CN114084849A - 一种料箱搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种料箱搬运机器人，包括：U形车体、龙门架举升机构、折叠机构、多个驱动车轮、控制器和电池组，U形车体用于将料箱包围在端臂之间，龙门架举升机构设置在U形车体的两个端臂相连接的一端，龙门架主体可弯折的连接在U形车体上；滚筒设置在U形车体上并通过举升电机驱动；滚筒设有钢丝绳，钢丝绳绕过定滑轮连接升降板；定滑轮设置在龙门架的顶端；升降板内侧设有多个伸缩板，并通过电动升降杆连接升降板，伸缩板通过电磁铁驱动伸缩；折叠机构包括设置在U形车体上的折叠电机和曲柄连杆；驱动车轮设置在U形车体底部。本发明能够直接从地面上抓取料箱进行搬运和抬升，不需要再借助其他转运平台和设备。

Description

一种料箱搬运机器人

技术领域

本发明涉及智能仓储技术领域，尤其涉及一种料箱搬运机器人。

背景技术

随着人们对于网购的需求越来越庞大，如何在快递物流中高效、精准、快速的运输就成为了一件非常迫切解决的问题。而传统的快递物流分拣、搬运工作大部分基于人力，近年来随着技术的快速发展和市场的迫切需求，各种类型的搬运物流机器人逐渐运用到快递物流搬运领域，当下应用在快递物流领域搬运和抬升料箱或周转箱的搬运物流机器人大多都是通过在AGV(自动导引运输车)顶部设置托盘盛放料箱或周转箱，托盘底部或上部设置抬升机构进行推举或抬升，使其能够完成运送目的地有一定高度的传送带和工作台的任务。在采用这种结构的情况下，想要将料箱和周转箱放在搬运物流机器人的载物台上，需要配合搬运出发地布置在场地上的具有一定高度的工作台和传送带，当工作台与搬运物流机器人取得同步后，利用搬运物流机器人上的牵引挂钩将工作台上的料箱牵引到其顶部，或者利用传送带给予料箱的速度，配合稳定装置将料箱接到搬运物流机器人的载物台上，到达目的地后，利用限位板固定，伸缩螺丝杆抬升，将货物运送到指定高度。此类方案虽然能够完成搬运任务，但显而易见的存在很多缺点：

一方面，此类具体实施方案一般采用的搬运机器人为重负载AGV，负载范围一般为：100KG～1吨，移动速度为：0.5～1.5米/秒。而一个料箱或周转箱重量约为20～50KG，并且此类重负载AGV的规定速度无法满足高速的要求，对于快递物流环境不适用。其次，此类上方托举结构的搬运机器人适用于搬运托盘和货架等大型搬运对象，如果用于料箱或者周转箱等小型货物，显得较为笨重，大材小用，增加快递物流分拣搬运场地的成本，

另一方面，此类载物台结构的搬运机器人，在取被搬运货物时需要依赖额外的工作台或者传送带配合才能将货物放到搬运机器人上方，不仅增加了物流场地布置的要求，而且在搬运货物时需要与工作台和传送带取得同步，也增加了搬运过程的辅助时间。并且此类搬运机器人由于将货物搬运在机器人上方，导致重心较高，在提速或者降速的过程中如果采用高加速度，会由于惯性力和惯性力产生的倾覆力矩影响运行的稳定性，增加了搬运过程的行驶时间。在行驶机构上也一般采用的是定向轮加万向轮的结合，对于一些狭窄的地方或者多车相遇的情况无法实现原地转弯等功能，在面临此类情况时也会增加行驶时间。当货物运送到目的地后由于采用丝杆传动，传动比较大抬升速度较慢，龙门架的高度也会使搬运机器人在行驶到高度受限的地方时受阻，不能降低搬运机器人的整体高度，并且由于整体车辆过高导致在场地间的运输和场地内的闲置存储使用非常多的空间，增加了不少成本。

因此，如何提高料箱的搬运效率以及降低物流成本是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种料箱搬运机器人，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有的搬运机器人需要借助工作台转移料箱并且搬运轻小件时速度慢、能耗高和不灵活等问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种料箱搬运机器人，包括：

