CN107585597A - 一种智能装车系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能装车系统，包括：拆垛装置，其包括拆垛机器人、分箱机构，分箱机构包括依次连接的第一传送带、第二传送带，第一传送带的速度低于第二传送带的速度；拆垛机器人，用于将货物放置于第一传送带；长臂机器人，其包括设有回转机构的基座、传输装置、夹具，传输装置包括机械臂、输送带、用于调节机械臂俯仰角度的调节机构；机械臂设置在基座上，调节机构设置在基座上；夹具设置在机械臂的自由端；视觉定位装置，视觉定位装置包括用于测量车厢参数的传感器单元。本发明整体设计紧凑，适用性强；兼容性强，适合多种型号的车厢；自动控制定位精度高，可靠性好；全自动化作业，效率高，便于管理，节约企业成本。

Description

一种智能装车系统

技术领域

本发明涉及一种智能装车系统。

背景技术

随着社会的进步，企业的发展，对现有物流仓储的高效性、稳定性提出了新的要求。目前物流货物从仓库到车厢依靠叉车运输，及人工进行装、卸车，工人从仓库内将货物搬至车厢中，搬运工人体力工作强度大，车厢内不方便走动，环境温度较高，工作环境恶劣。在目前的装卸车过程中，工人从事搬运劳动强度大、从事搬运行业的人员越来越少，物流效率无法得到进一步的提升。随着国家劳动法规的加强，对劳动安全和职业防护的要求越来越高，导致物流费用越来越高。因此，如何高效的管理仓储系统，成为业内亟需解决的问题。

在目前的装车过程中，大多采用将机械手置于车厢内部，对货物进行堆码，能较少现有工人的劳动强度。但这种结构对车厢的要求较大，需要车厢具有较大的空间，才能对机械手准确定位。目前的仓储装卸车平台均无法实现车厢的精确定位，导致机械手在装卸过程中容易出现偏差，导致装卸车过程出现故障，影响整体的效率。

常规的机械装车手段主要依靠负压吸附式夹具或者夹持式夹具，其中，夹持式夹具在装车过程时，相邻货物之间存在较大的间隙，货物摆放不牢固，经常会出现由于间隙过大导致的倾斜、倾倒等现象，还容易对货物表面造成损伤，影响产品的出售；吸附式夹具对夹具的要求较高，所需要能源较大，且在使用过程中，故障率高，对货物的要求比较严格，在整个码垛过程中，速度较慢，不利于自动化的发展。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种智能装车系统，其解除搬运工繁重的体力劳动，适应性广；提高生产效率，大大减轻了人工劳动力，降低企业的综合成本，提高企业自动化程度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种智能装车系统，其包括：

拆垛装置，其包括拆垛机器人、分箱机构，分箱机构包括依次连接的第一传送带、第二传送带，第一传送带的速度低于第二传送带的速度；拆垛机器人，用于将货物放置于第一传送带；

长臂机器人，其包括设有回转机构的基座、传输装置、夹具，传输装置包括机械臂、输送带、用于调节机械臂俯仰角度的调节机构；机械臂设置在基座上，调节机构设置在基座上；夹具设置在机械臂的自由端；

视觉定位装置，视觉定位装置包括用于测量车厢参数的传感器单元。

本发明中，通过拆垛装置、长臂机器人及定位装置实现仓储物流中自动化装车过程，其过程简单，高效，无需人工操作。

本发明中，通过设置长臂机器人代替原有的多级输送带，实现货物直接通过长臂机器人进行装车，简化系统；长臂机器人实现多个自由度的调整，直接定位车厢中的码垛位置，工作行程小，工作效率高；长臂机器人固定安装在车间中，通过视觉定位装置对需要装车的车厢进行定位，完成装车，不需要额外的升降平台，无需频繁的动作，提高系统的可靠性。

