CN110407131A - 一种自动堆高机械设备 - Google Patents

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张国昭
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Abstract

本发明公开了一种自动堆高机械设备，包括安有多个运动方向相同且不能转向的车轮I的车体及安装在车体上的车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、用于抓牢待处理物的抓取模块、用于升降已抓取的待处理物的升降臂架模块、用于驱动车轮I的动力驱动模块及换轮驱动模块；换轮驱动模块包括多个安装在车体下方、能伸缩的运动方向相同且与车轮I运动方向不一的车轮II，车轮II完全展开时与地面接触，此时车轮I不与地面接触。本发明自动化程度高，无需人工即可实现全自动叉货或堆垛；结构牢固，载重量大；可作为轨道车辆，其控制方法简单，成本低廉，同时为全电力驱动车，节能环保，极具应用前景。

Description

一种自动堆高机械设备
技术领域
本发明属于搬运设备技术领域，涉及一种自动堆高机械设备。
背景技术
堆高机的结构简单、操控灵活、微动性好、防爆安全性能高，适用于狭窄通道和有限空间内的作业，是高架仓库、车间装卸托盘化的理想设备，目前已广泛应用于石油、化工、制药、轻纺、军工、油漆、颜料和煤炭等工业，以及港口、铁路、货场和仓库等含有爆炸性混合物的场所。堆高机已经成为一种应用广泛的搬运设备，使用堆高机能够极大地提高工作效率，减轻工人的劳动强度，为企业赢得市场竞争的机会。
目前我国的堆高机大多载重量为0.5～5吨，然而在港口码头，往往需要搬运重达数十吨的大型集装箱，目前的5吨载重量的堆高机已远远不能满足实际的使用需求，虽然市场上也陆续出现了载重量较大的堆高机一定程度上客户了现有技术堆高机载重量不足的缺陷，但目前的堆高机依赖人工操作，在使用堆高机进行叉货或堆垛时往往需要人工对货堆进行位置确认，其自动化程度较低，一定程度上影响了堆高机的工作效率。
因此，开发一种自动化程度高、能够实现全自动叉货或堆垛且载重量大的自动堆高机极具现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术载重量较小、仍需人工操作、自动化程度较低且工作效率低下的缺陷，提供一种自动化程度高、能够实现全自动叉货或堆垛且载重量大的自动堆高机。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自动堆高机械设备，包括车体及安装在车体上的车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轮驱动模块；
所述车体下方安有多个运动方向相同且不能转向的车轮I；
所述智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轨驱动模块分别与车辆控制模块连接；
所述智能感应模块用于获取待处理物的当前位置及目标位置、识别待处理物的抓取位置及获取待处理物在升降臂架模块上的高度信息，同时将获取信息发送至车辆控制模块；
所述车辆定位模块用于获取车辆位置并将该信息发送至车辆控制模块；
所述车辆控制模块用于根据实时所获取信息制定控制方案，并将控制方案发送至动力驱动模块、换轮驱动模块、抓取模块及升降臂架模块；
所述抓取模块用于抓牢待处理物；
所述升降臂架模块用于升降已抓取的待处理物；
所述动力驱动模块与车轮I连接，用于驱动自动堆高机械设备沿车轮I的运动方向行进；
所述换轮驱动模块包括多个安装在车体下方、能伸缩的运动方向相同且与车轮I运动方向不一的车轮II及用于驱动车轮II的电机，车轮II完全展开时与地面接触，此时车轮I不与地面接触。进行换轮驱动时，在车体下方收缩的车轮II展开，待车轮II完全展开后其与地面接触，车轮I与地面分离，此时电机驱动车轮II转动即可让自动堆高机械设备在车轮II运动方向上运动。
本发明的一种自动堆高机械设备，设计精巧，通过智能感应模块感应环境，车辆控制模块制定最佳控制方案控制设备，并根据实时获取的信息对控制方案进行调整，其自动化程度高，无需人工控制即可全自动进行作业，效率高，此外，操作人员也可与车辆控制模块通讯设定控制方案，车辆控制模块将根据指令进行操作。本发明的自动堆高机械设备既可作为轨道车辆，也可作为普通轮式车辆，作为轨道车辆，其设有的换轮驱动模块能够使得自动堆高机械设备在不同轨道间进行切换，无需进行轨道改造，不仅成本低廉，而且其控制方法相比于类似铁路的轨道控制方法(进行轨道切换，车辆拐弯半径较大，对场地要求较高，不符合堆场的使用环境要求)更为简便，极具应用前景。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述车轮II不能转向；所述车轮I与车轮II的运动方向垂直。本发明通过设置两组运动方向不同的车轮使得自动堆高机械设备无需转向装置，一方面节约了成本，简化了控制逻辑，另一方面，保证了自动堆高机械设备的活动范围。本发明的车轮I与车轮II的运动方向并不仅限于此，本发明仅以此为例。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述自动堆高机械设备安装在轨道上。本发明的保护范围并不仅限于此，本发明仅以此为例，其也可不安装在轨道上，当然如自动堆高机械设备作为轨道车辆，车轮 I及车轮II的运动方向上均需布置轨道，以保证自动堆高机械设备能够在不同轨道间切换。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述待处理物为集装箱；所述智能感应模块包括摄像头及距离传感器。本发明的保护范围并不仅限于此，本发明的自动堆高机械设备也可用于处置其他规整或不规整物体，但如处置物体不规整即不方便堆垛。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述升降臂架模块整体呈梯子状，包括提升装置、安全保护装置、定位装置及能量回馈模块，所述能量回馈装置与提升装置连接，本发明的升降臂架模块相较于传统液压升降杆更能节约能源、维修简单可靠。提升装置可为钢丝绳或链条式起升机构，也可为齿轮齿条式机构，只要能够保证其能够将集装箱提起或放下即可，但齿轮齿条式机构的运行稳定性相比于钢丝绳或链条式起升机构更佳，安全性更佳，同时其能承载的强度更大。