CN114506674A - 一种取物机器人及其取物方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种取物机器人及其取物方法，包括：移动车、升降托盘、驱动机构和吸盘结构，所述升降托盘设于所述移动车上，所述驱动机构设于所述升降托盘上，所述驱动机构与所述吸盘结构传动连接，所述驱动机构用于驱动所述吸盘结构进行沿第一方向的线性运动并平拖货物至所述升降托盘，所述第一方向与水平面平行，所述驱动机构包括升降组件，所述升降组件沿竖直方向设于所述升降托盘上，所述吸盘结构设于所述升降组件上。本发明通过平拖货物，降低吸盘结构的承重要求，提高吸盘结构的使用寿命，且通过控制升降托盘的高度等相关部件，将第二货物平拖至第一货物上，依次类推，减小机械手和货物的活动行程，提高取物效率，适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及机器人取物的技术领域，尤其涉及一种取物机器人及其取物方法。
背景技术
现有技术上的机器人取物通过机械手上的吸盘纵向吸附货物，对机械手的承重要求较高，不仅如此，机器人纵向吸附货物后移动至相应的地点后再放置，具有较大的行程，降低机械手使用寿命的同时也降低了取物效率，从而影响批量生产效率。
发明内容
针对现有的机器人取物存在的上述问题，现旨在提供一种取物机器人及其取物方法，通过平拖货物，降低吸盘结构的承重要求，提高吸盘结构的使用寿命，且通过控制升降托盘的高度等相关部件，将第二货物平拖至第一货物上，依次类推，减小机械手和货物的活动行程，提高取物效率，适合大批量生产。
具体技术方案如下：
一种取物机器人，包括：移动车、升降托盘、驱动机构和吸盘结构，所述升降托盘设于所述移动车上，所述驱动机构设于所述升降托盘上，所述驱动机构与所述吸盘结构传动连接，所述驱动机构用于驱动所述吸盘结构进行沿第一方向的线性运动并平拖货物至所述升降托盘，所述第一方向与水平面平行，所述驱动机构包括升降组件，所述升降组件沿竖直方向设于所述升降托盘上，所述吸盘结构设于所述升降组件上。
上述的取物机器人，其中，所述驱动机构还包括：第一伸缩组件和旋转组件，所述第一伸缩组件的一端设于所述升降组件上且所述第一伸缩组件沿所述第一方向伸缩，所述第一伸缩组件的另一端连接于所述旋转组件，所述吸盘结构设于所述旋转组件上，所述第一伸缩组件用于驱动所述吸盘结构进行沿所述第一方向的线性活动；
其中，所述旋转组件用于驱动所述吸盘结构以第二方向为轴线进行旋转，所述第二方向与所述第一方向垂直且所述第二方向与水平面平行。
上述的取物机器人，其中，所述旋转组件包括：第一安装板、第二安装板和伸缩杆，所述第一安装板沿竖直方向固定连接于所述第一伸缩组件的伸出端，所述第二安装板的第一端与所述第一安装板的底部转动连接，所述第二安装板的第二端与所述伸缩杆的第一端转动连接，所述伸缩杆的第二端与所述第一安装板的顶部转动连接；
其中，所述伸缩杆用于驱动所述第二安装板以所述第二方向为轴线进行旋转，所述第二安装板上设有所述吸盘结构。
上述的取物机器人，其中，所述驱动机构上设有视觉检测机构，所述视觉检测机构用于识别并检测所述货物的位置；
所述取物机器人还包括：控制器，所述控制器用于根据所述货物的位置控制所述移动车移动；
还用于控制所述升降托盘升降至与货物底部平齐，还用于控制所述升降组件进行升降；
还用于控制所述第一伸缩组件和所述伸缩杆进行伸缩以调节吸盘结构的水平位置和倾斜度进而以吸附或拖曳所述货物。
上述的取物机器人，其中，所述视觉检测机构为双目摄像机，所述双目摄像机安装于所述升降组件顶部。
