CN109383967B - 一种自动化仓储系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化仓储系统及其工作方法。该系统包括管理中心、第一智能仓储机器人、第二智能仓储机器人以及分布于仓储区域的若干个货架组，第一智能仓储机器人包括底座，底座底部设有第一摄像头和行走机构，底座左右两侧设有货架爬升装置，底座上设有驱动货架爬升装置张开/缩回的伸缩机构，底座顶部设有用于抓取物品的第一机械臂以及带动第一机械臂转动的转动机构，第二智能仓储机器人包括移动底盘和用于抓取物品的第二机械臂，移动底盘底部设有第二摄像头，移动底盘前端设有储货装置，移动底盘后端设有带动第二机械臂沿竖直方向运动的升降装置。本发明无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率。

Description

一种自动化仓储系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及智能仓储技术领域，尤其涉及一种自动化仓储系统及其工作方法。

背景技术

智能仓储是物流过程的一个环节，智能仓储的应用，保证了货品仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对库存货品的批次、保质期等进行管理。

目前，智能仓储是在仓库内设置多个放置货品的货架，智能仓储机器人根据无线指令的订单将货品所在货架从仓库搬运至员工处理区，工作人员在员工处理区挑拣、扫描商品。但是，这种智能仓储机器人只能搬运整个货架，对自身的承重等性能要求较高，成本较高，货架的重量、高度等也受到限制，工作人员在货架上找寻订单货品，效率较低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种自动化仓储系统及其工作方法，其无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种自动化仓储系统，包括管理中心、第一智能仓储机器人、第二智能仓储机器人以及分布于仓储区域的若干个货架组，所述第一智能仓储机器人包括底座，所述底座底部设有第一摄像头和行走机构，所述底座左右两侧设有货架爬升装置，所述底座上设有驱动货架爬升装置张开/缩回的伸缩机构，所述底座顶部设有用于抓取物品的第一机械臂以及带动第一机械臂转动的转动机构，所述底座上还设有第一控制器和第一无线通信模块，所述第一控制器分别与第一摄像头、行走机构、货架爬升装置、伸缩机构、第一机械臂、转动机构和第一无线通信模块电连接，所述第二智能仓储机器人包括移动底盘和用于抓取物品的第二机械臂，所述移动底盘底部设有第二摄像头，所述移动底盘前端设有储货装置，所述移动底盘后端设有带动第二机械臂沿竖直方向运动的升降装置，所述移动底盘上还设有第二控制器和第二无线通信模块，所述第二控制器分别与移动底盘、第二机械臂、第二摄像头、升降装置和第二无线通信模块电连接，所述货架组包括相对设置的两个货架，两个货架相对的侧面都设有供货架爬升装置爬升的轨道，所述第一无线通信模块、第二无线通信模块都能够与管理中心无线通信。

在本技术方案中，第一摄像头、第二摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助第一智能仓储机器人、第二智能仓储机器人定位，实现在仓储区域自由移动。

仓储区域分布有若干并排的货架组。第一智能仓储机器人要在货架组爬升时，先移动到两个相对货架之间，左右两侧的货架爬升装置分别对着一个货架，伸缩机构驱动两个货架爬升装置张开与对应轨道接触，通过货架爬升装置在货架组上升/下降。第一机械臂用于抓取货品，转动机构带动第一机械臂转动，便于抓取不同货架的货品。第二智能仓储机器人通过升降装置带动第二机械臂升降，第二机械臂用于将储货装置上的货品取下放到货架上，或者将货架上的货品取下放到储货装置上。第一智能仓储机器人在货架组上爬升/下降，用于调整货架上货品的储货位，将位于货架较低位置的低周转率货品搬运到货架较高位置，将位于货架较高位置的高周转率货品搬运到货架较低位置，便于第二智能仓储机器人能够直接取放货架较低位置的高周转率货品。第二智能仓储机器人用于分拣货品，在货架与工作人员所在的工作台之间移动，取放货品。

作为优选，所述货架爬升装置包括支架、位于支架前后两端的链轮以及驱动链轮转动的驱动机构，所述驱动机构与第一控制器电连接，所述轨道包括沿纵向设置的两条相互平行的链条，所述链条与链轮匹配。

作为优选，所述支架上设有受驱动机构驱动的传动杆，货架爬升装置的两个链轮分别设置在传动杆两端，所述底座左右两侧设有水平设置的滑槽，支架上设有与滑槽匹配的滑条，所述支架上的滑条位于所在一侧的滑槽内且可沿滑槽滑动，所述伸缩机构包括位于底座下方的横向支撑板、驱动横向支撑板升降的升降机构以及对称设置在横向支撑板左右两端的左张开机构、右张开机构，所述左张开机构包括左倾斜支撑板，所述左倾斜支撑板较低一端通过第一转轴与横向支撑板左端铰接，所述左倾斜支撑板较高一端通过第二转轴与左侧的支架铰接，所述右张开机构包括右倾斜支撑板，所述右倾斜支撑板较低一端通过第三转轴与横向支撑板右端铰接，所述右倾斜支撑板较高一端通过轴承与右侧的支架上的传动杆连接，所述驱动机构包括固定套设在右侧的支架的传动杆上的第一传动齿轮、与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮、驱动第二传动齿轮转动的第一驱动电机、固定套设在右侧的支架的传动杆上且位于右倾斜支撑板较高一端的第一右皮带轮、转动设置在横向支撑板右端且与第三转轴同轴的第二右皮带轮、转动设置在横向支撑板左端且与第二转轴同轴的第二左皮带轮、转动设置在左倾斜支撑板较高一端且与第一转轴同轴的第一左皮带轮、与第一左皮带轮同轴连接的第三传动齿轮、固定套设在左侧的支架的传动杆上且于第三传动齿轮啮合的第四传动齿轮，所述第二左皮带轮与第二右皮带轮通过第一皮带连接，所述第一左皮带轮与第二左皮带轮通过第二皮带连接，所述第一右皮带轮与第二右皮带轮通过第三皮带连接，所述第一控制器分别与升降机构和第一驱动电机电连接。