根据本发明的另一种具体实施方式，机械臂包括基础臂、伸缩臂，基础臂设置在基座上，伸缩臂可伸缩地设在基础臂上。

根据本发明的另一种具体实施方式，输送带为伸缩式输送带，伸缩式输送带上设有用于调节输送带长度的伸缩调节组件，机械臂上设有用于调整伸缩式输送带的纠偏机构。本方案中，伸缩调节组件包括配重式伸缩调节组件或者伸缩杆伸缩调节组件；其中，配重式伸缩调节组件是通过设置一定重量的配重件在伸缩式输送带上，配重件上设有多个输送带缓存区，在输送带伸缩的过程中，配重件的高度会发生变化以改变机械臂上输送带的长度。伸缩杆伸缩调节组件包括固定杆和移动杆，在移动杆和固定杆之间设有多节输送带缓存区，在输送带伸缩的过程中，活动杆的位置会发生变化，以改变机械臂上输送带的长度；相应的，活动杆上设有复位机构，例如弹性复位机构等。

根据本发明的另一种具体实施方式，夹具包括连接臂、支撑架、设置在支撑架上的上料输送带、托板；连接臂一端连接机械臂，另一端连接支撑架；托板通过传动组件设置在支撑架上；传动组件带动托板沿靠近支撑架的位置前后动作。

本方案中，连接臂的一端可转动地连接机械臂，实现了整个夹具可以俯仰转动一定的角度，其上设有用于调节角度的电机，保证在码垛过程中，夹具的托板处于水平位置；机械臂的另一端铰接支撑架，连接臂中设有用于调节连接臂长度的伸缩组件，通过调节连接臂的长度，调整夹具托板处货物码垛的方向，实现当车厢存在倾斜时，夹具可以自行进行校正，提高码垛的整体质量，保证相邻货物之间紧密连接。

根据本发明的另一种具体实施方式，托板上设有用于传输货物的驱动辊道、用于增大托板码垛面积的活动式伸缩板，驱动辊道对应活动式伸缩板设置。驱动辊道设置在托板的中部，活动式伸缩板数目为两个，其对称设置驱动辊道的两侧。驱动辊道上设有电机，可以实现双向转动。在驱动辊道的作用下，将货物自动按照一定的规律摆放至托板上。

根据本发明的另一种具体实施方式，支撑架上设有活动式挡板；上料输送带设有位置可调的护板，护板对应活动式挡板设置。活动式挡板配合上料传送带进行工作，码垛时，活动式挡板闭合并抵住货物，托板在传动组件的作用下，从货物底部抽离，货物进入车厢指定位置处。

根据本发明的另一种具体实施方式，连接臂上设有用于调节连接臂长度的伸缩组件。伸缩组件为滑轨式，其上设有伺服电机精确控制，通过调节连接臂的长度，调整夹具托板处货物码垛的方向，实现在车厢存在倾斜时，可以自行进行校正，提高码垛的整体质量，保证相邻货物之间紧密连接。

根据本发明的另一种具体实施方式，调节机构包括丝杆、滑块、驱动杆，驱动杆的一端通过滑块设置在丝杆，另一端连接机械臂。丝杆上设有电机，通过电机驱动丝杆转动，进一步带动滑块动作，实现与驱动杆连接的机械臂的俯仰动作。

根据本发明的另一种具体实施方式，第二传送带通过第三传送带连接输送带，第三传送带上设有用于调节货物的摆放方向的转向机构。

根据本发明的另一种具体实施方式，活动式伸缩板、托板上均设有万向滚珠。万向滚珠的存在，减小了货物箱体与托板之间的摩擦力，减少对货物表面的损坏，较简便的将货物输送到位。

根据本发明的另一种具体实施方式，智能装车系统还包括控制装置，拆垛装置、长臂机器人、视觉定位装置均电连接控制装置。控制装置还包括若干位置传感器、报警单元、操作面板。在整个自动化进程中，设置了多个位置传感器，用来检测整个传输过程的异常情况；利用人机界面对整个装车过程进行监控，实现最大化人力资源的利用。

