CN111056250A - 一种万向滚轮运输平台及运输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向滚轮运输平台及运输方法，用于货物运输，所述万向滚轮运输平台包括多个相互拼接的运输单元，各运输单元包括相互连接的水平转动组件和竖直转动组件；所述水平转动组件包括竖向设置的转向电机、以及与所述转向电机的输出轴连接的转向台，该转向台的顶部设有向内凹陷的避让空间；所述竖直转动组件包括固定在转向台的避让空间中的中轴，所述中轴为水平安装，所述中轴上连接有用于驱动货物运动的滚轮，所述中轴的一端连接有从动齿轮，该从动齿轮啮合有主动齿轮，所述主动齿轮连接有驱动电机，所述驱动电机带动主动齿轮转动。本发明可根据实际需求动态调整运输平台的大小，结构简单，运输能耗低。

Description

一种万向滚轮运输平台及运输方法

技术领域

本申请属于传送设备技术领域，具体涉及一种万向滚轮运输平台及运输方法。

背景技术

目前，现有的半自动化货物运输平台多为刚性化的自动化系统，无法适应如今的柔性自动化的发展趋势和需求；其二，现有的货物运输平台分拣货物时需要人力的参与，增加了人工成本且分拣效率低下，耗能高；其三，现有的半自动化货物运输平台只能单向传输，货物自由度小且占用空间大，且一旦某个部位损坏，整条运输平台都将因为货物堆积无法工作。

除货物运输平台之外，现有还存在智能小车分拣系统，通过自动导引装置引导小车沿规定的路径行驶，缺点是智能小车分拣系统仍需要人工配合且一次只能运输一件货物，使得运输效率低下，占用面积大，且只能沿着固定线路走，路径易损坏，一旦损坏整条线路停止运作。

发明内容

本申请的目的在于提供一种万向滚轮运输平台及运输方法，可根据实际需求动态调整运输平台的大小，结构简单，运输能耗低。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种万向滚轮运输平台，用于货物运输，所述万向滚轮运输平台包括多个相互拼接的运输单元，各运输单元包括相互连接的水平转动组件和竖直转动组件；

所述水平转动组件包括竖向设置的转向电机、以及与所述转向电机的输出轴连接的转向台，该转向台的顶部设有向内凹陷的避让空间；

所述竖直转动组件包括固定在转向台的避让空间中的中轴，所述中轴为水平安装，所述中轴上连接有用于驱动货物运动的滚轮，所述中轴的一端连接有从动齿轮，该从动齿轮啮合有主动齿轮，所述主动齿轮连接有驱动电机，所述驱动电机带动主动齿轮转动。

作为优选，所述运输单元包括内部中空的箱体，所述箱体的顶部具有顶板、底部具有底板，所述顶板上设有避让口，所述转向台安装在箱体内，且所述转向台的顶部嵌装在避让口中，所述转向电机位于转向台的下方，所述转向电机位于箱体内、且固定在底板上。

作为优选，所述转向台的顶部与箱体的顶部等高，所述滚轮的顶部高于转向台的顶部。

作为优选，所述滚轮的顶部与转向台的顶部的垂直距离小于滚轮高度的一半。

作为优选，所述万向滚轮运输平台中还包括多个半球形连接件，各半球形连接件固定在环形相邻的四个运输单元相互贴靠的端角的顶部。

作为优选，所述滚轮为类圆柱体，类圆柱体的侧面为用于运输货物的运输面，且该运输面沿类圆柱体的轴向为弧面，所述类圆柱体的两个底面均向内凹陷形成内凹部位，所述内凹部位的底部设有轴向延伸的安装孔，所述中轴贯穿该安装孔。

作为优选，所述滚轮的运输面为软硫化橡胶材质。

本申请还提供一种运输方法，该运输方法基于万向滚轮运输平台实现，所述运输方法包括：

步骤S1、根据所述万向滚轮运输平台生成对应的栅格地图，栅格地图中的每一栅格对应各运输单元；

步骤S2、获取待运输货物的起始点、终止点、运送速度、转动角速度；

步骤S3、根据获取的起始点和终止点，采用A*算法在栅格地图上规划货物的最佳运动路径；

步骤S4、根据待运输货物的体积确定待运输货物沿最佳运动路径依次接触的栅格，并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性，若最佳运动路径以及所有栅格均为可行，则确定为最终的最佳运动路径；否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤S3；

