CN110270973A - 一种仓储物流机器人及其工作方法、自动更换电池方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仓储物流机器人及其工作方法、自动更换电池方法。该机器人包括移动底盘和机械臂，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第一移动机构，第一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第一移动机构连接，机械臂包括用于抓取物品的机械手和可带动机械手左右移动的第二移动机构，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。

Description

一种仓储物流机器人及其工作方法、自动更换电池方法

技术领域

本发明涉及智能仓储技术领域，尤其涉及一种仓储物流机器人及其工作方法、自动更换电池方法。

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

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种仓储物流机器人及其工作方法、自动更换电池方法，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：

本发明的一种仓储物流机器人，包括移动底盘和机械臂，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第一移动机构，第一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第一移动机构连接，所述机械臂包括用于抓取物品的机械手和可带动机械手左右移动的第二移动机构，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、第一摄像头、升降机构、第一移动机构、机械手、第二移动机构和无线通信模块电连接。

在本方案中，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，帮助仓储物流机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储物流机器人通过无线通信模块接收管理中心发送的无线指令。

仓储物流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第一移动机构带动其独立移动，第一移动机构可带动托板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。

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，大大减小了仓储物流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。仓储物流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。仓储物流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，所述第二移动机构包括从上至下依次设置的基座、顶板、中间板和底板，所述顶板与基座固定连接，所述顶板底面两侧设有与中间板匹配的第一导轨，所述中间板两侧分别插入对应第一导轨，所述中间板可沿第一导轨滑动，所述中间板底面两侧设有与底板匹配的第二导轨，所述底板两侧分别插入对应第二导轨，所述底板可沿第二导轨滑动，所述中间板顶面设有沿左右走向的第一同步带，所述顶板上设有条形通孔，所述条形通孔内设有第一同步带轮、第二同步带轮、双面同步带、第一驱动电机，第一同步带轮、第二同步带轮分别位于条形通孔的左右两侧，所述第一同步带轮和第二同步带轮通过双面同步带连接，所述第一驱动电机用于驱动第二同步带轮转动，所述第一同步带与双面同步带相互啮合，所述第二移动机构还包括第一钢丝带和第二钢丝带，所述中间板左右两端分别设有第一导向轮和第二导向轮，所述第一钢丝带一端与顶板右端固定连接，所述第一钢丝带绕过第一导向轮，所述第一钢丝带另一端与底板右端固定连接，所述第二钢丝带一端与顶板左端固定连接，所述第二钢丝带绕过第二导向轮，所述第二钢丝带另一端与底板左端固定连接，所述顶板左右两端都设有第二摄像头，所述控制器分别与第一驱动电机、第二摄像头电连接。

第一驱动电机驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第一同步带水平移动，由于第一同步带水平固定在中间板上，所以第一同步带水平移动带动中间板水平移动。第一钢丝带绕过中间板的第一导向轮，两端分别固定在顶板右端、底板右端。第二钢丝带绕过中间板的第二导向轮，两端分别固定在顶板左端、底板左端。中间板向左移动，通过第一钢丝带带动底板左移，中间板向右移动，通过第二钢丝带带动底板右移，从而实现中间板、底板两级联动。第二摄像头用于确定机械臂与货架上货品之间的相对位置，便于微调机械臂的位置，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，所述机械手包括一个沿前后走向设置的支撑板、两个前后对称设置的卡爪和两根沿前后走向设置的第三导轨，支撑板和两个第三导轨都设置在底板底部，所述支撑板两端伸出底板两侧，所述第三导轨两端伸出底板两侧，所述第三导轨两端设有可沿第三导轨滑动的第一滑块，前侧的卡爪与两个第三导轨前侧的第一滑块固定连接，后侧的卡爪与两个第三导轨后侧的第一滑块固定连接，所述支撑板两端分别设有第二驱动电机，所述第二驱动电机用于驱动对应一侧的卡爪左右移动，所述第二驱动电机与控制器电连接。控制器通过控制两个卡爪相对运动从而实现机械手对货品的抓放动作。

