CN108674874B - 一种仓储机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种仓储机器人，涉及智能仓储技术领域，解决了现有技术中存在的仓储机器人方向旋转机构结构复杂、制作成本较高的技术问题。该装置包括机器人本体，在机器人本体上设置行走轮，其中，所述机器人本体还包括能够控制和驱动所述行走轮变向旋转的方向驱动装置，所述方向驱动装置包括固定至本体框架并驱动所述行走轮变向旋转的方向传动件以及内套于所述方向传动件内并驱动所述行走轮行走的动力传动杆。本发明的方向驱动装置采用相套接的方向传动件和动力传动杆的设置，在由方向传动杆驱动行走轮多方向旋转的同时通过动力传动杆控制行走轮的行走速度，简化仓储机器人的驱动机构，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及智能仓储技术领域，尤其是涉及一种仓储机器人。
背景技术
仓储自动化是指在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料，是由电子计算机进行管理和控制的，不需人工搬运作业而实现收发作用的仓库。随着电子商务和随之而来的物流行业的蓬勃发展，对于现代化的仓储的要求逐渐提高。仓储机器人涉及到的技术有图像识别、传感技术、机械控制、寻迹技术、运动控制等。国内仓储机器人主要从事搬运和码垛作业，其功能是抓取、移动货架和货品，将货品发送至拣选员工，随后进行包装和发货，对于提高仓库拣选效率，减少人工管理，实现仓储的全面自动化有积极的作用。
以亚马逊机器人、Fetch和Freight为代表的物料仓储机器人的主要原理为例，自动导航移动至指定的货架附近，利用升举系统托举货架离地并移动至拣选平台、旋转货架以提供指定物体所在的一侧进行工作。其中举升系统是机器人的核心之一，其举升系统的负重能力、移动稳定性以及旋转精确度将对物流系统的整体效率产生重要的影响。
目前机器人在国内整个物流领域的应用主要集中于两种，从而包装码垛作业的机器人和从事自动化搬运的机器人，而对于搬运机器人来说，驱动机器人来运行和行走的驱动机构一般存在结构复杂、制造成本较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的仓储机器人，以解决现有技术中存在的仓储机器人方向旋转机构结构复杂、制作成本较高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种仓储机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体上设置行走轮，其中，所述机器人本体还包括能够控制和驱动所述行走轮变向旋转的方向驱动装置，所述方向驱动装置包括固定至本体框架并驱动所述行走轮变向旋转的方向传动件以及内套于所述方向传动件内并驱动所述行走轮行走的动力传动杆。
根据本发明的一种优选实施方式，所述本体框架为立方体结构，所述方向驱动装置以平行于所述本体框架的立柱的方式设置在所述本体框架的所述立柱上。
根据本发明的一种优选实施方式，其中，所述方向传动件为管型结构，所述方向传动件通过轴承连接件与承载所述方向传动件的所述立柱固定连接，在所述方向传动件的顶部设置有第一驱动轮，所述第一驱动轮由第一驱动装置进行控制。
根据本发明的一种优选实施方式，在所述方向传动件的底部设置所述行走轮，所述行走轮与所述方向传动件通过支架相连接。
根据本发明的一种优选实施方式，所述支架通过轴承与所述方向传动件底部连接。
根据本发明的一种优选实施方式，所述动力传动杆套设在管型结构的所述方向传动件内，在所述动力传动杆的底部具有动力传动齿轮，在所述动力传动杆的顶部设置有第二驱动轮，所述第二驱动轮由第二驱动装置进行控制。
根据本发明的一种优选实施方式，在所述行走轮的其中一个侧面设置有与所述行走轮固定连接的驱动齿轮，其中，所述动力传动杆的动力传动齿轮与所述驱动齿轮相啮合。
根据本发明的一种优选实施方式，所述机器人本体还包括托架，所述托架通过第一电动伸缩机构与所述机器人本体的本体框架固定连接。
根据本发明的一种优选实施方式，所述托架包括两条相互平行设置的水平杆，每条所述水平杆分别由至少2个第一电动伸缩机构竖直连接并固定至所述本体框架上。
