CN109553034A - 一种基于模式识别的全自动物流叉车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模式识别的全自动物流叉车，包括车架、行走部、回转支承、支撑平台、工作部、液压系统和电控系统；工作部包括门架、货叉架和货叉；电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部、液压系统、货叉推移部件、货叉架上的扫码识别装置和距离传感器电连接。本基于模式识别的全自动物流叉车自动化程度较高，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储中的装卸货物码放操作。

Description

一种基于模式识别的全自动物流叉车

技术领域

本发明涉及一种物流叉车，具体是一种基于模式识别的全自动物流叉车，属于智能物流技术装备领域。

背景技术

目前针对补货或发货进出仓库进行集装运输过程中的装卸货物码放操作依然大量采用人工操作，即操作人员驾驶叉车进行装卸，特别是针对集装箱货物运输，如何合理布局使集装箱的空间利用率最大、如何合理配载布局使集装箱便于多目的地运输等集装箱问题致使集装箱的装箱或卸载目前一直采用人工操作。

虽然入库工序或出库工序已实现自动化操作，但集装箱的装箱或卸载仍采用人工操作，因此物流仓储整体自动化程度降低、效率低；由于现有技术中入库工序或出库工序通常采用自动导引运输车或输送带进行传输，人工操作装箱或卸载的速度要跟上入库或出库的速度才能保证仓储转运的效率，因此操作人员劳动强度较大，而且操作人员的责任心、情绪等人为因素对装卸进度的影响较大。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于模式识别的全自动物流叉车，自动化程度较高，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储中的装卸货物码放操作。

为了实现上述目的，本基于模式识别的全自动物流叉车包括车架、行走部、回转支承、支撑平台、工作部、液压系统和电控系统；回转支承设置在车架与支撑平台之间，回转支承上设有液压回转驱动；工作部、液压系统和电控系统均设置在支撑平台上，液压系统包括液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接，控制阀组通过液压管路与液压回转驱动连接；

所述的行走部是设置在车架底部的履带结构，行走部包括履带梁、履带、液压驱动轮和导向滚轮，所述的行走驱动包括行走液压马达，行走液压马达通过位于回转支承内部的滑环结构和液压管路与液压系统的控制阀组连接；

所述的车架的顶平面上对应支撑平台底平面的位置上还固定安装有沿回转支承的回转中心中心对称设置的多个支撑部件，支撑部件顶部通过支撑滚轮与支撑平台底平面顶接设置，支撑滚轮的滚动方向沿回转支承的周向方向设置；

所述的工作部包括门架、货叉架和货叉；门架的底端铰接连接于支撑平台的前端，门架的架体通过门架俯仰液压缸与支撑平台连接，门架俯仰液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接；货叉架通过叉架导向机构与门架的前端面滑动贴合连接，货叉架的架体通过叉架升降液压缸与门架连接，叉架升降液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，货叉架上还设有扫码识别装置、距离传感器和模式识别传感器；货叉左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架上，且货叉通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架安装连接；

所述的电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、叉装位置定位控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部、液压系统、货叉推移部件、货叉架上的扫码识别装置、距离传感器和模式识别传感器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的数据输入输出端口还包括无线收发模块，所述的电控系统还包括无线收发控制回路。

作为本发明货叉推移部件的一种实施方式，所述的货叉推移部件包括货叉推移伺服电机和水平架设安装在货叉架上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与货叉推移伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的货叉上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，货叉推移伺服电机与电控系统的工业控制计算机电连接。

作为本发明货叉推移部件的另一种实施方式，所述的货叉推移部件包括水平架设安装在货叉架上的、伸缩方向相反设置的两件货叉推移液压缸，两件货叉推移液压缸的伸缩端分别与两件货叉连接，两件货叉推移液压缸分别与液压系统的控制阀组通过液压管路连接。

作为本发明的优选方案，所述的电池组是锂电池组。

与现有技术相比，本基于模式识别的全自动物流叉车是完全数字化控制单元，可以与智能物流的数字总线无缝连接实现集中数字化管理；由于工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息和定位芯片，且行走部、回转支承和工作部均完全采用电脑控制自动化操作，因此通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息后，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物信息控制货叉推移部件动作使货叉之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸，并根据已输入的信息及货叉架上的扫码识别装置和距离传感器的反馈信息，建立叉装位置和叉装深度数学模型，然后根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装装卸，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储中的装卸货物码放操作。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图。

图中：1、车架，2、行走部，3、回转支承，4、支撑平台，5、工作部，51、门架，52、货叉架，53、货叉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以工作部5安装在支撑平台4上的方向为前方描述)。

