CN112158507A - 一种大型仓储自动拣货机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型仓储拣货机器人系统，包括主干通道输送机构和分支通道拣货机构，主干通道输送机构包括传输辊道和水平传输带，分支通道拣货机构包括导轨、Y向小车、X向小车、立柱和托盘，在货架顶部设置有导轨，Y向小车的两端配合安装在导轨上，X向小车配合在Y向小车的顶部；立柱的上端活动连接在X向小车底部，立柱可360°转动，立柱的下端自由下垂，托盘滑动安装在立柱上。采用主通道与分支通道相结合，合理利用仓库空间，分支通道的货物汇聚到主通道，运送到目的点；取货机器人采用吊挂式结构，充分利用货架上方空间，运动灵活，稳定性好，机构自重轻，惯量小，速度快，效率高，能够快捷地取到货物，也方便采用较高的货架。

Description

一种大型仓储自动拣货机器人系统

技术领域

本发明涉及大型仓储自动化存取技术领域，特别是涉及一种大型仓储自动拣货机器人系统。

背景技术

仓储物流行业每天处理成百上千万的货物，除物流运送速度外，大型仓库存取速度和准确性也很重要，如何在仓库中找到货物所在货架位置，将货物取下并且及时输出。传统的仓库使用人工存取分拣货物，费时费力还容易出错，而现代化的物流仓库方案是采用自动化立体仓库，通过机械手存取货物，通过传送装置将货物运送到指定地点，整个系统实现了快速性、准确性、经济性。

大型仓库的自动化存取，主要方法采用常见的轮式或履带机器人搬运，如自动叉车、轮式托盘等，有的采用输送带与轮式机器人相组合的方法，即轮式机器人搬取货物，转运到输送带上，然后传输到指定位置。上述方法存在的问题是：轮式机器人稳定性差，重心不稳当、底盘太重、惯量大、不适合取高处货物；当搬运货物后，重心偏差，行走中容易导致倾翻，为了稳定性，需要底盘配重，这又增加了机身惯量和能源动力；轮式机器人不方便取高处货物，货物重心在上空很不稳定；另外，如果采用AGV方式也增加了控制量，增加控制难度。

另外，有的机械手设计采用夹抱货物箱，其它方法有采用吸盘吸附包装箱，吸住货物箱从货架提取出来，不但增加了气管气站气泵等设备与噪音，并且包装纸箱一般并非刚性，容易变形，致使吸附盘漏气，掉下货物。还有其它方法采用卡爪结构，也不理想，一方面卡爪需要较大活动空间，另一方面，包装箱外部一般都是光滑的，卡爪的力小了容易滑脱，力大了又容易包装变形卡痕，所以，对于不同重量、不同尺寸的箱子，不好把握卡爪力度，给控制系统带来的难度太多。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型仓储自动拣货机器人系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用主通道与分支通道相结合，合理利用仓库空间，分支通道的货物汇聚到主通道，运送到目的点；取货机器人采用吊挂式结构，充分利用货架上方空间，运动灵活，与地面情况不干涉；稳定性好，机构自重轻，惯量小，速度快，效率高，能够快捷地取到货物，也方便采用较高的货架。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大型仓储拣货机器人系统，包括主干通道输送机构和分支通道拣货机构，

所述主干通道输送机构包括传输辊道和水平传输带，所述水平传输带设置于传输辊道的两侧；

所述分支通道拣货机构包括导轨、Y向小车、X向小车、立柱和托盘，在货架顶部沿分支通道方向设置有所述导轨，所述Y向小车的两端分别配合安装在分支通道两侧货架顶部的导轨上，所述X向小车配合在所述Y向小车的顶部；所述立柱的上端通过轴承活动连接在所述X向小车底部，且在电机驱动下所述立柱可360°转动，所述立柱的下端自由下垂在分支通道两侧货架之间，所述托盘安装在所述立柱上且可沿所述立柱上下移动。

优选地，所述传输辊道的两端通过轴承座安装在地面或机架上，且传输辊道包括为一个或多个并列设置的传输辊，相邻两传输辊之间留有间隙；所述传输辊道的两端均设置有挡边。

优选地，所述水平传输带的下方是与所述传输辊道平行排列的支撑辊道，所述支撑辊道中的各支撑辊之间通过链条或同步带串联连接，且所述传输辊道中的各传输辊也与所述支撑辊通过链条或同步带串联连接，通过电机和减速机驱动所述链条或同步带运动；所述水平传输带的下方设置有可调节的张紧轮。

