CN110171786A - 智能搬运小车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能搬运小车，属于搬运机器人技术领域，包括车架、导航机构、升降机构、机械手、置物架和辅助识别装置；车架包括底盘和四轮驱动机构，底盘上设有电源和控制器；导航机构包括全场定位模块和激光雷达模块，升降机构的底部与底盘的上表面连接，其顶部设有旋转平台；机械手设置于旋转平台上；置物架设置于升降机构的一侧，包括自上而下设置的多层置物台；辅助识别装置设置于升降机构的顶部。本发明提供的智能搬运小车，利用安装在底盘上的激光雷达模块和全场定位模块，避免了铺线，安装反射板和铺设轨道等辅助装置，不受空间限制，置物架包含多层置物台，可以存放多件货物，实现一次搬运多件货物，提高搬运效率。

Description

智能搬运小车

技术领域

本发明属于搬运机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种智能搬运小车。

背景技术

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到机械学、电气液压气压技术，自动控制技术和计算机技术等，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。搬运机器人不仅通过“机器换人”解放了企业和行业的生产力，更推动了产业发展由劳动密集型向技术密集型的转变，促进了行业从传统模式向现代化、智能化的升级。

在众多的工业机器人中，智能搬运小车是应用率较高的一种，不管在工业制造、仓储物流等行业，还是在邮局、港口码头、机场等场景，都能见到智能搬运小车的身影。但是，现有的智能搬运小车存在以下缺陷：首先，搬运小车需要铺线，安装反射板和铺设轨道等辅助装置，容易受空间、场地的限制；再者，普通的搬运小车一次只能搬运一件货物，搬运效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能搬运小车，以解决现有技术中存在的搬运小车需要安装辅助装置且搬运效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：智能搬运小车，包括车架、导航机构、升降机构、机械手、置物架和辅助识别装置；

所述车架包括底盘和设置于所述底盘的底部的四轮驱动机构；所述底盘上设有电源和控制器；

所述导航机构包括设置于所述底盘的下表面的全场定位模块和设置于所述底盘的上表面的激光雷达模块，所述全场定位模块和所述激光雷达模块均与所述控制器电连接；

所述升降机构的底部与所述底盘的上表面连接，其顶部设有旋转平台；

所述机械手设置于所述旋转平台上；

所述置物架设置于所述升降机构的一侧，包括自上而下设置的多层置物台；

所述辅助识别装置设置于所述升降机构的顶部。

进一步地，所述旋转平台包括自上而下依次设置的第一平台、第二平台和第三平台；

所述机械手设置于所述第一平台的前端；所述机械手的尾部设有用于控制所述机械手做张合运动的控制滑块，所述控制滑块的下方连接有第一传动机构，所述第一传动机构上设有第一离合器，所述第一离合器与所述控制器电连接；

所述辅助识别装置为设置于所述第二平台的前端的扫码枪，所述第二平台的后端设有第一电机；所述第一电机与所述控制器电连接，所述第一电机的输出轴与所述第一传动机构连接；

所述第三平台上设有托板，所述托板与所述第三平台的上表面滑动接触，所述托板上设有第二传动机构，所述传动机构上设有第二离合器，所述第二离合器与所述控制器电连接，所述第二传动机构与所述第一电机的输出轴连接。

进一步地，所述第一传动机构包括水平设置的第一丝杠、与所述第一丝杠配合设置的第一丝杠母座以及与所述第一丝杠共轴设置的第一传动轴；所述第一丝杠母座与所述控制滑块连接；所述第一传动轴的一端通过所述第一离合器与所述第一丝杠连接，另一端设有第一齿轮；

所述第二传动机构包括水平设置的第二丝杠、与所述第二丝杠配合设置的第二丝杠母座以及与所述第二丝杠共轴设置的第二传动轴；所述第二丝杠母座与所述托板连接；所述第二传动轴的一端通过第二离合器与所述第二丝杠连接，另一端设有第二齿轮；

所述第一电机的输出轴设有第三齿轮，所述第三齿轮分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮连接。

进一步地，所述第三平台的下方水平设置有第四齿轮，所述升降机构的顶部设有第二电机，所述第二电机的输出轴设有与所述第四齿轮啮合的第五齿轮；所述第二电机与所述控制器电连接。