作为优选，所述卡爪包括安装板和设置在安装板内侧的多个凸条，所述凸条沿前后走向排列成一条直线。

作为优选，所述第一移动机构包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第一驱动机构，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，所述第一驱动机构包括丝杆、套设在丝杆上的丝母以及驱动丝杆转动的第三驱动电机，所述移动条通过第一连接件与丝母连接，所述第三驱动电机与控制器电连接。

第三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其前后移动。

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物流机器人供电。

当给仓储物流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物流机器人供电，完成电池切换，接着，仓储物流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放到充电架上充电，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，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。

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二驱动机构，所述升降柱底部设有第三同步带轮，所述升降柱顶部设有第四同步带轮，所述第三同步带轮与第四同步带轮通过第二同步带连接，所述升降柱上沿纵向设有第四导轨以及可在第四导轨上滑动的第二滑块，所述机械臂设置在第二滑块上，所述第二滑块与第二同步带固定连接，所述升降柱底部还设有齿轮，所述齿轮与第三同步带轮同轴连接，所述立柱上沿纵向设有齿条，所述齿轮与齿条啮合，所述控制器与第二驱动机构电连接。

第二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，齿轮带动第三同步带轮转动，第三同步带轮带动第二同步带向上转动或向下转动，第二同步带带动第二滑块上移或下移，第二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。

本发明的一种仓储物流机器人的工作方法，用于上述的一种仓储物流机器人，包括以下步骤：

当仓储物流机器人接收到取货指令后，仓储物流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，最后仓储物流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板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板回到原位，最后仓储物流机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储物流机器人接收到上货指令后，仓储物流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物流机器人上对应的周转箱内，接着，仓储物流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。

本发明的一种仓储物流机器人的自动更换电池方法，用于上述的一种仓储物流机器人，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物流机器人供电；

当给仓储物流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物流机器人供电，完成电池切换，接着，仓储物流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放到充电架上充电，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是实施例的一种结果示意图；

图2是图1的右视图；

图3是实施例的一种电路原理连接框图；

图4是移动底盘的底面示意图；

图5是储货装置的前视图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是电池放置装置的结构示意图；

图8是机械臂的结构示意图；

图9是图8的右视图；

图10是升降机构的结构示意图；

图11是升降机构的侧视图；

图12是最上方托板前移后的示意图；

图13是所有托板前移后的示意图；

图14是仓储物流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、第一移动机构，7、连接柱，8、机械手，9、第二移动机构，10、控制器，11、无线通信模块，12、基座，13、顶板，14、中间板，15、底板，16、第一同步带，17、条形通孔，18、第一同步带轮，19、第二同步带轮，20、双面同步带，21、第一驱动电机，22、第一钢丝带，23、第二钢丝带，24、第一导向轮，25、第二导向轮，26、第二摄像头，27、支撑板，28、卡爪，29、第三导轨，30、第一滑块，31、第二驱动电机，32、安装板，33、凸条，34、导向槽，35、移动条，36、丝杆，37、丝母，38、第三驱动电机，39、电池盒，40、插头，41、电磁铁，42、插座，43、第二连接件，44、开关模块，45、立柱，46、升降柱，47、第三同步带轮，48、第四同步带轮，49、第二同步带，50、第四导轨，51、第二滑块，52、齿轮，53、齿条，54、底盘，55、驱动轮，56、万向轮，57、周转箱，58、电池，59、货架。

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物流机器人，如图1、图2、图3、图4所示，包括移动底盘1和机械臂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5，移动底盘1上设有四个可沿移动底盘1前后移动的第一移动机构6，第一移动机构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与对应的第一移动机构6连接，机械臂2包括用于抓取物品的机械手8和可带动机械手8左右移动的第二移动机构9，移动底盘1上还设有控制器10和无线通信模块11，控制器10分别与移动底盘1、第一摄像头3、升降机构4、第一移动机构6、机械手8、第二移动机构9和无线通信模块11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54，底盘54底部设有两个行走模块，行走模块包括驱动轮55以及驱动驱动轮55转动的驱动模块，驱动模块与控制器10电连接。底盘54底面四角还设有万向轮56。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。

如图14所示，仓储区域的货架59上放置有统一规格的周转箱57，周转箱57内放置有同一种货品。周转箱便于机械手抓取。

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，帮助仓储物流机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储物流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。

