CN111731746B - 一种搬运机器人及仓储物流系统 - 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和仓储物流系统。其中，搬运机器人包括：机器人本体；暂存架，设置在所述机器人本体上且具有货箱暂存区；托板组件，设置于所述暂存架上，所述托板组件包括托举件，所述托举件被配置为能相对于所述机器人本体竖直升降，且所述托举件能够相对其所在所述暂存架的安装位置旋转，以使所述托举件在能够托举货箱的工作位置及在不能托举所述货箱的空闲位置之间切换。仓储物流系统包括上述的搬运机器人，货箱搬运方法应用于上述仓储物流系统中对货箱进行搬运。本发明公开的搬运机器人和仓储物流系统，简化了搬运机器人的结构，降低了货箱搬运的能耗，提高货箱搬运的效率。

Description

一种搬运机器人及仓储物流系统

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及仓储物流系统。

背景技术

电子商务的快速发展，促进仓储物流行业的快速兴起。为提高仓储物流的效率、降低仓储物流的成本及提高仓储物流的准确性，传统以人力为主的仓储物流模式已转化为以机器人为主的智能仓储模式。

现有的智能仓储模式一般采用“货架到人”的拣选方式，即采用机器人将存放有待取放货物的目标货架搬运至人工拣选工位，再由人工将目标货架上的货品取出放入订单箱中，虽减小了仓库工作人员的劳动强度。但由于机器人需要将整个目标货架均搬运至拣选区域，而待拣选的目标货箱可能仅是目标货架上的一个或几个货箱，增加了机器人搬运的负载，造成了极大的资源浪费。

图1为现有技术中的一种搬运货箱的机器人，如图1所示，其包括驱动单元100、货箱存储单元200和货箱传输单元300，其中驱动单元100承载货箱存储单元200和货箱运输单元300共同运动，货箱存储单元200包括一个或多个货箱存储空间，货箱传输单元300被配置为在货箱存储空间和货架之间传输货箱400。其中，货箱传输单元300包括用于放置货箱的框架310、用于带动货箱400升降的升降装置320、用于带动货箱400伸缩的伸缩叉齿330以及用于带动货箱400旋转的旋转装置340。

现有技术提出的搬运货箱的机器人，能够实现机器人对货箱400而非货架的搬运，提高了搬运机器人的搬运效率。但在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中货箱传输单元中，需要采用升降装置320、伸缩叉齿330配合旋转装置340才能将货箱顺利地从货架上输送至货箱存储单元200中，货箱传输单元300结构复杂，成本较高；每次取货或上货的过程中，均会涉及伸缩叉齿330伸出及缩回以抓取或放置货箱、升降装置320带动伸缩叉齿升降以将伸缩叉齿上的货箱放置特定层的货箱存储空间及旋转装置340转动等操作，操作控制复杂，能耗较大。

发明内容

本发明实施例的一个目的在于提供一种搬运机器人，简化搬运机器人的结构，降低搬运机器人的能耗，提高搬运机器人对货箱的搬运效率。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种仓储物流系统，提高仓储物流效率，降低仓储物流能耗。

为实现上述目的，本发明的实施例采用下述技术方案：

一种搬运机器人，包括：

机器人本体；

暂存架，设置在所述机器人本体上；

托板组件，设置于所述暂存架上，所述托板组件包括托举件，所述托举件被配置为能相对于所述机器人本体竖直升降，且所述托举件能够相对其所在所述暂存架的安装位置旋转，以使所述托举件在能够托举货箱的工作位置及在不能托举所述货箱的空闲位置之间切换。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述托举件的旋转中心竖直设置，以能够在水平方向上旋入所述货箱下方。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述暂存架包括：

立架，所述立架围成前侧开口的货箱暂存区，所述货箱暂存区沿竖直方向包括多个货箱暂存位置，且每个所述货箱暂存位置底部均设置有所述托板组件。

作为一种搬运机器人的优选方案，位于同一货箱暂存位置的所述托举件的上表面位于同一水平面。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述立架包括：

支撑竖杆，所述支撑竖杆的底端与所述机器人本体连接；

支撑横杆，水平连接在所述支撑竖杆之间，所述托板组件设置在所述支撑横杆上。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述托板组件还包括：

旋转驱动件，所述旋转驱动件驱动所述托举件。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述支撑横杆的横截面为“L”型，所述托举件设置在形成所述“L”型的横板部上，所述旋转驱动件位于形成所述“L”型的纵板部的外侧。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述托板组件还包括：

