具有更高的效率。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种拣货机及包含其的智能拣货系统，以货物的自动分拣、提高分拣效率和准确度。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

拣货机，其结构特点是，包括机壳1；所述机壳1内设置有拣货装置，所述拣货装置包括一个或至少两个货叉2、用于驱动货叉上下移动的货叉上下驱动机构和用于驱动货叉前后移动的货叉前后驱动机构；所述货叉2能在上下方向直线移动，并能沿着远离和靠近所述前挡板104的方向直线前后移动；所述货叉2动作包括：货叉前伸、货叉上升、货叉回收和货叉降落；货叉的取货动作包括货叉前伸和货叉上升两个动作，取货过程中先执行货叉前伸动作再执行货叉上升动作，或者先执行货叉前伸动作到货叉能够叉起货物且货物不会从货叉上掉落的位置后同时执行货叉前伸和货叉上升两个动作；

货叉的放货动作包括货叉回收和货叉降落两个动作，放货的过程中先执行货叉回收动作后执行货叉降落动作，或者货叉回收和货叉降落两个动作同时执行。

本发明的拣货机及包含其的智能拣货系统的结构特点也在于：

所述机壳上还设有一个上面板105，用于盖住所述货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构并使得货叉2露出所述上面板105。

所述货叉上下驱动机构包括货叉上下驱动电机4、齿轮5、齿条6和基板7；所述货叉2和货叉前后驱动机构均位于所述基板7上；所述货叉上下驱动电机4固定于所述机壳1的底板101上，所述齿条6位于所述机壳1的底板101上且能沿着垂直于所述底板101的方向直线运动，所述齿轮5位于所述货叉上下驱动电机4的输出轴上，所述齿条6与所述齿轮5相啮合；所述机壳1的底板101上还设置有多跟导柱8，所述基板7套设于所述导柱8上并可沿着所述导柱8上下运动；所述基板7与所述齿条6相连接并由所述齿条6带动而上下运动；

所述货叉前后驱动机构包括滑板9和货叉前后驱动电机10；所述滑板9位于所述基板7上，沿着所述基板7的板面向着远离前挡板104和靠近前挡板104的方向直线运动。

所述机壳1的底板101上还设有货叉上下运动限位开关11。

所述滑板9上设置有货叉前后限位传感器13，用于限制滑板9在基板7上直线运动的范围。

所述升降闸门3通过一个连接板14与一个上下升降块15相固定连接；所述上下升降块15设置于一个固定在底板101上的立板16上，上下升降块15由一个闸门升降电机17驱动在所述立板16上直线上下运动；闸门升降电机17通过设置在左侧板102或右侧板103上的光电传感器18触发。

本发明还提供了两种智能拣货系统。

智能拣货系统A，包括柜体20，所述柜体20内设置有纵横排列的多个货架21；所述柜体20的正面设置有能够沿着所述柜体20的正面的平面上移动的平移机构，平移机构包括X向平移系统24和Y向平移系统25；所述平移机构上的拣货机安装座27有一个拣货机22；所述拣货机22用于从所述货架上获取货物23并将货物23转移；

所述拣货机22为权利要求1-6之一所述的拣货机22。

智能拣货系统B，包括柜体20，所述柜体20内设置有纵横排列的多个货架单元21；所述柜体20的正面设置有能够沿着所述柜体20的正面的上下移动的竖直方向平移机构26；所述竖直方向平移机构上的拣货机安装座27上设置有多个拣货机22构成的多体组合式拣货机；所述拣货机22用于从所述货架上获取货物23并将货物23转移；

所述多体组合式拣货机是权利要求1-6之一所述的拣货机22在X方向并列一排组合而成的。

所述货架单元21包括U形槽体2101、引导面2102和挡边2103；所述引导面2102位于所述U形槽体2101之内，用于置放货物23；U形槽体2101的一侧作为货物出口，在货物出口一端设置有所述挡边2103；所述挡边2103的底面上设置有缺口2104，在缺口2104之下设置有感知传感器2105。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的拣货机包括机壳，机壳包括底板、左侧板、右侧板和前挡板；机壳内设置有一个或至少两个货叉、货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构；前挡板设置于左侧板和右侧板的一端上，左侧板和右侧板的另一端设置有升降闸门。

本发明的智能拣货系统分为智能拣货系统A和智能拣货系统B两种。

智能拣货系统A包括能够上下左右移动的拣货机底座，拣货机底座内的拣货机为单体式拣货机。智能拣货系统B包括能够上下移动的拣货机底座，其拣货机底座内的拣货机为多体组合式拣货机。所述多体组合式拣货机是多个拣货机个体在X方向并列一排组合而成的。

