CN114314426A - 无人托盘搬运车及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人托盘搬运车及其工作方法，无人托盘搬运车包括托盘叉取机构、叉卸货推送机构和搬运车主体，搬运车主体包括车底盘，车底盘的底部两侧安装有驱动轮组件；托盘叉取机构安装在搬运车主体上，两者之间通过叉卸货推送机构连接，叉卸货推送机构用于驱动托盘叉取机构相对于车底盘做向前推出和向后退回的移动；车底盘上设置有载物平台；托盘叉取机构的货叉下降至最低位时，货叉上用于与托盘接触的承托面低于载物平台的顶面。本申请具有结构设计合理、导航方式不受车体结构限制、重心稳的优点。

Description

无人托盘搬运车及其工作方法

技术领域

本发明涉及无人搬运车技术领域，具体地讲，涉及一种无人托盘搬运车及其工作方法。

背景技术

无人托盘搬运车是用于取代叉车、利用自主导航技术对托盘类的搬运物体进行无人搬运的一种新型设备。自1917年第一台叉车问世以来，叉车的发展已有上百年历史，叉车是对地面重物进行搬运、堆高的一种重要工具，已成为人们生产、生活中不可缺少的一部分，尤其是针对托盘的叉车，由于其方便、高效的搬运能力使其在使用上几乎覆盖了所有行业的搬运作业。上世纪叉车的操作主要由经过培训的叉车司机完成，随着人力成本的不断加大和人工智能的高速发展，本世纪初人们开始研究无人叉车，至今经过20年的发展如今已有部分无人叉车在生产中得到运用，其中最典型的案例就是激光制导航无人叉车，然而这种高智能的无人叉车并没有得到广泛的应用，其主要原因有以下几点：

1、由于现有开发的无人叉车通常是在原人工叉车机械结构的基础上加上了激光导航传感器及视觉传感器等自主导航的硬件配置，再配上由软件人员开发的导航软件及算法来完成的；其结构上对导航方式有很强的限制，只能用激光导航的方式来完成；现无人搬运机器人（AGV）的导航方式有多种，其中主流导航方式主要有激光导航、磁条导航、二维码导航，其各有优缺点，见下述：

1）激光导航：激光导航是应用激光传感器对周围环境轮廓进行扫描建图，再通过定位算法、纠偏算法来完成其运行轨迹的规划并完成工作；

优点：

a对本体的机械结构要求不高，只要无遮挡、安装稳定即可；

b 使用者不需要对传感器做任何参照物，利用本身的轮廓做参照就可以做定位识别；

c 路线规划方便，只要通过软件规划及可完成；

缺点：

a对周边环境要求高，由于其需要对周边轮廓经行进行扫描定位，其要求周边环境轮廓在不同时间上不能有太大变化，以及要求不同地方的环境轮廓的相似度不能太接近；

b 由于激光传感器是以周边环境轮廓做为参照物，而不同应用场景有不同的轮廓及各种不可预测可变化的环境，所以其软件开发技术瓶颈高，因为其导航方式相对其他导航方式来说存在很多不确定性，故其导航稳定性相对其他导航方式要差一些，安全上也差于其他导航方式；

c 制造成本高，由于激光导航传感器本身的采购价就比其他类型的传感器要高出很多倍，再加上其技术瓶颈高需要大量的人力成本去开发、调试、维护；

2）磁条导航：是通过磁条传感器对地面的磁条进行感应，通过纠偏算法沿磁条做轨迹运动完成点对点的搬运工作；

优点：

a 由于其参照物是地面的磁条，是一种在短期内不会变化的物体，故感应数据不受其他因素的影响，导航精度高、运行稳定等优点；

b 由于磁条可以采用地埋式，故其对固定路线的环境要求不高，甚至在室外环境只要对无人搬运机器人（AGV）做好防水也能完成工作；

c 制造成本低，由于磁条传感器本身制造成本不高，并且其参照物单一，故开发、调试、维护成本低；

缺点：

a 由于磁条是安装在地面上的，故磁条传感器必须安装在车体的底部位置，所以对车的底盘高度有一定要求；此外磁条传感器通常是成对使用的，两个磁条传感器必须安装在车两头中间位置，故在车体机械结构设计上要求车体两头的底盘均要有安装位置；

b 路线固定，当用户要改变无人搬运机器人（AGV）行走路线时，必须重新铺设磁条，对于地埋式磁条不易处理；

c 地面磁条容易被压坏或人工走路损坏，故地面磁条需要定期维护；

d 针对大型仓库或多路线，磁条铺设的错综复杂影响美观；

3）二维码导航：是将二维码按要求贴在地面上做为导航参照物，通过车体上的二维码扫码相机扫描二维码，判断无人搬运的机器人（AGV）本身的位置，并规划路线完成搬运工作；