仓储物流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周转箱取下放到仓储区域的货架上，或者将仓储区域的货架上的周转箱取下放到托板上。

托板用于存放周转箱。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第一移动机构带动其独立移动，第一移动机构可带动托板移动到移动底盘外侧。如图12所示，最上方托板前移到移动底盘外侧，如图13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周转箱取下时，该托板上方的托板都向前移动，使得该托板上方无遮挡，机械臂将该托板上周转箱取下，然后前移的托板都回到原位。同理，当机械臂需要将周转箱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，等机械臂放完周转箱后，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周转箱或要将周转箱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。

取货时，仓储物流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，仓储物流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，根据订单调配仓储物流机器人取货、上货。

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，大大减小了仓储物流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。仓储物流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。仓储物流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8、图9所示，第二移动机构9包括从上至下依次设置的基座12、顶板13、中间板14和底板15，顶板13与基座12固定连接，顶板13底面两侧设有与中间板14匹配的第一导轨，中间板两侧分别插入对应第一导轨，中间板14可沿第一导轨滑动，中间板14底面两侧设有与底板15匹配的第二导轨，底板15两侧分别插入对应第二导轨，底板15可沿第二导轨滑动，中间板14顶面设有沿左右走向的第一同步带16，顶板13上设有条形通孔17，条形通孔17内设有第一同步带轮18、第二同步带轮19、双面同步带20、第一驱动电机21，第一同步带轮18、第二同步带轮19分别位于条形通孔17的左右两侧，第一同步带轮18和第二同步带轮19通过双面同步带20连接，第一驱动电机21用于驱动第二同步带轮19转动，第一同步带16与双面同步带20位于同一平面且相互啮合，第二移动机构9还包括第一钢丝带22和第二钢丝带23，中间板14左右两端分别设有第一导向轮24和第二导向轮25，第一钢丝带22一端与顶板13右端固定连接，第一钢丝带22绕过第一导向轮24，第一钢丝带22另一端与底板15右端固定连接，第二钢丝带23一端与顶板15左端固定连接，第二钢丝带23绕过第二导向轮25，第二钢丝带23另一端与底板15左端固定连接，顶板13左右两端都设有第二摄像头26，控制器10分别与第一驱动电机21、第二摄像头26电连接。

第一驱动电机驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第一同步带水平移动，由于第一同步带水平固定在中间板上，所以第一同步带水平移动带动中间板水平移动。第一钢丝带绕过中间板的第一导向轮，两端分别固定在顶板右端、底板右端。第二钢丝带绕过中间板的第二导向轮，两端分别固定在顶板左端、底板左端。中间板向左移动，通过第一钢丝带带动底板左移，中间板向右移动，通过第二钢丝带带动底板右移，从而实现中间板、底板两级联动。第二摄像头用于确定机械臂与货架上周转箱之间的相对位置，便于微调机械臂的位置，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。

机械手8包括一个沿前后走向设置的支撑板27、两个前后对称设置的卡爪28和两根沿前后走向设置的第三导轨29，支撑板27和两个第三导轨29都设置在底板15底部，支撑板27两端伸出底板15两侧，第三导轨29两端伸出底板15两侧，第三导轨29两端设有可沿第三导轨29滑动的第一滑块30，前侧的卡爪28与两个第三导轨29前侧的第一滑块30固定连接，后侧的卡爪28与两个第三导轨29后侧的第一滑块30固定连接，支撑板27两端分别设有第二驱动电机31，第二驱动电机31用于驱动对应一侧的卡爪28左右移动，第二驱动电机31与控制器10电连接。控制器通过控制两个卡爪相对运动从而实现机械手对周转箱的抓放动作。

卡爪28包括安装板32和设置在安装板32内侧的多个凸条33，凸条33沿前后走向排列成一条直线。

如图5、图6所示，第一移动机构6包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第一驱动机构，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34以及可沿导向槽34滑动的移动条35，导向槽34沿移动底盘1前后走向设置，移动条35与其上方对应的连接柱7固定连接，第一驱动机构包括丝杆36、套设在丝杆36上的丝母37以及驱动丝杆36转动的第三驱动电机38，移动条35通过第一连接件与丝母37连接，第三驱动电机38与控制器10电连接。