U形车体，所述U形车体的两个端臂内侧为空仓，用于将料箱包围在所述端臂之间；

龙门架举升机构，设置在所述U形车体的两个端臂相连接的一端，所述龙门架举升机构包括龙门架主体、举升电机、滚筒、定滑轮和升降板，所述龙门架主体可弯折的连接在所述U形车体上，，包括竖直连接状态和水平连接状态；所述滚筒设置在所述U形车体上，并通过所述举升电机驱动；所述滚筒设有钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述定滑轮连接所述升降板；所述定滑轮设置在所述龙门架的顶端，所述升降板沿竖直方向可滑动地连接两个端臂；所述升降板内侧设有多个伸缩板，所述伸缩板通过电动升降杆连接所述升降板，所述伸缩板通过电磁铁驱动伸缩；

折叠机构，设置在所述龙门架举升机构地一侧，所述折叠机构包括设置在所述U形车体上的折叠电机和曲柄连杆，所述曲柄连杆的第一端固定连接所述折叠电机的轴进行旋转，所述曲柄连杆的第二端连接所述龙门架主体；

多个驱动车轮，设置在所述U形车体底部；

控制器，设置在所述U形车体上，并连接控制所述龙门架举升机构、所述折叠机构和所述驱动车轮；

电池组，设置在所述U形车体内，用于供电。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人还包括：条形码扫描器或RFID阅读器，用于对所述料箱的标签进行扫描；所述条形码扫描器或RFID阅读器设置在所述U形车体的内侧；所述条形码扫描器采用全局曝光的模式连续扫描所述标签。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人还包括：多个激光雷达，设置在所述U形车体的外侧，用于识别所述料箱位置和障碍物位置。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人的所述U形车体上还设有充电刷板。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人还包括位置识别器，所述位置识别器布置在所述端臂的底部。

在一些实施例中，所述位置识别器为激光探测器或超声波探测器。

在一些实施例中，所述伸缩板可滑动的设置在所述升降板上方，所述伸缩板后侧固定永磁铁，所述升降板上固定电磁铁，所述电磁铁在通电状态下驱动所述永磁铁和所述伸缩板伸出和收缩；所述升降板两侧分别通过Z型钢固定在两个电动升降杆上，并由举升电机驱动进行抬升和降低。

在一些实施例中，所述伸缩板通过燕尾槽可滑动的连接所述升降板。

在一些实施例中，各驱动车轮为万向轮，并单独设置驱动电机独立驱动。

在一些实施例中，所述U形车体和所述升降板的两个端臂中的至少一个设置齿条，并通过所述齿条滑动连接在所述U形车体上；所述齿条通过端臂距离调整和齿轮驱动，以调节所述U形车体和所述升降板的两个端臂之间的距离；所述U形车体的端臂末端设有宽度探测器，以检测料箱宽度并指导调节端臂间的距离。

本发明的有益效果至少是：

本发明所述料箱搬运机器人采用U形车体结合伸缩板结构，能够直接从地面上抓取料箱进行搬运，不需要再借助其他转运平台和设备。通过龙门架举升机构提升料箱到设定的高度并收回伸缩板释放料箱，能够在不借助转运平台和设备的情况下卸载料箱，降低仓库建设成本，节约仓库空间，并提升货物搬运的灵活性。在运输过程中，料箱在底位，能够降低重心保证料箱搬运机器人的高速运行。通过设置折叠机构控制龙门架举升机构折叠，能够在非工作状态下收起龙门架举升机构，节约空间并保证稳定性。

进一步的，伸缩板通过电磁铁驱动伸缩，能够保障稳定性，并提升响应速度，提高物流转运效率。

进一步的，通过设置条形码扫描器或RFID阅读器能够准确识别料箱信息，并对运输步骤、路线进行适应性调整。通过设置激光雷达，能够准确识别料箱位置和障碍物，提高运输精度和安全性。通过设置充电刷板，能够实现自动充电。

进一步的，对各驱动车轮分别设置驱动电机独立驱动，能够提升运行过程中的灵活性。

进一步的，通过在端臂末端设置宽度探测器，能够随时检测料箱的宽度，以对端臂间的距离进行适应性的调整，保障搬运过程中的稳定性，并提升对不同尺寸料箱的灵活性。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为图1的B向视图；