进一步地，所述四轮驱动机构包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，还包括用于驱动所述左前轮的第三电机、用于驱动所述右前轮的第四电机、用于驱动所述左后轮的第五电机以及用于驱动所述右后轮的第六电机；所述左前轮和所述右前轮对称设置于所述底盘的前端两侧，所述左后轮和所述右后轮对称设置于所述底盘的后端两侧；所述第三电机的输出轴与所述左前轮的轮轴连接，所述第四电机的输出轴与所述右前轮的轮轴连接，所述第五电机的输出轴与所述左后轮的轮轴连接，所述第六电机的输出轴与所述右后轮的轮轴连接。

进一步地，所述左前轮、所述右前轮、所述左后轮和所述右后轮均为麦克纳姆轮。

进一步地，所述全场定位模块包括与所述左前轮对应的第一编码器和与所述右前轮对应的第二编码器。

进一步地，所述升降机构为剪叉式升降平台，其底部设有第七电机，所述第七电机的底部与所述剪叉式升降平台的剪叉臂的一端铰接，所述第七电机的输出轴连接有第三丝杠，所述第三丝杠上设有第三丝杠母座，所述第三丝杠母座与所述剪叉臂的另一端铰接。

进一步地，所述剪叉臂的与所述第三丝杠母座连接的一端的底部设有滑块，所述底盘的上表面设有与所述滑块相匹配的滑道。

进一步地，所述置物台设为梳齿形，所述梳齿的齿间隙大于齿宽；所述托板设为梳齿形，所述托板的齿间距与齿宽分别与所述置物台的齿间距与齿宽相同。

进一步地，所述升降机构的顶部设有用于承托所述旋转平台的载台，所述载台设有与所述置物台相匹配的缺口。

本发明提供的智能搬运小车的有益效果在于：与现有技术相比，本发明智能搬运小车，利用安装在底盘上的激光雷达模块扫描外部环境，并对智能搬运小车的行进路径进行规划，利用安装在底盘上的全场定位模块对小车进行实时定位，确保小车能够按照规划的路径行走，避免了铺线，安装反射板和铺设轨道等辅助装置，不受空间限制。机械手和辅助识别装置安装在升降机构的顶部，升降机构的顶部还安装有旋转平台，辅助识别装置识别需要搬运的货物，机械手夹持货物，然后旋转平台旋转，将货物转到置物台的上方，然后将货物放在置物台上，置物架包含多层置物台，可以存放多件货物，实现一次搬运多件货物，提高搬运效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的智能搬运小车的轴侧视图；

