CN107032141B - 一种自动装卸货物的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于货物装卸设备领域，并具体公开了一种自动装卸货物的移动机器人，包括移动平台、抓取机构、传送机构、托盘交换机构和薄膜缠绕机构，抓取机构包括前机械手和后机械手，传送机构设置在前机械手和后机械手之间，托盘交换机构包括转盘模块；薄膜缠绕机构包括安装在移动平台上的拉膜模块、夹膜模块和切膜模块，拉膜模块在薄膜缠绕过程中相对于移动平台作上下运动，夹膜模块为分离式夹膜机构，在薄膜缠绕过程中固连在转盘模块上并随转盘模块进行旋转，在薄膜缠绕完成之后，夹膜模块与转盘模块分离，切膜模块用于切断薄膜。本发明可有效解决现有装卸货机器人难以应用于狭小空间中的问题，具有整体体积小，操作便利，适用性强等优点。

Description

一种自动装卸货物的移动机器人

技术领域

本发明属于货物装卸设备领域，更具体地，涉及一种自动装卸货物的移动机器人。

背景技术

目前，集装箱或厢式货车货物的装卸工作基本由搬运工人完成，为了提高装卸的效率，市场上出现了多种类型的码垛机器人，而现有的码垛机器人大多受集装箱(车厢)空间上的限制，无法完成集装箱(车厢)内货物的装卸工作。托盘交换机构和薄膜缠绕机构是装卸货机器人上重要的执行机构，上述两个机构的整体结构及其体积尺寸直接影响装卸货机器人的整体体积，是决定其能否应用于狭小空间的重要因素。

现有的装卸货机器人中的托盘交换机构一般采用循环流水线形式和纵向流水线形式，而循环流水线形式存在四个工位，在设备的长度和宽度方向占用了空间，叉车放置空托盘时，需要放置在右下角，然后需要在左下角取走装满货物的托盘，此过程中叉车需要横向平移，操作难度较大；纵向流水线形式存在纵向三个工位，加大了叉车的长度，叉车在放置完空托盘后，需要等待装满货物的托盘缠膜完成并从二号工位移动到三号工位，降低叉车的工作效率，该交换机构还需要一个侧机械臂及其配套的导轨等机构，增加设备的复杂度。

现有的装卸货机器人中的缠绕机构多属于独立产品，在工厂内部独立工作或与其他设备协同工作，其工作空间及转盘结构没有尺寸限制，在货箱内部工作或者设备集成工作时，存在以下问题：夹膜模块与转盘模块固连的结构形式，导致转盘径向尺寸较大，易与其他设备产生干涉，不利于设备集成；夹膜模块与转盘模块除机械连接外，还存在电气连接，增加转盘模块的电气复杂度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自动装卸货物的移动机器人，其中结合机器人的具体应用场合，相应的设计了该自动装卸货物的移动机器人，并对其关键组件如抓取机构、传送机构、托盘交换机构和薄膜缠绕机构的结构及其具体设置方式进行研究与设计，可有效解决现有装卸货机器人受空间限制难以应用于例如集装箱等狭小空间中的问题，具有整体体积小，操作便利，适用性强等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种自动装卸货物的移动机器人，其包括移动平台、抓取机构、传送机构、托盘交换机构和薄膜缠绕机构，其中：

该抓取机构用于抓取货物，其设于所述移动平台的一侧，并且其包括前机械手和后机械手；该传送机构用于传送货物，其设置在所述前机械手和后机械手之间；该托盘交换机构用于实现托盘货物的装卸，其设置在所述移动平台的另一侧，其包括用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转的转盘模块；

该薄膜缠绕机构用于对所述托盘货物进行打包缠绕，其包括拉膜模块、夹膜模块和切膜模块，其中所述拉膜模块、夹膜模块和切膜模块均安装在所述移动平台上，并且位于所述转盘模块的同侧，所述拉膜模块用于提供缠绕托盘货物的薄膜并对所述薄膜进行预拉伸，在所述薄膜缠绕过程中，该拉膜模块相对于所述移动平台作上下运动；所述夹膜模块用于夹持所述薄膜，其为分离式夹膜机构，在所述薄膜缠绕过程中，该夹膜模块固连在所述转盘模块上并随该转盘模块进行旋转以实现薄膜的缠绕，在所述薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块与所述转盘模块分离；该切膜模块用于在所述薄膜缠绕完成之后切断所述薄膜。

作为进一步优选的，所述托盘交换机构包括还包括均设置在所述移动平台上的支撑模块、托盘传送模块和拉杆模块，其中该支撑模块容置于所述移动平台内，其用于将所述转盘模块上的装满货物的托盘顶起，该装满货物的托盘由叉车运走；该托盘传送模块设于所述转盘模块的一侧并可收缩至所述移动平台的内部，其用于在所述装满货物的托盘顶起后，将未装货物的空托盘传送至所述转盘模块中，所述未装货物的空托盘由运走所述装满货物的托盘的同一叉车运送至所述托盘传送模块上；该拉杆模块设于所述转盘模块的另一侧，其用于实现所述未装货物的空托盘的水平移动。

