CN111620024B - 一种搬运机器人、取货箱方法及放货箱方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于仓储物流技术领域，具体公开了一种搬运机器人、仓储物流系统及货箱搬运方法，其中搬运机器人包括移动底盘，能够沿相邻的库存容器之间的通道移动；暂存架，设置在移动底盘上，用于暂存目标货箱；取箱组件，设置在移动底盘上，取箱组件能够相对于移动底盘水平伸缩以在库存容器与暂存架之间取放目标货箱，取箱组件水平伸缩的方向与移动的方向垂直。仓储物流系统包括上述的搬运机器人，货箱搬运方法采用上述搬运机器人进行目标货箱搬运。本发明公开的搬运机器人、仓储物流系统及货箱搬运方法，能够减小搬运机器人对仓库通道的占用空间，提高仓库利用率，同时提高目标货箱搬运效率。

Description

一种搬运机器人、取货箱方法及放货箱方法

技术领域

本发明涉及仓储物流技术领域，尤其涉及一种搬运机器人、仓储物流系统及货箱搬运方法。

背景技术

电子商务的快速发展，既给仓储物流行业带来了前所未有的发展机遇，也给仓储物流服务提出了严峻的挑战，如何高效率、低成本、灵活准确地进行包裹拣选一直是仓储物流行业所面临的难题。随着机器人技术的不断发展，出现了采用机器人将存放有待取放货物的目标库存容器搬运至人工工位，再由人工工位将库存容器上的产品取出放入订单箱中。但传统的“库存容器到人”的分拣方式，需要机器人将整个库存容器搬运至拣货区域，增加了机器人搬运的负载，造成了极大的资源浪费。

现有技术提出了“目标货箱到人”的拣选方式，以解决传统“库存容器到人”拣选方式带来的资源和能耗浪费。“目标货箱到人”的拣选方式即采用搬运机器人将目标货箱搬而非库存容器搬运至拣选区：机器人接收到订单指令后，移动至目标货箱前面的仓库通道；机器人旋转换向，使机器人正面朝向目标货箱，机器人上的伸缩机构伸出以实现目标货箱从仓库容器中取出并放置至机器人自带的目标货箱存储架上；机器人完成目标货箱的夹取后，再次旋转换向，使机器人正对仓库通道，以使机器人能够沿仓储通道将目标货箱搬运至指定地点。

现有技术提供的搬运机器人，机器人需要在仓库通道中进行旋转运动才能实现目标货箱的取放或机器人在仓库容器中的运行，旋转运动的执行需要仓库通道具有较宽的空间，不利于仓库空间利用率的提高，且机器人每取放一个目标货箱，均要进行两次旋转动作，不利于搬运机器人搬箱效率的提高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种搬运机器人，能够提高仓库空间利用率以及对目标货箱的搬运效率。

本发明的另一个目的在于提供一种仓储物流系统，提高仓库空间利用率以及物流效率。

本发明的又一目的在于提供一种货箱搬运方法，简化目标货箱搬运过程，提高目标货箱搬运效率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种搬运机器人，包括：

移动底盘，能够沿相邻的库存容器之间的通道移动；

暂存架，设置在所述移动底盘上，用于暂存目标货箱；

取箱组件，设置在所述移动底盘上，所述取箱组件能够相对于所述移动底盘水平伸缩以在所述库存容器与所述暂存架之间取放所述目标货箱，所述取箱组件水平伸缩的方向与所述移动底盘移动的方向垂直。

进一步地，所述搬运机器人还包括：

升降调节组件，设置在所述移动底盘上；

伸缩调节组件，设置在所述升降调节组件上并与所述取箱组件连接，所述伸缩调节组件被配置为带动所述取箱组件水平伸缩，所述升降调节组件被配置为带动所述伸缩调节组件和所述取箱组件竖直升降。