智能拣货系统A自身特点在于适用一种一种货物或一个一个货物的拣选。因此智能拣货系统A较为适用在货物类型繁多，对设备成本要求较为经济且具有一定效率的场合。然而，对于要求大批大量更为高效的个性化需求，智能拣货系统A会显得力不从心，因此多拣货工位的智能拣货系统B是对智能拣货系统A工作方式的有效补充及拓展。

本发明的拣货机及包含其的智能拣货系统，具有分拣准确度高、效率高、大大减少了人工成本、采用智能化的控制系统、大大降低了管理成本和简化了工作流程等优点。

附图说明

图1为本发明的拣货机采用单货叉时(用于智能拣货系统A)的立体图一。

图2为图1的拣货机的内部结构立体图。

图3为本发明的拣货机的货叉的取货过程示意图。

图4为本发明的智能拣货系统A的立体图。

图5为图4的左视图。

图6为本发明的智能拣货系统A和B的货架的立体图。

图7为图4中的平移机构的立体图。

图8为本发明的智能拣货系统B的立体图。

图9为本发明的拣货机采用多个货叉时的立体图(用于智能拣货系统B)。

图10为本发明的货物转送系统的示意图。

图11为物联网(或务联网)的示意图。

图1-10中标号为：1机壳，101底板，102左侧板，103右侧板，104前挡板，105上面板，2货叉，3升降闸门，4货叉上下驱动电机，5齿轮，6齿条，7基板，8导柱，9滑板，10货叉前后驱动电机，11货叉上下运动限位开关，12限位杆，13货叉前后限位传感器，14连接板，15上下升降块，16立板，17闸门升降电机，18光电传感器，19隔板，20柜体，21货架单元，2101U形槽体，2102引导面，2103挡边，21031挡边底面，21032挡边立面，2104缺口，2105感知传感器，2106滚轮，22拣货机，23货物，24X向平移系统，25Y向平移系统，26竖直方向平移机构，27拣货机安装座，28X向平移电机，29Y向平移电机，30第一皮带机，31订单识别门，32第二皮带机，33识别门控制传感器，34识别门控制电机，35X向驱动连杆，36Y向驱动连杆35，37水平导轨，38竖直导轨，39活动架，40X向限位开关，41原点开关，42物联网(或务联网)服务器，43拣货系统中控机，44传感系统，45执行部件。

参见图1-11，本发明的拣货机，包括机壳1；所述机壳1内设置有拣货装置，所述拣货装置包括一个或至少两个货叉2、用于驱动货叉上下移动的货叉上下驱动机构和用于驱动货叉前后移动的货叉前后驱动机构；所述货叉2能在上下方向直线移动，并能沿着远离和靠近所述前挡板104的方向直线前后移动；所述货叉2动作包括：货叉前伸、货叉上升、货叉回收和货叉降落；货叉的取货动作包括货叉前伸和货叉上升两个动作，取货过程中先执行货叉前伸动作再执行货叉上升动作，或者先执行货叉前伸动作到货叉能够叉起货物且货物不会从货叉上掉落的位置后同时执行货叉前伸和货叉上升两个动作；

货叉的放货动作包括货叉回收和货叉降落两个动作，放货的过程中先执行货叉回收动作后执行货叉降落动作，或者货叉回收和货叉降落两个动作同时执行。

所述机壳1包括底板101、左侧板102、右侧板103和前挡板104，由所述底板101、左侧板102、右侧板103和前挡板104围成一个机壳内腔。所述前挡板104设置于所述左侧板102和所述右侧板103的一端上，所述左侧板102和所述右侧板103的另一端设置有一个升降闸门3。所述机壳是由几块板体拼接而成，围成一个方形盒状的结构，能够非常方便地放置在智能拣货系统的拣货机座上，并且固定非常方便。

拣货机主要由机壳、货叉及其驱动机构、升降闸门及其驱动机构等部分组成。收到拣货指令，拣货机运动到所需货物位置的货架，货叉向前移动至货物下方后升起取货，然后货叉收回后再落回原位。对于图4的智能拣货系统A，拣货机运动到指定位置，升降闸门降落，货物落入指定位置。对于图8的智能拣货系统B，升降闸门打开，货物落到第一皮带机30上面。

由于采用了货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构两种相互独立的货叉驱动动作，而且升降和伸缩的速度可以根据具体需求进行调整；因此货叉的升降和伸缩过程中，可以同时执行升降和伸缩这两个动作，使得货叉的运动范围轨迹比较大，使得货叉能够获得一个比较宽泛的柔性活动范围；如此一来，能够使得本发明的拣货机适合于各种尺寸的货物或者多种尺寸的货架。