作为优选，所述支架下部前后两端还设有顶升机构，所述顶升机构包括第一导向槽和顶升杆，所述第一导向槽包括倾斜部和水平部，所述倾斜部从外至内向下倾斜设置，所述水平部外端与倾斜部的较低一端连通，所述顶升杆顶端位于水平部上方且与支架铰接，所述顶升杆底端设有滚轮，所述顶升杆上设有嵌入第一导向槽并可沿第一导向槽滑动的限位块，当货架爬升装置处于完全缩回状态时，限位块位于倾斜部内，当货架爬升装置处于完全张开状态时，限位块位于水平部内。

作为优选，所述第一机械臂包括底板、可沿底板移动的电动伸缩中间板、可沿电动伸缩中间板移动的电动伸缩顶板，所述电动伸缩顶板前后两端设有档条，所述第一控制器分别与电动伸缩中间板和电动伸缩顶板电连接。

作为优选，所述储货装置包括若干个从上至下并排设置的托板，所述移动底盘上设有若干个可沿移动底盘前后移动的移动机构，移动机构与托板一一对应，所述托板两侧设有连接柱，所述托板通过连接柱与对应的移动机构连接，所述移动机构与第二控制器电连接。

作为优选，所述升降装置包括立柱，所述立柱上设有可沿立柱上下移动的升降柱以及驱动升降柱上下移动的第一驱动模块，所述升降柱底部设有第一同步带轮，所述升降柱顶部设有第二同步带轮，所述第一同步带轮与第二同步带轮通过同步带连接，所述升降柱上沿纵向设有第一导轨以及可在第一导轨上滑动的第一滑块，所述第二机械臂设置在第一滑块上，所述第一滑块与同步带固定连接，所述升降柱底部还设有齿轮，所述齿轮与第一同步带轮同轴连接，所述立柱上沿纵向设有齿条，所述齿轮与齿条啮合，所述第二控制器与第一驱动模块电连接。

作为优选，所述移动机构包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第二驱动模块，所述两个移动结构分别位于托板两个连接柱的正下方，所述移动结构包括设置在移动底盘上的第二导向槽以及可沿第二导向槽滑动的移动条，所述第二导向槽沿移动底盘前后走向设置，所述移动条与其上方对应的连接柱固定连接，所述第二驱动模块包括螺纹丝杆、套设在螺纹丝杆上的丝母以及驱动螺纹丝杆转动的第二驱动电机，所述移动条通过第一连接件与丝母连接，所述第二驱动电机与第二控制器电连接。

作为优选，所述移动底盘上并排设有两个电池放置装置，所述电池放置装置包括顶部开口的电池盒、位于电池盒后侧的插头以及位于电池盒前侧的电磁铁，所述电池盒后侧设有与插头匹配的插座，所述电池盒内设有电池，所述电池盒由铁磁性材料制成，所述电磁铁通过第二连接件与任意一个托板的连接柱连接，所述电磁铁与第二控制器电连接，每个插头通过对应的开关模块与第二控制器的电源端电连接，所述开关模块的控制端与第二控制器电连接。

正常状态时，两个电池盒上的插座都与对应插头插接，第二控制器控制一个开关模块导通，另一个开关模块断开，只有一个电池盒内的电池给第二智能仓储机器人供电。

本发明的一种自动化仓储系统的工作方法，用于上述的一种自动化仓储系统，包括以下步骤：

取货流程如下：

当管理中心接收到取货指令时，管理中心查找出放有需取货品的周转箱所在的货架储货位的位置；

如果该周转箱所在储货位高度高于第二智能仓储机器人能够抓取的最高高度，则管理中心调度第一智能仓储机器人将该周转箱从货架的当前储货位转运到货架上第二智能仓储机器人能够抓取的临时储货位处，并将该周转箱转运后的临时储货位位置发送给第二智能仓储机器人，调度第二智能仓储机器人将该周转箱取下运送到对应工作台，完成取货操作；

如果该周转箱所在储货位高度不高于第二智能仓储机器人能够抓取的最高高度，则管理中心调度第二智能仓储机器人将该周转箱取下运送到对应工作台，完成取货操作；

上货流程如下：

工作台的工作人员将需上货货品放入第二智能仓储机器人上用于放置需上货货品的周转箱内，通过智能设备发送上货指令给管理中心，管理中心判断需上货货品是否为高周转率货品；

如果上货货品不是高周转率货品，则管理中心选取一个第二智能仓储机器人不能够直接抓取的高度的空闲储货位用于放置该周转箱，调度第二智能仓储机器人移动到对应货架，将该周转箱放置到货架的临时储货位上，然后调度第一智能仓储机器人将该周转箱从临时储货位转运到管理中心选取的空闲储货位处，完成上货操作；

如果上货货品是高周转率货品，则管理中心选取一个第二智能仓储机器人能够直接抓取的高度的空闲储货位用于放置该周转箱，调度第二智能仓储机器人将该周转箱运送到管理中心选取的空闲储货位处，完成上货操作。

