CN109956338A - 一种高铁物流集装器装卸机器人及其装卸集装器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁物流集装器装卸机器人，包括支撑架、固定辊子、两组对位单元和两组伸缩传输台，每组伸缩传输台均包括伸缩架、伸缩电机、动力齿轮、伸缩辊子、第一伸缩传感器和第二伸缩传感器，伸缩电机安装在支撑架上并且伸缩电机上安装动力齿轮，动力齿轮与伸缩架上的齿条啮合，第一伸缩传感器和第二伸缩传感器沿着沿着站台的横向布置，第一伸缩传感器安装在所述伸缩架上，第二伸缩传感器安装在支撑架上。本发明的装卸机器人的两侧设置有伸缩传输台，通过伸缩传输台可以实现与高铁车厢车门对接，同时装卸机器人也可以在站台上对集装器进行任意方向的转运，对物体及人员进行智能探测，实现路径的自主规划，对接和转运都比较快速和方便。

Description

一种高铁物流集装器装卸机器人及其装卸集装器的方法

技术领域

本发明属于高铁物流技术领域，更具体地，涉及一种高铁物流集装器装卸机器人及其装卸集装器的方法。

背景技术

随着我国高铁运营里程的增加，其覆盖的地域越来越广，目前已实现区域中心城市通道连接，未来将呈“米”字型不断拓展，最终实现全国大中城市的连接。高铁也因其速度高、受天气影响小、平稳安全而广受大众的喜爱。通过高速铁路进行货物运输，可以很好的保障物流的时效性，实现“当日达”，是现有物流运输体系的很好补充，对提高我国物流的整体运输水平具有巨大意义。

然而，目前开展的高铁物流中货物的装卸与转运主要是通过人工进行，站内运输的的平板车与高铁列车之间或者不同站台的高铁列车之间的集装器装卸转运都需要人工操作，是制约高铁货物运输效率提升的重要因素。高铁列车因载货量的不同会造成车厢底板与站台面的距离不同，同时集装器的运输平板车底板与地面的高度也不尽相同，因此就要求集装器装卸设备具有一定的适应性。目前，在高铁物流方面的研究较少，在高铁物流集装器装卸机器人方面的研究更无涉及。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高铁物流集装器装卸机器人及其装卸集装器的方法，其通过装卸机器人与高铁车厢底板或运输车底板的搭接，连通辊子运输通道，实现集装器的自动装卸与转运。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，包括支撑架、固定辊子、两组对位单元和两组伸缩传输台，其中，

所述固定辊子设置有多根并且它们并排设置，每根所述固定辊子分别可转动安装在所述支撑架上并且每根所述固定辊子的轴向与站台的纵向一致，这些固定辊子通过第一驱动电机驱动旋转，两组所述对位单元设置在所述支撑架上并且它们沿着站台的横向布置，每组所述对位单元均包括沿站台纵向设置的两个对位传感器，以检测高铁车厢车门的宽度并传给控制器，控制器从而控制支撑架正对高铁车厢车门，两组所述伸缩传输台沿着站台的横向布置；

对于每组所述伸缩传输台而言，其包括伸缩架、伸缩电机、动力齿轮、伸缩辊子、第一伸缩传感器和第二伸缩传感器，所述伸缩架可移动安装在所述支撑架上，所述伸缩电机安装在所述支撑架上并且该伸缩电机上安装所述动力齿轮，所述动力齿轮与所述伸缩架上的齿条啮合，以用于驱动所述伸缩架靠近或远离对应侧的高铁车厢车门，所述伸缩辊子设置在所述伸缩架上并且与每根固定辊子均平行，该伸缩辊子通过第二驱动电机驱动旋转，所述第一伸缩传感器和第二伸缩传感器沿着所述沿着站台的横向布置，第一伸缩传感器安装在所述伸缩架上，以用于检测高铁车厢内部结构的位置，从而确保伸缩架伸入高铁车厢内部，所述第二伸缩传感器安装在所述支撑架上，以用于检测伸缩架的位置并传送给控制器，控制器从而控制伸缩电机的启停。