固定座，所述固定座固定于所述支撑横杆上；

旋转套，设置于所述固定座中，所述旋转套套设于所述旋转驱动件的输出轴上且与所述托举件连接；

轴承，设置在所述固定座与所述旋转套之间。

作为一种搬运机器人的优选方案，所述机器人本体上设置有顶升机构，所述暂存架与所述顶升机构连接。

一种仓储物流系统，包括如上所述的搬运机器人。

作为一种仓储物流系统的优选方案，所述仓储物流系统还包括货箱和货架，所述货架包括：

固定支架，竖直设置在地面上；

支撑臂，其水平延伸，所述支撑臂设置有至少一对，每对所述支撑臂中的两个所述支撑臂平行间隔设置且位于同一竖直高度上，所述货箱搭设在所述支撑臂上，以形成货箱存放区。

作为一种仓储物流系统的优选方案，每对所述支撑臂之间的距离小于所述货箱的宽度，且所述货箱的宽度小于所述暂存架的宽度。

作为一种仓储物流系统的优选方案，所述货箱暂存区沿竖直方向包括多个货箱暂存位置，所述货箱存放区与所述货箱暂存位置的个数相同。

本发明的实施例的有益效果在于：

本发明实施例提供的搬运机器人，通过设置能在工作位置和空闲位置转换的托举件，当搬运机器人运行至目标货箱的前方时，使搬运机器人相对目标货箱运动，使目标货箱伸入货箱暂存区中，并使与该货箱暂存区对应的托举件水平转动至工作位置，以使托举件位于货箱下方，通过控制托板组件升高，使托举件接触货箱并带动货箱抬升，既能够在不干涉货架在其他货箱存放的基础上，带动货箱与货架脱离接触，并使货箱存放至搬运机器人的货箱暂存区中，避免货箱搬运过程中，采用伸缩叉齿的伸缩运动带动货箱脱离货架，简化了搬运机器人的结构，提高搬运机器人的搬运效率，降低搬运机器人的能耗。

本发明实施例提供的仓储物流系统，通过采用上述的搬运机器人，能够提高仓储物流的效率，降低仓储物流在货箱搬运时的能耗。

附图说明

图1是现有技术提供的一种搬运货箱的机器人；

图2是本发明实施例一提供的搬运机器人的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是本发明实施例一提供的托板组件的剖视图；

图6是本发明实施例二提供的仓储物流系统的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的取货方法的流程图；

图8是本发明实施例三提供的上货方法的流程图。

图中标记如下：

100－驱动单元；200－货箱存储单元；220－托板；300－货箱传输单元；310－框架；320－升降装置；330－伸缩叉齿；340－旋转装置；400－货箱；

1－搬运机器人；11－机器人本体；12－暂存架；121－立架；1211－支撑立杆；1212－支撑横杆；122－连接底板；123－加强杆；124－货箱暂存区；13－托板组件；131－托举件；132－旋转驱动件；1321－输出轴；133－固定座；134－旋转套；135－轴承；

2－货架；21－固定支架；211－固定竖杆；212－连接支杆；22－支撑臂；23－货箱存放区；

3－货箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施例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2为本发明实施例提供的搬运机器人1的结构示意图，如图2所示，本实施例提供了一种搬运机器人1，主要应用于仓储物流系统中，对货箱进行搬运，如对存放有订单货物或快递的货箱进行分拣或运输，也可以应用到其他需要对货箱进行搬运的场所，本实施例对搬运机器人1的应用仅为示例性，本实施例并不对此进行限制。

具体地，如图2所示，本实施例提供的搬运机器人1包括：机器人本体11，用于实现搬运机器人1在地面上的移动，以实现搬运机器人1对货箱的搬运；暂存架12，设置在机器人本体11上，用于固定、支撑和暂存需要搬运的目标货箱，暂存架12由立架121围成有前侧开口的货箱暂存区124；托板组件13，设置在暂存架12上并能相对机器人本体11竖直升降，且每个货箱暂存区124均设置有托板组件13。托板组件13包括托举件131，托举件131能相对立架121转动，以使托举件131在能托举货箱的工作位置及在不能托举货箱的空闲位置之间进行切换；控制组件，用于控制搬运机器人1的运行状态；检测组件，用于检测搬运机器人1的工作状态及外界环境状态，辅助控制组件对搬运机器人1进行智能化控制。

本实施例提供的搬运机器人1，通过设置能在工作位置和空闲位置转换的托举件131，当搬运机器人1运行至目标货箱的前方时，使搬运机器人1相对目标货箱运动，使目标货箱伸入货箱暂存区124中，并使与该货箱暂存区124对应的托举件131转动至工作位置，以使托举件131位于货箱下方，通过控制托板组件13升高，使托举件131支撑货箱并带动货箱抬升，既能够在不干涉货架在其他货箱存放的基础上，带动货箱与货架脱离接触，并使货箱存放至搬运机器人1的货箱暂存区124中，避免货箱搬运过程中，采用伸缩叉齿的伸缩运动带动货箱脱离货架，简化了搬运机器人1的结构，提高搬运机器人1的搬运效率，降低搬运机器人1的能耗。

为方便后续描述，建立图2所示的坐标系，其中，X方向和Y方向为水平方向，Z方向为竖直方向，且X、Y和Z轴的设置满足右手法则。在本实施例中，X方向与搬运机器人的运行方向垂直，Y方向与搬运机器人的运动方向平行。