如图1所示，本基于模式识别的全自动物流叉车包括车架1、行走部2、回转支承3、支撑平台4、工作部5、液压系统和电控系统。

所述的支撑平台4通过回转支承3架设安装在车架1上，所述的回转支承3上设有液压回转驱动，回转支承3的设置可以使本基于模式识别的全自动物流叉车自由度增加、适合于较狭小的装卸空间，所述的工作部5、液压系统和电控系统均安装在支撑平台4上。

所述的液压系统包括液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接。

所述的行走部2是设置在车架1底部的履带结构，行走部2包括履带梁、履带、液压驱动轮和导向滚轮，所述的行走驱动包括行走液压马达，行走液压马达通过位于回转支承3内部的滑环结构和液压管路与液压系统的控制阀组连接，履带结构的全地形底盘可以实现本基于模式识别的全自动物流叉车更灵活地叉装。

所述的车架1的顶平面上对应支撑平台4底平面的位置上还固定安装有沿回转支承3的回转中心中心对称设置的多个支撑部件，支撑部件顶部通过支撑滚轮与支撑平台4底平面顶接设置，支撑滚轮的滚动方向沿回转支承3的周向方向设置，支撑部件的设置可以防止重载叉装过程中的偏载造成回转支承3的损坏。

所述的工作部5包括门架51、货叉架52和货叉53；门架51的底端铰接连接于支撑平台4的前端，门架51的架体通过门架俯仰液压缸与支撑平台4连接，门架俯仰液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，通过控制门架俯仰液压缸的伸缩可以实现门架51整体沿其铰接轴前后方向俯仰动作；货叉架52通过叉架导向机构与门架51的前端面滑动贴合连接，货叉架52的架体通过叉架升降液压缸与门架51连接，叉架升降液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，通过控制叉架升降液压缸的伸缩可以实现货叉架52沿叉架导向机构在门架51上上下移动动作，货叉架52上还设有扫码识别装置、距离传感器和模式识别传感器；货叉53左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架52上，且货叉53通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架52安装连接，通过控制货叉推移部件的动作可以实现货叉53之间档距的调节。

所述的电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，定位芯片可以采用GPS定位芯片、北斗定位芯片等卫星定位芯片或采用雷达定位芯片，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部2、液压系统、货叉推移部件、货叉架52上的扫码识别装置和距离传感器电连接。

以下以集装箱装卸货物为例来描述本基于模式识别的全自动物流叉车的工作原理：在进行取码操作前，将载有货运集装箱的车辆停滞在装卸平台下的设定位置后货运集装箱的底板即与装卸平台对接并位于同一水平面内、并打开箱门，操作人员通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸数据信息，工业控制计算机根据货物尺寸信息及模式识别传感器反馈的货物位置信息建立货物模式识别数据模型；

装箱操作时，需装箱的货物首先通过自动导引运输车按照配载方案依次运输至货物码放坐标位置，然后本基于模式识别的全自动物流叉车启动，工业控制计算机控制定位坐标移动控制回路和货叉档距调节回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部2动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物尺寸信息控制货叉推移部件动作使货叉53之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸；然后工业控制计算机控制转载控制回路和距离反馈控制回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货物尺寸信息和货物码放坐标位置信息及货叉架52上的扫码识别装置的反馈识别信息、模式识别传感器反馈的信息建立货物叉装位置和叉装深度数学模型，并将该叉装深度数学模型与已建立的货物模式识别数据模型叉装位置和进行纠偏整合，然后工业控制计算机根据纠偏整合后的数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装，叉装过程中货叉架52上的距离传感器实时反馈货叉架52与货物之间的距离以保证叉装深度；完成货物叉装后工业控制计算机根据配载方案及货物装箱位置信息、货运集装箱内部尺寸数据信息顺序将货物依次自装卸平台上进行叉装并坐标移动至货运集装箱内设定位置并码放完成装箱；

卸车操作是装车操作的反过程，在此不再进行详述。

为了实现更快捷的实时数据交换和控制、提高装卸效率，作为本发明的进一步改进方案，所述的数据输入输出端口还包括无线收发模块，所述的电控系统还包括无线收发控制回路；工业控制计算机通过无线收发模块和无线收发控制回路可以在装卸前利用无线传输自上端网络接收货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息，并在装卸过程中实现实时向上端网络反馈装卸具体情况，一方面可以实现配合自动导引运输车在装箱过程中自装卸平台上进行定点叉装、在卸车过程中在装卸平台上进行定点码放，缩短了本基于模式识别的全自动物流叉车在叉装码放过程中行走的路程、提高装卸效率；另一方面操作人员可以对本基于模式识别的全自动物流叉车进行实时远程控制纠偏。