图4为图1的C向视图；

图5为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的龙门架举升机构的拆解示意图；

图6为图5的A向视图；

图7为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的龙门架举升机构折叠状态示意图；

图8为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的U形车体的俯视图；

图9为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的伸缩板、动升降杆、升降板、永磁铁和电磁铁的连接结构示意图；

图10为图9的主视图；

图11为图9的右视图；

图12为图9的俯视图；

图13为伸缩板伸出状态示意图；

图14为伸缩板伸出且抬升状态示意图；

图15为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的伸缩板通过燕尾槽连接升降板的结构示意图；

图16为本发明一实施例所述料箱搬运机器人的驱动车轮与驱动电机连接结构示意图。

附图标记说明：

110：U形车体； 111：端臂； 120：龙门架举升机构；

121：龙门架主体； 122：举升电机； 123：滚筒；

124：定滑轮； 125：升降板； 126：钢丝绳；

130：折叠机构； 131：折叠电机； 132：曲柄连杆；

140：驱动车轮； 141：驱动电机； 150：条形码扫描器或RFID阅读器；

160：激光雷达； 170：伸缩板； 171：永磁铁；

172：电磁铁； 173：电动升降杆； 174：Z型钢；

180：充电刷板； 190：燕尾槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

由于现有技术中所采用的搬运物流机器人主要是顶部设置托盘的自动导引运行车，对于料箱的装载和卸载都需要借助工作台和传送带完成。而在需要抬升转运的场景下，工作台和传送带的结构更加复杂，占地面积更大，仓库建设成本较高，运行能耗大。传统的自动导引车额定负载较大，对于轻小件的运输并不适用，且运行速度较慢。

本发明提供一种料箱搬运机器人，如图1～4所示，包括：U形车体110、龙门架举升机构120、折叠机构130、多个驱动车轮140、控制器(图中未示出)和电池组(图中未示出)。

U形车体110的两个端臂111内侧为空仓，用于将料箱包围在端臂111之间。这里需要说明的是，U形车体110的两个端臂111分开的端称为分支端，端臂111连接的一端成为连接端，分支端和连接端都可以作为运行方向的前端或者后端。U形车体110中部的空仓可以置入料箱，U形车体110对料箱三面包围，在运行过程中，料箱搬运机器人通过调整自身位置，使矩形的料箱通过分支端进入空仓位置，用于后续的夹持和运输。两个端臂111的尺寸和形状可以相同，且U形车体110内部可以设置为空腔以减轻重量，空腔内部设有加强筋结构增强结构强度。端臂111可以设置为长方形筒状结构，也可以设置为L形筒状结构。空腔内部可以安装电子原件，具体可以包括控制器、通信设备、驱动电机和电池组等。

如图5和6所示，龙门架举升机构120设置在U形车体110的两个端臂111相连接的一端，龙门架举升机构120包括龙门架主体121、举升电机122、滚筒123、定滑轮124和升降板125，龙门架主体121可弯折的连接在U形车体110上，包括竖直连接状态和水平连接状态；滚筒123设置在U形车体110上，并通过举升电机122驱动；滚筒123设有钢丝绳126，钢丝绳126绕过定滑轮124连接升降板125；定滑轮124设置在龙门架的顶端，升降板125为U形，沿竖直方向可滑动地连接两个端臂111；如图8所示，升降板125内侧设有多个伸缩板170，如图9～14所示，伸缩板170通过电动升降杆173连接升降板125，伸缩板170通过电磁铁172驱动伸缩。

具体的，龙门架主体121为框架结构，底部通过折页连接件或通过轴承连接U形车体110，龙门架主体121可以沿折页或轴承转动，通过转动为竖直状态可以用于对升降板125进行提升作业，通过转动为水平方向可以收纳减小体积。举升电机122驱动滚筒123旋转，并卷动钢丝绳126，绕过定滑轮124连接升降板125，对升降板125进行抬升或下降。滚筒123、钢丝绳126和定滑轮124可以设置多组。其中，升降板125设置在U形车体110的内侧，其形状为U形，内嵌于U形车体110，通过滑轨或燕尾槽连接。升降板125内侧设置多个伸缩板170，优选的，两侧分别设置两组。在运行过程中，料箱搬运机器人通过调整位置使料箱置于空仓内侧，伸缩板170首先通过电磁铁172驱动伸出，加持或卡住料箱的设定位置，并通过电动升降杆173提升，以实现对料箱的托举离地。完成料箱托举离地后，料箱搬运机器人运行至指定位置，再由龙门架举升机构120抬升至目标高度，调整于目的地(如货箱)的相对位置后，并通过电动升降杆173降低将料箱放置于目的地上，最后通过电磁铁172驱动伸缩板170收缩，完成转运。