优点：

a 由于参照物是地面的二维码，其和磁条导航有一样的特性，具有参照物单一、稳定、受其他环境因素影响小的优点，因此其导航精度高，运行稳定；

b 地面二维码铺设简单、维护简单，铺设在地面上基本不影响美观

c 制造成本低，开发、调试、维护成本低；

d 由于二维码铺设是成矩阵形式的，非常适合多车运行的大型仓库的调度；

缺点：

a 由于二维码是贴在地面上的，且二维码扫描有高度要求，一般在100毫米左右，所以在机械结构设计上限制的车体的高度必须大于200以上；

b 二维码相机一般要求安装在车体的中间底部，这样定位精度才能有效保证；

c 二维码导航基本用于采用差速轮驱动的无人搬运的机器人（AGV），二维码相机安装在两个差速轮的中间位置，其控制精度才能有效保证，所以对车体的结构设计上有必备的结构条件要求；

d 要求地面有一定的清洁度，所以不能在室外和地面环境非常差的环境下使用。

通过以上对三种主流导航方式的介绍可知，不管使用哪种导航方式都是针对不同环境、不同应用场景来设计的，其各自具备不同的优缺点，考虑到现阶段在托盘搬运中基本都是用激光导航的方式，其主要原因是在于受托盘限制，因为目前托盘作为叉车搬运中不可缺少的转运物品，已经形成标准，其结构优势和制造成本广泛被用户认可，基本被各个行业广泛使用，然而其结构特点是为人工叉车设计的，因此对车底盘的尺寸有严格的限制，例如图1所示的是一款最常用的标准托盘的主视结构示意图，托盘底部留有供叉车的货叉插入的叉口，该叉口的高度h为110mm，因为人工叉车的货叉高度在90mm以下，正好适用于上述托盘。但是要做磁导的无人搬运机器人（AGV），尤其是二维码导航的无人搬运机器人（AGV），由于其导航传感器安装要求对车底盘结构有必备条件要求，使这两种导航方式在托盘搬运中的应用受到极大的限制。虽然现在的无人搬运机器人（AGV）大部分是采用激光导航的方式，但是激光叉车由于其制造成本高，技术瓶颈要求高，对环境要求高等原因，使无人叉车在推广上受到极大的影响，例如在大型仓储中会出现很多区域堆放的货物一致，位置也一致，造成轮廓的相似度极高，使激光在不同过道中判断不出自己是在那条过道上；在室外环境下周围环境变化太大，激光叉车要识别必须借助其他传感器且软件开发工作量极大；地面不平的工厂环境，由于激光头为了更好的扫描周围轮廓，激光传感器一般要求安装在车的最高点，但如果地面不平，车体本身的颠簸会造成离地面越高的地方颠簸的更厉害，从而给激光造成的位置偏差大，从而产生激光导航的稳定性偏差，这就是激光导航稳定性不如磁导航和二维码导航的主要原因。

此外，目前的叉车在搬运过程中，货叉叉取被搬运物，被搬运物的重心都在货叉上，当货叉将被搬运物叉起时很容易造成货物向叉取方向倾倒，出现安全事故，尤其是在叉取货物行走过程中由于速度和路面的影响会出现重心漂移现象，也容易出现安全事故。为解决重心偏移问题，目前主要采用了两种解决方法：

第一种解决方法：在货叉的前端设计支撑点，也就是货叉前部分为上、下两部分，上面的部分是在叉取货物时可以上行的部分，以完成货物离地或堆高；下面的部分是带有两个定向轮的部分，以在地面上形成重心支撑，这种方法最有效、成本最低，但是，由于受到托盘叉口高度的限制，货叉前端底部的定向轮的直径不能大于80mm，给该车适用路面环境和负载的能力产生极大的限制，也就是说路面不能有高出20mm的障碍物、坑、不平等情况，也无法完成进电梯、进行多楼层无人转运等工作；另外，由于定向轮直径受到限制，从而使采用这种方式的叉车会在负载上受到限制，负载和轮子的直径是成正比的，也就是说小轮子不能承受大载重负载；

第二种解决方法：为了完成大载重叉取货物的同时又能解决重心偏移的问题，现有叉车基本是通过增加配重来解决此类问题，也就是说将车自身重量制造成其本体重量远大于要搬运货物的重量的搬运车，即使货物叉取时有重心偏移现象，其重心偏移不会给车体本身重心偏移造成太大的影响；然而这种方式无形中增加了该车的制造成本，同时整体车重增加，能耗也成倍增加，而无人叉车多采用电池做为驱动能源，能耗的大幅增加和车体本体重量的增加无疑给叉车在使用和成本上带来极大的影响。

另外，现2吨以上重载的激光导航无人叉车和普通叉车都是舵轮行走方式，1吨以下的有部分制造商可以采用差速轮行走方式（例如激光地牛），这两种行走方式在工作中的不同及优缺点为：

a 舵轮在结构上有两个电机驱动，两个电机分别完成不同的工作，一个负责行走，一个负责转向；其优点是车体的转向由于有单独的机构控制不受地面摩擦力的影响，其缺点是舵轮的传动要通过多级直齿轮、斜齿轮驱动行走轮，体积大、能耗高，在加上只有一个行走电机故驱动同等重量的货物需要提供比差速轮驱动大两倍功率的电机，而且制造成本也要高出很多；

b 差速轮驱动也是有两个电机驱动，两个电机都做为行走电机，其转向是通过两个电机的转速差来完成转向的；其优点是同等功率下其行走驱动力要比舵轮大的多，结构简单、制造成本底；缺点是转向时会受地面摩擦力的影响，给软件控制算法上带来更大的难度。