图2为本发明实施例提供的智能搬运小车的右视图；

图3为本发明实施例提供的智能搬运小车的俯视图；

图4为本发明实施例提供的智能搬运小车的旋转平台的主视图；

图5为本发明实施例提供的智能搬运小车的旋转平台轴侧视图；

图6为本发明实施例提供的智能搬运小车的升降机构的轴侧视图；

图7为本发明实施例提供的智能搬运小车的置物架的结构图；

其中，图中各附图标记：

1、底盘；2、左前轮；3、右前轮；4、左后轮；5、右后轮；6、激光雷达；7、上支架；8、编码器；9、下支架；10、剪叉式升降平台；101、剪叉臂；102、载台；103、第七电机；104、第三丝杠；105、第三丝杠母座；11、置物架；111、置物台；112、底架；12、旋转平台；121、第一平台；122、第二平台；123、第三平台；124、第一丝杠母座；125、第一丝杠；126、第一离合器；127、第一齿轮；128、第一传动轴；129、第一轴承；1210、第二轴承；1211、扫码枪；1212、第一电机；1213、第三齿轮；1214、托板；1215、第二丝杠母座；1216、第二丝杠；1217、第二离合器；1218、第二齿轮；1219、第二传动轴；1220、第三轴承；1221、第二电机；1222、第五齿轮；1223、第四齿轮；13、机械手；14、电源；15、控制器；16、第三电机；17、第四电机；18、第五电机；19、第六电机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的智能搬运小车进行说明。智能搬运小车，包括车架、导航机构、机械手13、置物架11和辅助识别装置，车架包括底盘1和四轮驱动机构，四轮驱动机构设置在底盘1的底部，作为整个智能搬运小车的驱动机构，底盘1的上表面设置电源14和控制器15，控制器15为单片机，对输入信号进行分析处理，将对应的输出信号传递给相应的动作机构。导航机构包括全场定位模块和激光雷达模块，激光雷达模块为激光雷达6，激光雷达6通过上支架7安装在底盘1的上表面，激光雷达6开启后，对工作场景进行扫描，并且建立稀疏的二维地图，在远程主机上的二维地图上进行路径规划，且路径规划程序传递给控制器15，小车沿规划好的路径移动。小车移动过程中，位于底盘1的下表面的全场定位模块将小车的位置实时传递给远程主机，根据小车在规划路径中的实时位置对小车进行调整，防止小车跑偏。底盘1上设置有升降机构，升降机构的顶部设置有旋转平台12，机械手13设置在旋转平台12上，小车到达货物存放的位置后，通过控制升降机构，将机械手13升到货物所在的高度，并控制机械手13夹取货物，在升降机构的一侧设置有置物架11，通过控制旋转平台12，将夹取货物的机械手13旋转到置物架11的置物台111上，置物架11设有三层置物台111，通过控制升降机构，可以将货物分别放置在三层置物台111上，为了提高置物架11的稳定性，置物架11的底部通过底架112与底盘1连接。货物识别设备设置在升降机构的顶部，通过货物识别设备可以准确识别需要搬运的货物。

本发明提供的智能搬运小车，与现有技术相比，利用安装在底盘上的激光雷达模块扫描外部环境，并对智能搬运小车的行进路径进行规划，利用安装在底盘上的全场定位模块对小车进行实时定位，确保小车能够按照规划的路径行走，避免了铺线，安装反射板和铺设轨道等辅助装置，不受空间限制。机械手和辅助识别装置安装在升降机构的顶部，升降机构的顶部还安装有旋转平台，辅助识别装置识别需要搬运的货物，机械手夹持货物，然后旋转平台旋转，将货物转到置物台的上方，然后将货物放在置物台上，置物架包含多层置物台，可以存放多件货物，实现一次搬运多件货物，提高搬运效率。

请一并参阅图4和图5，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，旋转平台12自上而下依次设有第一平台121、第二平台122和第三平台123，机械手13设置在第一平台121的前端并突出第一平台121，机械手13的尾部设有控制滑块，通过控制滑块的滑动，可以控制机械手13的张合，控制滑块的下方设有第一传动机构，第一传动机构上设有第一丝杠125和第一丝杠母座124，控制滑块与第一丝杠母座124连接，第一丝杠125水平设置，第一丝杠125的一端通过第一离合器126连接有第一传动轴128，第一传动轴128上设置有第一齿轮127，为了固定第一丝杠125与第一传动轴128，在第一丝杠125的端部安装有第一轴承129，第一传动轴128的端部安装有第二轴承1210，第一轴承129和第二轴承1210的外圈固定在第一平台121的下表面。第一离合器126与控制器15连接，控制器15可以控制第一离合器126的通断。

辅助识别装置为扫码枪1211，设置在第二平台122的前端，可以通过扫描货物表面的条形码或者二维码对货物进行识别。第二平台122的后端设有第一电机1212，第一电机1212的输出轴设置有第三齿轮1213，第三齿轮1213与第一齿轮127啮合，并且第一电机1212与控制器15连接，控制器15控制第一电机1212开启并控制第一离合器126断开，第二齿轮1213带动第一齿轮127，又因为第一丝杠125与第一齿轮127共轴，所以第一齿轮127带动第一丝杠125转动，第一丝杠125转动过程中，第一丝杠母座124沿第一丝杠125的轴向运动，进而带动控制滑块滑动，控制机械手13，通过第一电机1212的正反转来控制机械手13的张开或者闭合。