在一些实施例中，伸缩板170可滑动的设置在升降板125上方，伸缩板170后侧固定永磁铁171，升降板125上固定电磁铁172，电磁铁172在通电状态下驱动永磁铁171和伸缩板170伸出和收缩；升降板125两侧分别通过Z型钢174固定在两个电动升降杆173上，并由举升电机122驱动进行抬升和降低。

在一些实施例中，如图15所示，伸缩板170通过燕尾槽190可滑动的连接升降板125。

如图7所示，折叠机构130设置在龙门架举升机构120地一侧，折叠机构130包括设置在U形车体110上的折叠电机131和曲柄连杆132，曲柄连杆132的第一端固定连接折叠电机131的轴进行旋转，曲柄连杆132的第二端连接龙门架主体121。具体的，曲柄连杆132为通过转轴连接的两个短杆，第一短杆的第一端连接第二短杆的第一端，两个短杆可以通过转轴相对旋转，第一短杆的第二端通过转轴连接龙门架主体121，第二短杆的第二端连接折叠电机131的转轴。折叠电机131驱动第二短杆转动，并联动第一短杆对龙门架主体121进行折叠。

如图8所示，多个驱动车轮140，设置在U形车体110底部；在一些实施例中，各驱动车轮140为万向轮，并单独设置驱动电机独立驱动。驱动车轮140用于驱动该物流机器人的移动，驱动车轮140的数量具体的可为四个，则四个驱动车轮140对称的设置在U形车体110的两个端臂111的底部。示例性的，驱动车轮140与U形车体110的两个端臂111进行连接，端臂111在与驱动车轮140相对应的位置处可设置车轮安装孔，且用于驱动车轮140旋转的驱动部件可安装在端臂111的腔体内。为了便于物流机器人的转弯及原地转向，各驱动车轮140分别通过独立的电机进行驱动；该物流机器人采用四轮独立驱动的方式，为在运输过程中可能会产生的原地旋转、多车协同配合等功能提供硬件支持。由于该物流机器人的四个驱动车轮140分别通过独立的电机进行驱动，则可通过调整各独立电机的转向即可使物流机器人实现转弯或原地转向运动。例如若要完成原地向右转向就需要左侧两个驱动车轮140向前旋转且右侧两个驱动车轮140向后旋转来完成向右转向。

控制器设置在U形车体110上，并连接控制龙门架举升机构120、折叠机构130和驱动车轮140。控制器可以采用PCB电路板、可编程门电路或微型计算机等电子元件。

电池组设置在U形车体110内，用于供电。

在一些实施例中，如图1～4所示，所述料箱搬运机器人还包括：条形码扫描器或RFID阅读器150，用于对料箱的标签进行扫描；条形码扫描器或RFID阅读器150设置在U形车体110的内侧；条形码扫描器采用全局曝光的模式连续扫描标签。示例性的，在搬运过程中，通过条码识别器(或RFID阅读器)对料箱上的二维码(或RFID标签)进行扫描，获取到料箱的编号，进而获取货物的内容；若货物编号与目标货物不一致，物流机器人就会放下料箱，并提示系统搬运货物不正确，请求重新下达命令；而若货物编号与目标货物一致，则物流机器人则会将该料箱搬运至目标位置。

在一些实施例中，如图1～4所示，料箱搬运机器人还包括：多个激光雷达160，设置在U形车体110的外侧，用于识别料箱位置和障碍物位置。实例性的，U型车体的两个端臂111以及端臂111的外侧分别至少安装有两个激光雷达160，且两个端臂111的末端端面上也分别安装有一个激光雷达160。在物流机器人的行驶过程中，激光雷达160可以探测搬运机器人周围危险距离中是否存在其他搬运机器人，如存在则进行减速或者停止，等前方搬运机器人通过后再继续前进，实现车体的自我安全防护。