在取货过程中，对于较小货物，可以通过程序设定在货叉前伸尺寸超过某一预设值即可上升，在该预设值处货叉能够叉起货物且货物不会在货叉上升过程中掉落。对于尺寸较大货物，可以将预设值调整更大一些，如此可使得本发明的拣货机能够适应于不同尺寸规格的货物，在取货过程中调整货叉的行程，能够减少无用的行程，节约电能并延长拣货机的使用寿命。

在放下货物(即放货)过程中，可同时执行回收和下降动作，从而节约货叉的放货动作时间，提高拣货的速度和效率，从而提高整个智能拣货系统的工作效率，降低工作成本。在放货的过程中，下降速度小于回收速度，以避免货叉尚未回收到位时货叉下落过低而与其他部件相碰撞。具体实施时，对于不同尺寸规格的货物，可根据具体工况调整货叉下降和回收的速度或先后时间，使得货物恰好在回收至上面板上时货物恰好能落于上面板上。

因此，本发明的拣货机，由于货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构相互独立，因此能够通过调整伸缩和上下的开始时间和速度，使得拣货机适应于不同尺寸规格的货物、不同类型的货柜，具有非常良好的通用性；不用针对不同规格货物或货柜配备不同规格的拣货机，降低了智能拣货系统的成本。

本发明中，针对不同的智能拣货系统A(如图4)和智能拣货系统B(如图8)，设置了两种拣货机，二者在货叉、货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构等方面并没有区别。主要在于拣货机的数量不同。智能拣货系统A采用单体式拣货机，智能拣货系统B采用多体组合式拣货机。当采用单体式拣货机的工作方式时，由于货柜在纵横方向均设置有多层次的货架，因此拣货机需要上下左右移动至需要拣货的货架，方可拣货。拣货机的上下竖直运动即图4和图8中的Y方向，左右水平移动即图1中的X方向。

相对于单体式拣货机，另外设计了一种由多个拣货机个体(拣货机个体在结构上与单体式拣货机基本相似，机壳、升降闸门等部分在结构上有微小差异)组合而成的多体组合式拣货机。多体组合式拣货机中，将多个拣货机个体水平并排设置，相邻的拣货机个体之间由隔板19隔开。当采用多体组合式拣货机的工作方式时，可将多个拣货机个体在X方向一排设置，每个拣货机个体对应一个货架，因此多体组合式拣货机只需在Y方向移动即可对需要拣货的货架所在的一排上，即可进行拣货。

图4-5中的智能拣货系统A中，只设置了一个单体式拣货机，需要XY两个方向移动和定位，才能顺利运动至需要获取的货物处实现货物的拣货动作。

图8中的智能拣货系统B，是设置带两个及两个以上的拣货工位的拣货系统。在X方向设置有一排拣货机个体，即水平一排上的每个工位对应有一个拣货机个体，因此可以同时实现水平方向一排货物中的多件货物的同时拣货，因此多体组合式拣货机只需要在Y方向运动即可。但是，图8的拣货机个体的结构与图4的单体式拣货机稍有不同。由于是多个拣货机个体并排设置，每个拣货机个体均设置有和图4的单体式拣货机相同的货叉及相应的驱动机构、附属装置。如图9，多个拣货机个体一排并行设置，相邻的拣货机个体之间通过一个隔板19相隔离。多体组合式拣货机的升降闸门可采用单体式拣货机的方式，每个拣货机个体对应有一个升降闸门；也可采用整体式的升降闸门，所有的拣货机个体对应一个升降闸门。每个拣货机个体的光电传感器18都能打开升降闸门。

图8中，每一排都有多个拣货工位，每个工位对应一个货架。如图9所示，图中显示有7个拣货机工位，自内向外(图9中箭头方向)编号分别为①②③④⑤⑥⑦，假设现在多拣货工位收到一个拣货指令：拣4个货物，而货物所在货架系统单元对应的拣货机工位分别为①②③④。

此时，①②③④四个拣货机个体的货叉，都会如图3中货叉工作次序进行动作：1a-2a-3a-4a，多个拣货机个体同时动作。将图1和2中前挡板位置处定为货叉的前方，升降闸门处定为货叉的后方；图3中，1a代指货叉前伸且为起始动作，2a代指货叉上升，3a代指货叉回收或后退，4a代指货叉降落。

多体组合式拣货机的升降闸门有两种方式：(1)分体式升降闸门：与图1-2的拣货机相同，每个拣货机个体具有独立的升降闸门以及相应的闸门升降电机；(2)整体式升降闸门；如图9，多拣货工位系统中的部分拣货工位具有闸门升降电机，并非每个拣货机个体均设置闸门升降电机；比如，只在①和⑦两个工位的拣货机个体设置闸门升降电机，实现升降闸门的顺利升降控制即可，能够省去5个闸门升降电机和相应的机构，可节约成本；单个升降闸门的驱动机构附图2所示。具体实施时，为了两种系统的兼容性考虑，图1和2的分体式升降闸门和如图9的整体式升降闸门采用的是同一种闸门升降电机。