步骤S5、根据获取的运送速度和转动角速度确定最终的最佳运动路径上各运输单元中转向台的转动角度以及滚轮的转速，依次控制对应的运输单元工作，完成货物运输。

本申请提供的万向滚轮运输平台及运输方法，采用模块化设计，可以根据实际需求增减模块以改变输送平台的大小与形状，且便于更换，使得此输送系统更加柔性化；通过标记故障模块，实现重新规划路线，不影响系统工作，可随时更换故障模块的设计，使得此输送系统更加高效且易于维护；各模块(运输单元)提供一个对象与货物接触，不仅简化了模块结构，各模块对货物的驱动力集中，不仅便于维修还提高对货物的驱动效果；根据货物的运输情况，合理控制各个模块运动与休眠，大大减少输送系统的能耗；本申请还可以通过多模块的配合实现货物多角度全方向的运输。

附图说明

图1为本申请的万向滚轮运输平台的结构示意图；

图2为本申请运输单元的结构示意图；

图3为本申请运输单元的分解图；

图3.1为本申请滚轮运动结构示意图；

图4为本申请半球形连接件与运输单元的连接示意图；

图5为本申请滚轮的结构示意图；

图6为本申请滚轮的剖视图；

图7为本申请运输单元的工作示意图；

图8为本申请的万向滚轮运输平台的一种实施例工作示意图；

图9为本申请的万向滚轮运输平台的另一种实施例工作示意图；

图10为本申请的万向滚轮运输平台的又一种实施例工作示意图。

图示中：1、万向滚轮运输平台；2、运输单元；201、箱体；2011、底板；2012、顶板；202、滚轮；2021、运输面；2022、安装孔；2023、内凹部位；203、立柱；204、支撑环；205、转向电机；206、避让口；207、转向台；208、固定支架；209、驱动电机；210、主动齿轮；211、从动齿轮；212、中轴；213、避让空间；3、半球形连接件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件；当组件被称为与另一个组件“固定”时，它可以直接与另一个组件固定或者也可以存在居中的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1所示，其中一个实施例中，提供一种万向滚轮运输平台，用于货物运输，该万向滚轮运输平台1包括多个相互拼接的运输单元2，本实施例的运输平台采用模块化设计，可以根据实际需求增减模块以改变输送平台的大小与形状，且便于更换，使得此输送系统更加柔性化。

如图2、图3所示，各运输单元2包括相互连接的水平转动组件和竖直转动组件。其中水平转动组件包括竖向设置的转向电机205、以及与转向电机205的输出轴连接的转向台207，该转向台207的顶部设有向内凹陷的避让空间213。

竖直转动组件包括固定在转向台207的避让空间213中的中轴212，该中轴212为水平安装，且中轴212上连接有用于驱动货物运动的滚轮202，中轴202的一端连接有从动齿轮211，该从动齿轮211啮合有主动齿轮210，主动齿轮210连接有驱动电机209，驱动电机209带动主动齿轮210转动。

转向台207的避让空间213包括提供滚轮202转动的主空间，还包括设置在主空间一侧的结构空间、以及设置在结构空间相对侧的转动避让孔。

如图3.1所示，竖直转动组件还包括固定支架208，固定支架208为Z字形，Z字形的底边朝向滚轮202且固定在结构空间的底部，Z字形的顶边背向滚轮202且用于固定驱动电机209，驱动电机209固定在Z字形顶边的底面，驱动电机209的输出轴贯穿Z字形的顶边且通过键与主动齿轮210连接，主动齿轮210与从动齿轮211斜向啮合，将竖直方向的扭力转换为水平方向的扭力，从动齿轮211通过键与中轴212的一端相连，中轴212的另一端延伸至转动避让孔中。

为了提高传动比，中轴212与滚轮202之间通过键连接，并且避让孔中可以设置轴承以便于中轴212的旋转。

为了便于各运输单元2之间的连接，在一个实施例中，运输单元2包括内部中空的箱体201，箱体201的顶部具有顶板2012、底部具有底板2011，顶板2012上设有避让口206，转向台207安装在箱体201内，且转向台207的顶部嵌装在避让口206中，转向电机205位于转向台207的下方，转向电机205位于箱体2011内、且固定在底板2011上。

