CN110356859A - 物料盘拆分机器人和物料盘拆分方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物料盘拆分机器人和物料盘拆分方法，物料盘拆分机器人包括机体、支撑机构、升降机构、第一抓取机构和第二抓取机构；支撑机构位于机体的拆分空间内；升降机构的升降部于支撑机构的上方升降；第一抓取机构沿第一水平方向可滑动地安装于升降部上，第一抓取机构位于拆分空间中，第二水平方向垂直于第一水平方向；第二抓取机构固定安装于升降部上，第一抓取机构位于拆分空间中，第二抓取机构位于第一抓取机构的上方。物料盘拆分方法包括第二抓取机构抓取上方物料盘，升降部上升第一距离；第一抓取机构抓取目标物料盘，升降部上升第二距离；第一抓取机构沿第一水平方向移动。本发明实现物料盘的任意拆分。

Description

物料盘拆分机器人和物料盘拆分方法

技术领域

本发明涉及物流运输技术领域，具体涉及一种物料盘拆分机器人和由该种物料盘拆分机器人执行的物料盘拆分方法。

背景技术

现有一种具有拆盘功能的AGV叉车，AGV叉车的前端为升降台，升降台的前端具有可伸缩的抓爪，抓爪可与物料盘的底部配合。进行拆盘工作时，AGV叉车到达堆叠物料盘处后，升降台的抓爪朝物料盘之间的间隙处伸入，随后抓爪回缩并将其上方的物料盘回推至升降台上，从而完成物料盘拆分。

现有的该种AGV叉车存在的问题是，物料盘的拆分仅能自上往下逐渐进行，无法实现任意抽取拆分。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种实现任意拆分的物料盘拆分机器人。

本发明的第二目的在于提供一种实现任意拆分的物料盘拆分方法。

本发明第一目的提供的物料盘拆分机器人包括机体和安装于机体上的支撑机构、升降机构、第一抓取机构和第二抓取机构；机体的中部形成拆分空间，拆分空间具有位于第一水平方向上的物料盘入口；支撑机构位于拆分空间内；升降机构具有升降部，升降部可于支撑机构的上方沿竖直方向升降移动；第一抓取机构沿第一水平方向可滑动地安装于升降部上，第一抓取机构位于拆分空间中，第二水平方向垂直于第一水平方向；第二抓取机构固定安装于升降部上，第一抓取机构位于拆分空间中，第二抓取机构位于第一抓取机构的上方。

由上述方案可见，支撑机构上方依次设置第一抓取机构和第二抓取机构，先将堆叠的多个物料盘放置到支撑机构上，启动第二抓取机构抓取目标物料盘上方的上方物料盘，随后启动升降机构，使上方物料盘及以上的其他物料盘上升，上方物料盘与目标物料盘之间分离；此时再启动第一抓取机构抓取目标物料盘，随后再启动升降机构使目标物料盘与其下方的第二物料盘之间分离；此时目标物料盘与位于其上下的两个物料盘均处于分离状态，第一抓取机构水平移动即可将目标物料盘送出，从而完成对堆叠物料盘中任一物料盘的拆分。

进一步的方案是，第一抓取机构包括两个第一抓取件，两个第一抓取件分别设置在拆分空间的相对两侧，第一抓取件可移动于第一收缩位置与第一外伸位置之间；第二抓取机构包括两个第二抓取件，两个第二抓取件分别设置在拆分空间的相对两侧，第二抓取件可移动于第二收缩位置与第二外伸位置之间；第一外伸位置较第一收缩位置靠近拆分空间的中部，第二外伸位置较第二收缩位置靠近拆分空间的中部。

