CN110282314A - 一种仓储机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仓储机器人及其工作方法。该仓储机器人包括移动底盘，所述移动底盘上左右两侧对称设有支架，所述支架上从上至下并排设有若干个可左右移动的托盘，所述支架上还设有可驱动各个托盘单独左右移动的第一驱动机构，两个支架之间设有用于抓取物品的机械臂以及可带动机械臂竖直升降的升降机构，所述移动底盘底部设有第一摄像头，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、机械臂、第一驱动机构、升降机构、第一摄像头和无线通信模块电连接。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，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

Description

一种仓储机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种仓储机器人及其工作方法。

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，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，提供了一种仓储机器人及其工作方法，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：

本发明的一种仓储机器人，包括移动底盘，所述移动底盘上左右两侧对称设有支架，所述支架上从上至下并排设有若干个可左右移动的托盘，所述支架上还设有可驱动各个托盘单独左右移动的第一驱动机构，两个支架之间设有用于抓取物品的机械臂以及可带动机械臂竖直升降的升降机构，所述移动底盘底部设有第一摄像头，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、机械臂、第一驱动机构、升降机构、第一摄像头和无线通信模块电连接。

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

仓储机器人通过升降机构带动机械臂升降，机械臂用于将托盘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盘上。

托盘用于存放货品。每个支架上的托盘的初始位置位于支架内侧，两个支架之间的距离大于或等于两个托盘的长度之和。第一驱动机构用于驱动支架上的各个托盘单独左右移动，从而控制各个托盘移到支架内侧或移到支架外侧。

当机械臂需要将某个托盘上的货品取下时，该托盘正上方的所有托盘都移动到支架外侧，使得该托盘上方无遮挡，机械臂将该托盘上货品取下，然后移动到支架外侧的托盘都回到原位。同理，当机械臂需要将货品放置到某个托盘上时，该托盘上方的所有托盘都移动到支架外侧，使得该托盘上方无遮挡，等机械臂放完货品后，外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，将相应的托盘移动到支架外侧，使得机械臂取货或放货不会受到托盘的阻碍，之后外移的托盘回到原位。

升降机构、机械臂以及所有托盘都位于移动底盘的上方空间，托盘位于机械臂下方，大大减小了仓储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。仓储机器人通过对各个托盘的独立移动控制，使得机械臂在工作的时候，可以通过控制相应托盘移动不阻碍机械臂工作。仓储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，所述支架包括对称设置在移动底盘前后两侧的支柱，每个托盘下方对应设有支撑梁，所述支撑梁两端分别与两个支柱连接，所述支撑梁上设有两个左右走向的滑槽，所述托盘底面对应位置设有与滑槽匹配的滑条，所述滑条穿过对应的滑槽。托盘呈方形，托盘可沿滑槽左右移动，托盘能够移动到支架内侧，也可移动到支架外侧。

作为优选，所述第一驱动机构包括设置在每个支柱外侧的驱动轴，所述驱动轴上套设有若干个电磁离合器，电磁离合器与托盘一一对应，所述电磁离合器的轴套上套设有驱动齿轮，所述托盘底面前后两侧设有沿左右走向的齿条，所述电磁离合器位于对应托盘的外侧，所述电磁离合器上的驱动齿轮与托盘底面对应一侧的齿条啮合，所述电磁离合器通过连接件与支柱固定连接，所述第一驱动机构还包括用于驱动各个驱动轴转动的驱动模块，所述控制器分别与电磁离合器、驱动模块电连接。

电磁离合器通电接合时，电磁离合器轴套上的驱动齿轮受穿过该电磁离合器的驱动轴驱动，驱动轴转动则通过驱动齿轮、齿条传动带动托盘移动，驱动轴不转动，则通过驱动齿轮、齿条使得托盘不会受外力作用随意滑动。电磁离合器断电分离时，电磁离合器轴套上的驱动齿轮不受驱动轴的影响。通过控制各个电磁离合器的通断电能够控制选定的托盘受驱动轴驱动，从而实现控制各个托盘移动的目的。

