CN109383974B - 一种仓储机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仓储机器人及其控制方法。该仓储机器人包括移动底盘和用于抓取物品的至少一个机械臂，移动底盘底部设有第一摄像头，移动底盘前端设有储货装置，移动底盘后端设有带动机械臂沿竖直方向运动的升降机构，储货装置包括若干个从上至下并排设置的托板，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，托板两侧设有连接柱，托板通过连接柱与对应的移动机构连接，移动底盘上还设有控制器和无线通信模块。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，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

Description

一种仓储机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能仓储技术领域，尤其涉及一种仓储机器人及其控制方法。

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

本发明的目的是克服现有智能仓储机器人只能搬运整个货架，性能要求较高，成本较高，货架尺寸受到限制，工作人员拣选货品效率较低的技术问题，提供了一种仓储机器人及其控制方法，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，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种仓储机器人，包括移动底盘和用于抓取物品的至少一个机械臂，所述移动底盘底部设有第一摄像头，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机械臂沿竖直方向运动的升降机构，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，所述移动底盘上还设有控制器和无线通信模块，所述控制器分别与移动底盘、机械臂、第一摄像头、升降机构、移动机构和无线通信模块电连接。

在本技术方案中，移动底盘包括底盘，底盘底部设有两个行走模块，行走模块包括驱动轮以及驱动驱动轮转动的驱动模块，驱动模块与控制器电连接。底盘底面四角还设有万向轮。控制器通过驱动模块驱动驱动轮运动，从而控制移动底盘在地面上自由移动。

第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助仓储机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储机器人通过无线通信模块接收管理中心发送的无线指令。

仓储机器人通过升降机构带动机械臂升降，机械臂用于将托板上的货品取下放到仓储区域的货架上，或者将仓储区域的货架上的货品取下放到托板上。

托板用于存放货品。当托板位于初始位置时，托板位于机械臂正下方，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，移动机构可带动托盘移动到移动底盘外侧。

当机械臂需要将某个托板上的货品取下时，该托板上方的托板都向前移动，使得该托板上方无遮挡，机械臂将该托板上货品取下，然后前移的托板都回到原位。同理，当机械臂需要将货品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，等机械臂放完货品后，前移的托板都回到原位。

当机械臂需要从仓储区域的货架上较低位置取货品或要将货品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。

本方案中，升降机构、机械臂以及所有托板都位于移动底盘的上方空间，升降机构与托板相对设置，托板位于机械臂正下方，大大减小了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。仓储机器人通过对各个托板的独立移动控制，使得机械臂在工作的时候，可以通过控制相应托板移动不阻碍机械臂工作。

本方案的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。

作为优选，所述升降机构包括立柱，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机构，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，所述控制器与第一驱动机构电连接。

第一驱动机构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，第一滑块带动机械臂上移或下移，从而实现机械臂升降两级联动。

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机构，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导向槽以及可沿导向槽滑动的移动条，所述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，所述第二驱动机构包括丝杆、套设在丝杆上的丝母以及驱动丝杆转动的驱动电机，所述移动条通过第一连接件与丝母连接，所述驱动电机与控制器电连接。

驱动电机通过驱动丝杆转动使得丝母前后移动，丝母带动移动条沿导向槽前后移动，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丝杆驱动器前后移动。

作为优选，每个托板两侧连接柱位于其上方托板两侧连接柱的内侧。当所有托板位于初始位置时，所有连接柱位于同一平面。

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，所述电磁铁与控制器电连接，每个插头通过对应的开关模块与控制器的电源端电连接，所述开关模块的控制端与控制器电连接。

正常状态时，两个电池盒上的插座都与对应插头插接，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仓储机器人供电。

当给仓储机器人供电的电池电量不足时，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仓储机器人供电，完成电池切换，接着，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，机械臂取出电量不足的电池防盗充电架上充电，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。

作为优选，所述机械臂包括连接座、第一电机、第一横臂、第二横臂和抓取机构，所述第一横臂后端与连接座铰接，所述连接座与升降机构固定连接，所述第一电机设置在连接座上且可驱动第一横臂转动，所述第二横臂位于第一横臂下方，所述第二横臂前端与第一横臂前端铰接，所述第一横臂内设有驱动第二横臂转动的第二电机，所述抓取机构位于第二横臂下方，所述第二横臂后端与抓取机构铰接，所述第二横臂内设有驱动抓取机构转动的第三电机，所述控制器分别与第一电机、第二电机、第三电机和抓取机构电连接。

