CN113879749A - 一种具有配重智能调节的搬运装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有配重智能调节的搬运装置，包括多个智能小车、多个智能货架和一个控制中心，智能小车、智能货架分别通过无线网络与控制中心信号连接；智能小车包括驱动装置、驻地装置、小车控制模块和、可充电电池模块、寻迹检测装置和货物夹持装置；智能货架2设有多个置物层，每一层上设有多个圆槽和对应的测距传感器，智能小车的待机位置与各个智能货架2间、各个智能货架2相互之间的路面设有黑色的“轨迹线”作为预定的寻迹线路。工作时，智能小车按预定的寻迹线路在各个智能货架之间行驶并搬运货物；待机时，智能小车停靠于固定的待机位置对自身进行充电并等待控制中心的搬运指令。

Description

一种具有配重智能调节的搬运装置及使用方法

技术领域

本发明属于智能搬运装置技术领域，具体是涉及一种具有配重智能调节的搬运装置及使用方法。

背景技术

目前，随着人工成本越来越高，许多工厂都加快了自动化的脚步，这样不仅可以大幅度节约人力成本，还可以提高产品质量，其中，货物或产品搬运就是一个需要解决的问题。

现在工厂内的货物或产品的搬运，广泛采用无人搬运装置(包含无人搬运小车)进行运送物品，虽然该装置能够极大方便工厂中物品智能搬运，但是也存在一些不可忽视的问题，无人搬运小车在取货或者搬运货物过程中，存在货物重心没有在无人搬运小车重心的正上方，轻则会造成小车内部结构受力不平衡，影响小车的使用寿命，重则会造成小车翻车，不能进行货物运输，针对这样的情况，有必要提供一种具有配重智能调节的搬运装置(包含智能小车)，在货物搬运的过程中，能够根据货物的情况进行重心检测并调节，最大限度保证重心位于搬运小车的重心正上方。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有配重智能调节的搬运装置及使用方法，用以取放货物自动进行重心调节并能够按预定的寻迹线路在各个货架之间行驶。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有配重智能调节的搬运装置，包括：至少一个智能小车、至少二个智能货架和控制中心；

所述智能小车包括驱动装置、驻地装置、小车控制模块和可充电电池模块，智能小车的车体前后端均设有寻迹检测装置，车体顶部设有货物夹持装置，货物夹持装置包括前后设置的升降螺杆和配重装置，夹持机构设于升降螺杆上且沿升降螺杆上下移动；

所述智能货架包括置物层和货架控制模块，每个置物层上设有圆槽和测距传感器；

所述小车控制模块分别与驱动装置、驻地装置、寻迹检测装置、货物夹持装置信号相连，所述货架控制模块分别与测距传感器、圆槽信号相连，小车控制模块和货架控制模块分别通过网络与控制中心信号连接；

所述智能货架相互之间、智能小车的待机位置与各个智能货架之间均设有寻迹检测装置使用的寻迹线路。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的改进：

所述智能货架设有信号天线和输入面板；

所述第二摄像头、显示屏、信号天线、输入面板、压力传感器、测距传感器分别与货架控制模块信号连接；

所述控制中心包括设置在云端的数据库，包括各个智能小车的ID信息、各个智能货架的ID信息、寻迹线路信息、各个圆槽的位置信息和对应的存货状态信息、产品状态信息，圆槽的位置信息包括圆槽相对显示屏的高度信息和横向距离信息。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的进一步改进：

所述智能小车的车体前端设有第一摄像头和小车二维码，所述智能货架的正面设有第二摄像头和显示屏，第二摄像头的高度和小车二维码高度相匹配，显示屏的高度与第一摄像头的高度相匹配；

所述可充电电池模块分别与第一电机、第二电机、第三电机、双轴电机、第四电机、配重电机、液压装置、真空泵、第一摄像头、小车控制模块和寻迹检测装置电连接；

所述小车控制模块为带有网络模块的单片机，分别和第一电机、第二电机、第三电机、双轴电机、第四电机、配重电机、液压装置、真空泵、气压传感器、红外检测传感器、第一摄像头和寻迹检测装置信号连接。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的进一步改进：

所述驱动装置包括四个带有锁紧装置的万向轮和内车体，万向轮分别设于智能小车车体底部的四角位置；内车体设于智能小车车体的内部，在内车体内部分别设有第二电机和第三电机；内车体的底部，一个转向滚轮设置在前、二个驱动轮并排地设置在后；第三电机通过皮带传动装置与轮轴传动连接，轮轴通过传动副分别与二个驱动轮传动连接；转向滚轮上设有一个转向杆，转向杆的下部为空心圆柱块上部为轴杆，转向滚轮设于转向杆下部的空心圆柱块内且转向滚轮的轮杆与空心圆柱块固定连接，转向杆上部的轴杆通过齿轮副与第二电机传动连接。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的进一步改进：

所述驻地装置包括四根竖立的空心圆柱和竖直短螺杆，分别对应地设于万向轮的内侧，沿高度方向在空心圆柱内壁上对称地设有一对滑槽；竖直短螺杆杆身的上半部对称地设有一对滑槽导条，竖直短螺杆杆身的下半部为螺纹，滑槽导条位于滑槽内且为滑动连接；空心圆柱的下端与轴承的内圈固定连接，轴承的外圈与短螺杆带轮内孔的上半部固定连接，短螺杆带轮内孔的下半部通过螺纹副与竖直短螺杆螺旋传动；竖直短螺杆的底端设有吸盘，吸盘的内腔通过管道与真空泵相连通，吸盘内部均设有气压传感器；智能小车的两侧分别设有一组第一电机和双联带轮，第一电机的电机轴与双联带轮固定连接，每个双联带轮通过各自的传动皮带分别与同侧的二个短螺杆带轮传动连接。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的进一步改进：