由于人工叉车前端需要人工操作，所以其前端结构设计上有方便人工操作的平台，由于前面说过的人工叉车在叉取货物时会产生重心偏移现象，所以设计师们采用了一种最适合叉车工作的结构，也就是尽可能的把需要的机构都放在叉车的头部以增加叉货时的配重，其中包括重量比较重的主要机构驱动轮，由于差速轮在结构设计上要求能居于车本体的中间位置是最合适的结构，这样人工叉车和后续的绝大部分叉车都是采用舵轮驱动成为了结构设计上无可争议的主流。

现有部分小载重的叉车为了达到做成差速轮的驱动方式，设计师们在货叉内部狭小的空间内想办法，由于电机行业的高速发展使这一个设想成为了可能，随着小体积大驱动力的电机的产生，设计师们将整个差速轮驱动部分设计在货叉内只有90mm高的空间内，以到达差速轮位于车体的中部驱动叉车的目的，这样叉车前端就可以做到结构上极其精简，在加上是无人叉车前端没有人工操作平台，因此迷你激光地牛诞生了，这种小体积的无人叉车被设计师们设计的外观精美，在各界展会上都吸引了很多人的眼球，然而现实用户的适用性和应用环境给这些设计当头一棒，由于结构上在货叉狭小的机构中设计了差速驱动单元和顶升机构使原有货叉的载重能力受到极大的影响，首先电机的体积不能大，最大只能采用80驱动电机，而现今80的低压电机其功率上最大只能做到1000W的驱动力，所以其载重能力上存在无法解决的技术瓶颈，其二由于这种叉车前面我们说过由于无法安装二维码相机和磁条传感器，所以必须采用激光导航方式，由于该车车体设计上为了追求美观设计的低平小巧，激光头安装高度很低，在行走过程中很容易被其他障碍物遮挡，从而给激光传感器扫描外部轮廓产生极大的影响，影响导航精度；最致命的问题是底盘太低，本身空间只有90mm高，驱动轮直径最大也只能设计成80mm的直径，如果采用80电机，其到地面的距离不过10mm，也就是说地面如果有一个10mm的坑整个车就会卡住无法行走，更不用说有些场景需要进电梯完成楼层之间的装运工作。

哪为什么无人叉车的设计师们要绞尽脑汁想放弃不受结构限制的舵轮叉车去设计差速轮叉车呢，其主要原因不仅是差速轮制造成本低、动力大的原因，其最主要的原因是差速轮叉车软件控制方式灵活、行走方式灵活的特点，由于舵轮行走电机的叉车，其舵轮是安装在车体的头部，尾部是两个定向轮，决定了叉车在行走上有头尾之分的，如果要完成叉车在狭小的过道空间能灵活运动，从而使用户只需要提供较小的空间给叉车运动，就需要叉车在动作上有很强的灵活性，由于房地产行业的高速发展，很多寸土寸金的地方给很多用户对于怎样在尽可能小的地方去完成搬运工作带来兴趣和商机，由于舵轮叉车在运动上有前后之分，所以前进的控制和后退的控制算法是完全不一致的，由于其不能完成360度原地转圈的动作；舵轮叉车在转运过程中转弯和叉取货物都需要进行以一定转弯半径进行动作，这就需要使用者提供足够大的过道空间用于舵轮叉车转弯、掉头等动作，这无疑大幅增加了舵轮叉车运行的占地面积和软件开发难度。

综上所述，因此，有必要对现有的无人搬运车进行改进和优化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、导航方式不受车体结构限制、重心稳的无人托盘搬运车，并提供其工作方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种无人托盘搬运车，包括托盘叉取机构和搬运车主体，所述托盘叉取机构安装在搬运车主体上；所述托盘叉取机构包括支撑座、能相对于所述支撑座垂直升降的货叉，以及包括用于驱动所述货叉相对于所述支撑座做垂直升降运动的升降驱动机构；所述支撑座的前端底部设置有一号支撑轮；所述搬运车主体包括车底盘，所述车底盘的底部两侧安装有驱动轮组件；其特征在于：本无人托盘搬运车还包括叉卸货推送机构；所述叉卸货推送机构安装在车底盘上，且其与支撑座连接，用于驱动托盘叉取机构相对于车底盘做向前推出和向后退回的移动；所述车底盘上设置有载物平台；所述货叉下降至最低位时，货叉上用于与托盘接触的承托面低于载物平台的顶面。

优选的，所述托盘叉取机构向后退回至极限位置时，托盘叉取机构的外轮廓落入车底盘的外轮廓内，所以搬运货物时，重心更加稳。

优选的，所述叉卸货推送机构包括直线运动执行组件、转臂和阻挡器；

所述支撑座的后部设置一根连杆，且支撑座与所述连杆转动连接；所述转臂的一端与连杆转动连接，转臂的另一端与直线运动执行组件转动连接；所述阻挡器至少设置两个，对称安装在车底盘后部；所述直线运动执行组件用于产生直线运动从而使托盘叉取机构相对于车底盘做向前推出和向后退回的移动，以及当托盘叉取机构向后退回至支撑座后部抵靠住阻挡器时，直线运动执行组件和阻挡器配合工作用于使托盘叉取机构后退的同时绕连杆进行转动从而使支撑座前端底部的一号支撑轮向上抬起。

