CN111285137A

CN111285137A - 一种装车系统及装车方法

Info

Publication number: CN111285137A
Application number: CN202010219126.3A
Authority: CN
Inventors: 岑华
Original assignee: 岑华
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-06-16

Abstract

本发明提供一种装车系统及装车方法，涉及运输工具、装车工具技术领域，装车系统，包括：激光叉车和桁架机器人，所述的桁架机器人的下方分别设置有输送线和装车区域，其中，所述输送线的驱动端在桁架机器人之外且远离桁架机器人；所述激光叉车，用于接收控制指令，并根据所述控制指令中的行进路线在所述输送线远离所述桁架机器人一端的区域行进，以搬运货物；所述装车区域用于停放货运卡车。本发明提供的装车系统结构合理，避免了产线与仓库之间的布局不合理导致的安全风险，减小了场地占用面积，降低了应用成本。

Description

一种装车系统及装车方法

技术领域

本发明属于运输工具、装车工具技术领域，特别涉及一种装车系统及装车方法。

背景技术

现有货物的搬运、出库、装车等工序一般利用叉车完成，叉车是常见的工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，目前叉车实现自动化程度已经再渐渐成熟，但大部分是产线与仓库之间的运输，企业实现了产线与仓库的搬运自动化，但自动装车的应用还未普及，存在以下技术缺陷：产线与仓库之间的布局不合理，占用场地面积大，有安全风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种装车系统及装车方法，用于解决现有技术中存在的产线与仓库之间的布局不合理，占用场地面积大，有安全风险的问题。

为实现上述目的，本发明的实施方式提供一种装车系统，包括：激光叉车和桁架机器人，所述的桁架机器人的下方分别设置有输送线和装车区域，其中，所述输送线的驱动端在桁架机器人之外且远离桁架机器人；所述激光叉车，用于接收控制指令，并根据所述控制指令中的行进路线在所述输送线远离所述桁架机器人一端的区域行进，以搬运货物；所述装车区域用于停放货运卡车。

本发明的实施方式还提供一种装车方法，所述装车方法用于上述的装车系统；所述装车方法包括：确定激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置；根据所述激光叉车的位置、所述货物位置和所述输送线的位置，规划所述激光叉车的行进路线；将所述行进路线发送至所述激光叉车，供所述激光叉车叉取货物，并运送至所述输送线；桁架机器人测量货运卡车在绗架中的位置，确定货物的目标位置；所述桁架机器人的机械手抓取所述输送线上的货物，运送至所述目标位置。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：提供一种包括激光叉车、桁架机器人和输送线的装车系统，结构合理，避免了产线与仓库之间的布局不合理导致的安全风险；另外，通过提供与上述装车系统对应的装车方法，使得叉车和桁架机器人协作配合，运行合理，自动准确地将货物出库，并运送至货运卡车，尽可能减小对场地占用面积，降低了应用成本，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

于本发明的一实施例中，所述的激光叉车包括车体总成，车体总成的前方设置有叉车门架，车体总成底部的四个角上均设置有承重轮，其中后部的两个承重轮之间设置有间距布置的万向轮，两个万向轮之间设置有舵轮；

通过采用这种技术方案：激光叉车把指定的货物一个一个搬运至输送线上。

于本发明的一实施例中，所述的车体总成的后部设置有后封盖，后封盖的上部中心设置有斜面，斜面上设置有操作面板，操作面板的中部设置有显示器。

于本发明的一实施例中，所述的车体总成前端面的左部上方设置有音乐模块，车体总成内部从左到右依次设置有电池、液压站；车体总成的外圈设置有安全触边；车体总成的后部中心设置有激光扫描器。

于本发明的一实施例中，所述的输送线为平板输送机，平板输送机包括机架，机架的下方设置有数组间距布置的可调支撑，机架的左部后方设置有减速机安装支架，减速机安装支架上设置有减速机，减速机的输出轴与主动轴连接，主动轴上设置有对称布置的主动链轮，机架的右部设置有从动轴，从动轴的两侧设置有与主动链轮对应布置的从动链轮，任意一侧的主动链轮与从动链轮之间均设置有环形布置的输送链；