以上两种升降闸门方式各有自身优缺点：

(1)分体式升降闸门；因每个拣货工位都有一个升降闸门，一个多拣货工位可以采用时间控制，处理1个以上的拣货指令；也即：若上例中有①②③④⑤⑥⑦七个工位中，除了①②③④的指令外，还有另外两个指令：⑤⑥为一个指令，⑦为一个指令。此时，三个指令同时发来，①②③④⑤⑥⑦七个拣货工位的货叉可以同时动作，货物分拣后，①②③④四个拣货机工位的升降闸门动作，延时，⑤⑥两个拣货机工位的升降闸门动作，再延时，⑦拣货机工位的升降闸门动作。在延时期间，若有其他指令过来，在与现有拣货机工位不矛盾的前提下，在等待期间，仍然可以执行新的拣货指令。因此，这种方式的拣货效率最高，控制系统也是最为复杂。但因其每个拣货工位都配有闸门升降电机和相应的附属结构，成本也是相对比较高的。

(2)整体式升降闸门；相对于上述的分体式升降闸门方式而言，因多个拣货工位只有一个升降闸门，故而一次只能处理一个指令，效率略低，控制系统也略简单，成本相对较低。若是实际情况中，一个指令对应大批量货物分拣需求，则分体式升降闸门与整体式升降闸门方式效率上则是等同的，此时整体式升降闸门则比分体式升降闸门具有低成本和控制系统更为简单的优势。

以上两种方式，无论是哪种升降闸门提升方式，智能拣货系统A都能做到一个指令处理批量问题，因而具有更高的效率，但成本也相对较高。

所述机壳上还设有一个上面板105，用于盖住所述货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构并使得货叉2露出所述上面板105。

所述货叉上下驱动机构包括货叉上下驱动电机4、齿轮5、齿条6和基板7；所述货叉2和货叉前后驱动机构均位于所述基板7上；所述货叉上下驱动电机4固定于所述机壳1的底板101上，所述齿条6位于所述机壳1的底板101上且能沿着垂直于所述底板101的方向直线运动，所述齿轮5位于所述货叉上下驱动电机4的输出轴上，所述齿条6与所述齿轮5相啮合；所述机壳1的底板101上还设置有多跟导柱8，所述基板7套设于所述导柱8上并可沿着所述导柱8上下运动；所述基板7与所述齿条6相连接并由所述齿条6带动而上下运动；

所述货叉前后驱动机构包括滑板9和货叉前后驱动电机10；所述滑板9位于所述基板7上，沿着所述基板7的板面向着远离前挡板104和靠近前挡板104的方向直线运动。

具体实施时，基板上设置滑轨，滑板通过滑轨设置于基板上。货叉前后驱动电机可通过同步带、丝杆螺母副或直线电机直接驱动等方式，驱动滑板在基板上水平直线运动。货叉上下驱动机构的齿轮齿条机构，也可采用带传动、丝杆螺母副或直线电机直接驱动等传动方式实现上下直线移动。

所述机壳1的底板101上还设有货叉上下运动限位开关11。货叉上下运动限位开关和导柱的上限位盖构成基板的上下限位系统，从而避免了基板和货叉在机壳内的上下直线运动范围。齿条的一侧设置有向外凸出的限位杆12，所述限位杆恰好位于所述货叉上下运动限位开关的正上方。当齿条运动向下运动到限位杆与所述货叉上下运动限位开关接触时，货叉上下驱动电机关闭，齿条和基板停止向下运动，从而限定了基板与货叉。所述导柱的顶端设置有上限位盖，当基板上移至上限位盖处时，基板停止向上运动。

所述滑板9上设置有货叉前后限位传感器13，用于限制滑板9在基板7上直线运动的范围。

所述货叉前后限位传感器位于所述滑板上靠近所述前挡板的一端上。货叉固定于滑板上与滑板一起运动。当滑板靠近所述前挡板至预设位置时，货叉前后驱动电机停机，货叉停止，此时货叉处于前进极限位置，而后货叉的下一个动作是上升顶起货物，再然后货叉回收带动货物后退，远离前挡板。当货叉和滑板远离所述前挡板至预设位置时，货叉前后驱动电机停机，货叉停止，此时货叉处于后退极限位置。而后货叉的下一个动作是在齿条的驱动下，直线下降放下货物，将货物放到机壳的上面板上。上面板从前挡板向着升降闸门放下向下倾斜，因此货物会自动沿着上面板从前挡板向升降闸门运动，升降闸门下降放出货物后上升，完成一件货物的拣货动作。货叉在货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构的控制下，重复前进1a、上升2a、回收3a和下降4a的循环动作，实现一件件货物的拣货动作。