作为优选，所述驱动模块包括第一驱动电机、第二驱动电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮和第四同步带轮，所述第一驱动电机设置在左前侧支柱顶部，所述第二驱动电机设置在左后侧支柱顶部，所述第一主动齿轮、第一同步带轮都套设在第一驱动电机的输出轴上，所述第二主动齿轮、第二同步带轮都套设在第二驱动电机的输出轴上，所述第一从动齿轮套设在左前侧驱动轴上，所述第二从动齿轮套设在左后侧驱动轴上，所述第三同步带轮套设在右前侧驱动轴上，所述第四同步带轮套设在右后侧驱动轴上，所述第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合，所述第一同步带轮与第三同步带轮通过第一同步带连接，所述第二同步带轮与第四同步带轮通过第二同步带连接，所述控制器分别与第一驱动电机和第二驱动电机电连接。

第一驱动电机驱动第一主动齿轮、第一同步带轮转动，第一主动齿轮通过带动第一从动齿轮转动而使得左前侧驱动轴转动，第一同步带轮通过带动第三同步带轮转动而使得右前侧驱动轴转动；第二驱动电机驱动第二主动齿轮、第二同步带轮转动，第二主动齿轮通过带动第二从动齿轮转动而使得左后侧驱动轴转动，第二同步带轮通过带动第四同步带轮转动而使得右后侧驱动轴转动。

作为优选，所述机械臂包括机械手、带动机械手前后移动的第一移动机构以及带动机械手左右移动的第二移动机构，所述控制器分别与机械手、第一移动机构、第二移动机构电连接。

作为优选，所述第二移动机构包括两根沿左右走向设置的第一导轨，所述第一导轨上设有可沿第一导轨滑动的第一滑块，所述第一移动机构与第一滑块固定连接，所述第一导轨上还设有用于驱动第一移动机构沿第一导轨滑动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与控制器电连接。

作为优选，所述第一移动机构包括从上至下依次设置的顶板、中间板和底板，所述顶板与第一滑块固定连接，所述顶板底面两侧设有与中间板匹配的第二导轨，所述中间板两侧分别插入对应第二导轨，所述中间板可沿第二导轨滑动，所述中间板底面两侧设有与底板匹配的第三导轨，所述底板两侧分别插入对应第三导轨，所述底板可沿第三导轨滑动，所述中间板顶面设有沿前后走向的第三同步带，所述顶板上设有条形通孔，所述条形通孔内设有呈环形的双面同步带以及驱动双面同步带转动的第三驱动机构，所述第三同步带与双面同步带啮合，所述第二移动机构还包括第一钢丝带和第二钢丝带，所述中间板前后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后端固定连接，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后端固定连接，所述第二钢丝带一端与顶板前端固定连接，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前端固定连接，所述顶板前后两端都设有第二摄像头，所述控制器分别与第三驱动机构、第二摄像头电连接。

第三驱动机构驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第三同步带水平移动，由于第三同步带水平固定在中间板上，所以第三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后端、底板后端。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前端、底板前端。中间板向前移动，通过第一钢丝带带动底板前移，中间板向后移动，通过第二钢丝带带动底板后移，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左右走向设置的支撑板、两个左右对称设置的卡爪和两根沿左右走向设置的第四导轨，支撑板和两个第四导轨都设置在底板底部，所述支撑板两端伸出底板两侧，所述第四导轨两端伸出底板两侧，所述第四导轨两端设有可沿第四导轨滑动的第二滑块，左侧的卡爪与两个第四导轨左侧的第二滑块固定连接，右侧的卡爪与两个第四导轨右侧的第二滑块固定连接，所述支撑板两端分别设有第三驱动电机，所述第三驱动电机用于驱动对应一侧的卡爪左右移动，所述第三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。卡爪包括安装板和设置在安装板内侧的多个凸条，凸条沿前后走向排列成一条直线。

作为优选，所述移动底盘包括底座、设置在底座底部的两个行走模块和设置在底座底部的若干个万向轮，所述行走模块通过减震机构与底座连接，所述行走模块包括驱动轮和驱动驱动轮转动的伺服电机，所述控制器与伺服电机电连接。

