CN107117470A - 一种装车机器人及其装车方法 - Google Patents

Abstract

一种装车机器人及其装车方法，设有可伸缩的伸缩装置和同样可伸缩的输送线，伸缩装置的固定端设置于固定的基座上，机械手安装于伸缩装置的移动端并随其进入货车内部或移动至货车侧边，机械手将伸展至其侧面的输送线上的物料抓取至货车内进行码放；机械手上还装有视觉检测装置，控制系统根据视觉检测装置的测定结果控制伸缩装置、输送线的移动以及机械手的抓放工作。该种装车机器人及装车方法可以极为方便快速地完成物料的码放工作，其自动化程度极高，有效降低人工强度和提高生产效率；同时其结构简单、易于制作，且工作过程稳定快速，同时可以方便地安装于不同场地，适用范围极广。

Description

一种装车机器人及其装车方法

技术领域

本发明涉及自动化机器人，特别是涉及一种用于将货物码放至货车上的装车机器人及使用该种机器人进行装车的方法。

背景技术

当产品生产完成需要运输至其它地方存放或出货送至销售商时，同样需要将货物码放在货车上，然后通过货车送至指定地点。在现行的装车工作中，装载产品的包装箱通常放置于货架或托板上，当需要装车时则通过叉车将托板连同货物叉起，因叉车的货叉长度有限，叉车只可以将货物放在货车的边缘处，然后再依靠工作人员再将货物送至货车内部；若货车较小，也可以通过叉车直接将货物放在货车中部，但叉车放置货物的位置精度极低，放置完成后依然需要工作人员再次进行移动或码放。在另外一些装车工作中会采用吊机进行装载，吊机将货物悬挂好后送至货车上方，接着将货物降下至大概位置，再配合工作人员进行定位以完成码放，此方法只适用于顶部为敞开式的货车。无论是采用叉车还是吊机进行货物装车，都需要人工进行辅助，导致其自动化程度和工作效率都难以得到有效提升，而且叉车和吊机本身的工作速度也较慢，难以适应自动化生产所需，同时，无论是重量较大的物品还是危险品都会对工作人员存在较大的安全隐患。

为了提高生产效率，现有一些的装车设备会设置输送带运输物品，同时配合机器人将物品码放于货车上。这些输送带和机器人一般固定安装在货车旁边，机器人的抓手从输送带上取下物品然后放置至货车上。该种装车设备的自动化程度较高，但由于机器人为固定安装，且机械人的高度和抓手长度又较为有限，而货车的高度、长度和深度都较大，这一方面导致机器人需要有较高的高度，或者需要在装车位置预先建造一个高台以满足货车的高度需要，导致机器人的制作成本或场地建设成本增加，同时也提高了设备维修的难度，而当需要装载的货车更改为较小型时，反而又不能满足其装车需要，由此必须设备多台机器人以满足不同货车的装载需要，极大地增加了成本所需；另一方面，机器人抓手可覆盖的范围无法满足货车的长度和深度，一来只可以将货物尽可能地放置于较深入的位置，然后再由工作人员利用其它设备进行二次码放，二来在码放至一定程度后，需要货车移动调整位置以满足机械手的工作范围。由此极大地限制了装车的自动化程度和工作效率。有鉴于此，也有一些机器人设置为可移动式，具体为将机器人安装于直线导轨上或安装于可移动的小车上。但若将机器人安装于导轨上，首先需要在地面或设备上安装固定的导轨，但这需要较大的场地面积或设备体积，其使用限制大，适用范围小，难以满足不同情况下的使用要求，特别是某些不适宜改造以安装导轨的设备，更加无法使用；而若安装于移动小车上，则需要多种仪器和辅助设备的配套才可保证机器人正常工作，同时其结构极为复杂，且工作稳定性和工作精度也难以有效保证。

发明内容

本发明旨在提供一种自动化程度高又结构简单且适用范围极广的装车机器人，及使用该种机器人进行装车的方法，以提高装车工作的工作效率。

本发明所述的装车机器人，包括输送物料的输送线，将输送线上的物料抓取至货车中码放的机械手，还有固定的基座和可伸缩的伸缩装置，基座设置于货车停放位置的两侧或后侧之外，伸缩装置沿伸缩方向的两端分别为固定端和移动端，固定端固定安装于基座上，机械手安装于移动端上，输送线并列地设置于伸缩装置的一侧。

本发明所述的利用装车机器人进行装车的装车方法，包括以下步骤：

A、货车定位：货车停放至设定的停放位置，并确保伸缩装置和输送线可伸展至货车内或侧边；

B、伸缩装置就位：伸缩装置伸展并带动机械手移动至货车内或侧边处的工作位置；

C、输送线送料：物料沿输送线运动至机械手的抓取工位；

D、码放物料：机械手转动至输送线上方，接着抓取输送线上的物料，然后转动至货车内的码放位置，再将物料放置于指定位置；

E、再次就位：重复步骤C和D，待货车内层的空间码放完毕后，伸缩装置收缩一定距离进行二次就位，留出下一段的码放空间，再次重复步骤C和D，直至该段的码放空间码放完毕，伸缩装置再次就位，如此类推，直至物料放置完毕或货车满载；

