CN107697634A - 仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人，由底架机构、伸缩夹持机构、动力传动机构、纵向平移机构、锁止机构、智能控制系统组成，底架机构由上固定板、下固定板、侧板、滚珠丝杠、行走电机、行走轮和支撑轴承组成，伸缩夹持机构由夹持杆、万向支撑机构、直线电机组成，动力传动机构由中心电机、联轴器机构、主齿轮、连接齿轮、小齿轮、过渡齿轮、齿条、支撑柱、主齿轮支撑柱、导套和轴承组成，智能控制系统由控制中枢系统、电源、无线收发装置、红外传感器组成。本发明结构易于实现，转向和移动灵活、智能，搬运目标物体高效，解决了现有垂直夹持式无人智能搬运机器人的移动性、自主性差等特点。

Description

仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及无人智能搬运机器人及其工作方法，尤其涉及仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人及其工作方法，属于物流设备技术领域。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，网购已成为当今人们主要的购物方式。网购货物的储存与运输问题随之而来，特别是大型仓储式货架内货物的存放与搬运，于是各种仓储式货架用无人智能搬运机器人应运而生。当前，仓储式货架搬运货物的效率低是制约仓储式物流设备发展的重要因素，而无人智能搬运机器人性能的高低则决定了货物搬运、存储的效率。仓储式货架用无人智能搬运机器人大多数是通过交换托运货物的底盘实现货物的搬运与存储的，即利用“中介物”——托盘作为货物搬运和存储的媒介。由于无人智能搬运机器人托运或夹持托盘的方式和方法不同，导致货物搬运、存储的效率不同。而目前所用的垂直夹持式无人智能搬运机器人的夹持杆与托盘间采用滑动摩擦，导致夹持杆的磨损程度加大，降低了夹持杆的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人智能搬运机器人，尤其涉及仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人，以解决物流设备技术领域中货物的搬运问题。

本发明还涉及上述仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的工作方法。

本发明还涉及上述仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的应用。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人，由底架机构、伸缩夹持机构、动力传动机构、纵向平移机构、锁止机构、智能控制系统组成，底架机构由上固定板、下固定板、侧板、滚珠丝杠、行走电机、行走轮和支撑轴承组成，伸缩夹持机构由夹持杆、万向支撑机构、直线电机组成，动力传动机构由中心电机、联轴器机构、主齿轮、连接齿轮、小齿轮、过渡齿轮、齿条、支撑柱、主齿轮支撑柱、导套和轴承组成，四个支撑柱的一端通过导套安装在上固定板上，另一端通过轴承安装在侧板上，主齿轮支撑柱的一端通过导套安装在上固定板，另一端通过联轴器机构连接中心电机，纵向平移机构由中间游动板、齿条固定板、滑动导轨和梯形导轨组成，锁止机构由底座、电磁铁和电磁止动杆组成，锁止机构用于夹持杆的锁止或松开伸缩；伸缩夹持机构可进行伸缩运动，纵向平移机构通过与动力传动机构结合实现夹持杆纵向运动，夹持杆被固定在中间游动板上，伸缩夹持机构与纵向平移机构共同动作可将货物托盘夹起或松开，从而搬运货物托盘及货物进出仓储货架；两个底架机构之间通过滚珠丝杠进行连接，滚珠丝杆根据前后托盘夹持位置的距离调整底架机构的距离，万向支撑机构安装在夹持杆的一端，可降低夹持杆的载重，上底板与中间游动板设有凹槽，可在垂直夹持式无人智能搬运机器人未工作状态存放万向支撑机构，不影响垂直夹持式无人智能搬运机器人运动，锁止机构安装在中间游动板上，能在夹持杆伸到最大距离时把夹持杆锁止，防止其反转移动；动力传动机构通过齿轮带动齿条传递动力，齿条固定在齿条固定板上，齿条固定板通过螺栓与中间游动板连接，同时安装在滑动导轨上，梯形导轨通过移动螺栓安装在侧板上，也与齿条固定板连接,智能控制系统由控制中枢系统、电源、无线收发装置、红外传感器组成，智能控制系统设置在底架机构内部，接受、控制无人智能搬运机器人的移动、对中、夹持等动作指令。

仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的工作方法，包括空载、夹持与锁止、搬运、解锁与释放四个步骤：

(1)空载：垂直夹持式无人智能搬运机器人空载工作时，夹持杆处于收缩状态，与垂直夹持式无人智能搬运机器人运动方向垂直，垂直夹持式无人智能搬运机器人锁定目标，中心电机通过动力传动机构调节纵向平移机构到最大跨度，直线电机收回夹持杆，万向支撑机构进入凹槽，行走电机带动行走轮动作，驱动垂直夹持式无人智能搬运机器人到达目标物体底部指定位置，空载动作完成；