作为优选，所述升降机构包括设置在每个支柱顶部内侧的第五同步带轮、设置在移动底盘顶面的四个第六同步带轮以及设置在移动底盘顶面的第四驱动机构，四个第六同步带轮与四个第五同步带轮一一对应，所述第六同步带轮位于对应的第五同步带轮正下方，所述第六同步带轮与对应第五同步带轮通过第四同步带连接，所述第四驱动机构用于驱动四个第六同步带轮转动，每个支柱内侧都设有竖直的第五导轨，所述第五导轨上设有可沿第五导轨滑动的第三滑块，所述第三滑块与机械臂固定连接，四个第四同步带与四个第三滑块一一对应，每个第四同步带与对应的第三滑块固定连接，所述第四驱动机构与控制器电连接。

第四驱动机构驱动四个第六同步带轮同步转动，四个第六同步带轮带动四个第五同步带轮转动，四个第四同步带带动第三滑块滑动，从而带动机械臂升降。

本发明的一种仓储机器人的工作方法，用于上述的一种仓储机器人，包括以下步骤：

取货步骤如下：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人向放有需取货品的周转箱所在货架位置移动，在移动过程中，仓储机器人选择其上一个空闲的托盘用于放置待取的周转箱；

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，则控制该托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，仓储机器人的机械臂将放有需取货品的周转箱取下并放到对应的托盘上，接着控制所有位于支架外侧的托盘回到原位，完成取货操作；

如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托盘所在高度，则控制该空闲托盘所在支架上高度在放有需取货品的周转箱所在高度之上的托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，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盘所在高度上方，该空闲托盘及其下方托盘回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托盘上，然后其他托盘也回到原位，完成取货操作；

上货步骤如下：

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人先执行取货步骤将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托盘上，之后移动到工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，仓储机器人向放有需上货货品的周转箱对应的货架位置移动；

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盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下放入对应储货位，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低于该周转箱所在托盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下，接着控制该托盘所在支架上高度在用于存放该周转箱的储货位高度之上的托盘移动到支架外侧，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

取货或上货时，仓储机器人在移动过程中预先调整托盘的位置，从而减少了仓储机器人在货架前的动作，从而减少了取货、上货的时间，提高了仓储效率。两个支架之间的距离大于或等于两个托盘的长度之和，两个托盘都移动到支架内侧后，两个托盘之间的距离小于机械臂的宽带。

作为优选，仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制右前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制右前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制右后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制左前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合。

在移动过程中，对于受驱动移动的托盘之外的托盘，需要通过一个电磁离合器结合通电与一个固定不转动的驱动轴连接，从而使得这些托盘不会在仓储机器人移动时自由滑动。

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是实施例的一种结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是实施例的一种电路原理连接框图；

图5是第一驱动机构的结构示意图；

图6是图5中A处放大图；

图7是图5中B处放大图；

图8是图1的A-A剖视图；

图9是机械臂的结构示意图；

图10是图9的俯视图；

图11是移动底盘的结构示意图；

图12是仓储机器人在仓储区域工作的示意图。

图中：1、移动底盘，2、托盘，3、第一驱动机构，4、机械臂，5、升降机构，6、第一摄像头，7、无线通信模块，8、支柱，9、支撑梁，10、滑槽，11、滑条，12、驱动轴，13、电磁离合器，14、驱动齿轮，15、齿条，16、第一驱动电机，17、第二驱动电机，18、第一主动齿轮，19、第二主动齿轮，20、第一从动齿轮，21、第二从动齿轮，22、第一同步带轮，23、第二同步带轮，24、第三同步带轮，25、第四同步带轮，26、第一导轨，27、第一滑块，28、第二驱动机构，29、顶板，30、中间板，31、底板，32、第三同步带，33、条形通孔，34、双面同步带，35、第三驱动机构，36、第一钢丝带，37、第二钢丝带，38、第一导向轮，39、第二导向轮，40、支撑板，41、卡爪，42、第四导轨，43、第二滑块，44、第三驱动电机，45、安装板，46、凸条，47、底座，48、万向轮，49、减震机构，50、驱动轮，51、伺服电机，52、第五同步带轮，53、第六同步带轮，54、第四驱动机构，55、第四同步带，56、控制器，57、货架，58、周转箱，59、第二摄像头，60、第五导轨，61、第三滑块。