具体地，机器人本体11包括壳体和设置在壳体底部的驱动轮机构，驱动轮机构用于实现机器人本体11的平移、转弯或旋转运动。驱动轮机构可以采用差速驱动的形式，也可以采用单驱动机构、双驱动机构或多轮驱动结构等，本实施例不对机器人本体11的驱动形式进行具体限制，只要能够实现机器人本体11的前进、后退、转弯、原地旋转等形式的驱动轮结构均可。且驱动轮结构为机器人领域的常规技术手段，本实施例不再进行赘述。

在本实施例中，优选地，机器人本体11采用顶升式机器人，即机器人本体11上设置有顶升机构，顶升机构包括顶升驱动组件、顶升传动组件以及顶升托盘，顶升驱动组件和顶升传动组件设置在机器人本体11内部，顶升托盘位于机器人本体11底部，且顶升驱动组件通过顶升传动组件与顶升托盘连接，并带动顶升托盘竖直升高或降低。暂存架12与顶升托盘连接，即能够通过顶升机构带动暂存架12竖直升降，即带动托板组件13竖直升降，避免额外设置驱动托板组件13或暂存架12竖直升降的升降机构，简化搬运机器人1的结构复杂性。

在其他一个实施例中，机器人本体11为非顶升式的机器人，且每个托板组件13与暂存架12支架设置有升降调节机构，以在保持暂存架12相对机器人本体11固定的同时，能够使托板组件13相对暂存将竖直升降。该种设置方式，能够在取放货箱时，仅使对应的货箱存放区124中的货箱暂存位置的托板组件13升降，能够降低升降调节所需的能耗，但需要每个托板组件13均对应设置升降调节组件。

在其他另一个实施例中，机器人本体11为非顶升式机器人，且暂存架12与机器人本体11之间通过升降调节机构连接，能够实现暂存架12相对机器人本体11的竖直升降，从而实现托板组件13相对机器人本体11的竖直升降。

在本实施例中，顶升机器人或非顶升式机器人均可采用现有的机器人产品，本实施例不对机器人的具体结构进行限制和赘述。且升降调节机构的设置为本领域的常规技术手段，本实施例同样不再进行赘述。

在本实施例中，暂存架12包括两个沿Y方向竖直设置的立架121，且两个立架121沿X方向平行且间隔设置，两个立架121之间形成上述的货箱暂存区124，且货箱暂存区124沿竖直方向形成有多个货箱暂存位置。托板组件13设置在立架121上，且托举件131能够相对立架121旋转。每个立架121对应每个货箱暂存位置的底部均设置有托板组件13，以使每个货箱暂存位置的相对两侧都设置有用于支撑货箱的托举件131，实现对货箱的平稳支撑。

在本实施例中，通过设置两个平行且间隔的立架121，使两个立架121之间形成上述的货箱暂存区124，能够使搬运机器人1对货架上货箱进行取放搬运时，使搬运机器人1运行至两个立架121分别位于目标货架的两侧的位置，此时，通过使托举件131展开，使托举件131与货箱底部接触并对货箱进行抬升，即能够带动货箱与货架脱离接触并使货箱存放至暂存架12的货箱暂存区124中，由于货箱的两侧均存在托板组件13进行支撑，提高了托板组件13对货箱取放时的支撑稳定性，且能够减小单个托板组件13的体积和尺寸，从而减小搬运机器人1的尺寸。

在其他实施例中，暂存架11可以包括一个沿X方向设置的立架，立架为框架式或板状结构，立架上沿竖直方向虚拟形成一个或多个货箱暂存位置。立架上沿X方向间隔设置一组或多组托板组件，当需要在货架上搬取货箱时，机器人本体11伸入货架底部，使立架正面朝向货架，且使目标货箱伸入货箱暂存区。此时，旋转托举件，使托举件沿Y方向伸出，以使托举件与货箱底部接触。该种设置方式，由于仅货箱的一侧设置有托举件，需要增加单个托举件的长度，以增大对托举件对货箱的托举稳定性。

在本实施例中，立架121的设置方向与机器人本体11的运行方向相同，以使驱动搬运机器人1运行至目标货箱对应货架的前方时，搬运机器人1能够直接朝向货架或远离货架运动，以使目标货箱进入货箱暂存区124或脱离货箱暂存区124。

更为优选地，在本实施例中，立架121为框架式结构，其包括沿机器人本体11的运动方向平行且间隔设置的两个支撑竖杆1211，两个支撑竖杆1211之间连接有水平设置的支撑横杆1212，托板组件13连接在支撑横杆1212上。通过设置框架式结构的立架121，能够降低立架121的质量，从而减小机器人本体11在载荷，进而减小搬运机器人1的能耗；同时，支撑横杆1212的设置，能够方便托板组件13在立架121上的设置。在其他实施例中，立架121可以为板状结构，托板组件13设置在板状结构上。