优选的，所述直线运动执行组件包括直线导轨、电机座、电机、主动齿轮、从动齿轮、齿条、齿轮轴和轴承座；所述直线导轨和齿条均设置两根，且平行布置在车底盘中部位置，两根齿条分布在两根直线导轨的两侧；所述轴承座设置两个，分别安装在两根直线导轨上，所述齿轮轴安装在两个轴承座上，齿轮轴与转臂连接，齿轮轴的两端分别安装一个从动齿轮，一个从动齿轮对应一根齿条且啮合连接；所述电机座与两根直线导轨连接；所述电机安装在电机座上，电机的输出轴端与主动齿轮连接，主动齿轮与其中一个从动齿轮啮合连接。

优选的，所述支撑座的后部两侧设置有轨道导轮，所述轨道导轮安装在连杆的两端；所述车底盘上设置有两个对称布置的C型导轨，所述轨道导轮位于C型导轨内。

优选的，所述载物平台包括所述的C型导轨，所述货叉下降至极限位置时，货叉上用于与托盘接触的承托面低于C型导轨的顶面。

优选的，所述搬运车主体还包括分载机构；所述分载机构设置两套，对称布置在车底盘两侧。

优选的，在车底盘的下方两侧设置有用于安装驱动轮组件的驱动轮安装底板，所述驱动轮安装底板和车底盘连接；所述分载机构包括承托杆和若干个分载组件，所述承托杆通过若干个分载组件与驱动轮安装底板连接，所述分载组件包括承座套、耐磨套、弹簧、弹簧安装座和分载套筒，所述承座套安装在车底盘上面，承座套底部和车底盘打通，所述耐磨套安装在承座套内；所述弹簧安装座安装在驱动轮安装底板上，所述弹簧套装在弹簧安装座上；所述分载套筒的上端与承托杆铰接，分载套筒的下端伸进承座套并与耐磨套接触，所述弹簧位于分载套筒内，分载套筒内具有一内定位台阶，弹簧的顶端与所述内定位台阶抵靠，所述分载套筒上部具有一圈外定位台阶，承托杆受负载下移至极限位置时，所述外定位台阶与承座套顶面抵靠；承托杆空载时，承托杆的顶面高出C型导轨的顶面。

优选的，所述搬运车主体还包括二号支撑轮；所述二号支撑轮设置若干个，均布安装在车底盘的底部四周；所述二号支撑轮采用万向轮，所述一号支撑轮采用定向轮，所述驱动轮组件采用一对差速轮。

优选的，本无人托盘搬运车还包括控制箱、电池组以及数据采集系统；所述电池组、数据采集系统、升降驱动机构、叉卸货推送机构、驱动轮组件均与控制箱通信连接；所述数据采集系统采用激光传感器、扫码相机或磁条传感器中的一种或多种进行数据采集。

为解决上述技术问题，本发明还提供了无人托盘搬运车的工作方法，其特征在于：包括叉取货物工作方法和卸载货物工作方法。

叉取货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车移动至工作位置，启动叉卸货推送机构将托盘叉取机构向前推出，且放下托盘叉取机构前端底部的一号支撑轮，使一号支撑轮与地面接触；

第二步：托盘叉取机构向前推出到位后，启动升降驱动机构将货叉连同货物一同举升，举升到指定高度后，启动叉卸货推送机构将托盘叉取机构向后退回；

第三步：托盘叉取机构退回到位后，降下货叉，将货叉下降至低于载物平台的高度，此时货物落在载物平台上；

第四步：托盘叉取机构继续向后退回至支撑座后部抵靠住阻挡器时，直线运动执行组件和阻挡器配合工作使托盘叉取机构后退的同时绕连杆进行转动从而使支撑座前端底部的一号支撑轮向上抬起、脱离地面；

第五步：启动本无人托盘搬运车的搬运车主体对货物进行转运。

卸载货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车的搬运车主体对货物进行转运到位后，启动叉卸货推送机构将托盘叉取机构前端底部的一号支撑轮放下，使一号支撑轮与地面接触；

第二步：启动升降驱动机构举升货叉，货叉抬起货物，使货物与载物平台脱离；

第三步：向前推出托盘叉取机构，向前推出到位后，降下货叉进行卸货；

第四步：卸货完成，启动叉卸货推送机构将托盘叉取机构向后退回到位且使一号支撑轮向上抬起、脱离地面，准备进行下一次取货。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本无人托盘搬运车主要分为两大部分：托盘叉取机构和搬运车主体，托盘叉取机构部分用于专门叉取托盘不进行行走，搬运车主体部分用于载货搬运不负责货物的叉取工作，然后两者之间用叉卸货推送机构有效的结合起来，托盘的叉取和转运分别用不同的机构去完成，这样就使得托盘叉取机构无需考虑转运时的不确定因素，使得托盘叉取机构的设计变的更加简单和可靠；而搬运车主体的设计也由于其不需要考虑托盘的叉取，也就不需要考虑托盘的标准结构对空间的限制给搬运车主体设计带来的限制，因此设计人员可以更好根据不同的环境去设计不同的导航方式、驱动方式；由于货物在行走时是完全位于车体近中心位置的所以在重载时也无需考虑其是否要配重增加无畏的成本和能耗；