所述升降闸门3通过一个连接板14与一个上下升降块15相固定连接；所述上下升降块15设置于一个固定在底板101上的立板16上，上下升降块15由一个闸门升降电机17驱动在所述立板16上直线上下运动；闸门升降电机17通过设置在左侧板102或右侧板103上的光电传感器18触发。

具体实施时，在靠近所述升降闸门的位置，底板上也设置于一根导柱。升降闸门上凸出设置一个滑套，滑套套在导柱上，通过导柱实现滑套、升降闸门上下升降位置的限位。当升降闸门下降到极限位置时，货物恰好能够从上面板上滑下，经过升降闸门滑出拣货机，进入下一个分拣流程。闸门升降电机是通过设置在左侧板或右侧板上的光电传感器18触发的，当货物经过光电传感器18时，光电传感器检测到货物经过的动作，即打开闸门升降电机的电源，将升降闸门拉下去，使得货物顺利通过。然后再将升降闸门升起，等下一个货物来时再下降放行货物。

具体实施时，升降闸门也同时受物联网的主机的控制。当货物经过，但是拣货机未到下货处时，升降闸门被闭锁，是不会打开的。只有在下货处升降闸门才开锁，此时如果光电传感器18检测到有货物在升降闸门处，才打开升降闸门放出货物。

智能拣货系统A包括柜体20，所述柜体20内设置有纵横排列的多个货架21；所述柜体20的正面设置有能够沿着所述柜体20的正面的平面上移动的平移机构，平移机构包括X向平移系统24和Y向平移系统25；所述平移机构上的拣货机安装座27有一个拣货机22；所述拣货机22用于从所述货架上获取货物23并将货物23转移；

所述拣货机22为权利要求1-6之一所述的拣货机22。

如图4为本发明的智能拣货系统A包含有独立设置的一个拣货机。货柜内设多个货架，货柜正面设置由X向平移系统24和Y向平移系统25组合成的平移机构；拣货机在平移机构带动下，从货架上取货，再将货物取到指定位置，实现分拣货物的功能。如图7，货柜正面设置的上下各设置一根水平导轨37，X向平移系统24的两条竖直导轨38的上端和下端分别嵌设于所述上下两根水平导轨37上，并可沿着两根水平导轨37的长度方向(即X方向)直线移动。

Y向平移系统25两个活动架39分别嵌设于所述X向平移系统24的两条竖直导轨38上，两个活动架39可沿着两根竖直导轨38的长度方向(即Y方向)直线移动。拣货机安装座27的两侧分别和两个活动架39相固定连接，在两个活动架的带动下进行Y方向直线移动。

其中货架上货物与用户物联网或务联网(服务的物联网)相关联。货架21其上存有不同种类的货物。货架隔断带有倾斜角度，货架隔断上带有标识货物身份的传感器，该传感器为同物联网或务联网信息对接的重要组成部分。货架上有与物联网关联的传感系统，传感系统的作用为标识货物的身份信息(例如种类、大小等)和作为拣货系统的分拣指令依据。

智能拣货系统A的取货过程为：收到取货指令，X向平移系统24和Y向平移系统25带动拣货机运动，运动到标识货物身份的传感器的货架位置时，拣货机执行取货任务。取货完毕X向平移系统24和Y向平移系统25带动拣货机运行到货物出口位置，升降闸门下降，将货物释放，完成一个分拣任务。重复以上操作，即可实现一件一件的货物的拣货工作。

如图7，X向平移系统24和Y向平移系统25的动作过程为：X向平移电机28通过同步轮带动X向驱动连杆35转动，X向驱动连杆35通过相应的传动模块(该直线移动模块可根据实际需要设置为同步带或者丝杆螺母副等直线移动机构)带动两根竖直导轨38在水平导轨37上沿着X向左右直线运动；Y向平移电机带动Y向驱动连杆35转动，Y向驱动连杆35通过相应的传动模块(该直线移动模块可根据实际需要设置为同步带或者丝杆螺母副等直线移动机构)带动两个活动架39在两根竖直导轨38上沿着Y向直线运动。

图7中，X向限位开关40用以对两根竖直导轨38的极限位置限位。原点开关41用以开机时，标定竖直导轨38的原点位置。

拣货机安装座27的特点在于其倾斜一角度，因此安装在其上的拣货机也是带有一倾斜角度的，其作用在于使得货叉下降后，货物能沿着拣货机的上板面顺利滑到升降闸门处。

拣货机的拣货执行机构为货叉2，一个拣货机的货叉数量由货物大小和重量等决定。对于较重较大的货物，可采用多货叉同时工作，已保证货叉不会因为货物过重而发生弯折或受损。依据货物种类尺寸大小属性不同，可以依据实际情况是1个或者更多个货叉，比如采用三叉式的货叉。

