CN111217139A - 一种搬运装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种搬运装置及其控制方法，属于物流自动化设备制造领域，本发明的搬运装置包括：包括：用于取放搬运对象的吸取装置，以及多个气路控制器；所述吸取装置包括多个吸取单元；每个所述吸取单元对应一个所述气路控制器，且该气路控制器用于独立控制该吸取单元的开启或关闭。本发明采用以上结构和相应的控制方法，增加了搬运装置一次性抓取单品的数量，源头上大幅度提高了效率，并且分别单独控制单品的放置，避免对输送带的额外要求；并且，通过改进吸取装置上的吸取单元布置，能够实现效率与成本的最佳优化组合。

Description

一种搬运装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及物流自动化设备制造技术，尤其涉及一种搬运装置，属于物流设备制造技术领域。

背景技术

物流行业发展迅速，特别是电商行业的崛起，带来包裹量的巨升，现在已达到平均每日超过1亿包裹量，按经济发展及人民群众增长的需求推算，不远的将来，每日包裹量将超过10亿。

搬运装置(一般包括机械臂、搬运机器人等)作为仓储自动化的关键设备，主要用来完成拆垛、码垛、拣选等功能。

搬运装置工作时，由视觉装置给出箱体的位置信息，搬运装置带动吸具吸取箱子，然后搬运到传输带上。在现有技术中，搬运装置通常仅能吸取一个箱子，然后进行搬运，如此往复。

现有技术的缺陷在于，每次仅能拾取单个箱子，效率很低，当待搬运的搬运对象量很大时，这样的技术导致的低效率成为搬运瓶颈。

为此，现有技术中又提出了两种改进方案：

1、提高搬运装置的运行速度；

2、增加单次拾取的搬运对象量，即整取整放。

但是这两种改进方案的缺陷在于：

1、提高搬运装置的运行速度会带来风险，以及增加维护成本；

2、整取整放虽然提高了单次的搬运量，但是仅能够适用于搬运货品单一的情况，不够灵活，并且也不能适用于传送带式的串行放置的情况。

发明内容

本发明实施例提供一种新的搬运装置，主要通过基于现有技术中整取整放的技术方案，针对其不灵活的缺陷，通过在对搬运装置吸取机构上进行合理划分，对各划分后的区域进行单独控制，从而使得搬运装置在抓取时能够一次抓取多个单品，放置时能够进行分别放置。

本发明实施例提供一种搬运装置，用于抓取和摆放搬运对象，包括：用于取放搬运对象的吸取装置，以及多个气路控制器；

所述吸取装置包括多个吸取单元；每个所述吸取单元对应一个所述气路控制器，且该气路控制器用于独立控制该吸取单元的开启或关闭。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述吸取装置上设置有移动机构，所述多个吸取单元通过所述移动机构安装在所述吸取装置上；

多个所述吸取单元通过在所述移动机构上的移动，以改变相邻两个所述吸取单元之间的距离。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述吸取装置上具有多个分区；每个所述分区上固定安装有一个或多个所述吸取单元；

所述气路控制器还包括与所述分区对应的气路控制器；其中，与所述分区对应的气路控制器用于控制该分区对应的吸取单元。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述多个吸取单元呈阵列式排布安装在所述吸取装置上。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述搬运装置还包括视觉系统；所述视觉系统包括：用于获取所述搬运对象图像信息的图像获取装置，以及用于根据所述图像获取装置获得的搬运对象图像信息判断搬运对象位置和搬运对象大小和搬运对象形状的图像分析装置；

所述图像分析装置与所述图像获取装置电连接。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述图像获取装置位于所述搬运对象的存放区域的上方。

在本发明另一实施例中的搬运装置，其中，所述搬运装置还包括中央控制器；所述中央控制器与每个所述气路控制器相连；

所述视觉系统通过所述图像分析装置与所述中央控制器相连。

本发明还提供一种搬运装置的控制方法，其中，所述控制方法采用上述搬运装置，且包括如下步骤：

通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之后，还包括：

通过搬运装置将吸取装置移动至搬运对象对应的放置区域；

通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象放置于对应的放置区域。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，依次或同时通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象依次或同时放置于对应的放置区域。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，依次放置时，上一个搬运对象放置完成后，通过搬运装置调整吸取装置的位置以使下一个待放置搬运对象位于放置区域上方。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之前，还包括：

将搬运装置上的吸取装置移动至搬运对象的上方。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，将搬运装置上的吸取装置移动至搬运对象的上方之前，还包括：

预先获取所述搬运对象的形状、位置和大小的信息。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，调整吸取单元之间的距离，以使待抓取搬运对象与吸取单元相对应。