F、码放完成：伸缩装置收缩，完成装车工作。

本发明所述的装车机器人及其装车方法，基座固定设置，当进行装车操作时，货车移动至靠近基座的停放位置后将后侧或边侧的货柜门打开；接着，伸缩装置和输送线工作，伸缩装置带动机械手移动至货柜的内部或侧边处，同时输送线将物料输送至机械手旁边；然后，机械手动作，先从输送线上取下物料，再将物料码放在货车内。该种装车机器人及装车方法可以极为方便快速地完成物料的码放工作，其自动化程度极高，有效降低人工强度和提高生产效率；通过伸缩装置的设置即可实现抓取机械手的移动，伸缩装置可以是通过气缸或油缸驱动移动平台，也可以是丝杠驱动的平板，同样可以是类似的现有技术，该种结构的机器人既简单、易于制作和维护而又成本低廉，且其工作过程稳定、快速，同时，该机器人可以方便地安装于不同场地，若场地相对有限时，只需固定安装上基座即可使用，其使用要求低，可有效扩大机器人的使用范围。

附图说明

图1是装车机器人的结构示意图。

图2、3是图1所示装车机器人伸缩装置的伸缩状态对比示意图。

图4是一种装车机器人的实施方式。

图5是另一种装车机器人的实施方式。

具体实施方式

一种装车机器人，包括输送物料的输送线1，将输送线上的物料抓取至货车2中码放的机械手3，还有固定的基座4和可伸缩的伸缩装置5，基座设置于货车停放位置的两侧或后侧之外，伸缩装置沿伸缩方向的两端分别为固定端和移动端，固定端固定安装于基座上，机械手安装于移动端上，输送线并列地设置于伸缩装置的一侧。基座固定设置，当进行装车操作时，货车移动至靠近基座的停放位置后将后侧或侧边的货柜门打开；接着，伸缩装置和输送线工作，伸缩装置带动机械手移动至货柜的内部或侧边处，同时输送线将物料输送至机械手旁边；然后，机械手动作，先从输送线上取下物料，再将物料码放在货车内。

所述的装车机器人，基座4为距离货车停车地面一定高度的高台，伸缩装置的固定端安装于高台上，其余部分可移动地伸出于高台之外。因货车的货柜距离地面具有一定的高度，为了提高物品输送的便利性，将基座设置为高台形式，使得伸缩装置和机械手能够适应货车的高度，可以更加方便地码放物品。

基座4可装拆地固定于地面上，基座包括高度不等的上平台41和下平台42，伸缩装置5设置于高度较高的上平台处，而高度较低的下平台上设有停靠货车的停车位。永久性固定的基座，例如建造于地面上的建筑，当需要装车时只能在基座处进行操作，但无法适用于需要临时性的情况，故而，将基座设置为可移动式的固定，当需要进行装车时即在装车现场将基座固定好，同时配以可装拆的简便性输送线，即可在所需的现场进行自动化装车，由此提高了装车机器人的适用范围。

输送线1包括固定的固定段11和可伸缩的延长段12，固定段安装于基座4上，延长段可伸展至货车内或货车侧边。可伸缩的输送线一方面能够与伸缩装置同步地伸入货车内，使得机械手的操作更加容易，另一方面也可以减小设备占地面积，又不会妨碍货车的进出操作。

如图4所示，输送线1和伸缩装置5设置于货车2的后侧，且输送线和伸缩装置可伸入至货车内，此时机械手位于货车内部，一方面机械手可覆盖的范围更广，另一方面也可以缩短机械手所需的工作行程；如图5所示，输送线1设置于货车2的侧边，伸缩装置5设置于输送线与货车之间，此种情况下更便于物料的输送，另外也可以在货车两侧同时设置装车机器人，从而提高装车速度。上述两种方式可以视实际情况而选用，有效地提高了设备的适用范围。

伸缩装置5的移动端上固定安装有横移导轨，横向导轨的方向与伸缩装置的伸缩方向相互垂直，机械手3可移动地安装于横移导轨上。在该种结构中，伸缩装置可带动机械手和横移导轨伸缩移动，而横移导轨又可以带动机械手另行沿垂直于伸缩装置的方向移动，从而使得机械手可以在整个平面范围内移动，进一步提高机器人的适用范围；而若伸缩装置同时设置横移导轨和旋转座，则可以提高机械手的移动准确性，从而提高机器人的工作精度。同样地，也可以在伸缩装置3的移动端上安装同样可伸缩的伸缩机构，伸缩机构的固定端固定安装于伸缩装置的移动端上，而机械手则安装于伸缩机构的移动端上。

输送线1和伸缩装置5包括若干个可伸缩的伸缩器，第一个伸缩器的固定端固定安装于基座上，移动端则与第二个伸缩器的固定端相互连接，其它伸缩器的固定端依次连接于前一伸缩器的移动端上。多个伸缩器的结构可以形成多级形式的伸缩运动，一来可以减小占地面积，二来也有利于提高伸缩装置的移动长度，从而更好地满足工作所需。