由上可见，第一抓取机构和第二抓取机构设置在拆分空间左右两侧的不影响物料盘的升降运动，且占用更小的空间，产品体积更小。

进一步的方案是，第一抓取件具有沿第二水平方向朝拆分空间伸出的至少两个第一抓取凸起，多个第一抓取凸起之间沿第一水平方向排列，且相邻的两个第一抓取凸起之间形成第一抓取凹位，和/或第二抓取件具有沿第二水平方向朝拆分空间伸出的至少两个第二抓取凸起，多个第二抓取凸起之间沿第一水平方向排列，且相邻的两个第二抓取凸起之间形成第二抓取凹位；第二水平方向垂直于第一水平方向。

由上可见，为提高物料盘的强度和承载能力，物料盘的周壁外设置加强筋，抓取凸起与加强筋之间形成的插孔配合，抓取凹位与加强筋配合，从而使抓取件与物料盘之间的配合更稳固，抓取位置更准确。

进一步的方案是，升降机构包括第一电机和传动链组件，传动链组件包括第一链轮、传动链和第二链轮；第一链轮和第二链轮分别设置在机体的上下两端，传动链连接于第一链轮与第二链轮之间；第一电机固定在机体内，第一电机的输出轴与第一链轮连接，升降部固定在传动链上。

由上可见，此设置标准化化程度大，减少生产成本。

进一步的方案是，机体内设有第一连接件和第二连接件，第一连接件与第二连接件之间沿竖直方向滑动连接，且第一连接件与第二连接件之间设有弹性件；第一连接件固定在机体内，第二链轮可转动地安装在第二连接件上。

由上可见，此设置能保证链条的张紧状态，防止链条松脱且保证传动准确度。

进一步的方案是，升降部上设有齿条和滑轨，齿条和滑轨均沿第一水平方向延伸；第一抓取机构上设有第二电机和连接在第二电机的输出轴上的齿轮；齿轮与齿条配合，第一抓取机构与滑轨滑动配合。

由上可见，此设置标准化程度大，减少生产成本。

进一步的方案是，支撑机构包括至少两个支撑座，拆分空间在第一水平方向上的相对两侧均至少设置有一个支撑座。

由上可见，此设置使物料盘拆分机器人适用于具有伸缩运输台的物料运输机器人，物料运输机器人的运输台外伸部的宽度小于两个支撑座之间的间隔宽度即可实现物料盘承载对接。

进一步的方案是，拆分空间以及物料盘入口均延伸至机体的底部。

由上可见，此设置使拆分空间的底部形成一个供体积较小的AGV机器人进入的通道，从而完成与该AGV机器人之间的承载对接。

进一步的方案是，在第一水平方向上，拆分空间包括相连通的第一工位和第二工位，支撑机构和第二抓取机构均位于第一工位，第一抓取机构可沿第一水平方向移动于第一工位与第二工位之间。

由上可见，被拆分出来的物料盘运送至第二工位后与AGV机器人进行对接。

本发明第二目的提供的物料盘拆分方法由上述的物料盘拆分机器人执行；物料盘拆分方法包括第二抓取机构抓取上方物料盘，升降部上升第一距离；第一抓取机构抓取目标物料盘，升降部上升第二距离；第一抓取机构沿第一水平方向移动。

由上述方案可见，支撑机构上方依次设置第一抓取机构和第二抓取机构，先将堆叠的多个物料盘放置到支撑机构上，启动第二抓取机构抓取目标物料盘上方的上方物料盘，随后启动升降机构，使上方物料盘及以上的其他物料盘上升，上方物料盘与目标物料盘之间分离；此时再启动第一抓取机构抓取目标物料盘，随后再启动升降机构使目标物料盘与其下方的第二物料盘之间分离；此时目标物料盘与位于其上下的两个物料盘均处于分离状态，第一抓取机构水平移动即可将目标物料盘送出，从而完成对堆叠物料盘中任一物料盘的拆分。