更为优选地，为了实现搬运机器人1对多个货箱的同时搬运，暂存架12沿竖直方向设置有多个货箱暂存位置。即，在本实施例中，立架121上沿竖直方向间隔设置有多个支撑横杆1212，且两个立架121上的支撑横杆1212一一对应设置。位于同一个立架121上的相邻两个支撑横杆1212与另一个立架121上对应的两个支撑横杆1212之间形成的空间即为一个货箱暂存位置，且该四个支撑横杆1212上，位于下方的两个支撑横杆1212即为该货箱暂存位置对应的支撑横杆1212，其支撑横杆1212上设置有与该货箱暂存位置对应的托板组件13。

为了提高暂存架12对货箱存放的稳定性，在本实施例中，暂存架12还包括连接底板122，两个支架的底端均与连接底板122连接。对于顶升式机器人本体11，连接底板122与顶升托盘连接；对于非顶升式机器人，连接底板122与机器人本体11顶部固定连接。连接底板122的设置，能够增加暂存架12与机器人本体11的接触面积，提高暂存架12与机器人本体11之间的连接稳定性。

在本实施例中，暂存架12与机器人本体11之间的连接方式优选为螺纹连接等可拆卸连接方式，以方便机器人本体11的通用化设计以及暂存架12的灵活性，提高搬运机器人1的通用性和使用灵活性。

进一步地，暂存架12还包括连接在两个立架121顶部的加强杆123，且优选地，位于不同立架121上且相对的两个支撑竖杆1211之间连接有一个加强杆123，能够防止立架121上端失稳造成的两个立架121相对倾斜，提高暂存架12的结构刚度。

在本实施例中，托板组件13设置在支撑横杆1212上，具体地，图3为图2中A处的局部放大图，图4为图2中B处的局部放大图，其中，如图3显示的是托举件131在空闲位置时相对立架121的位置示意图，图4显示的是托举件131处于工作位置时相对立架121的位置示意图，图5为托板组件13的剖视图。

如图3－5所示，托板组件13包括托举件131、旋转驱动件132及固定座133，其中，托举件131用于接触并支撑货箱，旋转驱动件132用于带动托举件131转动，固定座133用于实现托板组件13与支撑横杆1212之间的连接。具体地，在本实施例中，支撑横杆1212为横截面为“L”型的板状结构，其包括横板部和纵板部。固定座133的上端与横板部的下表面连接，固定座133的下端与旋转驱动件132连接，托举件131设置在横板部的上表面，托举件131的下表面垂直连接有旋转套134。

横板部上开设有竖直贯通的通孔，固定座133上开设有穿接孔，旋转套134穿过通孔并伸入穿接孔中与固定座133转动连接。旋转驱动件132的输出轴1321伸入穿接孔中与旋转套134固定连接。优选地，旋转套134的内壁与输出轴1321的外壁过盈配合，使输出轴1321紧密插接在旋转套134之中，简化旋转套134与输出轴1321之间的连接。更为优选地，旋转套134的内壁与输出轴1321的外壁上对应设置有销孔，使旋转套134与输出轴1321之间通过销防止两者产生相对转动。

在本实施例中，更为优选地，旋转套134的外壁与穿接孔的内壁之间设置有轴承135，用于减小旋转套134与穿接孔内壁之间的转动摩擦力，并降低对旋转套134的磨损。且轴承135沿旋转套134的轴向间隔设置有两个。轴承135的设置及轴承135在旋转套134上的限位为本领域的常规技术手段，本实施例不再进行赘述。

在本实施例中，优选地，固定座133和旋转驱动件132位于竖板部的外侧，能够使竖板部对旋转驱动件132提供保护，防止货箱进入货箱暂存区时对旋转驱动件造成碰撞。在其他实施例中，支撑横杆1212也可以仅包括横板部。

在本实施例中，通过设置固定座133，能够实现托板组件13与支撑横杆1212之间的固定，简化支撑横杆1212与托板组件13之间的连接。且优选地，固定座133与支撑横杆1212采用螺纹等可拆卸连接方式。在其他实施例中，固定座133也可以与支撑横杆1212一体成型。

在本实施例中，旋转驱动件132的输出轴1321与旋转套134均呈竖直设置，使托举件131无论出于工作位置或空闲位置均呈水平设置，该种设置方式，由于托板组件13在货架上拾取货箱时位于货箱下方，有利于避免托板组件13上、下方的货箱对托举件131旋转造成的干涉，且减小托举件131旋转所需的空间。在其他实施例中，旋转驱动件132的输出轴1321可以水平设置，且使输出轴1321垂直于支撑横杆1212的长度方向，以使托举件131在工作位置时呈水平设置，在空闲位置时，呈竖直设置。该种设置方式，需要保证在货箱伸入货箱暂存区124的初始状态，支撑横杆1212与相邻货箱之间的距离大于托举件131的长度，以避免托举件131旋转时与货架上的货箱发生碰撞。