在一些实施例中，如图1～4所示，所述料箱搬运机器人的U形车体110上还设有充电刷板180。充电刷板180与充电刷块配合使用，充电刷块设置在充电区的墙壁上，所述料箱搬运机器人运行到相应的位置使充电刷块和充电刷板180接触，即可进行自动充电，无需人为干预。在另一些实施例中，还可以在U形车体110内部和充电区分贝设置电磁感应线圈，以通过无线充电的形式进行充电。

在一些实施例中，所述料箱搬运机器人还包括位置识别器，位置识别器布置在端臂111的底部。具体的，位置识别器可以设置于端臂111的空腔内。进一步的，位置识别器可以采用北斗定位导航设备或GPS定位导航设备；也可以在场地内设置定位点，通过条形码或二维码标记位置，位置识别器采用计算机视觉进行识别检测，位置识别器设置于端臂111的空腔内并通过观察窗识别地面上的标记，分析和定位。示例性的，该物流机器人通过激光探测器识别仓库地面标记的二维码实现定位及导航，实现物流机器人的辅助定位和轨迹跟踪；工作区域的场地上可部署有二维码标签，标签的相对位置固定，相邻的两个二维码可间隔在20cm至50cm，部署在地面上的多个二维码标签形成场地的二维码地图。其中，条码扫描器的摄像头可以全局曝光，连续扫描获得二维码图像，降低高速运动物体摄像的果冻效应，保证识别准确率；二维码识别速度在50ms左右，通过解码可以获得自身的坐标信息，确认搬运机器人在场地地图中的位置，结合相关算法能够解决设备在应用过程中进行路径规划和防碰撞的问题，从而实现自动引导和定位。

在另一些实施例中，位置识别器可以采用超声波探测器，直接对周边物体进行回声定位，感知在仓库内的具体位置。

在一些实施例中，U形车体110和升降板125的两个端臂111中的至少一个设置齿条，并通过齿条滑动连接在U形车体110上；齿条通过端臂111距离调整和齿轮驱动，以调节U形车体110和升降板125的两个端臂111之间的距离；U形车体110的端臂111末端设有宽度探测器，以检测料箱宽度并指导调节端臂111间的距离。本实施例中，为了进一步适应不同料箱的尺寸，设置U形车体110和升降板125的端臂111可以调节宽度。设置U形车体110的两个端臂111活动连接，升降板125的两臂同样活动连接，在宽度探测器自动探测到料箱的宽度后，调整两个抱臂之间的间距达到了自动适应料箱的宽度的效果。

需要说明的是，本发明所述的料箱搬运机器人是配合料箱进行货物运输的，所述料箱呈矩形结构，两侧与伸缩板170相对的位置设有凸台，用于提供支撑。

下面结合以具体实施例对本发明进行说明：

本实施例提供一种料箱搬运机器人，本实施例中搬运机器人采用U型(三面包围料箱)的机械设计，包括U形车体110、龙门架举升机构120、折叠机构130、多个驱动车轮140、控制器和电池组。其工作流程为：料箱搬运机器人行驶至指定位置，U形车体110的两个端臂111包围料箱后，伸出伸缩板170并举升料箱，托举料箱行驶至目的地，降低收回升降板125并驶离，完成一次料箱的搬运工作。

如图1～6所示，龙门架举升机构120负责货物的上下升降，折叠机构130能够实现龙门架在机器人待机时间内将其折叠的功能。料箱位置探测器可以采用激光或超声波探测装置，能够自动检测机身与待搬运料箱之间的距离，当搬运机器人移动到位后停止向前移动，准备进行料箱的托起举升动作。

搬运机器人的整体设计为U型(三面包围料箱)结构，如图8所示，中间为空仓，使其可以将料箱包入搬运机器人的双臂中，当料箱位置到设定值后，搬运机器人停止移动，电磁铁172和电动升降杆173移出伸缩板170并托起料箱的4个凸台，之后伸缩板170向上运动，将料箱举升一定的高度，使其脱离地面，准备进行搬运动作。条码扫描器或者RFID阅读器可以对搬运的料箱的标签进行识别，具体的，对料箱上的二维码或者RFID标签进行扫描识别，获取到料箱的编号，进而获取货物的内容，如果货物编号与目标货物不一致，搬运机器人就会放下料箱，并提示系统搬运货物不正确，请求重新下达命令。驱动车轮140属于搬运机器人的电机驱动装置，采用了四轮独立驱动的方式，为在运输过程中可能会产生的原地旋转、多车协同配合等功能提供硬件支持。