第三平台123上设置有一块托板1214，托板1214与第三平台123滑动接触，即托板1214可以相对于第三平台123水平滑动，托板1214的上方设有第二传动机构，第二传动机构上设有第二丝杠母座1215和第二丝杠1216，托板1214与第二丝杠母座1215连接，第二丝杠1216水平设置，并且第二丝杠1216的一端通过第二离合器1217连接有第二传动轴1219，第二传动轴1219上设有第二齿轮1218，第二齿轮1218与第三齿轮1213啮合，第三齿轮1213的转动同时带动第一齿轮127和第二齿轮1218转动。为了固定第二传动轴1219，在第二传动轴1219的端部设有第三轴承1220，第三轴承1220的外圈固定在第二平台122的下表面。第二离合器1217也与控制器15连接，第一电机1212用于控制机械手13时，控制器15控制第一离合器126断开、第二离合器1217接通，第一电机1212用于控制托板1214时，控制器15控制第一离合器126接通、第二离合器1217断开，此时，第三齿轮1218的转动带动第二丝杠1216轴向转动，驱动第二丝杠母座1215前后运动，进而带动托板1214在第三平台123伸缩，托板1214伸出时，位于机械手13的正下方，用于承托机械手13夹持的货物。

请参阅图5，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，第三平台123的下方设置第四齿轮1223，第四齿轮1223水平设置，升降机构的顶部设有第二电机1221，第二电机1221的输出轴设有第五齿轮1222，第五齿轮1222与第四齿轮1223啮合，第二电机1221与控制器15连接，通过控制器15控制第二电机1221的启停，进而控制第四齿轮1223转动，进而驱动旋转平台12的转动。

参阅图1和图2，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，四轮驱动机构包括四个车轮，分别为左前轮2、右前轮3、左后轮4和右后轮5，左前轮2和右前轮3对称设置在底盘1的前端的两侧，左后轮4和右后轮5对称设置在底盘1的后端的两侧。每个车轮都配有单独的电机，分别为驱动左前轮2的第三电机16、驱动右前轮3的第四电机17、驱动左后轮4的第五电机18和驱动右后轮5的第六电机19，第三电机16、第四电机17、第五电机18和第六电机19分别与控制器15连接，控制器15分别控制四个电机的转动，进而控制四轮驱动机构驱动小车沿不同方向运动。

优选地，左前轮2、右前轮3、左后轮4和右后轮5均为麦克纳姆轮，更加方便地控制小车的转向。

请参阅图1.作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，全场定位模块包括两个编码器8，编码器8通过下支架9固定在底盘1的下表面，编码器8分为第一编码器和第二编码器，其中第一编码器对应左前轮2、第二编码器对应右前轮3，通过对左前轮2和右前轮3的监控，得知小车的实时位置以及运动状态。

请参阅图1和图6，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，升降结构为剪叉式升降平台10，包括交叉连接的剪叉臂101，剪叉臂101的底部设有第七电机103，第七电机103与剪叉臂101的底部的一端铰接，第七电机103的输出轴的端部连接第三丝杠104，第三丝杠104与第七电机103的输出轴共轴连接，第三丝杠104上设有第三丝杠母座105，第三丝杠母座105与剪叉臂101的底部的另一端铰接。第七电机103与控制器15连接，通过控制器15控制第七电机103，进而控制剪叉臂101的张合，控制剪叉式升降平台10的升降。剪叉式升降平台10的顶部设有载台102，用于承载旋转平台12。

作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，剪叉臂101的底部对应第三丝杠母座105的一端设有滑块，底盘1上对应滑块的运行轨迹设有滑道，使剪叉式升降平台10的运动更加顺利。

请参阅图1和图7，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，置物台111设置为梳齿形，并且梳齿的间隙大于齿宽，托板1214也设置为梳齿形，托板1214将承载的货物放在置物台111时，托板1214从置物台111的上方向下运动，托板1214的梳齿穿过置物台111的齿间隙，避免平板结构的托板1214与平板结构的置物台111相对滑动时，带动货物移动，导致货物移位。

请参阅图6，作为本发明提供的智能搬运小车的一种具体实施方式，升降机构顶部的载台102对应置物台111的位置设有缺口，升降机构升降过程中，置物台111从缺口通过，防止置物台111影响升降机构的升降。

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.智能搬运小车，其特征在于：包括车架、导航机构、升降机构、机械手、置物架和辅助识别装置；