根据本发明的一种优选实施方式，在每条所述水平杆上还水平连接有第二电动伸缩机构，所述第二电动伸缩机构为双向伸缩装置，在所述第二电动伸缩机构的两端分别固定与所述水平杆垂直的竖直杆。
基于上述技术方案，本发明实施例的仓储机器人至少具有以下技术效果：
本发明提供的一种仓储机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体上设置行走轮，其中，所述机器人本体还包括能够控制和驱动所述行走轮变向旋转的方向驱动装置，所述方向驱动装置包括固定至本体框架并驱动所述行走轮变向旋转的方向传动件以及内套于所述方向传动件内并驱动所述行走轮行走的动力传动杆。因此，本发明的方向驱动装置采用相套接的方向传动件和动力传动杆的设置，在由方向传动杆驱动行走轮多方向旋转的同时通过动力传动杆控制行走轮的行走速度，简化仓储机器人的驱动机构的同时，降低仓储机器人的制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的仓储机器人的结构示意图；
图2是用于本发明的仓储机器人的仓储货架的结构示意图。
图中：1-第1轨道；2-第2轨道；3-第3轨道；4-第4轨道；5-第5轨道；6-第6轨道；7-第7轨道；1’-第8轨道；2’-第9轨道；3’-第10轨道；4’-第11轨道；5’-第12轨道；6’-第13轨道；7’-第14轨道；10-本体框架；11-托架；12-第一电动伸缩机构；13-伸缩部；14-驱动部；15-第二电动伸缩机构；16-第一驱动轮；17-第二驱动轮；18-动力传动杆；19-方向传动件；20-行走轮；21-立柱；22-支架；23-水平杆；24-竖直杆；30-目标存取物。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种仓储机器人。如图1所示，图1示出了本发明的仓储机器人的结构示意图。本发明的仓储机器人包括机器人本体，在机器人本体上设置行走轮20。优选的，为了使仓储机器人平稳行走，机器人本体上设置有4个行走轮20。其中，机器人本体还包括能够控制和驱动行走轮20变向旋转的方向驱动装置。方向驱动装置用于驱动行走轮20的多方向自由旋转同时控制行走轮20的行走速度。方向驱动装置包括固定至本体框架10并驱动行走轮20变向旋转的方向传动件19以及内套于方向传动件19内并驱动行走轮20行走的动力传动杆18。通过相套设的方式设置方向传动件19和动力传动杆18，在方向自由转向的同时也不会影响行走轮动力的传动。
优选的，本体框架10为立方体结构。优选的，本体框架10为如图1所示的立方体框架。本体框架10位于机器人本体的上部，用于承载方向驱动装置和托架的作用。采用本体框架的形式能够方便调整机器人本体的尺寸。同时，减轻机器人本体的总重量。优选的，方向驱动装置以平行于本体框架10的立柱21的方式设置在本体框架10的立柱21上。如此设置，使得方向驱动装置也能够起到支撑本体框架10的作用。
优选的，方向传动件19为管型结构。管型结构的方向传动件不会占用太多的空间，同时起到支撑本体框架的作用。即，方向传动件19为内部中空的管型结构件。优选的，方向传动件19通过轴承连接件与承载方向传动件19的立柱21连接。使其能够连接至立柱21上。优选的，在方向传动件19的顶部设置有第一驱动轮16。第一驱动轮16由第一驱动装置进行控制。第一驱动轮16可以是动力齿轮或者皮带轮。第一驱动装置包括驱动电机、燃油机或变速轮箱等驱动装置。优选的，第一驱动轮16与方向传动件19固定连接，以便通过第一驱动装置控制第一驱动轮16的旋转以带动方向传动件19的转动。优选的，仓储机器人的4个行走轮分别设置4个第一驱动轮。每个第一驱动轮可以有独立的第一驱动装置单独提供动力控制，也可以是两个或两个以上的第一驱动轮通过皮带或链条连接提供动力。
优选的，在方向传动件19的底部设置行走轮20。行走轮20与方向传动件19通过支架22相连接。以便通过第一驱动轮16以及第一驱动装置驱动行走轮多方向自由旋转。优选的，支架22通过轴承与方向传动件19底部连接。