作为进一步优选的，所述夹膜模块包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括主动夹膜组件和从动夹膜组件，所述主动夹膜组件包括夹膜夹子、夹膜夹子齿轮和夹膜电机，所述夹膜夹子与所述夹膜夹子齿轮相连，该夹膜夹子齿轮由所述夹膜电机驱动旋转，所述从动夹膜组件包括彼此相连的夹膜夹子和夹膜夹子齿轮，该夹膜夹子齿轮与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮啮合，由此通过所述夹膜电机的驱动实现两个所述夹膜夹子的闭合与张开，进而实现对薄膜的夹持与松开；所述连接组件用于连接所述夹膜组件和分离组件，其包括与所述夹膜组件相连的夹膜交接连接件，该夹膜交接连接件位于所述转盘模块的一侧设置有夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣，该夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣分别与所述转盘模块上的定位销孔和卡扣卡槽配合；所述分离组件包括安装在所述移动平台上的夹膜伸缩气缸，该夹膜伸缩气缸的伸缩杆连接有气缸法兰件，该气缸法兰件上设置有用于吸住所述夹膜交接连接件的夹膜电磁铁，所述夹膜交接连接件与该气缸法兰件上分别设有相互配合的夹膜电源接触片。

作为进一步优选的，所述夹膜电机通过蜗轮蜗杆减速机与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮相连；所述夹膜电机和蜗轮蜗杆减速机安装在夹膜支撑件上，该夹膜支撑件通过夹膜夹子连接件与所述夹膜交接连接件相连。

作为进一步优选的，所述夹膜交接连接件上还设置有用于对该夹膜交接连接件和所述夹膜气缸法兰件之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与所述夹膜气缸法兰件上的夹膜交接定位销孔配合。

作为进一步优选的，所述支撑模块包括主动四连杆和从动四连杆，其中，所述主动四连杆包括伸缩杆C、第一支撑杆、摇杆A和摇杆B，所述伸缩杆C的两端分别与所述移动平台和所述摇杆A的一端铰接，该摇杆A的中部与所述移动平台铰接，其另一端与所述支撑杆铰接，此外所述摇杆B的两端分别与所述移动平台以及所述支撑杆铰接；所述从动四连杆包括第二支撑杆、摇杆C和摇杆D，所述摇杆C和摇杆D均分别与所述第二支撑杆以及移动平台铰接，此外该摇杆D通过传动轴与所述摇杆B相连，以此将所述主动四连杆的动力传递给所述从动四连杆。

作为进一步优选的，所述托盘传送模块包括水平移动单元、升降单元和滚筒单元，通过所述水平移动单元的水平运动结合所述升降单元的升降运动，实现所述托盘传送模块的伸缩，以便于将其收缩至所述移动平台的内部。

作为进一步优选的，所述水平移动单元包括滑台和伸缩杆D，该滑台通过滑杆与所述移动平台滑动配合，该伸缩杆D一端与所述移动平台相连，另一端与所述滑台相连，以驱动所述滑台在水平方向上运动；所述升降单元包括驱动组件和连杆，该驱动组件设置在所述滑台上，并与所述连杆的一端相连，所述连杆的另一端与所述滚筒单元铰接，通过该驱动组件带动所述连杆转动从而实现滚筒单元的升降；所述滚筒单元包括滚筒组件、传动组件和驱动组件，该滚筒组件包括与所述连杆铰接的滚筒架以及通过滚筒轴安装在该滚筒架上的滚筒，所述传动组件包括安装在所述滚筒轴上的带轮A、安装在带轮轴上的带轮B以及用于连接所述带轮A和带轮B的传送带，所述驱动组件包括安装在滚筒架上的电机，该电机的输出轴与所述带轮轴相连，以将动力通过所述传送带传递给所述滚筒，从而驱动该滚筒滚动，进而提供所述空托盘前进的动力。

作为进一步优选的，所述拉杆模块包括伸缩杆A和伸缩杆B，其中，该伸缩杆A与所述移动平台以及所述伸缩杆B相连，能带动所述伸缩杆B在竖直方向上运动；该伸缩杆B面向所述转盘模块的一端通过吸盘安装板安装有吸盘和传感器，其能带动所述吸盘和传感器在水平方向上运动。