所述夹持机构包括一对支撑杆，支撑杆之间设有一对异型液压杆，支撑杆与异型液压杆在同一平面上均相互平行设置，支撑杆通过螺纹副与所述升降螺杆螺旋传动且与升降螺杆相互垂直；在两个支撑杆之间，横向设有连接光杆和夹紧螺杆，连接光杆穿过异型液压杆且两端分别与支撑杆固定连接；夹紧螺杆的中部为螺纹、两端为光杆，两端的光杆各自穿过一个支撑杆后通过传动副与双轴电机传动连接，中部的螺纹分别通过螺纹副与二个异型液压杆螺旋传动，异型液压杆与夹紧螺杆各自配合的螺纹副为一对反向螺纹；

异型液压杆上设有伸出杆，异型液压杆的杆身为密封的腔室，伸出杆的尾端与异型液压杆的内腔为密封滑动连接，将异型液压杆的内腔分为前后隔绝的二个腔室，伸出杆的头端设有抓手，抓手上向内侧设有红外检测传感器；异型液压杆内前后隔绝的二个腔室各自通过液压管道与液压装置相连接；

所述液压装置和所述配重装置均位于智能小车的车顶且位于升降螺杆的后方，配重装置包括配重块，移动螺杆与升降螺杆所在平面垂直且通过螺纹副与配重块螺旋传动，配重电机通过传动副与移动螺杆传动连接；

二根所述升降螺杆横向并排设于智能小车的车体顶部，上下两端各设置一个位置传感器，升降螺杆均通过传动副与第四电机传动连接，第四电机设于智能小车的车体内。

作为本发明的具有配重智能调节的搬运装置的进一步改进：

所述圆槽的顶部开口边缘设有一圈上挡边，从圆槽的底部往上依次设有压力传感器、弹簧和滑动块；滑动块上部横截面的大小与上挡边的内径相匹配，滑动块下部横截面的大小与圆槽的内径相匹配，滑动块的顶部为上凸的弧面，上凸的弧面边缘与圆槽的顶部开口相齐平；在智能货架的背板上，面对每个圆槽均设有一个测距传感器。

本发明还同时提供了利用所述具有配重智能调节的搬运装置进行货物搬运的方法：

操作人员将货物放置于各个圆槽中并通过输入面板更新此货物的产品状态信息，各个圆槽内的压力传感器感知的存货状态，然后货架控制模块将智能货架的ID信息、各个圆槽中货物的产品状态信息、存货状态信息发送给控制中心；控制中心指令位于待机位置的智能小车启动，将货物在各个智能货架之间搬运；搬运完成后，智能小车回到待机位置并对充电电池模块进行充电。

作为本发明的货物搬运方法的改进：

所述智能小车的搬运货物的具体过程为：

S1、获取数据

控制中心从数据库中获取待取货的智能货架的ID信息和待取货的圆槽的位置信息、待放置的智能货架的ID信息和待放置的圆槽的位置信息、空闲的智能小车的ID信息；

然后控制中心将寻迹线路发送给智能小车，包括智能小车到待取货的智能货架的寻迹线路信息、待取货的智能货架到待放置的智能货架的寻迹线路信息；将待取货的圆槽的位置信息、智能小车的ID信息发送给待取货的智能货架，将待放置的圆槽的位置信息、智能小车的ID信息发送给待放置的智能货架；

S2、寻迹检测装置将智能小车导航至待取货的智能货架前；

S3、第二摄像头对小车二维码扫描并校验智能小车的ID信息，然后货架控制模块将待取货的圆槽的位置信息生成二维码并在显示屏上显示，第一摄像头对二维码进行扫描获得待取货的圆槽的位置信息；

S4、依据步骤S3获得的位置信息，智能小车横向移动至目标位置，然后驻地装置开始工作，第一电机通过双联带轮、传动皮带、短螺杆带轮的传动使得竖直短螺杆向下运动，吸盘与地面贴合，然后真空泵对吸盘进行抽真空的同时气压传感器进行气压检测直到设定的压力范围从而固定智能小车；

S5、夹持机构上升到待取货的圆槽的高度位置后停止，然后伸出杆伸向货物，当红外检测传感器感应到货物，伸出杆停止，双轴电机带动二个异型液压杆相互靠近，夹紧货物，双轴电机停止工作并锁止，伸出杆缩回，完成货物的抓取；

S6、驻地装置撤回吸盘，寻迹检测装置将智能小车导航至待放置的智能货架前；

S7、第二摄像头对小车二维码进行扫描并校验智能小车的ID信息，然后货架控制模块将待放置的圆槽的位置信息生成二维码并在显示屏上进行显示；第一摄像头对二维码进行扫描获得待放置的圆槽的位置信息；

S8、依据步骤S7获得位置信息，智能小车横向移动至目标位置，然后驻地装置再次工作固定智能小车；

S9、夹持机构上升到待放置的圆槽的高度位置，然后伸出杆带着货物沿智能货架的纵深方向伸出，当测距传感器感应到货物达到圆槽的正上方时，货架控制模块通过控制中心实时给智能小车发送一个货物到位信号，伸出杆停止，然后双轴电机带动异型液压杆相互分离，货物落在滑动块上，压力传感器检测到压力后发送存货状态信息给货架控制模块，货物放置完成；

S10、在步骤S5和步骤S9的过程中，气压传感器实时检测气压值，当四个吸盘内的气压值不一致时，配重电机启动，配重块沿移动螺杆前后移动，直到各个气压传感器检测到的气压值基本一致。

