CN108481300A - 激光制导全自动装车机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光制导全自动装车机器人系统，包括移动底盘（2），在移动底盘（2）的后端设置有机架（5），机架（5）内设有相邻的码垛托盘进料工位（3）和其内侧的分解输送机构（4），且在机架（5）上设置有能够将码垛分层拆解输送至分解输送机构（4）上的码垛层拆输送装置（6），在分解输送机构（4）的两侧分别设有前端带整合平台（71）的输送线（7），两条输送线（7）之间设有安装在移动底盘（2）上的机器人（9），在机器人（9）处安装有分别与工控机相连接的激光扫描仪和视觉传感器，工控机分别与机器人（9）和控制其余执行机构的运动控制器相连接。本发明能够快速实现从码垛到单个产品的分拆输送、及整合装车。

Description

激光制导全自动装车机器人系统

技术领域

本发明涉及一种能够满足产品大批量出货需求的激光制导全自动装车机器人系统。

背景技术

在奶类、饮料类、酒类等领域中，生产出来的产品都以码垛的形式存在，多个码垛堆积在一起构成一座座小山。在产品出货时，不是直接按照码垛的形式直接装车，而是需要人工将码垛拆解成一个个的个体，如一箱奶、一提可乐或一箱白酒，然后按照一定的规则重新装箱，整个过程费时费力，需要消耗大量的人工，给产品的大批量出货带来了隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够满足产品大批量出货需求的激光制导全自动装车机器人系统。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的系统包括能够自动行驶的移动底盘，在移动底盘的后端设置有机架，沿移动底盘的延伸方向相邻设置有位于机架内的码垛托盘进料工位和其内侧的分解输送机构，且在机架上设置有能够将码垛托盘进料工位上的码垛分层拆解输送至分解输送机构上的码垛层拆输送装置，在分解输送机构的两侧分别设有前端带整合平台的输送线，两条输送线之间设有安装在移动底盘上的机器人，在机器人处安装有分别与工控机相连接的激光扫描仪和视觉传感器，激光扫描仪和视觉传感器采集的车厢信息实时反馈至工控机，工控机分别与机器人和控制其余执行机构的运动控制器相连接；该系统工作时，移动底盘带动该系统停放在装车位置，叉车将盛放产品码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位上，码垛层拆输送装置则移动至码垛托盘进料工位的正上方并吸取一整层产品，之后将该一整层产品平移至分解输送机构上方并下落至分解输送机构上，分解输送机构将该一整层产品分解成相互独立的产品并输送至两侧的输送线上，产品最终落至整合平台上后由机器人带动其上的工夹具抓取产品并码放在车厢内。

所述的码垛层拆输送装置包括水平拆解输送机构和竖直输送机构，水平拆解输送机构安装在竖直输送机构上并能够在竖直输送机构的作用下作竖直上下运动，且水平拆解输送机构自身能够带动整层产品做水平移动；所述的竖直输送机构安装在机架的立柱上。

所述的水平拆解输送机构包括一水平框和吸盘工夹具，通过真空管与真空泵相连接的吸盘工夹具固定在横跨水平框的水平横梁的底部，水平横梁的两端分别固定在其两侧的水平同步带上，两条平行设置的水平同步带采用同一水平输送电机驱动，水平输送电机通过水平同步带带动吸盘工夹具沿水平框的长度方向作水平移动。

所述水平框的长边上设有能够沿水平框的长边滑动的滑动安装架，水平横梁的端部固定在对应的滑动安装架的内板外壁上，滑动安装架的外板外壁上则安装有能够固定在相应水平同步带上的水平压块。

所述滑动安装架的内板和外板之间设置有连接块且内板和外板构成的内腔宽度与水平框的长边最大宽度相同。

所述的滑动安装架内设置有槽形导轮，且在水平框的长边上设有与槽形导轮对应的凸状导轨。

所述槽形导轮的截面呈凹弧状且所述凸状导轨的截面呈与凹弧状相匹配的凸弧状。

每条水平同步带上的水平压块数量不少于两块。

所述的水平输送电机通过水平电机安装座固定安装在水平框的端侧，水平输送电机驱动的水平驱动轴垂直于水平框的长度方向设置且水平驱动轴的两端分别设置有水平主动轮，水平主动轮通过水平同步带与设置在水平框的长边旁侧的水平被动轮相连接。

所述的水平主动轮和水平被动轮分别设置在相应的水平轴承座内，水平轴承座固定安装在水平框的外侧壁上。

所述的竖直输送机构包括设置在机架一端侧的竖直输送电机，竖直输送电机的输出端驱动主动同步轴，主动同步轴通过一水平传动带与位于机架另一端侧的被动同步轴相连接，分别位于主动同步轴和被动同步轴两端处的竖直主动轮分别通过相应的竖直同步带与对应的竖直被动轮相连接；所述的水平拆解输送机构固定安装在竖直同步带上并能够跟随竖直同步带上升或下降。

所述竖直被动轮的轴安装在张紧机构内，该张紧机构安装在对应立柱的下部。

所述的竖直输送电机通过竖直电机安装座固定安装在立柱的上部，竖直输送电机的输出端通过竖直传动带与主动同步轴上的竖直驱动轮相连接，使得竖直输送电机运转时通过竖直传动带带动竖直驱动轮并进而驱动主动同步轴转动。

所述的竖直同步带上设有相应的竖直压块，竖直压块固定在水平拆解输送机构的水平框的相应长边上，使得竖直同步带运转时能够带动水平框上升或下降。

所述的竖直压块固定在水平框的长边伸出端的端部和水平框的长边另一端的外侧壁上。

位于水平框的长边伸出端端部的竖直压块向内侧伸出固定在对应的竖直同步带上；位于水平框的长边另一端的外侧壁上的竖直压块向外侧伸出固定在对应的竖直同步带上。

所述的竖直输送机构包括竖直导向机构，该竖直导向机构包括导轮固定板、锥形导轮和垂直导轮，锥形导轮和垂直导轮皆设置在导轮固定板上且两者相互垂直。

所述垂直导轮的张紧轴放置在带张紧槽的定位块中且定位块固定设置在导轮固定板上。

同一竖直导向机构中的锥形导轮和垂直导轮皆嵌入相应的立柱内并能够沿立柱竖直上下移动。

所述的立柱采用槽钢制成且锥形导轮的前平面和环状锥面能够同时与立柱的凹槽内表面相贴合；同时所述的垂直导轮贴合立柱的凹槽底面转动。

所述的竖直导向机构通过导向安装座安装在水平拆解输送机构的水平框上。

一对导向安装座设置在水平框的长边伸出端的内侧壁上或者长边伸出端所对应的短边外侧壁上、另一对导向安装座则设置在水平框的长边另一端的端部或者长边另一端所对应的短边外侧壁上。

位于水平框的长边伸出端处的两竖直导向机构上的相应锥形导轮和垂直导轮皆朝向内侧设置；位于水平框的长边另一端处的两竖直导向机构上的相应锥形导轮和垂直导轮皆朝向外侧设置。

朝向内侧设置的两锥形导轮相对设置且朝向外侧设置的两锥形导轮背向设置；朝向内侧设置的两垂直导轮相对设置且朝向外侧设置的两垂直导轮背向设置。

所述的机架包括四根立柱和一个矩形框，立柱的顶端固定在矩形框上且立柱的底端固定在移动底盘上。

四根立柱构成的水平截面呈等腰梯形布置，使得其中两根立柱的顶端固定在矩形框的两个角上、另两根立柱的顶端固定在矩形框的一短边上。

所述的码垛托盘进料工位处设有采用托盘电机驱动的托盘滚筒，托盘滚筒在托盘电机的驱动下能够纠正盛放产品码垛的托盘的位置。

所述的码垛托盘进料工位处设有通过IO与运动控制器相连接的托盘传感器，托盘传感器在盛放产品码垛的托盘到位后通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制托盘电机停止驱动。

所述码垛托盘进料工位上方的机架上设有监控码垛托盘进料工位处是否有物料存在的视觉传感器，该视觉传感器与工控机相连接。

所述的分解输送机构包括分别向左侧和右侧转动的分解滚筒，分解滚筒的两端分别设置在相应安装板上的轴承内且其中一端上设有链轮，链轮之间通过相应的传动链条相连接，左转电机和右转电机分别通过相应的驱动链条驱动对应的分解滚筒转动，再由该分解滚筒通过传动链条依次带动其外侧的分解滚筒转动。