在本发明另一实施例中的搬运装置的控制方法，其中，单个搬运对象对应多个吸取单元时，优先开启靠近搬运对象中心区域的吸取单元。

本发明的搬运装置，由于采用以上结构，增加了搬运装置一次性抓取单品的数量，从获取搬运对象的源头上大幅度提高了效率，并且能够单独控制单品的放置，避免对输送带的额外要求；并且，通过改进吸取装置上的吸取单元布置，能够实现效率与成本的最佳优化组合。

与现有技术相比，本发明搬运装置及其控制方法的优点在于：

1、实现了“整体抓取，个别释放”，搬运装置运行效率提升，且不带来其它额外问题(如搬运装置维修风险升高、输送带必须具有特殊要求等)；

2、适应性强，可同时抓取不同大小的单品；

3、改造或建造成本相对较低，易于大范围内推广使用；

4、后续改进方式巨大，利于形成新的搬运技术模式。

附图说明

图1为本发明实施例的搬运装置的结构示意图；

图2a为本发明第一实施例的搬运装置的吸取装置第一状态结构示意图；

图2b为本发明第一实施例的搬运装置的吸取装置第二状态结构示意图；

图3a为本发明第二实施例的搬运装置的吸取装置分区结构图；

图3b为图3a剖面结构示意图；

图4为本发明第三实施例的搬运装置的吸取装置结构示意图；

图5为本发明实施例的搬运装置控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例所述的搬运装置主要应用于搬运对象的拆垛和码垛，当然也可以且不限于应用于以下场景，例如：搬运对象的整理搬运、搬运对象的存储、物件的提取分类、搬运对象的清理及集中处置等。本发明实施例中所说的“搬运对象”一般包括：“包裹”、“货物”、“物品”等，在实施例中特指易被吸取装置获取的对象。。

如图1所示为本发明实施例的搬运装置的结构示意图；并结合图2和图4。本发明实施例的搬运装置，主要用于抓取和摆放搬运对象4，该搬运装置包括：用于取放搬运对象的吸取装置1，以及多个气路控制器15；当然的，搬运装置还包括基础的可以弯折式的搬运装置主体结构2，以及与主体结构相适应的转动结构3和其它控制电路结构；搬运装置抓取后的搬运对象4可以放置在传送带6上或者其他设备的预定区域。

该吸取装置1包括多个吸取单元10；每个吸取单元10对应一个气路控制器15，且该气路控制器15用于独立控制该吸取单元10的开启或关闭。即，气路控制器具有开启和关闭吸取单元的作用。每个吸取单元均可以采用负压吸附的形式来抓取搬运对象，不同的吸取单元抓取的搬运对象可以是不同的或相同的。

即，每个吸取单元10均有对应的气路控制器15，所有的吸取单元并非是同步受到相同控制的，在气路控制器也是两个以及两个以上的前提下，所以该吸取装置上的所有吸取单元必然能够实现至少两批次的单独控制。另外，吸取装置上存在多个吸取单元也可以受到同一个气路控制器的控制。

需要说明的是，吸取单元一般将自身具有的吸气口朝下设置，以便于从顶面抓取搬运对象；当然，吸取单元的吸气口并非一定要竖直设置，也可以根据搬运对象的外形结构，以及搬运对象易吸取的平面进行角度的调整；以遵从完好快捷的抓取搬运对象为目的进行设计和改变。

本发明实施例的搬运装置，由于采用多个吸取单元单独控制的结构，增加了搬运装置一次性抓取单品的数量，从获取搬运对象的源头上大幅度提高了效率，并且能够通过控制单个吸取单元的气路来单独控制搬运对象单品的放置，能够使多个搬运对象依次有序的放置到指定地点；并且，可以通过改进吸取装置上的吸取单元布置，能够实现效率与成本的最佳优化组合。

如图2所示，在本发明第一实施例中，吸取装置1上设置有移动机构11，所述多个吸取单元10通过所述移动机构11安装在吸取装置1上；本实施例中的移动机构是为描述方便所采用的一个名称，该移动机构也可以为滑槽、气缸或其它能够实现距离自由控制的装置。

多个吸取单元10通过在移动机构11上的移动，以改变相邻两个吸取单元10之间的距离。移动机构一般为滑轨、伸缩杆、油缸、气缸或连杆机构等具有距离变化特征的机构。

吸取单元10由于之间的距离可调，能够方便的搬运不同规格大小的箱子。使用过程中，通过移动机构调节两个或两组吸取单元，在搬运对象大小变更之后，能够很好的适应这种变化，更易于牢固的获取不同规格型号的箱体。图2a中为抓取小体积搬运对象41的示意图，吸取单元之间的距离较近；图2b中为抓取大体积搬运对象42的示意图，吸取单元之间的距离较远。