针对货物宽度尺寸与货运集装箱内部的宽度尺寸配合的情况，作为本发明货叉推移部件的一种实施方式，所述的货叉推移部件包括货叉推移伺服电机和水平架设安装在货叉架52上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与货叉推移伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的货叉53上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，货叉推移伺服电机与电控系统的工业控制计算机电连接；通过工业控制计算机控制货叉推移伺服电机的正反转可以实现货叉53之间档距的调节。

针对货物尺寸较小、需偏载叉装装卸的情况，作为本发明货叉推移部件的另一种实施方式，所述的货叉推移部件包括水平架设安装在货叉架52上的、伸缩方向相反设置的两件货叉推移液压缸，两件货叉推移液压缸的伸缩端分别与两件货叉53连接，两件货叉推移液压缸分别与液压系统的控制阀组通过液压管路连接；通过工业控制计算机控制液压系统使两件货叉推移液压缸的伸出长度不同可以实现货叉53之间档距的调节和货叉53的偏载位置。

所述的电池组可以是燃料电池组、蓄电池组或锂电池组，由于锂电池具有高储存能量密度、使用寿命长、具备高功率承受力、重量轻、体积小等特点，因此优选锂电池，即，作为本发明的优选方案，所述的电池组是锂电池组。

本基于模式识别的全自动物流叉车是完全数字化控制单元，可以与智能物流的数字总线无缝连接实现集中数字化管理；由于工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息和定位芯片，且行走部2、回转支承3和工作部5均完全采用电脑控制自动化操作，因此通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息后，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部2动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物信息控制货叉推移部件动作使货叉53之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸，并根据已输入的信息及货叉架52上的扫码识别装置和距离传感器的反馈信息、模式识别传感器反馈的信息，建立叉装位置和叉装深度数学模型，然后根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装装卸，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储中的装卸货物码放操作。

Claims (5)

1.一种基于模式识别的全自动物流叉车，包括车架(1)、行走部(2)、回转支承(3)、支撑平台(4)、工作部(5)、液压系统和电控系统；回转支承(3)设置在车架(1)与支撑平台(4)之间，回转支承(3)上设有液压回转驱动；工作部(5)、液压系统和电控系统均设置在支撑平台(4)上，液压系统包括液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接，控制阀组通过液压管路与液压回转驱动连接；其特征在于，

所述的行走部(2)是设置在车架(1)底部的履带结构，行走部(2)包括履带梁、履带、液压驱动轮和导向滚轮，所述的行走驱动包括行走液压马达，行走液压马达通过位于回转支承(3)内部的滑环结构和液压管路与液压系统的控制阀组连接；

所述的车架(1)的顶平面上对应支撑平台(4)底平面的位置上还固定安装有沿回转支承(3)的回转中心中心对称设置的多个支撑部件，支撑部件顶部通过支撑滚轮与支撑平台(4)底平面顶接设置，支撑滚轮的滚动方向沿回转支承(3)的周向方向设置；

所述的工作部(5)包括门架(51)、货叉架(52)和货叉(53)；门架(51)的底端铰接连接于支撑平台(4)的前端，门架(51)的架体通过门架俯仰液压缸与支撑平台(4)连接，门架俯仰液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接；货叉架(52)通过叉架导向机构与门架(51)的前端面滑动贴合连接，货叉架(52)的架体通过叉架升降液压缸与门架(51)连接，叉架升降液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，货叉架(52)上还设有扫码识别装置、距离传感器和模式识别传感器；货叉(53)左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架(52)上，且货叉(53)通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架(52)安装连接；

所述的电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、叉装位置定位控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部(2)、液压系统、货叉推移部件、货叉架(52)上的扫码识别装置、距离传感器和模式识别传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于模式识别的全自动物流叉车，其特征在于，所述的数据输入输出端口还包括无线收发模块，所述的电控系统还包括无线收发控制回路。

3.根据权利要求1或2所述的基于模式识别的全自动物流叉车，其特征在于，所述的货叉推移部件包括货叉推移伺服电机和水平架设安装在货叉架(52)上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与货叉推移伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的货叉(53)上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，货叉推移伺服电机与电控系统的工业控制计算机电连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于模式识别的全自动物流叉车，其特征在于，所述的货叉推移部件包括水平架设安装在货叉架(52)上的、伸缩方向相反设置的两件货叉推移液压缸，两件货叉推移液压缸的伸缩端分别与两件货叉(53)连接，两件货叉推移液压缸分别与液压系统的控制阀组通过液压管路连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于模式识别的全自动物流叉车，其特征在于，所述的电池组是锂电池组。