CN110803657A - 一种使用可升降机器人的料箱搬运系统及其搬运方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用可升降机器人的料箱搬运系统及其搬运方法，包括：调度系统、任务管理系统、机器人和提升设备；调度系统与任务管理系统相连接，从任务管理系统接收料箱搬运任务，规划机器人行进路线、调度提升设备的升降；提升设备由调度系统控制升降，用于承载并运输机器人；机器人设有叉取机构和叉杆升降架，机器人取放货时，调高叉杆升降架，机器人带货行走和进出提升设备时，调低叉杆升降架；本发明的优点在于：搬运机器人可调节高度，在带负载移动将升降机构降到最低，使得机器人的重心离地面更近，机器人就可以以更快的速度移动；在经过纵向高度受限的空间时，机器人可以顺利通过，空间适应性更好。

Description

一种使用可升降机器人的料箱搬运系统及其搬运方法
技术领域
本发明涉及搬运装置领域，尤其涉及一种使用可升降机器人的料箱搬运系统及其搬运方法。
背景技术
现有的料箱搬运方法是在机器人本体上设有一种固定框架，框架内有料箱取放装置、链条、齿轮等结构件，框架内通过使用链条齿轮等传动部件升降料箱取放装置。上述技术方案较为繁琐，且升降框架的高度一直要比所取货物的最高点高，如果货物的存放高度很高，就会导致车体高度也很高，由此带来的缺点是：
1.移动速度慢：框架很高就会导致机器人的重心偏高，机器人移动时需要保持重心稳定，就不能以较快的速度移动，影响效率；
2.应用地点受限：机器人高度太高会导致机器人不能进出纵向空间较小的地点，比如电梯、低矮的门等；
3.运输、安装、检修不便：机器人高度过高在运输时需要占用很多空间，不仅运费昂贵，运输也不方便。另外机器人在安装时需要吊装设备配合。机器人高处的设备有故障时还需要额外设备将人提升到高位检修。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用可升降机器人的料箱搬运系统及其搬运方法，搬运机器人可调节高度，在带负载移动将升降机构降到最低，机器人重心离地面更近，机器人快速移动，在经过纵向高度受限的空间时，机器人可以顺利通过。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种使用可升降机器人的料箱搬运系统，其特征在于，包括：调度系统、任务管理系统、机器人和提升设备；
所述调度系统，与任务管理系统相连接，规划机器人的行进路线；
所述提升设备，由调度系统控制升降，承载并运输机器人；
所述机器人的上端设有叉取机构，所述机器人内部设有叉杆升降架，调节叉杆升降架的高度以改变机器人的高度；在所述机器人取货和放货时，调高叉杆升降架；在所述机器人带货行走和进出提升设备时，调低叉杆升降架。
进一步地，所述提升设备为电梯或提升机。
进一步地，所述机器人包括底板和安装板，所述叉杆升降架安装于底板和安装板之间，所述叉杆升降架与底板以及安装板通过滑道与滑轨的配合滑动连接，所述安装板的上方设有叉取机构。
进一步地，所述叉取机构设有二维码识别摄像头，所述二维码识别摄像头与调度系统连接，所述二维码识别摄像头在取货和放货时验证货架上的库位信息码以及料箱上的信息码。
一种使用可升降机器人的料箱搬运方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：调度系统从任务管理系统接收到料箱搬运任务，寻找地图上所有可用机器人；
步骤S2：调度系统为机器人规划前往起点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果该机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S3，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S4；
步骤S3：调度系统控制机器人移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S4：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务起点A所在楼层，机器人再移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S5：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认起点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S6：调度系统为机器人规划前往终点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S7，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S8；
步骤S7：调度系统控制机器人移动至任务终点B，然后进入步骤S9；
步骤S8：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务终点所在楼层，机器人再移动至任务终点，然后进入步骤S9；
步骤S9：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认终点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S10：任务完成，机器人等待调度系统分派新的任务。