本发明的有益效果主要体现在：

1、本发明的智能小车的驻地装置采用吸盘结构，并在吸盘内设置有气压传感器，可以保证智能小车在进行取货或存放产品时良好的稳定性，同时，设有配重块用以夹持货物之后能够保持良好的重心平衡。

2、本发明在智能小车和货物架之间采用预设的寻迹线路并存储与控制中心的数据库中，从而实现了智能小车取货和放置货物的智能化移动。

3、本发明的智能小车上的夹持装置能够较大范围内夹持货物或产品，使用范围广，装置柔性化好。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的一种具有配重智能调节的搬运装置的控制逻辑示意图；

图2为本发明的一种具有配重智能调节的搬运装置的整体示意图；

图3为图2中的智能小车的背向立体示意图；

图4为图2中的智能小车的前向立体示意图；

图5为图3中的智能小车的驱动装置和驻地装置仰视结构示意图；

图6为图3中的智能小车的车体俯视的示意图；

图7为图6中A-A向剖面示意图；

图8为图6中B-B向剖面示意图；

图9为图3中的夹持机构的结构示意图；

图10为图2中的智能货架的结构示意图；

图11为图10中的圆槽的剖面结构示意图；

图12为图6中的竖直短螺杆和吸盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1、一种具有配重智能调节的搬运装置，如图1-12所示，包括多个智能小车1、多个智能货架2和一个控制中心，智能小车1和智能货架2分别通过无线网络与控制中心信号连接，智能货架2可以设于流水生产线各道工序的工位边，用于存放各道工序生产出来的工件，各个智能小车1位于固定的待机位置与各个智能货架2之间、各个智能货架2相互之间的路面设有黑色的“轨迹线”作为预定的寻迹线路，工作时，智能小车1按预定的寻迹线路在各个智能货架2之间行驶并搬运货物(流水线各个工位生产出来的工件)；待机时，智能小车1停靠于固定的待机位置对自身进行充电并等待控制中心的搬运指令。

智能小车1包括驱动装置、驻地装置、小车控制模块和可充电电池模块，设于车体前端的一个寻迹检测装置、第一摄像头1110和小车二维码1111，设于车体后端的一个寻迹检测装置，设于车体顶部的货物夹持装置，小车二维码1111包含智能小车1的ID信息，如图1所示，以智能小车1的前进方向为智能小车1的车体前端，相应的，以智能小车1的前后向为纵向。

驱动装置包括四个带有锁紧装置的万向轮1101和箱形的内车体1102，万向轮1101分别设于智能小车1底部的四角位置，用以支撑智能小车1，同时辅助智能小车1移动；内车体1102设于智能小车1的内部，如图7所示，在内车体1102内部分别设有第二电机1103和第三电机1104，内车体1102的底部设有二个驱动轮1106和一个转向滚轮1105，转向滚轮1105在前、二个驱动轮1106并排在后呈三角设置，第三电机1104通过皮带传动装置与轮轴1107传动连接，轮轴1107通过传动副分别与二个驱动轮1106传动连接，从而实现智能小车1的移动；转向滚轮1105上设有一个转向杆1108，转向杆1108的下部为空心圆柱块、上部为轴杆，转向滚轮1105设于转向杆1108下部的空心圆柱块内，且，转向滚轮1105的轮杆与空心圆柱块固定连接，转向杆1108上部的轴杆通过齿轮副1109与第二电机1103传动连接，用以实现智能小车1的移动和转向。

智能小车1的车体前后端各设置有一个寻迹检测装置，每一个寻迹检测装置上设置有红外探头1112，红外探头1112数量为4个且沿着智能小车1的车体中心线左右对称分布，用以进行两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性，所述寻迹检测装置为现有技术，可以很容易的从市购获得成品，或者从专业期刊获取公开的实现原理和技术，例如《自动寻迹智能车的设计与实现》(计算机科学和应用Vol.3No.8(2013)，王丛、陈战胜、赵建良)，《基于51单片机的智能循迹小车的设计》(仪表技术2011年第2期，黄春平、万其明、叶林)；地面上贴有黑色的“轨迹线”作为智能小车1的待机位置与智能货架2之间、各个智能货架2之间的寻迹线路；寻迹检测装置采用红外探测法对黑色的“轨迹线”进行检测，即利用红外线在不同颜色的物理表面具备不同反射性质的特点，智能小车1在行驶过程中红外探头1112不断向地面发射红外光，水泥地板对红外光漫反射，反射光被寻迹检测装置接收，黑色的“轨迹线”吸收了红外光被吸收，智能小车1接收不到反射信号，从而智能小车1实现寻迹行走；前后各设置一个寻迹检测装置主要是进一步检测黑色的“轨迹线”，防止智能小车1走偏道路。

驻地装置包括吸盘1207、真空泵1208、竖直短螺杆1203、吸盘1207、空心圆柱1201、第一电机1210和气压传感器1209，如图5、图8和图12所示；在车体1底部的四个角落(万向轮1101的内侧)各自竖立地设有一根空心圆柱1201，沿空心圆柱1201的高度方向，在内壁上对称地设有一对滑槽1202；沿竖直短螺杆1203的长度方向，在杆身的上半部对称地设有一对滑槽导条1204，竖直短螺杆1203杆身的下半部为螺纹；竖直短螺杆1203的上半部设于空心圆柱1201内且滑槽导条1204位于滑槽1202内为滑动连接，从而使得竖直短螺杆1203在空心圆柱1201内可以上下滑动且滑槽导条1204在滑槽1202内起导向限位作用；竖直短螺杆1203杆身的下半部与空心圆柱1201之间通过轴承1205、短螺杆带轮1206相连接，轴承1205的内圈与空心圆柱1201固定连接，轴承1205的外圈与短螺杆带轮1206内孔的上半部固定连接，短螺杆带轮1206内孔的下半部通过螺纹副与竖直短螺杆1203杆身的下半部螺旋传动，从而实现了将短螺杆带轮1206的旋转运动转变为竖直短螺杆1203沿空心圆柱1201内腔的上下运动；