搬运机器人通过扫描地面上预设的二维码进行定位和导航，通过设置在U形车体110底部的条码扫描器自动采集、识别二维码并进行数据传输，能够实现设备的辅助定位和轨迹跟踪。在搬运场地上部署有二维码标签，标签的相对位置固定，间隔在20cm到50cm之间，形成场地的二维码地图。条码扫描器的摄像头可以全局曝光，连续扫描获得二维码图像，降低高速运动物体摄像的果冻效应，保证识别准确率；二维码识别速度在50ms左右，通过解码可以获得自身的坐标信息，确认搬运机器人在地图中的位置，结合相关算法能够解决设备在应用过程中如何进行路径规划和防碰撞的问题，从而实现自动引导和定位。机身后部有电池装置，为搬运机器人供电，行驶至目的地后，降低收回升降板125，将料箱放置在指定位置并驶离，完成一次料箱的搬运工作。

在搬运过程中，场地中可能存在大量搬运机器人，因此如果在没有保护装置的情况下搬运机器人在行进途中有可能会与其他机体发生碰撞，通过在U形车体110上设置激光雷达160，可以探测搬运机器人周围危险距离中是否存在其他搬运机器人，如果有的话则进行减速或者停止，等前方搬运机器人通过后再继续前进，实现机体的自我安全防护。

当其运行完一个班次8小时后，搬运机器人会行驶到场地的充电区域，将在机体后部安装的充电刷板180与墙面上安装的充电刷块接触，充电机检测到有电压输入后进行充电工作，当电池电量充满后，充电刷板180与充电刷块脱离，在等待区域进行任务待命。

各部分详细机械结构及实现如下：

龙门架举升机构120：此结构由龙门架主体121、举升电机122、滚筒123、定滑轮124和升降板125组成。带有减速器的举升电机122通过齿轮与滚筒123相连，滚筒123上缠绕一段钢丝绳126，钢丝绳126的另一端通过龙门架顶端的定滑轮124与升降机构相连。举升电机122带动滚筒123转动，缠绕钢丝绳126使之另一端连接的升降板125构抬升。升降机构类似于叉车的货叉，上边安装有伸缩板170来固定住货箱的底端来方便抬升货箱。

折叠机构130：龙门架主体121的一侧或两侧装有折叠机构130，由折叠电机131和曲柄连杆132组成。折叠电机131和曲柄连杆132相连，曲柄连杆132和龙门架主体121相连，折叠电机131带动曲柄连杆132运动再带动龙门架主体121转动。龙门架的底端通过类似于合页的转轴与U形车体110相连。在同一高度上升降机构上也有转轴以完成折叠。

在本实施例中，采用U型(三面包围料箱)的机械结构，可以有效降低被搬运货物的重心，改善料箱在搬运过程中的受力情况，从而实现高速及高加速度运行。

搬运机器人的双臂上各有一个伸缩板170，当搬运机器人的双臂将料箱包围时，通过电磁铁172开关控制伸缩板170的伸缩，通过电动升降杆173实现伸缩板170的升降，在不需要配合工作台和传送带的情况下将货物从地上进行直接搬运，结合探测设备能自动识别料箱，还可允许待搬运货物任意散落在场地内。

四个车轮具有独立的四个电机分时驱动，分别控制电机可以实现搬运机器人的原地转向，可以在多车相遇或需要避障时快速转弯，由此提高搬运速度。

如图16所示，驱动车轮140通过齿轮与驱动电机141相连，驱动车轮140的轴上也装有齿轮，两个齿轮相啮合，四个驱动车轮140都是独立电机驱动，通过控制器可以控制不同驱动电机141的转速。此搬运机器人需要完成原地转向就需要在转向时控制不同电机的转速来实现，例如要完成原地向右转向就需要使左侧两个车轮向前旋转且右侧两个车轮向后旋转来完成向右转向。