本发明中，拆垛机器人将整层的货物放置第一传送带，整层货物的角度是跟第一传送带与第二传送带的交界线配合的，以使得不会有任意两个货物的重心同时越过交界线。

本发明中，长臂机器人设有多个位置的角度补偿，实现了对车厢水平位置、车厢相对于机械臂固定位置等多个位置的补偿。

本发明的一种工作流程如下：需要装车的车辆停靠至指定的装车工位，操作人员确认车辆停泊到位；通过系统人机界面输入(或工厂管理系统通过网络给定)该车辆车厢空间尺寸及需要装载货物的品种和数量(可以是一种或多种货物)；通过视觉定位装置对车辆的参数进行采集；启动装车系统，长臂机器人通过视觉定位装置自动进入车厢并自动定位，控制装置自动计算并设定装车垛型，自动生成装车机器人程序；叉车将装有产品的卡板，从仓库叉取并搬运(或者立体仓库出垛直接输送，不需要叉车搬运)到拆垛机器人工作位置；拆垛机器人将货物送至分箱机构(拆垛机器人搬运一卡板产品完成后，自动将空卡板输送到空卡板滚筒线上依次码叠)，并依次排序地输送到长臂伸缩机器人上的输送带上，长臂伸缩机器人根据控制装置的指令在车厢内自动装车过程。

本发明的有益之处在于：

1、整体设计紧凑，适用性强；

2、实现从拆垛、传送到码垛的自动化；

3、系统兼容性强，适合多种型号的车厢；

4、自动控制定位精度高，可靠性好；

5、整个系统全自动化作业，效率高，便于管理，节约企业成本。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的一种智能装车系统的整体结构示意图；

图2是实施例1的一种智能装车系统的部分结构示意图，其显示了拆垛部分；

图3是实施例1的一种智能装车系统的拆垛部分的工作原理示意图；

图4是实施例1的一种智能装车系统的长臂机器人的结构示意图；

图5是实施例1的一种智能装车系统的夹具的结构示意图；

图6是实施例1的一种智能装车系统的检测车厢位置的原理示意图；

图7是实施例1的一种智能装车系统的检测车厢参数的原理示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种智能装车系统，如图1－7所示，包括拆垛装置1、长臂机器人2、夹具3、视觉定位装置4、控制装置5。

其中，拆垛装置1，如图2所示，其包括拆垛机器人11、分箱机构12，分箱机构12包括依次连接的第一传送带121、第二传送带122，第一传送带121的速度低于第二传送带的速度122；通过拆垛机器人11将整层的货物抓起，拆垛机器人11包括拆垛机械臂111、滑动支撑112、设置于拆垛机械臂111的工作端的真空吸盘113，真空吸盘113直接从整层货物的上方把整层货物吸起。拆垛机械臂111把整层货物转动一定的角度，该角度是与交界线相配合的，以使得整层货物在传送过程中，各个货物的重心能够从第一传送带121逐一通过交界线123后进入第二传送带122；工作原理如图3所示，交界线123垂直于第一传送带121的传送方向，可看出在第一传送带121的传送下，各个货物的重心将逐一经过交界线123，且不会存在两个货物的重心同时从第一传送带121进入第二传送带122的可能，货物进入第二传送带122后，由于第二传送带122的传送速度较快，使得货物快速离开，并拉大各个货物之间的距离，从而实现对整层货物的拆分。被拆分后的货物传送至第三传送带124。