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物品的位置，便于抓取机构抓取物品。

作为优选，所述抓取机构包括基板，所述基板下方前后两侧分别设有第一抓手和第二抓手，所述基板底面设有可驱动第一抓手、第二抓手相对张开/闭合的第三驱动机构，所述基板左右两侧分别设有第二摄像头，所述控制器分别与第三驱动机构和第二摄像头电连接。第二摄像头用于确定抓取机构与货架上货品之间的相对位置，便于微调抓取机构的位置，使得更精确地抓取货品，还能确认是否是需要抓取的货品。

作为优选，当托板位于初始位置时，托板位于机械臂正下方且位于移动底盘正上方。

本发明的一种仓储机器人的控制方法，用于上述的一种仓储机器人，包括以下步骤：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置，选择位于最高位置的空闲的托板，如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托板所在高度，则将所有托板都向前移动，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下，接着机械臂上升到该空闲托板所在高度上方，该空闲托板及其下方托板回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托板上，然后其他托板也回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；如果放有需取货品的周转箱所在高度不低于该空闲托板所在高度，则将该空闲托板上方的托盘向前移动使得该空闲托板上方无遮挡，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下后放到该空闲托板，接着该空闲托板上方的托盘回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱所在货架位置，将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托板上，之后移动到对应工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，接着，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱对应的货架处，将放有需上货货品的周转箱上方的托板都向前移动使得放有需上货货品的周转箱上方无遮挡，机械臂移动到放有需上货货品的周转箱所在托板位置，机械臂将放有需上货货品的周转箱从托板上取下，如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度低于该周转箱所在托板的高度，则将剩下没有向前移动的托板也都向前移动，机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作；如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度不低于该周转箱所在托板的高度，则机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

本发明的一种仓储机器人的自动更换电池方法，用于上述的一种仓储机器人，包括以下步骤：

正常状态时，两个电池盒上的插座都与对应插头插接，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仓储机器人供电；

当给仓储机器人供电的电池电量不足时，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仓储机器人供电，完成电池切换，接着，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，机械臂取出电量不足的电池防盗充电架上充电，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。

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是本发明的一种电路原理连接框图；

图3是移动底盘的底面示意图；

图4是升降机构的结构示意图；

图5是升降机构的侧视图；

图6是储货装置的前视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是电池放置装置的结构示意图；

图9是机械臂的结构示意图；

图10是图9的B-B剖视图；

图11是最上方托板前移后的示意图；

图12是所有托板前移后的示意图；

图13是仓储机器人在仓储区域工作的示意图。

图中：1、移动底盘，2、机械臂，3、第一摄像头，4、升降机构，5、托板，6、移动机构，7、连接柱，8、控制器，9、无线通信模块，10、立柱，11、升降柱，12、第一同步带轮，13、第二同步带轮，14、同步带，15、第一导轨，16、第一滑块，17、齿轮，18、齿条，19、导向槽，20、移动条，21、丝杆，22、丝母，23、电池盒，24、插头，25、电磁铁，26、插座，27、第二连接件，28、开关模块，29、连接座，30、第一电机，31、第一横臂，32、第二横臂，33、第二电机，34、第三电机，35、基板，36、第一抓手，37、第二抓手，38、第二摄像头，39、底盘，40、驱动轮，41、万向轮，42、电池，43、驱动电机，44、货架，45、周转箱。

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。

本实施例的一种仓储机器人，如图1、图2、图3所示，包括移动底盘1和用于抓取物品的至少一个机械臂2，移动底盘1底部设有第一摄像头3，移动底盘1前端设有储货装置，移动底盘1后端设有带动机械臂2沿竖直方向运动的升降机构4，储货装置包括四个从上至下并排设置的托板，移动底盘1上设有四个可沿移动底盘1前后移动的移动机构6，移动机构6与托板5一一对应，托板5两侧设有连接柱7，托板5通过连接柱7与对应的移动机构6连接，移动底盘1上还设有控制器8和无线通信模块9，控制器8分别与移动底盘1、机械臂2、第一摄像头3、升降机构4、移动机构6和无线通信模块9电连接。