所述的装车机器人，有检测空间位置的视觉检测装置，视觉检测装置安装于机械手3上并随其运动，视觉检测装置检测货车内物料的码放情况，接着将检测信号发送至控制系统，控制系统根据码放情况计算下一物料的码放位置，然后控制系统控制伸缩装置的移动和机械手的抓放工作。视觉检测装置可以对系统设定的工作过程进行检测与定位，也可以对整个工作过程进行检测与定位，通过该装置的作用，可以清晰了解物料的抓取过程，有效地进行控制，使得抓取更加准确。

一种利用装车机器人进行装车的装车方法，包括以下步骤：

A、货车定位：货车停放至设定的停放位置，并确保伸缩装置和输送线可伸展至货车内或侧边；

B、伸缩装置就位：伸缩装置伸展并带动机械手移动至货车内或侧边处的工作位置；

C、输送线送料：物料沿输送线运动至机械手的抓取工位；

D、码放物料：机械手转动至输送线上方，接着抓取输送线上的物料，然后转动至货车内的码放位置，再将物料放置于指定位置；

E、再次就位：重复步骤C和D，待货车内层的空间码放完毕后，伸缩装置收缩一定距离进行二次就位，留出下一段的码放空间，再次重复步骤C和D，直至该段的码放空间码放完毕，伸缩装置再次就位，如此类推，直至物料放置完毕或货车满载；

F、码放完成：伸缩装置收缩，完成装车工作。

所述的装车方法，在步骤B中，伸缩装置伸展到适当长度后，机械手沿横移导轨或伸缩机构做横向移动，并最终移动到设定位置；在输送线进行送料前，输送线先行伸展至机械手设定位置的一侧，然后再进行送料；另外，在伸缩装置的移动或者物料的码放时，视觉检测装置测定机械手与货车的相对位置或者货车内物料的码放情况，然后将测定结果送至控制系统，控制系统根据测定结果控制伸缩装置的移动和机械手的抓放工作。

Claims (10)

1.一种装车机器人，包括输送物料的输送线（1），将输送线上的物料抓取至货车（2）中码放的机械手（3），其特征在于：有固定的基座（4）和可伸缩的伸缩装置（5），基座设置于货车停放位置的两侧或后侧之外，伸缩装置沿伸缩方向的两端分别为固定端和移动端，固定端固定安装于基座上，机械手安装于移动端上，输送线并列地设置于伸缩装置的一侧。

2.根据权利要求1所述的装车机器人，其特征在于：基座（4）为距离货车停车地面一定高度的高台，伸缩装置的固定端安装于高台上，其余部分可移动地伸出于高台之外。

3.根据权利要求1或2所述的装车机器人，其特征在于：基座（4）可装拆地固定于地面上，基座包括高度不等的上平台（41）和下平台（42），伸缩装置（5）设置于高度较高的上平台处，而高度较低的下平台上设有停靠货车的停车位。

4.根据权利要求1所述的装车机器人，其特征在于：输送线（1）包括固定的固定段（11）和可伸缩的延长段（12），固定段安装于基座（4）上，延长段可伸展至货车内或货车侧边。

5.根据权利要求4所述的装车机器人，其特征在于：输送线（1）和伸缩装置（5）设置于货车（2）的后侧，且输送线和伸缩装置可伸入至货车内。

6.根据权利要求1或4所述的装车机器人，其特征在于：输送线（1）设置于货车（2）的侧边，伸缩装置（5）设置于输送线与货车之间。

7.根据权利要求1所述的装车机器人，其特征在于：有检测空间位置的视觉检测装置，视觉检测装置安装于机械手（3）上并随其运动，视觉检测装置检测货车内物料的码放情况，接着将检测信号发送至控制系统，控制系统根据码放情况计算下一物料的码放位置，然后控制系统控制伸缩装置的移动和机械手的抓放工作。

8.一种利用装车机器人进行装车的装车方法，其特征在于包括以下步骤：

A、货车定位：货车停放至设定的停放位置；

B、伸缩装置就位：伸缩装置伸展并带动机械手移动至货车内或侧边处的工作位置；

C、输送线送料：物料沿输送线运动至机械手的抓取工位；

D、码放物料：机械手转动至输送线上方，接着抓取输送线上的物料，然后转动至货车内的码放位置，再将物料放置于指定位置；

E、再次就位：重复步骤C和D，待货车内层的空间码放完毕后，伸缩装置收缩一定距离进行二次就位，留出下一段的码放空间，再次重复步骤C和D，直至该段的码放空间码放完毕，伸缩装置再次就位，如此类推，直至物料放置完毕或货车满载；

F、 码放完成：伸缩装置收缩，完成装车工作。

9.根据权利要求8所述的装车方法，其特征在于：在输送线进行送料前，输送线先行伸展至机械手设定位置的一侧，然后再进行送料。

10.根据权利要求8或9所述的装车方法，其特征在于：伸缩装置的移动或者物料的码放时，视觉检测装置测定机械手与货车的相对位置或者火车内物料的码放情况，然后将测定结果送至控制系统，控制系统根据测定结果控制伸缩装置的移动和机械手的抓放工作。