所述分解滚筒的端部设有并列设置的两链轮，同一分解滚筒上的内侧的链轮为主动轮时、则外侧的链轮为被动轮且同向转动的与该分解滚筒相邻的另一分解滚筒上的内侧的链轮为被动轮、外侧的链轮为主动轮。

同向转动并位于外侧的分解滚筒上的链轮的齿数少于位于内侧的分解滚筒上的链轮的齿数，使得位于外侧的分解滚筒转动的速率大于位于内侧的分解滚筒转动的速率。

链轮的齿数少的分解滚筒的数量不超过同向转动的分解滚筒的数量的一半。

所述的分解输送机构处设有物料挡停机构，物料挡停机构分设在分解输送机构（4）的两侧以使得分解输送机构每次只能分解一列物料到相应的输送线上。

所述的物料挡停机构中的物料挡停气缸通过IO与运动控制器相连接。

所述的安装板上设有对着分解滚筒设置的拆分光电传感器，拆分光电传感器通过IO与运动控制器相连接并将分解滚筒的相应位置处的物料信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制左转电机和右转电机暂停驱动。

所述的输送线上跨置有转向机构，转向机构包括跨置在输送线上的转向支架，在转向支架的前端设有监测产品朝向是否正确的转箱检测传感器，在转向支架的内腔顶部设置有旋转气缸，旋转气缸的下端固定有导向盘，导向盘上的两导向槽中分别设置有竖直向下穿过导向槽的转向连杆且转向连杆能够在导向槽内沿垂直于输送线的方向作直线运动；所述的旋转气缸旋转带动导向盘转动，转动的导向盘能够带动两转向连杆沿导向槽向内靠近夹取产品并转动至正确的朝向，之后两转向连杆继续在导向盘的带动下沿导向槽向外远离产品并移动至导向槽的远端。

所述转向支架的顶部框架内设置有并列设置的两横向支撑架，横向支撑架的底面上设置有垂直于输送线设置的直线导轨，直线导轨上嵌置有对应的转向滑块，转向滑块的底部设有竖直设置的转向连杆。

所述的横向支撑架之间设有并列设置的短支撑，旋转气缸固定设置在短支撑的底部。

所述转箱检测传感器的数量不少于两个，且相距最远的两个转箱检测传感器之间的间距大于产品的宽度且小于产品的长度，使得转向机构将产品的长度朝向转至垂直于输送线的传送方向。

所述的转箱检测传感器通过IO与运动控制器相连接并将是否需要转箱的信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制旋转气缸转动或者静止。

所述的输送线上正对分解输送机构的区域两端设有相对应的对射传感器，对射传感器分别通过IO与运动控制器相连接将该区域的输送线上是否有物料的实时信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机根据实时信号确定是否通过运动控制器控制分解输送机构分解一列物料至该区域的输送线上。

所述整合平台的前端设有挡板且在整合平台的旁侧或下方设有对应机器人单次抓取的物料数量的满箱光电传感器。

所述的整合平台包括由整合滚筒构成的整合平面，整合滚筒的外侧同侧端设置在同一块带有轴承的整合侧板上，而整合滚筒的内侧同侧端则独立嵌置在各自对应的独立的整合轴承座内，以便于机器人的工夹具抓取整合平台上的产品。

所述的满箱光电传感器安装在对应的整合侧板上或者整合滚筒正下方的移动底盘上，满箱光电传感器分别通过IO与运动控制器相连接。

所述整合平台后侧的输送线的旁侧或下方设置挡停机构，挡停机构包括挡停气缸和挡停板，截面呈丄形的挡停板的底面固定在挡停气缸的驱动端；所述的满箱光电传感器全部亮起时，则挡停气缸驱动挡停板水平推出或向上推出以挡住输送线上的后续产品。

所述的工夹具包括安装在机器人的机械臂前端的安装法兰，安装法兰的前端固定有夹具安装板，在夹具安装板的下侧固定设置有下压板，下压板的正上方设有上压板，上压板的根部固定在压板升降块上，压板升降块的底部通过连接板安装在夹紧气缸的驱动端处，夹紧气缸固定安装在夹具安装板上且夹具安装板的中部设置有平推气缸，位于下压板和上压板之间的推板安装在平推气缸的驱动端，平推气缸能够驱动推板将产品从工夹具中推出。

所述的平推气缸安装在夹紧气缸的两侧或者反之。

所述的平推气缸和夹紧气缸分别通过线路与机器人相连接，机器人根据工控机传递的信息对平推气缸和夹紧气缸进行控制。

所述的夹具安装板上设有夹具导轨，与夹具导轨相对应的夹具滑块固定在压板升降块上，使得夹紧气缸带动上压板升降时能够沿夹具导轨升降。

所述下压板和上压板的内侧面上皆设有防滑带。

所述的移动底盘上设有位于码垛托盘进料工位旁侧的托盘导出机构，托盘导出机构能够将码垛托盘进料工位上的空托盘取走。

所述的托盘导出机构包括安装底座，在安装底座上设有能够沿安装底座长度方向移动的翻转平移板，在翻转平移板上设有翻转电机，翻转电机的输出端连接有翻转轴且所述的翻转轴通过翻转轴承座支撑在翻转平移板上，翻转轴上固定有翻转连杆且翻转连杆的前端固定设置有能够吸取托盘的真空吸具，真空吸具通过相应的真空管与真空泵相连接。

所述的安装底座上固定设置有吸具电机，吸具电机的输出轴上设置有托盘主动轮，托盘主动轮通过托盘同步带与设置在安装底座另一端的托盘被动轮相连接，翻转平移板通过连接件固定在托盘同步带上使得翻转平移板能够在吸具电机的驱动下沿安装底座水平移动。

所述的安装底座上设有沿其长度方向设置的托盘导轨，托盘导轨设置在底座开口槽的两侧且托盘导轨分别与翻转平移板底部设置的相应托盘滑块构成配合关系。

所述的翻转电机和吸具电机分别通过变频器与运动控制器相连接。

所述的激光扫描仪相互垂直设置在机器人的旁侧，两激光扫描仪能够实时反馈机器人的装车状况以指导机器人装车。

所述移动底盘的后端亦设有激光扫描仪，以实时探查该激光制导全自动装车机器人系统的尾部状况并反馈给工控机。

所述的激光扫描仪采用3D激光扫描仪。

所述的视觉传感器采用工业相机。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明通过水平拆解输送机构迅速将码垛分层拆解，再通过分解输送机构迅速将单层产品分拆为独立的个体，然后通过输送线和转向机构相结合将产品整理成朝向相同的独立个体，之后由机器人抓取产品并按照一定的规则码放在车厢内，相互配合的激光扫描仪和视觉传感器能够实时反馈装车状况以指导机器人装车；各机构之间分工明确且配合准确，能够实现从码垛到单个包装件的快速分拆、输送、整合并装车，在系统到位后，只需人工驾驶叉车将盛放产品码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位上以及人工从托盘导出机构上取走托盘即可，能够满足各种状况的装车现场，故具有智能化、机械化和自动化的特点，结构紧凑、运行稳定且适用范围广，故适宜推广使用。

