CN110884818A - 一种机器人自动分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人自动分拣系统，包括机器人系统、物料搬运系统和机器人分拣总控系统，机器人系统包括机器人、手爪、非标设备，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下进行物料入库、出库、上货架、下货架、物料识别的分拣；所述物料搬运系统用于在所述机器人分拣总控系统的控制下将所述机器人系统分拣的物料与车间转运AGV进行相互传递；所述机器人分拣总控系统选用工控机作为控制主机，通过以太网实现与所述机器人系统和物料搬运系统之间的信息交互，对所述机器人系统和物料搬运系统进行总体协调控制。该系统提高了数据交互的效率和系统的稳定性，可同时满足立体货柜和立体仓库的货物出入库自动分拣需求。

Description

一种机器人自动分拣系统

技术领域

本发明涉及立体存储设备技术领域，尤其涉及一种机器人自动分拣系统。

背景技术

目前，平面库由于存储量小、占地面积大、不利于管理等缺点，在企业建设智能工厂和数字化车间过程中基本被立体仓库所代替，现在市场上最常见的立体存储方式有三种：堆垛机式立体仓库、立体货柜和智能立体库。

针对立体货柜和智能立体库常用的分拣方式为人工分拣，操作人员通过人眼识别或者借助条码识别技术进行货物识别分拣，该方法分拣效率低，无法满足智能化需求；现有技术中还有一种工业机器人自动分拣系统，但该系统一般是用于自动化生产线出货产品的自动分拣，不适用于立体仓库的自动分拣；另一种是基于视觉的机器人分拣系统，该系统是通过视觉识别目标零件的位置信息，进行零件的准确抓取，并不涉及与其他系统的集成与协调控制，同样不适用于立体仓库的自动分拣。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人自动分拣系统，该系统简化了设备系统之间的数据交互关系，将多对多优化成了一对多，提高了数据交互的效率和系统的稳定性，可同时满足立体货柜和立体仓库的货物出入库自动分拣需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机器人自动分拣系统，所述系统包括机器人系统、物料搬运系统和机器人分拣总控系统，用于实现立体货柜和智能立体库出入库货物的自动分拣，其中：

所述机器人分拣总控系统通过以太网分别与机器人系统、物料搬运系统连接；

所述机器人分拣总控系统安装在工控主机上，所述机器人系统安装在机器人控制电柜中，所述物料搬运系统安装在传送带控制电柜中；

所述机器人系统包括机器人、手爪、快换工具，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下进行物料入库、出库、上货架、下货架、物料识别的分拣；

所述物料搬运系统包括传送带、扫码枪，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下将所述机器人系统分拣的物料与车间转运AGV进行相互传递；

所述机器人分拣总控系统通过以太网实现与所述机器人系统和物料搬运系统之间的信息交互，对所述机器人系统和物料搬运系统进行总体协调控制，具体将外部系统的出入库任务分解后传送至所述机器人系统和物料搬运系统执行，同时接收所述机器人系统和物料搬运系统的状态反馈作为控制的决策输入；

所述机器人分拣总控系统进一步通过以太网与原料库管理系统、成品库管理系统、AGV调度管理系统进行信息交互，以实现原料库的自动出入库和成品库的自动出入库过程的物料分拣。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述系统简化了设备系统之间的数据交互关系，将多对多优化成了一对多，提高了数据交互的效率和系统的稳定性，可同时满足立体货柜和立体仓库的货物出入库自动分拣需求，实现了自动化、数字化、智能化出入库。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的机器人自动分拣系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述机器人分拣总控系统的功能模块划分示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的机器人自动分拣系统的整体结构示意图，所述系统包括机器人系统、物料搬运系统和机器人分拣总控系统，用于实现立体货柜和智能立体库出入库货物的自动分拣，其中：

所述机器人分拣总控系统通过以太网分别与机器人系统、物料搬运系统连接；

所述机器人分拣总控系统安装在工控主机上，所述机器人系统安装在机器人控制电柜中，所述物料搬运系统安装在传送带控制电柜中；

所述机器人系统包括机器人、手爪、快换工具，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下进行物料入库、出库、上货架、下货架、物料识别的分拣；

所述物料搬运系统包括传送带、扫码枪，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下将所述机器人系统分拣的物料与车间转运AGV进行相互传递；

所述机器人分拣总控系统通过以太网实现与所述机器人系统和物料搬运系统之间的信息交互，对所述机器人系统和物料搬运系统进行总体协调控制，具体将外部系统的出入库任务分解后传送至所述机器人系统和物料搬运系统执行，同时接收所述机器人系统和物料搬运系统的状态反馈作为控制的决策输入；