本发明的有益效果是：无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是第一智能仓储机器人的电路原理连接框图；

图4是第一智能仓储机器人的结构示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是第一智能仓储机器人的底部结构示意图；

图7是货架爬升装置完全缩回时的状态示意图；

图8是第一智能仓储机器人位于货架组上的示意图；

图9是图8中B处放大图；

图10是第二智能仓储机器人的结构示意图；

图11是第二智能仓储机器人的电路原理连接框图；

图12是移动底盘的底面示意图；

图13是升降装置的结构示意图；

图14是升降装置的侧视图；

图15是储货装置的前视图；

图16是图15的C-C剖视图；

图17是电池放置装置的结构示意图；

图18是第二机械臂的结构示意图；

图19是图18的D-D剖视图。

图中：1、底座，2、第一摄像头，3、行走机构，4、伸缩机构，5、第一机械臂，6、转动机构，7、支架，8、链轮，9、驱动机构，10、传动杆，11、滑条，12、横向支撑板，13、左倾斜支撑板，14、右倾斜支撑板，15、第一传动齿轮，16、第二传动齿轮，17、第一右皮带轮，18、第二右皮带轮，19、第二左皮带轮，20、第一左皮带轮，21、第三传动齿轮，22、第四传动齿轮，23、丝杆，24、第一导向槽，25、顶升杆，26、倾斜部，27、水平部，28、滚轮，29、第一驱动轮，30、减速机，31、第二伺服电机，32、第一万向轮，33、导向杆，34、滑套，35、挡块，36、弹簧，37、导向轮，38、底板，39、电动伸缩中间板，40、电动伸缩顶板，41、挡条，42、第一控制器，43、第一智能仓储机器人，44、第二智能仓储机器人，45、货架，46、周转箱，47、链条，48、第三导向槽，49、第一无线通信模块，50、管理中心，51、移动底盘，52、第二机械臂，53、第二摄像头，54、升降装置，55、托板，56、移动机构，57、连接柱，58、第二控制器，59、第二无线通信模块，60、立柱，61、升降柱，62、第一同步带轮，63、第二同步带轮，64、同步带，65、第一导轨，66、第一滑块，67、齿轮，68、齿条，69、第二导向槽，70、移动条，71、螺纹丝杆，72、丝母，73、电池盒，74、插头，75、电磁铁，76、插座，77、第二连接件，78、开关模块，79、连接座，80、第一电机，81、第一横臂，82、第二横臂，83、第二电机，84、第三电机，85、基板，86、第一抓手，87、第二抓手，88、第三摄像头，89、底盘，90、第二驱动轮，91、第二万向轮，92、电池，93、第二驱动电机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种自动化仓储系统，如图1、图2、图3、图4、图10、图11所示，包括管理中心50、第一智能仓储机器人43、第二智能仓储机器人44以及分布于仓储区域的若干个货架组，第一智能仓储机器人43包括底座1，底座1底部设有第一摄像头2和行走机构3，底座1左右两侧设有货架爬升装置，底座1上设有驱动货架爬升装置张开/缩回的伸缩机构4，底座1顶部设有用于抓取物品的第一机械臂5以及带动第一机械臂5转动的转动机构6，底座1上还设有第一控制器42和第一无线通信模块49，第一控制器42分别与第一摄像头2、行走机构3、货架爬升装置、伸缩机构4、第一机械臂5、转动机构6和第一无线通信模块49电连接，第二智能仓储机器人44包括移动底盘51和用于抓取物品的第二机械臂52，移动底盘51底部设有第二摄像头53，移动底盘51前端设有储货装置，移动底盘51后端设有带动第二机械臂52沿竖直方向运动的升降装置54，移动底盘51上还设有第二控制器58和第二无线通信模块59，第二控制器58分别与移动底盘51、第二机械臂52、第二摄像头53、升降装置54和第二无线通信模块59电连接，货架组包括相对设置的两个货架45，两个货架45相对的侧面都设有供货架爬升装置爬升的轨道，第一无线通信模块49、第二无线通信模块59都能够与管理中心50无线通信。

货架45上设有用于放置货品的周转箱46。周转箱统一规格，便于第一机械臂、第二机械臂抓取，每个周转箱内放置有同一种货品。

第一摄像头、第二摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助第一智能仓储机器人、第二智能仓储机器人定位，实现在仓储区域自由移动。第一智能仓储机器人通过第一无线通信模块接收管理中心发送的无线指令，第二智能仓储机器人通过第二无线通信模块接收管理中心发送的无线指令。

仓储区域分布有若干并排的货架组。第一智能仓储机器人要在货架组爬升时，先移动到两个相对货架之间，左右两侧的货架爬升装置分别对着一个货架，伸缩机构驱动两个货架爬升装置张开与对应轨道接触，通过货架爬升装置在货架组上升/下降。第一机械臂用于抓取周转箱，转动机构带动第一机械臂转动，便于抓取不同货架的周转箱。

第二智能仓储机器人通过升降装置带动第二机械臂升降，第二机械臂用于将储货装置上的周转箱取下放到货架上，或者将货架上的周转箱取下放到储货装置上。

第一智能仓储机器人在货架组上爬升/下降，用于调整货架上周转箱的储货位，将位于货架较低位置的低周转率货品所在周转箱搬运到货架较高位置，将位于货架较高位置的高周转率货品所在周转箱搬运到货架较低位置，便于第二智能仓储机器人能够直接取放货架较低位置的高周转率货品所在周转箱。第二智能仓储机器人用于分拣货品，在货架与工作人员所在的工作台之间移动，取放周转箱。