优选地，所述支撑架包括车架及主机架，所述固定辊子、两组所述对位单元和两组所述伸缩传输台均安装在所述主机架上，所述车架的底部安装有全向轮，所述全向轮通过动力装置驱动。

优选地，所述车架与所述主机架之间安装有多台升降液压缸，以用于控制所述主机架的升降，所述车架上安装有液压泵，所述液压泵与每台所述升降液压缸分别连接。

优选地，所述支撑架上安装有电池。

优选地，所述支撑架上安装有磁性感应器，以用于探测站台在对应于高铁车厢车门的区域及站台中间区别布置的磁性座的磁场，从而利用磁性座的坐标进行运动定位。

优选地，所述对位单元能够对高铁站台上的障碍物或人员实现探测，以防止装卸机器人与障碍物或人员发生碰撞。

优选地，所述高铁物流集装器装卸机器人能够在感知到障碍物或人员信号时，将信号迅速传输给控制器，并由控制器发出停止命令以及警报，障碍或人员排出后机器人自主恢复正常运行。

优选地，所述装卸机器人能够根据装卸集装器的出发端及目的端，结合站台磁性座的布局，自主规划移动的路径，智能优化路径，实现最优路径转运。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种高铁物流集装器装卸机器人向高铁车厢内装货的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)运输车将集装器从指定位置运输到高铁车厢停靠的站台上；

(2)装卸机器人移动至运输车旁，通过支撑架上的升降液压缸将靠近运输车的伸缩传输台的高度调整为与运输车底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架伸出并搭接在运输车的底板上，以连通装卸机器人的伸缩辊子和运输车的底板，集装器通过伸缩辊子传输至固定辊子上，然后该伸缩传输台的伸缩架收回；

(3)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人移动到高铁车厢车门旁，然后通过对位传感器使装卸机器人与车厢车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸将伸缩传输台调整为与高铁车厢底板的高度适应；

(4)装卸机器人靠近高铁车厢车门的伸缩传输台的伸缩架搭接在高铁车厢底板上，连通固定辊子和高铁车厢底板，集装器通过固定辊子传输至高铁车厢内，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器装入高铁车厢的工作。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种高铁物流集装器装卸机器人向高铁车厢内装货的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人移动到高铁车厢车门旁，然后通过对位传感器使装卸机器人与高铁车厢车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸将伸缩传输台调整为与高铁车厢底板的高度适应；

(2)装卸机器人靠近高铁车厢车门的伸缩传输台的伸缩架搭接在高铁车厢底板上，以连通伸缩辊子和高铁车厢底板，集装器从高铁车厢内传输到伸缩辊子上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(3)装卸机器人移动至运输车旁，通过升降液压缸靠近运输车的伸缩传输台的高度调整为与运输车底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架伸出并搭接在运输车的底板上，以连通装卸机器人的固定辊子和运输车的底板，集装器通过伸缩辊子传输至固定辊子上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(4)运输车将集装器运输到指定位置；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器卸出高铁车厢的工作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明的站台上配置的装卸机器人的两侧设置有伸缩传输台，通过伸缩传输台可以实现与高铁车厢车门对接，同时装卸机器人也可以在站台上对集装器进行任意方向的转运，对接和转运都比较快速和方便；

2)本发明装卸机器人的伸缩传输台两侧各安装一处对位传感器，该对位传感器检测并定位高铁车厢的车门边缘，从而使装卸机器人可以与高铁车厢的车门对齐，避免集装器装卸时与车厢发生碰撞，提高了集装器装载的安全通过性；

3)本发明通过升降装置的高度调节，可以实现装卸机器人与高铁车厢底板或运输车底板的精准搭接，连通辊子运输通道，实现集装器的自动装卸与转运。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在站台上的布置示意图；