(2)夹持与锁止：红外传感器根据货物托盘尺寸大小，滚珠丝杠工作进行调整，直线电机启动，夹持杆伸展到最大长度，直线电机停止运转，电磁止动杆工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆，使其插入夹持杆，中心电机启动，通过联轴器机构连接主齿轮支撑柱，从而带动主齿轮旋转，带动小齿轮、过渡齿轮，连接齿轮旋转，使与其啮合的齿条移动，从而使和齿条固定板连接的中间游动板向着货物托盘边缘靠近，直到夹持杆将货物托盘夹紧并抬离地面，万向支撑机构起支撑作用，托住货物托盘，红外传感器动作，中心电机停止运转，电磁止动杆工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆，使其卡住夹持杆，纵向平移机构调整加紧轮胎后传感器反馈中心电机锁死，夹持与锁止动作完成；

(3)搬运：行走电机开始动作使垂直夹持式无人智能搬运机器人搬运货物托盘及货物进入相应的仓储货架，到达指定位置后，行走电机停止动作，搬运动作完成；

(4)解锁与释放：搬运动作完成后，行走电机停止动作，中心电机反转，带动中间游动板返回至起始位置，电磁止动杆工作，电磁铁接通电源，吸合电磁止动杆，使其脱离夹持杆，直线电机动作，使夹持杆处于收缩状态，把货物托盘及货物放置在仓储货架上，夹持杆移动到原始位置时红外传感器反应，使直线电机停止运转，行走电机动作垂直夹持式无人智能搬运机器人退出，解锁与释放动作完成。

本发明还提供仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的应用，将上述仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人应用于仓储式智能立体车库中，以夹持汽车前后轮的方式搬运车辆出入立体车库，此设计的优点在于，充分增加了汽车搬运过程中的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.夹持杆末端安装有万向支撑机构，改善了夹持杆的受力情况，使夹持工作更加平稳可靠。

2.夹持杆上的沟槽设计，增加了与托盘的摩擦力，使夹紧动作更加平稳；

3.通过滚珠丝杆调节前后底架的距离，可适应尺寸范围更广的货物。

4.利用电磁止动杆和电机自锁双锁止的应用有效确保夹持的稳定性。。

5.利用红外传感器对夹持杆实现定位和传感控制，以确保夹持杆在工作中安全、准确、平稳。

6.利用直线电机控制夹持杆伸缩运动实现横向移动，中间游动板带动夹持杆实现纵向运动，更有效的实现夹持杆的夹持工作。

7.本发明结构易于实现，转向和移动灵活、智能，搬运目标物体高效，解决了现有垂直夹持式无人智能搬运机器人的移动性、自主性差等特点。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图

图2是本发明伸缩夹持机构图

图3是本发明底架机构图

图4是本发明在图3中的主视图

图5是本发明在图4中局部放大图

图6是本发明动力传动机构图

图7是本发明在图6中的主视图

图8是本发明纵向平移机构图

图中：I、底架机构，II、伸缩夹持机构，III、动力传动机构，IV、纵向平移机构，V、锁止结构，1、直线电机，2、夹持杆，3、万向支撑机构，4、上固定板，5、行走轮，6、滚珠丝杠，7、下固定板，8、螺丝槽，9、凹槽，10、侧板，11、行走电机，12、支撑轴承，13、齿条，14、过渡齿轮，15、连接齿轮，16、小齿轮，17、主齿轮，18、主齿轮支撑柱，19、导套，20、支撑柱，21、轴承，22、中心电机，23、联轴器机构，24、中间游动板，25、齿条固定板，26、滑动导轨，27、底座，28、梯形导轨，29、电磁止动杆。