2、由于搬运车主体的设计不需要考虑托盘的标准结构对空间的限制，因此，本搬运车主体的车底盘上可安装扫描相机、磁传感器等数据获取元件，也就是说本无人托盘搬运车可以采用各种不同的导航方式，使得托盘的无人搬运工作可以适用于各种不同的工作环境，并大大提高了无人托盘搬运工作的定位精度及导航的稳定性和可靠性；

3、由于搬运车主体的设计不需要考虑托盘的标准结构对空间的限制，即不需要考虑托盘底部110mm的限高，因此，本搬运车主体的车底盘底部可以安装差速轮，打破了原有人工叉车不能采用差速轮控制的技术瓶颈，使无人托盘搬运工作变的更加灵活，其可以利用差速轮行走前进、后退程序的一致性，可原地360度旋转的特性使其在小空间内完成转运工作，大大节省过道空间；此外，可以安装直径更大的车轮，以实现更大的负载；

4、本无人托盘搬运车在对货物进行转运时，货物是放置在载物平台上的，而不是放置在货叉上的，因此，可以避免由于重心偏移带来的安全隐患，即使是搬运大负载货物时，只需要加强车体的强度，而不用去考虑其重心问题，也不用给车体设计配重、增加无畏的能耗和制造成本；此外，货叉取货时，托盘叉取机构前端底部的一号支撑轮与地面接触，进行支撑，从而解决了叉取货物时的重心偏移问题，大大提高了叉取货物的安全性；

5、本无人托盘搬运车在对货物进行转运时，由于货物是放置在载物平台上的，车底盘的四周可安装防撞触边，这样就改变了原有人工叉车货叉方向由于结构限制很难做避障的特点，完成了托盘搬运的全方位避障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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是现有技术中的托盘的主视结构示意图。

图2是本发明实施例的立体结构示意图一（托盘叉取机构向后退回）。

图3是本发明实施例的立体结构示意图二（托盘叉取机构向前推出）。

图4是本发明实施例中的托盘叉取机构的立体结构示意图。

图5是本发明实施例中的托盘叉取机构的立体分解结构示意图。

图6是本发明实施例中的搬运车主体的立体结构示意图一。

图7是本发明实施例中的搬运车主体的立体结构示意图二（拆掉中间车顶板）。

图8是本发明实施例中的搬运车主体的俯视结构示意图。

图9是图8中的A-A向剖视图。

图10是图9中的D处放大图。

图11是本发明实施例无人托盘搬运车的俯视结构示意图（托盘叉取机构向前推出）。

图12是图11中的B-B向剖视图。

图13是图11中的C-C向剖视图。

图14至图20是示意本发明实施例无人托盘搬运车的取货搬运过程。

图14是示意无人托盘搬运车移动到待取货位置，一号支撑轮处于抬起状态。

图15是示意放下一号支撑轮，使一号支撑轮接触地面。

图16是示意托盘叉取机构向前推出，货叉插入托盘底部。

图17是示意提升货叉，将托盘及货物举升。

图18是示意托盘叉取机构向后退回。

图19是示意降下货叉，托盘及货物由承载平台承托住。

图20是示意抬起一号支撑轮，使一号支撑轮脱离地面，准备转运货物。

附图标记说明：托盘叉取机构1；搬运车主体2；叉卸货推送机构3；控制箱4；电池组5；激光传感器6；扫码相机7；支撑座100；货叉101；升降驱动机构102；一号支撑轮103；轨道导轮104；连杆105；车底盘200；驱动轮组件201；C型导轨202；分载机构203；二号支撑轮204；驱动轮安装底板205；通道空间2001；中间车底盘2002；中间车顶板2003；通孔20031；承托杆2030；承座套2031；耐磨套2032；弹簧2033；弹簧安装座2034；分载套筒2035；内定位台阶20350；外定位台阶20351；直线导轨300；电机座301；电机302；主动齿轮303；从动齿轮304；齿条305；齿轮轴306；轴承座307；转臂308；阻挡器309。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图20。

本实施例中公开了一种无人托盘搬运车，包括托盘叉取机构1、搬运车主体2、叉卸货推送机构3、控制箱4、电池组5以及数据采集系统。托盘叉取机构1主要是用于专门叉取托盘、而不进行行走，搬运车主体2主要是用于载货搬运、而不负责托盘的叉取工作，叉卸货推送机构3将托盘叉取机构1、搬运车主体2两者有效的结合起来。控制箱4用于控制无人托盘搬运进行工作，电池组5用于供电，数据采集系统用于获取数据。数据采集系统可采用激光传感器6、扫码相机7或磁条传感器中的一种或多种进行数据采集，具体根据本无人托盘搬运车的使用环境而定。

具体地讲，本实施例中，托盘叉取机构1安装在搬运车主体2上，其包括支撑座100、能相对于支撑座100垂直升降的货叉101，以及包括用于驱动货叉101相对于支撑座100做垂直升降运动的升降驱动机构102。支撑座100、货叉101均是呈L型，货叉101具有两个平行布置的货叉本体，其用于插入到托盘底部的叉口中，相应地，支撑座100具有两个平行布置的支撑本体，支撑本体和货叉本体相配合，货叉101下降至极限位置时，货叉本体落在支撑本体上。支撑本体的前端底部设置有一号支撑轮103，一号支撑轮103采用定向轮，其主要起到支撑的作用，在托盘叉取机构1前后移动过程中，一号支撑轮103也起到一定的行走功能。升降驱动机构102采用液压缸驱动的方式，它主要是用于驱动货叉101做垂直升降运动，从而进行取货、卸货、堆高。升降驱动机构102具体结构采用现有技术，在此不再阐述。