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机器人，如图1、图2、图3、图4所示，包括移动底盘1，移动底盘1上左右两侧对称设有支架，支架上从上至下并排设有若干个可左右移动的托盘2，支架上还设有可驱动各个托盘2单独左右移动的第一驱动机构3，两个支架之间设有用于抓取物品的机械臂4以及可带动机械臂4竖直升降的升降机构5，移动底盘1底部设有第一摄像头6，移动底盘1上还设有控制器56和无线通信模块7，控制器56分别与移动底盘1、机械臂4、第一驱动机构3、升降机构5、第一摄像头6和无线通信模块7电连接。

如图12所示，仓储区域的货架57上放置有统一规格的周转箱58，周转箱58内放置有同一种货品。周转箱便于机械臂抓取。

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

仓储机器人通过升降机构带动机械臂升降，机械臂用于将托盘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货周转箱取下放到托盘上。

托盘用于存放周转箱。每个支架上的托盘的初始位置位于支架内侧，两个支架之间的距离大于或等于两个托盘的长度之和，两个托盘都移动到支架内侧后，两个托盘之间的距离小于机械臂的宽带。第一驱动机构用于驱动支架上的各个托盘单独左右移动，从而控制各个托盘移到支架内侧或移到支架外侧。

当机械臂需要将某个托盘上的周转箱取下时，该托盘正上方的所有托盘都移动到支架外侧，使得该托盘上方无遮挡，机械臂将该托盘上周转箱取下，然后移动到支架外侧的托盘都回到原位。同理，当机械臂需要将周转箱放置到某个托盘上时，该托盘上方的所有托盘都移动到支架外侧，使得该托盘上方无遮挡，等机械臂放完周转箱后，外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，将相应的托盘移动到支架外侧，使得机械臂取货或放货不会受到托盘的阻碍，之后外移的托盘回到原位。

升降机构、机械臂以及所有托盘都位于移动底盘的上方空间，托盘位于机械臂下方，大大减小了仓储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。仓储机器人通过对各个托盘的独立移动控制，使得机械臂在工作的时候，可以通过控制相应托盘移动不阻碍机械臂工作。仓储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1、图5、图7所示，支架包括对称设置在移动底盘1前后两侧的支柱8，每个托盘2下方对应设有支撑梁9，支撑梁9两端分别与两个支柱8连接，支撑梁9上设有两个左右走向的滑槽10，托盘2底面对应位置设有与滑槽10匹配的滑条11，滑条11穿过对应的滑槽10。托盘呈方形，托盘可沿滑槽左右移动，托盘能够移动到支架内侧，也可移动到支架外侧。

如图5、图6、图7所示，第一驱动机构3包括设置在每个支柱8外侧的驱动轴12，驱动轴12上套设有若干个电磁离合器13，电磁离合器13与托盘2一一对应，电磁离合器13的轴套上套设有驱动齿轮14，托盘2底面前后两侧设有沿左右走向的齿条15，电磁离合器13位于对应托盘2的外侧，电磁离合器13上的驱动齿轮14与托盘2底面对应一侧的齿条15啮合，电磁离合器13通过连接件与支柱8固定连接，第一驱动机构3还包括用于驱动各个驱动轴12转动的驱动模块，控制器56分别与电磁离合器13、驱动模块电连接。

电磁离合器通电接合时，电磁离合器轴套上的驱动齿轮受穿过该电磁离合器的驱动轴驱动，驱动轴转动则通过驱动齿轮、齿条传动带动托盘移动，驱动轴不转动，则通过驱动齿轮、齿条使得托盘不会受外力作用随意滑动。电磁离合器断电分离时，电磁离合器轴套上的驱动齿轮不受驱动轴的影响。通过控制各个电磁离合器的通断电能够控制选定的托盘受驱动轴驱动，从而实现控制各个托盘移动的目的。

