CN109573448A - 一种自动搬运小车及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动搬运小车，包括车体、行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台，所述的行走装置设于所述的车体下方，所述的定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台均设于所述的车体上，所述的控制装置分别与行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置相连；本发明将机械臂安装在回转机构上，使机械臂自身的三个自由度与回转机构绕Z轴转动的自由度相结合，使夹取物块更加精准。

Description

一种自动搬运小车及其使用方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其是涉及一种自动搬运小车及其使用方法。

背景技术

在需要频繁搬运的生产线中，传统的人工搬运劳动量大，成本高，生产效率低，耗时耗力，自动寻迹条形码识别搬运的装置可以自动识别，搬运到具体位置，但是现有的自动寻迹条形码识别搬运的装置定位精度不高。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种自动搬运小车及其使用方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种自动搬运小车，包括车体、行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台，所述的行走装置设于所述的车体下方，所述的定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台均设于所述的车体上，所述的控制装置分别与行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置相连。

所述的车体上设有车板和防撞板，所述的防撞板设于所述的车体运行方向前端的车板上，所述的行走装置包括驱动轮、电机、所述的驱动轮至少为四个，且均匀分布于所述的车板底部，所述的驱动轮包括左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，所述的电机包括用于驱动左前轮和左后轮转动的左驱动电机、用于驱动右前轮和右后轮转动的右驱动电机。

所述的定位装置包括八路数字量灰度传感器、激光测距避障传感器、遮光罩和一路数字量灰度传感器，所述的八路数字量灰度传感器设于防撞板上方，所述的激光测距避障传感器设于所述的车板上方，所述的一路数字量灰度传感器设于车板右侧，所述的遮光罩设于所述的防撞板下方与所述的八路数字量灰度传感器相对应的位置上；所述的一路数字量灰度传感器为五个。

所述的抓取装置包括机械手、回转机构，所述的机械手与所述的回转机构相连，所述的回转机构设于所述的车板上方。

所述的回转机构包括下圆盘、空心铜柱、钢珠、上圆盘、一号舵机和下圆盘支架，所述的车板的上表面通过下圆盘支架与下圆盘相连，所述的一号舵机设于所述的下圆盘的上表面上，所述的空心铜柱有若干个，并且每个所述的空心铜柱与所述的一号舵机之间的距离均相同，所述的空心铜柱的下端与所述的下圆盘的上表面固定连接，所述的钢珠的直径略大于所述的空心铜柱的直径，所述的钢珠活动安装于所述的空心铜柱的上端，所述的上圆盘与所述的一号舵机的输出轴相连，所述的上圆盘、下圆盘和一号舵机共中心线。

所述的机械臂包括U型连接架Ⅰ、U型连接架Ⅱ、U型连接架Ⅲ、直角连接架Ⅰ、直角连接架Ⅱ、二号舵机、三号舵机、四号舵机、连接直杆，所述的二号舵机依次通过U型连接架Ⅰ、连接直杆、U型连接架Ⅱ与三号舵机相连，所述的二号舵机和三号舵机的输出轴分别与U型连接架Ⅰ和U型连接架Ⅱ的两个内侧面相连，所述的连接直杆均与U型连接架Ⅰ、U型连接架Ⅱ的底面垂直相连，所述的三号舵机依次通过直角连接架Ⅰ、U型连接架Ⅲ与四号舵机相连，所述的四号舵机与U型连接架Ⅲ上方的两个内侧面相连，所述四号舵机的上方通过所述的直角连接架Ⅱ与所述的机械手相连；所述的机械手包括半圆形板，所述的半圆形板的上部设有水平滑槽，所述的水平滑槽上滑动安装有镜像对称的左夹紧部和右夹紧部，所述的左夹紧部和右夹紧部相对的位置上设有凹凸结构，与所述的水平滑槽垂直的半圆形板的侧面上设有半圆形凹槽，所述的半圆形凹槽内设有转轴，所述的转轴上设有连杆，所述的连杆的第一端和第二端分别与开合调整臂Ⅰ和开合调整臂Ⅱ的一端相连，所述的开合调整臂Ⅰ和开合调整臂Ⅱ的另一端分别与所述的左夹紧部和右夹紧部的下端相连。