在本实施例中，位于同一货箱暂存位置的托举件131的上表面位于同一水平面上，以实现对货箱的水平支撑，提高对货箱的支撑稳定性。

在本实施例中，更为优选地，托举件131为板状结构，且当托举件131处于工作位置时，托举件131水平设置，能够增加与货箱底部的接触面积，提高对货箱的托举稳定性。在其他实施例中，托举件131也可以为杆状结构或其他形状的结构。

在本实施例中，优选地，当托举件131处于空闲位置时，托举件131位于支撑横杆1212的正上方，能够减小托举件131对货箱暂存区124的占用，且能避免搬运机器人1朝向货架移动过程中，货架等结构对托举件131的碰撞。在其他实施例中，当托举件131处于空闲位置时，托举件131也可以位于支撑横杆1212的外侧。

在本实施例中，优选地，当托举件131处于工作位置时，托举件131沿垂直于支撑横杆1212的长度方向延伸，以增大托举件131与货箱的接触面积，提高托举件131和货箱的受力平稳性。在其他实施例中，当托举件131处于工作位置时，托举件131也可以位于支撑横杆1212的内侧并相对支撑横杆1212呈倾斜设置。

在本实施例中，优选地，旋转驱动件132为私服电机，能够较好地控制旋转驱动件132的旋转角度。且更为优选地，旋转驱动件132为舵机，体积较小，控制精度高。

在本实施例中，优选地，旋转驱动件132的旋转角度为90°，有利于对托举件131的旋转位置进行确定，提高托举件131运动状态的精度。在其他实施例中，也可以通过设置限位件限制托举件131的旋转角度。

在本实施例中，旋转驱动件132与托举件131之间通过旋转套134连接，提高旋转驱动件132与托举件131之间的连接稳定性和便利性。在其他实施例中，旋转驱动件132的输出轴1321也可以直接与托举件131连接，或旋转驱动件132的输出轴1321通过齿轮等传动组件与托举件131连接。本实施例不对旋转驱动件132与托举件131之间的连接关系进行限定。

为提高货箱取放过程中，对货箱的支撑稳定性，优选地，每一个支撑横杆1212上沿其长度方向设置有多个托板组件13，在保持对货箱支撑稳定性的同时，减小单个托板组件13中托举件131的尺寸，有利于避免托举件131的旋转干涉。在本实施例中，每根支撑横杆1212上设置有两个托板组件13，在其他实施例中，每根支撑横杆1212上的托板组件13的个数可以为三个或更多个。

在本实施例中，每个托板组件13中均设置有旋转驱动件132，即旋转驱动件132与托举件131一一对应设置，有利于简化托板组件13的整体结构。在其他实施例中，位于同一侧的多个托举件131也可以采用同一个旋转驱动件132驱动，即一个旋转驱动组件的输出轴1321通过传动组件与多个支撑件连接，实现同一侧多个旋转驱动件132的同步转动。

在本实施例中，为更好地控制搬运机器人1的运行，搬运机器人1还设置有控制组件。控制组件包括控制器、信息传输模块和信息处理模块等。驱动轮机构、顶升机构、旋转驱动件132、信息传输模块和信息处理模块均与控制器连接。

信息传输模块包括用于实现搬运机器人1与外部通讯的无线通讯模块以及用于实现搬运机器人1内部通讯的有线通讯模块。无线通讯模块主要用于与订单管理中心进行无线通讯以接收订单信息：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的位置，并将取货品的位置信息通过无线通讯模块发送至搬运机器人1。搬运机器人1接收到取货信息及取货品的位置信息后，控制机器人本体11运动至对应位置信息处的仓库货架处，将对应货品的目标货箱取出放置在搬运机器人1的货箱暂存区124中，取货完毕的搬运机器人1将货箱搬运至员工处理区。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需放置的位置信息。订单管理中心调度搬运机器人1至员工处理区，员工处理与将待上货货箱放置在搬运机器人1的货箱暂存区124，且订单管理中心将上货信息及位置信息通过无线通讯模块发送至搬运机器人1，搬运机器人1根据位置信息控制机器人本体11运动至对应位置信息处的货架上，并将待上货货箱从货箱暂存区124放置至仓库的货架指定位置。

有线通讯模块主要用于控制器与驱动轮机构、顶升机构及旋转驱动件132之间的通讯，以控制机器人本体11运动至特定位置、控制顶升机构竖直升降或控制旋转驱动件132转动特定角度，从而控制搬运机器人1各部分的运行。

在本实施例中，搬运机器人1还包括智能导航系统，智能导航系统与控制器连接，在控制器接收订单信息和每个订单货品对应的位置信息后，将各货品的位置信息传输至智能导航系统，智能导航系统自主规划到达每个位置信息的最优路径。或订单管理中心可以根据订单信息生成搬运机器人1的最优路径，并通过无线通讯模块传输至搬运机器人1的智能导航系统，使搬运机器人1依据最优路径依次到达至每个货品对应的位置信息。在本实施例中，智能导航系统可以包括二维码导航、惯性导航或SLAM导航等，也可以同时结合两种或者两种以上导航方式。