本实施例中，箱体201的底部连接有立柱203，以抬高箱体201，避免地面情况对万向滚轮运输平台设置的影响。进一步的，立柱203可以是伸缩立柱，以便于调整运输平台运输面的高低，提高本申请的普适性。

为了提高运输单元2的美观性且便于转向台207安装，在一个实施例中，设置转向台207至少上半部分为圆柱体，且避让口206为直径稍大于该圆柱体的圆形避让口。转向台207的底部设有直径小于上半部分圆柱体的小圆柱体，并且该小圆柱体通过键与转向电机205的输出轴连接。

进一步在底板2011上固定支撑环204，转向电机205位于支撑环204的中部，支撑环204的直径与转向台207上半部分圆柱体直径相同，并且转向台207搭置在支撑环204上，支撑环204的上表面光滑，在支撑转向台207的同时不影响转向电机205的正常运行。

在另一实施例中，为了进一步降低转向台207和支撑环204之间的摩擦，可在转向台207和支撑环204两者接触面的一面上设置凹槽，并在凹槽中嵌装滚珠，以便于相对滚动。

在转向台207安装时，转向台207的顶部与箱体201的顶部等高，滚轮202的顶部高于转向台207的顶部。上述安装可保证滚轮202能够与货物接触，同时降低转向台207受外界环境的影响。

并且设置滚轮202的顶部与转向台207的顶部的垂直距离小于滚轮202高度的一半，以保证滚轮202安装和转动的稳定性。

如图4所示，万向滚轮运输平台1中还包括多个半球形连接件3，各半球形连接件3固定在环形相邻的四个运输单元2相互贴靠的端角的顶部。半球形连接件3的设置即可用于提高环形相邻的四个运输单元之间连接的稳定性，还可对货物实现支撑。需要说明的是，各运输单元之间还可通过螺栓等紧固件连接。

如图5、图6所示，滚轮202为类圆柱体，类圆柱体的侧面为用于运输货物的运输面2021，且该运输面2021沿类圆柱体的轴向为弧面，类圆柱体的两个底面均向内凹陷形成内凹部位2023，内凹部位2023的底部设有轴向延伸的安装孔2022，中轴212贯穿该安装孔2022。

图6中B所示方向即为轴向，运输面2021为弧面，使得运输面2021与货物为点接触，以便于更灵活实现货物的万向运输，并且为了避免点接触时摩擦力过小的问题，本实施例中滚轮202的运输面2021为软硫化橡胶材质。

在另一实施例中，一种基于权利要求1的万向滚轮运输平台的运输方法，该运输方法包括：

步骤S1、根据万向滚轮运输平台1生成对应的栅格地图，栅格地图中的每一栅格对应各运输单元2；

步骤S2、获取待运输货物的起始点、终止点、运送速度、转动角速度；

步骤S3、根据获取的起始点和终止点，采用A*算法在栅格地图上规划货物的最佳运动路径；

步骤S4、根据待运输货物的体积确定待运输货物沿最佳运动路径依次接触的栅格，并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性，若最佳运动路径以及所有栅格均为可行，则确定为最终的最佳运动路径；否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤S3；

步骤S5、根据获取的运送速度和转动角速度确定最终的最佳运动路径上各运输单元2中转向台207的转动角度以及滚轮202的转速，依次控制对应的运输单元2工作，完成货物运输。

其中在判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性时，主要判断当前最佳运动路径是否会出现拥堵或与其他货物碰撞、以及当前最佳运动路径涉及的运输单元是否有存在故障。

在货物运输时，需控制各运输单元2独立运动，以下结合附图对运输单元2的运动方式进一步说明：

如图7所示，C为滚轮的滚动方向，D为转向台的转动方向，滚轮旋转为上方货物提供沿着滚动方向的力，同时转向台由电机控制可以三百六十度旋转，从而调整滚轮的方向，达到滚轮可以沿任意方向旋转为货物提供力的作用。