附图说明

附图1为本发明的激光制导全自动装车机器人系统的立体结构图；

附图2为本发明的激光制导全自动装车机器人系统的正视结构图；

附图3为本发明的码垛层拆输送装置和机架的组合结构示意图；

附图4为本发明的水平拆解输送机构的结构示意图；

附图5为本发明的竖直导向机构的结构示意图；

附图6为本发明的分解输送机构的结构示意图；

附图7为本发明的转箱机构的结构示意图之一；

附图8为本发明的转箱机构的结构示意图之二；

附图9为本发明的整合平台及其邻近输送线的结构示意图；

附图10为本发明的工夹具的结构示意图；

附图11为本发明的托盘导出机构的吸取托盘的状态示意图；

附图12为本发明的激光制导全自动装车机器人系统的控制原理框图。

其中：2—移动底盘；3—码垛托盘进料工位；31—托盘滚筒；4—分解输送机构；41—分解滚筒；42—安装板；43—链轮；44—传动链条；45—左转电机；46—右转电机；47—驱动链条；5—机架；51—立柱；52—矩形框；6—码垛层拆输送装置；61—水平拆解输送机构；611—水平框；612—吸盘工夹具；613—水平横梁；614—水平同步带；615—水平输送电机；616—滑动安装架；617—水平压块；618—槽形导轮；619—凸状导轨；6110—水平驱动轴；6111—水平主动轮；6112—水平被动轮；6113—水平轴承座；62—竖直输送机构；621—竖直输送电机；622—主动同步轴；623—水平传动带；624—被动同步轴；625—竖直主动轮；626—竖直同步带；627—竖直被动轮；628—张紧机构；629—竖直传动带；6210—竖直驱动轮；6211—竖直压块；6212—竖直导向机构；6213—导轮固定板；6214—锥形导轮；6215—垂直导轮；6216—张紧轴；6217—定位块；6218—导向安装座；7—输送线；71—整合平台；711—挡板；712—满箱光电传感器；713—整合滚筒；714—整合侧板；715—整合轴承座；72—转箱机构；721—转向支架；722—转箱检测传感器；723—旋转气缸；724—导向盘；725—导向槽；726—转向连杆；727—直线导轨；728—转向滑块；729—短支撑；7210—横向支撑架；73—挡停机构；731—挡停气缸；732—挡停板；8—托盘导出机构；81—安装底座；82—翻转平移板；83—翻转电机；84—翻转轴；85—翻转连杆；86—真空吸具；87—翻转轴承座；88—吸具电机；89—托盘主动轮；810—托盘同步带；811—托盘被动轮；812—托盘导轨；813—底座开口槽；814—托盘滑块；9—机器人；91—工夹具；911—安装法兰；912—夹具安装板；913—下压板；914—上压板；915—压板升降块；916—夹紧气缸；917—平推气缸；918—推板；919—夹具导轨；9110—夹具滑块；9111—防滑带；92—机械臂。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-12所示：一种激光制导全自动装车机器人系统，该自动装车系统包括能够自动行驶的移动底盘2，设有伺服电机的移动底盘2通过伺服和IO同时与运动控制器相连接，工控机能够通过运动控制器控制移动底盘2实现自动驾驶，移动底盘2的轮毂转动带动整个装车机器人系统行驶到需要装车的地点；该移动底盘2还可设置人工驾驶区域，通过人工驾驶将装车机器人系统行驶到需要装车的地点，即移动底盘2能够在人工驾驶和自动驾驶之间自由切换。在移动底盘2的后端设置有机架5，沿移动底盘2的延伸方向相邻设置有位于机架5内的码垛托盘进料工位3和其内侧的分解输送机构4，且在机架5上设置有能够将码垛托盘进料工位3上的码垛分层拆解输送至分解输送机构4上的码垛层拆输送装置6，在分解输送机构4的两侧分别设有前端带整合平台71的输送线7，两条输送线7之间设有安装在移动底盘2上的机器人9，在机器人9处安装有分别与工控机相连接的激光扫描仪和视觉传感器，激光扫描仪和视觉传感器采集的车厢信息实时反馈至工控机，工控机分别与机器人9和控制其余执行机构的运动控制器相连接。该装车机器人系统工作时，移动底盘2带动该系统停放在装车位置，叉车将盛放产品码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位3上，码垛层拆输送装置6则移动至码垛托盘进料工位3的正上方并吸取一整层产品，之后将该一整层产品平移至分解输送机构4上方并下落至分解输送机构4上，分解输送机构4将该一整层产品分解成相互独立的产品并输送至两侧的输送线7上，产品最终落至整合平台71上后由机器人9带动其上的工夹具91抓取产品并码放在车厢内。

如图1-3所示，机架5包括四根立柱51和一个矩形框52，立柱51的顶端固定在矩形框52上且立柱51的底端固定在移动底盘2上；上述的四根立柱51构成的水平截面呈等腰梯形布置，使得其中两根立柱51的顶端固定在矩形框52的两个角上、另两根立柱51的顶端固定在矩形框52的一短边上，该种设计是为了给分解输送机构4两侧的输送线7留出位置。

如图3-4所示，码垛层拆输送装置6包括水平拆解输送机构61和竖直输送机构62，水平拆解输送机构61安装在竖直输送机构62上并能够在竖直输送机构62的作用下作竖直上下运动，且水平拆解输送机构61自身能够带动整层产品做水平移动；竖直输送机构62安装在机架5的立柱51上。其中水平拆解输送机构61包括一水平框611和吸盘工夹具612，通过真空管与真空泵相连接的吸盘工夹具612固定在横跨水平框611的水平横梁613的底部，水平横梁613的两端分别固定在其两侧的水平同步带614上，两条平行设置的水平同步带614采用同一水平输送电机615驱动，水平输送电机615通过水平同步带614带动吸盘工夹具612沿水平框611的长度方向作水平移动；在水平框611的长边上设有能够沿水平框611的长边滑动的滑动安装架616，水平横梁613的端部固定在对应的滑动安装架616的内板外壁上，滑动安装架616的外板外壁上则安装有能够固定在相应水平同步带614上的水平压块617且每条水平同步带614上的水平压块617数量不少于两块以保持运行的稳定性，滑动安装架616的内板和外板之间设置有连接块且内板和外板构成的内腔宽度与水平框611的长边最大宽度相同；另外在滑动安装架616内设置有槽形导轮618，且在水平框611的长边上设有与槽形导轮618对应的凸状导轨619，该种设计能够起到纠偏作用，能够最大程度避免因安装和加工所造成的实际值和理论值的偏差，进一步的设计方案为，槽形导轮618的截面呈凹弧状且凸状导轨619的截面呈与凹弧状相匹配的凸弧状。水平输送电机615通过水平电机安装座固定安装在水平框611的端侧，水平输送电机615驱动的水平驱动轴6110垂直于水平框611的长度方向设置且水平驱动轴6110的两端分别设置有水平主动轮6111，水平主动轮6111通过水平同步带614与设置在水平框611的长边旁侧的水平被动轮6112相连接；水平主动轮6111和水平被动轮6112分别设置在相应的水平轴承座6113内，水平轴承座6113固定安装在水平框611的外侧壁上。水平拆解输送机构61能够通过吸盘工夹具612吸取一整层产品，伺服电机带动两侧的水平同步带614拉动吸盘工夹具612移动。

如图3-4所示，竖直输送机构62包括设置在机架5一端侧的竖直输送电机621，竖直输送电机621的输出端驱动主动同步轴622，主动同步轴622通过一水平传动带623与位于机架5另一端侧的被动同步轴624相连接，分别位于主动同步轴622和被动同步轴624两端处的竖直主动轮625分别通过相应的竖直同步带626与对应的竖直被动轮627相连接，竖直被动轮627的轴安装在张紧机构628内，该张紧机构628安装在对应立柱51的下部；水平拆解输送机构61固定安装在竖直同步带626上并能够跟随竖直同步带626上升或下降。在上述结构的基础上，竖直输送电机621通过竖直电机安装座固定安装在立柱51的上部内侧，竖直输送电机621的输出端通过竖直传动带629与主动同步轴622上的竖直驱动轮6210相连接，使得竖直输送电机621运转时通过竖直传动带629带动竖直驱动轮6210并进而驱动主动同步轴622转动。在竖直同步带626上设有相应的竖直压块6211，竖直压块6211固定在水平拆解输送机构61的水平框611的相应长边上，使得竖直同步带626运转时能够带动水平框611上升或下降；竖直压块6211固定在水平框611的长边伸出端的端部和水平框611的长边另一端的外侧壁上，根据该种情况，则位于水平框611的长边伸出端端部的竖直压块6211向内侧伸出固定在对应的竖直同步带626上、位于水平框611的长边另一端的外侧壁上的竖直压块6211向外侧伸出固定在对应的竖直同步带626上。