每个托板5两侧连接柱7位于其上方托板5两侧连接柱7的内侧。当所有托板5位于初始位置时，所有连接柱7位于同一平面。当托板5位于初始位置时，托板5位于机械臂2正下方且位于移动底盘1正上方。

移动底盘1包括底盘39，底盘39底部设有两个行走模块，行走模块包括驱动轮40以及驱动驱动轮40转动的驱动模块，驱动模块与控制器电连接。底盘39底面四角还设有万向轮41。控制器通过驱动模块驱动驱动轮运动，从而控制移动底盘在地面上自由移动。

第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助仓储机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储机器人通过无线通信模块接收管理中心发送的无线指令，在管理中心的控制下工作。

仓储机器人通过升降机构带动机械臂升降，机械臂用于将托板上的货品取下放到仓储区域的货架上，或者将仓储区域的货架上的货品取下放到托板上。

托板用于存放货品。当托板位于初始位置时，托板位于机械臂正下方，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，移动机构可带动托盘移动到移动底盘外侧。如图11所示，最上方托板前移到移动底盘外侧，如图12所示，所有托板前移到移动底盘外侧。

当机械臂需要将某个托板上的货品取下时，该托板上方的托板都向前移动，使得该托板上方无遮挡，机械臂将该托板上货品取下，然后前移的托板都回到原位。同理，当机械臂需要将货品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，等机械臂放完货品后，前移的托板都回到原位。

当机械臂需要从仓储区域的货架上较低位置取货品或要将货品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。

如图13所示，仓储区域的货架44上放置有统一规格的周转箱45，周转箱45内放置有同一种货品。周转箱便于抓取机构抓取。

取货时，仓储机器人将放有需取货品的周转箱从对应货架取下，运到员工处理区，工作人员从周转箱中取出指定数量的货品。上货时，仓储机器人将放有需上货货品的周转箱放到其上的空闲托板上，运动到对应货架，将放有需上货货品的周转箱放到货架的对应储货位。管理中心接收外部设备发送的订单，根据订单调配仓储机器人取货、上货，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。

升降机构、机械臂以及所有托板都位于移动底盘的上方空间，升降机构与托板相对设置，托板位于机械臂正下方，大大减小了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。仓储机器人通过对各个托板的独立移动控制，使得机械臂在工作的时候，可以通过控制相应托板移动不阻碍机械臂工作。

本方案的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4、图5所示，升降机构4包括立柱10，立柱10上设有可沿立柱10上下移动的升降柱11以及驱动升降柱11上下移动的第一驱动机构，升降柱11底部设有第一同步带轮12，升降柱11顶部设有第二同步带轮13，第一同步带轮12与第二同步带轮13通过同步带14连接，升降柱11上沿纵向设有第一导轨15以及可在第一导轨15上滑动的第一滑块16，机械臂2设置在第一滑块16上，第一滑块16与同步带14固定连接，升降柱11底部还设有齿轮17，齿轮17与第一同步带轮12同轴连接，立柱10上沿纵向设有齿条18，齿轮17与齿条18啮合，控制器8与第一驱动机构电连接。

第一驱动机构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，第一滑块带动机械臂上移或下移，从而实现机械臂升降两级联动。

如图6、图7所示，移动机构6包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第二驱动机构，两个移动结构分别位于托板5两个连接柱7的正下方，移动结构包括设置在移动底盘1上的导向槽19以及可沿导向槽19滑动的移动条20，导向槽19沿移动底盘1前后走向设置，移动条20与其上方对应的连接柱7固定连接，第二驱动机构包括丝杆21、套设在丝杆21上的丝母22以及驱动丝杆21转动的驱动电机43，移动条20通过第一连接件与丝母22连接，驱动电机43与控制器8电连接。

驱动电机通过驱动丝杆转动使得丝母前后移动，丝母带动移动条沿导向槽前后移动，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丝杆驱动器前后移动。

如图7、图8所示，移动底盘1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23、位于电池盒23后侧的插头24以及位于电池盒23前侧的电磁铁25，电池盒23后侧设有与插头24匹配的插座26，电池盒23内设有电池42，电池盒23由铁磁性材料制成，电磁铁25通过第二连接件27与第三高的托板5的连接柱7连接，电磁铁25与控制器8电连接，每个插头24通过对应的开关模块28与控制器8的电源端电连接，开关模块28的控制端与控制器8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，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仓储机器人供电。