作为进一步优选的，所述转盘模块包括电机、减速器和转盘架，该电机与所述减速器相连，该减速器安装在移动平台上，其输出轴与所述转盘架连接，该转盘架通过支承轴承安装在所述移动平台上，其在所述电机的带动下能相对所述移动平台转动。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明研究设计的包括移动平台、抓取机构、传送机构、托盘交换机构和薄膜缠绕机构的自动装卸货物的移动机器人，通过对上述各个部件的合理布置，使得该移动机器人具有自动装货与卸货的功能，并且该机器人结构紧凑、整体体积小，可进入集装箱等狭小空间内完成装卸货操作。

2.本发明采用分离式夹膜机构，使得夹膜模块与转盘模块分开执行动作，薄膜缠绕过程中，夹膜模块固连在转盘模块上进行薄膜缠绕，薄膜缠绕完成之后，夹膜模块与转盘模块分离，由此可有效降低机构的横向尺寸，使得结构更加紧凑，进而减小移动机器人的整体尺寸；本发明的转盘模块与夹膜模块结构上分离，使得转盘模块可脱离夹膜模块独立运作，降低转盘模块的结构尺寸，便于后续托盘货物转移操作。

3.在缠膜过程中，夹膜模块需要跟随转盘模块进行一段时间的薄膜夹持工作，本发明夹膜模块中的电机采用蜗轮蜗杆结构，夹膜机构与源部件分离之后，可实现断电机械自锁，无需转盘模块为其提供电气支持；本发明在缠膜过程中，转盘模块与夹膜模快之间通过纯机械机构方式进行固定，无电气连接关系，避免线、管缠绕问题，转盘模块转动件可进行任意圈数自由旋转。

4.本发明研究设计的托盘交换机构，可满足叉车一次性完成放置空托盘和叉走装满货物的托盘两个任务，使得装载有该托盘交换机构的移动机器人进入货车车厢时，能在车厢的有限空间内同时完成装货与卸货任务，有效提高换托盘的效率。

5.本发明托盘交换机构中的支撑模块和托盘传送模块均设置成能收纳至移动机器人的底盘之中，以有效减小托盘交换机构的体积，进而减小移动机器人的整体体积，使得装载有本发明托盘交换机构的移动机器人能够进入狭小空间内实现货物的装卸工作。

6.本发明还对托盘交换机构中的四大模块的具体结构及其具体布置方式进行研究和设定，通过上述四个模块之间的相互配合，在一个工位中完成托盘的交换过程，在减小整体体积的同时可满足托盘的快速有效的装卸，具有结构简单、操作方便、体积小等优点。

7.本发明在交换托盘过程中，叉车将新托盘放置到滚筒后，新托盘被自动传送至规定位置，之后叉车只需叉子升高，继续适当向前移动便可以叉起装满货物的托盘，整个过程叉车的运动连贯，不需要左右调整位置，降低叉车的操作难度，便于其在狭小空间中的操作。

附图说明

图1为本发明的自动装卸货物的移动机器人的轴测图；

图2为本发明的自动装卸货物的移动机器人的正视图；

图3为本发明的托盘交换机构的结构示意图；

图4为本发明的拉杆模块的正视图；

图5为本发明的拉杆模块的俯视图；

图6为本发明的支撑模块的斜视图；

图7为本发明的托盘传送模块的轴测图；

图8为本发明的托盘传送模块的斜视图；

图9为本发明的滚筒部分的轴测图；

图10为本发明的薄膜缠绕机构的结构示意图；

图11为本发明的夹膜模块的轴测图；

图12为本发明的夹膜模块的细节图；

图13为本发明的自动装卸货物的移动机器人在集装箱(车厢)中的工作示意图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-2所示，本发明实施例提供的一种自动装卸货物的移动机器人，其包括移动平台2、抓取机构、传送机构3、托盘交换机构5和薄膜缠绕机构6，其中，该移动平台2具体为麦克纳姆轮式全向移动平台，该抓取机构用于抓取货物，其设于所述移动平台的一侧，并且其包括前机械手1和后机械手4；该传送机构用于传送货物，其设置在所述前机械手和后机械手之间；该托盘交换机构用于实现托盘货物的装卸，其设置在所述移动平台的另一侧，其包括用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转的转盘模块；该薄膜缠绕机构用于对所述托盘货物进行打包缠绕，以保证缠绕上薄膜的货物堆中的货物在叉车运输过程中不会散落。通过上述各个部件的相互配合，可实现货物的自动化装卸，具有整体体积小、结构简单、操作方便等优点。