如图3、5所示，竖直输送机构62包括竖直导向机构6212，该竖直导向机构6212包括导轮固定板6213、锥形导轮6214和垂直导轮6215，锥形导轮6214和垂直导轮6215皆设置在导轮固定板6213上且两者相互垂直，垂直导轮6215的张紧轴6216放置在带张紧槽的定位块6217中以起到调节作用且定位块6217固定设置在导轮固定板6213上。同一竖直导向机构6212中的锥形导轮6214和垂直导轮6215皆嵌入相应的立柱51内并能够沿立柱51竖直上下移动，为了配合竖直导向机构6212的该种设计，立柱51采用槽钢制成且锥形导轮6214的前平面和环状锥面能够同时与立柱51的凹槽内表面相贴合，垂直导轮6215贴合立柱51的凹槽底面转动，实现竖直导向机构6212的前后左右准确定位。为了配合机架5位的布局需求，位于水平框611的长边伸出端处的两竖直导向机构6212上的相应锥形导轮6214和垂直导轮6215皆朝向内侧设置，位于水平框611的长边另一端处的两竖直导向机构6212上的相应锥形导轮6214和垂直导轮6215皆朝向外侧设置，即朝向内侧设置的两锥形导轮6214相对设置且朝向外侧设置的两锥形导轮6214背向设置、朝向内侧设置的两垂直导轮6215相对设置且朝向外侧设置的两垂直导轮6215背向设置。在此基础上，竖直导向机构6212通过导向安装座6218安装在水平拆解输送机构61的水平框611上，其中一对导向安装座6218设置在水平框611的长边伸出端的内侧壁上或者长边伸出端所对应的短边外侧壁上、另一对导向安装座6218则设置在水平框611的长边另一端的端部或者长边另一端所对应的短边外侧壁上。

在上述的码垛层拆输送装置6中，水平输送电机615和竖直输送电机621皆为伺服电机，伺服电机分别通过伺服与运动控制器相连接。其中一个伺服电机驱动四条竖直同步带626竖直上下运动，其中通过水平传动带623、主动同步轴622和被动同步轴624的设置，实现了一个伺服电机驱动四条竖直同步带626的同步运动；水平拆解输送机构61固定在竖直同步带626上，实现水平拆解输送机构61的整体上下移动；四角设置的竖直导向机构6212使整个水平拆解输送机构61在机架5的内部能够准确定位。

如图1-2所示，在码垛托盘进料工位3处设有采用托盘电机驱动的托盘滚筒31，托盘滚筒31的两端分别嵌置在对应端板上的轴承内，托盘滚筒31在托盘电机的驱动下能够纠正盛放产品码垛的托盘的位置。另外在码垛托盘进料工位3处设有通过IO与运动控制器相连接的托盘传感器，托盘传感器在盛放产品码垛的托盘到位后通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制托盘电机停止驱动；同时在码垛托盘进料工位3上方的机架5上设有监控码垛托盘进料工位3处是否有物料存在的视觉传感器，该视觉传感器与工控机相连接。

如图6所示，分解输送机构4包括分别向左侧和右侧转动的分解滚筒41，分解滚筒41的两端分别设置在相应安装板42上的轴承内且其中一端上设有链轮43，链轮43之间通过相应的传动链条44相连接，左转电机45和右转电机46分别通过相应的驱动链条47驱动对应的分解滚筒41转动，再由该分解滚筒41通过传动链条44依次带动其外侧的分解滚筒41转动。在分解滚筒41的端部设有并列设置的两链轮43，同一分解滚筒41上的内侧的链轮43为主动轮时、则外侧的链轮43为被动轮且同向转动的与该分解滚筒41相邻的另一分解滚筒41上的内侧的链轮43为被动轮、外侧的链轮43为主动轮；同时同向转动并位于外侧的分解滚筒41上的链轮43的齿数少于位于内侧的分解滚筒41上的链轮43的齿数，使得位于外侧的分解滚筒41转动的速率大于位于内侧的分解滚筒41转动的速率；且链轮43的齿数少的分解滚筒41的数量不超过同向转动的分解滚筒41的数量的一半。分解输送机构4通过上述设置，整层产品放置在分解滚筒41构成的滚筒平面上，两个电机以中间为界、分别带动相应的分解滚筒41向两边分料，同时通过链轮43齿数的变化产生差速，以拉开产品间的间距。另外在分解输送机构4处设有物料挡停机构，物料挡停机构分设在分解输送机构4的两侧以使得分解输送机构4每次只能分解一列物料到相应的输送线7上；物料挡停机构中的物料挡停气缸通过IO与运动控制器相连接；且在安装板42上设有对着分解滚筒41设置的拆分光电传感器，拆分光电传感器通过IO与运动控制器相连接并将分解滚筒41的相应位置处的物料信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制左转电机45和右转电机46暂停驱动，实现分解输送机构4的控制。

如图7、8所示，在输送线7上跨置有转向机构72，转向机构72包括跨置在输送线7上的转向支架721，在转向支架721的前端设有监测产品朝向是否正确的转箱检测传感器722，该转箱检测传感器722的数量不少于两个，且相距最远的两个转箱检测传感器722之间的间距大于产品的宽度且小于产品的长度，使得转向机构72将产品的长度朝向转至垂直于输送线7的传送方向；在转向支架721的内腔顶部设置有旋转气缸723，旋转气缸723的下端固定有导向盘724，导向盘724上的两导向槽725中分别设置有竖直向下穿过导向槽725的转向连杆726且转向连杆726能够在导向槽725内沿垂直于输送线7的方向作直线运动；转箱检测传感器722通过IO与运动控制器相连接并将是否需要转箱的信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制旋转气缸723转动或者静止。旋转气缸723旋转带动导向盘724转动，转动的导向盘724能够带动两转向连杆726沿导向槽725向内靠近夹取产品并转动至正确的朝向，之后两转向连杆726继续在导向盘724的带动下沿导向槽725向外远离产品并移动至导向槽725的远端。在上述结构的基础上，在转向支架721的顶部框架内设置有并列设置的两横向支撑架7210，横向支撑架7210的底面上设置有垂直于输送线7设置的直线导轨727，直线导轨727上嵌置有对应的转向滑块728，转向滑块728的底部设有竖直设置的转向连杆726；同时在横向支撑架7210之间设有并列设置的短支撑729，旋转气缸723固定设置在短支撑729的底部。

在图7、8所示的转向机构中，假设设置有三个转箱检测传感器722，当输送线7上的产品到达转箱检测传感器722检测的位置处时，如三个转箱检测传感器722未能全部亮起，则在产品到达转向支架721正下方的时候，旋转气缸723带动导向盘724转动，转向连杆726在导向槽725内沿垂直于输送线7的方向作直线运动，且两转向连杆726沿导向槽725向内靠近夹取产品并转动至正确的朝向，之后两转向连杆726继续在导向盘724的带动下沿导向槽725向外远离产品并移动至导向槽725的远端，完成产品的转向动作。在该转向机构8的基础上，还可在转箱检测传感器722位置处的输送线7上设置相应的挡停气缸，以给旋转气缸723一定的反应时间。

另外需要说明的是，输送线7上正对分解输送机构4的区域两端设有相对应的对射传感器，对射传感器分别通过IO与运动控制器相连接将该区域的输送线7上是否有物料的实时信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机根据实时信号确定是否通过运动控制器控制分解输送机构4分解一列物料至该区域的输送线7上；同时驱动输送线的输送电机通过变频器与运动控制器相连接。

如图1、9所示，整合平台71包括由整合滚筒713构成的整合平面，整合滚筒713的外侧同侧端设置在同一块带有轴承的整合侧板714上，而整合滚筒713的内侧同侧端则独立嵌置在各自对应的独立的整合轴承座715内，以便于机器人9的工夹具91抓取整合平台71上的产品；在整合平台71的前端设有挡板711且在整合平台71的旁侧或下方设有对应机器人单次抓取的物料数量的满箱光电传感器712，满箱光电传感器712安装在对应的整合侧板714上或者整合滚筒713正下方的移动底盘2上，满箱光电传感器712分别通过IO与运动控制器相连接。正常情况下满箱光电传感器712成对设置以满足整合平台71能够同时整合两个产品，亦可设置三个满箱光电传感器712，此时机器人9的工夹具91能够同时抓取三件产品。另外在整合平台71后侧的输送线7的旁侧或下方设有挡停机构73，挡停机构73包括挡停气缸731和挡停板732，截面呈丄形的挡停板732的底面固定在挡停气缸731的驱动端。如图1、9所示，当两个满箱光电传感器712全部亮起时，则挡停气缸731驱动挡停板732向上推出以挡住输送线7上的后续产品，且当有产品被挡瓶板732挡停后，滚筒输送线7暂停以避免磨损产品的底部；待机器人9前端的工夹具91将整合平台71上的两个产品取走装车后，挡停板732向下回落且输送线7继续输送产品至整合平台71上。