所述机器人分拣总控系统进一步通过以太网与原料库管理系统、成品库管理系统、AGV调度管理系统进行信息交互，以实现原料库的自动出入库和成品库的自动出入库过程的物料分拣。该机器人分拣总控系统不仅实现了设备系统的协同控制，且能对系统的设备状态进行远程监视，为数字化车间设备数据采集提供数据来源。

具体实现中，如图2所示为本发明实施例所述机器人分拣总控系统的功能模块划分示意图，该机器人分拣总控系统进一步包括系统管理模块、基础数据管理模块、参数设置模块、设备状态监控模块、设备测试模块、设备控制模块、出入库分拣任务执行模块，其中：

所述系统管理模块用于对用户身份进行认证管理，并记录机器人分拣总控系统的操作日志，以及实现系统数据库的管理维护；具体实现中，所述系统管理模块通过前端界面操作、规则设置和后端数据库存储，实现用户认证管理；通过对数据库导出、备份、恢复等操作实现系统数据库的管理维护；

所述基础数据管理模块中存储有包含所述机器人系统中的机器人、手爪、快换工具的各种基本信息，实现包括数据的增加、删除、查询、修改和信息导入导出功能；具体实现中，所述基础数据管理模块通过前端界面操作、规则设置和后端数据库存储，实现对所述机器人系统中的机器人、手爪、快换工具的各种基本信息的管理维护；

所述参数设置模块用于对系统运行中的各种参数进行设置、备份、导出、恢复；系统运行中的各种参数分为两种：设备系统参数和其他系统参数。和设备有关的系统参数在基础数据管理组件中的设备信息表中定义；其他系统参数系统已定义好。具体实现中，所述参数设置模块通过前端界面操作、规则设置和后端数据库存储对系统运行中的各种参数进行管理；

所述设备状态监控模块用于对所述机器人系统、传送带、扫码枪等各种设备进行状态监视；具体实现中，所述设备状态监控模块通过所述机器人系统、传送带、扫码枪等各种设备提供的硬件通讯接口和软件通讯协议，获取各种设备的工作模式、运行状态、故障信息、运动参数、位置坐标的信息并进行显示；

所述设备测试模块用于实现对系统内部各种设备的测试；包括机器人测试、PLC测试和扫码枪测试；具体实现中，所述设备测试模块通过所述机器人系统、PLC、扫码枪等各种设备提供的硬件通讯接口和软件通讯协议，测试各种设备的基础控制功能是否正常。其中，机器人测试包括通讯测试、机器人手抓测试；PLC测试包括通讯测试和IO测试；扫码枪测试包括通讯测试和识别测试；

所述设备控制模块用于实现对机器人系统的控制模式、运行速度以及设备程序的远程控制；具体实现中，所述设备控制模块通过所述机器人系统提供的的硬件通讯接口和软件通讯协议远程控制机器人，远程控制包括选择机器人的控制模式、修改机器人当前运行速度以及远程下载机器人控制程序并运行；

所述出入库分拣任务执行模块用于通过接收原料库管理系统、成品库管理系统下发的出入库任务，向所述机器人系统和PLC下达分拣任务。具体实现中，该出入库分拣任务执行模块的任务触发形式包括自动执行和手动发起。

如图2所示，上述系统管理模块进一步包括用户管理模块、日志管理模块和数据库管理模块，其中：

所述用户管理模块实现用户角色管理和用户权限管理，系统配备唯一的系统管理员，用于在用户进入系统管理功能前进行身份验证，包括密码验证、指纹验证、刷卡验证，系统初始化时默认生成系统管理员；

所述日志管理模块用于实现系统各种操作的记录，并实现各种记录的查询、删除、导出；

所述数据库管理模块用于实现系统数据库的恢复和备份管理。

具体实现中，所述机器人分拣总控系统下达的分拣任务包括：毛坯入库任务、毛坯出库任务、成品入库任务、成品出库任务、成品入库后空托盘处理任务、成品出库前空托盘处理任务，具体来说：

1、毛坯入库流程具体为：

(1)上位管理系统向原料库管理系统发送毛坯入库任务；

(2)原料库管理系统自动分配货位，向机器人分拣总控系统发送毛坯入库任务；

(3)由仓库AGV将货架运送至出入库固定位置等待，AGV调度管理系统向机器人分拣总控系统发送仓库AGV到位信息；

(4)机器人分拣总控系统接收到转运AGV到位信号，向PLC发送入库对接传送指令，将托盘由转运AGV传送至倍速链上；

这里，AGV调度管理系统作为转运AGV和仓库AGV的上位调度管理系统，实现两台AGV的统一调度管理，其中仓库AGV为原料库中的自动搬运设备；转运AGV为原料库和成品库和工位之间的自动转运设备。

(5)机器人分拣总控系统向PLC发送入库传输指令，PLC控制倍速链将毛坯托盘运送至入库线出口并顶起，然后反馈到位信息；机器人分拣总控系统查询机器人系统的机器人状态，确保机器人空闲；