具体实施方式

如图1-8所示，仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人，由底架机构I、伸缩夹持机构II、动力传动机构III、纵向平移机构IV、锁止机构V、智能控制系统组成，底架机构I由上固定板4、下固定板7、侧板10、滚珠丝杠6、行走电机11、行走轮5和支撑轴承12组成，伸缩夹持机构II由夹持杆2、万向支撑机构3、直线电机1组成，动力传动机构III由中心电机22、联轴器机构23、主齿轮17、连接齿轮15、小齿轮16、过渡齿轮14、齿条13、支撑柱20、主齿轮支撑柱18、导套19和轴承21组成，四个支撑柱20的一端通过导套19安装在上固定板4上，另一端通过轴承21安装在侧板10上，主齿轮支撑柱18的一端通过导套19安装在上固定板4，另一端通过联轴器机构23连接中心电机22，纵向平移机构IV由中间游动板24、齿条固定板25、滑动导轨26和梯形导轨28组成，锁止机构V由底座27、电磁铁和电磁止动杆29组成，锁止机构V用于夹持杆2的锁止或松开伸缩；伸缩夹持机构II可进行伸缩运动，纵向平移机构IV通过与动力传动机构III结合实现夹持杆2纵向运动，夹持杆2被固定在中间游动板24上，伸缩夹持机构II与纵向平移机构IV共同动作可将货物托盘夹起或松开，从而搬运货物托盘及货物进出仓储货架；两个底架机构I之间通过滚珠丝杠6进行连接，滚珠丝杆6根据前后托盘夹持位置的距离调整底架机构I的距离，万向支撑机构3安装在夹持杆2的一端，可降低夹持杆3的载重，上底板4与中间游动板24设有凹槽9，可在垂直夹持式无人智能搬运机器人未工作状态存放万向支撑机构3，不影响垂直夹持式无人智能搬运机器人运动，锁止机构V安装在中间游动板24上，能在夹持杆2伸到最大距离时把夹持杆2锁止，防止其反转移动；动力传动机构III通过齿轮带动齿条13传递动力，齿条13固定在齿条固定板25上，齿条固定板25通过螺栓与中间游动板24连接，同时安装在滑动导轨26上，梯形导轨28通过移动螺栓安装在侧板10上，也与齿条固定板25连接,智能控制系统由控制中枢系统、电源、无线收发装置、红外传感器组成，智能控制系统设置在底架机构I内部，接受、控制无人智能搬运机器人的移动、对中、夹持等动作指令。

仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的工作方法，包括空载、夹持与锁止、搬运、解锁与释放四个步骤：

(1)空载：垂直夹持式无人智能搬运机器人空载工作时，夹持杆2处于收缩状态，与垂直夹持式无人智能搬运机器人运动方向垂直，垂直夹持式无人智能搬运机器人锁定目标，中心电机22通过动力传动机构III调节纵向平移机构IV到最大跨度，直线电机1收回夹持杆2，万向支撑机构3进入凹槽9，行走电机11带动行走轮5动作，驱动垂直夹持式无人智能搬运机器人到达目标物体底部指定位置，空载动作完成；

(2)夹持与锁止：红外传感器根据货物托盘尺寸大小，滚珠丝杠6工作进行调整，直线电机1启动，夹持杆2伸展到最大长度，直线电机1停止运转，电磁止动杆29工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆29，使其插入夹持杆2，中心电机22启动，通过联轴器机构23连接主齿轮支撑柱18，从而带动主齿轮17旋转，带动小齿轮16、过渡齿轮14，连接齿轮15旋转，使与其啮合的齿条13移动，从而使和齿条固定板25连接的中间游动板24向着货物托盘边缘靠近，直到夹持杆2将货物托盘夹紧并抬离地面，万向支撑机构3起支撑作用，托住货物托盘，红外传感器动作，中心电机22停止运转，电磁止动杆29工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆29，使其卡住夹持杆2，纵向平移机构IV调整加紧轮胎后传感器反馈中心电机22锁死，夹持与锁止动作完成；

(3)搬运：行走电机11开始动作使垂直夹持式无人智能搬运机器人搬运货物托盘及货物进入相应的仓储货架，到达指定位置后，行走电机11停止动作，搬运动作完成；

(4)解锁与释放：搬运动作完成后，行走电机11停止动作，中心电机22反转，带动中间游动板24返回至起始位置，电磁止动杆29工作，电磁铁接通电源，吸合电磁止动杆29，使其脱离夹持杆2，直线电机1动作，使夹持杆2处于收缩状态，把货物托盘及货物放置在仓储货架上，夹持杆移动到原始位置时红外传感器反应，使直线电机1停止运转，行走电机动11作垂直夹持式无人智能搬运机器人退出，解锁与释放动作完成。