优选地，所述传输辊道与位于其两侧的水平传输带之间均留有间隙，此处的间隙用于托盘臂下探将货物放到传输辊道和水平传输带上。

优选地，还包括有Y向电机和X向电机，所述Y向电机用于驱动所述Y向小车沿导轨往复运动，所述X向电机用于驱动所述X向小车沿Y向小车顶部导轨进行往复运动。

优选地，所述立柱为刚性立柱，立柱上有配合的滑套，所述托盘固定连接在所述滑套上，所述托盘采用轻质刚性材料制成。

优选地，所述立柱的上部与下部各固定有一个钢丝绳轮，其中一个钢丝绳轮由电机驱动；钢丝绳的上下端头依次绕过两个钢丝绳轮后分别与所述托盘的上下面固定连接。

优选地，货架上的货托与托盘均为刚性叉杆结构，当所述托盘从货架上的货托处取货时，所述托盘的刚性叉杆位于货托的底部，刚性叉杆的截面为矩形或T形。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明中的大型仓储自动拣货机器人系统，不采用轮式机器人，而在仓库的主干通道采用传输式，在分支通道采用顶部悬挂式四自由度机器人取放货物，节约空间，空间上互不干涉；直角坐标机器人可以到达货架上任何货物处，取出货物；货物始终在机器人下方，总体稳定性好，能够方便地取到货架中高处货物，惯量小，效率高，空间上互不干涉；机器人不用配重，惯量小，速度快，能够快捷地提取货物；也可以设置较高的货架，以减少占地面积；独特的货架支撑结构设计，方便机械手取放货物。

本发明采用特有的条杆状货托结构设计，与机器人的托盘长臂配合，托盘从货物底部托起，踏实稳当，不会滑落，不会卡坏；货托与托盘的结构简单，所用空间小，托起来1公分左右即可从货架中取出货物，动作方便，直角坐标机器人均可以完成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为大型仓储自动拣货机器人系统的整体结构示意图；

图2为取货过程图；

图3为托盘旋转90度并且下降到传输辊道的状态图；

图4为货物放到主传输线辊道上的状态图；

图5为图4中A-A处侧视图；

图6为货托与托盘结构示意图；

其中，1立柱旋转电机；2X向电机；3X向小车；4Y向小车；5钢丝绳轮一；6导轨；7立柱；8钢丝绳；9滑套；10托盘；11货物；12货托；13货架；14钢丝绳轮二；15电机；16传输带；17支撑辊；18传输辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种大型仓储自动拣货机器人系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用主通道与分支通道相结合，合理利用仓库空间，分支通道的货物汇聚到主通道，运送到目的点；取货机器人采用吊挂式结构，充分利用货架上方空间，运动灵活，与地面情况不干涉；稳定性好，机构自重轻，惯量小，速度快，效率高，能够快捷地取到货物，也方便采用较高的货架。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-6所示，本实施例提供一种大型仓储自动拣货机器人系统，对于大型物流仓库划分了主干通道和分支通道，主干通道对应多个分支通道，分支通道有多层货架，本发明在多层货架上自动取下货物，准确快速地运送到指定地点；货物以常见的纸质包装箱呈六面体形状为主，也包括有一个底平面的其它形状的包装箱。

本发明在主干通道上采用传输带系统，在分支通道上采用悬挂式机器人取货方式，具体设置如下：

主干通道上传输带系统的构成是：(1)在货架13中间的下方，设置有传输辊道，该辊道是中空的，辊道两端的轴头与轴承座配合，轴承座安装于机架上，传输辊道两端都有挡边，该处可以设置一个或多个传输辊18，相邻两传输辊18之间有一定间隔距离；(2)在传输辊道的前后各有一段水平的传输带16，传输带16的下方是平行排列的支撑辊道；支撑辊道中的各支撑辊17通过链条或同步带等串联连接，又与传输辊道连接，由电动机+减速机带动；(3)传输辊道与传输带16之间的两个间隔空隙，该间隔大于托盘臂的宽度，便于托盘臂有下探空，将货物11放到传输辊道和传输带16上；(4)传输带16下方有可调节的张紧轮。

进一步地，分支通道部分，本发明在仓库分支通道上采用直角坐标机器人取放货物。如图1、图2，结构原理是：(1)在货架13顶部、沿分支通道方向(Y向)设置有导轨6，直角坐标机器人位于两货架之间，Y向小车4在Y向电机的驱动下能够沿导轨6运动；(2)Y向小车4上方有X向小车3，在X向电机2带动下运动；(3)X向小车3通过轴承与立柱7的上端活动连接，立柱7是刚性的，由立柱旋转电机1带动可以沿Z轴自转360°，立柱7下端是自由端；立柱7上有配合的滑套9，能够沿立柱7上下滑动；(4)滑套9与下方托盘10固定连接，托盘10采用轻质刚性材料，比如铝合金；(5)立柱7的上部与下部分别固定钢丝绳轮一5和钢丝绳轮二14，其中一个钢丝绳轮由电机15驱动；钢丝绳8的上下端头，分别与托盘10的上下面固定连接，可以牵引托盘10或升或降(Z向)，从而使得托盘10有XYZ三个直线运动和一个绕Z轴的旋转运动，共四个自由度。