通过采用这种技术方案：输送线旁边的光电设备感应到货物已经放置完毕，且激光叉车退出安全区域，输送线会进行滚动把货物推移至桁架机器人的机械夹爪总成下方。

于本发明的一实施例中，两根所述的输送链之间设置有若干根过渡辊，过渡辊在机架顶部运动时带动其顶部的货物运动。

于本发明的一实施例中，所述的桁架机器人包括固定框架总成，固定框架总成的顶部设置有行走大车总成，行走大车总成上设置有行走小车，行走小车上设置有提升机构总成，提升机构总成的下方设置有回转机构总成，回转机构总成的下方设置有机械夹爪总成，机械夹爪总成包括机械抓手。

于本发明的一实施例中，所述装车系统中包括多个激光叉车；所述确定激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置之前，还包括：从多个激光叉车中确定一个目标叉车；所述确定激光叉车的位置，具体为：确定所述目标叉车的位置。明确在有多个叉车时，只控制一台叉车工作，避免叉车过多造成的冲撞。

于本发明的一实施例中，所述输送线上有多个货物；所述确定货物的目标位置，包括：依次确定每个货物的目标位置；确定相邻两次所运送货物的目标位置间的偏差量。明确要运送多个货物时，需要确定不同货物的目标位置间的偏差量，使得桁架机器人可以多次运送货物，以致自动准确装载所有货物。

附图说明

图1为本发明的安装结构俯视图；

图2为本发明的激光叉车主视图；

图3为本发明的激光叉车左视图；

图4为本发明的激光叉车后视图；

图5为本发明的激光叉车右视图；

图6为本发明的激光叉车俯视图；

图7为本发明的平板输送机主视图；

图8为本发明的平板输送机左视图；

图9为本发明的平板输送机俯视图；

图10为本发明的桁架机器人三维图；

图11为本发明的行走大车总成、行走小车及提升机构总成安装结构三维图；

图12为本发明的回转机构总成与机械夹爪总成安装结构主视图；

图13为本发明的装车方法的流程图；

图14为本发明的装车方法中示例的桁架机器人和货运卡车的位置示意图；

图15为本发明的装车方法中示例的桁架机器人和货运卡车的另一位置示意图；

图16为本发明的装车方法中示例的桁架机器人和货运卡车的另一位置示意图.

图中：1.激光叉车；2.平板输送机；3.桁架机器人；4.货运卡车；101.车体总成；102.叉车门架；103.承重轮；104.万向轮；105.后封盖；106.音乐模块；107.电池；108.舵轮；109.激光扫描器；110.液压站；111.安全触边；112.显示器；113.操作面板；201.主动轴；202.可调支撑；203.机架；204.从动轴；205.减速机；206.减速机安装支架；207.过渡辊；208.输送链；301.固定框架总成；302.行走大车总成；303.行走小车；304.提升机构总成；305.回转机构总成；306.机械夹爪总成。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明的实施方式涉及一种装车系统。

请参阅图1至图12。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种装车系统，包括激光叉车1、桁架机器人3，桁架机器人3可以是重载桁架机器人。其下方从左到右依次设置有输送线、装车区域，其中输送线的驱动端在桁架机器人3之外且远离桁架机器人3，输送线远离桁架机器人3一端的区域用于激光叉车1搬运货物；装车区域用于货运卡车4的车厢装货；

如图2所示，的激光叉车1包括车体总成101，车体总成101的前方设置有叉车门架102，车体总成101底部的四个角上均设置有承重轮103，其中后部的两个承重轮103之间设置有间距布置的万向轮104，

如图5所示，两个万向轮104之间设置有舵轮108；通过采用这种技术方案：激光叉车把指定的货物一个一个搬运至输送线上；

如图3所示，的车体总成101的后部设置有后封盖105，

如图2所示，后封盖105的上部中心设置有斜面，斜面上设置有操作面板113，操作面板113的中部设置有显示器112；

如图4所示，的车体总成101前端面的左部上方设置有音乐模块106，

如图6所示，车体总成101内部从左到右依次设置有电池107、液压站110；车体总成101的外圈设置有安全触边111；

如图2、图5所示，车体总成101的后部中心设置有激光扫描器109；

如图7所示，的输送线为平板输送机2，平板输送机2包括机架203，机架203的下方设置有数组间距布置的可调支撑202，可调支撑202包括立柱及立柱下方的一组水平调节脚杯；机架203的左部后方设置有减速机安装支架206，