为实现搬运机器人1的更好运行，搬运机器人1上还设置有检测组件。检测组件包括用于检测道路障碍的避障传感器，使搬运机器人1运行过程中，避免道路障碍而顺利运行。

检测组件还包括用于检测每层货箱暂存位置是否存放有货物的货箱检测装置。货箱检测装置可以为设置在支撑横杆1212上的压力传感器等，从而判断搬运机器人1是否处于满载状态，有利于搬运机器人1的货箱暂存位置均存有目标货箱时，及时使处于满载状态下的搬运机器人1运动至员工处理区进行订单分批处理。货箱检测装置还可以为设置在货箱暂存位置的扫码仪，通过扫描货箱上的二维码或条形码，判断是否有货箱在货箱暂存位置且能够获得对应层的货箱中货物信息，有利于控制器或订单管理中心及时获取哪些订单货物已被搬运机器人1搬送。

进一步地，可以在搬运机器人1上设置显示屏，用于显示搬运机器人1接收的订单信息和搬运机器人1上已搬运的货箱信息，同时可以显示每层货箱暂存位置对应的货箱信息，有利于员工处理区的员工对货物的快速拣选，以及进行订单货物的核对和规整。

本实施例提供的搬运机器人1，不仅能够根据订单调配智能仓储机器人取货、上货，同时具有入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，实现对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用。

实施例二

图6为本发明实施例提供的仓储物流系统的部分结构示意图，如图6所示，本实施例提供了一种仓储物流系统，其包括货架2、货箱3和上述的搬运机器人1。本实施例提供的仓储物流系统，至少能够实现对货架2上货箱3的搬运，以实现目标货品的拣选操作，且更为优选地，本实施例提供的仓储物流系统还能够实现货品在货架2上的上货、包裹分拣等常规仓储物流操作。

具体地，如图6所示，在本实施例中，货架2包括竖直设置的固定支架21和水平设置的支撑臂22。固定支架21用于支撑和固定货架2，使货架2稳定设置在地面上，支撑臂22用于放置和支撑货箱3。

为方便描述，建立如图6所示的坐标系，其中，X方向和Y方向位于同一水平面上，Z方向为竖直方向，且X、Y和Z坐标轴满足右手法则。即，在本实施例中，X方向为货箱3的长度方向，Y方向为货箱3的宽度方向，Z方向为货箱3的高度方向。

优选地，在本实施例中，固定支架21为框架式结构，其包括两根竖直设置的固定竖杆211和水平连接在两根固定竖杆211之间的连接支杆212，且连接支杆212沿固定竖杆211的长度方向均匀间隔设置有多个，以增加固定支架21的刚度和结构强度。固定竖杆211的下端连接有水平设置的连接板，用于与地面连接，增加与地面的接触面积，提高固定支架21在地面上的支承稳定性。框架式结构的固定支架21，能够在保证固定支架21结构强度和刚度的同时，减小固定支架21的重量。在其他实施例中，固定支架21还可以为竖直设置的板状结构，或可以为板状结构与杆状结构的组合。

支撑臂22沿垂直于固定支架21所在的平面延伸，且支撑臂22在固定支架21上成对设置，每一对支撑臂22中的两个支撑臂22位于同一竖直高度且沿连接支杆212的长度方向间隔设置，以实现对一个货箱3的支撑连接。在本实施例中，优选地，支撑臂22与固定竖杆211垂直连接，以缩小货架2的整体尺寸，且提高货架2的结构强度。在其他实施例中，支撑臂22也可以连接在连接支杆212上。进一步地，为增强货架2的整体结构强度，支撑臂22与固定竖杆211之间连接有加强筋。

在本实施例中，货箱3为上端开口且横截面为矩形的箱体式结构。优选地，位于同一竖直高度上的两根支撑臂22之间的距离小于货箱3底部沿X方向的宽度，以使货箱3存放在货架2上时，货箱3的底部支承在两个支撑臂22上，每个支撑臂22均距离货箱3沿Y方向的底部边缘一定距离，以为托举件131对货箱3的底部接触和支撑提供空间。

在本实施例中，采用一对支撑杆对货箱3进行支撑，在其他实施例中，也可以采用支撑隔板实现对货箱3的支撑，此时，搬运机器人1运动使货箱3进入货箱暂存区124后，支撑隔板能够与货箱3底部接触以对货箱3进行托举，支撑隔板沿X方向的长度小于货箱3沿X方向的长度。

在本实施例中，货箱3的底部支承在两根支撑臂22上，能够减小货箱3的受力，提高对货箱3的支撑稳定性。在其他实施例中，货箱3可以在至少沿Y方向设置的两个侧面上向外凸设有凸缘，凸缘分别搭设在对应的支撑臂22上，同样能够实现对货箱3的支撑作用。