第三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其前后移动。

如图6、图7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39、位于电池盒39后侧的插头40以及位于电池盒39前侧的电磁铁41，电池盒39后侧设有与插头40匹配的插座42，电池盒39内设有电池58，电池盒39由铁磁性材料制成，电磁铁41通过第二连接件43与任意一个托板5的连接柱7连接，电磁铁41与控制器10电连接，每个插头40通过对应的开关模块44与控制器10的电源端电连接，开关模块44的控制端与控制器10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物流机器人供电。

当给仓储物流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物流机器人供电，完成电池切换，接着，仓储物流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放到充电架上充电，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10、图11所示，升降机构4包括立柱45，立柱45上设有可沿立柱45上下移动的升降柱46以及驱动升降柱46上下移动的第二驱动机构，升降柱46底部设有第三同步带轮47，升降柱46顶部设有第四同步带轮48，第三同步带轮47与第四同步带轮48通过第二同步带49连接，升降柱46上沿纵向设有第四导轨50以及可在第四导轨50上滑动的第二滑块51，机械臂2设置在第二滑块51上，第二滑块51与第二同步带49固定连接，升降柱46底部还设有齿轮52，齿轮52与第三同步带轮47同轴连接，立柱45上沿纵向设有齿条53，齿轮52与齿条53啮合，控制器10与第二驱动机构电连接。

第二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，齿轮带动第三同步带轮转动，第三同步带轮带动第二同步带向上转动或向下转动，第二同步带带动第二滑块上移或下移，第二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。

本实施例的一种仓储物流机器人的工作方法，用于上述的一种仓储物流机器人，包括以下步骤：

当仓储物流机器人接收到取货指令后，仓储物流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，最后仓储物流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板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板回到原位，最后仓储物流机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储物流机器人接收到上货指令后，仓储物流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物流机器人上对应的周转箱内，接着，仓储物流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物流机器人的自动更换电池方法，用于上述的一种仓储物流机器人，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物流机器人供电；

当给仓储物流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物流机器人供电，完成电池切换，接着，仓储物流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放到充电架上充电，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 (10)

1.一种仓储物流机器人，其特征在于，包括移动底盘（1）和机械臂（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）前后移动的第一移动机构（6），第一移动机构（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）与对应的第一移动机构（6）连接，所述机械臂（2）包括用于抓取物品的机械手（8）和可带动机械手（8）左右移动的第二移动机构（9），所述移动底盘（1）上还设有控制器（10）和无线通信模块（11），所述控制器（10）分别与移动底盘（1）、第一摄像头（3）、升降机构（4）、第一移动机构（6）、机械手、第二移动机构（9）和无线通信模块（11）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，所述第二移动机构（9）包括从上至下依次设置的基座（12）、顶板（13）、中间板（14）和底板（15），所述顶板（13）与基座（12）固定连接，所述顶板（13）底面两侧设有与中间板（14）匹配的第一导轨，所述中间板（14）两侧分别插入对应第一导轨，所述中间板（14）可沿第一导轨滑动，所述中间板（14）底面两侧设有与底板（15）匹配的第二导轨，所述底板（15）两侧分别插入对应第二导轨，所述底板（14）可沿第二导轨滑动，所述中间板（14）顶面设有沿左右走向的第一同步带（16），所述顶板（13）上设有条形通孔（17），所述条形通孔（17）内设有第一同步带轮（18）、第二同步带轮（19）、双面同步带（20）、第一驱动电机（21），第一同步带轮（18）、第二同步带轮（19）分别位于条形通孔（17）的左右两侧，所述第一同步带轮（18）和第二同步带轮（19）通过双面同步带（20）连接，所述第一驱动电机（21）用于驱动第二同步带轮（19）转动，所述第一同步带（16）与双面同步带（20）相互啮合，所述第二移动机构（9）还包括第一钢丝带（22）和第二钢丝带（23），所述中间板（14）左右两端分别设有第一导向轮（24）和第二导向轮（25），所述第一钢丝带（22）一端与顶板（13）右端固定连接，所述第一钢丝带（22）绕过第一导向轮（24），所述第一钢丝带（22）另一端与底板（15）右端固定连接，所述第二钢丝带（23）一端与顶板（15）左端固定连接，所述第二钢丝带（23）绕过第二导向轮（25），所述第二钢丝带（23）另一端与底板（15）左端固定连接，所述顶板（13）左右两端都设有第二摄像头（26），所述控制器（10）分别与第一驱动电机（21）、第二摄像头（26）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，所述机械手（8）包括一个沿前后走向设置的支撑板（27）、两个前后对称设置的卡爪（28）和两根沿前后走向设置的第三导轨（29），支撑板（27）和两个第三导轨（29）都设置在底板（15）底部，所述支撑板（27）两端伸出底板（15）两侧，所述第三导轨（29）两端伸出底板（15）两侧，所述第三导轨（29）两端设有可沿第三导轨（29）滑动的第一滑块（30），前侧的卡爪（28）与两个第三导轨（29）前侧的第一滑块（30）固定连接，后侧的卡爪（28）与两个第三导轨（29）后侧的第一滑块（30）固定连接，所述支撑板（27）两端分别设有第二驱动电机（31），所述第二驱动电机（31）用于驱动对应一侧的卡爪（28）左右移动，所述第二驱动电机（31）与控制器（10）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，所述卡爪（28）包括安装板（32）和设置在安装板（32）内侧的多个凸条（33），所述凸条（33）沿前后走向排列成一条直线。