本发明中的大型仓储自动拣货机器人系统的工作原理如下：

当系统收到取货信息后，托盘通过X、Y、Z轴以及Z轴旋转，调整位置，使托盘10正对货物11所在货架13的位置，然后呈叉状伸入到货物11下方，托盘10在钢丝绳8牵引下，升起一些高度，离开货托12(货托12采用长杆状或长板状设计，一端固定在货架13的后壁上，上方是货物11，货托12的截面可以是矩形、T形、角钢、H形、三角形等形状，在保证强度下，货托12截面尽可能窄，间隔排列，方便取放货物)，抬起货物11后，X向小车3移动，带动货物11到分支通道，钢丝绳轮在电机15作用下牵引托盘10与货物11沿立柱7(Z向)下降，下降过程中，托盘10在立柱旋转电机1作用下旋转90°，对准下方传输辊道间隔，继续下降，直到货物11放到传输辊道及输送带16上，停止下降，货物11被输送离开后，托盘10沿立柱7上升，去取另一件货物11。

本发明的自动取货机构，采用主通道与分支通道相结合，合理利用仓库空间，分支通道的货物汇聚到主通道，运送到目的点；取货机器人采用吊挂式结构，充分利用货架上方空间，运动灵活，与地面情况不干涉；相比于轮式机器人，货物重心总在机器人下方，比较稳定，机构自重轻，惯量小，速度快，效率高，能够快捷地取到货物；也方便采用较高的货架。

具体地，本发明采用传输带16与货架13上方吊挂式机器人相结合的方法：(1)传输带16单向连续运送，效率高，控制方法简单；(2)采用吊挂式直角坐标机器人，移动小车位于货架13上方，托盘10与货物11位于轨道下方，系统非常稳定，重量轻，惯量小，速度快，位置不干涉；(3)上方吊挂式机器人通过托盘升降与左右平移，取货架13上的任何一层货物11；(4)托盘10的长臂可以伸到货架13中，从货托12上抬高托取出货物11，这种下方托举的方式，比使用吸盘或卡爪类方便快捷、省空间；(5)能够采用较高的货架13，减少占地面积，而轮式机器人不可能作业太高，容易侧翻，稳定性差，底盘配重又增加了机器人机身质量与惯量，移动速度不能快。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：包括主干通道输送机构和分支通道拣货机构，

所述主干通道输送机构包括传输辊道和水平传输带，所述水平传输带设置于传输辊道的两侧；

所述分支通道拣货机构包括导轨、Y向小车、X向小车、立柱和托盘，在货架顶部沿分支通道方向设置有所述导轨，所述Y向小车的两端分别配合安装在分支通道两侧货架顶部的导轨上，所述X向小车配合在所述Y向小车的顶部；所述立柱的上端通过轴承活动连接在所述X向小车底部，且在电机驱动下所述立柱可360°转动，所述立柱的下端自由下垂在分支通道两侧货架之间，所述托盘安装在所述立柱上且可沿所述立柱上下移动。

2.根据权利要求1所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：所述传输辊道的两端通过轴承座安装在地面或机架上，且传输辊道包括有一个或多个并列设置的传输辊，相邻两传输辊之间留有间隙；所述传输辊道的两端均设置有挡边。

3.根据权利要求2所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：所述水平传输带的下方是与所述传输辊道平行排列的支撑辊道，所述支撑辊道中的各支撑辊之间通过链条或同步带串联连接，且所述传输辊道中的各传输辊也与所述支撑辊通过链条或同步带串联连接，通过电机和减速机驱动所述链条或同步带运动；所述水平传输带的下方设置有可调节的张紧轮。

4.根据权利要求3所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：所述传输辊道与位于其两侧的水平传输带之间均留有间隙，此处的间隙用于托盘臂下探将货物放到传输辊道和水平传输带上。

5.根据权利要求1所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：还包括有Y向电机和X向电机，所述Y向电机用于驱动所述Y向小车沿导轨往复运动，所述X向电机用于驱动所述X向小车沿Y向小车顶部导轨进行往复运动。

6.根据权利要求1所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：所述立柱为刚性立柱，立柱上有配合的滑套，所述托盘固定连接在所述滑套上，所述托盘采用轻质刚性材料制成。

7.根据权利要求1所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：所述立柱的上部与下部各固定有一个钢丝绳轮，其中一个钢丝绳轮由电机驱动；钢丝绳的上下端头依次绕过两个钢丝绳轮后分别与所述托盘的上下面固定连接。

8.根据权利要求1所述的大型仓储拣货机器人系统，其特征在于：托盘与货架上的货托均为刚性叉杆结构，当所述托盘从货架上的货托处取货时，所述托盘的刚性叉杆位于货托的底部，刚性叉杆的截面为矩形或T形或倒三角形。

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