进一步地，所述取箱组件包括：

两个伸出臂，两个所述伸出臂平行且相对设置在所述暂存架的两侧，每个所述伸出臂均连接有一个所述伸缩调节组件。

进一步地，所述取箱组件还包括：

拨杆，每个所述伸出臂的两端均转动连接有所述拨杆的旋转轴线与所述伸出臂的长度方向平行；

拨杆驱动组件，设置于所述伸出臂上，用于驱动所述拨杆转动。

进一步地，所述拨杆驱动组件连接有拨杆传动轴，所述拨杆传动轴两端均连接有所述拨杆，且位于同一所述拨杆传动轴两端的拨杆相互垂直。

进一步地，每个所述伸出臂的两端均设置有检测传感器，用于检测所述目标货箱的位置。

进一步地，所述伸缩调节组件包括：

连接板，与所述升降调节组件连接；

伸缩板，能够沿所述连接板伸缩，所述伸出臂能够沿所述伸缩板伸缩。

进一步地，所述伸缩板与所述连接板之间以及所述伸出臂与所述伸缩板之间同步伸缩。

进一步地，所述暂存架包括一个暂存隔板，所述暂存隔板与所述升降调节组件连接，以实现所述暂存隔板与所述伸缩调节组件的同步升降。

进一步地，所述暂存架包括：

多个暂存隔板，多个所述暂存隔板沿竖直方向间隔排列，所述暂存隔板上开设有用于避让所述伸缩调节组件的避让口。

进一步地，所述搬运机器人与所述库存容器相对的表面为平面。

一种仓储物流系统，包括如上所述的搬运机器人。

一种货箱搬运方法，采用如上所述的搬运机器人搬运目标货箱。

进一步地，所述搬运机器人上设置有检测传感器，用于检测所述目标货箱的位置，所述货箱搬运方法包括如下步骤：

所述取箱组件升高至目标货箱所在高度；

所述搬运机器人沿所述通道移动，且所述搬运机器人在移动过程中，所述检测传感器依次扫描目标货箱的两侧边沿；

记录所述检测传感器第一次扫描到所述目标货箱边沿时搬运机器人的位置X1以及所述检测传感器第二次扫描到目标货箱边沿时搬运机器人的位置X2；

计算所述目标货箱的中心位置为(X2-X1)/2；

所述搬运机器人移动至(X2-X1)/2位置处；

所述取箱组件伸出并拾取所述目标货箱至所述暂存架。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的搬运机器人，通过将取箱组件的水平伸缩方向设置成与搬运机器人的运动方向垂直，能够使搬运机器人在仓库通道内运行至目标货箱前方时，不需要做旋转运动，即可实现取箱组件朝向目标货箱方向的伸缩运动，实现目标货箱在仓库容器和暂存架之间的取放，从而能够减小搬运机器人在仓库通道中所需的活动空间，使搬运机器人能够适用于较窄仓库通道中的目标货箱搬运，优化仓库中仓库容器的布局，提高仓库的利用率；且搬运机器人完成目标货箱在仓库容器和暂存架之间的转移后，无需旋转即可沿直线运动移出仓库通道，将目标货箱搬运至指定地点，简化搬运机器人的动作操作，节省目标货箱的搬运时间，提高搬运机器人对目标货箱的搬运效率，提高仓储物流的效率。

本发明提供的仓储物流系统，通过采用上述的搬运机器人，能够减小搬运机器人对仓库通道宽度的需求，优选仓库布局，提高仓库空间利用率，同时提高物流效率。

本发明提供的货箱搬运方法，能够提高货箱搬运的效率，从而提高物流效率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的搬运机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的伸缩调节组件在第一方向的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的伸缩调节组件在第二方向的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的伸缩传动组件的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的目标货箱20中心定位方法的原理图；

图6是本发明实施例二提供的搬运机器人的结构示意图。

图中标记如下：

10-搬运机器人；20-目标货箱；

1-移动底盘；11-底盘本体；12-驱动轮；

2-暂存架；21-支架体；211-支撑杆；212-支撑块；22-暂存隔板；221-主体部；222-连接部；223-避让口；

3-取箱组件；31-伸出臂；32-拨杆；33-拨杆传动轴；34-拨杆驱动组件；

4-升降调节组件；41-升降支架；42-升降传动组件；421-升降链条；422-升降链轮；43-升降驱动组件；

5-伸缩调节组件；51-连接板；52-伸缩板；53-第一伸缩传动组件；531-伸缩链轮；532-第一伸缩链条；533-第二伸缩链条；534-第一传动带；535-第一传动轮；54-第二伸缩传动组件；541-第二传动带；542-第二传动轮；55-伸缩驱动组件；56-伸缩导向组件；561-第一导槽；562-第二导槽；563-第一导轨；564-第二导轨；57-限位检测开关；

61-第一左传感器；62-第一右传感器；63-第二左传感器；64-第二右传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

图1为本发明实施例提供的搬运机器人10的结构示意图，如图1所示，本实施例提供了一种搬运机器人10，用于实现对目标货箱20的搬运和取放，其主要应用于仓储物流行业，对存放有订单货物或快递的目标货箱20进行取放和运输，以实现基于订单的取货或上货操作。其也可以应用到需要对目标货箱20或货物进行搬运的其他场所，本实施例中对搬运机器人10的应用仅为示例性，本实施例不对此进行具体限制。

本实施例中，搬运机器人10在仓储物流行业中的应用主要为基于订单对仓库容器中的目标货箱20进行取货、上货及搬运工作：当订单管理中心接收到取货订单时，订单管理中心分析取货订单，确定取货订单中所需取货品对应的目标货箱20的位置信息，并将位置信息发送至搬运机器人10。搬运机器人10接收到取货信息及位置信息后，进行自动导航至移动至仓库容器对应的目标货箱20位置处，并将目标货箱20取出放置在搬运机器人10上，取货完毕的搬运机器人10将目标货箱20搬运至员工处理区进行拣选工作；当订单管理中心接收到上货订单时，订单管理中心分析上货订单，确定上货订单中所需上货货品对应的目标货箱20需放置在仓库容器中的位置信息，订单管理中心调度搬运机器人10至员工处理区，员工将待上货目标货箱20放置在搬运机器人10上，同时订单管理中心将上货信息及位置信息发送至搬运机器人10，搬运机器人10根据位置信息自动导航至目标货箱20放置的仓库容器对应处，并将待上货目标货箱20从搬运机器人10中取出放置至仓库容器的指定位置处。

具体地，本实施例提供的搬运机器人10包括：移动底盘1，移动底盘1上设置有驱动移动底盘1移动的驱动轮机构，用于实现搬运机器人10在地面的平移及转弯运动；暂存架2，设置在移动底盘1上，用于存放目标货箱20；取箱组件3，其设置在移动底盘1上，用于实现目标货箱20在库存容器与暂存架2在之间的取放；升降调节组件4，其设置在移动底盘1上，被配置为带动取箱组件3竖直升降，从而实现对位于仓库容器不同高度位置的目标货箱20的取放；伸缩调节组件5，其设置在升降调节组件4上，并能通过升降调节组件4带动竖直升降，且伸缩调节组件5与取箱组件3连接，被配置为带动取箱组件3水平伸缩以进行目标货箱20在仓库容器和暂存架2之间的取放；控制组件，用于控制和调节搬运机器人10的运行状态；检测组件，用于检测搬运机器人10的工作状态及外界环境状态，辅助控制组件对搬运机器人10的运行进行调控。

移动底盘1包括底盘本体11和设置在底盘本体11底部的驱动轮机构。在实施例中，驱动轮机构采用差速驱动的形式，具体包括驱动轮电机、两个设置在底盘本体11底部的驱动轮12以及连接驱动电机和两个驱动轮12的连接组件等。两个驱动轮12分别设置在底盘本体11沿垂直于伸缩调节组件5水平伸缩方向的两侧，即两个驱动轮12的中心连线与伸缩调节组件5的伸缩方向平行，从而使搬运机器人10在平移过程中的运动方向能够与取箱组件3的水平伸缩方向垂直。