每个竖直短螺杆1203的底端均设有一个吸盘1207，吸盘1207位于空心圆柱1201之外朝向地面，且与竖直短螺杆1203固定连接，吸盘1207的内腔通过管道与真空泵1208相连通，吸盘1207内部均设有气压传感器1209；在智能小车1内部的两侧分别设有一组第一电机1210和双联带轮1211，第一电机1210的电机轴与双联带轮1211固定连接，每个双联带轮1211通过各自的传动皮带分别与同侧的二个短螺杆带轮1206传动连接，从而带动竖直短螺杆1203的上下运动；当智能小车1需要驻地停留时，第一电机1210通过双联带轮1211带动竖直短螺杆1203向地面运动，当吸盘1207与地面接触并压缩一段距离，真空泵1208对吸盘1207内进行抽真空，气压传感器1209检测气压值，当满足预设的气压阈值时，表示吸盘1207已经牢牢和地面吸附在一起了，真空泵1208停止工作。

货物夹持装置包括二根升降螺杆1301、夹持机构1300、第四电机1302、液压装置1311和配重装置；第四电机1302设于智能小车1的车体内，通过传动副分别与二根升降螺杆1301传动连接，用以带动升降螺杆1301旋转，二根升降螺杆1301通过支架横向并排竖立在智能小车1的顶部；

夹持机构1300包括在同一平面上均纵向设置的一对支撑杆1303和一对异型液压杆1304，如图9所示，两个支撑杆1303位于外侧，两个异型液压杆1304位于内侧；在两个支撑杆1303之间，横向设有若干根连接光杆1305和一根夹紧螺杆1306，连接光杆1305穿过异型液压杆1304且两端分别与支撑杆1303固定连接，实现对二个异型液压杆1304良好的支撑作用，同时保证二个异型液压杆1304的相对位置及相互平行效果；夹紧螺杆1306的中部为螺纹、两端为光杆，夹紧螺杆1306的两端(光杆部分)各自穿过一个支撑杆1303后通过传动副与双轴电机1307传动连接，从而使得双轴电机1307带动夹紧螺杆1306的旋转；夹紧螺杆1306的中部(螺纹部分)分别穿过异型液压杆1304且与异型液压杆1304螺纹连接，二个异型液压杆1304与夹紧螺杆1306各自配合的螺纹为一对反向螺纹，夹紧螺杆1306的旋转使得二个异型液压杆1304在横向上相对同步靠近或远离用以实现对货物的夹取；

二根支撑杆1303各自通过螺纹副与升降螺杆1301之间螺旋传动且相互垂直，升降螺杆1301的转动使得夹持机构1300通过与升降螺杆1301之间的螺纹连接实现竖直方向的上下运动；升降螺杆1301上下各设置一个位置传感器，作为支撑杆1303上下运动的极限位置的限制，保证支撑杆1303始终位于两个位置传感器的范围内，否则第四电机1302停止转动，升降螺杆1301也停止转动。

异型液压杆1304上设有一个伸出杆1308，异型液压杆1304的内部为密封的腔室，伸出杆1308的杆身和尾端位于异型液压杆1304的内腔中，伸出杆1308的尾端将异型液压杆1304的内腔分为前后隔绝的二个腔室，且与异型液压杆1304的内腔为密封滑动连接，抓手1309设于异型液压杆1304之外且与伸出杆1308的头端固定连接，抓手1309上设有红外检测传感器1310，当抓手1309之间存在货物时，红外检测传感器1310可以产生感应信号。异型液压杆1304内前后隔绝的二个腔室各自通过液压管道与液压装置1311相连接，从而在液压的作用下，二个抓手1309在伸出杆1308的带动下作前后方向的同步伸缩运动。

第四电机1302带动升降螺杆1301转动，从而使得夹持机构1300上升到竖直方向的目标位置，液压装置1311控制伸出杆1308伸出，抓手1309上的红外检测传感器1310对货物进行检测，当红外检测传感器1310检测到货物时，双轴电机1307带动夹紧螺杆1306转动，使得相对的异型液压杆1304相互靠近，从而货物被夹紧，液压装置1311控制伸出杆1308缩回，完成货物的抓取。双轴电机1307为力矩电机，抓手1309夹持的一般是盛装货物的货框，可以事先调整好力矩夹紧程度，保证货框能够夹紧同时保证货框的完整性，这样抓手1309在夹持时，力矩达到设定值时，双轴电机1307电机就停止工作。

液压装置1311和配重装置均设于智能小车1的车顶，位于升降螺杆1301的后方；液压装置1311包括液压泵和电磁阀，液压泵通过电磁阀控制伸出杆1308的伸出；配重装置包括配重电机1403、移动螺杆1402和配重块1401，配重电机1403通过传动副与移动螺杆1402传动连接，移动螺杆1402沿智能小车1的纵向设置且穿过配重块1401，与配重块1401螺纹连接，配重电机1403转动，带动移动螺杆1402转动，使得配重块1401在移动螺杆1402上前后移动。在智能小车1获取货物的过程中，气压传感器1209实时检测气压值，当四个吸盘1207内的气压值不一致，说明智能小车1的重心不平衡，配重电机1403转动，带动移动螺杆1402转动，使得配重块1401在移动螺杆1402上移动，直到吸盘1207内的气压传感器1209检测到的气压值基本一致，从而实现整个智能小车1重心平衡，