图3a是本发明与高铁车厢分离时的状态示意图；

图3b是本发明与高铁车厢对接的状态示意图；

图4a是集装器通过运输车运输到站的示意图；

图4b是运输车向装卸机器人卸货时的示意图；

图4c是本发明的装卸机器人转运集装器的示意图；

图4d是本发明的装卸机器人向高铁车厢装货的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照各附图，一种高铁物流集装器3装卸机器人1，包括支撑架、固定辊子109、两组对位单元和两组伸缩传输台，其中，

所述固定辊子109设置有多根并且它们并排设置，每根所述固定辊子109分别可转动安装在所述支撑架上并且每根所述固定辊子109的轴向与站台的纵向一致，这些固定辊子109通过第一驱动电机驱动旋转，两组所述对位单元设置在所述支撑架上并且它们沿着站台的横向布置，每组所述对位单元均包括沿站台纵向设置的两个对位传感器103，以用于检测高铁车厢2车门的宽度并传给控制器，控制器从而控制支撑架正对高铁车厢2车门，两组所述伸缩传输台沿着站台的横向布置；

对于每组所述伸缩传输台而言，其包括伸缩架104、伸缩电机、动力齿轮1013、伸缩辊子102、第一伸缩传感器101和第二伸缩传感器105，所述伸缩架104可移动安装在所述支撑架上，所述伸缩电机安装在所述支撑架上并且该伸缩电机上安装所述动力齿轮1013，所述动力齿轮1013与所述伸缩架104上的齿条啮合，以用于驱动所述伸缩架104靠近或远离对应侧的高铁车厢2车门，所述伸缩辊子102设置在所述伸缩架104上并且与每根固定辊子109均平行，该伸缩辊子102通过第二驱动电机驱动旋转，所述第一伸缩传感器101和第二伸缩传感器105沿着所述沿着站台的横向布置，第一伸缩传感器101安装在所述伸缩架104上，以用于检测高铁车厢2内部结构的位置，车厢内部结构可以为车厢台阶、车厢扶手等，从而确保伸缩架104伸入高铁车厢2内部，所述第二伸缩传感器105安装在所述支撑架上，以用于检测伸缩架104的位置并传送给控制器，控制器从而控制伸缩电机的启停。

伸缩传输台中的固定辊子109由一台或多台第一驱动电机驱动，动力齿轮1013与伸缩架104通过齿啮合，在伸缩电机的驱动下可以通过动力齿轮1013使伸缩架104从主机架107中伸出或收回到主机架107中，伸缩辊子102由独立的第二驱动电机驱动；伸缩传感器用来检测伸缩架104的位置，以实现伸缩传输台与高铁车厢2的对接与分离；装卸机器人1与高铁车厢2车门对齐后，伸缩电机启动，通过动力齿轮1013驱动伸缩架104向车厢内伸长，当第二伸缩传感器105检测到车厢台阶时伸缩电机停止，即实现对接装车与高铁车厢2的对接；货物装卸完毕后，伸缩电机启动，通过动力齿轮1013驱动伸缩架104向主机架107内收缩，当第一伸缩传感器101检测到伸缩架104时伸缩电机停止，即实现装卸机器人1与高铁车厢2的分离。

进一步，所述支撑架包括车架1010及主机架107，所述固定辊子109、两组所述对位单元和两组所述伸缩传输台均安装在所述主机架107上，所述车架1010的底部安装有全向轮1011，所述全向轮1011通过动力装置驱动，可以实现机器人在站台上的二维移动。

进一步，所述车架1010与所述主机架107之间安装有多台升降液压缸1012，以用于控制所述主机架107的升降，所述车架1010上安装有液压泵106，所述液压泵106与每台所述升降液压缸1012分别连接。车架1010上安装的液压泵106可以控制升降液压缸1012的升高与下降，以用于调整伸缩传输台的高度，适应高铁车厢2底板高度的变化。