货叉前后驱动机构带动货叉做伸缩运动，货叉前后驱动机构可由货叉前后驱动电机驱动带动滚珠丝杠螺母作直线运动，也可由直线电机直接带动而省去丝杠螺母副，实现货叉的前伸和后缩的功能，货叉前后限位传感器13用于前后直线运动范围的限位。

货叉上下驱动电机齿轮，齿轮带动齿条做上下直线运动，齿条上固定的所述基板上下运动，带动货叉上下运动，货叉上下运动限位开关11用于货叉和基板在垂直方向的限位。基板四周设有通孔，通孔套在底板上的导柱上，通孔和导柱直接设置直线轴承或轴套。收到拣货指令时，拣货机运动到货架指定位置。图5中展示了拣货机、货架和货物三者在拣货动作时三者之间的空间位置关系。如图3，货叉依次按照1a-2a-3a-4a为一个循环周期动作。其中1a代指货叉前伸且为起始动作，2a代指货叉上升，3a代指货叉回收，4a代指货叉降落。其中货物和货叉4a动作一起落在拣货机的上面板上，货物沿着上面板滑至升降闸门位置，拣货动作完成。因货叉前伸后缩和上升下降使用独立的驱动，故而在运动过程中1a和2a可以于不同时间段进行组合，2a和3a可以于不同时间段进行组合，可以得到任意的货叉运行轨迹，从而可以得到不同的速度和加速度性能。

具体实施时，由于拣货机是倾斜一角度(与Y轴的夹角)，根据倾斜角度与摩擦角之间的大小关系，保证货物顺利滑落前提下，确定在上面板上采用滑动或滚动方式。对于能够自如滑下的货物，上面板104就无需设置万向滚珠42。

由于倾斜角的设置需要考虑平移机构等的机械强度等因素，在货物过重多大时有时无法自如从上面板滑下的状况时，就需要在上面板上设置一排滚轮，使得货物能自如滑下。完成拣货动作后，升降闸门下降放出货物，释放货物。

智能拣货系统B包括柜体20，所述柜体20内设置有纵横排列的多个货架单元21；所述柜体20的正面设置有能够沿着所述柜体20的正面的上下移动的竖直方向平移机构26；所述竖直方向平移机构上的拣货机安装座27上设置有多个拣货机22构成的多体组合式拣货机；所述拣货机22用于从所述货架上获取货物23并将货物23转移；

所述多体组合式拣货机是权利要求1-6之一所述的拣货机22在X方向并列一排组合而成的。

智能拣货系统B中，与智能拣货系统A类似，货架单元其上存有若干种货物，货架单元隔断带也有倾斜角度，货架单元上货物与物联网或务联网对应。货架单元上有与之关联的传感系统，传感系统的作用为标识货物的身份信息(例如种类、大小等)和作为拣货系统的分拣指令依据。控制程序对拣货机个体进行编号，程序中并赋予不同编号的拣货机个体取与之对应的货物。一个拣货机个体取一个货物，依据订单，批量货物由多个拣货机个体同时动作一次完成一个订单。取货完毕，升降闸门打开，货物落在第一皮带机上，第一皮带机30作为货物收集处。具体实施时，货物的收集有多种方式，可以使用一般的皮带机收集方式，也可采用滚轮式结构。

图4的智能拣货系统A一套系统中只有1台单体式拣货机，图8的智能拣货系统B一套系统中拣货机个体的数量多于1台，根据需求，可以是若干台拣货机同时执行一个分拣指令。

智能拣货系统B的竖直方向平移机构26只需在竖直方向(即Y方向)运动，不同于拣货系统A之处在于无X方向的运动。竖直方向平移机构26的结构和驱动方式类似Y向平移系统25。拣货机安装座和多体组合式拣货机随着竖直方向平移机构26在Y方向上下移动。同样，也可设置用以极限位置限位的限位开关和用以开机时标定原点位置的原点开关。拣货系统B包含N(N为1，2，3…的自然数)个拣货机个体构成，因此拣货系统B的拣货机安装座在X方向尺寸，相对于拣货系统A的拣货安装座按使用的拣货机个数进行调整。

当货物落在第一皮带机30上，货物运转至订单识别门31处，订单识别门31动作将相邻两个距离过近的订单货物进行物理强制分离，且确保第一皮带机30上只有一个订单的货物。订单识别门动作时，多体组合式拣货机的升降闸门不能动作。在第一皮带机30的货物被清空后，才能释放下一个订单的货物。货物经第二皮带机32转运至出口。在第一皮带机30上设置识别门开关传感器33和识别门控制电机34，以控制订单识别门31的开关；有货物接近时打开，货物过去后马上关闭，以隔断前后货物，使得相邻保持一定的安全距离，避免货物之间相互磕碰。