移动机构11也可以为竖直移动机构或者倾斜移动机构，只要能够满足吸取单元之间的距离变化即可；吸取单元的吸取口角度可以设计为可调，以满足牢固的吸取搬运对象为目的。

如图3所示，本发明第二实施例中，其中，吸取装置1上具有多个分区；每个所述分区上固定安装有一个或多个吸取单元10；即每个分区至少含有一个吸取单元。

气路控制器15还包括分区气路控制器；每个分区气路控制器与每个分区相对应，且用于控制该分区的所有吸取单元10。

如图3a所示，吸取装置1上的分区一般包括：大箱分区结构18(图3a中所指虚线框)和小箱分区结构19(图3a中所指实线框)；大箱分区结构18包括：大箱气路控制器152，以及一个或多个大箱吸取单元102；搬运装置工作过程中通过该大箱气路控制器152控制相应的一个或者多个大箱分区结构18上的大箱吸取单元102。图3a中，吸取装置1左右两个各设置一个大箱分区结构18，每个大箱分区结构18包括两个大箱吸取单元102。

同理，小箱分区结构19包括：小箱气路控制器151，以及一个或多个小箱吸取单元101；搬运装置工作过程中通过该小箱气路控制器151控制相应的一个或者多个小箱分区结构19上的小箱吸取单元101。图3a中，吸取装置1中间部分连续紧密排布了四个小箱分区结构19，每个小箱分区结构19包括一个小箱吸取单元101。

吸取装置上进行分区之后，不同的分区的目的是为了能够更好的与搬运对象的外形尺寸和结构相适应，单个的分区更利于抓取固定类型的箱子。需要抓取某种类型的箱子时，将该分区移动至搬运对象的上方即可方便的抓取，这样极大的提高了效率。而且，由于吸取单元是固定在该分区上的，分区的物理结构稳定，该分区若只有一个气路控制器，其气路状态也更加稳定。

通过分区式的设置，吸取装置的稳定性得到很大的提升，而且，分区设置后能够适应绝大多数的工况，是一种效率与成本兼顾的设计方式。

如图4所示，本发明第三实施例中，其中，多个吸取单元10呈阵列式排布安装在吸取装置1上。

具体的，多个吸取单元10固定在吸取装置上，每个吸取单元与周围的吸取单元直接的位置关系固定。例如，呈行列排布为矩形阵列，或者排布呈圆形、菱形等。阵列可以为若干组小矩阵的组合。

阵列式的布局具有如下技术优势：

一、由于每个吸取单元直接固定排列在吸取装置上，使用过程中不需相对吸取装置移动吸取单元以及气路，设备的稳定性好，吸取装置寿命大幅度延长；

二、可以根据视觉系统的预先判断，仅仅开启与待抓取搬运对象相应的吸取单元，不仅控制方便，而且节约能源。

三、系统连续运行的稳定性高。当其中一个吸取单元出现问题时，可暂时不用维修，而采取其它的控制方式以及布局方式来抓取搬运对象，不影响连续使用。

四、虽然单个吸取单元均需要设置独立的气路，气路系统相对复杂，但气路以及气路控制器均是固定设置，系统稳定性好，气路不易损坏。

五、阵列式的排布能够适应所有工况，对各类箱体都能合理的规划抓取，实际使用过程中效率很高。

六、阵列式排布有利于安装和维修的快速进行。

如图1所示，本发明实施例的搬运装置还包括视觉系统5；该视觉系统包括：图像获取装置和图像分析装置。图像分析装置与图像获取装置电连接。

图像获取装置用于获取所述搬运对象的图像信息；图像分析装置用于根据图像获取装置获得的搬运对象图像信息，判断搬运对象的位置和搬运对象的大小和搬运对象的形状；图像分析装置分析所得的信息传输给搬运装置的中央控制器，以利于中央控制器进行选择和判断，并以此下达相关指令。

图像获取装置一般为数字影像设备，如摄像头等。图像分析装置一般为具有信息处理和分析能力的计算机硬件设备，其一般包括图像分析处理的软件和相应的算法。

一般情况下，图像获取装置位于搬运对象的存放区域的上方，以便及时的获取图像信息。

进一步的，本实施例的搬运装置还包括中央控制器；中央控制器与每个气路控制器相连；中央控制器通过传输电控信号实现对气路控制器的控制。通常，视觉系统也通过图像分析装置与中央控制器相连，以便于图像分析装置分析所得的信息传输给搬运装置的中央控制器，以利于中央控制器进行选择和判断，并以此下达相关指令。