由于第二智能仓储机器人不能爬升货架，而货架又设置的很高，因此，第二智能仓储机器人只能抓取货架较低位置的周转箱，而第一智能仓储机器人则配合第二智能仓储机器人工作，提前将第二智能仓储机器人需取货品所在周转箱搬运到货架较低位置。本系统中，货架的高度可以设置的非常高。结合第一智能仓储机器人与第二智能仓储机器人配合工作，大大增强了仓库利用率和分拣效率。

管理中心接收外部设备发送的订单，根据订单调配第一智能仓储机器人、第二仓储机器人工作，同时具有入库业务、出库业务、仓库调拨和虚仓管理等功能，对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用。

如图4、图5、图9所示，货架爬升装置包括支架7、位于支架7前后两端的链轮8以及驱动链轮8转动的驱动机构9，驱动机构9与第一控制器42电连接，轨道包括沿纵向设置的两条相互平行的链条47，链条47与链轮8匹配。

第一智能仓储机器人要在货架组爬升时，先移动到两个相对的货架之间，如图8、图9所示，左右两侧的货架爬升装置分别对着一个货架，伸缩机构驱动两个货架爬升装置张开，使得每个货架爬升装置前后两端的链轮与对应一侧的货架上的两条链条分别接触啮合，由于两个货架爬升装置向两侧张开抵住两侧的货架，驱动链轮转动就可以带动智能仓储机器人沿货架的链条上升/下降。

如图2、图8所示，货架45包括架体，架体上从上至下设有若干个用于放置周转箱46的储货位，储货位包括对称设置在架体左右两内侧壁上的托条，两托条之间的距离大于第一机械臂5的宽度，两托条之间的距离小于周转箱46的宽度。

自动化仓储系统还包括设置在仓储区域地面上的若干个用于定位的二维码标签。智能仓储机器人通过摄像头识别二维码进行自身定位，运动到指定位置。

如图4、图5、图6、图9所示，支架7上设有受驱动机构9驱动的传动杆10，货架爬升装置的两个链轮8分别设置在传动杆10两端，每个链轮8外侧都对应设有一个导向轮37，每条链条47内侧都设有与导向轮37匹配的第三导向槽48。底座1左右两侧设有水平设置的滑槽，支架7上设有与滑槽匹配的滑条11，支架7上的滑条11位于所在一侧的滑槽内且可沿滑槽滑动，伸缩机构4包括位于底座1下方的横向支撑板12、驱动横向支撑板12升降的升降机构以及对称设置在横向支撑板12左右两端的左张开机构、右张开机构，左张开机构包括左倾斜支撑板13，所述左倾斜支撑板13较低一端通过第一转轴与横向支撑板12左端铰接，左倾斜支撑板13较高一端通过第二转轴与左侧的支架7铰接，右张开机构包括右倾斜支撑板14，右倾斜支撑板14较低一端通过第三转轴与横向支撑板12右端铰接，所述右倾斜支撑板14较高一端通过轴承与右侧的支架7上的传动杆10连接，驱动机构9包括固定套设在右侧的支架7的传动杆10上的第一传动齿轮15、与第一传动齿轮15啮合的第二传动齿轮16、驱动第二传动齿轮16转动的第一驱动电机、固定套设在右侧的支架7的传动杆10上且位于右倾斜支撑板14较高一端的第一右皮带轮17、转动设置在横向支撑板12右端且与第三转轴同轴的第二右皮带轮18、转动设置在横向支撑板12左端且与第二转轴同轴的第二左皮带轮19、转动设置在左倾斜支撑板13较高一端且与第一转轴同轴的第一左皮带轮20、与第一左皮带轮20同轴连接的第三传动齿轮21、固定套设在左侧的支架7的传动杆10上且于第三传动齿轮21啮合的第四传动齿轮22，第二左皮带轮19与第二右皮带轮18通过第一皮带连接，第一左皮带轮20与第二左皮带轮19通过第二皮带连接，第一右皮带轮17与第二右皮带轮18通过第三皮带连接，第一控制器42分别与升降机构和第一驱动电机电连接。

需要驱动货架爬升装置张开时，升降机构驱动横向支撑板上升，左倾斜支撑板向左伸出将左侧支架向左推出，左侧支架上的滑条沿滑槽向左移动，右倾斜支撑板向右伸出将右侧支架向右推出，右侧支架上的滑条沿滑槽向右移动。需要驱动货架爬升装置缩回时，升降机构驱动横向支撑板下降即可。货架爬升装置完全缩回时的状态如图7所示。货架爬升装置张开时的状态如图5所示。

需驱动链轮转动时，第一驱动电机驱动第二传动齿轮转动，第二传动齿轮带动第一传动齿轮转动，第一传动齿轮带动右侧支架的传动杆转动，右侧支架的传动杆带动其前后两端的链轮转动，同时右侧支架的传动杆带动第一右皮带轮转动，第一右皮带轮带动第二右皮带轮转动，第二右皮带轮带动第二左皮带轮转动，第二左皮带轮带动第一左皮带轮转动，第一左皮带轮带动第三传动齿轮转动，第三传动齿轮带动第四传动齿轮转动，第四传动齿轮带动左侧支架的传动杆转动，左侧支架的传动杆带动其前后两端的链轮转动，且左侧支架的传动杆上的链轮转动方向与右侧支架的传动杆上的链轮转动方向正好相反。通过上述方式，驱动机构实现对链轮的驱动，实现第一智能仓储机器人在货架组处的上升/下降。