工作时，托盘交换机构将装满货物的托盘抬起，叉车将空托盘放到交换机构下面，再将装满货物的托盘叉走，具体的，如图3所示，该托盘交换机构包括拉杆模块102、转盘模块103、支撑模块104和托盘传送模块105，上述四个模块均安装在移动平台2上，该支撑模块104容置于移动平台2内，其用于将转盘模块103上的装满货物的托盘顶起，该装满货物的托盘由叉车运走；该托盘传送模块105设于所述转盘模块103的一侧(图3右侧)并可收缩至所述移动平台的内部，其用于在所述装满货物的托盘顶起后，将未装货物的空托盘传送至转盘模块103中，所述未装货物的空托盘由运走装满货物的托盘的同一叉车运送至托盘传送模块105上；该拉杆模块102设于转盘模块103的另一侧(图3左侧)，其用于实现所述未装货物的空托盘的水平移动，而该转盘模块103则用于实现托盘的旋转运动。本发明采用支撑模块将装满货物的托盘从下方顶起来，然后由托盘传送模块和拉杆模块两个模块辅助叉车将空托盘放置在装满货物的托盘的下面，此时，叉车可以将装满货物的托盘取走，最后借助转盘模块来调整空托盘的方向，使上述过程能够循环进行。

通过本发明设计的托盘交换机构可同时完成装盘与卸盘工序，由一个叉车就能一次性完成放置空托盘和叉走装满货物的托盘两个任务，提高换托盘的效率，并且支撑模块104和托盘传送模块105均可收纳至移动平台内部，从而进一步减小了托盘交换机构的整体体积，便于移动机器人进入货车车厢内，并在车厢的有限空间内实现货物的装卸。

进一步地，如图4和图5所示，拉杆模块102包括伸缩杆A 22和伸缩杆B 24，其中，该伸缩杆A 22与所述移动平台以及所述伸缩杆B 24相连，能带动所述伸缩杆B 24在竖直方向上运动；该伸缩杆B 24面向所述转盘模块的一端通过吸盘安装板26安装有吸盘27和传感器25，其能带动所述吸盘27和传感器25在水平方向上运动。具体的，伸缩杆A 22通过拉杆安装座21与移动平台相连，伸缩杆B 24通过连接板23与伸缩杆A 22相连，伸缩杆B 24头部装有吸盘安装板26，在吸盘安装板26上装有吸盘27和传感器25，伸缩杆A 22可以使伸缩杆B 24、吸盘27、传感器25等在竖直方向上运动，伸缩杆B 24可以使吸盘27、传感器25等在水平方向上运动。

进一步地，转盘模块103包括电机、减速器和转盘架，该电机与所述减速器相连，该减速器安装在移动平台上，其输出轴与所述转盘架连接，该转盘架通过支承轴承安装在所述移动平台上，其在所述电机的带动下能相对所述移动平台转动。

进一步地，如图6所示，支撑模块104包括主动四连杆4A和从动四连杆4B，其中，所述主动四连杆4A包括伸缩杆C42、第一支撑杆43、摇杆A44和摇杆B46，所述伸缩杆C42的两端分别与移动平台和所述摇杆A44的一端铰接，具体通过固定铰座A 41与移动平台铰接，该摇杆A44的中部与移动平台铰接，具体通过固定铰座B 45与移动平台铰接，摇杆A44的另一端与支撑杆43铰接，此外所述摇杆B46的两端分别与移动平台以及支撑杆43铰接，具体通过固定铰座C 47与移动平台铰接；所述从动四连杆4B包括第二支撑杆43＇、摇杆C 49和摇杆D46＇，所述摇杆C 49和摇杆D 46＇均分别与所述第二支撑杆43＇以及移动平台铰接，摇杆C 49具体通过固定铰座B 45与移动平台铰接，摇杆D 46＇具体通过固定铰座B 47与移动平台铰接，此外该摇杆D46＇通过传动轴48与所述摇杆B46相连，以此将所述主动四连杆4A的动力传递给所述从动四连杆4B，通过控制伸缩杆C 42的伸出与收回，两侧支撑杆43、43＇可以实现同步地上升与下降。

进一步地，如图7和图8所示，托盘传送模块105包括水平移动单元、升降单元和滚筒单元5A，通过所述水平移动单元的水平运动结合所述升降单元的升降运动，可实现所述托盘传送模块105的伸缩，以便于将其收缩至所述移动平台的内部。其中，水平移动单元包括滑台508和伸缩杆D502，该滑台508通过滑杆与移动平台滑动配合，具体的滑杆通过直线轴承501与移动平台相连，直线轴承501安装在移动平台上，该伸缩杆D 502的一端与移动平台相连，另一端譬如通过销轴511与滑台508相连，以驱动滑台508在水平方向上运动；所述升降单元包括驱动组件和连杆510，该驱动组件设置在所述滑台508上，并与所述连杆510的一端相连，所述连杆510的另一端与所述滚筒单元5A铰接，通过该驱动组件带动所述连杆510转动从而实现滚筒单元5A的升降，具体的，驱动组件包括电机503和减速器504，电机503和减速器504通过电机安装座505固定在滑台508上，减速器504的输出轴通过连轴器506与主动轴509相连，该主动轴509通过带座轴承507固定在滑台508上，其与所述连杆510相连，以此通过电机503带动连杆510转动。