如图3所示，驱动模块包括第一驱动电机16、第二驱动电机17、第一主动齿轮18、第二主动齿轮19、第一从动齿轮20、第二从动齿轮21、第一同步带轮22、第二同步带轮23、第三同步带轮24和第四同步带轮25，第一驱动电机16设置在左前侧支柱顶部，第二驱动电机17设置在左后侧支柱顶部，第一主动齿轮18、第一同步带轮22都套设在第一驱动电机16的输出轴上，第二主动齿轮19、第二同步带轮23都套设在第二驱动电机17的输出轴上，第一从动齿轮20套设在左前侧驱动轴上，第二从动齿轮21套设在左后侧驱动轴上，第三同步带轮24套设在右前侧驱动轴上，第四同步带轮25套设在右后侧驱动轴上，第一主动齿轮18与第一从动齿轮20啮合，第二主动齿轮19与第二从动齿轮21啮合，第一同步带轮22与第三同步带轮24通过第一同步带连接，第二同步带轮23与第四同步带轮25通过第二同步带连接，控制器56分别与第一驱动电机16和第二驱动电机17电连接。

第一驱动电机驱动第一主动齿轮、第一同步带轮转动，第一主动齿轮通过带动第一从动齿轮转动而使得左前侧驱动轴转动，第一同步带轮通过带动第三同步带轮转动而使得右前侧驱动轴转动；第二驱动电机驱动第二主动齿轮、第二同步带轮转动，第二主动齿轮通过带动第二从动齿轮转动而使得左后侧驱动轴转动，第二同步带轮通过带动第四同步带轮转动而使得右后侧驱动轴转动。

如图9、图10所示，机械臂4包括机械手、带动机械手前后移动的第一移动机构以及带动机械手左右移动的第二移动机构，控制器56分别与机械手、第一移动机构、第二移动机构电连接。

第二移动机构包括两根沿左右走向设置的第一导轨26，第一导轨26上设有可沿第一导轨26滑动的第一滑块27，第一移动机构与第一滑块27固定连接，第一导轨26上还设有用于驱动第一移动机构沿第一导轨滑动的第二驱动机构28，第二驱动机构28与控制器56电连接。

第一移动机构包括从上至下依次设置的顶板29、中间板30和底板31，顶板29与第一滑块27固定连接，顶板29底面两侧设有与中间板30匹配的第二导轨，中间板30两侧分别插入对应第二导轨，中间板30可沿第二导轨滑动，中间板30底面两侧设有与底板31匹配的第三导轨，底板31两侧分别插入对应第三导轨，底板31可沿第三导轨滑动，中间板30顶面设有沿前后走向的第三同步带32，顶板29上设有条形通孔33，条形通孔33内设有呈环形的双面同步带34（双面同步带绕在两个同步带轮上）以及驱动双面同步带34转动的第三驱动机构35，第三同步带32与双面同步带34啮合，第二移动机构还包括第一钢丝带36和第二钢丝带37，中间板30前后两端分别设有第一导向轮38和第二导向轮39，第一钢丝36带一端与顶板29后端固定连接，第一钢丝带36绕过第一导向轮38，第一钢丝带36另一端与底板31后端固定连接，第二钢丝带37一端与顶板29前端固定连接，第二钢丝带37绕过第二导向轮39，第二钢丝带37另一端与底板31前端固定连接，顶板29前后两端都设有第二摄像头59，控制器56分别与第三驱动机构35、第二摄像头59电连接。

第三驱动机构驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第三同步带水平移动，由于第三同步带水平固定在中间板上，所以第三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后端、底板后端。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前端、底板前端。中间板向前移动，通过第一钢丝带带动底板前移，中间板向后移动，通过第二钢丝带带动底板后移，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。

机械手包括一个沿左右走向设置的支撑板40、两个左右对称设置的卡爪41和两根沿左右走向设置的第四导轨42，支撑板40和两个第四导轨42都设置在底板31底部，支撑板40两端伸出底板31两侧，第四导轨42两端伸出底板31两侧，第四导轨42两端设有可沿第四导轨42滑动的第二滑块43，左侧的卡爪41与两个第四导轨42左侧的第二滑块43固定连接，右侧的卡爪41与两个第四导轨42右侧的第二滑块43固定连接，支撑板40两端分别设有第三驱动电机44，第三驱动电机44用于驱动对应一侧的卡爪41左右移动，第三驱动电机44与控制器56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。卡爪41包括安装板45和设置在安装板45内侧的多个凸条46，凸条46沿前后走向排列成一条直线。