如图10所示，工夹具91包括安装在机器人9的机械臂92前端的安装法兰911，安装法兰911的前端固定有夹具安装板912，在夹具安装板912的下侧固定设置有下压板913，下压板913的正上方设有上压板914且两者的内侧面上皆设有防滑带9111，上压板914的根部固定在压板升降块915上，压板升降块915的底部通过连接板安装在夹紧气缸916的驱动端处，夹紧气缸916固定安装在夹具安装板912上且夹具安装板912的中部设置有平推气缸917，位于下压板913和上压板914之间的推板918安装在平推气缸917的驱动端，平推气缸917能够驱动推板918将产品从工夹具91中推出；另外在夹具安装板912上设有夹具导轨919，与夹具导轨919相对应的夹具滑块9110固定在压板升降块915上，使得夹紧气缸916带动上压板914升降时能够沿夹具导轨919升降。在上述工夹具91中，平推气缸917和夹紧气缸916的位置关系可有如下两种：一种是两个相互独立的平推气缸917分别安装在夹紧气缸916的两侧、另一种是两个夹紧气缸916分别安装在平推气缸917的两侧，一般老说，为了工夹具91的稳定性考虑，会采用第一种的设置方式。上述的平推气缸917和夹紧气缸916分别通过线路与机器人9相连接，机器人9根据工控机传递的信息对平推气缸917和夹紧气缸916进行控制；平推气缸917和夹紧气缸916亦是本发明的技术方案中唯二由机器人9控制的气缸，该装车机器人系统中的其余气缸皆通过IO由运动控制器进行控制。

如图11所示，在移动底盘2上设有位于码垛托盘进料工位3旁侧的托盘导出机构8，托盘导出机构8能够将码垛托盘进料工位3上的空托盘取走。该托盘导出机构8包括安装底座81，在安装底座81上设有能够沿安装底座81长度方向移动的翻转平移板82，在翻转平移板82上设有翻转电机83，翻转电机83的输出端连接有翻转轴84且翻转轴84通过翻转轴承座87支撑在翻转平移板82上，翻转轴84上固定有翻转连杆85且翻转连杆85的前端固定设置有能够吸取托盘的真空吸具86；同时在安装底座81上固定设置有吸具电机88，，真空吸具86通过相应的真空管与真空泵相连接，吸具电机88的输出轴上设置有托盘主动轮89，托盘主动轮89通过托盘同步带810与设置在安装底座81另一端的托盘被动轮811相连接，翻转平移板82通过连接件固定在托盘同步带810上使得翻转平移板82能够在吸具电机88的驱动下沿安装底座81水平移动；在安装底座81上设有沿其长度方向设置的托盘导轨812，托盘导轨812设置在底座开口槽813的两侧且托盘导轨812分别与翻转平移板82底部设置的相应托盘滑块814构成配合关系。上述的翻转电机83和吸具电机88分别通过变频器与运动控制器相连接。

在上述系统的基础上，激光扫描仪相互垂直设置在机器人9的旁侧，两激光扫描仪能够实时反馈机器人9的装车状况以指导机器人9装车；另外在移动底盘2的后端亦设有激光扫描仪，以实时探查该激光制导全自动装车机器人系统的尾部状况并反馈给工控机。该系统中的激光扫描仪采用3D激光扫描仪且视觉传感器采用工业相机。

另外如图12所示，本发明的系统中工控机分别通过以太网与激光扫描仪、视觉传感器、机器人9和运动控制器进行通讯，运动控制器通过以太网通讯达到交换机转换实现触摸屏人机通讯以及与PC机的连接通讯；运动控制器通过ECAT通讯口把伺服、变频器、IO进行连接，形成整套控制系统。工控机通过运动控制器控制伺服电机，其中运动控制器需要同时通过伺服和IO才能实现移动底盘2的控制，实现移动底盘2的自动驾驶；IO信号对外围的控制终端进行控制，如真空泵、除夹紧气缸916和平推气缸917之外的其余气缸、吸盘代表的真空吸具86和吸盘工夹具612、以及除视觉传感器之外的全部传感器；变频器控制除伺服电机之外的全部电机，实现物料的输送。工控机对激光扫描仪和视觉传感器传输的数据进行分析处理，工控机把处理好的数据信息通过以太网传送给机器人9、运动控制器，实现双方信息的相互传送、接收。机器人9接收工控机的信息后，进行自身的零位标定，进行实时通讯，对物料进行抓取装车。

下面通过对系统构成和作业原理的解释来对本发明的激光制导全自动装车机器人系统进行进一步的说明。

该激光制导全自动装车机器人系统是由一移动底盘2、一六轴多关节机器人9、物料拆盘、物料输送和整合、激光扫描仪、视觉传感器及相应的控制部件等组成。该设备的主要工作原理是：正常状态下，该激光制导全自动装车机器人系统由人工驾驶进入卡车车厢或集装箱内，随后人员退出，装车机器人系统被切换成自动行驶和自动装车功能。整托盘产品由叉车送至装车机器人系统后部的码垛托盘进料工位3后，码垛托盘进料工位3处的视觉传感器检测到物料到来的信息并传递给工控机，工控机通过运动控制器来码垛层拆输送装置6中的对应伺服电机，物料拆盘通过伺服驱动和控制系统、能够吸取一整层物料的吸盘工夹具612和差速滚筒平台来实现物料箱体层与层、箱与箱分离的分离，最终实现拆盘作业；具体为，带有海绵的吸盘工夹具612移动到物料托盘上方，吸盘工夹具612从物料托盘上吸取一整层物料并移至分解输送机构4的滚筒平台上，分解滚筒41在滚筒差速运动的作用下把产品箱体按照列数分离开来；分离开的产品被以整列的形式送入装车机器人系统两侧的滚筒输送线7上；通过输送电机驱动的输送线7，成箱的产品被送至前端同时形成一个两箱一组的整合形式；最后通过机器人9自动抓取移位并放置在车厢或集装箱的相应位置实现自动装车工序。为了准确完成装车作业，整台设备上装有若干个激光扫描仪和视觉传感器，机器人9相对车厢或集装箱左右侧和前端的位置被激光扫描仪和视觉传感器实时测量后传到工控机，工控机将接受到的数据处理后传动给机器人9，机器人9通过自动标定和位置参数更新，装车机器人系统不断重复抓取码料工作直至车厢或集装箱内单行码料结束。

当机器人9结束单行码料时，激光扫描仪已完成整台设备相对车厢或集装箱的两侧相对位置的扫描并给出行驶方向的坐标位置参数，这时装车机器人系统通过液压系统收起支撑脚以腾出驾驶行走空间，然后运动传感器通过移动底盘2启动驱动轮按照规定的正确方向和轨迹行驶一个物料的长度距离；当移动底盘2带动装车机器人系统到达规定预定位置后，液压系统把支撑脚撑起，装车机器人系统的安装平台重新复位到水平位置，机器人9也就开始下一行的码料工作。

综上所述，激光制导全自动装车机器人系统包含自动行驶、拆盘、机器人及专用工夹具、激光扫描仪和视觉传感器以及行走制导机构或功能。机器人9的码料必须在作业过程中实时明确机器人9的固定坐标系原点与箱体左右侧面和前面的距离实时测量,机器人9和机架5距箱体顶部的高度测量；装车机器人系统的自动行驶必须由激光扫描仪和视觉传感器提供实时测量数据来明确移动底盘2相对车厢或集装箱的单边距离是多少、前后是否平行，并进行实时校正和更新。

下面对机器人9的机械手码放定位进行原理性说明：目前集装箱有两种尺寸40ft、20ft。集装箱的外廓和内廓的尺寸都有标准值，但实际箱体存在碰撞引起的变形，会有一些差别。现在这种形式不同于以往机器人的固定位置进行工作，由于装车机器人系统在作业过程不断移位，机器人9相对集装箱位置在码料作业中是变化的，装车时需要激光扫描仪对集装箱的前端、两侧和顶端进行扫描，建立一个3D空间坐标X-Y-Z；激光扫描仪和机器人通过以太网TCP_IP进行通讯，将测量数据转变成机器人9的位置坐标参数，机器人9方能不断进行原点标定和机器人9码料位置的修正，码料装车工序才可能得以持续推进。而可以安装在装车机器人9的臂干上的视觉传感器能够快速进行图像采集和处理，可用来快速检测每一作业周期码料的安全和干扰情况。