当给仓储机器人供电的电池电量不足时，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仓储机器人供电，完成电池切换，接着，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，机械臂取出电量不足的电池防盗充电架上充电，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9、图10所示，机械臂2包括连接座29、第一电机30、第一横臂31、第二横臂32和抓取机构，第一横臂31后端与连接座29铰接，连接座29与第一滑块16固定连接，第一电机30设置在连接座29上且可驱动第一横臂31转动，第二横臂32位于第一横臂31下方，第二横臂32前端与第一横臂31前端铰接，第一横臂31内设有驱动第二横臂32转动的第二电机33，抓取机构位于第二横臂32下方，第二横臂32后端与抓取机构铰接，第二横臂32内设有驱动抓取机构转动的第三电机34，控制器8分别与第一电机30、第二电机33、第三电机34和抓取机构电连接。

抓取机构包括基板35，基板35下方前后两侧分别设有第一抓手36和第二抓手37，基板35底面设有可驱动第一抓手36、第二抓手37相对张开/闭合的第三驱动机构，基板35左右两侧分别设有第二摄像头38，控制器8分别与第三驱动机构和第二摄像头38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物品的位置，便于抓取机构抓取物品。第二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。

本实施例的一种仓储机器人的控制方法，用于上述的一种仓储机器人，包括以下步骤：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置，选择位于最高位置的空闲的托板，如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托板所在高度，则将所有托板都向前移动，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下，接着机械臂上升到该空闲托板所在高度上方，该空闲托板及其下方托板回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托板上，然后其他托板也回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；如果放有需取货品的周转箱所在高度不低于该空闲托板所在高度，则将该空闲托板上方的托盘向前移动使得该空闲托板上方无遮挡，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下后放到该空闲托板，接着该空闲托板上方的托盘回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱所在货架位置，将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托板上，之后移动到对应工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，接着，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱对应的货架处，将放有需上货货品的周转箱上方的托板都向前移动使得放有需上货货品的周转箱上方无遮挡，机械臂移动到放有需上货货品的周转箱所在托板位置，机械臂将放有需上货货品的周转箱从托板上取下，如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度低于该周转箱所在托板的高度，则将剩下没有向前移动的托板也都向前移动，机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作；如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度不低于该周转箱所在托板的高度，则机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

本实施例的一种仓储机器人的自动更换电池方法，用于上述的一种仓储机器人，包括以下步骤：

正常状态时，两个电池盒上的插座都与对应插头插接，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仓储机器人供电；

当给仓储机器人供电的电池电量不足时，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仓储机器人供电，完成电池切换，接着，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，机械臂取出电量不足的电池防盗充电架上充电，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。

Claims (5)