如图11所示，移动底盘1包括底座47、设置在底座47底部的两个行走模块和设置在底座47底部的若干个万向轮48，行走模块通过减震机构49与底座47连接，行走模块包括驱动轮50和驱动驱动轮50转动的伺服电机51，控制器56与伺服电机51电连接。

如图1、图8所示，升降机构包括设置在每个支柱8顶部内侧的第五同步带轮52、设置在移动底盘1顶面的四个第六同步带轮53以及设置在移动底盘1顶面的第四驱动机构54，四个第六同步带轮53与四个第五同步带轮52一一对应，第六同步带轮53位于对应的第五同步带轮52正下方，第六同步带轮53与对应第五同步带轮52通过第四同步带55连接，第四驱动机构54用于驱动四个第六同步带轮53转动，每个支柱8内侧都设有竖直的第五导轨60，第五导轨60上设有可沿第五导轨60滑动的第三滑块61，第三滑块61与机械臂4固定连接，四个第四同步带55与四个第三滑块61一一对应，每个第四同步带55与对应的第三滑块61固定连接，第四驱动机构54与控制器56电连接。

第四驱动机构驱动四个第六同步带轮同步转动，四个第六同步带轮带动四个第五同步带轮转动，四个第四同步带带动第三滑块滑动，从而带动机械臂升降。

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

取货步骤如下：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人向放有需取货品的周转箱所在货架位置移动，在移动过程中，仓储机器人选择其上一个空闲的托盘用于放置待取的周转箱；

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，则控制该托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，仓储机器人的机械臂将放有需取货品的周转箱取下并放到对应的托盘上，接着控制所有位于支架外侧的托盘回到原位，完成取货操作；

如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托盘所在高度，则控制该空闲托盘所在支架上高度在放有需取货品的周转箱所在高度之上的托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，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盘所在高度上方，该空闲托盘及其下方托盘回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托盘上，然后其他托盘也回到原位，完成取货操作；

上货步骤如下：

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人先执行取货步骤将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托盘上，之后移动到工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，仓储机器人向放有需上货货品的周转箱对应的货架位置移动；

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盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下放入对应储货位，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低于该周转箱所在托盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下，接着控制该托盘所在支架上高度在用于存放该周转箱的储货位高度之上的托盘移动到支架外侧，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制右前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制右前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制右后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制左前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合。

在本方案中，取货或上货时，仓储机器人在移动过程中预先调整托盘的位置，从而减少了仓储机器人在货架前的动作，从而减少了取货、上货的时间，提高了仓储效率。在移动过程中，对于受驱动移动的托盘之外的托盘，需要通过一个电磁离合器结合通电与一个固定不转动的驱动轴连接，从而使得这些托盘不会在仓储机器人移动时自由滑动。

仓储机器人在不动时，则不需要对受驱动移动的托盘之外的托盘进行固定，仓储机器人可根据需要控制第一驱动电机、第二驱动电机转动，配合相应电磁离合器通断电，从而可同时控制两侧的任意托盘移动。如：第一驱动电机顺时针转动，第二驱动电机逆时针转动，左前侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合，左后侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离，右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离，右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合，则两侧的托盘都向支架外侧移动。

Claims (10)

1.一种仓储机器人，其特征在于，包括移动底盘（1），所述移动底盘（1）上左右两侧对称设有支架，所述支架上从上至下并排设有若干个可左右移动的托盘（2），所述支架上还设有可驱动各个托盘（2）单独左右移动的第一驱动机构（3），两个支架之间设有用于抓取物品的机械臂（4）以及可带动机械臂（4）竖直升降的升降机构（5），所述移动底盘（1）底部设有第一摄像头（6），所述移动底盘（1）上还设有控制器（56）和无线通信模块（7），所述控制器（56）分别与移动底盘（1）、机械臂（4）、第一驱动机构（3）、升降机构（5）、第一摄像头（6）和无线通信模块（7）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述支架包括对称设置在移动底盘（1）前后两侧的支柱（8），每个托盘（2）下方对应设有支撑梁（9），所述支撑梁（9）两端分别与两个支柱（8）连接，所述支撑梁（9）上设有两个左右走向的滑槽（10），所述托盘（2）底面对应位置设有与滑槽（10）匹配的滑条（11），所述滑条（11）穿过对应的滑槽（10）。