优选的，动力传动杆18套设在管型结构的方向传动件19内。在动力传动杆18的底部具有动力传动齿轮。优选的，在动力传动杆18的顶部设置有第二驱动轮17，第二驱动轮17由第二驱动装置进行控制。优选的，第二驱动轮17可以是动力齿轮或者皮带轮。第二驱动装置可以是与第一驱动装置相互独立的驱动电机、燃油机或变速轮箱。
优选的，在行走轮20的其中一个侧面设置有与行走轮20固定连接的驱动齿轮。优选的，所述驱动齿轮可以与行走轮20同轴固定。以便驱动轮齿带动行走轮20行走。其中，动力传动杆18的动力传动齿轮与驱动齿轮相啮合，从而通过动力传动杆18顶部的第二驱动轮和第二驱动装置驱动动力传动齿轮转动以便通过驱动齿轮带动行走轮20的行走。
优选的，机器人本体还包括托架11。优选的，托架11设置在本体框架10的下方且位于由4个方向驱动装置围成的空间内部，用于托起货物。优选的，托架11通过第一电动伸缩机构12与机器人本体的本体框架10固定连接。优选的，托架11水平的设置在本体框架10的下方。优选的，托架11包括两条相互平行设置的水平杆23。每条水平杆23分别由至少2个第一电动伸缩机构12竖直固定至本体框架10上。优选的，第一电动伸缩机构12包括驱动部14和伸缩部13，其中，伸缩部13的一端与驱动部14固定并由驱动部14驱动其伸缩长度；伸缩部13的另一端与水平杆23连接，优选的，伸缩部13与水平杆23铆接。优选的，驱动部14的与伸缩部13相对的一端铆接至本体框架10上。优选的，第一电动伸缩机构12可以是液压动力传动装置，例如液压千斤顶；也可以是电动螺旋杆伸缩装置。优选的，第一电动伸缩机构12为单向伸缩。通过第一电动伸缩机构12控制托架11在竖直方向的移动。
优选的，在每条水平杆23上还水平连接有第二电动伸缩机构15。优选的，第二电动伸缩机构15铆接至水平杆23上。优选的，在每条水平杆23的朝向机器人本体内部的方向水平连接第二电动伸缩机构15。优选的，第二电动伸缩机构15为双向伸缩装置。即，第二电动伸缩机构15为能够向两侧伸缩的装置。优选的，第二电动伸缩机构15可以是液压动力传动装置，例如液压千斤顶；也可以是电动螺旋杆伸缩装置。优选的，第二电动伸缩机构15包括位于中间的且与水平杆23固定连接的驱动部14以及分别位于驱动部14两端的伸缩部13。在第二电动伸缩机构15的两端分别固定与水平杆23垂直的竖直杆24。优选的，竖直杆24与位于驱动部两端的伸缩部13固定，优选的，竖直杆24与是伸缩部13铆接。以便第二电动伸缩机构15能够水平控制竖直杆24的水平移动。
优选的，本发明的仓储机器人还设有无线探测设置，使得本发明的仓储机器人能够沿仓储货架间的具有无线信号的轨道运行。当需要搬运货物时，通过第一电动伸缩机构12将托架11收起，并运行至目标存取物正上方。通过第一电动伸缩机构12将托架11沿竖直方向下放至地面，第二电动伸缩机构15使竖直杆沿水平方向向内收缩，使得竖直杆分别拖住目标存取物底部。通过第一电动伸缩机构收缩并提起目标存取物运行至仓库存放处，下放目标存取物，然后收起托架返回，完成存放过程。
图2示出了用于本发明的仓储机器人的仓储货架的结构示意图。本发明的仓储机器人还包括控制器，控制器用于控制仓储机器人在仓储货架之间的移动以便对指定的货物进行搬运，优选的，本发明实施例的第一驱动装置、第二驱动装置、第一电动伸缩机构和/或第二电动伸缩机构均与控制器相连接，以便通过控制器进行控制。优选的，参照图2所示，在仓储货架之间设置有无线信号通信的横向轨道即第1轨道1、第2轨道2、第3轨道3、第4轨道4、第5轨道5、第6轨道6和第7轨道7，以及分别与上述横向轨道垂直交叉形成的竖向轨道即第8轨道1’、第9轨道2’、第10轨道3’、第11轨道4’、第12轨道5’、第13轨道6’以及第14轨道7’。优选的，每条横向轨道均与其他竖向轨道形成有交叉点。优选的，用于本发明的仓储货架相邻的目标存取物30之间的距离可以仅容纳本发明的仓储机器人的单行行走轮，单行行走轮是指位于仓储机器人单侧的一对行走轮。本发明的仓储机器人在控制器的驱动作用下，接收到搬运指令以及具体的货物位置后，控制器驱动仓储机器人运行，并且在运行至无线信号的轨道相交处，驱动行走轮90度方向旋转，使仓储机器人跨过货物运行至目标存取物上方，然后通过托架将货物托起。本发明的仓储机器人的设置能够实现仓储货物的高密度存放，无需设置大面积专用的容纳机器人的转运通道和转弯半径面积通道。只要货物与货物之间的距离能够容纳单个行走轮行走即可，因此，能够实现超高密度的货物存放。优选的，本发明的仓储机器人的尺寸可以以目标存取物所需的尺寸而定，以便机器人能够跨越货物行走至目标存取物的正上方。