附图说明

图1为本发明物料盘拆分机器人实施例的第一结构图。

图2为本发明物料盘拆分机器人实施例的第二结构图。

图3为本发明物料盘拆分机器人实施例中升降机构的局部示意图。

图4为本发明物料盘拆分机器人实施例中抓取装置的结构图。

图5为图2中A处的放大图。

图6为本发明物料盘拆分方法实施例第一工作状态的示意图。

图7为本发明物料盘拆分方法实施例第二工作状态的示意图。

图8为本发明物料盘拆分方法实施例第三工作状态的示意图。

图9为本发明物料盘拆分方法实施例第四工作状态的示意图。

图10为本发明物料盘拆分方法实施例第五工作状态的示意图。

具体实施方式

物料盘拆分机器人实施例

参见图1和图2，图1和图2分别为本发明物料盘拆分机器人实施例的第一结构图和第二结构图。物料盘拆分机器人包括机体1和安装于机体1上的支撑机构2、升降机构4(图3示)和抓取装置3，抓取装置3由第一抓取机构31和第二抓取机构32组成。机体1整体呈“冂”型，机体1由竖立在左右两侧的两道侧壁11和连接在两道侧壁11的顶部之间的顶部12组成，两道侧壁11之间形成一个沿x轴方向贯穿的拆分空间100，且拆分空间100贯穿到机体1的顶部，从而使拆分空间100的下部成为一个可供小型物料运输机器人通过的运输通道102。拆分空间100在x轴方向的相对两端均形成整体开口，而其中朝向x轴正向的整体开口为物料盘入口101。

其中，侧壁11中的“壁”并非指侧壁11为一体的板体或一体的壁体，侧壁11指其具有从侧面对拆分空间100进行遮挡、分隔的作用，在其他实施例中，侧壁11可为支架或支撑杆等结构。

两侧侧壁11的底部均设置有万向轮和支撑脚。支撑机构2包括四个呈矩形阵列布置的支撑座21，每道侧壁11在朝向拆分空间100的一侧下部均安装有两个支撑座21，支撑座21位于拆分空间100中。四个支撑座21的上表面共同构成用于支撑物料盘的支撑面。支撑座21上还具有从上表面沿竖直方向凸起的呈“L”型的护壁211，每个支撑座21的护壁211的内侧面均朝向拆分空间100的中部，护壁211的内侧面用于限制物料盘在x轴方向上以及在y轴方向上的运动自由度。当然，为不影响运输通道102的正常运行，两侧的支撑座21之间具有间隔。

结合图3，图3为本发明物料盘拆分机器人实施例中升降机构的局部示意图。由于升降机构4与抓取装置3均由对称地设置在两侧侧壁11的两部分组成，以下仅以其中一道侧壁11中升降机构4和抓取装置3的部分进行说明。

升降机构4隐藏式地设置在侧壁11中，升降机构4包括第一电机(图中未示出)和传动链组件，传动链组件包括第一链轮(图中未示出)、传动链42和第二链轮41；第一电机和第一链轮设置在侧壁11内部支架的顶部，侧壁11下部具有一个沿z轴方向竖立的架体111，架体111上安装有一个张紧结构5，第二链轮41安装在张紧结构5上。

张紧结构5包括第一连接件51和第二连接件52，第一连接件51安装在架体111上，第一连接件51上设置有一个沿z轴方向贯穿的通孔511；第二连接件52的上部具有一根沿y轴方向延伸的转轴523，第二连接件52的下部具有一根沿z轴方向延伸的滑杆521，滑杆521穿过通孔511后套入压力弹簧53，在于滑杆521的下端固定安装限位件522，压力弹簧53的相对两侧则抵接在第一连接件51与限位件522之间。

第二链轮41通过轴承安装在上述转轴523上，传动链42连接于第一链轮与第二链轮41之间，第一电机的输出轴与第一链轮连接。第一连接件51与第二连接件52之间沿z轴方向滑动调节，且在作为弹性件的压力弹簧53的弹性势能释放下，转轴523所在的第二连接件52获得朝向z轴负向的作用力，从而实现第一链轮、第二链轮41与传动链42之间的张紧。