在装车机器人系统首次移动进入车厢或集装箱内，激光扫描仪扫描集装箱前端距离Y方向，距离前端达到设定值，激光扫描仪传出一个信号给工控机，工控机通过运动控制器控制移动底盘2的移位和停止。此时激光扫描仪测量出X、Y方向的坐标，通过以太网TCP_IP进行通讯传给机器人9，机器人9收到坐标后开始抓取第一箱并码放到通过计算和标定的位置，机器人9在码放第二箱时，会根据第一箱和纸箱的长度自动进行位置补偿，在码放位置补偿之前，激光扫描仪和视觉传感器需要把坐标信息传给机器人9做一个判断，移动底盘2位置是否发生变动，如果未发生变动开始码放第二箱，以此类推。码放完第一行后移动底盘2在激光扫描仪采集的车厢或集装箱内侧参数和行走坐标后制导后退，后退的过程中激光扫描仪的Y方向检测到的距离达到指定的距离后发出一个信号给工控机，工控机通过运动控制器控制移动底盘2停车，然后开始下一循环的码料工序，原理同上，直至车厢或集装箱装车任务完成。

下面对移动底盘2的水平检测进行原理性说明：在移动底盘2自动行驶的过程中可能会发生左右偏移，偏移会导致装车机器人系统和集装箱壁发生碰撞，为保证移动底盘2位于集装箱中间、以及移动底盘2与车厢中心水平。在移动底盘2的水平检测方面，安装在装车机器人系统前后的激光扫描仪同步检测距车厢两侧距离，对装车机器人系统的移动底盘2距离相应侧面的距离进行一个简单运算得出侧边距离和移动偏差角度，然后通过判断距离与水平距离之间关系，来判断移动底盘2和水平方向的倾斜角度，然后调节机器人9在码料过程中的水平角度。

另外，在移动底盘2将机器人9移入到车厢或集装箱里时需同时检测机器人9和移动底盘2距车厢或集装箱（顶上可能有支架之类挡住）的顶部距离，以避免机器人9撞到车厢顶部。还可在移动底盘2的上部也安装激光测距传感器，实时测量其距离顶部的距离。

下面以奶箱的拆解、输送、装箱为例对本发明的激光制导全自动装车机器人系统进行进一步的说明。

简要流程为：操作员驾驶装车机器人系统到达车厢或集装箱预定位置，其上面的机器人9也随之移动到预定的起始或原点位置；拆盘执行机构将码放在托盘上的产品箱拆卸分离出来；产品箱被单一（或单列）传送到滚筒输送线7上；移动底盘2前端的机器人9和专用的工夹具91实现产品箱体抓取，依次码放在车厢或集装箱里，通过实时检测保障机器,9与车厢或集装箱侧边或产品与产品之间不发生磕碰或挤压；前一行产品箱码放完毕后，移动底盘2在激光扫描仪的制导之下后退一个产品箱体长度的距离（参考产品箱宽度），然后停止再重复码料生产；测量相关表面后，机器人9和工夹具91定位标定后，自动码放新一行的产品箱；依照前面步骤，循环进行：物料码放-物料码放高度抵达-移动底盘2自动后移-停车自动液压支撑-继续开启新一行物料码放，直至装车完毕。

动作执行部分的详细流程为：本发明的激光制导全自动装车机器人系统工作时，首先将该动装车机器人系统行驶至装车位置，叉车将盛放奶箱码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位3上；竖直输送机构62将水平拆解输送机构61升降至奶箱码垛上侧的相应位置，然后水平输送电机615启动通过水平同步带614的转动将吸盘工夹具612输送至奶箱码垛的正上方；之后竖直输送机构62带动水平拆解输送机构61下降使得吸盘工夹具612落至奶箱码垛的顶部，吸盘工夹具612吸取奶箱码垛顶部的整层奶箱，然后水平输送电机615反向做功将吸有整层奶箱的吸盘工夹具612移动至分解输送机构4的正上方，接着竖直输送机构62带动水平拆解输送机构61下降使得吸盘工夹具612吸取的整层奶箱下落至分解输送机构4上；分解输送机构4中的左转电机45和右转电机46反向转动将一整层奶箱分解成相互独立的一列奶箱并输送至两侧对应的输送线7上，由于码垛中的同层奶箱的朝向不一致，因此落在输送线7上的各独立奶箱有的长度方向垂直于输送方向、有的长度方向平行于输送方向，因此设置在输送线7中段处的转箱机构72需要将不符合朝向要求的奶箱统一转向至奶箱的长度方向垂直于输送方向；奶箱继续在输送线7上行进，最终落至输送线7前端的整合平台71上，当两个满箱光电传感器712全部亮起时，则挡停气缸731驱动挡停板732推出以挡住输送线7上的后续奶箱，且当有奶箱被挡瓶板732挡停后，滚筒输送线7暂停以避免磨损奶箱的底部；待机器人9前端的工夹具91将整合平台71上的两个奶箱取走装车后，挡停板732回位且输送线7继续输送奶箱至整合平台71上；设置在机器人9旁侧的两激光扫描仪和视觉传感器能够实时反馈装车状况和车厢的内部环境以指导机器人9装车，经实际使用，该激光制导全自动装车机器人系统的装箱量不低于1400箱/小时，极大解放了人力资源。码垛层拆输送装置6重复将码垛分层拆解、整层奶箱分解成独立奶箱的过程，直至一个托盘上的码垛被拆解完毕，布置在码垛托盘进料工位3处的视觉传感器能够及时反馈托盘被清空的状况；则托盘导出机构8上的翻转电机83启动，翻转真空吸具86并使得真空吸具86吸附在空托盘上，翻转电机83反向转动使得空托盘竖直设置；之后吸具电机88启动将翻转平移板83移动至安装底座81的另一端，到达指定位置后翻转电机83带动翻转连杆84将空托盘旋转为水平状态后放下，吸具电机88反向运动将翻转平移板83回位等待下一次吸附空托盘。

本发明通过水平拆解输送机构61迅速将码垛分层拆解，再通过分解输送机构4迅速将单层产品分拆为独立的个体，然后通过输送线7和转向机构72相结合将产品整理成朝向相同的独立个体，之后由机器人9抓取产品并按照一定的规则码放在车厢内，相互配合的激光扫描仪和视觉传感器能够实时反馈装车状况以指导机器人9装车；各机构之间分工明确且配合准确，能够实现从码垛到单个包装件的快速分拆、输送、整合并装车，在系统到位后，只需人工驾驶叉车将盛放产品码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位3上以及人工从托盘导出机构8上取走托盘即可，能够满足各种状况的装车现场，故具有智能化、机械化和自动化的特点，结构紧凑、运行稳定且适用范围广，故适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (58)

1.一种激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的系统包括能够自动行驶的移动底盘（2），在移动底盘（2）的后端设置有机架（5），沿移动底盘（2）的延伸方向相邻设置有位于机架（5）内的码垛托盘进料工位（3）和其内侧的分解输送机构（4），且在机架（5）上设置有能够将码垛托盘进料工位（3）上的码垛分层拆解输送至分解输送机构（4）上的码垛层拆输送装置（6），在分解输送机构（4）的两侧分别设有前端带整合平台（71）的输送线（7），两条输送线（7）之间设有安装在移动底盘（2）上的机器人（9），在机器人（9）处安装有分别与工控机相连接的激光扫描仪和视觉传感器，激光扫描仪和视觉传感器采集的车厢信息实时反馈至工控机，工控机分别与机器人（9）和控制其余执行机构的运动控制器相连接；该系统工作时，移动底盘（2）带动该系统停放在装车位置，叉车将盛放产品码垛的托盘放置在码垛托盘进料工位（3）上，码垛层拆输送装置（6）则移动至码垛托盘进料工位（3）的正上方并吸取一整层产品，之后将该一整层产品平移至分解输送机构（4）上方并下落至分解输送机构（4）上，分解输送机构（4）将该一整层产品分解成相互独立的产品并输送至两侧的输送线（7）上，产品最终落至整合平台（71）上后由机器人（9）带动其上的工夹具（91）抓取产品并码放在车厢内。