进一步地，所述步骤S3包括，
步骤S31：调度系统给机器人下发移动到起点的命令以及路线；
步骤S32：机器人接收到命令，移动至任务起点A；
步骤S33：叉取机构升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S6。
进一步地，所述步骤S4包括
步骤S41：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S42：调度系统调度电梯或者提升机至机器人所在楼层，机器人进入电梯或者提升机后再反馈状态给调度系统，调度系统调度电梯或者提升机到任务起点A所在楼层；
步骤S43：调度系统给机器人下发移动到任务起点A的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务起点A，叉取机构升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S5。
进一步地，所述步骤S7包括
步骤S71：调度系统下发移动到终点的命令以及路线；
步骤S72：机器人接收到命令后移动至任务终点B；
步骤S73：叉取机构升降到目标高度，然后进入步骤S9。
进一步地，所述步骤S8包括
步骤S81：调度系统下发移动到终点的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构升降到目标高度；
步骤S82：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S83：调度系统给机器人下发移动到任务终点B的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构升降到目标高度，然后进入步骤S9。
本发明的优点在于：搬运机器人可调节高度，在带负载移动将升降机构降到最低，使得机器人的重心离地面更近，机器人就可以以更快的速度移动；在经过纵向高度受限的空间（如电梯、门等）时，机器人可以顺利通过，空间适应性更好；运输、安装或者检修设备时可以将升降机构降到最低，方便人工操作；
通过调度系统控制机器人带负载移动，根据机器人的位置决定是否进入升降机，规划不同的运输路线，以实现料箱的快速搬运，料箱搬运情况及时反馈给调度系统，运输准确可靠，节省人力物力。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为实施例机器人的结构示意图；
图3为实施例机器人的另一结构示意图；
图4为本发明的具体流程示意图；
图5为本发明中步骤S3的具体流程示意图；
图6为本发明中步骤S4的具体流程示意图；
图7为本发明中步骤S7的具体流程示意图；
图8为本发明中步骤S8的具体流程示意图；
图9为实施例机器人配合叉取机构时的示意图；
图10为实施例机器人配合叉取机构时的另一示意图。
附图标记：
1电机2齿轮3下导轨4螺母滑块5双头丝杆6丝杆座7叉杆升降架
8定中心推拉杆9上滑块10上导轨11定中心机构座12定中心转动杆
13连接片14底板15安装板16叉取机构17叉取滑道18叉取滑板19叉取滑轨。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例可升降机器人的一种结构示意图。
如图1所示，可升降机器人包括底板14和安装板15，所述底板14的上端设有一电机1和两双头丝杆5，所述电机1位于底板14的前侧，所述电机1的主轴沿横向设置，所述主轴的左右两端各设有一齿轮2，所述双头丝杆5沿纵向布置在主轴的左右两侧，所述双头丝杆5对称设置，所述底板14的上端还固定设有一对丝杆座6，所述双头丝杆5前后贯穿丝杆座6设置，每一所述双头丝杆5的外侧套接两个螺母滑块4，所述螺母滑块4的一端在双头丝杆5的外侧前后对称设置，所述螺母滑块4的另一端沿着纵向设置的下导轨3前后滑动，所述双头丝杆5驱动两个所述螺母滑块4在下导轨3上沿相反的方向进行等量的滑动，所述螺母滑块4的上方设有叉杆升降架7，所述叉杆升降架7的下端与螺母滑块4的上端铰接。
如图3所示，所述安装板15的下端设有一对上导轨10，所述上导轨10位于安装板15的左右两侧，每一所述上导轨10的外侧套接两个上滑块9，所述叉杆升降架7的上端与上滑块9的下端铰接，所述安装板15的下端还设有一对定中心机构座11，所述定中心机构座11垂直于安装板15设置，所述定中心机构座11位于两上导轨10之间，所述定中心机构座11对称设置在安装板15左右两侧的中央。
每一所述螺母滑块4的上端和每一所述上滑块9的下端分别凸出设有一连接片13，所述叉杆升降架7的上、下两端与连接片13铰接，进而叉杆升降架7能够与螺母滑块4和上滑块9铰接。
同一侧的所述定中心机构座11和所述上导轨10之间设有一定中心转动杆12，所述定中心转动杆12的中部与定中心机构座11的下端铰接，所述定中心转动杆12的前后两端分别与一定中心推拉杆8的一端铰接，两根所述定中心推拉杆8的另一端与连接片13以及叉杆升降架7铰接，定中心推拉杆8的端部、叉杆升降架7的端部和连接片13三者铰接于一点，构成叉杆升降架7的定中结构。
如图3所示，当定中心转动杆12旋转至竖直方向（与定中心机构座11平行），两根定中心推拉杆8外端的间距最小，此时同一导轨上的两个滑块达到最小间距，此时安装板15不能继续向上移动，限制了滑块相向移动的滑动范围。