(6)机器人分拣总控系统向机器人系统发送入库任务信息，机器人系统的机器人将托盘抓取并放置到货架的指定货位上；

(7)机器人分拣总控系统向原料库管理反馈任务完成情况；

(8)原料库管理系统给向上位系统反馈任务完成情况。

2、毛坯出库流程，具体为：

(1)上位管理系统向原料库管理系统发送出库任务信息；

(2)原料库管理系统自动分配货位，向机器人分拣总控系统发送毛坯出库任务；

(3)由仓库AGV将货架运送至出入库固定位置，AGV调度管理系统向机器人分拣总控系统发送到位信号；

(4)机器人分拣总控系统向PLC发送出库准备指令，PLC控制倍速链将出库线入口位置空出并顶起；机器人分拣总控系统查询机器人状态，确保机器人系统的机器人空闲；

(5)机器人分拣总控系统向机器人系统发送出库任务，机器人系统的机器人抓取指定货架货位的托盘并放置到倍速链上；

(6)机器人分拣总控系统向PLC发送出库传输指令，PLC控制倍速链将托盘运送至出库线出口等待，机器人分拣总控系统接收到转运AGV到位信号，机器人分拣总控系统向PLC发送出库对接传送指令，将托盘传送至转运AGV上；

(7)机器人分拣总控系统向原料库管理反馈任务完成情况；

(8)原料库管理系统向上位管理系统反馈任务完成情况。

3、成品入库流程，具体为：

(1)上位管理系统向成品库管理系统发送入库任务信息，成品库管理系统自动分配货位，将相应货位的托盘推出至柜体外的输出工位。

(2)成品库管理系统向机器人分拣总控系统发送成品入库任务。

(3)机器人分拣总控系统接收到转运AGV到位信号，机器人分拣总控系统向PLC发送入库对接传送指令，将成品托盘由转运AGV传送至倍速链上。

(4)机器人分拣总控系统向PLC发送入库传输指令，PLC控制倍速链将成品托盘运送至入库线出口并顶起，然后反馈到位信息；机器人分拣总控系统查询机器人状态，确保机器人系统的机器人空闲。

(5)机器人分拣总控系统向机器人系统发送成品入库任务信息，机器人系统将托盘抓取并放置到托盘中转台上。

(6)机器人系统从托盘上抓取成品放置到货柜指定货位；

(7)机器人分拣总控系统向成品库管理系统反馈任务完成情况；

(8)成品库管理系统向上位管理系统反馈任务完成情况。

4、成品出库流程，具体为：

(1)上位管理系统向成品库管理系统发送出库任务，成品库管理系统自动分配货位，将相应货位的托盘推出至柜体外的输出工位；

(2)成品库管理系统向机器人分拣总控系统发送成品出库任务；

(3)机器人分拣总控系统向机器人系统发送成品出库任务，机器人系统将指定货位的成品抓取并放置到托盘中转台的空托盘上；

(4)托盘装满后，机器人分拣总控系统向PLC发送出库准备指令，PLC控制倍速链将出库线入口位置空出并顶起；

(5)机器人抓取中转台上的满托盘并放置到倍速链上；

(6)机器人分拣总控系统向PLC发送出库传输指令，PLC控制倍速链将托盘运送至出库线出口等待，机器人分拣总控系统接收到转运AGV到位信号，机器人分拣总控系统向PLC发送出库对接传送指令，将托盘传送至转运AGV上；

(7)机器人分拣总控系统向成品库管理系统反馈任务完成情况；

(8)成品库管理系统向上位管理系统反馈任务完成情况。

5、成品入库后空托盘处理流程，具体为：

(1)机器人分拣总控系统向原料库管理系统发送成品入库后空托盘处理任务；

(2)原料库管理系统自动分配货位，向机器人物料分拣总控系统发送成品入库后空托盘处理任务；

(3)由仓库AGV将货架运送至出入库定位点后，原料库管理系统向机器人分拣总控系统发送仓库AGV到达出入库定位点信号；

(4)机器人从中转架上抓取空托盘并放置到货架的指定货位上，机器人运行到安全位置后向机器人分拣总控系统发送入库托盘放置到位信号；

(5)机器人分拣总控系统接收到入库托盘放置到位信号后，向原料库管理系统发送入库托盘放置到位信号，AGV调度管理系统控制仓库AGV把货架放回原位。仓库AGV将货架放置到位后，原料库管理系统向机器人分拣总控系统反馈回原位成功信号；