3.根据权利要求2所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述第一驱动机构（3）包括设置在每个支柱（8）外侧的驱动轴（12），所述驱动轴（12）上套设有若干个电磁离合器（13），电磁离合器（13）与托盘（2）一一对应，所述电磁离合器（13）的轴套上套设有驱动齿轮（14），所述托盘（2）底面前后两侧设有沿左右走向的齿条（15），所述电磁离合器（13）位于对应托盘（2）的外侧，所述电磁离合器（13）上的驱动齿轮（14）与托盘（2）底面对应一侧的齿条（15）啮合，所述电磁离合器（13）通过连接件与支柱（8）固定连接，所述第一驱动机构（3）还包括用于驱动各个驱动轴（12）转动的驱动模块，所述控制器（56）分别与电磁离合器（13）、驱动模块电连接。

4.根据权利要求3所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述驱动模块包括第一驱动电机（16）、第二驱动电机（17）、第一主动齿轮（18）、第二主动齿轮（19）、第一从动齿轮（20）、第二从动齿轮（21）、第一同步带轮（22）、第二同步带轮（23）、第三同步带轮（24）和第四同步带轮（25），所述第一驱动电机（16）设置在左前侧支柱顶部，所述第二驱动电机（17）设置在左后侧支柱顶部，所述第一主动齿轮（18）、第一同步带轮（22）都套设在第一驱动电机（16）的输出轴上，所述第二主动齿轮（19）、第二同步带轮（23）都套设在第二驱动电机（17）的输出轴上，所述第一从动齿轮（20）套设在左前侧驱动轴上，所述第二从动齿轮（21）套设在左后侧驱动轴上，所述第三同步带轮（24）套设在右前侧驱动轴上，所述第四同步带轮（25）套设在右后侧驱动轴上，所述第一主动齿轮（18）与第一从动齿轮（20）啮合，所述第二主动齿轮（19）与第二从动齿轮（21）啮合，所述第一同步带轮（22）与第三同步带轮（24）通过第一同步带连接，所述第二同步带轮（23）与第四同步带轮（25）通过第二同步带连接，所述控制器（56）分别与第一驱动电机（16）和第二驱动电机（17）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述机械臂包括机械手、带动机械手前后移动的第一移动机构以及带动机械手左右移动的第二移动机构，所述控制器（56）分别与机械手、第一移动机构、第二移动机构电连接。

6.根据权利要求5所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述第二移动机构包括两根沿左右走向设置的第一导轨（26），所述第一导轨（26）上设有可沿第一导轨（26）滑动的第一滑块（27），所述第一移动机构与第一滑块（27）固定连接，所述第一导轨（26）上还设有用于驱动第一移动机构沿第一导轨（26）滑动的第二驱动机构（28），所述第二驱动机构（28）与控制器（56）电连接。

7.根据权利要求6所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述第一移动机构包括从上至下依次设置的顶板（29）、中间板（30）和底板（31），所述顶板（29）与第一滑块（27）固定连接，所述顶板（29）底面两侧设有与中间板（30）匹配的第二导轨，所述中间板（30）两侧分别插入对应第二导轨，所述中间板（30）可沿第二导轨滑动，所述中间板（30）底面两侧设有与底板（31）匹配的第三导轨，所述底板（31）两侧分别插入对应第三导轨，所述底板（31）可沿第三导轨滑动，所述中间板（30）顶面设有沿前后走向的第三同步带（32），所述顶板（29）上设有条形通孔（33），所述条形通孔（33）内设有呈环形的双面同步带（34）以及驱动双面同步带（34）转动的第三驱动机构（35），所述第三同步带（32）与双面同步带（34）啮合，所述第二移动机构还包括第一钢丝带（36）和第二钢丝带（37），所述中间板（30）前后两端分别设有第一导向轮（38）和第二导向轮（39），所述第一钢丝（36）带一端与顶板（29）后端固定连接，所述第一钢丝带（36）绕过第一导向轮（38），所述第一钢丝带（36）另一端与底板（31）后端固定连接，所述第二钢丝带（37）一端与顶板（29）前端固定连接，所述第二钢丝带（37）绕过第二导向轮（39），所述第二钢丝带（37）另一端与底板（31）前端固定连接，所述顶板（29）前后两端都设有第二摄像头（59），所述控制器（56）分别与第三驱动机构（35）、第二摄像头（59）电连接。