具体实施时，先由电机1输出扭矩动力，通过一对齿轮2传递到双头丝杆5，双头丝杆5旋转带动对应的一对螺母滑块4，上升时，两个螺母滑块4沿相对方向同速度移动的，下降时，螺母滑块4沿相远方向同速度移动的，由于双头丝杆5的中心沿水平方向固定在丝杆座6内，所以螺母滑块4移动时永远在中心位置，再配合上述的定中结构，又使得叉杆升降架7的重心被锁定在上、下两滑轨的中央，不会前后倾斜导致货物侧翻。
机器人上的叉取机构16形式不限，可以是叉臂式的，也可以是夹抱式的，如图3和图4所示，为搭载叉取结构16的机器人示意图。
该叉取机构16为叉臂式结构，所述叉取机构16包括叉取滑道17和叉取滑板18，所述叉取滑板18的下端设有与叉取滑道17配合的叉取滑轨19。
一种使用上述可升降机器人的料箱搬运系统，包括：调度系统、任务管理系统、机器人和提升设备；
所述调度系统，与任务管理系统相连接，从任务管理系统接收料箱搬运任务，用于寻找可用机器人并规划机器人的行进路线、调度提升设备的升降以及核对货架和料箱信息码；
所述提升设备，可选择电梯或提升机，调度系统控制升降，用于承载并运输机器人。
所述机器人上端的叉取机构16用于执行对料箱的取货和放货动作，调节叉杆升降架7的高度以改变机器人的高度；在所述机器人取货和放货时，调高叉杆升降架7；在所述机器人带货行走和进出提升设备时，调低叉杆升降架7，调低叉杆升降架7的幅度不限，需让携带叉取机构16的机器人能顺利进出提升设备，不与提升设备的门框碰撞即可。
所述叉取机构16设有二维码识别摄像头，所述二维码识别摄像头与调度系统连接，所述二维码识别摄像头在取货和放货时验证货架上的库位信息码以及料箱上的信息码，并上传给调度系统。
如图4所示，一种使用可升降机器人的料箱搬运方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：调度系统从任务管理系统接收到料箱搬运任务，寻找地图上所有可用机器人；
步骤S2：调度系统为机器人规划前往起点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果该机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S3，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S4；
步骤S3：调度系统控制机器人移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S4：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务起点A所在楼层，机器人再移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S5：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认起点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S6：调度系统为机器人规划前往终点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S7，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S8；
步骤S7：调度系统控制机器人移动至任务终点B，然后进入步骤S9；
步骤S8：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务终点所在楼层，机器人再移动至任务终点，然后进入步骤S9；
步骤S9：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认终点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S10：任务完成，机器人等待调度系统分派新的任务。
如图5所示，所述步骤S3包括，
步骤S31：调度系统给机器人下发移动到起点的命令以及路线；
步骤S32：机器人接收到命令，移动至任务起点A；
步骤S33：叉取机构16升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S6。
如图6所示，所述步骤S4包括
步骤S41：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S42：调度系统调度电梯或者提升机至机器人所在楼层，机器人进入电梯或者提升机后再反馈状态给调度系统，调度系统调度电梯或者提升机到任务起点A所在楼层；
步骤S43：调度系统给机器人下发移动到任务起点A的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务起点A，叉取机构16升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S5。
如图7所示，所述步骤S7包括
步骤S71：调度系统下发移动到终点的命令以及路线；
步骤S72：机器人接收到命令后移动至任务终点B；
步骤S73：叉取机构16升降到目标高度，然后进入步骤S9。
如图8所示，所述步骤S8包括
步骤S81：调度系统下发移动到终点的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构16升降到目标高度；