2.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的码垛层拆输送装置（6）包括水平拆解输送机构（61）和竖直输送机构（62），水平拆解输送机构（61）安装在竖直输送机构（62）上并能够在竖直输送机构（62）的作用下作竖直上下运动，且水平拆解输送机构（61）自身能够带动整层产品做水平移动；所述的竖直输送机构（62）安装在机架（5）的立柱（51）上。

3.根据权利要求2所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的水平拆解输送机构（61）包括一水平框（611）和吸盘工夹具（612），通过真空管与真空泵相连接的吸盘工夹具（612）固定在横跨水平框（611）的水平横梁（613）的底部，水平横梁（613）的两端分别固定在其两侧的水平同步带（614）上，两条平行设置的水平同步带（614）采用同一水平输送电机（615）驱动，水平输送电机（615）通过水平同步带（614）带动吸盘工夹具（612）沿水平框（611）的长度方向作水平移动。

4.根据权利要求3所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述水平框（611）的长边上设有能够沿水平框（611）的长边滑动的滑动安装架（616），水平横梁（613）的端部固定在对应的滑动安装架（616）的内板外壁上，滑动安装架（616）的外板外壁上则安装有能够固定在相应水平同步带（614）上的水平压块（617）。

5.根据权利要求4所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述滑动安装架（616）的内板和外板之间设置有连接块且内板和外板构成的内腔宽度与水平框（611）的长边最大宽度相同。

6.根据权利要求4或5所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的滑动安装架（616）内设置有槽形导轮（618），且在水平框（611）的长边上设有与槽形导轮（618）对应的凸状导轨（619）。

7.根据权利要求6所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述槽形导轮（618）的截面呈凹弧状且所述凸状导轨（619）的截面呈与凹弧状相匹配的凸弧状。

8.根据权利要求4所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：每条水平同步带（614）上的水平压块（617）数量不少于两块。

9.根据权利要求3所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的水平输送电机（615）通过水平电机安装座固定安装在水平框（611）的端侧，水平输送电机（615）驱动的水平驱动轴（6110）垂直于水平框（611）的长度方向设置且水平驱动轴（6110）的两端分别设置有水平主动轮（6111），水平主动轮（6111）通过水平同步带（614）与设置在水平框（611）的长边旁侧的水平被动轮（6112）相连接。

10.根据权利要求9所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的水平主动轮（6111）和水平被动轮（6112）分别设置在相应的水平轴承座（6113）内，水平轴承座（6113）固定安装在水平框（611）的外侧壁上。

11.根据权利要求2所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直输送机构（62）包括设置在机架（5）一端侧的竖直输送电机（621），竖直输送电机（621）的输出端驱动主动同步轴（622），主动同步轴（622）通过一水平传动带（623）与位于机架（5）另一端侧的被动同步轴（624）相连接，分别位于主动同步轴（622）和被动同步轴（624）两端处的竖直主动轮（625）分别通过相应的竖直同步带（626）与对应的竖直被动轮（627）相连接；所述的水平拆解输送机构（61）固定安装在竖直同步带（626）上并能够跟随竖直同步带（626）上升或下降。

12.根据权利要求11所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述竖直被动轮（627）的轴安装在张紧机构（628）内，该张紧机构（628）安装在对应立柱（51）的下部。

13.根据权利要求11或12所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直输送电机（621）通过竖直电机安装座固定安装在立柱（51）的上部，竖直输送电机（621）的输出端通过竖直传动带（629）与主动同步轴（622）上的竖直驱动轮（6210）相连接，使得竖直输送电机（621）运转时通过竖直传动带（629）带动竖直驱动轮（6210）并进而驱动主动同步轴（622）转动。

14.根据权利要求11所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直同步带（626）上设有相应的竖直压块（6211），竖直压块（6211）固定在水平拆解输送机构（61）的水平框（611）的相应长边上，使得竖直同步带（626）运转时能够带动水平框（611）上升或下降。

15.根据权利要求14所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直压块（6211）固定在水平框（611）的长边伸出端的端部和水平框（611）的长边另一端的外侧壁上。

16.根据权利要求15所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：位于水平框（611）的长边伸出端端部的竖直压块（6211）向内侧伸出固定在对应的竖直同步带（626）上；位于水平框（611）的长边另一端的外侧壁上的竖直压块（6211）向外侧伸出固定在对应的竖直同步带（626）上。

17.根据权利要求2或11所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直输送机构（62）包括竖直导向机构（6212），该竖直导向机构（6212）包括导轮固定板（6213）、锥形导轮（6214）和垂直导轮（6215），锥形导轮（6214）和垂直导轮（6215）皆设置在导轮固定板（6213）上且两者相互垂直。

18.根据权利要求17所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述垂直导轮（6215）的张紧轴（6216）放置在带张紧槽的定位块（6217）中且定位块（6217）固定设置在导轮固定板（6213）上。

19.根据权利要求17所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：同一竖直导向机构（6212）中的锥形导轮（6214）和垂直导轮（6215）皆嵌入相应的立柱（51）内并能够沿立柱（51）竖直上下移动。

20.根据权利要求19所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的立柱（51）采用槽钢制成且锥形导轮（6214）的前平面和环状锥面能够同时与立柱（51）的凹槽内表面相贴合；同时所述的垂直导轮（6215）贴合立柱（51）的凹槽底面转动。

21.根据权利要求17所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的竖直导向机构（6212）通过导向安装座（6218）安装在水平拆解输送机构（61）的水平框（611）上。

22.根据权利要求21所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：一对导向安装座（6218）设置在水平框（611）的长边伸出端的内侧壁上或者长边伸出端所对应的短边外侧壁上、另一对导向安装座（6218）则设置在水平框（611）的长边另一端的端部或者长边另一端所对应的短边外侧壁上。

23.根据权利要求22所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：位于水平框（611）的长边伸出端处的两竖直导向机构（6212）上的相应锥形导轮（6214）和垂直导轮（6215）皆朝向内侧设置；位于水平框（611）的长边另一端处的两竖直导向机构（6212）上的相应锥形导轮（6214）和垂直导轮（6215）皆朝向外侧设置。

24.根据权利要求23所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：朝向内侧设置的两锥形导轮（6214）相对设置且朝向外侧设置的两锥形导轮（6214）背向设置；朝向内侧设置的两垂直导轮（6215）相对设置且朝向外侧设置的两垂直导轮（6215）背向设置。

25.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的机架（5）包括四根立柱（51）和一个矩形框（52），立柱（51）的顶端固定在矩形框（52）上且立柱（51）的底端固定在移动底盘（2）上。

26.根据权利要求25所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：四根立柱（51）构成的水平截面呈等腰梯形布置，使得其中两根立柱（51）的顶端固定在矩形框（52）的两个角上、另两根立柱（51）的顶端固定在矩形框（52）的一短边上。

27.根据权利要求1或25所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的码垛托盘进料工位（3）处设有采用托盘电机驱动的托盘滚筒（31），托盘滚筒（31）在托盘电机的驱动下能够纠正盛放产品码垛的托盘的位置。

28.根据权利要求27所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的码垛托盘进料工位（3）处设有通过IO与运动控制器相连接的托盘传感器，托盘传感器在盛放产品码垛的托盘到位后通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制托盘电机停止驱动。

29.根据权利要求27所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述码垛托盘进料工位（3）上方的机架（5）上设有监控码垛托盘进料工位（3）处是否有物料存在的视觉传感器，该视觉传感器与工控机相连接。

30.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的分解输送机构（4）包括分别向左侧和右侧转动的分解滚筒（41），分解滚筒（41）的两端分别设置在相应安装板（42）上的轴承内且其中一端上设有链轮（43），链轮（43）之间通过相应的传动链条（44）相连接，左转电机（45）和右转电机（46）分别通过相应的驱动链条（47）驱动对应的分解滚筒（41）转动，再由该分解滚筒（41）通过传动链条（44）依次带动其外侧的分解滚筒（41）转动。