(6)机器人分拣总控系统收到回原位成功信号后，向原料库管理系统系统发送入库任务完成结果。

6、成品出库前空托盘处理流程，具体为：

(1)机器人分拣总控系统向原料库管理系统发送成品出库前空托盘处理任务信息；

(2)原料库管理系统系统向机器人分拣总控系统发送成品出库前空托盘处理任务；

(3)由仓库AGV将货架运送至出入库定位点后，原料库管理系统向机器人分拣总控系统发送仓库AGV到达出入库定位点信号；

(4)机器人分拣总控系统接收到原料库管理系统发送的仓库AGV到达出入库定位点信号后，机器人分拣总控系统向机器人发送空托盘出库任务；

(5)机器人抓取指定货架货位的托盘并放置到中转架上，机器人移动至安全位置后，向机器人分拣总控系统发送出库托盘放置到位信号；

(6)机器人分拣总控系统接收到机器人的出库托盘放置到位信号后，向原料库管理系统发送仓库AGV回位指令，仓库AGV把货架放回原位。仓库AGV将货架放置到位后，原料库管理系统系统向机器人分拣总控系统反馈回原位成功信号；

(7)机器人分拣总控系统收到回原位成功信号后，成品出库前空托盘处理任务完成。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种机器人自动分拣系统，其特征在于，所述系统包括机器人系统、物料搬运系统和机器人分拣总控系统，用于实现立体货柜和智能立体库出入库货物的自动分拣，其中：

所述机器人分拣总控系统通过以太网分别与机器人系统、物料搬运系统连接；

所述机器人分拣总控系统安装在工控主机上，所述机器人系统安装在机器人控制电柜中，所述物料搬运系统安装在传送带控制电柜中；

所述机器人系统包括机器人、手爪、快换工具，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下进行物料入库、出库、上货架、下货架、物料识别的分拣；

所述物料搬运系统包括传送带、扫码枪，用于在所述机器人分拣总控系统的控制下将所述机器人系统分拣的物料与车间转运AGV进行相互传递；

所述机器人分拣总控系统通过以太网实现与所述机器人系统和物料搬运系统之间的信息交互，对所述机器人系统和物料搬运系统进行总体协调控制，具体将外部系统的出入库任务分解后传送至所述机器人系统和物料搬运系统执行，同时接收所述机器人系统和物料搬运系统的状态反馈作为控制的决策输入；

所述机器人分拣总控系统进一步通过以太网与原料库管理系统、成品库管理系统、AGV调度管理系统进行信息交互，以实现原料库的自动出入库和成品库的自动出入库过程的物料分拣。

2.根据权利要求1所述机器人自动分拣系统，其特征在于，所述机器人分拣总控系统进一步包括系统管理模块、基础数据管理模块、参数设置模块、设备状态监控模块、设备测试模块、设备控制模块、出入库分拣任务执行模块，其中：

所述系统管理模块用于对用户身份进行认证管理，并记录机器人分拣总控系统的操作日志，以及实现系统数据库的管理维护；

所述基础数据管理模块中存储有包含所述机器人系统中的机器人、手爪、快换工具的各种基本信息，实现数据的增加、删除、查询、修改和信息导入导出功能；

所述参数设置模块用于对系统运行中的各种参数进行设置、备份、导出、恢复；

所述设备状态监控模块通过所述机器人系统、传送带、扫码枪各种设备提供的硬件通讯接口和软件通讯协议，获取各种设备的工作模式、运行状态、故障信息、运动参数、位置坐标的信息并进行显示；

所述设备测试模块通过所述机器人系统、PLC、扫码枪各种设备提供的硬件通讯接口和软件通讯协议，测试各种设备的基础控制功能是否正常；

所述设备控制模块通过所述机器人系统提供的的硬件通讯接口和软件通讯协议远程控制机器人，远程控制包括选择机器人的控制模式、修改机器人当前运行速度以及远程下载机器人控制程序并运行；

所述出入库分拣任务执行模块用于通过接收原料库管理系统、成品库管理系统下发的出入库任务，向所述机器人系统和PLC下达分拣任务。

3.根据权利要求2所述机器人自动分拣系统，其特征在于，所述系统管理模块进一步包括用户管理模块、日志管理模块和数据库管理模块，其中：

所述用户管理模块实现用户角色管理和用户权限管理，用于在用户进入系统管理功能前进行身份验证；

所述日志管理模块用于实现系统各种操作的记录，并实现各种记录的查询、删除、导出；

所述数据库管理模块用于实现系统数据库的恢复和备份管理。

4.根据权利要求1所述机器人自动分拣系统，其特征在于，

所述出入库分拣任务执行模块的任务触发形式包括自动执行和手动发起。

5.根据权利要求1所述机器人自动分拣系统，其特征在于，

所述机器人分拣总控系统下达的分拣任务包括：毛坯入库任务、毛坯出库任务、成品入库任务、成品出库任务、成品入库后空托盘处理任务、成品出库前空托盘处理任务。

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