采用上述的设置方式，能够使搬运机器人10在仓库通道内运行至目标货箱20前方时，不需要搬运机器人10做旋转运动，即可实现取箱组件3朝向目标货箱20方向的伸缩运动，实现目标货箱20在仓库容器和暂存架2之间的取放，从而能够减小搬运机器人10在仓库通道中所需的活动空间，使搬运机器人10能够适用于较窄仓库通道中的目标货箱20的搬运，优化仓库中仓库容器的布局，提高仓库的利用率；且搬运机器人10完成目标货箱20在仓库容器和暂存架2之间的转移后，即可沿直线运动移出仓库通道，将目标货箱20搬运至指定地点，简化搬运机器人10的动作操作，节省目标货箱20的搬运时间，提高搬运机器人10对目标货箱20的搬运效率，提高仓储物流的效率。

在本实施例中，驱动轮机构设置在底盘本体11的中部两侧，且相对底盘本体11的轴线对称设置，有利于提高移动底盘1的运动平稳性。底盘本体11沿平移运动的两端均设置有一对万向从动轮，且使两对万向从动轮相对一对驱动轮12对称设置，有利于进一步提高移动底盘1的平稳运动，尤其是移动底盘1的转弯运动平稳性，防止移动底盘1在运动过程中向一侧倾倒。

在本实施例中，差速驱动的驱动轮机构为本领域的常规设置，本实施例不再进行具体赘述。在其他实施例中，驱动轮机构还可以采用其他能够带动底盘本体11运动的机构，如单驱动机构、双驱动机构或多轮驱动机构等，本实施例不对驱动轮机构的具体结构进行限制，只要能够带动移动底盘1实现前进、后退、转弯、原地旋转等形式的运动，且使其平移运动的方向与取箱组件3的伸缩方向垂直的驱动轮机构均可。

在本实施例中，底盘本体11沿垂直于取箱组件3水平伸缩方向的两侧面为平面，有利于减小底盘本体11的宽度，从而减小搬运机器人10在仓库通道中运行时所需的仓库通道宽度。底盘本体11沿运动方向的两端为外凸的弧形结构，弧形结构分别连接两个侧部平面，有利于提高底盘本体11的美观性和增加移动底盘1顶部的面积，方便在移动底盘1顶部设置升降调节组件4及暂存架2等。

升降调节组件4包括升降支架41、升降传动组件42和升降驱动组件43。升降支架41竖直设置在底盘本体11的顶部，且与底盘本体11采用焊接或可拆卸连接方式连接，可拆卸连接方式优选为螺纹连接等，有利于提高连接的稳定性和便利性。升降支架41为框体式结构，且升降支架41沿垂直于取箱组件3水平伸缩方向的两侧均设置有升降传动组件42和滑轨，且每侧均平行间隔设置有两个滑轨，有利于提高伸缩调节组件5的升降运动平稳性。

升降驱动组件43设置在升降支架41的底部，升降驱动组件43可以与升降支架41连接，也可以与底盘本体11连接。在本实施例中，升降驱动组件43为电机，升降传动组件42为链轮链条传动组件，链轮链条传动组件包括分别设置在升降支架41顶端的两个升降链轮422以及套设在两个升降链轮422之间的升降链条421，伸缩调节组件5与其中一部分升降链条421连接，且伸缩调节组件5上设置有与两个滑轨配合的滑块，通过升降链轮422与升降链条421的配合传动以及滑轨滑块的运动导向实现伸缩调节组件5竖直方向的升降。

在本实施例中，两个升降传动组件42采用同一个升降驱动组件43驱动，且两个升降传动组件42通过设置在升降支架41顶端的两个升降链轮422之间的升降传动轴连接，实现两个升降传动组件42的同步运动。在其他实施例中，两个升降传动组件42可以分别采用两个升降驱动组件43驱动；或链轮链条传动组件的设置方式可以为其他形式的设置，如仅在升降支架41的顶端设置升降链轮422，升降链条421套设在升降链轮422上，其升降链条421的一端连接伸缩调节组件5，升降链条421的另一端连接配重件，用于实现链升降链条421传动时伸缩调节组件5的升降运动；或升降传动组件42还可以为齿轮齿条式、皮带轮传动、丝杠螺母式等传动方式，本实施例不对升降传动组件42的具体结构和形式进行限制，在占地空间允许以及结构设置可行的前提下，现有的能够实现升降运动的升降传动方式均可以应用到本申请中的升降传动组件42中，且由于升降驱动为机械领域的常规设置，本实施例不再进行具体赘述。

暂存架2包括支架体21和暂存隔板22，支架体21竖直设置在移动底盘1顶部，用于支撑和连接暂存隔板22，多个暂存隔板22沿支架体21的高度方向平行间隔设置，且每个暂存隔板22均能用于存放目标货箱20。

在本实施例中，支架体21包括四个竖直设置的支撑杆211，四个支撑杆211呈矩形分布设置，且四个支撑杆211在底部采用支撑块212连接，支撑板212与移动底盘1采用螺纹连接等可拆卸连接或采用焊接一体化连接。通过设置支撑块212，有利于提高支架体21与移动底盘1的连接稳定性和可靠性。且能够在保持支架体21的长宽尺寸满足目标货箱20存放的要求的同时，减小移动底盘1的尺寸，从而进一步减小搬运机器人10对仓库通道宽度的需求，进一步提高仓库利用率。