升降机构4还包括悬臂架43和升降部40。悬臂架43通过螺栓固定锁紧在传动链42的固定的链节上，悬臂架具有沿y轴方向的悬臂和从悬臂沿z轴负向延伸的吊臂，升降部40固定安装在吊臂的下垂末端。

再结合图4，图4为本发明物料盘拆分机器人实施例中抓取装置的结构图。升降部40为沿x轴方向延伸成长形的框架，升降部40为第一抓取机构31和第二抓取机构32的安装基础。任意一道侧壁11上，第一抓取机构31包括第一连接部310、第二电机315、齿轮316、齿轮317、第一气缸313、第一抓取滑轨314和第一抓取件38。升降部30的底面安装有沿x轴方向延伸的齿条301和滑轨302，第一连接部310与滑轨302滑动配合；第二电机315固定安装第一连接部310上，第二电机315的输出轴沿z轴方向延伸；齿轮316安装在第二电机315的输出轴，齿轮317可转动地安装在第一连接部310上，并作为变向齿轮啮合在齿轮316与齿条301之间。

第一气缸313和第一抓取滑轨314均沿y轴方向固定安装在第一连接部310上，第一抓取件38固定安装在第一气缸313的活塞杆上，且第一抓取件38与第一抓取滑轨314沿y轴方向滑动配合。

与第一抓取件38的安装方式相似，第二抓取件39通过第二气缸和第二抓取滑轨安装到升降部40的上侧，从而实现第二抓取件39相对于升降部40在y轴方向上的相对滑动。

参见图5，图5为图2中A处的放大图。第二抓取件39具有沿y轴方向朝拆分空间100伸出的至少两个第二抓取凸起391，多个第二抓取凸起391之间沿x轴方向排列，且相邻的两个第二抓取凸起391之间形成第二抓取凹位392，且位于第二抓取件39的中部，相邻的两个第二抓取凸起391之间形成了一个宽度较大的配合口393。相仿地，第一抓取件38具有沿y轴方向朝拆分空间100伸出的至少两个第一抓取凸起，多个第一抓取凸起之间沿x轴方向排列，且相邻的两个第一抓取凸起之间形成第一抓取凹位。

结合图1和图2，第一抓取件38可移动于第一收缩位置与第一外伸位置之间；第二抓取件39可移动于第二收缩位置与第二外伸位置之间；第一外伸位置较第一收缩位置靠近拆分空间100的中部，第二外伸位置较第二收缩位置靠近拆分空间100的中部。图1中，第一抓取件38位于第一收缩位置，第二抓取件39位于第二收缩位置，此时第一抓取件38和第二抓取件39均位于抓取装置3的外壳内而位于拆分空间100之外；图2中，第一抓取件38位于第一外伸位置，第二抓取件39位于第二外伸位置，第一抓取件38和第二抓取件39均位于拆分空间100中。

在升降机构4的驱动下，抓取装置3可于支撑机构2的上方升降移动；另外，侧壁11在朝向拆分空间100的内侧的底部具有挡板112，侧壁11在挡板112之间形成收纳空间，在升降机构4的驱动下，第一抓取机构31可下降并进入位于挡板112一侧的收纳空间中，从而对抓取装置3进行保护。

结合图1、图2和图10，图10为本发明物料盘拆分方法实施例第五工作状态的示意图。在x轴方向上，拆分空间100包括相连通的第一工位100a和第二工位100b，支撑机构2和第二抓取机构32均位于第一工位100a，第一抓取机构31可沿y轴方向移动于第一工位100a与第二工位100b之间。

物料盘拆分方法实施例

参见图1和图6，图6为本发明物料盘拆分方法实施例第一工作状态的示意图。本实施例对堆叠的四个物料盘进行拆分，四个物料盘包括自下往上依次堆叠的底部物料盘901、目标物料盘902、上方物料盘903和第四物料盘904，其中目标物料盘902为本实施例的拆分对象。