步骤S82：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S83：调度系统给机器人下发移动到任务终点B的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构16升降到目标高度，然后进入步骤S9。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种使用可升降机器人的料箱搬运系统，其特征在于，包括：调度系统、任务管理系统、机器人和提升设备；
所述调度系统，与任务管理系统相连接，规划机器人的行进路线；
所述提升设备，由调度系统控制升降，承载并运输机器人；
所述机器人的上端设有叉取机构，所述机器人内部设有叉杆升降架，调节叉杆升降架的高度以改变机器人的高度；在所述机器人取货和放货时，调高叉杆升降架；在所述机器人带货行走和进出提升设备时，调低叉杆升降架。
2.根据权利要求1所述的料箱搬运系统，其特征在于，所述提升设备为电梯或提升机。
3.根据权利要求1所述的料箱搬运系统，其特征在于，所述机器人包括底板和安装板，所述叉杆升降架安装于底板和安装板之间，所述叉杆升降架与底板以及安装板通过滑道与滑轨的配合滑动连接，所述安装板的上方设有叉取机构。
4.根据权利要求1所述的料箱搬运系统，其特征在于，所述叉取机构设有二维码识别摄像头，所述二维码识别摄像头与调度系统连接，所述二维码识别摄像头在取货和放货时验证货架上的库位信息码以及料箱上的信息码。
5.一种使用可升降机器人的料箱搬运方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：调度系统从任务管理系统接收到料箱搬运任务，寻找地图上所有可用机器人；
步骤S2：调度系统为机器人规划前往起点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果该机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S3，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S4；
步骤S3：调度系统控制机器人移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S4：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务起点A所在楼层，机器人再移动至任务起点A，然后进入步骤S5；
步骤S5：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认起点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S6：调度系统为机器人规划前往终点的路线，并判断机器人是否需要进入电梯或提升机；如果机器人无需进入电梯或提升机，则进入步骤S7，如果需要进入电梯或提升机则进入步骤S8；
步骤S7：调度系统控制机器人移动至任务终点B，然后进入步骤S9；
步骤S8：调服系统控制机器人进入电梯或提升机，之后电梯或提升机携带机器人前往任务终点所在楼层，机器人再移动至任务终点，然后进入步骤S9；
步骤S9：调度系统验证货架和料箱上的信息码，确认终点目标是否正确，如果目标正确，给机器人发送取/放货命令，如果目标错误则系统报错，任务暂停；
步骤S10：任务完成，机器人等待调度系统分派新的任务。
6.根据权利要求5所述的料箱搬运方法，其特征在于，所述步骤S3包括，步骤S31：调度系统给机器人下发移动到起点的命令以及路线；
步骤S32：机器人接收到命令，移动至任务起点A；
步骤S33：叉取机构升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S6。
7.根据权利要求5所述的料箱搬运方法，其特征在于，所述步骤S4包括
步骤S41：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S42：调度系统调度电梯或者提升机至机器人所在楼层，机器人进入电梯或者提升机后再反馈状态给调度系统，调度系统调度电梯或者提升机到任务起点A所在楼层；
步骤S43：调度系统给机器人下发移动到任务起点A的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务起点A，叉取机构升降到目标料箱的对应高度，然后进入步骤S5。
8.根据权利要求5所述的料箱搬运方法，其特征在于，所述步骤S7包括
步骤S71：调度系统下发移动到终点的命令以及路线；
步骤S72：机器人接收到命令后移动至任务终点B；
步骤S73：叉取机构升降到目标高度，然后进入步骤S9。
9.根据权利要求5所述的料箱搬运方法，其特征在于，所述步骤S8包括
步骤S81：调度系统下发移动到终点的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构升降到目标高度；
步骤S82：调度系统下发移动到电梯或者提升机门口的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至目标位置，并反馈给调度系统已到达；
步骤S83：调度系统给机器人下发移动到任务终点B的命令以及路线，机器人接收到命令后移动至任务终点B，叉取机构升降到目标高度，然后进入步骤S9。
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