货架的每条链条边上都有一条与其平行的第三导向槽，第三导向槽的底部水位位置高于对应链条的底部水位位置。当货架爬升装置前后两端的链轮与对应一侧的货架上的两条链条分别接触啮合时，每个链轮外侧的导向轮也位于对应第三导向槽的下方，当链轮转动带动第一智能仓储机器人向上移动后，导向轮进入第三导向槽，保证第一智能仓储机器人沿链条稳定上升/下降。

如图5所示，升降机构包括设置在底座1底部的丝杆23以及驱动丝杆23转动的第一伺服电机，横向支撑板12上设有供丝杆23穿过螺纹孔，丝杆23穿过螺纹孔与横向支撑板12螺纹连接，第一控制器42与第一伺服电机电连接。

支架7下部前后两端还设有顶升机构，顶升机构包括第一导向槽24和顶升杆25，第一导向槽24包括倾斜部26和水平部27，倾斜部26从外至内向下倾斜设置，水平部27外端与倾斜部26的较低一端连通，顶升杆25顶端位于水平部上方且与支架7铰接，顶升杆25底端设有滚轮28，顶升杆25上设有嵌入第一导向槽24并可沿第一导向槽24滑动的限位块，当货架爬升装置处于完全缩回状态时，限位块位于倾斜部26内，当货架爬升装置处于完全张开状态时，限位块位于水平部27内。

货架爬升装置完全缩回时，限位块位于倾斜部内，顶升杆向上缩回，滚轮不能将第一智能仓储机器人顶起，行走机构与地面接触。货架爬升装置完全张开时，限位块位于水平部内，顶升杆向下伸出，滚轮将第一智能仓储机器人顶起使行走机构悬空。

当第一智能仓储机器人要在货架组爬升时，第一智能仓储机器人先移动到两个货架之间，第一智能仓储机器人两侧与两个货架之间的距离不会完全相等，但是由于有顶升机构的存在，在伸缩机构驱动两个货架爬升装置张开时，顶升机构将第一智能仓储机器人顶起使行走机构悬空，因此当有一侧的货架爬升装置与对应一侧的货架接触后，第一智能仓储机器人在反作用力下会自动向另一侧移动，使得另一侧的货架爬升装置与对应的货架接触，顶升杆底部的滚轮将第一智能仓储机器人顶起使行走机构悬空，使得第一智能仓储机器人移动不会受到行走机构的阻碍。

如图5、图6所示，行走机构3包括设置在底座1底部的两个第一行走模块以及设置在底座1底部的四个第一万向轮32，第一行走模块包括第一驱动轮29、减速机30和第二伺服电机31，第二伺服电机31通过减速机30与第一驱动轮29连接，第二伺服电机31与第一控制器42电连接。

行走机构3通过减震机构与底座1连接，减震机构包括纵向设置的导向杆33，导向杆33顶部与底座1底部固定连接，导向杆33上套设有可沿导向杆33滑动的滑套34，滑套34与行走机构3固定连接，导向杆33底部设有挡住滑套34的挡块35，导向杆33上还套设有弹簧36，弹簧36设置在底座1与滑套34之间。

对行走机构起到减震作用。同时，通过弹簧的弹性可自动调整驱动轮的高度，使得第一智能仓储机器人在不平整地面移动时，保证第一驱动轮始终能与地面接触。

第一机械臂5包括底板38、可沿底板38移动的电动伸缩中间板39、可沿电动伸缩中间板39移动的电动伸缩顶板40，所述电动伸缩顶板40前后两端设有档条41，所述第一控制器42分别与电动伸缩中间板39和电动伸缩顶板40电连接。

货架上设有用于放置货品的周转箱，周转箱统一规格，便于第一机械臂、第二机械臂抓取，每个周转箱内放置有同一种货品。电动伸缩顶板前后两端的档条之间的距离与周转箱的长度一致。从储货位上取周转箱时，电动伸缩中间板先伸出，再电动伸缩顶板伸出，直到电动伸缩顶板位于周转箱下方，第一智能仓储机器人向上移动，使周转箱进入电动伸缩顶板前后两端的档条之间，第一智能仓储机器人继续向上移动，电动伸缩顶板将周转箱托起，电动伸缩中间板缩回、电动伸缩顶板缩回，使得周转箱到底座顶部，完成周转箱的取出。

如图10、图11、图12所示，储货装置包括四个从上至下并排设置的托板55，移动底盘51上设有四个可沿移动底盘51前后移动的移动机构56，移动机构56与托板55一一对应，托板55两侧设有连接柱57，托板55通过连接柱57与对应的移动机构56连接，移动机构56与第二控制器58电连接。

每个托板55两侧连接柱57位于其上方托板55两侧连接柱57的内侧。当所有托板55位于初始位置时，所有连接柱57位于同一平面。当托板55位于初始位置时，托板55位于第二机械臂52正下方且位于移动底盘51正上方。

移动底盘51包括底盘89，底盘89底部设有两个第二行走模块，第二行走模块包括第二驱动轮90以及驱动第二驱动轮90转动的第四驱动模块，第四驱动模块与第二控制器58电连接。底盘89底面四角还设有第二万向轮91。第二控制器通过第四驱动模块驱动第二驱动轮运动，从而控制移动底盘在地面上自由移动。