在本实施例中，优选地，货箱3沿Y方向的宽度略小于支撑臂22沿Y方向的长度，以提高对货箱3的支撑稳定性，避免货箱3受外界碰撞后脱离货架2。进一步地，位于同一固定竖杆211上的两根支撑臂22之间的高度差大于货箱3的高度，以方便货箱3在货架2上的取放，同时，能够为搬运机器人1中暂存架12的升降运动提供空间。

在本实施例中，位于货架2底部的支撑臂22距离地面的高度大于机器人本体11的高度，以使机器人本体11能够运动至货架2底部，使目标货箱3伸入对应的货箱暂存位置中。

在本实施例中，暂存架12上两个立架121之间的距离大于货箱3沿X方向的长度，以使搬运机器人1对货架2上货箱3进行搬运时，两个立架121能分别位于货箱3的两侧，以使货箱3能够伸入两个立架121之间的货箱暂存区124。

在本实施例中，每根固定竖杆211上均匀间隔设置有多个支撑臂22，相邻两对支撑臂22形成一个用于存放货箱3的货箱存放区23，且位于最上层的两个支撑臂22形成一个货箱存放区23。如图6所示，本实施例中，货架2上货箱存放区23的个数为四个，在其他实施例中，货箱存放区23可以为两个、三个、五个或更多个。货架2上货箱存放区23的个数可以根据需求进行自行设置，本实施例不做具体限制。

在本实施例中，优选地，搬运机器人1上的货箱暂存位置的个数与货架2上货箱存放区23的个数相同，且一一对应设置，以在减小暂存架12升降幅度的同时，能够实现对货架2上每一层货箱3的搬运，降低搬运机器人1的能耗，提高搬运机器人1的灵活性和通用性。

在本实施例中，为实现对搬运机器人1的调度和控制，本实施例提供的仓储物流系统还包括控制系统，控制系统包括订单管理中心，订单管理中心用于接收取货订单和上货订单，并根据订单确定所需货品对应的货架2及对应目标货箱3在仓库中所在位置，并将目标货箱3所在位置通过无线传输的方式发至至搬运机器人1的控制器中。同时，控制系统还包括机器人调度模块，能够实时监测每个搬运机器人1的工作状态、运行状态和位置状态，以实现对搬运机器人1的合理调度。

实施例三

本实施例提供了一种货箱搬运方法，以实现“货箱到人”拣选模式，提高货箱搬运效率，降低搬运机器人1负载，节省搬运机器人1能耗。

本实施例提供的货箱搬运方法采用实施例一提供的搬运机器人1对货箱进行搬运，或应用于如实施例二提供的仓储物流系统中。具体地，本实施例提供的货箱3搬运方法包括取货方法和上货方法。图7为本实施例提供的取货方法的流程图，如图7所示，本实施例提供的取货方法包括如下步骤：

步骤S101：订单管理中心接收取货订单，并确定订单货品对应目标货箱3的位置；

步骤S102：控制系统调度搬运机器人1，并将目标货箱3的位置发送至搬运机器人1；

步骤S103：搬运机器人1导航运行至目标货箱3所在货架2的前方；

搬运机器人1的导航可以是控制系统生成导航路径，搬运机器人1根据导航路径运行至目标货箱3所在货架2的前方；也可以是搬运机器人1根据自带的导航模块实现自主导航。

步骤S104：搬运机器人1朝向目标货箱3所在货架2运动，直至搬运机器人1的两个立架121位于目标货箱3的两侧，且目标货箱3伸入货箱暂存区124；

步骤S105：旋转驱动件132动作，带动托举件131旋转至工作位置；

步骤S105：顶升机构动作，带动暂存架12和托举件131升高与货箱3底部接触，直至货箱3与货架2脱离接触；

步骤S106：搬运机器人1沿远离货架2的方向运行，直至货架2脱离暂存架12；

步骤S107：搬运机器人1搬运目标货箱3至货品拣选区。

图8为本实施例提供的上货方法的流程图，如图8所示，本实施例提供的本实施例提供的上货方法包括如下步骤：

步骤S201：订单管理中心接收上货订单，并确定订单货箱3对应目标货架2中货箱存放区23的位置；

步骤S202：控制系统调度搬运机器人1至上货区域；

步骤S203：控制器根据货箱存放区23所在货架2的层数，控制对应层的货箱暂存位置的旋转驱动件132动作，带动托举件131旋转至工作位置；

步骤S204：人工上货人员或机械臂将上货货箱3放置至货箱暂存区124中；

步骤S205：搬运机器人1导航运行至上货货箱3所在货架2的前方；

步骤S206：搬运机器人1朝向上货货箱3所在货架2运动，直至搬运机器人1的两个立架121位于货架2的两侧，且上货货箱3伸入货箱存放区23；

步骤S207：顶升机构动作，带动暂存架12和托举件131降低，使上货货箱3与货架2的支撑臂22接触；

步骤S208：顶升机构动作，带动暂存架12和托举件131继续降低，直至托举件131与货箱3脱离。

步骤S209：旋转驱动件132动作，带动托举件131旋转至空闲位置；

其中，步骤S208可以省略，即在步骤S207后，直接执行步骤S209，也可实现托举件131与货箱3的脱离以及货箱3在货架2上的放置。步骤S208的设置，可以使托板组件13更好地回复到初始位置。