可充电电池模块分别与第一电机1210、第二电机1103、第三电机1104、双轴电机1307、第四电机1302、配重电机1403、液压装置1311、真空泵1208、第一摄像头1110、小车控制模块和寻迹检测装置电连接，用以提供各个部件工作所需能源；小车控制模块为带有网络模块的单片机，为智能小车1的控制中心，分别和第一电机1210、第二电机1103、第三电机1104、双轴电机1307、第四电机1302、配重电机1403、液压装置1311、真空泵1208、气压传感器1209、红外检测传感器1310、第一摄像头1110和寻迹检测装置信号连接，用于控制第一电机1210、第二电机1103、第三电机1104、双轴电机1307、第四电机1302、配重电机1403、液压装置1311、真空泵1208、第一摄像头1110和寻迹检测装置开启或关闭的运行状态，获取气压传感器1209检测的气压数据并和预设气压阈值进行比较，获取红外检测传感器1310的感应状态，同时小车控制模块还与智能货架2和控制中心通过无线网络分别相连接，用以接收预定的寻迹线路并发送给寻迹检测装置。

智能货架2的顶部设有信号天线2010，如图10所示，在智能货架2的内部设有货架控制模块2001，在智能货架2的外壳上设有输入面板2011；智能货架2的正面设有第二摄像头2003和显示屏2004，第二摄像头2003的高度和智能小车1上的小车二维码1111高度相匹配，显示屏2004的高度与智能小车1上的第一摄像头1110的高度相匹配，当智能小车1到达目的地的智能货架2正前方后，智能货架2上的第二摄像头2003对智能小车1前侧的小车二维码1111进行扫描，获得出智能小车1的ID信息，待取的货物位置信息生成为二维码并通过显示屏2004进行显示，智能小车1前侧的第一摄像头1110对显示屏2004上的二维码进行扫描获得货物的位置信息；

智能货架2上从上往下设有多个置物层，每一层上均匀设置多个圆槽2005，每个圆槽2005的顶部开口边缘设有一圈上挡边2006，从圆槽2005的底部往上依次设有压力传感器2007、弹簧2008和滑动块2002，滑动块2002的顶部为上凸的弧面，在没有货物的时候，滑动块2002上凸的弧面边缘与每一层置物层的平面相平齐，这样货物可以在抓手1309推动的作用下滑动到滑动块2002上，或者货物也可以距离滑动块2002上凸的弧面具有一定距离，从上向下压在滑动块2002上凸的弧面，以上存在的两种放置货物的形式，上凸的弧面结构都能得到满足，保证货物可以可靠地放置到位；滑动块2002上部横截面的大小与上挡边2006的内径相匹配，滑动块2002下部横截面的大小与圆槽2005的内径相匹配，从而使得滑动块2002上方没有放置产品或者货物时，滑动块2002的下部被上挡边2006所限制于圆槽2005之内，当滑动块2002上方放置货物时，滑动块2002被货物向下压动沿着圆槽2005滑动，弹簧2008被压缩，压力传感器2007检测到压力，从而感知相应的圆槽2005内有物品；在智能货架2的背板上，面对每个圆槽2005的位置均设有一个光电的测距传感器2009，用以检测货物是否放置到位，夹持机构1300放置货物时，抓手1309带着货物沿智能货架2的纵深方向运动，当测距传感器2009检测到货物达到圆槽2005的正上方时，货架控制模块2001通过控制中心实时给智能小车1发送一个货物到位信号，液压装置1311停止工作，双轴电机1307带动夹紧螺杆1306转动，使得异型液压杆1304相对分离，从而使得货物落在滑动块2002上，压力传感器2007检测到压力后发送电信号给货架控制模块2001，货物放置完成。

第二摄像头2003、显示屏2004、信号天线2010、输入面板2011、压力传感器2007和测距传感器2009分别与货架控制模块2001信号连接，输入面板2011用以输入货物的产品状态信息(即输入圆槽2005中的货物为原料、成品或者完成了某道工序的半成品等状态)，货架控制模块2001为带有网络模块的单片机，通过无线网络与控制中心信号相连接，用于实时将压力传感器2007检测到压力后的电信号转换为是否存有货物的存货状态信息并发送给控制中心，同时接收控制中心发过来的智能小车1的ID信息和取货的圆槽2005的位置信息，然后将待取货的圆槽2005的位置信息生成二维码，发送至显示屏2004供智能小车1读取；智能货架2上每个圆槽2005的位置信息(目标圆槽2005相对显示屏2004的高度信息和横向距离信息)通过人工预先测量并输入存储于控制中心。

控制中心包括设置在云端的数据库，用以存储各个智能小车1、各个智能货架2的ID信息和位置信息、预定的寻迹线路信息、各个圆槽2005的位置信息(即圆槽2005的相对显示屏2004的高度信息和横向距离信息)和对应的存货状态信息(即压力传感器2007所感知各个圆槽2005是否存在压力信号)、货物的产品状态信息(即工人通过输入面板2011所输入货物为原料、成品或者完成了某道工序的半成品等状态)。

本发明的使用方法为：

1、1号智能货架2(第一个货架)为原料放置货架，N号智能货架2(最后一个货架)为成品放置货架，其余的智能货架2(2号---(N-1)号)依次位于生产线的各道工序所在的工位，用于放置各道工序生产出来的工件；