所述的识别装置设于所述的机械手的上方，所述的识别装置为扫描设备，所述的扫描设备内设有扫描芯片和与扫描芯片相连的处理器。

所述的载物台包括两个对称设置的扇形载物板，所述的扇形载物板上均匀分布有若干个矩形凹槽，所述的两个扇形载物板与所述的回转机构共中心线。

所述的控制装置包括树莓派。

所述的一种自动搬运小车的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先，在搬运区域画若干条连贯且不相互交叉的循迹用黑线，以八路传感器和一路传感器能够识别的宽度为准，将货架摆放在小车运行方向的右侧，货架分为储货区和码货区货架，在储货区和码货区的货架与循迹用黑线之间均画有与循迹用黑线相垂直的三条平行排列的定位用黑线；

（2）开启控制装置，控制装置启动行走装置中的八路传感器和激光测距避障传感器，追踪循迹用黑线进行车的移动；

（3）五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（4）扫描设备启动，对储货区货架上物品的标码进行扫描，然后将扫描好的货品搬运至矩形凹槽上，同时将扫描信息、货品的位置信息记录在处理器中；

（5）启动行走装置按照循迹用黑线的轨迹向前行走，当行走至码货区时，五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（6）抓取装置和扫描设备启动，对码货区货架上的标码进行扫描，然后将载物板上与之对应的货品通过机械手放入指定货架，搬运完成；

（7）在上述步骤（2）和（5）中，小车寻迹过程中，如果激光测距避障传感器检测到有障碍物，将进行避障动作，即左转躲避障碍物并且重新找线路前进，然后继续循迹，如果没有检测到有障碍物只进行步骤（2）和（5）的寻迹操作。

本发明的有益效果是：将机械臂安装在回转机构上，使机械臂自身的三个自由度与回转机构绕Z轴转动的自由度相结合，使夹取物块更加精准；实现了在特定轨迹路径上自动寻找储货区域，搬运对应二维码或条形码的物品，并运送到码货区至指定码放货架的操作，使得大件物品或者较重的物品的搬运较容易完成，且很容易将物品码放至高处的货架，有利于利用仓库内的上层空间，减少人力成本投入，减轻工人的劳动强度，提高工人的效率。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为图1的局部放大图。

图3为回转机构中的钢珠与空心铜柱安装示意图。

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，一种自动搬运小车，包括车体、行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台，所述的行走装置设于所述的车体下方，所述的定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台均设于所述的车体上，所述的控制装置分别与行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置相连。

所述的车体上设有车板12和防撞板16，所述的防撞板16设于所述的车体运行方向前端的车板12上，所述的行走装置包括驱动轮13、电机、所述的驱动轮13至少为四个，且均匀分布于所述的车板12底部，所述的驱动轮13包括左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，所述的电机包括用于驱动左前轮和左后轮转动的左驱动电机、用于驱动右前轮和右后轮转动的右驱动电机；通过控制左驱动电机和右驱动电机使左前轮、左后轮与右前轮、右后轮获得不同的转速，使得车体可以进行转弯操作。

所述的定位装置包括八路数字量灰度传感器、激光测距避障传感器15、遮光罩和一路数字量灰度传感器17，所述的八路数字量灰度传感器设于防撞板16上方，所述和激光测距避障传感器15设于所述的车板12上方，所述的一路数字量灰度传感器17设于车板右侧，所述的遮光罩设于所述的防撞板16下方与所述的八路数字量灰度传感器相对应的位置上；所述的一路数字量灰度传感器17为五个。防撞板16是为了保护各个传感器不被碰撞，从而保障各个传感器的灵敏度；遮光罩是为了减少车体上连接各个装置的管线对传感器循迹的干扰。

所述的抓取装置包括机械手1、回转机构，所述的机械手1与所述的回转机构相连，所述的回转机构设于所述的车板12上方。

所述的回转机构包括下圆盘10、空心铜柱18、钢珠22、上圆盘9、一号舵机和下圆盘支架14，所述的车板12的上表面通过下圆盘支架14与下圆盘10相连，所述的一号舵机设于所述的下圆盘10的上表面上，所述的空心铜柱18有若干个，并且每个所述的空心铜柱18与所述的一号舵机之间的距离均相同，所述的空心铜柱18的下端与所述的下圆盘10的上表面固定连接，所述的钢珠22的直径略大于所述的空心铜柱18的直径，所述的钢珠22活动安装于所述的空心铜柱18的上端，所述的上圆盘9与所述的一号舵机的输出轴相连，所述的上圆盘9、下圆盘10和一号舵机共中心线；下圆盘10固定，一号舵机带动上圆盘9转动，上圆盘9和钢珠22之间点接触，减小了摩擦力，该结构使得上圆盘9转动平稳，机械臂可以进行平稳调整，并且调整过程中受到的阻力很小。