具体地讲，本实施例中，支撑座100的后部两侧设置有轨道导轮104，托盘叉取机构1前后移动过程中，轨道导轮104作为后端支撑，一号支撑轮103作为前端支撑，保证托盘叉取机构1前后移动平稳。

本实施例中，搬运车主体2包括车底盘200、驱动轮组件201、分载机构203和四个二号支撑轮204。

车底盘200上留有两个供托盘叉取机构1前后移动的通道空间2001，两个通道空间2001之间的部分为中间车底盘2002，扫码相机7安装在中间车底盘2002上，磁条传感器可安装在中间车底盘2002的前后两端。车底盘200上设置有载物平台，货叉101下降至最低位时，货叉101上用于与托盘接触的承托面低于载物平台的顶面，从而使托盘落到载物平台上。

驱动轮组件201采用一对差速轮，对称布置在车底盘200底部两侧。四个二号支撑轮204均布安装在车底盘200的底部四周，二号支撑轮204采用万向轮，万向轮有助于本搬运车转向顺畅。在本实施例中，在车底盘200的下方两侧设置有用于安装驱动轮组件201的驱动轮安装底板205，差速轮是安装在驱动轮安装底板205上，驱动轮安装底板205和车底盘200连接，一个差速轮采用一个电机单独控制，具体参考现有技术。

本实施例中，分载机构203设置两套，对称布置在车底盘200的两侧。具体地讲，分载机构203包括承托杆2030和若干个分载组件，承托杆2030通过若干个分载组件与驱动轮安装底板205连接，分载组件包括承座套2031、耐磨套2032、弹簧2033、弹簧安装座2034和分载套筒2035，承座套2031安装在车底盘200上面，承座套2031底部和车底盘200打通，耐磨套2032安装在承座套2031内；弹簧安装座2034安装在驱动轮安装底板205上，弹簧2033套装在弹簧安装座2034上；分载套筒2035的上端与承托杆2030铰接，分载套筒2035的下端伸进承座套2031并与耐磨套2032接触，弹簧2033位于分载套筒2035内，分载套筒2035内具有一内定位台阶20350，弹簧2033的顶端与内定位台阶20350抵靠，分载套筒2035上部具有一圈外定位台阶20351，承托杆2030受负载下移至极限位置时，外定位台阶20351与承座套2031顶面抵靠。

本实施例中，叉卸货推送机构3安装在车底盘200的中间车底盘2002上，且其与托盘叉取机构1的支撑座100连接，用于驱动托盘叉取机构1相对于车底盘200做向前推出和向后退回的移动，当托盘叉取机构1向后退回至极限位置时，托盘叉取机构1的外轮廓落入车底盘200的外轮廓内，所以搬运货物时，重心更加稳。

具体地讲，本实施例中，叉卸货推送机构3包括直线运动执行组件、转臂308和阻挡器309。支撑座100的后部设置一根连杆105，且支撑座100与连杆105转动连接；转臂308的一端与连杆105转动连接，转臂308的另一端与直线运动执行组件转动连接。阻挡器309采用聚氨酯块，设置两个，对称安装在车底盘200后部。直线运动执行组件用于产生直线运动从而使托盘叉取机构1相对于车底盘200做向前推出和向后退回的移动，以及当托盘叉取机构1向后退回至支撑座100后部抵靠住阻挡器309时，直线运动执行组件和阻挡器309配合工作用于使托盘叉取机构1后退的同时绕连杆105进行转动从而使支撑座100前端底部的一号支撑轮103向上抬起、脱离地面。

具体地讲，本实施例中，直线运动执行组件包括直线导轨300、电机座301、电机302、主动齿轮303、从动齿轮304、齿条305、齿轮轴306和轴承座307；直线导轨300和齿条305均设置两根，且平行布置在车底盘200中部位置，两根齿条305分布在两根直线导轨300的两侧；轴承座307设置两个，分别安装在两根直线导轨300上，齿轮轴306安装在两个轴承座307上，齿轮轴306与转臂308连接，齿轮轴306的两端分别安装一个从动齿轮304，一个从动齿轮304对应一根齿条305且啮合连接；电机座301与两根直线导轨300连接；电机302安装在电机座301上，电机302的输出轴端与主动齿轮303连接，主动齿轮303与其中一个从动齿轮304啮合连接。

本实施例中，支撑座100后部两侧设置的轨道导轮104安装在连杆105的两端；车底盘200上设置有两个对称布置的C型导轨202，轨道导轮104位于C型导轨202内。本实施例中，为了减少车底盘200上安装的零部件数量，将两个C型导轨202的顶面作为载物平台使用，在设计时，保证C型导轨202具有足够的强度即可，当货叉101下降至极限位置时，货叉101上用于与托盘接触的承托面低于C型导轨202的顶面。此外，分载机构203中的承托杆2030空载时，承托杆2030的顶面高出C型导轨202的顶面，货物在落到C型导轨202上的过程中，先接触承托杆2030，由分载机构203对货物进行均匀分载，然后再落至C型导轨202上，当然，如果货物较轻，货物有可能不会落至C型导轨202上，而是全部落至承托杆2030上，此时两个承托杆2030充当载物平台的作用。此外中间车底盘2002上安装有中间车顶板2003，此中间车顶板2003也可起到载物平台的作用。