首先，物料运输机器人将堆叠状态的四个物料盘从物料盘入口101送入到拆分空间100并放置在多个支撑座21上；支撑座21处的传感器获取信号，判断支撑座21上已承载物料盘，升降机构4驱动抓取装置3移动，使第二抓取件39到达上方物料盘903所在水平位置，随后两侧的第二抓取件39均从第二收缩位置移动至第二外伸位置，第二抓取件39与上方物料盘903外周筋条之间形成的配合位配合完成对上方物料盘903的架持；由于第二抓取件39与第一抓取件38之间的第一间距大于堆叠状态两个物料盘的配合位之间的第二间距，因此此时第一抓取件38位于目标物料盘902的配合位所在水平位置之下。

结合图7，图7为本发明物料盘拆分方法实施例第二工作状态的示意图。随后，启动升降机构4使抓取装置3上升第一距离。此时第一抓取件38与目标物料盘902的配合位位于相同的水平位置。由于第二抓取件39未对其他物料盘进行抓取，因此，此步骤仅有被第一抓取件38所架持的上方物料盘903以及叠合于上方物料盘903上的第四物料盘904被抬升，目标物料盘902以及底部物料盘901则保持不动，由于上述第一间距与第二间距的差值大于两个堆叠状态的物料盘之间的堆叠配合深度，此时目标物料盘902与上方物料盘903之间已脱离堆叠状态，且二者之间形成间隔。

结合图8，图8为本发明物料盘拆分方法实施例第三工作状态的示意图。随后，两侧的第一抓取件38均从第一收缩位置移动至第一外伸位置，第一抓取件38与目标物料盘902外周筋条之间形成的配合位配合完成对目标物料盘902的架持。

结合图9，图9为本发明物料盘拆分方法实施例第四工作状态的示意图。随后，启动升降机构4使抓取装置3上升第二距离。由于第一抓取件38架持目标物料盘902，第二抓取件39架持上方物料盘903，因此，此步骤仅有位于底部物料盘901保持不动，由于目标物料盘902被抬升，目标物料盘902与底部物料盘901之间脱离堆叠状态且二者之间形成间隔。此处需注意的是，第二距离应当大于处于堆叠状态的两个物料盘之间的堆叠配合深度，堆叠配合深度指为实现堆叠，上方的物料盘进入下方的物料盘内的深度(z轴方向)尺寸。

结合图10，图10为本发明物料盘拆分方法实施例第五工作状态的示意图。由于目标物料盘902与其上方的上方物料盘903之间、目标物料盘902与其下方的底部物料盘901之间均脱离堆叠状态并形成间隔，此时启动第二电机(图4示)即可驱动第一抓取机构31沿水平方向从第一工位100a移动至第二工位100b，完成对目标物料盘902的单独拆分，等待物料运输机器人进行第二工位100b进行取件。

本发明提供的物料盘拆分机器人和物料盘拆分方法可对处于堆叠状态的多个物料盘的任意一个或多个进行拆分，从而使物料盘拆分适用于更多的工作情况。

在其他实施例中，第一抓取机构和第二抓取机构为吊挂机构，吊挂机构具有倒钩部，倒钩部与物料盘相对两侧的吊孔配合，从而配合升降机构将物料盘抬升；在其他实施例中，第一抓取机构和第二抓取机构为抬升臂，抬升臂可伸入堆叠的两个物料盘之间的间隙，与升降机构的配合下将上方的物料盘抬起。

在本实施例和其他实施例中，第一抓取件与第二抓取件在z轴方向上的距离关系应当满足以下规律：第一抓取件与第二抓取件之间在z轴方向上的距离设置为d_n＝n×d₁+a，其中，d₁为物料盘在z轴方向上的高度；n代表一次性需要拆分的目标物料盘的个数，n为大于1的整数；a代表拆分过程中多个目标物料盘中，最上方一个目标物料盘与上方物料盘之间所能形成的间距，a大于0，优选地，a大于60mm。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.物料盘拆分机器人，其特征在于，包括：