本发明的仓储机器人的方向驱动装置的方向传动件能够控制行走轮360度进行旋转。而且在本发明实施例中，4个方向传动件可以分别有4个独立的驱动装置进行驱动。因此，以机器人长度方向为纵向时，使行走轮的方向垂直于机器人长度方向，仓储机器人可以横向行驶。当机器人的双前轮与双后轮向相反侧方向运行时，可使得机器人在不改变重心原点的情况下原地掉头。该方向驱动装置可以适用于汽车，可使汽车原地快速掉头。同时，用于本发明的仓储机器人的仓储货架之间可以实现高密度的存放功能，仅需货物与货物之间的距离能够容纳仓储机器人的单行行走轮即可，无需专用的机器人转运通道。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种仓储机器人，其特征在于：包括机器人本体，在所述机器人本体上设置行走轮(20)，其中，所述机器人本体还包括能够控制和驱动所述行走轮(20)变向旋转的方向驱动装置，所述方向驱动装置包括固定至本体框架(10)并驱动所述行走轮(20)变向旋转的方向传动件(19)以及内套于所述方向传动件(19)内并驱动所述行走轮(20)行走的动力传动杆(18)；
所述机器人本体还包括托架(11)，所述托架(11)通过第一电动伸缩机构(12)与所述机器人本体的本体框架(10)固定连接；
所述托架(11)包括两条相互平行设置的水平杆(23)，每条所述水平杆(23)分别由至少2个第一电动伸缩机构(12)竖直固定至所述本体框架(10)上；
在每条所述水平杆(23)上还水平连接有第二电动伸缩机构(15)，所述第二电动伸缩机构(15)为双向伸缩装置，在所述第二电动伸缩机构(15)的两端分别固定于所述水平杆(23)垂直的竖直杆(24)；
所述仓储机器人还设有使所述仓储机器人能够沿仓储货架间的具有无线信号的轨道运行的无线探测设置；当需要搬运货物时，通过所述第一电动伸缩机构（12）将所述托架（11）收起，并运行至目标存取物正上方；通过所述第一电动伸缩机构（12）将所述托架（11）沿竖直方向下放至地面，所述第二电动伸缩机构（15）使所述竖直杆（24）沿水平方向向内收缩，使得所述竖直杆（24）分别拖住目标存取物底部；通过所述第一电动伸缩机构（12）收缩并提起目标存取物运行至仓库存放处，下放目标存取物，然后收起所述托架（11）返回，完成存放过程。
2.根据权利要求1所述的仓储机器人，其特征在于，所述本体框架(10)为立方体结构，所述方向驱动装置以平行于所述本体框架(10)的立柱(21)的方式设置在所述本体框架(10)的所述立柱(21)内。
3.根据权利要求2所述的仓储机器人，其特征在于，其中，所述方向传动件(19)为管型结构，所述方向传动件(19)通过轴承连接件与承载所述方向传动件(19)的所述立柱(21)固定连接，在所述方向传动件(19)的顶部设置有第一驱动轮(16)，所述第一驱动轮(16)由第一驱动装置进行控制。
4.根据权利要求3所述的仓储机器人，其特征在于，在所述方向传动件(19)的底部设置所述行走轮(20)，所述行走轮(20)与所述方向传动件(19)通过支架(22)相连接。
5.根据权利要求4所述的仓储机器人，其特征在于，所述支架(22)通过轴承与所述方向传动件(19)底部连接。
6.根据权利要求5所述的仓储机器人，其特征在于，所述动力传动杆(18)套设在管型结构的所述方向传动件(19)内，在所述动力传动杆(18)的底部具有动力传动齿轮，在所述动力传动杆(18)的顶部设置有第二驱动轮(17)，所述第二驱动轮(17)由第二驱动装置进行控制。
7.根据权利要求6所述的仓储机器人，其特征在于，在所述行走轮(20)的其中一个侧面设置有与所述行走轮(20)同轴固定的驱动齿轮，其中，所述动力传动杆(18)的动力传动齿轮与所述驱动齿轮相啮合。
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