本发明的升降臂架模块结构强度高，承重大，能够顺畅地升降质量较大的集装箱，应用前景好。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述抓取模块上下滑动地安装在升降臂架模块上。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述抓取位置为集装箱锁孔位置。本发明的保护范围并不仅限于此，本发明仅以此为例，其他合适位置也可作为抓取位置。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述抓牢待处理物是指抓取模块上的插孔插入集装箱锁孔位置后，插孔上的锁头展开将集装箱与抓取模块固定，插孔的锁头打开后插孔即可从集装箱锁孔位置抽出及实现集装箱与抓取模块的分离。本发明的保护范围并不仅限于此，具体如何抓牢待处理物及抓取模块与待处理物的固定形式本领域技术人员可根据实际情况进行设置。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述自动堆高机械设备还设有与外部控制单元连接的通讯模块，所述通讯模块与车辆控制模块连接，其用于接收外部控制单元发出的指令并将该指令传递至车辆控制模块。
如上所述的一种自动堆高机械设备，所述自动堆高机械设备为全电力驱动设备，其设有电源模块，所述电源模块为车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轮驱动模块提供电源。本发明的自动堆高机械设备为全电力驱动车，节能环保，能耗低。
有益效果：
(1)本发明的一种自动堆高机械设备，自动化程度高，无需人工即可实现全自动叉货或堆垛；
(2)本发明的一种自动堆高机械设备，结构牢固，载重量大；
(3)本发明的一种自动堆高机械设备，可作为轨道车辆，其控制方法简单，成本低廉，同时为全电力驱动车，节能环保，极具应用前景。
附图说明
图1～5分别为本发明的一种自动堆高机械设备的主视图、左视图、俯视图、立体示意图及仰视图；
其中，1-抓取模块，2-升降臂架模块，3-车轮I，4-动力驱动模块， 5-车体，6-车轮II。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。
一种自动堆高机械设备为全电力驱动设备，其如图1～5所示，包括车体5及安装在车体上的车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块1、升降臂架模块2、动力驱动模块4、换轮驱动模块、电源模块及通讯模块，电源模块为其他模块供电，智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块、换轨驱动模块及通讯模块分别与车辆控制模块连接；
车体下方安有多个运动方向相同且不能转向的车轮I 3，动力驱动模块4与车轮I3连接以驱动车轮I 3转动，车轮I 3布置在轨道I 上；
换轮驱动模块包括多个安装在车体下方、能伸缩的运动方向相同、不能转向且运动方向与车轮I运动方向垂直的车轮II 6及用于驱动车轮II的电机，车轮II 6完全展开时与地面接触，此时车轮I 3不与地面接触，地面上还设有与车轮II运动方向一致的轨道II，且轨道 II与轨道I连接；
智能感应模块包括摄像头及距离传感器，其用于获取集装箱(待处理物)的当前位置及目标位置、识别集装箱的抓取位置及获取集装箱在升降臂架模块上的高度信息，同时将获取信息发送至车辆控制模块，抓取位置即为集装箱的锁孔位置；
车辆定位模块用于获取车辆位置并将该信息发送至车辆控制模块；
车辆控制模块用于根据实时所获取信息制定控制方案，并将控制方案发送至动力驱动模块、换轮驱动模块、抓取模块及升降臂架模块；
抓取模块用于抓牢集装箱，即将抓取模块上的插孔插入集装箱锁孔位置后，插孔上的锁头展开将集装箱与抓取模块固定；
升降臂架模块用于升降已抓取的集装箱，其整体呈梯子状，提升装置、安全保护装置、定位装置及能量回馈模块，能量回馈装置与提升装置连接，抓取模块上下滑动地安装在升降臂架模块上；
通讯模块与外部控制单元连接，用于接收外部控制单元发出的指令并将该指令传递至车辆控制模块。
本发明的自动堆高机械设备的作业流程如下：
(1)全自动集装箱堆高；
1.1)智能感应模块拍摄外界照片，即获取集装箱的当前位置及目标位置，将该信息发送至车辆控制模块，同时车辆定位模块实时将车辆位置信息发送车辆控制模块；
1.2)车辆控制模块处理以上信息后得到此刻的车辆预期运动轨迹，控制车辆(动力驱动模块及换轮驱动模块)按照该轨迹运动靠近集装箱，车辆运动后车辆控制模块会根据智能感应模块及车辆定位模块实时发送的信息对车辆的运动轨迹进行实时调整；
1.3)车辆靠近集装箱后，智能感应模块识别集装箱的抓取位置并将该信息传递至车辆控制模块，车辆控制模块处理后得到抓取模块控制方案，控制抓取模块与抓取位置卡牢，在抓取模块作业的过程中车辆控制模块会根据智能感应模块实时发送的信息对抓取模块控制方案进行实时调整，而后车辆控制模块控制车辆运动至目标位置；
1.4)智能感应模块获取集装箱目标摆放位置的高度，并将该信息传递至车辆控制模块，车辆控制模块处理后得到升降臂架模块控制方案，控制升降臂架模块将集装箱升至目标高度，在升降臂架模块作业的过程中车辆控制模块会根据智能感应模块实时发送的信息对升降臂架模块控制方案进行实时调整；
1.5)智能感应模块获取集装箱目标摆放位置(水平)，并将该信息传递至车辆控制模块，车辆控制模块处理后得到动力驱动模块控制方案即驱动车辆前进使得集装箱与集装箱目标摆放位置在水平上对齐；
1.6)对齐后，车辆控制模块控制抓取模块使得抓取模块与集装箱分离，此时集装箱即放置在目标摆放位置；
(2)全自动集装箱叉货，其作业流程与(1)全自动集装箱堆高基本相同，不同在于其将集装箱由堆放处叉下，将其运输至车辆或目标位置处；
(3)在外部控制单元的控制下进行堆货或叉货，其作业流程与 (1)、(2)基本相同，不同在于其运输的集装箱及其目标摆放位置均由外部控制单元指定。
经验证，本发明的自动堆高机械设备，自动化程度高，无需人工即可实现全自动叉货或堆垛；结构牢固，载重量大；可作为轨道车辆，其控制方法简单，成本低廉，同时为全电力驱动车，节能环保，极具应用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。