工人将原料依次放置于1号智能货架2上的各个圆槽2005中，并通过输入面板2011更新该货物的产品状态信息(即原料、所对应放置圆槽2005)；

生产时，控制中心指令智能小车1进行搬运，将原料从1号智能货架2运到2号智能货架2，由工人进行第一工序加工，然后将加工完成的工件重新放回2号智能货架2上的圆槽2005，并通过输入面板2011更新该工件的产品状态信息(即完成第一工序加工、所对应放置圆槽2005)；然后，智能小车1将工件从2号智能货架2搬运到3号智能货架2进行第二工序加工，……，依此类推直到最后一道工序完成成品加工，工人将成品放于(N-1)号智能货架2上并通过输入面板2011更新该工件的产品状态信息(即成品、所对应放置圆槽2005)；

控制中心指令智能小车1将成品工件从(N-1)号智能货架2搬运到N号智能货架2上，然后由工人进行装车或存放仓库即可。

上述过程中，压力传感器2007检测到压力后的电信号实时发送给货架控制模块2001，然后货架控制模块2001转换为各个圆槽2005存货状态信息并和工人通过输入面板2011所更新工件的产品状态信息一并实时发送给控制中心；智能小车1不断地在智能货架2之间搬运工件使得各工序连续生产，从而形成人-控制中心-智能小车1-智能货架2-加工设备高效连续生产模式。

2、工件搬运

2.1、获取并分配数据

当生产线等需要对货物(原料或各道工序生产出来的工件)搬运转移时，控制中心从数据库中搜寻获取待取货物所在的智能货架2的ID信息和所在圆槽2005的位置信息，同时获取目标的智能货架2的ID信息和目标的圆槽2005的位置信息，并获取空闲智能小车1的ID信息；

然后控制中心在数据库中获取预定的寻迹线路(智能小车1到待取货物所在的智能货架2的寻迹线路信息、待取货物所在的智能货架2到目标的智能货架2的寻迹线路信息)并发送给智能小车1，将待取货物所在圆槽2005的位置信息、智能小车1的ID信息发送给货物所在的智能货架2，将货物所需放置的目标的圆槽2005的位置信息、智能小车1的ID信息发送给目标的智能货架2；

2.2、寻迹检测装置将智能小车1导航至待取货物所在的智能货架2的正前方；

2.3、智能货架2上的第二摄像头2003对智能小车1前侧的小车二维码1111进行扫描，获得智能小车1的ID信息，然后将待取的货物所在目标的圆槽2005的位置信息生成为二维码并通过显示屏2004进行显示，智能小车1前侧的第一摄像头1110对显示屏2004上的二维码进行扫描获得目标的圆槽2005的位置信息(目标圆槽2005相对显示屏2004的高度和横向距离)；

2.4、依据获得的目标的圆槽2005的横向距离，智能小车1横向移动至目标位置；然后智能小车1的驻地装置开始工作，四个吸盘1207和地面吸附在一起使得智能小车1固定于目标位置，具体为两侧的第一电机1210各自通过双联带轮1211、传动皮带、短螺杆带轮1206的传动使得竖直短螺杆1203向下运动，吸盘1207与地面贴合，然后真空泵1208对吸盘1207内进行抽真空的同时气压传感器1209进行气压检测直到设定的压力范围；

2.5、智能小车1的货物夹持装置开始工作，第四电机1302转动带动升降螺杆1301转动，依据步骤2.3获得的目标的圆槽2005的高度信息，夹持机构1300上升到目标的圆槽2005对应的高度位置，第四电机1302停止工作，然后液压装置1311控制伸出杆1308伸出，当红外检测传感器1310检测到货物时，液压装置1311停止工作，双轴电机1307带动夹紧螺杆1306转动，使得相对的异型液压杆1304相互靠近，从而货物被夹紧，双轴电机1307停止工作并锁止，液压装置1311控制伸出杆1308缩回，完成货物的抓取；

2.6、寻迹检测装置将智能小车1导航至目标的智能货架2正前方；

2.7、过程与步骤2.3相同，获取了货物所需放置的目标的圆槽2005的位置信息(目标的圆槽2005相对显示屏2004的高度和横向距离)；

2.8、与步骤2.4相同；

2.9、第四电机1302转动带动升降螺杆1301转动，依据步骤2.8获得的目标的圆槽2005的高度信息，夹持机构1300上升到目标的圆槽2005对应的高度位置，第四电机1302停止工作，然后液压装置1311控制伸出杆1308伸出，抓手1309带着货物沿智能货架2的纵深方向运动，当测距传感器2009感应到货物达到圆槽2005的正上方时，货架控制模块2001通过控制中心实时给智能小车1发送一个货物到位信号，液压装置1311停止工作，然后双轴电机1307带动夹紧螺杆1306反向转动，异型液压杆1304相互分离，从而使得货物落在滑动块2002上，压力传感器2007检测到压力后发送信号给货架控制模块2001，货物放置完成；

2.10、在步骤2.5获取货物和步骤2.9放置货物的过程中，气压传感器1209实时检测气压值，当四个吸盘1207内的气压值不一致时，配重电机1403转动，使得配重块1401在移动螺杆1402上前后移动，直到各个气压传感器1209检测到的气压值基本一致，从而实现整个智能小车1重心平衡；

3、当工人下班时，由工人通过控制中心发送预定的寻迹线路使得智能小车1返回到固定待机位置，对充电电池模块进行充电，并关闭整个系统即可，下次上班重新启动即可继续工作。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于，包括：至少一个智能小车(1)、至少二个智能货架(2)和控制中心；

所述智能小车(1)包括驱动装置、驻地装置、小车控制模块和可充电电池模块，智能小车(1)的车体前后端均设有寻迹检测装置，车体顶部设有货物夹持装置，货物夹持装置包括前后设置的升降螺杆(1301)和配重装置，夹持机构(1300)设于升降螺杆(1301)上且沿升降螺杆(1301)上下移动；