暂存隔板22水平设置在四根支撑杆211之间，且暂存隔板22的四角分别与四根支撑杆211连接，连接的方式可以为焊接连接，也可以为螺纹连接、插接连接、卡接连接等可拆卸连接方式连接。在本实施例中，暂存隔板22包括矩形的主体部221，主体部221在垂直于取箱组件3的水平伸缩方向位于升降支架41支架的内侧，有利于使暂存架2的水平投影至少在垂直于水平伸缩方向上均位于移动底盘1的投影范围内，使在垂直于水平伸缩方向上，搬运机器人10的最大宽度即为移动底盘1的最大宽度，使在搬运机器人10在仓库通道移动过程中，暂存架2不会对仓库通道两侧的仓库容器造成碰撞等干涉。

主体部221沿垂直于水平伸缩方向的两侧边的两端均向外延伸有连接部222，每个连接部222均与对应的支撑杆211连接，从而使暂存隔板22在沿垂直于水平伸缩方向的两侧边上具有用于避让伸缩调节组件5的避让口223。当伸缩调节组件5处于完全缩回状态时，伸缩调节组件5能够通过各个避让口223而实现伸缩调节组件5在升降支架41上的竖直升降。

在本实施例中，暂存架2上设置有五个暂存隔板22，可以实现搬运机器人对五个货箱的同时搬运。但本发明中，并不对暂存架2上的暂存隔板22上进行限定，暂存架上的暂存隔板22数量可以根据需求进行自行设置。

在本实施例中，取箱组件3包括伸出臂31、拨杆32和拨杆驱动组件34(见图3)，两个伸出臂31平行且相对设置在暂存架2的两侧，且每个伸出臂31均与一个伸缩调节组件5连接。伸出臂31的伸长方向即为伸缩调节组件5的伸缩方向，每个伸出臂31的内侧均设置有拨杆32和拨杆驱动组件34，且每个伸出臂31的两端均设置有一个拨杆32，拨杆驱动组件34与拨杆32连接并带动拨杆32转动，拨杆32的转动方向与伸出臂31的长度方向平行。

在本实施例中，位于同一伸出臂31上的两根拨杆32采用同一拨杆驱动组件34驱动，拨杆驱动组件34包括驱动电机和拨杆传动轴33，拨杆驱动电机的输出轴与拨杆传动轴33连接，且拨杆传动轴33的两端分别连接固定有上述拨杆32，且位于同一根拨杆传动轴33两端的两根拨杆32相互垂直。

在本实施例中，驱动电机为舵机，能够通过舵机的反馈机制和角度设置实现对拨杆32转动角度的精确控制，且体积较小，有利于拨杆驱动组件34的安装和设置。在其他实施例中，驱动电机还可以伺服电机等能够控制旋转角度的其他驱动形式。

当取箱组件3需要从库存容器中将目标货箱20取放至暂存隔板22上时，伸缩调节组件5带动两个伸出臂31分别伸入目标货箱20的两侧，当伸出臂31伸出预设长度后，拨杆驱动组件34驱动拨杆32转动，使伸出臂31前侧的拨杆32呈水平设置并与伸出臂31垂直，伸出臂31后侧的拨杆32呈竖直设置。通过控制伸缩调节组件5带动伸出臂31缩回，两个伸出臂31前端的拨杆32与目标货箱20的前端接触，并带动目标货箱20沿朝向暂存架2的方向运动。由于伸出臂31后端的拨杆32呈竖直状态，使仓库容器至暂存隔板22之间的通道被打开，使目标货箱20在拨杆32的波动作用下放置至暂存架2上。当取箱组件3需要将目标货箱20从暂存隔板22取放至仓库容器中时，拨杆32驱动组件带动拨杆32转动，使伸出臂31后端的拨杆32呈水平设置并相对伸出臂31垂直，且伸出臂31前端的拨杆32呈竖直状态；通过控制伸缩调节组件5伸出，带动伸出臂31朝仓库容器的方向运动，伸出臂31后端与目标货箱20接触并带动目标货箱20向仓库容器的方向运动，由于伸出臂31前端的拨杆32呈竖直状态，暂存隔板22与仓库容器之间的通道被打开，使目标货箱20在伸缩调节组件5及拨杆32的作用下移动至仓库容器中。

本实施例中，通过设置拨杆32拨动目标货箱20的方式带动目标货箱20运动，能够简化取箱组件3的结构，方便取箱组件3的操作，减小取箱组件3对目标货箱20定位的要求，同时能够适用于多种尺寸和外形的目标货箱20的取放。在其他一个实施例中，还可以是取箱组件3仅包括伸出臂31，通过伸出臂31对目标货箱20的夹抱作用实现对目标货箱20的夹取和放置。在其他另一个实施例中，还可以采用其他形式和结构的取箱组件3实现对目标货箱20的取放作用。

在本实施例中，伸缩调节组件5为二级伸缩结构，有利于在增加伸缩调节组件5伸出的最大长度的同时，减小伸缩调节组件5缩回时的尺寸，从而减小搬运机器人10的整体尺寸。具体地，图2为本发明实施例提供的伸缩调节组件在第一方向的结构示意图，图3为本发明实施例提供的伸缩调节组件在第二方向的结构示意图，图4为本发明实施例提供的伸缩传动组件的结构示意图。如图2-4所示，伸缩调节组件5包括连接板51、伸缩板52、伸缩传动组件和伸缩驱动组件55。

连接板51、伸缩板52以及伸出臂31之间相互平行，连接板51用于实现伸缩调节组件5与升降调节组件4的连接，连接板51的外侧设置有链条连接件和两个滑块，链条连接件与升降链条421连接，两个滑块分别与两根滑轨滑动连接，实现连接板51平稳升降。伸缩板52位于连接板51的内侧，伸缩板52位于连接板51和伸出臂31之间且分别与连接板51及伸出臂31连接。伸缩板52能够相对连接板51伸缩，伸出臂31能够相对伸缩板52伸缩。

在本实施例中，伸缩传动组件采用二级同步伸缩，即当伸缩板52相对连接板51伸缩时，伸出臂31同步相对伸缩板52伸缩，从而能够提高伸缩调节组件5的伸缩运行效率，提高搬运机器人10的取箱效率。