如图8所示，减速机安装支架206上设置有减速机205，减速机205的输出轴与主动轴201连接，

如图7所示，主动轴201上设置有对称布置的主动链轮，机架203的右部设置有从动轴204，从动轴204的两侧设置有与主动链轮对应布置的从动链轮，任意一侧的主动链轮与从动链轮之间均设置有环形布置的输送链208；通过采用这种技术方案：输送线旁边的光电设备感应到货物已经放置完毕，且激光叉车退出安全区域，输送线会进行滚动把货物推移至桁架机器人的机械夹爪总成下方；

如图9所示，两根的输送链208之间设置有若干根过渡辊207，过渡辊207安装在平行且等距固定于两根同步运行的输送链208之间，过渡辊207在机架203顶部运动时带动其顶部的货物运动；

如图10所示，的桁架机器人3包括固定框架总成301，固定框架总成301由若干组框架平行布置，所有框架的顶面设置有长方形框架，长方形框架的长边为行走大车总成302的运动轨道；

如图11所示，固定框架总成301的顶部设置有行走大车总成302，行走大车总成302上设置有行走小车303，行走小车303上设置有提升机构总成304，提升机构总成304的下方设置有回转机构总成305，

如图12所示，回转机构总成305的下方设置有机械夹爪总成306，机械夹爪总成306包括机械抓手；通过采用这种技术方案：机械夹爪总成下方的输送线旁边有光电感应设备，设备感应到货物到位后，机械夹爪总成的机械抓手下降到位后进行收紧机械抓手，机械抓手的各个动作信号准确完成后(通过光电及行程开关信号)，进行抬升，并90度调转货物方向，往货运卡车的车厢方向行走，并行进到货物存放位置，下降机械抓手后确认货物存放到位后(通过重量感应及行程开关信号)，然后打开并抬升机械抓手，最后机械抓手归位到初始位置。

具体实施时，平板输送机2的输送速度为17.98m/min，最大输送载荷4500kg，工作面高度1400mm；减速机205的型号为KL67A-43.2-YPE-3-B51-90°；

机械夹爪总成306的机械抓手采用气动夹爪，气压为1Mpa，负载能力为1.5吨。

实施例一、操作面板113的一侧从上到下依次设置有蜂鸣报警器、系统接口，电池开关；操作面板113的另一侧从上到下依次设置有急停开关、停止按钮、启动按钮。

实施例二、如图10所示，的行走大车总成302，行走大车总成302为双梁行车，双梁行车能沿着Y轴移动，Y轴速度为1m/s；Y轴电机功率为4.87KW 3000RPM；Y轴减速机的减速比为1：30；

的行走小车303能沿着X轴移动，X轴速度为1m/s；X轴电机功率为3.12KW 3000RPM(2台)；X轴减速机的减速比为1：30(2台)；

提升机构总成304由电机驱动，通过齿轮齿条实现提升轴的升降功能，提升机构总成304的提升轴能沿着Z轴移动，Z轴速度为0.2m/s；Z轴电机功率为5KW 2000RPM；Z轴减速机的减速比为1：70；升降范围为1500mm-2405mm；

的回转机构总成305采用电机驱动，通过两个齿轮啮合传动实现机械夹爪总成306的旋转，机械夹爪总成306沿着回转轴旋转，回转轴速度为60度/s；回转轴电机功率为2KW2000RPM；回转轴减速机的减速比为1：40；

的回转机构总成305能90°调转货物方向，机械夹爪总成306的机械抓手通过导杆气缸带动，从货物两侧夹紧或放开货物。

实施例三、激光叉车1包括叉车、控制系统，控制系统包括叉车AGV调度系统，叉车AGV监控系统，叉车AGV充电系统，控制系统采用现有技术的车辆自动化套件，比如AGV控制器采用科尔摩根公司高精度控制器CVC600，实现无人自动化作业；

激光叉车1将指定的货物一个一个搬运至桁架机器人3旁边的输送线上，输送线操作人员控制平板输送机将货物推移至机械抓手下方；同时车辆调度人员指挥货运卡车排队叫号，吊装人员根据当前车辆的型号，装载量，通过桁架机器人3的机械抓手吊装货物，机械抓手进行抬升，并90度调转货物方向，往货运卡车4车厢方向行走，并行进到根据前面排队叫号进来的货运卡车；吊装人员将货物存放到货运卡车车厢后，打开并抬升机械抓手，吊装人员控制机械抓手归位到初始位置；