本发明还提供仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的应用，将上述仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人应用于仓储式智能立体车库中，以夹持汽车前后轮的方式搬运车辆出入立体车库，此设计的优点在于，充分增加了汽车搬运过程中的稳定性。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人，由底架机构、伸缩夹持机构、动力传动机构、纵向平移机构、锁止机构、智能控制系统组成，其特征在于：底架机构由上固定板、下固定板、侧板、滚珠丝杠、行走电机、行走轮和支撑轴承组成，伸缩夹持机构由夹持杆、万向支撑机构、直线电机组成，动力传动机构由中心电机、联轴器机构、主齿轮、连接齿轮、小齿轮、过渡齿轮、齿条、支撑柱、主齿轮支撑柱、导套和轴承组成，四个支撑柱的一端通过导套安装在上固定板上，另一端通过轴承安装在侧板上，主齿轮支撑柱的一端通过导套安装在上固定板，另一端通过联轴器机构连接中心电机，纵向平移机构由中间游动板、齿条固定板、滑动导轨和梯形导轨组成，锁止机构由底座、电磁铁和电磁止动杆组成，锁止机构用于夹持杆的锁止或松开伸缩；伸缩夹持机构可进行伸缩运动，纵向平移机构通过与动力传动机构结合实现夹持杆纵向运动，夹持杆被固定在中间游动板上，伸缩夹持机构与纵向平移机构共同动作可将货物托盘夹起或松开，从而搬运货物托盘及货物进出仓储货架；两个底架机构之间通过滚珠丝杠进行连接，滚珠丝杆根据前后托盘夹持位置的距离调整底架机构的距离，万向支撑机构安装在夹持杆的一端，可降低夹持杆的载重，上底板与中间游动板设有凹槽，可在垂直夹持式无人智能搬运机器人未工作状态存放万向支撑机构，不影响垂直夹持式无人智能搬运机器人运动，锁止机构安装在中间游动板上，能在夹持杆伸到最大距离时把夹持杆锁止，防止其反转移动；动力传动机构通过齿轮带动齿条传递动力，齿条固定在齿条固定板上，齿条固定板通过螺栓与中间游动板连接，同时安装在滑动导轨上，梯形导轨通过移动螺栓安装在侧板上，也与齿条固定板连接,智能控制系统由控制中枢系统、电源、无线收发装置、红外传感器组成，智能控制系统设置在底架机构内部，接受、控制无人智能搬运机器人的移动、对中、夹持等动作指令。

2.根据权利要求1所述的仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的工作方法，其特征在于：该方法包括空载、夹持与锁止、搬运、解锁与释放四个步骤：

(1)空载：垂直夹持式无人智能搬运机器人空载工作时，夹持杆处于收缩状态，与垂直夹持式无人智能搬运机器人运动方向垂直，垂直夹持式无人智能搬运机器人锁定目标，中心电机通过动力传动机构调节纵向平移机构到最大跨度，直线电机收回夹持杆，万向支撑机构进入凹槽，行走电机带动行走轮动作，驱动垂直夹持式无人智能搬运机器人到达目标物体底部指定位置，空载动作完成；

(2)夹持与锁止：红外传感器根据货物托盘尺寸大小，滚珠丝杠工作进行调整，直线电机启动，夹持杆伸展到最大长度，直线电机停止运转，电磁止动杆工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆，使其插入夹持杆，中心电机启动，通过联轴器机构连接主齿轮支撑柱，从而带动主齿轮旋转，带动小齿轮、过渡齿轮，连接齿轮旋转，使与其啮合的齿条移动，从而使和齿条固定板连接的中间游动板向着货物托盘边缘靠近，直到夹持杆将货物托盘夹紧并抬离地面，万向支撑机构起支撑作用，托住货物托盘，红外传感器动作，中心电机停止运转，电磁止动杆工作，电磁铁断开电源，释放电磁止动杆，使其卡住夹持杆，纵向平移机构调整加紧轮胎后传感器反馈中心电机锁死，夹持与锁止动作完成；

(3)搬运：行走电机开始动作使垂直夹持式无人智能搬运机器人搬运货物托盘及货物进入相应的仓储货架，到达指定位置后，行走电机停止动作，搬运动作完成；

(4)解锁与释放：搬运动作完成后，行走电机停止动作，中心电机反转，带动中间游动板返回至起始位置，电磁止动杆工作，电磁铁接通电源，吸合电磁止动杆，使其脱离夹持杆，直线电机动作，使夹持杆处于收缩状态，把货物托盘及货物放置在仓储货架上，夹持杆移动到原始位置时红外传感器反应，使直线电机停止运转，行走电机动作垂直夹持式无人智能搬运机器人退出，解锁与释放动作完成。

3.一种如权利要求1所述的仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人的应用，将上述仓储货架用垂直夹持式无人智能搬运机器人应用于仓储式智能立体车库中，以夹持汽车前后轮的方式搬运车辆出入立体车库。