伸缩传动组件包括设置在连接板51和伸缩板52之间的第一伸缩传动组件53和设置在伸缩板52和伸出臂31之间的第二伸缩传动组件54。

在本实施例中，第一伸缩传动组件53包括主传动组件，其中主传动组件包括设置在连接板51两端的两个伸缩链轮531，两个伸缩链轮531之间套设有与伸缩链轮531配合的第一伸缩链条532，且其中一个伸缩链轮531与伸缩驱动组件55中的驱动电机输出轴连接，由驱动电机的输出轴转动带动伸缩链轮531转动，从而带动第一伸缩链条532转动。伸缩板52位于第一伸缩链条532的上方，且伸缩板52的下侧边设置有与第一伸缩链条532配合的第二伸缩链条533，通过第二伸缩链条532的转动带动第二伸缩链条533平移运动，从而带动伸缩板52相对连接板51伸缩。

本实施例通过采用链条链轮式传动方式，能够在保持第一伸缩链条532设置位置不变的前提下，实现伸缩板52相对连接板51前后两端的伸缩，从而使伸缩调节组件5能够带动伸出臂31实现向暂存架2任意一侧的伸缩，实现搬运机器人10在不转弯换向的情况下对仓库容器两侧中任意一侧的货箱进行搬取，提高目标货箱20搬运的便利性和灵活性。在其他实施例中，还可以采用其他的传动形式带动伸缩板52相对连接板51伸缩，如丝杠螺母、齿轮齿条传动等。

在本实施例中，第一伸缩传动组件53还包括设置在伸缩调节组件5上侧的辅助传动组件，辅助传动组件包括第一传动带534和第一传动轮535。以图4中所示结构的左右方向为参考，对辅助传动组件进行描述，伸缩板52的左端(右端)设置有第一安装口，第一安装口贯穿伸缩板52的两对两侧面，第一传动轮535安装在第一安装口内并能与伸缩板52转动连接，且第一传动轮535的轴线竖直设置。第一传动带534的一端固定在连接板51的右端(左端)，第一传动带534的另一端绕过第一传动轮535并固定在伸缩板52远离连接板51的一面。当主传动组件运动带动伸缩板52相对连接板51伸缩时，第一传动带534的两端在第一传动轮535的转动作用下相互靠近或远离，辅助伸缩板52相对连接板51的伸缩运行。通过设置辅助传动组件，一方面能够提高伸缩板52相对连接板51伸缩运动的平稳性，保证伸缩调节组件5在伸缩运动过程中受力平稳，运行稳定可靠，另一方面，由于第一传动带534的两端分别相对连接板51和伸缩板52固定，能够限定伸缩板52相对连接板51的最大伸出长度，起到对伸缩板52的伸出限位作用。

第二伸缩传动组件54包括第二传动带541和第二传动轮542。以图4中所示结构的左右方向为参考，对第二伸缩传动组件54进行描述，伸缩板52的右端(左端)设置有第二安装口，第二安装口贯穿伸缩板52的相对两侧面，第二传动轮542转动安装在第二安装口内，且第二传动轮542的轴线竖直设置。第二传动带541的一端固定在伸出臂31远离连接板51的一端，第二传动带541的另一端绕过第二传动轮542固定在连接板51的左端(右端)。

当伸缩板52相对连接板51缩回时，由于第二传动带541绕过设置在伸缩板52上的第二传动轮542，且第二传动带541长度一定，第二传动轮542随伸缩板52平移运动的同时，使第二传动轮542相对第二传动带541转动，带动第二传动带541位于伸缩板52朝向连接板51一面的长度增加，伸缩板52朝向伸出臂31一面的长度减小，从而拉动伸出臂31相对伸缩板52缩回。同理，当伸缩板52相对连接板51伸出时，第二传动带541和第二传动轮542带动伸出臂31相对伸缩板52伸出。从而，当伸缩驱动组件55驱动第一伸缩传动组件53伸缩运动时，同步带动伸出臂31相对伸缩板52的伸缩，即实现伸缩调节组件5的两级同步伸缩调节。

在本实施例中，第一传动带534和第二传动带541可以为皮带，也可以为同步带、平带或链条等，第一传动轮535和第二传动轮542为与第一传动带534或第二传动带541配合的结构。

在本实施例中，连接板51、伸缩板52和伸出臂31的长度基本相同，且第一传动带534和第二传动带541的长度基本等于连接板51长度的两倍，有利于尽可能地增大伸出臂31相对伸缩板52的伸出长度以及伸缩板52相对连接板51的伸出长度，即在减小伸缩调节组件5的收缩时尺寸的同时，尽可能增大伸缩调节组件5的最大伸出长度，从而进一步减小搬运机器人10的整体尺寸。

在本实施例中，为了提高伸缩调节组件5的伸缩运动平稳性，伸缩调节组件5还包括伸缩导向组件56，伸缩导向组件56包括分别设置在连接板51内侧以及伸缩板52内侧的第一导槽561和第二导槽562，以及分别设置在伸缩板52外侧和伸出臂31外侧的第一导轨563和第二导轨564，第一导轨563与第一导槽561滑动连接，第二导轨564和第二导槽562滑动连接。

在本实施例中，伸缩调节组件还包括设置在伸出臂51的两端的限位检测开关57，用于检测伸出臂31的伸出或缩回的极限位置，从而对伸缩调节组件5的运行进行调控，保证伸缩调节组件5的运行可靠性。

在其他一个实施例中，伸缩传动组件还可以采用其他的传动形式实现二级同步伸缩，如齿轮齿条形式。在其他另一个实施例中，伸缩板52与连接板51之间以及伸缩板52与伸出臂31之间各设置一个伸缩传动组件实现伸缩板52与伸出臂31的独立伸缩。