中央控制器可以根据图像分析装置获取的搬运对象信息(搬运对象形状位置等信息)来调节搬运装置的移动，以及搬运对象所对应的吸取单元的开启，从而协调整个系统的运作。

如图5所示，本发明实施例还提供一种搬运装置的控制方法，该控制方法应用于上述实施例中描述的搬运装置，且至少包括如下步骤：

通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象。

需要说明的是，通过气路控制器开启与一个搬运对象相对应的吸取单元的气路，并抓取一个搬运对象时；气路控制器至少为两个，分别至少对应一个吸取单元，从而能够实现对搬运对象两个部位的分别吸取和放置。即，能够吸取同一个搬运对象的不同部位，放置时，分别松开不同部位的吸取单元进行放置。

其中，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之后，还包括：

通过搬运装置将吸取装置移动至搬运对象对应的放置区域；

通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象放置于对应的放置区域。

本实施例中，进一步的，依次或同时通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象依次或同时放置于对应的放置区域。该步骤中，优选的，依次放置时，上一个搬运对象放置完成后，通过搬运装置调整吸取装置的位置以使下一个待放置搬运对象位于放置区域上方。

一般情况下，本发明另一实施例中，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之前，还包括：将搬运装置上的吸取装置移动至搬运对象的上方。

本发明搬运装置及其控制方法的优点在于：

1、实现了“整体抓取，个别释放”，搬运装置运行效率提升，且不带来其它额外问题(如搬运装置维修风险升高、输送带必须具有特殊要求等)；

2、适应性强，可同时抓取不同大小的单品；

3、改造或建造成本相对较低，易于大范围内推广使用；

4、后续改进方式巨大，利于形成新的搬运技术模式。

另外，本发明的搬运装置建造或改造成本合理，结构设计紧凑，能充分的挖掘现有各项设备和技术的潜力，运行效率高且使用稳定，搬运装置作业后后续的作业流程更加简便，使用于各种码垛、拆垛、搬运对象搬运、整理等作业。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为吸取装置的合理布局，并且包含本发明各个实施例所述的改进结构和方法。

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 (15)

1.一种搬运装置，用于抓取和摆放搬运对象，其特征在于，包括：用于取放搬运对象的吸取装置，以及多个气路控制器；

所述吸取装置包括多个吸取单元；每个所述吸取单元对应一个所述气路控制器，且该气路控制器用于独立控制该吸取单元的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述吸取装置上设置有移动机构，所述多个吸取单元通过所述移动机构安装在所述吸取装置上；

多个所述吸取单元通过在所述移动机构上的移动，以改变相邻两个所述吸取单元之间的距离。

3.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述吸取装置上具有多个分区；每个所述分区上固定安装有一个或多个所述吸取单元；

所述气路控制器还包括与所述分区对应的气路控制器；其中，与所述分区对应的气路控制器用于控制该分区对应的吸取单元。

4.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述多个吸取单元呈阵列式排布安装在所述吸取装置上。

5.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述搬运装置还包括视觉系统；所述视觉系统包括：用于获取所述搬运对象图像信息的图像获取装置，以及用于根据所述图像获取装置获得的搬运对象图像信息判断搬运对象位置和搬运对象大小和搬运对象形状的图像分析装置；

所述图像分析装置与所述图像获取装置电连接。

6.根据权利要求5所述的搬运装置，其特征在于，所述图像获取装置位于所述搬运对象的存放区域的上方。

7.根据权利要求5所述的搬运装置，其特征在于，所述搬运装置还包括中央控制器；所述中央控制器与每个所述气路控制器相连；

所述视觉系统通过所述图像分析装置与所述中央控制器相连。

8.一种搬运装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用权利要求1所述的搬运装置，且包括如下步骤：

通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象。

9.根据权利要求8所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之后，还包括：

通过搬运装置将吸取装置移动至搬运对象对应的放置区域；

通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象放置于对应的放置区域。

10.根据权利要求9所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，依次或同时通过气路控制器关闭所述搬运对象对应的吸取单元的气路，使所述搬运对象依次或同时放置于对应的放置区域。

11.根据权利要求10所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，依次放置时，上一个搬运对象放置完成后，通过搬运装置调整吸取装置的位置以使下一个待放置搬运对象位于放置区域上方。

12.根据权利要求8所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，通过气路控制器开启与一个或多个搬运对象相对应的吸取单元的气路，以抓取一个或多个搬运对象之前，还包括：

将搬运装置上的吸取装置移动至搬运对象的上方。

13.根据权利要求12所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，将搬运装置上的吸取装置移动至搬运对象的上方之前，还包括：

预先获取所述搬运对象的形状、位置和大小的信息。

14.根据权利要求8所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，调整吸取单元之间的距离，以使待抓取搬运对象与吸取单元相对应。

15.根据权利要求8所述的搬运装置的控制方法，其特征在于，单个搬运对象对应多个吸取单元时，优先开启靠近搬运对象中心区域的吸取单元。

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