所述智能货架(2)包括置物层和货架控制模块(2001)，每个置物层上设有圆槽(2005)和测距传感器(2009)；

所述小车控制模块分别与驱动装置、驻地装置、寻迹检测装置、货物夹持装置信号相连，所述货架控制模块(2001)分别与测距传感器(2009)、圆槽(2005)信号相连，小车控制模块和货架控制模块(2001)分别通过网络与控制中心信号连接；

所述智能货架(2)相互之间、智能小车(1)的待机位置与各个智能货架(2)之间均设有寻迹检测装置使用的寻迹线路。

2.根据权利要求1所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述驱动装置包括四个带有锁紧装置的万向轮(1101)和内车体(1102)，万向轮(1101)分别设于智能小车(1)车体底部的四角位置；内车体(1102)设于智能小车(1)车体的内部，在内车体(1102)内部分别设有第二电机(1103)和第三电机(1104)；内车体(1102)的底部，一个转向滚轮(1105)设置在前、二个驱动轮(1106)并排地设置在后；第三电机(1104)通过皮带传动装置与轮轴(1107)传动连接，轮轴(1107)通过传动副分别与二个驱动轮(1106)传动连接；转向滚轮(1105)上设有一个转向杆(1108)，转向杆(1108)的下部为空心圆柱块上部为轴杆，转向滚轮(1105)设于转向杆(1108)下部的空心圆柱块内且转向滚轮(1105)的轮杆与空心圆柱块固定连接，转向杆(1108)上部的轴杆通过齿轮副(1109)与第二电机(1103)传动连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述驻地装置包括四根竖立的空心圆柱(1201)和竖直短螺杆(1203)，分别对应地设于万向轮(1101)的内侧，沿高度方向在空心圆柱(1201)内壁上对称地设有一对滑槽(1202)；竖直短螺杆(1203)杆身的上半部对称地设有一对滑槽导条(1204)，竖直短螺杆(1203)杆身的下半部为螺纹，滑槽导条(1204)位于滑槽(1202)内且为滑动连接；空心圆柱(1201)的下端与轴承(1205)的内圈固定连接，轴承(1205)的外圈与短螺杆带轮(1206)内孔的上半部固定连接，短螺杆带轮(1206)内孔的下半部通过螺纹副与竖直短螺杆(1203)螺旋传动；竖直短螺杆(1203)的底端设有吸盘(1207)，吸盘(1207)的内腔通过管道与真空泵(1208)相连通，吸盘(1207)内部均设有气压传感器(1209)；智能小车(1)的两侧分别设有一组第一电机(1210)和双联带轮(1211)，第一电机(1210)的电机轴与双联带轮(1211)固定连接，每个双联带轮(1211)通过各自的传动皮带分别与同侧的二个短螺杆带轮(1206)传动连接。

4.根据权利要求3所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述夹持机构(1300)包括一对支撑杆(1303)，支撑杆(1303)之间设有一对异型液压杆(1304)，支撑杆(1303)与异型液压杆(1304)在同一平面上均相互平行设置，支撑杆(1303)通过螺纹副与所述升降螺杆(1301)螺旋传动且与升降螺杆(1301)相互垂直；在两个支撑杆(1303)之间，横向设有连接光杆(1305)和夹紧螺杆(1306)，连接光杆(1305)穿过异型液压杆(1304)且两端分别与支撑杆(1303)固定连接；夹紧螺杆(1306)的中部为螺纹、两端为光杆，两端的光杆各自穿过一个支撑杆(1303)后通过传动副与双轴电机(1307)传动连接，中部的螺纹分别通过螺纹副与二个异型液压杆(1304)螺旋传动，异型液压杆(1304)与夹紧螺杆(1306)各自配合的螺纹副为一对反向螺纹；

异型液压杆(1304)上设有伸出杆(1308)，异型液压杆(1304)的杆身为密封的腔室，伸出杆(1308)的尾端与异型液压杆(1304)的内腔为密封滑动连接，将异型液压杆(1304)的内腔分为前后隔绝的二个腔室，伸出杆(1308)的头端设有抓手(1309)，抓手(1309)上向内侧设有红外检测传感器(1310)；异型液压杆(1304)内前后隔绝的二个腔室各自通过液压管道与液压装置(1311)相连接；

所述液压装置(1311)和所述配重装置均位于智能小车(1)的车顶且位于升降螺杆(1301)的后方，配重装置包括配重块(1401)，移动螺杆(1402)与升降螺杆(1301)所在平面垂直且通过螺纹副与配重块(1401)螺旋传动，配重电机(1403)通过传动副与移动螺杆(1402)传动连接；

二根所述升降螺杆(1301)横向并排设于智能小车(1)的车体顶部，上下两端各设置一个位置传感器，升降螺杆(1301)均通过传动副与第四电机(1302)传动连接，第四电机(1302)设于智能小车(1)的车体内。

5.根据权利要求1～4任一所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述智能小车(1)的车体前端设有第一摄像头(1110)和小车二维码(1111)，所述智能货架(2)的正面设有第二摄像头(2003)和显示屏(2004)，第二摄像头(2003)的高度和小车二维码(1111)高度相匹配，显示屏(2004)的高度与第一摄像头(1110)的高度相匹配；

所述可充电电池模块分别与第一电机(1210)、第二电机(1103)、第三电机(1104)、双轴电机(1307)、第四电机(1302)、配重电机(1403)、液压装置(1311)、真空泵(1208)、第一摄像头(1110)、小车控制模块和寻迹检测装置电连接；

所述小车控制模块为带有网络模块的单片机，分别和第一电机(1210)、第二电机(1103)、第三电机(1104)、双轴电机(1307)、第四电机(1302)、配重电机(1403)、液压装置(1311)、真空泵(1208)、气压传感器(1209)、红外检测传感器(1310)、第一摄像头(1110)和寻迹检测装置信号连接。