在本实施例中，每个伸缩调节组件5均设置有一个伸缩驱动组件55，则可以使每个伸缩驱动组件55的设置不影响目标货箱20在暂存隔板22上的存放。在其他实施例中，也可以是两个伸缩调节组件5采用同一伸缩驱动组件55配合传动轴实现两个伸缩传动组件的同步运动。

在本实施例中，搬运机器人10还设置有控制组件，用于控制搬运机器人10各个动作的运行。控制组件包括控制器、订单管理模块、导航模块、信息传输模块、信息处理模块、识别模块、显示模块、报警模块及电源模块等。驱动轮机构、升降驱动组件43、伸缩驱动组件、拨杆驱动组件34、检测模块及控制组件中的各类模块均与控制器连接。

导航模块用于实现移动底盘1的自主导航功能，使搬运机器人10能够根据目标货箱20位置进行最优路径规划并依据最优规划路径自动导航至目标货箱20前方。移动底盘1的导航方式可以为二维码、条形码以及雷达SLAM导航，也可以是通过传统的电或磁引导方式引导移动底盘1运行至目标位置。

信息传输模块包括用于实现搬运机器人10与外部通讯的无线通讯模块以及用于实现搬运机器人10内部通讯的有线通讯模块。无线通讯模块主要用于与仓储物流系统中的订单管理中心进行无线通讯以接收订单信息，以实现订单管理中心对搬运机器人10的调度。有线通讯模块主要用于控制器与移动底盘1、升降调节组件4、伸缩调节组件5及取箱组件3之间的内部通讯，以控制移动底盘1移动至特定位置、取箱组件3升高或降低至特定位置、使取箱组件3伸出或缩回，或使拨杆32旋转至特定角度，从而实现取箱组件3对目标货箱20的准确获取和放置。

订单管理模块用于接收订单处理中心派送至搬运机器人10的信息，并根据搬运机器人10的搬运动作对已完成订单和未完成订单进行及时更新，方便系统对订单完成情况进行实时监控。识别模块用于识别外部信息，并转化为控制器能够处理的信息形式，如识别贴覆在底面上的条形码信息用于实现移动底盘1的路径导航，识别贴覆在目标货箱20上的标签码信息，获取目标货箱20中货物的信息，其中标签码信息可以为二维码、条形码或RFID射频码等。电源模块用于为移动底盘1进行电力控制，其包括设置在移动底盘1上的充电电池、充电端口和电源通断线路，电源模块可以为有线充电模块，也可以为无线充电模块。显示模块用于显示搬运机器人10的运行状态，如通过设置状态指示灯显示搬运机器人10的电力状况，通过设置显示屏显示订单处理状况等。报警模块用于对搬运机器人10的异常运行状态进行报警，以方便工作人员及时发现故障，报警模块可以为蜂鸣器、语音播报器和LED显示等中的一个或多个的组合。

检测组件包括用于拍摄外部环境信息的环境监测模块和用于检测障碍物的避障传感器，环境检测模块和避障传感器均与控制器连接，用于辅助移动底盘1进行导航和避障，实现搬运机器人10的顺利行走。

检测组件还包括设置在搬运机器人10上、用于定位目标货箱20位置的检测传感器。在本实施例中，检测传感器设置在取箱组件3的伸出臂31上，且每个伸出臂31的两端均设置有一个检测传感器。

当采用搬运机器人10对目标货箱20进行搬运时，搬运机器人10根据订单信息和导航信息沿仓库通道运行至目标货箱20的前方，但由于目标货箱20在仓库容器中的摆放位置倾斜、导航信息的精度以及仓库地面倾斜等原因，目标货箱20的中心与取箱组件3的中心可能不会对齐，此时，若使用取箱组件3进行取箱，可能使伸出臂31触碰到目标货箱20前面，而非伸入到目标货箱20两侧，因此，在采用导航进行初步定位后，采用检测传感器对取箱组件3相对目标货箱20的中心位置进行精确定位。

图5为本发明实施例提供的目标货箱20中心定位方法的原理图，为方便对目标货箱20中心定位方法的描述，将位于运动方向前端的两侧的两个检测传感器分别命名为第一左传感器61和第一右传感器62，将位于运动方向后端的两侧的两个传感器分别命名为第二左传感器63和第二右传感器64，第一左传感器61和第二左传感器63位于移动底盘1的同一侧，第一右传感器62和第二右传感器64位于移动底盘1的同一侧。

以目标货箱20位于搬运机器人10左侧为例，对目标货箱20中心定位方法进行描述：

搬运机器人10在运行至目标货箱20前方之前，根据目标货箱20在仓库容器上的位置，将取箱组件3升高至目标货箱20所在高度；

搬运机器人10在仓库通道中运行至目标货箱20所在范围时，第一左传感器61扫过目标货箱20的第一边沿，第一左传感器61信号由无变有，记录第一左传感器61信号突变时搬运机器人10的坐标位置X1；

搬运机器人10继续往前走，第一左传感器61扫过目标货箱20的第二边沿，第一左传感器61信号由有变无，记录第一左传感器61信号突变时搬运机器人10的坐标位置X2；

计算目标货箱20中心位置对应的搬运机器人10的坐标位置为(X2-X1/2)；

通过计算目标货箱20中心位置对应的搬运机器人10坐标，使搬运机器人10移动至坐标位置(X2-X1/2)处，即可使取箱组件3的中心与目标货箱20的中心对齐，此时，控制伸缩机构伸出，则可使两个伸出臂31分别位于目标货箱20的两侧，避免伸出臂31与目标货箱20发生碰撞或干涉，提高取箱组件3拾取目标货箱20的准确性。

在本实施例中，检测传感器为红外传感器，根据目标货箱20对红外传感器发出光线是否被目标货箱20遮挡，输出不同的检测信号。

在本实施例中，目标货箱20中心所在位置可能位于导航定位的位置前方，此时，通过驱动搬运机器人10继续向前运行至目标货箱20中心定位位置；目标货箱20中心位置也可能是位于导航定位位置后方，此时，搬运机器人10到达导航位置后，后退运行至目标货箱20中心所在位置。