步骤S210：搬运机器人1沿远离货架2的方向运动，以使货架2与搬运机器人1脱离接触。

本实施例提供的货箱3搬运方法，通过采用实施例一提供的搬运机器人1对货架2上的目标货箱3进行取货或上货，能够避免现有技术中搬运机器人1采用伸缩机构伸出或缩回对货架2上的货箱3进行取货及将货箱3放置搬运机器人1上，提高了货箱3搬运的效率，降低货箱3搬运的能耗；同时，能够避免采用升降机构带动伸缩机构升高或降低以将货箱3放置至特定的货箱暂存位置中，进一步降低搬运机器人1所需的能耗，提高货箱3搬运效率。

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 (13)

1.一种搬运机器人，其特征在于，包括：

机器人本体(11)；

暂存架(12)，设置在所述机器人本体(11)上，具有货箱暂存区(124)；

托板组件(13)，设置于所述暂存架(12)上，所述托板组件(13)包括托举件(131)，所述托举件(131)能够相对其所在所述暂存架(12)的安装位置旋转，以使所述托举件(131)在能够托举货箱(3)的工作位置及在不能托举所述货箱(3)的空闲位置之间切换；

当所述托举件(131)处于所述工作位置时，所述搬运机器人能够仅通过所述托举件(131)承载所述货箱(3)，当所述托举件(131)处于闲置位置时，所述搬运机器人能够与处于所述货箱暂存区(124)中的所述货箱(3)脱离接触；

所述托举件(131)被配置为能相对于所述机器人本体(11)竖直升降，以与伸入所述货箱暂存区(124)的所述货箱底部接触或分离，且所述托举件(131)的升降能够带动支承于所述托举件(131)上的所述货箱(3)竖直升降。

2.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于，所述托举件(131)的旋转中心竖直设置，以能够在水平方向上旋入所述货箱(3)下方。

3.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于，所述暂存架(12)包括：

立架(121)，所述立架(121)围成具有一侧开口的所述货箱暂存区(124)，所述货箱暂存区(124)沿竖直方向包括多个货箱暂存位置，且每个所述货箱暂存位置底部均设置有所述托板组件(13)。

4.根据权利要求3所述的搬运机器人，其特征在于，位于同一货箱暂存位置的所述托举件(131)的上表面位于同一水平面。

5.根据权利要求3所述的搬运机器人，其特征在于，所述立架(121)包括：

支撑竖杆(1211)，所述支撑竖杆(1211)的底端与所述机器人本体(11)连接；

支撑横杆(1212)，水平连接在所述支撑竖杆(1211)之间，所述托板组件(13)设置在所述支撑横杆(1212)上。

6.根据权利要求5所述的搬运机器人，其特征在于，所述托板组件(13)还包括：

旋转驱动件(132)，所述旋转驱动件(132)驱动所述托举件(131)。

7.根据权利要求6所述的搬运机器人，其特征在于，所述支撑横杆(1212)的横截面为“L”型，所述托举件(131)设置在形成所述“L”型的横板部上，所述旋转驱动件(132)位于形成所述“L”型的纵板部的外侧。

8.根据权利要求6所述的搬运机器人，其特征在于，所述托板组件(13)还包括：

固定座(133)，所述固定座(133)固定于所述支撑横杆(1212)上；

旋转套(134)，设置于所述固定座(133)中，所述旋转套(134)套设于所述旋转驱动件(132)的输出轴(1321)上且与所述托举件(131)连接；

轴承(135)，设置在所述固定座(133)与所述旋转套(134)之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的搬运机器人，其特征在于，所述机器人本体(11)上设置有顶升机构，所述暂存架(12)与所述顶升机构连接。

10.一种仓储物流系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的搬运机器人(1)。

11.根据权利要求10所述的仓储物流系统，其特征在于，所述仓储物流系统还包括货箱(3)和货架(2)，所述货架(2)包括：

固定支架(21)，竖直设置在地面上；

支撑臂(22)，其水平延伸，所述支撑臂(22)设置有至少一对，每对所述支撑臂(22)中的两个所述支撑臂(22)平行间隔设置且位于同一竖直高度上，所述货箱(3)搭设在所述支撑臂(22)上，以形成货箱存放区(23)。

12.根据权利要求11所述的仓储物流系统，其特征在于，每对所述支撑臂(22)之间的距离小于所述货箱(3)的宽度，且所述货箱(3)的宽度小于所述暂存架(12)的宽度。

13.根据权利要求11或12所述的仓储物流系统，其特征在于，所述货箱暂存区(124)沿竖直方向包括多个货箱暂存位置，所述货箱存放区(23)与所述货箱暂存位置的个数相同。

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