1.一种仓储机器人，其特征在于，包括移动底盘（1）和用于抓取物品的至少一个机械臂（2），所述移动底盘（1）底部设有第一摄像头（3），所述移动底盘（1）前端设有储货装置，所述移动底盘（1）后端设有带动机械臂（2）沿竖直方向运动的升降机构（4），所述储货装置包括若干个从上至下并排设置的托板（5），所述移动底盘（1）上设有若干个可沿移动底盘（1）前后移动的移动机构（6），移动机构（6）与托板（5）一一对应，所述托板（5）两侧设有连接柱（7），所述托板（5）通过连接柱（7）与对应的移动机构（6）连接，所述移动底盘（1）上还设有控制器（8）和无线通信模块（9），所述控制器（8）分别与移动底盘（1）、机械臂（2）、第一摄像头（3）、升降机构（4）、移动机构（6）和无线通信模块（9）电连接；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机构，所述两个移动结构分别位于托板（5）两个连接柱（7）的正下方，所述移动结构包括设置在移动底盘（1）上的导向槽（19）以及可沿导向槽（19）滑动的移动条（20），所述导向槽（19）沿移动底盘（1）前后走向设置，所述移动条（20）与其上方对应的连接柱（7）固定连接，所述第二驱动机构包括丝杆（21）、套设在丝杆（21）上的丝母（22）以及驱动丝杆（21）转动的驱动电机（43），所述移动条（20）通过第一连接件与丝母（22）连接，所述驱动电机（43）与控制器（8）电连接；每个托板（5）两侧连接柱位于其上方托板（5）两侧连接柱（7）的内侧；所述升降机构（4）包括立柱（10），所述立柱（10）上设有可沿立柱（10）上下移动的升降柱（11）以及驱动升降柱（11）上下移动的第一驱动机构，所述升降柱（11）底部设有第一同步带轮（12），所述升降柱（11）顶部设有第二同步带轮（13），所述第一同步带轮（12）与第二同步带轮（13）通过同步带（14）连接，所述升降柱（11）上沿纵向设有第一导轨（15）以及可在第一导轨（15）上滑动的第一滑块（16），所述机械臂（2）设置在第一滑块（16）上，所述第一滑块（16）与同步带（14）固定连接，所述升降柱（11）底部还设有齿轮（17），所述齿轮（17）与第一同步带轮（12）同轴连接，所述立柱（10）上沿纵向设有齿条（18），所述齿轮（17）与齿条（18）啮合，所述控制器（8）与第一驱动机构电连接；所述机械臂（2）包括抓取机构，所述抓取机构包括基板（35），所述基板（35）下方前后两侧分别设有第一抓手（36）和第二抓手（37），所述基板（35）底面设有可驱动第一抓手（36）、第二抓手（37）相对张开/闭合的第三驱动机构，所述基板（35）左右两侧分别设有第二摄像头（38），所述控制器（8）分别与第三驱动机构和第二摄像头（38）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述移动底盘（1）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（23）、位于电池盒（23）后侧的插头（24）以及位于电池盒（23）前侧的电磁铁（25），所述电池盒（23）后侧设有与插头（24）匹配的插座（26），所述电池盒（23）内设有电池（42），所述电池盒（23）由铁磁性材料制成，所述电磁铁（25）通过第二连接件（27）与任意一个托板（5）的连接柱（7）连接，所述电磁铁（25）与控制器（8）电连接，每个插头（24）通过对应的开关模块（28）与控制器（8）的电源端电连接，所述开关模块（28）的控制端与控制器（8）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述机械臂（2）包括连接座（29）、第一电机（30）、第一横臂（31）和第二横臂（32），所述第一横臂（31）后端与连接座（29）铰接，所述连接座（29）与升降机构（4）固定连接，所述第一电机（30）设置在连接座（29）上且可驱动第一横臂（31）转动，所述第二横臂（32）位于第一横臂（31）下方，所述第二横臂（32）前端与第一横臂（31）前端铰接，所述第一横臂（31）内设有驱动第二横臂（32）转动的第二电机（33），所述抓取机构位于第二横臂（32）下方，所述第二横臂（32）后端与抓取机构铰接，所述第二横臂（32）内设有驱动抓取机构转动的第三电机（34），所述控制器（8）分别与第一电机（30）、第二电机（33）、第三电机（34）和抓取机构电连接。

4.根据权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，当托板（5）位于初始位置时，托板（5）位于机械臂（2）正下方且位于移动底盘（1）正上方。

5.一种仓储机器人的控制方法，用于权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，包括以下步骤：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置，选择位于最高位置的空闲托板，如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托板所在高度，则将所有托板都向前移动，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下，接着机械臂上升到该空闲托板所在高度上方，该空闲托板及其下方托板回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托板上，然后其他托板也回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；如果放有需取货品的周转箱所在高度不低于该空闲托板所在高度，则将该空闲托板上方的托盘向前移动使得该空闲托板上方无遮挡，机械臂移动到放有需取货品的周转箱所在高度将该周转箱取下后放到该空闲托板，接着该空闲托板上方的托盘回到原位，最后仓储机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱所在货架位置，将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托板上，之后移动到对应工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，接着，仓储机器人移动到放有需上货货品的周转箱对应的货架处，将放有需上货货品的周转箱上方的托板都向前移动使得放有需上货货品的周转箱上方无遮挡，机械臂移动到放有需上货货品的周转箱所在托板位置，机械臂将放有需上货货品的周转箱从托板上取下，如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度低于该周转箱所在托板的高度，则将剩下没有向前移动的托板也都向前移动，机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作；如果货架上用于存放该周转箱的储货位高度不低于该周转箱所在托板的高度，则机械臂移动到用于存放该周转箱的储货位高度，将该周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

Images