6.根据权利要求5所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述圆槽(2005)的顶部开口边缘设有一圈上挡边(2006)，从圆槽(2005)的底部往上依次设有压力传感器(2007)、弹簧(2008)和滑动块(2002)；滑动块(2002)上部横截面的大小与上挡边(2006)的内径相匹配，滑动块(2002)下部横截面的大小与圆槽(2005)的内径相匹配，滑动块(2002)的顶部为上凸的弧面，上凸的弧面边缘与圆槽(2005)的顶部开口相齐平；在智能货架(2)的背板上，面对每个圆槽(2005)均设有一个测距传感器(2009)。

7.根据权利要求6所述的具有配重智能调节的搬运装置，其特征在于：

所述智能货架(2)设有信号天线(2010)和输入面板(2011)；

所述第二摄像头(2003)、显示屏(2004)、信号天线(2010)、输入面板(2011)、压力传感器(2007)、测距传感器(2009)分别与货架控制模块(2001)信号连接；

所述控制中心包括设置在云端的数据库，包括各个智能小车(1)的ID信息、各个智能货架(2)的ID信息、寻迹线路信息、各个圆槽(2005)的位置信息和对应的存货状态信息、产品状态信息，圆槽(2005)的位置信息包括圆槽(2005)相对显示屏(2004)的高度信息和横向距离信息。

8.利用如权利要求1～7任一所述的具有配重智能调节的搬运装置进行货物搬运的方法，其特征在于：

操作人员将货物放置于各个圆槽(2005)中并通过输入面板(2011)更新此货物的产品状态信息，各个圆槽(2005)内的压力传感器(2007)感知的存货状态，然后货架控制模块(2001)将智能货架(2)的ID信息、各个圆槽(2005)中货物的产品状态信息、存货状态信息发送给控制中心；控制中心指令位于待机位置的智能小车(1)启动，将货物在各个智能货架(2)之间搬运；搬运完成后，智能小车(1)回到待机位置并对充电电池模块进行充电。

9.根据权利要求8所述的货物搬运的方法，其特征在于：

所述智能小车(1)的搬运货物的具体过程为：

S1、获取数据

控制中心从数据库中获取待取货的智能货架(2)的ID信息和待取货的圆槽(2005)的位置信息、待放置的智能货架(2)的ID信息和待放置的圆槽(2005)的位置信息、空闲的智能小车(1)的ID信息；

然后控制中心将寻迹线路发送给智能小车(1)，包括智能小车(1)到待取货的智能货架(2)的寻迹线路信息、待取货的智能货架(2)到待放置的智能货架(2)的寻迹线路信息；将待取货的圆槽(2005)的位置信息、智能小车(1)的ID信息发送给待取货的智能货架(2)，将待放置的圆槽(2005)的位置信息、智能小车(1)的ID信息发送给待放置的智能货架(2)；

S2、寻迹检测装置将智能小车(1)导航至待取货的智能货架(2)前；

S3、第二摄像头(2003)对小车二维码(1111)扫描并校验智能小车(1)的ID信息，然后货架控制模块(2001)将待取货的圆槽(2005)的位置信息生成二维码并在显示屏(2004)上显示，第一摄像头(1110)对二维码进行扫描获得待取货的圆槽(2005)的位置信息；

S4、依据步骤S3获得的位置信息，智能小车(1)横向移动至目标位置，然后驻地装置开始工作，第一电机(1210)通过双联带轮(1211)、传动皮带、短螺杆带轮(1206)的传动使得竖直短螺杆(1203)向下运动，吸盘(1207)与地面贴合，然后真空泵(1208)对吸盘(1207)进行抽真空的同时气压传感器(1209)进行气压检测直到设定的压力范围从而固定智能小车(1)；

S5、夹持机构(1300)上升到待取货的圆槽(2005)的高度位置后停止，然后伸出杆(1308)伸向货物，当红外检测传感器(1310)感应到货物，伸出杆(1308)停止，双轴电机(1307)带动二个异型液压杆(1304)相互靠近，夹紧货物，双轴电机(1307)停止工作并锁止，伸出杆(1308)缩回，完成货物的抓取；

S6、驻地装置撤回吸盘(1207)，寻迹检测装置将智能小车(1)导航至待放置的智能货架(2)前；

S7、第二摄像头(2003)对小车二维码(1111)进行扫描并校验智能小车(1)的ID信息，然后货架控制模块(2001)将待放置的圆槽(2005)的位置信息生成二维码并在显示屏(2004)上进行显示；第一摄像头(1110)对二维码进行扫描获得待放置的圆槽(2005)的位置信息；

S8、依据步骤S7获得位置信息，智能小车(1)横向移动至目标位置，然后驻地装置再次工作固定智能小车(1)；

S9、夹持机构(1300)上升到待放置的圆槽(2005)的高度位置，然后伸出杆(1308)带着货物沿智能货架(2)的纵深方向伸出，当测距传感器(2009)感应到货物达到圆槽(2005)的正上方时，货架控制模块(2001)通过控制中心实时给智能小车(1)发送一个货物到位信号，伸出杆(1308)停止，然后双轴电机(1307)带动异型液压杆(1304)相互分离，货物落在滑动块(2002)上，压力传感器(2007)检测到压力后发送存货状态信息给货架控制模块(2001)，货物放置完成；

S10、在步骤S5和步骤S9的过程中，气压传感器(1209)实时检测气压值，当四个吸盘(1207)内的气压值不一致时，配重电机(1403)启动，配重块(1401)沿移动螺杆(1402)前后移动，直到各个气压传感器(1209)检测到的气压值基本一致。

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