托板用于存放周转箱。当托板位于初始位置时，托板位于第二机械臂正下方，且托板没有伸出移动底盘之外。每个托板都有对应的移动机构带动其独立移动，移动机构可带动托板移动到移动底盘外侧。

当第二机械臂需要将某个托板上的周转箱取下时，该托板上方的托板都向前移动，使得该托板上方无遮挡，第二机械臂将该托板上周转箱取下，然后前移的托板都回到原位。同理，当第二机械臂需要将周转箱放置到某个托板上时，该托板上方的托板都前移，使得该托板上方无遮挡，等第二机械臂放完周转箱后，前移的托板都回到原位。

当第二机械臂需要从仓储区域的货架上较低位置取周转箱或要将周转箱放到仓储区域的货架上较低位置时，将相应的托板前移，使得机械臂取货或放货不会受到托板的阻碍，之后前移托板回到原位。

升降装置、第二机械臂以及所有托板都位于移动底盘的上方空间，升降装置与托板相对设置，托板位于第二机械臂正下方，大大减小了第二智能仓储机器人在移动过程中占用的空间，使得仓储区域可以更密集的存放更多的货架，大大提高了仓储区域的空间利用率。第二智能仓储机器人通过对各个托板的独立移动控制，使得第二机械臂在工作的时候，可以通过控制相应托板移动不阻碍第二机械臂工作。

第二智能仓储机器人在减小占用空间的同时能够很好的完成仓储中取货/放货操作，无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且使仓库内货架密度大大提高。

如图13、图14所示，升降装置54包括立柱60，立柱60上设有可沿立柱60上下移动的升降柱61以及驱动升降柱61上下移动的第一驱动模块，升降柱61底部设有第一同步带轮62，升降柱61顶部设有第二同步带轮63，第一同步带轮62与第二同步带轮63通过同步带64连接，升降柱61上沿纵向设有第一导轨65以及可在第一导轨65上滑动的第一滑块66，第二机械臂52设置在第一滑块66上，第一滑块66与同步带64固定连接，升降柱61底部还设有齿轮67，齿轮67与第一同步带轮62同轴连接，立柱60上沿纵向设有齿条68，齿轮67与齿条68啮合，第二控制器58与第一驱动模块电连接。

第一驱动模块可驱动升降柱沿立柱上下移动，升降柱上下移动时，升降柱底部的齿轮受齿条作用转动，齿轮带动第一同步带轮转动，第一同步带轮带动同步带向上转动或向下转动，同步带带动第一滑块上移或下移，第一滑块带动第二机械臂上移或下移，从而实现第二机械臂升降两级联动。

如图15、图16所示，移动机构56包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第二驱动模块，两个移动结构分别位于托板55的两个连接柱57的正下方，移动结构包括设置在移动底盘51上的第二导向槽69以及可沿第二导向槽69滑动的移动条70，第二导向槽59沿移动底盘51前后走向设置，移动条70与其上方对应的连接柱57固定连接，第二驱动模块包括螺纹丝杆71、套设在螺纹丝杆71上的丝母72以及驱动螺纹丝杆71转动的第二驱动电机93，移动条70通过第一连接件与丝母72连接，第二驱动电机93与第二控制器58电连接。

第二驱动电机通过驱动螺纹丝杆转动使得丝母前后移动，丝母带动移动条沿第二导向槽前后移动，移动条带动对应的托板前后移动。每个托板都有一个对应的螺纹丝杆驱动其前后移动。

如图16、图17所示，移动底盘51上并排设有两个电池放置装置，电池放置装置包括顶部开口的电池盒73、位于电池盒73后侧的插头74以及位于电池盒73前侧的电磁铁75，电池盒73后侧设有与插头74匹配的插座76，电池盒73内设有电池92，电池盒73由铁磁性材料制成，电磁铁75通过第二连接件77与任意一个托板55的连接柱连接，电磁铁75与第二控制器58电连接，每个插头74通过对应的开关模块78与第二控制器58的电源端电连接，开关模块78的控制端与第二控制器58电连接。

正常状态时，两个电池盒上的插座都与对应插头插接，第二控制器控制一个开关模块导通，另一个开关模块断开，只有一个电池盒内的电池给第二智能仓储机器人供电。

当给第二智能仓储机器人供电的电池电量不足时，第二控制器控制该电池对应的开关模块由导通变为断开，控制另一个开关模块由断开变为导通，由另一个满电量的电池给第二智能仓储机器人供电，完成电池切换，接着，第二智能仓储机器人移动到充电架处，与电磁铁连接的连接柱向后移动使得电磁铁与电池盒接触，电量不足的电池对应的电池盒前侧的电磁铁通电，该电磁铁将对应电池盒吸住，与电磁铁连接的连接柱向前移动一段距离使得电量不足的电池所在电池盒与对应插头分离，控制电磁铁断电不再吸住电池盒，控制所有托板向前移动使得电量不足的电池所在电池盒上方无遮挡，第二机械臂取出电量不足的电池放到充电架上充电，从充电架上取出充满电的电池放到被取出电池的电池盒内，与电磁铁连接的连接柱向后移动使得放入新电池的电池盒与对应插头插接，最后，所有托板都回到原位，完成电池更换。

如图18、图19所示，第二机械臂52包括连接座79、第一电机80、第一横臂81、第二横臂82和抓取机构，第一横臂81后端与连接座79铰接，连接座79与第一滑块66固定连接，第一电机80设置在连接座79上且可驱动第一横臂81转动，第二横臂82位于第一横臂81下方，第二横臂82前端与第一横臂81前端铰接，第一横臂81内设有驱动第二横臂82转动的第二电机83，抓取机构位于第二横臂82下方，第二横臂82后端与抓取机构铰接，第二横臂82内设有驱动抓取机构转动的第三电机84，第二控制器58分别与第一电机80、第二电机83、第三电机84和抓取机构电连接。