本实施例中，电池组5、数据采集系统、升降驱动机构102、叉卸货推送机构3、驱动轮组件201均与控制箱4通信连接。控制箱4安装在车底盘200后部，电池组5安装在控制箱4上，激光传感器6安装在电池组5顶部。扫码相机7可安装两个，均安装在中间车底盘2002上，其中一个扫码相机7用于扫描地面上的二维码，进而来实现二维码导航，另一个扫码相机7可用于扫描托盘底部粘贴的二维码，用于获取货物的信息，故需要在中间车顶板2003上开设有一个通孔20031，该通孔20031用于避让扫码相机7的扫描范围。

本实施例中还提供了无人托盘搬运车的工作方法，其包括叉取货物工作方法和卸载货物工作方法。

具体地讲，叉取货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车移动至工作位置，启动叉卸货推送机构3将托盘叉取机构1向前推出，且放下托盘叉取机构1前端底部的一号支撑轮103，使一号支撑轮103与地面接触；

第二步：托盘叉取机构1向前推出到位后，启动升降驱动机构102将货叉101连同货物一同举升，举升到指定高度后，启动叉卸货推送机构3将托盘叉取机构1向后退回；

第三步：托盘叉取机构1退回到位后，降下货叉101，将货叉101下降至低于载物平台的高度，此时货物落在载物平台上；

第四步：托盘叉取机构1继续向后退回至支撑座100后部抵靠住阻挡器309时，直线运动执行组件和阻挡器309配合工作使托盘叉取机构1后退的同时绕连杆105进行转动从而使支撑座100前端底部的一号支撑轮103向上抬起、脱离地面；

第五步：启动本无人托盘搬运车的搬运车主体2对货物进行转运。

卸载货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车的搬运车主体2对货物进行转运到位后，启动叉卸货推送机构3将托盘叉取机构1前端底部的一号支撑轮103放下，使一号支撑轮103与地面接触；

第二步：启动升降驱动机构102举升货叉101，货叉101抬起货物，使货物与载物平台脱离；

第三步：向前推出托盘叉取机构1，向前推出到位后，降下货叉101进行卸货；

第四步：卸货完成，启动叉卸货推送机构3将托盘叉取机构1向后退回到位且使一号支撑轮103向上抬起、脱离地面，准备进行下一次取货。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人托盘搬运车，包括托盘叉取机构（1）和搬运车主体（2），所述托盘叉取机构（1）安装在搬运车主体（2）上；所述托盘叉取机构（1）包括支撑座（100）、能相对于所述支撑座（100）垂直升降的货叉（101），以及包括用于驱动所述货叉（101）相对于所述支撑座（100）做垂直升降运动的升降驱动机构（102）；所述支撑座（100）的前端底部设置有一号支撑轮（103）；所述搬运车主体（2）包括车底盘（200），所述车底盘（200）的底部两侧安装有驱动轮组件（201）；其特征在于：本无人托盘搬运车还包括叉卸货推送机构（3），所述车底盘（200）上设置有载物平台，所述货叉（101）下降至最低位时，货叉（101）上用于与托盘接触的承托面低于载物平台的顶面；所述叉卸货推送机构（3）安装在车底盘（200）上，其包括直线运动执行组件、转臂（308）和阻挡器（309）；所述支撑座（100）的后部设置一根连杆（105），且支撑座（100）与所述连杆（105）转动连接；所述转臂（308）的一端与连杆（105）转动连接，转臂（308）的另一端与直线运动执行组件转动连接；所述阻挡器（309）至少设置两个，对称安装在车底盘（200）后部；所述直线运动执行组件用于产生直线运动从而使托盘叉取机构（1）相对于车底盘（200）做向前推出和向后退回的移动，以及当托盘叉取机构（1）向后退回至支撑座（100）后部抵靠住阻挡器（309）时，直线运动执行组件和阻挡器（309）配合工作用于使托盘叉取机构（1）后退的同时绕连杆（105）进行转动从而使支撑座（100）前端底部的一号支撑轮（103）向上抬起；所述托盘叉取机构（1）向后退回至极限位置时，托盘叉取机构（1）的外轮廓落入车底盘（200）的外轮廓内。

2.根据权利要求1所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述直线运动执行组件包括直线导轨（300）、电机座（301）、电机（302）、主动齿轮（303）、从动齿轮（304）、齿条（305）、齿轮轴（306）和轴承座（307）；所述直线导轨（300）和齿条（305）均设置两根，且平行布置在车底盘（200）中部位置，两根齿条（305）分布在两根直线导轨（300）的两侧；所述轴承座（307）设置两个，分别安装在两根直线导轨（300）上，所述齿轮轴（306）安装在两个轴承座（307）上，齿轮轴（306）与转臂（308）连接，齿轮轴（306）的两端分别安装一个从动齿轮（304），一个从动齿轮（304）对应一根齿条（305）且啮合连接；所述电机座（301）与两根直线导轨（300）连接；所述电机（302）安装在电机座（301）上，电机（302）的输出轴端与主动齿轮（303）连接，主动齿轮（303）与其中一个从动齿轮（304）啮合连接。