进一步地，如图9所示，滚筒单元5A包括滚筒组件、传动组件和驱动组件，该滚筒组件包括与连杆510铰接的滚筒架514以及通过滚筒轴安装在该滚筒架514上的滚筒512，具体的，该滚筒轴通过带座轴承507安装在滚筒架514上，所述传动组件包括安装在所述滚筒轴上的带轮A513、安装在带轮轴515上的带轮B516以及用于连接所述带轮A513和带轮B516的传送带517，所述驱动组件包括安装在滚筒架514上的电机503，具体的，电机503通过电机安装座B 518固定在滚筒架514上，带轮轴515通过带座轴承507安装在滚筒架514上，并通过连轴器506与电机503的输出轴相连，以将动力通过传送带517传递给所述滚筒512，从而驱动该滚筒512滚动，进而提供所述空托盘前进的动力。

下面对本发明的托盘交换机构的具体使用过程进行详细描述，托盘A 61(本发明要求所使用的托盘的长大于宽)上装满了货物，此时支撑模块中的伸缩杆C 42处于伸出，拉杆模块中的伸缩杆A 22和伸缩杆B 24处于收缩状态，托盘传送模块收在移动平台下面；伸缩杆C 42收缩，带动摇杆A 44、支撑杆43、摇杆B 46等将托盘A 61和货物抬起来；伸缩杆D502伸出以将滑台508推出移动平台，之后电机503转动，带动连杆510旋转，以将滚筒部分5A抬起来；拉杆模块和转盘模块保持原状态；叉车(图中未画出)让空托盘B 62接触滚筒512，此时空托盘B 62的短边朝向左侧；电机503通过带517带动滚筒512转动，把托盘B 62推到转盘架33上，然后叉车将托盘A 61和货物取走，伸缩杆C 42伸出，带动支撑杆43回到初始位置；电机503转动，带动连杆510旋转，将滚筒部分5A降下，伸缩杆D 502收缩，将滑台508收回移动平台；伸缩杆A 22和伸缩杆B 24伸出，吸盘27吸住托盘B 62，期间伸缩杆B 24伸出的位置由传感器25判断；然后，伸缩杆B 24将托盘52拉到指定位置；最后，伸缩杆A 22和竖直伸缩杆收缩，恢复到初始位置；最后，电机31带动托盘架转动，将托盘B 62旋转90度，完成整个托盘交换过程。

如图10所示，薄膜缠绕机构包括拉膜模块203、夹膜模块204和切膜模块205，该拉膜模块、夹膜模块和切膜模块均安装在移动平台上，并且位于转盘模块103的同侧，与转盘模块均无电气关联，拉膜模块用于提供缠绕货物的薄膜并对薄膜进行预拉伸，在薄膜缠绕过程中，该拉膜模块相对于移动平台作上下运动；该夹膜模块用于夹持薄膜，其为分离式夹膜机构，在薄膜缠绕过程中，该夹膜模块固连在转盘模块上随该转盘模块旋转以实现薄膜的缠绕，在薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块与转盘模块分离；该切膜模块用于在薄膜缠绕完成之后切断薄膜。

进一步的，如图11和图12所示，该夹膜模块包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括夹膜夹子401、夹膜电机402、夹膜夹子齿轮403，其中夹膜夹子401和夹膜夹子齿轮403均为两个，其中一个夹膜夹子401与其中一个夹膜夹子齿轮403，并且该夹膜夹子齿轮403由夹膜电机402驱动，具体的夹膜夹子齿轮通过蜗轮蜗杆减速机固定在夹膜电机401的轴上，由此组成主动夹膜组件，而另一个夹膜夹子401与另一个夹膜夹子齿轮403组成从动夹膜组件，该夹膜夹子齿轮403固定在轴承座的从动轴上，该从动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮403与主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮403啮合，由此通过夹膜电机402的正反转带动两个夹膜夹子齿轮403进行啮合传动，进而带动两个夹膜夹子实现闭合与张开，从而实现对薄膜的夹持与松开；连接组件用于连接夹膜组件和分离组件，并且夹膜组件和分离组件位于连接组件的同侧，该连接组件包括与夹膜组件相连的夹膜交接连接件410，该夹膜交接连接件410面向转盘模块103的一侧设置有夹膜交接定位销406和夹膜交接限位卡扣407，该夹膜交接定位销406和夹膜交接限位卡扣407分别与转盘模块上的定位销孔和卡扣卡槽配合使用，实现夹膜交接连接件410与转盘模块间的限位；分离组件包括安装在移动平台上的夹膜伸缩气缸414，该夹膜伸缩气缸414的伸缩杆连接有气缸法兰件412，以随伸缩杆做直线运动，该气缸法兰件412上设置有夹膜电磁铁408，该夹膜电磁铁408工作时利用其电磁特性吸住夹膜交接连接件410(其材质为碳钢)，以此用于限定夹膜交接连接件410与气缸法兰件412沿定位销轴方向的自由度，夹膜交接连接件410与该气缸法兰件412上分别设有相互配合的夹膜电源接触片409。