所述的机械臂包括U型连接架Ⅰ5、U型连接架Ⅱ19、U型连接架Ⅲ4、直角连接架Ⅰ21、直角连接架Ⅱ2、二号舵机7、三号舵机20、四号舵机3、连接直杆6，所述的二号舵机7依次通过U型连接架Ⅰ5、连接直杆6、U型连接架Ⅱ19与三号舵机20相连，所述的二号舵机7和三号舵机20的输出轴分别与U型连接架Ⅰ5和U型连接架Ⅱ19的两个内侧面相连，所述的连接直杆6均与U型连接架Ⅰ5、U型连接架Ⅱ19的底面垂直相连，所述的三号舵机20依次通过直角连接架Ⅰ21、U型连接架Ⅲ4与四号舵机3相连，所述的四号舵机3与U型连接架Ⅲ4上方的两个内侧面相连，所述四号舵机3的上方通过所述的直角连接架Ⅱ2与所述的机械手1相连；所述的机械手1包括半圆形板，所述的半圆形板的上部设有水平滑槽1-3，所述的水平滑槽1-3上滑动安装有镜像对称的左夹紧部1-1和右夹紧部1-2，所述的左夹紧部1-1和右夹紧部1-3相对的位置上设有凹凸结构，与所述的水平滑槽1-3垂直的半圆形板的侧面上设有半圆形凹槽1-5，所述的半圆形凹槽1-5内设有转轴1-9，所述的转轴1-9上设有连杆1-6，所述的连杆1-6的第一端和第二端分别与开合调整臂Ⅰ1-8和开合调整臂Ⅱ1-4的一端相连，所述的开合调整臂Ⅰ1-8和开合调整臂Ⅱ1-4的另一端分别与所述的左夹紧部1-1和右夹紧部1-2的下端相连。将机械臂安装在回转机构上，使机械臂自身的三个自由度与回转机构绕Z轴转动的自由度相结合，使夹取物块更加精准。每次夹取物块后，一号舵机归位。

所述的识别装置设于所述的机械手1的上方，所述的识别装置为扫描设备，所述的扫描设备内设有扫描芯片和与扫描芯片相连的处理器。

所述的载物台包括两个对称设置的扇形载物板11，所述的扇形载物板11上均匀分布有若干个矩形凹槽8，所述的两个扇形载物板11与所述的回转机构共中心线。

所述的控制装置包括树莓派。

所述的一种自动搬运小车的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先，在搬运区域画若干条连贯且不相互交叉的循迹用黑线，以八路传感器和一路传感器能够识别的宽度为准，将货架摆放在小车运行方向的右侧，货架分为储货区和码货区货架，在储货区和码货区的货架与循迹用黑线之间均画有与循迹用黑线相垂直的三条平行排列的定位用黑线；

（2）开启控制装置，控制装置启动行走装置中的八路传感器和激光测距避障传感器15，追踪循迹用黑线进行车的移动；

（3）五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（4）扫描设备启动，对储货区货架上物品的标码进行扫描，然后将扫描好的货品搬运至矩形凹槽8上，同时将扫描信息、货品的位置信息记录在处理器中；

（5）启动行走装置按照循迹用黑线的轨迹向前行走，当行走至码货区时，五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（6）抓取装置和扫描设备启动，对码货区货架上的标码进行扫描，然后将载物板上与之对应的货品通过机械手放入指定货架，搬运完成；

（7）在上述步骤（2）和（5）中，小车寻迹过程中，如果激光测距避障传感器15检测到有障碍物，将进行避障动作，即左转躲避障碍物并且重新找线路前进，然后继续循迹，如果没有检测到有障碍物只进行步骤（2）和（5）的寻迹操作。

本发明中的标码包括二维码和条形码。

Claims (10)

1.一种自动搬运小车，其特征在于，包括车体、行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台，所述的行走装置设于所述的车体下方，所述的定位装置、抓取装置、识别装置、控制装置、载物台均设于所述的车体上，所述的控制装置分别与行走装置、定位装置、抓取装置、识别装置相连。

2.如权利要求1所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的车体上设有车板和防撞板，所述的防撞板设于所述的车体运行方向前端的车板上，所述的行走装置包括驱动轮、电机、所述的驱动轮至少为四个，且均匀分布于所述的车板底部，所述的驱动轮包括左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，所述的电机包括用于驱动左前轮和左后轮转动的左驱动电机、用于驱动右前轮和右后轮转动的右驱动电机。

3.如权利要求2所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的定位装置包括八路数字量灰度传感器、激光测距避障传感器、遮光罩和一路数字量灰度传感器，所述的八路数字量灰度传感器设于防撞板上方，所述的激光测距避障传感器设于所述的车板上方，所述的一路数字量灰度传感器设于车板右侧，所述的遮光罩设于所述的防撞板下方与所述的八路数字量灰度传感器相对应的位置上；所述的一路数字量灰度传感器为五个。