3.根据权利要求1所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述支撑座（100）的后部两侧设置有轨道导轮（104），所述轨道导轮（104）安装在连杆（105）的两端；所述车底盘（200）上设置有两个对称布置的C型导轨（202），所述轨道导轮（104）位于C型导轨（202）内。

4.根据权利要求3所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述载物平台包括所述的C型导轨（202），所述货叉（101）下降至极限位置时，货叉（101）上用于与托盘接触的承托面低于C型导轨（202）的顶面。

5.根据权利要求1所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述搬运车主体（2）还包括分载机构（203）；所述分载机构（203）设置两套，对称布置在车底盘（200）两侧。

6.根据权利要求5所述的无人托盘搬运车，其特征在于：在车底盘（200）的下方两侧设置有用于安装驱动轮组件（201）的驱动轮安装底板（205），所述驱动轮安装底板（205）和车底盘（200）连接；所述分载机构（203）包括承托杆（2030）和若干个分载组件，所述承托杆（2030）通过若干个分载组件与驱动轮安装底板（205）连接，所述分载组件包括承座套（2031）、耐磨套（2032）、弹簧（2033）、弹簧安装座（2034）和分载套筒（2035），所述承座套（2031）安装在车底盘（200）上面，承座套（2031）底部和车底盘（200）打通，所述耐磨套（2032）安装在承座套（2031）内；所述弹簧安装座（2034）安装在驱动轮安装底板（205）上，所述弹簧（2033）套装在弹簧安装座（2034）上；所述分载套筒（2035）的上端与承托杆（2030）铰接，分载套筒（2035）的下端伸进承座套（2031）并与耐磨套（2032）接触，所述弹簧（2033）位于分载套筒（2035）内，分载套筒（2035）内具有一内定位台阶（20350），弹簧（2033）的顶端与所述内定位台阶（20350）抵靠，所述分载套筒（2035）上部具有一圈外定位台阶（20351），承托杆（2030）受负载下移至极限位置时，所述外定位台阶（20351）与承座套（2031）顶面抵靠；承托杆（2030）空载时，承托杆（2030）的顶面高出C型导轨（202）的顶面。

7.根据权利要求1所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述搬运车主体（2）还包括二号支撑轮（204）；所述二号支撑轮（204）设置若干个，均布安装在车底盘（200）的底部四周；所述二号支撑轮（204）采用万向轮，所述一号支撑轮（103）采用定向轮，所述驱动轮组件（201）采用一对差速轮。

8.根据权利要求1所述的无人托盘搬运车，其特征在于：本无人托盘搬运车还包括控制箱（4）、电池组（5）以及数据采集系统；所述电池组（5）、数据采集系统、升降驱动机构（102）、叉卸货推送机构（3）、驱动轮组件（201）均与控制箱（4）通信连接。

9.根据权利要求8所述的无人托盘搬运车，其特征在于：所述数据采集系统采用激光传感器（6）、扫码相机（7）或磁条传感器中的一种或多种进行数据采集。

10.一种如权利要求1-9任一项权利要求所述的无人托盘搬运车的工作方法，其特征在于：包括叉取货物工作方法和卸载货物工作方法；

叉取货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车移动至工作位置，启动叉卸货推送机构（3）将托盘叉取机构（1）向前推出，且放下托盘叉取机构（1）前端底部的一号支撑轮（103），使一号支撑轮（103）与地面接触；

第二步：托盘叉取机构（1）向前推出到位后，启动升降驱动机构（102）将货叉（101）连同货物一同举升，举升到指定高度后，启动叉卸货推送机构（3）将托盘叉取机构（1）向后退回；

第三步：托盘叉取机构（1）退回到位后，降下货叉（101），将货叉（101）下降至低于载物平台的高度，此时货物落在载物平台上；

第四步：托盘叉取机构（1）继续向后退回至支撑座（100）后部抵靠住阻挡器（309）时，直线运动执行组件和阻挡器（309）配合工作使托盘叉取机构（1）后退的同时绕连杆（105）进行转动从而使支撑座（100）前端底部的一号支撑轮（103）向上抬起、脱离地面；

第五步：启动本无人托盘搬运车的搬运车主体（2）对货物进行转运；

卸载货物工作方法的步骤为：

第一步：本无人托盘搬运车的搬运车主体（2）对货物进行转运到位后，启动叉卸货推送机构（3）将托盘叉取机构（1）前端底部的一号支撑轮（103）放下，使一号支撑轮（103）与地面接触；

第二步：启动升降驱动机构（102）举升货叉（101），货叉（101）抬起货物，使货物与载物平台脱离；

第三步：向前推出托盘叉取机构（1），向前推出到位后，降下货叉（101）进行卸货；

第四步：卸货完成，启动叉卸货推送机构（3）将托盘叉取机构（1）向后退回到位且使一号支撑轮（103）向上抬起、脱离地面，准备进行下一次取货。

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