进一步的，夹膜电机安装在夹膜支撑件404上，具体的通过电机座与轴承座共同安装在夹膜支撑件404上，该夹膜支撑件404通过夹膜夹子连接件405与夹膜交接连接件410相连。具体的，夹膜定位销406与转盘模块上的定位销孔共两组，水平方向平行布置，夹膜交接限位卡扣407与转盘模块上的卡扣卡槽位于两组定位销孔水平方向的中间位置，通过两组平行的定位销孔，可以实现夹膜交接连接件410除销轴轴向方向外的水平方向和竖直方向的位置限位及其相应的转动限制，再通过夹膜交接限位卡扣407和转盘模块上的卡扣卡槽的机械卡扣方式实现夹膜交接连接件410沿销轴轴向方向的位置限定。

具体的，夹膜交接连接件410上还设置有用于对夹膜交接连接件410和夹膜气缸法兰件412之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与夹膜气缸法兰件412上的夹膜交接定位销孔411配合。此处的夹膜定位销同样设置有两个，相应的夹膜气缸法兰件412上设置有与该两个定位销配合的两个夹膜交接定位销孔411，两个夹膜交接定位销孔411水平并排安装在夹膜气缸法兰件412上，使得夹膜交接连接件410与气缸法兰件412之间仅存在沿定位销轴向方向的自由度。

进一步地，夹膜电源接触片409共4个，两个构成一对，共两对，两对分别位于夹膜电磁铁408的两侧，每对中的两个夹膜电源接触片409分别安装在夹膜交接连接件410和气缸法兰件412上，并且两个夹膜电源接触片409彼此相对，当夹膜电磁铁408工作时，会产生吸引夹膜交接连接件的吸引力，从而使得夹膜交接连接件和气缸法兰件上的两个电源触片409互相挤压充分接触，达到传递电压电流的状态，以将外接电源的电压电流传递到夹膜电机402中，为夹膜电机提供电源。

进一步地，夹膜伸缩气缸414固定在夹膜气缸安装座413上，安装座413固定在移动平台上，当夹膜交接连接件410的其中两个定位销406与气缸法兰件412上的定位销孔产生配合时，通过电磁铁408通电产生电磁吸引力，使得夹膜交接件410与气缸法兰件412的位置相对固定，同时，电源触片409互相充分接触，气缸侧通过电源触片为夹膜电机402提供电源，使其可以通过齿轮带动夹膜夹子闭合与张开，实现薄膜的夹持与松开；当夹膜交接连接件410的另外两个定位销406与转盘模块上的定位销孔配合时，并且限位卡扣与卡槽产生接触时，夹膜交接连接件410与转盘模块的位置相对固定，与气缸法兰件412相对分离，电源触片409相互分离，夹膜电机402断电，夹膜电机利用其蜗轮蜗杆减速机的机械自锁特性实现夹膜夹子的状态保持。

进一步的，拉膜模块通过立柱202安装在移动平台上，立柱为拉膜模块的竖直提升导轨提供支撑，拉膜模块位于立柱侧边，可沿立柱上下移动，在其上下移动过程中配合托盘货物的旋转实现对托盘货物的上下完全缠绕。

进一步的，切膜机构205位于移动平台后方，可以进行摆动，使刀片位于合适的切膜位置，刀片可以上下移动进行切膜操作，具体的，切膜模块包括切膜横摆电机、切膜移动平台、切膜刀片和提升电机，该切膜横摆电机带动切膜移动平台摆动以带动该切膜移动平台上的切膜刀片摆放至薄膜需切割位置，然后该切膜刀片在提升电机的带动下上下滑动以完成切膜操作。