抓取机构包括基板85，基板85下方前后两侧分别设有第一抓手86和第二抓手87，基板85底面设有可驱动第一抓手86、第二抓手87相对张开/闭合的第三驱动模块，基板85左右两侧分别设有第三摄像头88，第二控制器58分别与第三驱动模块和第三摄像头88电连接。

第一电机驱动第一横臂转动，第二电机驱动第二横臂转动，第一横臂、第二横臂转动带动抓取机构水平移动到需抓取周转箱的位置，便于抓取机构抓取周转箱。第三摄像头用于确定抓取机构与货架上周转箱之间的相对位置，便于微调抓取机构的位置，使得更精确地抓取周转箱，还能确认是否是需要抓取的周转箱。

本实施例的一种自动化仓储系统的工作方法，用于上述的一种自动化仓储系统，包括以下步骤：

取货流程如下：

当管理中心接收到取货指令时，管理中心查找出放有需取货品的周转箱所在的货架储货位的位置；

如果该周转箱所在储货位高度高于第二智能仓储机器人能够抓取的最高高度，则管理中心调度第一智能仓储机器人将该周转箱从货架的当前储货位转运到货架上第二智能仓储机器人能够抓取的临时储货位处，并将该周转箱转运后的临时储货位位置发送给第二智能仓储机器人，调度第二智能仓储机器人将该周转箱取下运送到对应工作台，完成取货操作；

如果该周转箱所在储货位高度不高于第二智能仓储机器人能够抓取的最高高度，则管理中心调度第二智能仓储机器人将该周转箱取下运送到对应工作台，完成取货操作；

上货流程如下：

工作台的工作人员将需上货货品放入第二智能仓储机器人上用于放置需上货货品的周转箱内，通过智能设备发送上货指令给管理中心，管理中心判断需上货货品是否为高周转率货品；

如果上货货品不是高周转率货品，则管理中心选取一个第二智能仓储机器人不能够直接抓取的高度的空闲储货位用于放置该周转箱，调度第二智能仓储机器人移动到对应货架，将该周转箱放置到货架的临时储货位上，然后调度第一智能仓储机器人将该周转箱从临时储货位转运到管理中心选取的空闲储货位处，完成上货操作；

如果上货货品是高周转率货品，则管理中心选取一个第二智能仓储机器人能够直接抓取的高度的空闲储货位用于放置该周转箱，调度第二智能仓储机器人将该周转箱运送到管理中心选取的空闲储货位处，完成上货操作。

Claims (6)