当目标货箱20位于搬运机器人10右侧时，确定目标货箱20中心的方法与上述方法一致，不同之处在于，采用第一右传感器62进行检测。当搬运机器人10的运行方向与图示方向相反时，采用第二右传感器64或第二左传感器63进行位置检测。即，通过在每个伸出臂31的两端均设置一个检测传感器，能够对不同运行方向及位于搬运机器人10不同侧的目标货箱20进行准确的位置定位，提高搬运机器人10或目标货箱20取放的准确性。

在本实施例中，检测组件还可以包括用于识别位置标签码的摄像模块，仓库容器对应每个目标货箱20存放区的中心位置均设置有位置标签码，位置标签码和摄像模块结合用于精确确定上货时，搬运机器人10对应的位置坐标。

本实施例还提供了一种用于取货的货箱搬运方法，包括如下步骤：

步骤S1：搬运机器人10接收订单管理中心的订单信息并分析订单货物所在位置；

步骤S2：搬运机器人10根据订单货物所在位置规划最优行进路径，并沿仓库通道自动导航运行；

步骤S3：在搬运机器人10自动导航运行过程中，采用上述目标货箱20中心的定位方法，定位目标货箱20中心；

步骤S4：搬运机器人10移动至目标货箱20中心对应位置(X2-X1/2)处；

步骤S5：伸缩调节组件5控制伸出臂31伸出预设长度；

步骤S6：拨杆驱动组件34驱动朝向目标货箱20的拨杆32水平放置；

步骤S7：伸缩调节组件5控制伸出臂31缩回至初始状态。

步骤S8：搬运机器人10平移运动出仓库通道并运行至拣选目标位置。

本实施例还提供了一种用于上货的货箱搬运方法，包括如下步骤：

步骤S1：搬运机器人10接收到上货指令后，移动至上货区，人工或机械臂将目标货箱20放置至搬运机器人10的暂存架2上；

步骤S2：搬运机器人10根据目标货箱20在仓库容器位置规划最优行进路径，并沿仓库通道自动导航运行；

步骤S3：在搬运机器人10自动导航运行过程中，根据摄像模块和仓库容器上的位置标签码确定仓库容器中目标货箱20存放区的中心位置；

步骤S4：搬运机器人10移动至目标货箱20存放区的中心位置的对应位置；

步骤S5：拨杆驱动组件34驱动远离仓库容器一端的拨杆32水平放置；

步骤S6：伸缩调节组件5控制伸出臂31伸出预设长度；

步骤S7：伸缩调节组件5控制伸出臂31缩回至初始状态。

本实施例还提供了一种仓储物流系统，包括上述的搬运机器人10。

实施例二

图6为本发明实施例提供的搬运机器人10的结构示意图，如图6所示，本实施例提供了一种搬运机器人10，用于实现对目标货箱20的搬运。与实施例一相比，本实施例提供的搬运机器人10基本结构与实施例一提供的搬运机器人10相同，均包括移动底盘1、升降调节组件4、暂存架2、伸缩调节组件5、取箱组件3、控制组件和检测组件，且移动底盘1、升降调节组件4、伸缩调节组件5、取箱组件3、控制组件和检测组件的结构与实施例一相同，仅暂存架2的设置上存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的内容或结构进行赘述。

如图6所示，本实施例提供的搬运机器人10的暂存架2仅包括一块暂存隔板22，即该实施例提供的搬运机器人10仅能实现一次对一个目标货箱20的搬运。暂存隔板22位于升降支架41的内侧，且暂存隔板22的两侧分别与伸缩调节组件5的两个连接板51连接，以使伸缩调节组件5的升降运动带动暂存隔板22运动。

本实施例提供的搬运机器人10虽然仅能一次实现对一个目标货箱20的搬运，但由于暂存隔板22能够随伸缩调节组件5进行升降同步运动，能够实现对位于不同高度的目标货箱20进行取货或上货，提高了取货或上货的便利性和灵活性。

本实施例还提供了一种目标货箱20中心定位方法，该方法与实施例一中的方法相同，本实施例不再进行赘述。

本实施例还提供了一种用于取货的货箱搬运方法，该方法与实施例一种的方法相同，本实施例不再进行赘述。

本实施例还提供了一种用于上货的货箱搬运方法，包括如下步骤：

步骤S1：搬运机器人10接收到上货指令后，移动至上货区，人工或机械臂将目标货箱20放置至搬运机器人10的暂存架2上；

步骤S2：升降调节组件4伸缩调节组件5升高至目标货箱20所在仓库容器中的高度；

步骤S3：搬运机器人10根据目标货箱20在仓库容器位置规划最优行进路径，并沿仓库通道自动导航运行；

步骤S4：在搬运机器人10自动导航运行过程中，根据摄像模块和仓库容器上的位置标签码确定仓库容器中目标货箱20存放区的中心位置；

步骤S5：搬运机器人10移动至目标货箱20存放区的中心位置的对应位置；

步骤S6：拨杆32驱动组件驱动远离仓库容器一端的拨杆32水平放置；

步骤S7：伸缩调节组件5控制伸出臂31伸出预设长度；

步骤S8：伸缩调节组件5控制伸出臂31缩回至初始状态。

本实施例还提供了一种仓储物流系统，包括上述的搬运机器人10。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种搬运机器人，其特征在于，包括：

移动底盘(1)，设置为驱动所述搬运机器人沿相邻的库存容器之间的通道移动；

升降调节组件(4)，设置在所述移动底盘(1)上；

取箱组件(3)，设置在所述升降调节组件(4)上，所述取箱组件(3)设置为对所述搬运机器人行驶通道左右两侧的任意一侧的所述库存容器上的目标货箱(20)进行取放操作；