下面对本发明的全自动托盘货物薄膜缠绕机的具体缠绕过程进行详细描述。首先，托盘货物拉伸膜缠绕机的夹膜夹子401已预先夹持拉伸膜，将托盘货物放置在转盘模块上；然后，夹膜模块通过夹膜伸缩气缸414推动与夹膜交接连接件410相对固定的夹膜夹子401移动，使夹膜交接连接件410与转盘模块之间通过限位销孔与卡扣配合；接着，气缸法兰件412上的夹膜电磁铁408断电失效，夹膜伸缩气缸414收缩，气缸法兰件412与夹膜交接连接件410上的限位销孔配合失效，实现气缸与夹膜夹子401分离，夹膜夹子401与转盘模块连接为一个整体，可随其进行转动；然后，转盘模块带动夹膜夹子401转动一整圈，在旋转过程中夹膜夹子401始终夹持着拉伸膜，塑料拉伸膜在托盘货物底部缠绕一圈，而夹膜伸缩气缸固定在机架上不随转盘模块一起旋转，接着，夹膜伸缩气缸414伸出，气缸侧的夹膜电磁铁408通电工作，吸住夹膜交接连接件410，使夹膜伸缩气缸414与夹膜交接连接件410相连，并且通过夹膜电源接触片409充分接触，将气缸侧的电源传递给夹膜电机402，使夹膜夹子401打开；然后夹膜伸缩气缸414收缩，通过气缸收缩力将夹膜交接限位卡扣407拉开，使夹膜交接连接件410与转盘模块的限位配合失效，使夹膜夹子401与转盘模块分离，与气缸连接为一个整体；接着，转盘模块带着托盘货物继续进行旋转，同时拉膜模块配合转盘模块进行上下运动，用拉伸膜将托盘货物进行打包缠绕；然后，拉膜模块回到初始位置，转盘模块回到交接位置点，夹膜模块的夹膜伸缩气缸414伸出，切膜模块转动到切膜位置点，夹膜模块的夹膜夹子401闭合，夹持住薄膜；然后，切膜模块的切膜刀片上下移动，完成切膜操作，最后，夹膜伸缩气缸414收缩，切膜模块回位，整个拉伸膜缠绕机回到初始状态，至此，完成一个托盘货物的薄膜缠绕工作。当下一个托盘货物进行薄膜缠绕时，重复上述操作。

具体的，传送机构3包括固定传送机构31和升降传送机构32，固定传送机构31固定在移动平台2上，其位于两个机械手之间偏前机械手1的下方，升降传送机构32在两个机械手之间偏后机械手4的前部。

下面对本发明的自动装卸货物的移动机器人的工作过程进行详细说明。

如图13所示，首先使本发明的移动机器人7进入集装箱8中，由于本发明移动机器人7采用移动平台，故其可在集装箱内灵活的移动，其包括两个过程：一是卸货过程，移动机器人移动到货物堆9前方，前机械手抓取货物，再将其放到固定传送机构上，固定传送机将货物传送给升降传送机构，升降传送机机构上升，后机械手从升降传送机构上抓取货物，再将其按一定的码放方式码放在位于托盘交换机构上的托盘上，然后通过薄膜缠绕机构对货物进行缠绕打包，最后由叉车取走装满货物的托盘，而该叉车在取走装满货物的托盘之前会运送一空托盘至托盘交换机构的托盘传送模块上，供下次装货用；二是装货过程，叉车将装满货物的托盘放在托盘交换机构上，后机械手从托盘上抓取货物，并将其放在升降传送机构上，升降传送机构下降，将货物传送到固定传送机构上，固定传送机构将货物传送到前机械手的前方，最后前机械手从固定传送机构上抓取货物，码放到集装箱中。

本领域的技术人员容易理解，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。

Claims (10)

1.一种自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，包括移动平台、抓取机构、传送机构、托盘交换机构和薄膜缠绕机构，其中：

该抓取机构用于抓取货物，其设于所述移动平台的一侧，并且其包括前机械手和后机械手；该传送机构用于传送货物，其设置在所述前机械手和后机械手之间；该托盘交换机构用于实现托盘货物的装卸，其设置在所述移动平台的另一侧，其包括用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转的转盘模块；

该薄膜缠绕机构用于对所述托盘货物进行打包缠绕，其包括拉膜模块、夹膜模块和切膜模块，其中所述拉膜模块、夹膜模块和切膜模块均安装在所述移动平台上，并且位于所述转盘模块的同侧，所述拉膜模块用于提供缠绕托盘货物的薄膜并对所述薄膜进行预拉伸，在所述薄膜缠绕过程中，该拉膜模块相对于所述移动平台作上下运动；所述夹膜模块用于夹持所述薄膜，其为分离式夹膜机构，在所述薄膜缠绕过程中，该夹膜模块固连在所述转盘模块上并随该转盘模块进行旋转以实现薄膜的缠绕，在所述薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块与所述转盘模块分离；该切膜模块用于在所述薄膜缠绕完成之后切断所述薄膜。

2.如权利要求1所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述托盘交换机构还包括均设置在所述移动平台上的支撑模块、托盘传送模块和拉杆模块，其中该支撑模块容置于所述移动平台内，其用于将所述转盘模块上的装满货物的托盘顶起，该装满货物的托盘由叉车运走；该托盘传送模块设于所述转盘模块的一侧并可收缩至所述移动平台的内部，其用于在所述装满货物的托盘顶起后，将未装货物的空托盘传送至所述转盘模块中，所述未装货物的空托盘由运走所述装满货物的托盘的同一叉车运送至所述托盘传送模块上；该拉杆模块设于所述转盘模块的另一侧，其用于实现所述未装货物的空托盘的水平移动。