所述车架包括底盘和设置于所述底盘的底部的四轮驱动机构；所述底盘上设有电源和控制器；

所述导航机构包括设置于所述底盘的下表面的全场定位模块和设置于所述底盘的上表面的激光雷达模块，所述全场定位模块和所述激光雷达模块均与所述控制器电连接；

所述升降机构的底部与所述底盘的上表面连接，其顶部设有旋转平台；

所述机械手设置于所述旋转平台上；

所述置物架设置于所述升降机构的一侧，包括自上而下设置的多层置物台；

所述辅助识别装置设置于所述升降机构的顶部。

2.如权利要求1所述的智能搬运小车，其特征在于：所述旋转平台包括自上而下依次设置的第一平台、第二平台和第三平台；

所述机械手设置于所述第一平台的前端；所述机械手的尾部设有用于控制所述机械手做张合运动的控制滑块，所述控制滑块的下方连接有第一传动机构，所述第一传动机构上设有第一离合器，所述第一离合器与所述控制器电连接；

所述辅助识别装置为设置于所述第二平台的前端的扫码枪，所述第二平台的后端设有第一电机；所述第一电机与所述控制器电连接，所述第一电机的输出轴与所述第一传动机构连接；

所述第三平台上设有托板，所述托板与所述第三平台的上表面滑动接触，所述托板上设有第二传动机构，所述传动机构上设有第二离合器，所述第二离合器与所述控制器电连接，所述第二传动机构与所述第一电机的输出轴连接。

3.如权利要求2所述的智能搬运小车，其特征在于：所述第一传动机构包括水平设置的第一丝杠、与所述第一丝杠配合设置的第一丝杠母座以及与所述第一丝杠共轴设置的第一传动轴；所述第一丝杠母座与所述控制滑块连接；所述第一传动轴的一端通过所述第一离合器与所述第一丝杠连接，另一端设有第一齿轮；

所述第二传动机构包括水平设置的第二丝杠、与所述第二丝杠配合设置的第二丝杠母座以及与所述第二丝杠共轴设置的第二传动轴；所述第二丝杠母座与所述托板连接；所述第二传动轴的一端通过第二离合器与所述第二丝杠连接，另一端设有第二齿轮；

所述第一电机的输出轴设有第三齿轮，所述第三齿轮分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮连接。

4.如权利要求2所述的智能搬运小车，其特征在于：所述第三平台的下方水平设置有第四齿轮，所述升降机构的顶部设有第二电机，所述第二电机的输出轴设有与所述第四齿轮啮合的第五齿轮；所述第二电机与所述控制器电连接。

5.如权利要求1所述的智能搬运小车，其特征在于：所述四轮驱动机构包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，还包括用于驱动所述左前轮的第三电机、用于驱动所述右前轮的第四电机、用于驱动所述左后轮的第五电机以及用于驱动所述右后轮的第六电机；所述左前轮和所述右前轮对称设置于所述底盘的前端两侧，所述左后轮和所述右后轮对称设置于所述底盘的后端两侧；所述第三电机的输出轴与所述左前轮的轮轴连接，所述第四电机的输出轴与所述右前轮的轮轴连接，所述第五电机的输出轴与所述左后轮的轮轴连接，所述第六电机的输出轴与所述右后轮的轮轴连接。

6.如权利要求5所述的智能搬运小车，其特征在于：所述全场定位模块包括与所述左前轮对应的第一编码器和与所述右前轮对应的第二编码器。

7.如权利要求1所述的智能搬运小车，其特征在于：所述升降机构为剪叉式升降平台，其底部设有第七电机，所述第七电机的底部与所述剪叉式升降平台的剪叉臂的一端铰接，所述第七电机的输出轴连接有第三丝杠，所述第三丝杠上设有第三丝杠母座，所述第三丝杠母座与所述剪叉臂的另一端铰接。

8.如权利要求7所述的智能搬运小车，其特征在于：所述剪叉臂的与所述第三丝杠母座连接的一端的底部设有滑块，所述底盘的上表面设有与所述滑块相匹配的滑道。

9.如权利要求2所述的智能搬运小车，其特征在于：所述置物台设为梳齿形，所述梳齿的齿间隙大于齿宽；所述托板设为梳齿形，所述托板的齿间距与齿宽分别与所述置物台的齿间距与齿宽相同。

10.如权利要求1-9任一项所述的智能搬运小车，其特征在于：所述升降机构的顶部设有用于承托所述旋转平台的载台，所述载台设有与所述置物台相匹配的缺口。