5.根据权利要求1所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，所述第一移动机构（6）包括两个移动结构以及驱动移动结构移动的第一驱动机构，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（34）以及可沿导向槽（34）滑动的移动条（35），所述导向槽（34）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，所述第一驱动机构包括丝杆（36）、套设在丝杆（36）上的丝母（37）以及驱动丝杆（36）转动的第三驱动电机（38），所述移动条（35）通过第一连接件与丝母（37）连接，所述第三驱动电机（38）与控制器（10）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的一种仓储物流机器人，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（39）、位于电池盒（39）后侧的插头（40）以及位于电池盒（39）前侧的电磁铁（41），所述电池盒（39）后侧设有与插头（40）匹配的插座（42），所述电池盒（39）内设有电池，所述电池盒（39）由铁磁性材料制成，所述电磁铁（41）通过第二连接件（43）与任意一个托板（5）的连接柱（7）连接，所述电磁铁（41）与控制器（10）电连接，每个插头（40）通过对应的开关模块（44）与控制器（10）的电源端电连接，所述开关模块（44）的控制端与控制器（10）电连接。

8.根据权利要求1所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，所述升降机构（4）包括立柱（45），所述立柱（45）上设有可沿立柱（45）上下移动的升降柱（46）以及驱动升降柱（46）上下移动的第二驱动机构，所述升降柱（46）底部设有第三同步带轮（47），所述升降柱（46）顶部设有第四同步带轮（48），所述第三同步带轮（47）与第四同步带轮（48）通过第二同步带（49）连接，所述升降柱（46）上沿纵向设有第四导轨（50）以及可在第四导轨（50）上滑动的第二滑块（51），所述机械臂（2）设置在第二滑块（51）上，所述第二滑块（51）与第二同步带（49）固定连接，所述升降柱（46）底部还设有齿轮（52），所述齿轮（52）与第三同步带轮（47）同轴连接，所述立柱（45）上沿纵向设有齿条（53），所述齿轮（52）与齿条（53）啮合，所述控制器（10）与第二驱动机构电连接。

9.一种仓储物流机器人的工作方法，用于权利要求1所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，包括以下步骤：

当仓储物流机器人接收到取货指令后，仓储物流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，最后仓储物流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板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板回到原位，最后仓储物流机器人移动到对应工作台，完成取货操作；

当仓储物流机器人接收到上货指令后，仓储物流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物流机器人上对应的周转箱内，接着，仓储物流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。

10.一种仓储物流机器人的自动更换电池方法，用于权利要求7所述的一种仓储物流机器人，其特征在于，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物流机器人供电；

当给仓储物流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物流机器人供电，完成电池切换，接着，仓储物流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放到充电架上充电，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。