长臂机器人2，如图4所示，其包括基座21、回转机构22、传输装置23、夹具3。其中，基座21上设有固定架211，固定架211上设有辅助支撑，回转机构22设在基座21上，其包括支撑座221、回转法兰222、调节电机，支撑座221固定设置在地面，基座21通过回转法兰222连接支撑座221，通过调节电机驱动支撑座221进行回转运动。传输装置23，其包括机械臂231及设在机械臂231上的输送带232、用于调节机械臂231俯仰角度的调节机构24；机械臂231设在固定架211上，调节机构24设置在基座21上。其中，机械臂231包括基础臂233、伸缩臂234，基础臂233设置在固定架211上，基础臂233与固定架211之间通过横向铰接轴235进行铰接，实现基础臂233可围绕横向铰接轴235进行俯仰转动；伸缩臂234可伸缩地设在基础臂233内部，伸缩臂234可以设置多节，相应地，在基础臂233上设置了伺服电机，用来控制伸缩臂234的伸缩长度。输送带232为伸缩式输送带，其上设有用于调节输送带232长度的配重组件236。在基础臂233上对应配重组件236的位置设有固定件237，伸缩臂234伸缩的过程中，配重组件236的高度发生变化，保证在整个传输过程中，输送带232的保持一定的张紧度，保持传输的稳定性。调节机构24，其包括丝杆241、用于驱动丝杆241的调节电机242、滑块243、驱动杆244、固定板245，调节电机242安装在基座上，固定板245对应调节电机242安装在基座1上，丝杆241一端驱动连接调整电机242，另一端可转动地设在固定板245上，滑块243上设有螺纹，其与丝杆241配合，随着丝杆241的转动进行位置的变化；驱动杆244一端固定连接于滑块243，另一端固定连接基础臂233。通过调节滑块243的位置，调整基础臂233的水平高度，实现机械臂231整体的俯仰动作。

夹具3，如图5所示，其设置在伸缩臂234的活动端上，包括连接臂31、支撑架32、设置在支撑架32上的上料输送带33、托板34；连接臂31一端连接伸缩臂234，另一端连接支撑架32；托板34通过滑轨式传动组件341设置在支撑架31上；通过滑轨式传动组件341动作带动托板34沿靠近支撑架32的位置动作。连接臂31的一端与通过水平铰接轴311与伸缩臂234铰接，连接臂31可相对伸缩臂234进行俯仰转动，通过伺服电机驱动，对二者之间的位置进行调整，实现对车厢的水平俯仰角度进行补偿。连接臂31另一端与支撑架32通过竖直铰接轴312进行铰接。连接臂31有两条，在其中一条连接臂31中，设有用于调节连接臂31长度的伸缩滑轨313，其通过伺服电机控制，对连接臂31的长度进行精确控制。支撑架32上设有活动式挡板321，其对应上料输送带33设置，活动式挡板321包括第一开合板322和第二开合板323；第一开合板322设在支撑架32上，第二开合板323可滑动地设置在第一开合板322上，相应的，第一开合板322上设有推杆324，支撑架32上设有滑轨325，推杆324通过推杆滑块326连接滑轨325；推杆324数目为两个，均通过伺服电机同步控制。托板34上设有用于传输货物的驱动辊道341，驱动辊道341对应第一开合板322设置，驱动辊道341上设有多个滚轮342，在驱动辊道341的底部，设有下滑板343，下滑板343表秒光滑，便于整个托板34向后收回。在驱动辊道341的两侧的位置上，对称地有两组活动式伸缩板344，活动式伸缩板344可向外部伸出，用来增大托板34的面积，在活动式伸缩板344的边缘上设有防止货物掉落的限位块345；在托板34上除了驱动辊道341的位置上，设有万向滚珠346，方便货物在驱动辊道341的驱动下，顺利的到达边缘处，便于货物更好的堆在托板34上。上料输送带33，其对应活动式挡板321安装在支撑架32上，其上设有用于调整上料输送带33宽度的护板331。护板331设置在上料输送带33的两侧，通过伺服电机调整两者之间的距离，在护板331上，设有辅助传输的传动辊332，其中一块护板上为主动传动辊，另一块护板上为从动传动辊。一方面在货物输送过程中保证货物不会出现倾斜，另一方面保证了传递过程的稳定性。