8.根据权利要求7所述的一种仓储机器人，其特征在于，所述机械手包括一个沿左右走向设置的支撑板（40）、两个左右对称设置的卡爪（41）和两根沿左右走向设置的第四导轨（42），支撑板（40）和两个第四导轨（42）都设置在底板（31）底部，所述支撑板（40）两端伸出底板（31）两侧，所述第四导轨（42）两端伸出底板（31）两侧，所述第四导轨（42）两端设有可沿第四导轨（42）滑动的第二滑块（43），左侧的卡爪（41）与两个第四导轨（42）左侧的第二滑块（43）固定连接，右侧的卡爪（41）与两个第四导轨（42）右侧的第二滑块（43）固定连接，所述支撑板（40）两端分别设有第三驱动电机（44），所述第三驱动电机（44）用于驱动对应一侧的卡爪（41）左右移动，所述第三驱动电机（44）与控制器（56）电连接。

9.一种仓储机器人的工作方法，用于权利要求4所述的一种仓储机器人，其特征在于，包括以下步骤：

取货步骤如下：

当仓储机器人接收到取货指令后，仓储机器人向放有需取货品的周转箱所在货架位置移动，在移动过程中，仓储机器人选择其上一个空闲的托盘用于放置待取的周转箱；

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，则控制该托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，仓储机器人的机械臂将放有需取货品的周转箱取下并放到对应的托盘上，接着控制所有位于支架外侧的托盘回到原位，完成取货操作；

如果放有需取货品的周转箱所在高度低于该空闲托盘所在高度，则控制该空闲托盘所在支架上高度在放有需取货品的周转箱所在高度之上的托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到放有需取货品的周转箱所在货架位置后，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盘所在高度上方，该空闲托盘及其下方托盘回到原位，机械臂将放有需取货品的周转箱放到该空闲托盘上，然后其他托盘也回到原位，完成取货操作；

上货步骤如下：

当仓储机器人接收到上货指令后，仓储机器人先执行取货步骤将放有需上货货品的周转箱取下放到空闲托盘上，之后移动到工作台，工作台的工作人员将需上货货品放入仓储机器人上对应的周转箱内，仓储机器人向放有需上货货品的周转箱对应的货架位置移动；

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盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，使得该托盘正上方无遮挡，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下放入对应储货位，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低于该周转箱所在托盘的高度，则在移动过程中控制该周转箱所在托盘正上方的所有托盘移动到支架外侧，当仓储机器人移动到对应货架处后，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱从托盘上取下，接着控制该托盘所在支架上高度在用于存放该周转箱的储货位高度之上的托盘移动到支架外侧，仓储机器人的机械臂将放有需上货货品的周转箱放入对应储货位，完成上货操作。

10.根据权利要求9所述的一种仓储机器人的工作方法，其特征在于，仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制左侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架外侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机顺时针转动、第二驱动电机不转动；

控制右前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制右前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制右后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制左前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合；

仓储机器人在移动过程中控制右侧某个托盘向支架内侧移动的方法包括以下步骤：

控制第一驱动电机逆时针转动、第二驱动电机不转动；

控制左前侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器通电接合，控制左前侧的驱动轴上其他电磁离合器断电分离；控制左后侧的驱动轴上该待移动托盘的对应的电磁离合器断电分离，控制左后侧的驱动轴上其他电磁离合器通电接合；控制右前侧的驱动轴上所有电磁离合器断电分离；控制右后侧的驱动轴上所有电磁离合器通电接合。