多拣货工位闸门释放后，货物会因重力原因落至货物收集输送系统上。货物落至第一皮带机30上，货物经过计数传感器，当数量达到一个指令数量时，识别门控制电机34动作，带动订单识别门31向上运动，一个指令的货物经过第二皮带机32传送出去。

智能拣货系统B中，多体组合式拣货机处理订单的方式严格按照一个接着一个订单排队的方式来处理，不允许关键节点没有处理完一个订单，而进行下个订单的处理。

所述货架单元21包括U形槽体2101、引导面2102和挡边2103；所述引导面2102位于所述U形槽体2101之内，用于置放货物23；U形槽体2101的一侧作为货物出口，在货物出口一端设置有所述挡边2103；所述挡边2103的底面上设置有缺口2104，在缺口2104之下设置有感知传感器2105。

所述挡边的底面与所述引导面位于同一平面上，或者比引导面略低一点，以使得货物能够顺利滑下至挡边处。在引导面2102的一侧或两侧，还可设置滚轮2106。货叉进入货架单元的缺口过程中，感知传感器感知到货叉进入，并对货叉进入的次数进行统计，记录为取货数量并作为对物联网或务联网所发指令的响应环节。货架单元的感知传感器所记录的取货数据，同时作为货架单元补货信号的依据。一个货架单元上，至上而下可并排有多个货物。货叉将挡边上的货物叉起时，下一个货物会沿着导引面下滑以补充被叉起货物的位置。

在这个过程中，挡边用于挡住并限定货物位置。如图6，挡边为“∠”形，挡边底面21031与引导面2102平行，挡边立面21032平行于重力方向(即挡边的板面为Y方向，与引导面和挡边底面之间并非垂直关系)，用以减小和货物接触面，以利于货物顺利举升；另一个作用在于减小拣货机和货架之间的距离。U形槽体2101的两侧边用于限定货物在X方向位置，引导面起导向作用，滚轮2106使用与否取决于货架向下倾斜角度的大小，原则上当货物分别与导引面和挡边立面之间夹角小于或等于他们之间的摩擦角大小时，必须设置滚轮；反之，则没有设置滚轮的必要。缺口用于供货叉穿过来叉起并举升货物。

智能拣货系统B包含若干台拣货机、Y方向行走机构、闸门、智能皮带输送线、货架系统和货架外壳。收到拣货指令，根据订单需求，拣货机Y方向移动到所需货物货架位置，拣货机动作，拣出所需货物，打开闸门，货物落到输送线上，将货物运输走。

以上所述智能拣货系统A和B中，货架单元是物联网或务联网的实物具象形式。分拣系统通过与用户自己的物联网或务联网进行信息交换对接，从而实现整套系统的智能化。

智能拣货系统控制方案：

拣货机货叉动作：货叉一般动作原则，快速进叉，快回，轻拿轻放。对于进叉动作1a和2a，控制中采用快加速，高速运动；至与货物快接触时，为了保证动作轻柔，采用减速时间较长的减速运动；货叉2a动作继续往上提起，将货物高过挡边(2103)，此时货叉速度为0，减速运动结束；货叉动作3a(回收)和4a(下降),采用加速时间较长的加速运动，将货物快速与货架单元分离开；货叉回收动作结束前，采用缓慢减速，保证货物不会在货叉上滑动；货叉快速下降到设定位置，货叉减速，货物落在上平面(105)上，货叉减速，直至停止。

对于智能拣货系统，如图11，物联网(或务联网)服务器42包含所有的待处理信息，由其分配任务给拣货系统中控机43；传感系44将货物空间位置信息记录在拣货系统中控机43内；拣货系统中控机43将由物联网(或务联网)服务器42所发任务分解，同由传感系统44携带的货物信息进行比对，生成一条条汇编指令，发送给执行部件45。

对于智能拣货系统A而言，执行部件45的拣货机工作方式为随机拣货。根据订单情况，前一个拣货位置和当下拣货位置可以重合，也可以在货架21任意位置。

对于智能拣货系统B而言，执行部件45的拣货机工作方式为竖直列方向(Y方向)取货。在列方向上分布有限种类的货物，在列方向原则上，拣货机拣完一个货架单元的拣货口，再去拣下一个货架单元的拣货口。在排方向(X方向)上，同时批量处理一批汇编指令。

本发明的智能拣货系统，具有分拣效率、准确率高以及智能化程度高的特点。其中智能拣货系统A满足货物种类较多的柔性需求，B能满足较少种类货物大批分拣的需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims (9)