Claims (10)

1.一种自动堆高机械设备，其特征在于，包括车体及安装在车体上的车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轮驱动模块；
所述车体下方安有多个运动方向相同且不能转向的车轮I；
所述智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轨驱动模块分别与车辆控制模块连接；
所述智能感应模块用于获取待处理物的当前位置及目标位置、识别待处理物的抓取位置及获取待处理物在升降臂架模块上的高度信息，同时将获取信息发送至车辆控制模块；
所述车辆定位模块用于获取车辆位置并将该信息发送至车辆控制模块；
所述车辆控制模块用于根据实时所获取信息制定控制方案，并将控制方案发送至动力驱动模块、换轮驱动模块、抓取模块及升降臂架模块；
所述抓取模块用于抓牢待处理物；
所述升降臂架模块用于升降已抓取的待处理物；
所述动力驱动模块与车轮I连接，用于驱动自动堆高机械设备沿车轮I的运动方向行进；
所述换轮驱动模块包括多个安装在车体下方、能伸缩的运动方向相同且与车轮I运动方向不一的车轮II及用于驱动车轮II的电机，车轮II完全展开时与地面接触，此时车轮I不与地面接触。
2.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述车轮II不能转向；所述车轮I与车轮II的运动方向垂直。
3.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述自动堆高机械设备安装在轨道上。
4.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述待处理物为集装箱；所述智能感应模块包括摄像头及距离传感器。
5.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述升降臂架模块整体呈梯子状，包括提升装置、安全保护装置、定位装置及能量回馈装置，所述能量回馈装置与提升装置连接。
6.根据权利要求5所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述抓取模块上下滑动地安装在升降臂架模块上。
7.根据权利要求6所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述抓取位置为集装箱锁孔位置。
8.根据权利要求7所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述抓牢待处理物是指抓取模块上的插孔插入集装箱锁孔位置后，插孔上的锁头展开将集装箱与抓取模块固定。
9.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述自动堆高机械设备还设有与外部控制单元连接的通讯模块，所述通讯模块与车辆控制模块连接，其用于接收外部控制单元发出的指令并将该指令传递至车辆控制模块。
10.根据权利要求1所述的一种自动堆高机械设备，其特征在于，所述自动堆高机械设备为全电力驱动设备，其设有电源模块，所述电源模块为车辆控制模块、智能感应模块、车辆定位模块、抓取模块、升降臂架模块、动力驱动模块及换轮驱动模块提供电源。
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