1.一种自动化仓储系统，其特征在于，包括管理中心（50）、第一智能仓储机器人（43）、第二智能仓储机器人（44）以及分布于仓储区域的若干个货架组，所述第一智能仓储机器人（43）包括底座（1），所述底座（1）底部设有第一摄像头（2）和行走机构（3），所述底座（1）左右两侧设有货架爬升装置，所述底座（1）上设有驱动货架爬升装置张开/缩回的伸缩机构（4），所述底座（1）顶部设有用于抓取物品的第一机械臂（5）以及带动第一机械臂（5）转动的转动机构（6），所述底座（1）上还设有第一控制器（42）和第一无线通信模块（49），所述第一控制器（42）分别与第一摄像头（2）、行走机构（3）、货架爬升装置、伸缩机构（4）、第一机械臂（5）、转动机构（6）和第一无线通信模块（49）电连接，所述第二智能仓储机器人（44）包括移动底盘（51）和用于抓取物品的第二机械臂（52），所述移动底盘（51）底部设有第二摄像头（53），所述移动底盘（51）前端设有储货装置，所述移动底盘（51）后端设有带动第二机械臂（52）沿竖直方向运动的升降装置（54），所述移动底盘（51）上还设有第二控制器（58）和第二无线通信模块（59），所述第二控制器（58）分别与移动底盘（51）、第二机械臂（52）、第二摄像头（53）、升降装置（54）和第二无线通信模块（59）电连接，所述货架组包括相对设置的两个货架（45），两个货架（45）相对的侧面都设有供货架爬升装置爬升的轨道，所述第一无线通信模块（49）、第二无线通信模块（59）都能够与管理中心（50）无线通信；所述货架爬升装置包括支架（7）、位于支架（7）前后两端的链轮（8）以及驱动链轮（8）转动的驱动机构（9），所述驱动机构（9）与第一控制器（42）电连接，所述轨道包括沿纵向设置的两条相互平行的链条（47），所述链条（47）与链轮（8）匹配；所述支架（7）下部前后两端还设有顶升机构，所述顶升机构包括第一导向槽（24）和顶升杆（25），所述第一导向槽（24）包括倾斜部（26）和水平部（27），所述倾斜部（26）从外至内向下倾斜设置，所述水平部（27）外端与倾斜部（26）的较低一端连通，所述顶升杆（25）顶端位于水平部上方且与支架（7）铰接，所述顶升杆（25）底端设有滚轮（28），所述顶升杆（25）上设有嵌入第一导向槽（24）并可沿第一导向槽（24）滑动的限位块，当货架爬升装置处于完全缩回状态时，限位块位于倾斜部（26）内，当货架爬升装置处于完全张开状态时，限位块位于水平部（27）内；所述储货装置包括若干个从上至下并排设置的托板（55），所述移动底盘（51）上设有若干个可沿移动底盘（51）前后移动的移动机构（56），移动机构（56）与托板（55）一一对应，所述托板（55）两侧设有连接柱（57），所述托板（55）通过连接柱（57）与对应的移动机构（56）连接，所述移动机构（56）与第二控制器（58）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化仓储系统，其特征在于，所述支架（7）上设有受驱动机构（9）驱动的传动杆（10），货架爬升装置的两个链轮（8）分别设置在传动杆（10）两端，所述底座（1）左右两侧设有水平设置的滑槽，支架（7）上设有与滑槽匹配的滑条（11），所述支架（7）上的滑条（11）位于所在一侧的滑槽内且可沿滑槽滑动，所述伸缩机构（4）包括位于底座（1）下方的横向支撑板（12）、驱动横向支撑板（12）升降的升降机构以及对称设置在横向支撑板（12）左右两端的左张开机构、右张开机构，所述左张开机构包括左倾斜支撑板（13），所述左倾斜支撑板（13）较低一端通过第一转轴与横向支撑板（12）左端铰接，所述左倾斜支撑板（13）较高一端通过第二转轴与左侧的支架（7）铰接，所述右张开机构包括右倾斜支撑板（14），所述右倾斜支撑板（14）较低一端通过第三转轴与横向支撑板（12）右端铰接，所述右倾斜支撑板（14）较高一端通过轴承与右侧的支架（7）上的传动杆（10）连接，所述驱动机构包括固定套设在右侧的支架（7）的传动杆（10）上的第一传动齿轮（15）、与第一传动齿轮（15）啮合的第二传动齿轮（16）、驱动第二传动齿轮（16）转动的第一驱动电机、固定套设在右侧的支架（7）的传动杆（10）上且位于右倾斜支撑板（14）较高一端的第一右皮带轮（17）、转动设置在横向支撑板（12）右端且与第三转轴同轴的第二右皮带轮（18）、转动设置在横向支撑板（12）左端且与第二转轴同轴的第二左皮带轮（19）、转动设置在左倾斜支撑板（13）较高一端且与第一转轴同轴的第一左皮带轮（20）、与第一左皮带轮（20）同轴连接的第三传动齿轮（21）、固定套设在左侧的支架（7）的传动杆（10）上且于第三传动齿轮（21）啮合的第四传动齿轮（22），所述第二左皮带轮（19）与第二右皮带轮（18）通过第一皮带连接，所述第一左皮带轮（20）与第二左皮带轮（19）通过第二皮带连接，所述第一右皮带轮（17）与第二右皮带轮（18）通过第三皮带连接，所述第一控制器（42）分别与升降机构和第一驱动电机电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动化仓储系统，其特征在于，所述第一机械臂（5）包括底板（38）、可沿底板（38）移动的电动伸缩中间板（39）、可沿电动伸缩中间板（39）移动的电动伸缩顶板（40），所述电动伸缩顶板（40）前后两端设有档条（41），所述第一控制器（42）分别与电动伸缩中间板（39）和电动伸缩顶板（40）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动化仓储系统，其特征在于，所述升降装置（54）包括立柱（60），所述立柱（60）上设有可沿立柱（60）上下移动的升降柱（61）以及驱动升降柱（61）上下移动的第一驱动模块，所述升降柱（61）底部设有第一同步带轮（62），所述升降柱（61）顶部设有第二同步带轮（63），所述第一同步带轮（62）与第二同步带轮（63）通过同步带（64）连接，所述升降柱（61）上沿纵向设有第一导轨（65）以及可在第一导轨（65）上滑动的第一滑块（66），所述第二机械臂（52）设置在第一滑块（66）上，所述第一滑块（66）与同步带（64）固定连接，所述升降柱（61）底部还设有齿轮（67），所述齿轮（67）与第一同步带轮（62）同轴连接，所述立柱（60）上沿纵向设有齿条（68），所述齿轮（67）与齿条（68）啮合，所述第二控制器（58）与第一驱动模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种自动化仓储系统，其特征在于，所述移动机构（56）包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第二驱动模块，所述两个移动结构分别位于托板两个连接柱（57）的正下方，所述移动结构包括设置在移动底盘（51）上的第二导向槽（69）以及可沿第二导向槽（69）滑动的移动条（70），所述第二导向槽（69）沿移动底盘（51）前后走向设置，所述移动条（70）与其上方对应的连接柱（57）固定连接，所述第二驱动模块包括螺纹丝杆（71）、套设在螺纹丝杆（71）上的丝母（72）以及驱动螺纹丝杆（71）转动的第二驱动电机（93），所述移动条（70）通过第一连接件与丝母（72）连接，所述第二驱动电机（93）与第二控制器（58）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种自动化仓储系统，其特征在于，所述移动底盘（51）上并排设有两个电池放置装置，所述电池放置装置包括顶部开口的电池盒（73）、位于电池盒（73）后侧的插头（74）以及位于电池盒（73）前侧的电磁铁（75），所述电池盒（73）后侧设有与插头（74）匹配的插座（76），所述电池盒（73）内设有电池（92），所述电池盒（73）由铁磁性材料制成，所述电磁铁（75）通过第二连接件（77）与任意一个托板（55）的连接柱（57）连接，所述电磁铁（75）与第二控制器（58）电连接，每个插头（74）通过对应的开关模块（78）与第二控制器（58）的电源端电连接，所述开关模块（78）的控制端与第二控制器（58）电连接。

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