1.拣货机，其特征是，包括机壳(1)；所述机壳(1)内设置有拣货装置，所述拣货装置包括一个或至少两个货叉(2)、用于驱动货叉上下移动的货叉上下驱动机构和用于驱动货叉前后移动的货叉前后驱动机构；所述货叉(2)能在上下方向直线移动，并能沿着远离和靠近所述前挡板(104)的方向直线前后移动；所述货叉(2)动作包括：货叉前伸、货叉上升、货叉回收和货叉降落；货叉的取货动作包括货叉前伸和货叉上升两个动作，取货过程中先执行货叉前伸动作再执行货叉上升动作，或者先执行货叉前伸动作到货叉能够叉起货物且货物不会从货叉上掉落的位置后同时执行货叉前伸和货叉上升两个动作；

货叉的放货动作包括货叉回收和货叉降落两个动作，放货的过程中先执行货叉回收动作后执行货叉降落动作，或者货叉回收和货叉降落两个动作同时执行。

2.根据权利要求1所述的拣货机，其特征是，所述机壳上还设有一个上面板(105)，用于盖住所述货叉上下驱动机构和货叉前后驱动机构并使得货叉(2)露出所述上面板(105)。

3.根据权利要求1所述的拣货机，其特征是，所述货叉上下驱动机构包括货叉上下驱动电机(4)、齿轮(5)、齿条(6)和基板(7)；所述货叉(2)和货叉前后驱动机构均位于所述基板(7)上；所述货叉上下驱动电机(4)固定于所述机壳(1)的底板(101)上，所述齿条(6)位于所述机壳(1)的底板(101)上且能沿着垂直于所述底板(101)的方向直线运动，所述齿轮(5)位于所述货叉上下驱动电机(4)的输出轴上，所述齿条(6)与所述齿轮(5)相啮合；所述机壳(1)的底板(101)上还设置有多跟导柱(8)，所述基板(7)套设于所述导柱(8)上并可沿着所述导柱(8)上下运动；所述基板(7)与所述齿条(6)相连接并由所述齿条(6)带动而上下运动；

所述货叉前后驱动机构包括滑板(9)和货叉前后驱动电机(10)；所述滑板(9)位于所述基板(7)上，沿着所述基板(7)的板面向着远离前挡板(104)和靠近前挡板(104)的方向直线运动。

4.根据权利要求1所述的拣货机，其特征是，所述机壳(1)的底板(101)上还设有货叉上下运动限位开关(11)。

5.根据权利要求3所述的拣货机，其特征是，所述滑板(9)上设置有货叉前后限位传感器(13)，用于限制滑板(9)在基板(7)上直线运动的范围。

6.根据权利要求1所述的拣货机，其特征是，所述升降闸门(3)通过一个连接板(14)与一个上下升降块(15)相固定连接；所述上下升降块(15)设置于一个固定在底板(101)上的立板(16)上，上下升降块(15)由一个闸门升降电机(17)驱动在所述立板(16) 上直线上下运动；闸门升降电机(17)通过设置在左侧板(102)或右侧板(103)上的光电传感器18触发。

7.智能拣货系统，其特征是，包括柜体(20)，所述柜体(20)内设置有纵横排列的多个货架(21)；所述柜体(20)的正面设置有能够沿着所述柜体(20)的正面的平面上移动的平移机构，平移机构包括X向平移系统(24)和Y向平移系统(25)；所述平移机构上的拣货机安装座(27)有一个拣货机(22)；所述拣货机(22)用于从所述货架上获取货物(23)并将货物(23)转移；

所述拣货机(22)为权利要求1-6之一所述的拣货机(22)。

8.智能拣货系统，其特征是，包括柜体(20)，所述柜体(20)内设置有纵横排列的多个货架单元(21)；所述柜体(20)的正面设置有能够沿着所述柜体(20)的正面的上下移动的竖直方向平移机构(26)；所述竖直方向平移机构上的拣货机安装座(27)上设置有多个拣货机(22)构成的多体组合式拣货机；所述拣货机(22)用于从所述货架上获取货物(23)并将货物(23)转移；

所述多体组合式拣货机是权利要求1-6之一所述的拣货机(22)在X方向并列一排组合而成的。

9.根据权利要求7或8所述的智能拣货系统，其特征是，所述货架单元(21)包括U形槽体(2101)、引导面(2102)和挡边(2103)；所述引导面(2102)位于所述U形槽体(2101)之内，用于置放货物(23)；U形槽体(2101)的一侧作为货物出口，在货物出口一端设置有所述挡边(2103)；所述挡边(2103)的底面上设置有缺口(2104)，在缺口(2104)之下设置有感知传感器(2105)。