4.如权利要求3所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的抓取装置包括机械手、回转机构，所述的机械手与所述的回转机构相连，所述的回转机构设于所述的车板上方。

5.如权利要求4所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的回转机构包括下圆盘、空心铜柱、钢珠、上圆盘、一号舵机和下圆盘支架，所述的车板的上表面通过下圆盘支架与下圆盘相连，所述的一号舵机设于所述的下圆盘的上表面上，所述的空心铜柱有若干个，并且每个所述的空心铜柱与所述的一号舵机之间的距离均相同，所述的空心铜柱的下端与所述的下圆盘的上表面固定连接，所述的钢珠的直径略大于所述的空心铜柱的直径，所述的钢珠活动安装于所述的空心铜柱的上端，所述的上圆盘与所述的一号舵机的输出轴相连，所述的上圆盘、下圆盘和一号舵机共中心线。

6.如权利要求5所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的机械臂包括U型连接架Ⅰ、U型连接架Ⅱ、U型连接架Ⅲ、直角连接架Ⅰ、直角连接架Ⅱ、二号舵机、三号舵机、四号舵机、连接直杆，所述的二号舵机依次通过U型连接架Ⅰ、连接直杆、U型连接架Ⅱ与三号舵机相连，所述的二号舵机和三号舵机的输出轴分别与U型连接架Ⅰ和U型连接架Ⅱ的两个内侧面相连，所述的连接直杆均与U型连接架Ⅰ、U型连接架Ⅱ的底面垂直相连，所述的三号舵机依次通过直角连接架Ⅰ、U型连接架Ⅲ与四号舵机相连，所述的四号舵机与U型连接架Ⅲ上方的两个内侧面相连，所述四号舵机的上方通过所述的直角连接架Ⅱ与所述的机械手相连；所述的机械手包括半圆形板，所述的半圆形板的上部设有水平滑槽，所述的水平滑槽上滑动安装有镜像对称的左夹紧部和右夹紧部，所述的左夹紧部和右夹紧部相对的位置上设有凹凸结构，与所述的水平滑槽垂直的半圆形板的侧面上设有半圆形凹槽，所述的半圆形凹槽内设有转轴，所述的转轴上设有连杆，所述的连杆的第一端和第二端分别与开合调整臂Ⅰ和开合调整臂Ⅱ的一端相连，所述的开合调整臂Ⅰ和开合调整臂Ⅱ的另一端分别与所述的左夹紧部和右夹紧部的下端相连。

7.如权利要求6所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的识别装置设于所述的机械手的上方，所述的识别装置为扫描设备，所述的扫描设备内设有扫描芯片和与扫描芯片相连的处理器。

8.如权利要求7所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的载物台包括两个对称设置的扇形载物板，所述的扇形载物板上均匀分布有若干个矩形凹槽，所述的两个扇形载物板与所述的回转机构共中心线。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种自动搬运小车，其特征在于，所述的控制装置包括树莓派。

10.如权利要求9所述的一种自动搬运小车的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先，在搬运区域画若干条连贯且不相互交叉的循迹用黑线，以八路传感器和一路传感器能够识别的宽度为准，将货架摆放在小车运行方向的右侧，货架分为储货区和码货区货架，在储货区和码货区的货架与循迹用黑线之间均画有与循迹用黑线相垂直的三条平行排列的定位用黑线；

（2）开启控制装置，控制装置启动行走装置中的八路传感器和激光测距避障传感器，追踪循迹用黑线进行车的移动；

（3）五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（4）扫描设备启动，对储货区货架上物品的标码进行扫描，然后将扫描好的货品搬运至矩形凹槽上，同时将扫描信息、货品的位置信息记录在处理器中；

（5）启动行走装置按照循迹用黑线的轨迹向前行走，当行走至码货区时，五个一路数字量灰度传感器同时定位储货区货架三条黑线的位置，实现五次定位，定位后车辆停止；

（6）抓取装置和扫描设备启动，对码货区货架上的标码进行扫描，然后将载物板上与之对应的货品通过机械手放入指定货架，搬运完成；

（7）在上述步骤（2）和（5）中，小车寻迹过程中，如果激光测距避障传感器检测到有障碍物，将进行避障动作，即左转躲避障碍物并且重新找线路前进，然后继续循迹，如果没有检测到有障碍物只进行步骤（2）和（5）的寻迹操作。