激光叉车1在桁架机器人3的左端外部进行作业；输送线操作人员在桁架机器人3的左部前方或后方进行作业；吊装人员在桁架机器人3的下方，特别是右部装车区域作业，车辆调度人员在桁架机器人3的右端外部进行作业，各个作业区分开且互不干扰，减小了场地占用面积，避免了布局不合理导致的安全风险。

综上，本发明提供一种装车系统，结构合理，避免了产线与仓库之间的布局不合理导致的安全风险，减小了场地占用面积，降低了应用成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

本发明的实施方式还涉及一种装车方法。

本实施方式中装车方法用于上述任意一个装车系统，其流程图如图13所示，具体如下：

步骤1301，确定激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置。

关于确定激光叉车的位置，具体可以如下：

一个例子中，装车系统中仅有一辆激光叉车，则可以根据预装在激光叉车上的定位装置确定叉车所在位置，其中，定位装置可以是GPS定位装置、蓝牙定位装置、wifi定位装置等。实际应用中，还可以根据通信模块(通信模块可以和激光扫描系统通信，以获取坐标，激光扫描系统如nav350)反馈的坐标实时定位叉车的位置。

另一个例子中，装车系统中可以包括多辆激光叉车，那么可以先确定出一个目标叉车，再确定该目标叉车的位置。值得一提的是，为避免多叉车运行过程中相互干扰，可以根据需要设定可活动的叉车数量，如可设置仅有一个活动的目标叉车。

关于确定货物位置，可以根据预存的货物所处库区确定，如出库区A。

关于输送线的位置，可以在输送线安装后确定，存储至服务器内部，在需要确定时调取。

步骤1302，根据激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置，规划激光叉车的行进路线。

具体的说，在确定出激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置之后，对激光叉车的行进路线进行规划。设定行进时的关键节点，如激光叉车的起始位置、货物所在的出库区位置、中间可能存在的需绕行的障碍位置、作为目标点的输送线的位置。之后配置现场地图，利用路径算法计算出最优路径。

步骤1303，将行进路线发送至激光叉车，供激光叉车叉取货物，并运送至输送线。

具体的说，将计算好的最优路径发送至激光叉车，激光叉车在接收到行进路线后，按照路线行进。

步骤1304，桁架机器人测量货运卡车在绗架中的位置，确定货物的目标位置。

具体的说，当激光叉车将货物运送至传输线后，服务器可以发指令指示桁架机器人开始工作。

当货物不止一个，在确定货物的目标位置的过程中可以包括：依次确定每个货物的目标位置；确定相邻两次所运送货物的目标位置间的偏差量。

步骤1305，桁架机器人的机械手抓取输送线上的货物，运送至目标位置。

实际应用中，桁架机器人由伺服系统和机械夹手组成。

以图14、图15和图16为例，说明桁架机器人的工作流程：

一、大桁架先进行测量车子在绗架中位置，并计算出工件在桁架中坐标。如下：

1.大桁架夹手平行与X轴垂直Y轴在坐标系运行到A点和B点测量车在大桁架坐标系中偏移角度；

如图所示：

比较：L1和L2得到车相对大桁架坐标系左偏或者右偏或者左右无偏移，之后根据公式(1)：求出偏移角度；

2.桁架夹手平行与车的X轴运行到B点测量到车两侧的距离和桁架夹手垂直与车的X轴运行到B点测量到车上底板距离：

B点坐标(X,Y)

(1)左偏L4<L3时，计算B点到车下地板距离M1：M1＝L9-L8-(L10-L6-L7)/2

计算B点到车右地标距离M2：M2＝L6+(L10-L6-L7)/2

计算右下角坐标：X轴方向坐标C点X1：

Y轴方向坐标Y1：

(2)右偏L4>L3时，计算B点到车下地板距离M3：M3＝L9-L8-(L10-L6-L7)/2

计算B点到车左地标距离M4：M4＝L7+(L10-L6-L7)/2

计算左下角坐标：X轴方向坐标X2，

Y轴方向坐标Y2，

计算出C点坐标，C点为预设的货物卡车的顶点位置：

(3)左右无偏移时，直接计算：

X1＝X+M2，

Y1＝Y+M1；

3.计算每个货物在车中位置

货物到车左地板两侧距离为M6，货物横向之间的距离为M7，横向数N1，货物到车上地板两侧距离为M8，货物列向之间的距离为M9，列向数N2；

利用公式分别计算：

(1)当左偏时：

(2)当右偏时：

(3)当左右不偏移时：

X(n1，n2)＝X2-(M8+M9*(N2-1))