31.根据权利要求30所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述分解滚筒（41）的端部设有并列设置的两链轮（43），同一分解滚筒（41）上的内侧的链轮（43）为主动轮时、则外侧的链轮（43）为被动轮且同向转动的与该分解滚筒（41）相邻的另一分解滚筒（41）上的内侧的链轮（43）为被动轮、外侧的链轮（43）为主动轮。

32.根据权利要求30或31所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：同向转动并位于外侧的分解滚筒（41）上的链轮（43）的齿数少于位于内侧的分解滚筒（41）上的链轮（43）的齿数，使得位于外侧的分解滚筒（41）转动的速率大于位于内侧的分解滚筒（41）转动的速率。

33.根据权利要求32所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：链轮（43）的齿数少的分解滚筒（41）的数量不超过同向转动的分解滚筒（41）的数量的一半。

34.根据权利要求30所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的分解输送机构（4）处设有物料挡停机构，物料挡停机构分设在分解输送机构（4）的两侧以使得分解输送机构（4）每次只能分解一列物料到相应的输送线（7）上。

35.根据权利要求34所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的物料挡停机构中的物料挡停气缸通过IO与运动控制器相连接。

36.根据权利要求30所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的安装板（42）上设有对着分解滚筒（41）设置的拆分光电传感器，拆分光电传感器通过IO与运动控制器相连接并将分解滚筒（41）的相应位置处的物料信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制左转电机（45）和右转电机（46）暂停驱动。

37.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的输送线（7）上跨置有转向机构（72），转向机构（72）包括跨置在输送线（7）上的转向支架（721），在转向支架（721）的前端设有监测产品朝向是否正确的转箱检测传感器（722），在转向支架（721）的内腔顶部设置有旋转气缸（723），旋转气缸（723）的下端固定有导向盘（724），导向盘（724）上的两导向槽（725）中分别设置有竖直向下穿过导向槽（725）的转向连杆（726）且转向连杆（726）能够在导向槽（725）内沿垂直于输送线（7）的方向作直线运动；所述的旋转气缸（723）旋转带动导向盘（724）转动，转动的导向盘（724）能够带动两转向连杆（726）沿导向槽（725）向内靠近夹取产品并转动至正确的朝向，之后两转向连杆（726）继续在导向盘（724）的带动下沿导向槽（725）向外远离产品并移动至导向槽（725）的远端。

38.根据权利要求37所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述转向支架（721）的顶部框架内设置有并列设置的两横向支撑架（7210），横向支撑架（7210）的底面上设置有垂直于输送线（7）设置的直线导轨（727），直线导轨（727）上嵌置有对应的转向滑块（728），转向滑块（728）的底部设有竖直设置的转向连杆（726）。

39.根据权利要求38所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的横向支撑架（7210）之间设有并列设置的短支撑（729），旋转气缸（723）固定设置在短支撑（729）的底部。

40.根据权利要求37所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述转箱检测传感器（722）的数量不少于两个，且相距最远的两个转箱检测传感器（722）之间的间距大于产品的宽度且小于产品的长度，使得转向机构（72）将产品的长度朝向转至垂直于输送线（7）的传送方向。

41.根据权利要求37或40所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的转箱检测传感器（722）通过IO与运动控制器相连接并将是否需要转箱的信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机反馈信号给运动控制器以控制旋转气缸（723）转动或者静止。

42.根据权利要求1或37所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的输送线（7）上正对分解输送机构（4）的区域两端设有相对应的对射传感器，对射传感器分别通过IO与运动控制器相连接将该区域的输送线（7）上是否有物料的实时信号通过运动控制器发送信号给工控机，工控机根据实时信号确定是否通过运动控制器控制分解输送机构（4）分解一列物料至该区域的输送线（7）上。

43.根据权利要求1或37所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述整合平台（71）的前端设有挡板（711）且在整合平台（71）的旁侧或下方设有对应机器人（9）单次抓取的物料数量的满箱光电传感器（712）。

44.根据权利要求43所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的整合平台（71）包括由整合滚筒（713）构成的整合平面，整合滚筒（713）的外侧同侧端设置在同一块带有轴承的整合侧板（714）上，而整合滚筒（713）的内侧同侧端则独立嵌置在各自对应的独立的整合轴承座（715）内，以便于机器人（9）的工夹具（91）抓取整合平台（71）上的产品。

45.根据权利要求44所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的满箱光电传感器（712）安装在对应的整合侧板（714）上或者整合滚筒（713）正下方的移动底盘（2）上，满箱光电传感器（712）分别通过IO与运动控制器相连接。

46.根据权利要求43所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述整合平台（71）后侧的输送线（7）的旁侧或下方设置挡停机构（73），挡停机构（73）包括挡停气缸（731）和挡停板（732），截面呈丄形的挡停板（732）的底面固定在挡停气缸（731）的驱动端；所述的满箱光电传感器（712）全部亮起时，则挡停气缸（731）驱动挡停板（732）水平推出或向上推出以挡住输送线（7）上的后续产品。

47.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的工夹具（91）包括安装在机器人（9）的机械臂（92）前端的安装法兰（911），安装法兰（911）的前端固定有夹具安装板（912），在夹具安装板（912）的下侧固定设置有下压板（913），下压板（913）的正上方设有上压板（914），上压板（914）的根部固定在压板升降块（915）上，压板升降块（915）的底部通过连接板安装在夹紧气缸（916）的驱动端处，夹紧气缸（916）固定安装在夹具安装板（912）上且夹具安装板（912）的中部设置有平推气缸（917），位于下压板（913）和上压板（914）之间的推板（918）安装在平推气缸（917）的驱动端，平推气缸（917）能够驱动推板（918）将产品从工夹具（91）中推出。

48.根据权利要求47所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的平推气缸（917）安装在夹紧气缸（916）的两侧或者反之。

49.根据权利要求47或48所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的平推气缸（917）和夹紧气缸（916）分别通过线路与机器人（9）相连接，机器人（9）根据工控机传递的信息对平推气缸（917）和夹紧气缸（916）进行控制。

50.根据权利要求47所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的夹具安装板（912）上设有夹具导轨（919），与夹具导轨（919）相对应的夹具滑块（9110）固定在压板升降块（915）上，使得夹紧气缸（916）带动上压板（914）升降时能够沿夹具导轨（919）升降。

51.根据权利要求47所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述下压板（913）和上压板（914）的内侧面上皆设有防滑带（9111）。

52.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的移动底盘（2）上设有位于码垛托盘进料工位（3）旁侧的托盘导出机构（8），托盘导出机构（8）能够将码垛托盘进料工位（3）上的空托盘取走。

53.根据权利要求52所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的托盘导出机构（8）包括安装底座（81），在安装底座（81）上设有能够沿安装底座（81）长度方向移动的翻转平移板（82），在翻转平移板（82）上设有翻转电机（83），翻转电机（83）的输出端连接有翻转轴（84）且翻转轴（84）通过翻转轴承座（87）支撑在翻转平移板（82）上，翻转轴（84）上固定有翻转连杆（85）且翻转连杆（85）的前端固定设置有能够吸取托盘的真空吸具（86），真空吸具（86）通过相应的真空管与真空泵相连接。

54.根据权利要求53所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的安装底座（81）上固定设置有吸具电机（88），吸具电机（88）的输出轴上设置有托盘主动轮（89），托盘主动轮（89）通过托盘同步带（810）与设置在安装底座（81）另一端的托盘被动轮（811）相连接，翻转平移板（82）通过连接件固定在托盘同步带（810）上使得翻转平移板（82）能够在吸具电机（88）的驱动下沿安装底座（81）水平移动。

55.根据权利要求53或54所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的安装底座（81）上设有沿其长度方向设置的托盘导轨（812），托盘导轨（812）设置在底座开口槽（813）的两侧且托盘导轨（812）分别与翻转平移板（82）底部设置的相应托盘滑块（814）构成配合关系。

56.根据权利要求54所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的翻转电机（83）和吸具电机（88）分别通过变频器与运动控制器相连接。

57.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述的激光扫描仪相互垂直设置在机器人（9）的旁侧，两激光扫描仪能够实时反馈机器人（9）的装车状况以指导机器人（9）装车。

58.根据权利要求1所述的激光制导全自动装车机器人系统，其特征在于：所述移动底盘（2）的后端亦设有激光扫描仪，以实时探查该激光制导全自动装车机器人系统的尾部状况并反馈给工控机。