综上所述，本发明所述料箱搬运机器人采用U形车体结合伸缩板结构，能够直接从地面上抓取料箱进行搬运，不需要再借助其他转运平台和设备。通过龙门架举升机构提升料箱到设定的高度并收回伸缩板释放料箱，能够在不借助转运平台和设备的情况下卸载料箱，降低仓库建设成本，节约仓库空间，并提升货物搬运的灵活性。在运输过程中，料箱在底位，能够降低重心保证料箱搬运机器人的高速运行。通过设置折叠机构控制龙门架举升机构折叠，能够在非工作状态下收起龙门架举升机构，节约空间并保证稳定性。

进一步的，伸缩板通过电磁铁驱动伸缩，能够保障稳定性，并提升响应速度，提高物流转运效率。

进一步的，通过设置条形码扫描器或RFID阅读器能够准确识别料箱信息，并对运输步骤、路线进行适应性调整。通过设置激光雷达，能够准确识别料箱位置和障碍物，提高运输精度和安全性。通过设置充电刷板，能够实现自动充电。

进一步的，对各驱动车轮分别设置驱动电机独立驱动，能够提升运行过程中的灵活性。

进一步的，通过在端臂末端设置宽度探测器，能够随时检测料箱的宽度，以对端臂间的距离进行适应性的调整，保障搬运过程中的稳定性，并提升对不同尺寸料箱的灵活性。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种料箱搬运机器人，其特征在于，包括：

U形车体，所述U形车体的两个端臂内侧为空仓，用于将料箱包围在所述端臂之间；

龙门架举升机构，设置在所述U形车体的两个端臂相连接的一端，所述龙门架举升机构包括龙门架主体、举升电机、滚筒、定滑轮和升降板，所述龙门架主体可弯折的连接在所述U形车体上，包括竖直连接状态和水平连接状态；所述滚筒设置在所述U形车体上，并通过所述举升电机驱动；所述滚筒设有钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述定滑轮连接所述升降板；所述定滑轮设置在所述龙门架的顶端，所述升降板为U形，沿竖直方向可滑动地连接两个端臂；所述升降板内侧设有多个伸缩板，所述伸缩板通过电动升降杆连接所述升降板，所述伸缩板通过电磁铁驱动伸缩；

折叠机构，设置在所述龙门架举升机构地一侧，所述折叠机构包括设置在所述U形车体上的折叠电机和曲柄连杆，所述曲柄连杆的第一端固定连接所述折叠电机的轴进行旋转，所述曲柄连杆的第二端连接所述龙门架主体；

多个驱动车轮，设置在所述U形车体底部；

控制器，设置在所述U形车体上，并连接控制所述龙门架举升机构、所述折叠机构和所述驱动车轮；

电池组，设置在所述U形车体内，用于供电。

2.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述料箱搬运机器人还包括：条形码扫描器或RFID阅读器，用于对所述料箱的标签进行扫描；所述条形码扫描器或RFID阅读器设置在所述U形车体的内侧；所述条形码扫描器采用全局曝光的模式连续扫描所述标签。

3.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述料箱搬运机器人还包括：多个激光雷达，设置在所述U形车体的外侧，用于识别所述料箱位置和障碍物位置。

4.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述料箱搬运机器人的所述U形车体上还设有充电刷板。

5.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述料箱搬运机器人还包括位置识别器，所述位置识别器布置在所述端臂的底部。

6.根据权利要求5所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述位置识别器为激光探测器或超声波探测器。

7.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述伸缩板可滑动的设置在所述升降板上方，所述伸缩板后侧固定永磁铁，所述升降板上固定所述电磁铁，所述电磁铁在通电状态下驱动所述永磁铁和所述伸缩板伸出和收缩；所述升降板两侧分别通过Z型钢固定在两个电动升降杆上，并由举升电机驱动进行抬升和降低。

8.根据权利要求7所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述伸缩板通过燕尾槽可滑动的连接所述升降板。

9.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，各驱动车轮为万向轮，并单独设置驱动电机独立驱动。

10.根据权利要求1所述的料箱搬运机器人，其特征在于，所述U形车体和所述升降板的两个端臂中的至少一个设置齿条，并通过所述齿条滑动连接在所述U形车体上；所述齿条通过端臂距离调整和齿轮驱动，以调节所述U形车体和所述升降板的两个端臂之间的距离；所述U形车体的端臂末端设有宽度探测器，以检测料箱宽度并指导调节端臂间的距离。

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