Y(n1，n2)＝Y2-(M6+M7*(N1-1))

二、伺服系统控制桁架运行到夹取货物位置，并利用夹手进行夹取。

三、伺服系统控制桁架降货物移动到安放工件左边下进行安放。

可见，上述实施方式提供一种装车方法，合理调配叉车，使得叉车和桁架夹手协同工作，避免了产线与仓库之间的布局不合理导致的安全风险，整个装车方法可以自动准确地将货物出库，并运送至货运卡车，尽可能减小对场地占用面积，降低了应用成本，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种装车系统，其特征在于：所述装车系统包括：激光叉车和桁架机器人，所述桁架机器人的下方分别设置有输送线和装车区域，其中，所述输送线的驱动端在所述桁架机器人之外且远离桁架机器人；

所述激光叉车，用于接收控制指令，并根据所述控制指令中的行进路线在所述输送线远离所述桁架机器人的区域行进，以搬运货物；所述装车区域用于停放货运卡车。

2.根据权利要求1所述的一种装车系统，其特征在于：所述的激光叉车包括车体总成，所述车体总成的前方设置有叉车门架，所述车体总成底部的四个角上均设置有承重轮，其中后部的两个承重轮之间设置有间距布置的万向轮，两个万向轮之间设置有舵轮。

3.根据权利要求2所述的一种装车系统，其特征在于：所述车体总成的后部设置有后封盖，所述后封盖的上部中心设置有斜面，所述斜面上设置有操作面板，所述操作面板的中部设置有显示器。

4.根据权利要求3所述的一种装车系统，其特征在于：所述车体总成前端面的左部上方设置有音乐模块，所述车体总成内部从左到右依次设置有电池、液压站；所述车体总成的外圈设置有安全触边；所述车体总成的后部中心设置有激光扫描器。

5.根据权利要求1所述的一种装车系统，其特征在于：所述的输送线为平板输送机；

其中，所述平板输送机包括机架，所述机架的下方设置有数组间距布置的可调支撑，所述机架的左部后方设置有减速机安装支架，所述减速机安装支架上设置有减速机，所述减速机的输出轴与主动轴连接，所述主动轴上设置有对称布置的主动链轮，所述机架的右部设置有从动轴，从所述动轴的两侧设置有与所述主动链轮对应布置的从动链轮，任意一侧的主动链轮与从动链轮之间均设置有环形布置的输送链。

6.根据权利要求1所述的一种装车系统，其特征在于：所述桁架机器人包括固定框架总成，所述固定框架总成的顶部设置有行走大车总成，所述行走大车总成上设置有行走小车，所述行走小车上设置有提升机构总成，所述提升机构总成的下方设置有回转机构总成，所述回转机构总成的下方设置有机械夹爪总成，所述机械夹爪总成包括机械抓手。

7.一种装车方法，其特征在于：所述装车方法用于所述权利要求1至6中任意一项所述的装车系统；

所述装车方法包括：

确定激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置；

根据所述激光叉车的位置、所述货物位置和所述输送线的位置，规划所述激光叉车的行进路线；

将所述行进路线发送至所述激光叉车，供所述激光叉车叉取货物，并运送至所述输送线；

桁架机器人测量货运卡车在绗架中的位置，确定货物的目标位置；

所述桁架机器人的机械手抓取所述输送线上的货物，运送至所述目标位置。

8.根据权利要求7所述的一种装车方法，其特征在于：所述装车系统中包括多个激光叉车；

所述确定激光叉车的位置、货物位置和输送线的位置之前，还包括：

从多个激光叉车中确定一个目标叉车；

所述确定激光叉车的位置，具体为：确定所述目标叉车的位置。

9.根据权利要求8所述的一种装车方法，其特征在于：所述多个激光叉车中仅有一个活动的目标叉车。

10.根据权利要求8所述的一种装车方法，其特征在于：所述输送线上有多个货物；

所述确定货物的目标位置，包括：

依次确定每个货物的目标位置；

确定相邻两次所运送货物的目标位置间的偏差量。