进一步，所述支撑架上安装有电池108，为装卸机器人1提供电能。

进一步，所述支撑架上安装有磁性感应器，以用于探测站台在对应于高铁车厢2车门的区域及站台中间区别布置的磁性座的磁场，从而利用磁性座的坐标进行运动定位。

根据集装器3的装卸效率以及转运对象的需求，一座站台上最少设置1台集装器3装卸机器人1，高铁物流集装器3装卸机器人1在站台上的布置俯视示意图如图2所示。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种高铁物流集装器3装卸机器人1向高铁车厢2内装货的方法，包括以下步骤：

(1)运输车4将集装器3从指定位置运输到高铁车厢2停靠的站台上；

(2)装卸机器人1移动至运输车4旁，通过支撑架上的升降液压缸1012将靠近运输车4的伸缩传输台的高度调整为与运输车4底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架104伸出并搭接在运输车4的底板上，以连通装卸机器人1的伸缩辊子102和运输车4的底板，集装器3通过伸缩辊子102传输至固定辊子109上，然后该伸缩传输台的伸缩架104收回；

(3)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人1移动到高铁车厢2车门旁，然后通过对位传感器103使装卸机器人1与车厢车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸1012将伸缩传输台调整为与高铁车厢2底板的高度适应；

(4)装卸机器人1靠近高铁车厢2车门的伸缩传输台的伸缩架104搭接在高铁车厢2底板上，连通固定辊子109和高铁车厢2底板，集装器3通过固定辊子109传输至高铁车厢2内，然后该侧伸缩传输台的伸缩架104收回；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器3装入高铁车厢2的工作。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种高铁物流集装器3装卸机器人1向高铁车厢2内装货的方法，包括以下步骤：

(1)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人1移动到高铁车厢2车门旁，然后通过对位传感器103使装卸机器人1与高铁车厢2车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸1012将伸缩传输台调整为与高铁车厢2底板的高度适应；

(2)装卸机器人1靠近高铁车厢2车门的伸缩传输台的伸缩架104搭接在高铁车厢2底板上，以连通伸缩辊子102和高铁车厢2底板，集装器3从高铁车厢2内传输到伸缩辊子102上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架104收回；

(3)装卸机器人1移动至运输车4旁，通过升降液压缸1012靠近运输车4的伸缩传输台的高度调整为与运输车4底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架104伸出并搭接在运输车4的底板上，以连通装卸机器人1的固定辊子109和运输车4的底板，集装器3通过伸缩辊子102传输至固定辊子109上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架104收回；

(4)运输车4将集装器3运输到指定位置；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器3卸出高铁车厢2的工作。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，包括支撑架、固定辊子、两组对位单元和两组伸缩传输台，其中，

所述固定辊子设置有多根并且它们并排设置，每根所述固定辊子分别可转动安装在所述支撑架上并且每根所述固定辊子的轴向与站台的纵向一致，这些固定辊子通过第一驱动电机驱动旋转，两组所述对位单元设置在所述支撑架上并且它们沿着站台的横向布置，每组所述对位单元均包括沿站台纵向设置的两个对位传感器，以检测高铁车厢车门的宽度并传给控制器，控制器从而控制支撑架正对高铁车厢车门，两组所述伸缩传输台沿着站台的横向布置；

对于每组所述伸缩传输台而言，其包括伸缩架、伸缩电机、动力齿轮、伸缩辊子、第一伸缩传感器和第二伸缩传感器，所述伸缩架可移动安装在所述支撑架上，所述伸缩电机安装在所述支撑架上并且该伸缩电机上安装所述动力齿轮，所述动力齿轮与所述伸缩架上的齿条啮合，以用于驱动所述伸缩架靠近或远离对应侧的高铁车厢车门，所述伸缩辊子设置在所述伸缩架上并且与每根固定辊子均平行，该伸缩辊子通过第二驱动电机驱动旋转，所述第一伸缩传感器和第二伸缩传感器沿着所述沿着站台的横向布置，第一伸缩传感器安装在所述伸缩架上，以用于检测高铁车厢内部结构的位置，从而确保伸缩架伸入高铁车厢内部，所述第二伸缩传感器安装在所述支撑架上，以用于检测伸缩架的位置并传送给控制器，控制器从而控制伸缩电机的启停。