视觉定位装置4，如图6－7所示，其包括用于测量车厢位置的第一传感器组、及用于测量测量车厢参数的第二传感器组。第一传感器组固定安装的三个位移传感器，如图6所示，通过第一传感器41、第二传感器42可以得到车厢距装车系统(即测试点)的距离，通过第三传感器43得到第一传感器41、第二传感器42之间的距离，通过计算得到车厢的一个偏离角度，如果偏离角度超出设定范围，则需要对车厢的位置进行调整；通过控制装置5对该偏离角度进行补偿计算，确保在堆码补偿中，不会出现因为车辆倾斜问题导致码垛的失败。第二传感器组安装在夹具3上，其包括三个传感器，如图7所示，第四传感器44、第五传感器45分别用来测试夹具3到车厢侧边的距离L1、L2，则车厢宽度为L1+夹具宽度+L2，第六传感器46用来测量夹具前端距车厢的距离L3，则车厢长度为L3+长臂从车厢尾部起伸长长度。

本实施例中，由于车厢的箱壁为瓦棱状，在检测车厢宽度时间，在一定的连续范围内，检测多个点，计算得到的最短的距离为车厢的宽度。

本实施例中，在各级传送带上均设有导向机构，及多个位置传感器，位置传感器用来检测该处是否存在长时间的货物积累，相应的，该系统设有报警单元，用来提醒人员进行检查现场的故障情况并紧急停机。控制装置中设有控制器及智能自动化软件，实现整个装车过程自动化。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种智能装车系统，其特征在于，所述智能装车系统包括：

拆垛装置，其包括拆垛机器人、分箱机构，所述分箱机构包括依次连接的第一传送带、第二传送带，所述第一传送带的速度低于所述第二传送带的速度；所述拆垛机器人，用于将货物放置于所述第一传送带；

长臂机器人，其包括设有回转机构的基座、传输装置、夹具，所述传输装置包括机械臂、输送带、用于调节所述机械臂俯仰角度的调节机构；所述机械臂设置在所述基座上，所述调节机构设置在所述基座上；所述夹具设置在所述机械臂的自由端；

视觉定位装置，所述视觉定位装置包括用于测量车厢参数的传感器单元。

2.如权利要求1所述的智能装车系统，其特征在于，所述机械臂包括基础臂、伸缩臂，所述基础臂设置在所述基座上，所述伸缩臂可伸缩地设在所述基础臂上。

3.如权利要求2所述的智能装车系统，其特征在于，所述输送带为伸缩式输送带，所述伸缩式输送带上设有用于调节所述输送带长度的伸缩调节组件，所述机械臂上设有用于调整所述伸缩式输送带的纠偏机构。

4.如权利要求1所述的智能装车系统，其特征在于，所述夹具包括连接臂、支撑架、设置在所述支撑架上的上料输送带、托板；所述连接臂的一端连接所述机械臂，另一端连接所述支撑架；所述托板通过传动组件设置在所述支撑架上。

5.如权利要求4所述的智能装车系统，其特征在于，所述托板上设有用于传输货物的驱动辊道、用于增大所述托板码垛面积的活动式伸缩板，所述驱动辊道对应所述活动式伸缩板设置。

6.如权利要求4所述的智能装车系统，其特征在于，所述支撑架上设有活动式挡板；所述上料输送带设有位置可调的护板，所述护板对应所述活动式挡板设置。

7.如权利要求4所述的智能装车系统，其特征在于，所述连接臂上设有用于调节连接臂长度的伸缩组件。

8.如权利要求1所述的智能装车系统，其特征在于，所述调节机构包括丝杆、滑块、驱动杆，所述驱动杆的一端通过所述滑块设置在所述丝杆，另一端连接所述机械臂。

9.如权利要求1所述的智能装车系统，其特征在于，所述第二传送带通过第三传送带连接所述输送带，所述第三传送带上设有用于调节货物的摆放方向的转向机构。

10.如权利要求1所述的智能装车系统，其特征在于，所述智能装车系统还包括控制装置，所述拆垛装置、所述长臂机器人、所述视觉定位装置均电连接所述控制装置。