如图8所示，当货物的行进路线为直线时，只需调整滚轮的角度，保证滚轮的滚动方向沿着货物的行进方向即可。

如图9所示，当货物需要在直线行进的时候进行90°的转向横向运输时，只需要将转角处的滚轮模块旋转90°，当货物到达转向处时即可让货物沿着横向运输。

如图10所示，当货物需要进行转向运输的时候，只需旋转路径上的转向台组，调节到合适的方向即可实现货物的转向运输。

本实施例的万向滚轮运输平台通过标记故障运输单元，实现重新规划路线，不影响系统工作，可随时更换故障运输单元的设计，使得此输送系统更加高效且易于维护；各运输单元提供一个对象与货物接触，不仅简化了运输单元结构，各运输单元对货物的驱动力集中，不仅便于维修还提高对货物的驱动效果；根据货物的运输情况，合理控制各个运输单元运动与休眠，大大减少输送系统的能耗；本申请还可以通过多运输单元的配合实现货物多角度全方向的运输。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种万向滚轮运输平台，用于货物运输，其特征在于，所述万向滚轮运输平台(1)包括多个相互拼接的运输单元(2)，各运输单元(2)包括相互连接的水平转动组件和竖直转动组件；

所述水平转动组件包括竖向设置的转向电机(205)、以及与所述转向电机(205)的输出轴连接的转向台(207)，该转向台(207)的顶部设有向内凹陷的避让空间(213)；

所述竖直转动组件包括固定在转向台(207)的避让空间(213)中的中轴(212)，所述中轴(212)为水平安装，所述中轴(212)上连接有用于驱动货物运动的滚轮(202)，所述中轴(202)的一端连接有从动齿轮(211)，该从动齿轮(211)啮合有主动齿轮(210)，所述主动齿轮(210)连接有驱动电机(209)，所述驱动电机(209)带动主动齿轮(210)转动。

2.如权利要求1所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述运输单元(2)包括内部中空的箱体(201)，所述箱体(201)的顶部具有顶板(2012)、底部具有底板(2011)，所述顶板(2012)上设有避让口(206)，所述转向台(207)安装在箱体(201)内，且所述转向台(207)的顶部嵌装在避让口(206)中，所述转向电机(205)位于转向台(207)的下方，所述转向电机(205)位于箱体(2011)内、且固定在底板(2011)上。

3.如权利要求2所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述转向台(207)的顶部与箱体(201)的顶部等高，所述滚轮(202)的顶部高于转向台(207)的顶部。

4.如权利要求3所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述滚轮(202)的顶部与转向台(207)的顶部的垂直距离小于滚轮(202)高度的一半。

5.如权利要求2所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述万向滚轮运输平台(1)中还包括多个半球形连接件(3)，各半球形连接件(3)固定在环形相邻的四个运输单元(2)相互贴靠的端角的顶部。

6.如权利要求1所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述滚轮(202)为类圆柱体，类圆柱体的侧面为用于运输货物的运输面(2021)，且该运输面(2021)沿类圆柱体的轴向为弧面，所述类圆柱体的两个底面均向内凹陷形成内凹部位(2023)，所述内凹部位(2023)的底部设有轴向延伸的安装孔(2022)，所述中轴(212)贯穿该安装孔(2022)。

7.如权利要求1所述的万向滚轮运输平台，其特征在于，所述滚轮(202)的运输面(2021)为软硫化橡胶材质。

8.一种基于权利要求1所述的万向滚轮运输平台的运输方法，其特征在于，所述运输方法包括：

步骤S1、根据所述万向滚轮运输平台(1)生成对应的栅格地图，栅格地图中的每一栅格对应各运输单元(2)；

步骤S2、获取待运输货物的起始点、终止点、运送速度、转动角速度；

步骤S3、根据获取的起始点和终止点，采用A*算法在栅格地图上规划货物的最佳运动路径；

步骤S4、根据待运输货物的体积确定待运输货物沿最佳运动路径依次接触的栅格，并判断最佳运动路径以及所有栅格的可行性，若最佳运动路径以及所有栅格均为可行，则确定为最终的最佳运动路径；否则在标记当前最佳运动路径为不可行的基础上重新执行步骤S3；

步骤S5、根据获取的运送速度和转动角速度确定最终的最佳运动路径上各运输单元(2)中转向台(207)的转动角度以及滚轮(202)的转速，依次控制对应的运输单元(2)工作，完成货物运输。

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