2.根据权利要求1所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述支撑架包括车架及主机架，所述固定辊子、两组所述对位单元和两组所述伸缩传输台均安装在所述主机架上，所述车架的底部安装有全向轮，所述全向轮通过动力装置驱动。

3.根据权利要求2所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述车架与所述主机架之间安装有多台升降液压缸，以用于控制所述主机架的升降，所述车架上安装有液压泵，所述液压泵与每台所述升降液压缸分别连接。

4.根据权利要求1所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述支撑架上安装有电池。

5.根据权利要求1所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述支撑架上安装有磁性感应器，以用于探测站台在对应于高铁车厢车门的区域及站台中间区别布置的磁性座的磁场，从而利用磁性座的坐标进行运动定位。

6.根据权利要求1所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述对位单元能够对高铁站台上的障碍物或人员实现探测，以防止装卸机器人与障碍物或人员发生碰撞。

7.根据权利要求6所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述高铁物流集装器装卸机器人能够在感知到障碍物或人员信号时，将信号迅速传输给控制器，并由控制器发出停止命令以及警报，障碍或人员排出后机器人自主恢复正常运行。

8.根据权利要求1所述的一种高铁物流集装器装卸机器人，其特征在于，所述装卸机器人能够根据装卸集装器的出发端及目的端，结合站台磁性座的布局，自主规划移动的路径，智能优化路径，实现最优路径转运。

9.权利要求1～8中任一所述的一种高铁物流集装器装卸机器人向高铁车厢内装货的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)运输车将集装器从指定位置运输到高铁车厢停靠的站台上；

(2)装卸机器人移动至运输车旁，通过支撑架上的升降液压缸将靠近运输车的伸缩传输台的高度调整为与运输车底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架伸出并搭接在运输车的底板上，以连通装卸机器人的伸缩辊子和运输车的底板，集装器通过伸缩辊子传输至固定辊子上，然后该伸缩传输台的伸缩架收回；

(3)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人移动到高铁车厢车门旁，然后通过对位传感器使装卸机器人与车厢车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸将伸缩传输台调整为与高铁车厢底板的高度适应；

(4)装卸机器人靠近高铁车厢车门的伸缩传输台的伸缩架搭接在高铁车厢底板上，连通固定辊子和高铁车厢底板，集装器通过固定辊子传输至高铁车厢内，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器装入高铁车厢的工作。

10.权利要求1～8中任一所述的一种高铁物流集装器装卸机器人向高铁车厢内装货的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过支撑架上安装的磁性感应器探测站台上的磁性座，装卸机器人移动到高铁车厢车门旁，然后通过对位传感器使装卸机器人与高铁车厢车门对齐，通过支撑架上的升降液压缸将伸缩传输台调整为与高铁车厢底板的高度适应；

(2)装卸机器人靠近高铁车厢车门的伸缩传输台的伸缩架搭接在高铁车厢底板上，以连通伸缩辊子和高铁车厢底板，集装器从高铁车厢内传输到伸缩辊子上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(3)装卸机器人移动至运输车旁，通过升降液压缸靠近运输车的伸缩传输台的高度调整为与运输车底板的高度适应，之后该侧伸缩传输台的伸缩架伸出并搭接在运输车的底板上，以连通装卸机器人的固定辊子和运输车的底板，集装器通过伸缩辊子传输至固定辊子上，然后该侧伸缩传输台的伸缩架收回；

(4)运输车将集装器运输到指定位置；

(5)重复步骤(1)-步骤(4)，以此方式，完成所有集装器卸出高铁车厢的工作。