3.如权利要求1或2所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述夹膜模块包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括主动夹膜组件和从动夹膜组件，所述主动夹膜组件包括夹膜夹子、夹膜夹子齿轮和夹膜电机，所述夹膜夹子与所述夹膜夹子齿轮相连，该夹膜夹子齿轮由所述夹膜电机驱动旋转，所述从动夹膜组件包括彼此相连的夹膜夹子和夹膜夹子齿轮，该夹膜夹子齿轮与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮啮合，由此通过所述夹膜电机的驱动实现两个所述夹膜夹子的闭合与张开，进而实现对薄膜的夹持与松开；所述连接组件用于连接所述夹膜组件和分离组件，其包括与所述夹膜组件相连的夹膜交接连接件，该夹膜交接连接件位于所述转盘模块的一侧设置有夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣，该夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣分别与所述转盘模块上的定位销孔和卡扣卡槽配合；所述分离组件包括安装在所述移动平台上的夹膜伸缩气缸，该夹膜伸缩气缸的伸缩杆连接有气缸法兰件，该气缸法兰件上设置有用于吸住所述夹膜交接连接件的夹膜电磁铁，所述夹膜交接连接件与该气缸法兰件上分别设有相互配合的夹膜电源接触片。

4.如权利要求3所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述夹膜电机通过蜗轮蜗杆减速机与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮相连；所述夹膜电机和蜗轮蜗杆减速机安装在夹膜支撑件上，该夹膜支撑件通过夹膜夹子连接件与所述夹膜交接连接件相连。

5.如权利要求3所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述夹膜交接连接件上还设置有用于对该夹膜交接连接件和所述夹膜气缸法兰件之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与所述夹膜气缸法兰件上的夹膜交接定位销孔配合。

6.如权利要求2所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述支撑模块包括主动四连杆和从动四连杆，其中，所述主动四连杆包括伸缩杆C、第一支撑杆、摇杆A和摇杆B，所述伸缩杆C的两端分别与所述移动平台和所述摇杆A的一端铰接，该摇杆A的中部与所述移动平台铰接，其另一端与所述支撑杆铰接，此外所述摇杆B的两端分别与所述移动平台以及所述支撑杆铰接；所述从动四连杆包括第二支撑杆、摇杆C和摇杆D，所述摇杆C和摇杆D均分别与所述第二支撑杆以及移动平台铰接，此外该摇杆D通过传动轴与所述摇杆B相连，以此将所述主动四连杆的动力传递给所述从动四连杆。

7.如权利要求6所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述托盘传送模块包括水平移动单元、升降单元和滚筒单元，通过所述水平移动单元的水平运动结合所述升降单元的升降运动，实现所述托盘传送模块的伸缩，以便于将其收缩至所述移动平台的内部。

8.如权利要求7所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述水平移动单元包括滑台和伸缩杆D，该滑台通过滑杆与所述移动平台滑动配合，该伸缩杆D一端与所述移动平台相连，另一端与所述滑台相连，以驱动所述滑台在水平方向上运动；所述升降单元包括驱动组件和连杆，该驱动组件设置在所述滑台上，并与所述连杆的一端相连，所述连杆的另一端与所述滚筒单元铰接，通过该驱动组件带动所述连杆转动从而实现滚筒单元的升降；所述滚筒单元包括滚筒组件、传动组件和驱动组件，该滚筒组件包括与所述连杆铰接的滚筒架以及通过滚筒轴安装在该滚筒架上的滚筒，所述传动组件包括安装在所述滚筒轴上的带轮A、安装在带轮轴上的带轮B以及用于连接所述带轮A和带轮B的传送带，所述驱动组件包括安装在滚筒架上的电机，该电机的输出轴与所述带轮轴相连，以将动力通过所述传送带传递给所述滚筒，从而驱动该滚筒滚动，进而提供所述空托盘前进的动力。

9.如权利要求2所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述拉杆模块包括伸缩杆A和伸缩杆B，其中，该伸缩杆A与所述移动平台以及所述伸缩杆B相连，能带动所述伸缩杆B在竖直方向上运动；该伸缩杆B面向所述转盘模块的一端通过吸盘安装板安装有吸盘和传感器，其能带动所述吸盘和传感器在水平方向上运动。

10.如权利要求1-2及4-9中任一项所述的自动装卸货物的移动机器人，其特征在于，所述转盘模块包括电机、减速器和转盘架，该电机与所述减速器相连，该减速器安装在移动平台上，其输出轴与所述转盘架连接，该转盘架通过支承轴承安装在所述移动平台上，其在所述电机的带动下能相对所述移动平台转动。

Images