伸缩调节组件(5)，设置在所述升降调节组件(4)上并与所述取箱组件(3)连接，所述伸缩调节组件(5)设置为带动所述取箱组件(3)双向水平伸缩，以带动所述取箱组件(3)对所述搬运机器人行驶通道左右两侧的任意一侧的所述库存容器上的目标货箱(20)进行取放操作；

所述升降调节组件(4)还设置为带动所述伸缩调节组件(5)和所述取箱组件(3)竖直升降；

所述伸缩调节组件(5)水平伸缩的方向与所述移动底盘(1)移动的方向垂直；

暂存架(2)，包括支架体(21)和暂存隔板(22)，支架体(21)竖直设置在移动底盘(1)顶部，用于支撑和连接暂存隔板(22)，多个暂存隔板(22)沿支架体(21)的高度方向平行间隔设置，所述暂存隔板(22)设置于所述升降调节组件(4)上，并与所述伸缩调节组件(5)连接，与所述伸缩调节组件(5)同步升降，所述暂存隔板(22)设置为暂存目标货箱(20)。

2.根据权利要求1所述搬运机器人，其特征在于，所述取箱组件(3)包括：

两个伸出臂(31)，两个所述伸出臂(31)平行且相对设置在所述暂存隔板(22)的两侧，每个所述伸出臂(31)均连接有一个所述伸缩调节组件(5)。

3.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，每个所述伸出臂(31)的两端均设置有检测传感器，用于检测所述货箱(20)的位置。

4.根据权利要求3所述的搬运机器人，其特征在于，所述检测传感器包括第一左传感器(61)、第一右传感器(62)、第二左传感器(63)和第二右传感器(64)，所述第一左传感器(61)和第二左传感器(63)位于所述移动底盘(1)的同一侧，所述第一右传感器(62)和第二右传感器(64)位于所述移动底盘(1)的同一侧。

5.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，所述取箱组件(3)还包括：

拨杆(32)，每个所述伸出臂(31)的两端均转动连接有所述拨杆(32)，所述拨杆(32)的旋转轴线与所述伸出臂(31)的长度方向平行；

拨杆驱动组件(34)，设置于所述伸出臂(31)上，用于驱动所述拨杆(32)转动。

6.根据权利要求5所述的搬运机器人，其特征在于，所述拨杆驱动组件(34)连接有拨杆传动轴(33)，所述拨杆传动轴(33)两端均连接有所述拨杆(32)，且位于同一所述拨杆传动轴(33)两端的拨杆(32)相互垂直。

7.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，所述伸缩调节组件(5)包括：

连接板(51)，与所述升降调节组件(4)连接；

伸缩板(52)，能够沿所述连接板(51)伸缩，所述伸出臂(31)能够沿所述伸缩板(52)伸缩。

8.根据权利要求7所述的搬运机器人，其特征在于，所述伸缩板(52)与所述连接板(51)之间以及所述伸出臂(31)与所述伸缩板(52)之间同步伸缩。

9.一种取货箱方法，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的搬运机器人(10)按照所述方法从库存容器中取至少一个目标货箱(20)，所述至少一个目标货箱(20)位于所述搬运机器人(10)行驶通道的左右两侧中的至少一侧的库存容器上，所述方法包括如下步骤：

所述搬运机器人(10)行进至所述目标货箱(20)所在位置的对应位置；

所述伸缩调节组件(5)带动所述取箱组件(3)伸向搬运机器人(10)行驶通道的左右两侧中存放有目标货箱(20)的库存容器所在的一侧，并由所述取箱组件(3)从库存容器中取出目标货箱(20)。

10.根据权利要求9所述的取货箱方法，其特征在于，所述取箱组件(3)包括：两个伸出臂(31)、拨杆(32)、拨杆驱动组件(34)，每个所述伸出臂(31)的两端均转动连接有所述拨杆(32)，拨杆驱动组件(34)设置于所述伸出臂(31)上，用于驱动所述拨杆(32)转动，所述取箱组件(3)从库存容器中取出目标货箱(20)具体包括：

所述拨杆驱动组件(34)驱动朝向所述目标货箱(20)的所述拨杆(32)水平放置；

所述伸缩调节组件(5)控制所述伸出臂(31)缩回至初始状态，将所述目标货箱(20)移动至所述暂存隔板(22)上。

11.根据权利要求10所述的取货箱方法，其特征在于，每个所述伸出臂(31)的两端均设置有检测传感器，用于检测所述目标货箱(20)的位置，所述搬运机器人(10)行进至所述目标货箱(20)所在位置的对应位置具体包括：

所述升降调节组件(4)带动所述伸缩调节组件(5)和所述取箱组件(3)升高至所述目标货箱(20)所在高度；

所述搬运机器人(10)沿所述通道移动，且所述搬运机器人(10)在移动过程中，所述检测传感器依次扫描目标货箱(20)的两侧边沿；

记录所述检测传感器第一次扫描到所述目标货箱(20)边沿时搬运机器人(10)的位置X1以及所述检测传感器第二次扫描到目标货箱(20)边沿时搬运机器人(10)的位置X2；

计算所述目标货箱(20)的中心位置为(X2-X1)/2；

所述搬运机器人(10)移动至(X2-X1)/2位置处。

12.一种放货箱方法，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的搬运机器人(10)按照所述方法将至少一个目标货箱(20)存放在库存容器中，所述至少一个目标货箱存放在所述搬运机器人(10)行驶通道左右两侧中的至少一侧的库存容器上，所述方法包括如下步骤：

所述搬运机器人(10)携带所述目标货箱(20)行进至所述目标货箱的存放位置的对应位置；

所述伸缩调节组件(5)带动所述取箱组件(3)伸向搬运机器人(10)行驶通道的左右两侧中存放目标货箱(20)的库存容器所在的一侧，并由所述取箱组件(3)将目标货箱(20)放入库存容器中。