机体和安装于所述机体上的支撑机构、升降机构、第一抓取机构和第二抓取机构；

所述机体的中部形成拆分空间，所述拆分空间具有位于第一水平方向上的物料盘入口；

所述支撑机构位于所述拆分空间内；

所述升降机构具有升降部，所述升降部可于所述支撑机构的上方沿竖直方向升降移动；

所述第一抓取机构沿第一水平方向可滑动地安装于所述升降部上，所述第一抓取机构位于所述拆分空间中，所述第二水平方向垂直于所述第一水平方向；

所述第二抓取机构固定安装于所述升降部上，所述第一抓取机构位于所述拆分空间中，所述第二抓取机构位于所述第一抓取机构的上方。

2.根据权利要求1所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述第一抓取机构包括两个第一抓取件，两个所述第一抓取件分别设置在所述拆分空间的相对两侧，所述第一抓取件可移动于第一收缩位置与第一外伸位置之间；

所述第二抓取机构包括两个第二抓取件，两个所述第二抓取件分别设置在所述拆分空间的相对两侧，所述第二抓取件可移动于第二收缩位置与第二外伸位置之间；

所述第一外伸位置较所述第一收缩位置靠近所述拆分空间的中部，所述第二外伸位置较所述第二收缩位置靠近所述拆分空间的中部。

3.根据权利要求2所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述第一抓取件具有沿所述第二水平方向朝所述拆分空间伸出的至少两个第一抓取凸起，多个所述第一抓取凸起之间沿所述第一水平方向排列，且相邻的两个所述第一抓取凸起之间形成第一抓取凹位，

和/或，

所述第二抓取件具有沿所述第二水平方向朝所述拆分空间伸出的至少两个第二抓取凸起，多个所述第二抓取凸起之间沿所述第一水平方向排列，且相邻的两个所述第二抓取凸起之间形成第二抓取凹位；

所述第二水平方向垂直于所述第一水平方向。

4.根据权利要求1至3任一项所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述升降机构包括第一电机和传动链组件，所述传动链组件包括第一链轮、传动链和第二链轮；

所述第一链轮和所述第二链轮分别设置在所述机体的上下两端，所述传动链连接于所述第一链轮与所述第二链轮之间；

所述第一电机固定在所述机体内，所述第一电机的输出轴与所述第一链轮连接，所述升降部固定在所述传动链上。

5.根据权利要求4所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述机体内设有第一连接件和第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件之间沿竖直方向滑动连接，且所述第一连接件与所述第二连接件之间设有弹性件；

所述第一连接件固定在所述机体内，所述第二链轮可转动地安装在所述第二连接件上。

6.根据权利要求1至3任一项所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述升降部上设有齿条和滑轨，所述齿条和所述滑轨均沿所述第一水平方向延伸；

所述第一抓取机构上设有第二电机和连接在所述第二电机的输出轴上的齿轮；

所述齿轮与所述齿条配合，所述第一抓取机构与所述滑轨滑动配合。

7.根据权利要求1至3任一项所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述支撑机构包括至少两个支撑座，所述拆分空间在所述第一水平方向上的相对两侧均至少设置有一个所述支撑座。

8.根据权利要求7所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

所述拆分空间以及所述物料盘入口均延伸至所述机体的底部。

9.根据权利要求1至3任一项所述的物料盘拆分机器人，其特征在于：

在所述第一水平方向上，所述拆分空间包括相连通的第一工位和第二工位，所述支撑机构和所述第二抓取机构均位于所述第一工位，所述第一抓取机构可沿所述第一水平方向移动于所述第一工位与所述第二工位之间。

10.物料盘拆分方法，其特征在于：

所述物料盘拆分方法由上述权利要求1至9任一项所述的物料盘拆分机器人执行；

所述物料盘拆分方法包括：

所述第二抓取机构抓取上方物料盘，所述升降部上升第一距离；

所述第一抓取机构抓取目标物料盘，所述升降部上升第二距离；

所述第一抓取机构沿所述第一水平方向移动。