上述的取物机器人，其中，升降托盘、升降组件和第一伸缩组件均由线性致动器致动。
一种取物方法，其中，应用于上述的任意一项所述的取物机器人，所述取物方法包括：
步骤S1：获取所述第一货物的第一方位信息，所述第一方位信息至少包括货架高度、货物高度；
步骤S2：控制所述升降托盘升降至所述货架高度；
步骤S3：控制所述驱动机构驱动所述吸盘结构沿所述第一方向进行线性运动，并平拖所述第一货物至所述升降托盘，所述第一方向与水平面平行；
步骤S4：将所述第一货物平拖至所述升降托盘后，控制所述升降托盘下降所述货物高度并控制所述升降组件升高所述货物高度，以将位于同一货架高度的下一货物通过控制所述驱动机构驱动所述吸盘机构沿所述第一方向进行线性运动并平拖至所述第一货物顶部。
上述的取物方法，其中，在控制所述驱动机构驱动所述吸盘机构沿所述第一方向进行线性运动，并平拖所述第一货物至所述升降托盘之前，所述方法还包括：
根据所述货物高度控制第一伸缩组件升降，使所述吸盘组件恰好能够沿所述第一方向运动至吸附所述第一货物。
上述的取物方法，其中，所述第一方位信息还包括货物吸附面信息，根据所述货物高度控制所述第一伸缩组件升降后，所述方法还包括：
根据所述货物吸附面信息控制所述旋转组件驱动所述吸盘结构以所述第二方向为轴线进行旋转，使所述吸盘结构的中心轴线垂直货物吸附面，所述第二方向与所述第一方向垂直且所述第二方向与水平面平行。
上述的取物方法，其中，所述第一方位信息通过视觉检测机构和/或货物仓储数据库获取。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明通过平拖货物，降低吸盘结构的承重要求，提高吸盘结构的使用寿命，且通过控制升降托盘的高度等相关部件，将第二货物平拖至第一货物上，依次类推，减小机械手和货物的活动行程，提高取物效率，适合大批量生产。
附图说明
图1为本发明一种取物机器人的整体结构示意图；
图2为本发明一种取物机器人的旋转组件和吸盘结构的结构示意图；
图3为本发明一种取物机器人的旋转组件和吸盘结构的结构示意图；
图4为本发明一种取物机器人的视觉检测机构的结构示意图；
附图中：1、移动车；2、升降托盘；3、驱动机构；4、吸盘结构；5、升降组件；6、第一伸缩组件；7、旋转组件；8、视觉检测机构；11、第一安装板；12、第二安装板；13、伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明一种取物机器人的整体结构示意图，图2为本发明一种取物机器人的旋转组件和吸盘结构的结构示意图，图3为本发明一种取物机器人的旋转组件和吸盘结构的结构示意图，图4为本发明一种取物机器人的视觉检测机构的结构示意图，如图1至图4所示，示出了一种较佳实施例的取物机器人，包括：移动车1、升降托盘2、驱动机构3和吸盘结构4，升降托盘2设于移动车1上，驱动机构3设于升降托盘2上，驱动机构3与吸盘结构4传动连接，驱动机构3用于驱动吸盘结构4进行沿第一方向的线性运动并平拖货物至升降托盘2，第一方向与水平面平行，驱动机构3包括升降组件5，升降组件5沿竖直方向设于升降托盘2上，吸盘结构4设于升降组件5上。
优选的，移动车1为AGV小车。
优选的，升降托盘2可以设置在移动车1上方也可以连接于移动车1侧方，可以与移动车1固定连接或可拆卸连接。
本发明实施例中，取物机器人的驱动机构3和吸盘结构4均设于升降托盘2的侧边，升降托盘2中间区域为货物存储区域。移动车1根据货物的放置位置将取物机器人移动至货物所在货架前，并调整取物机器人位置，使得取物机器人的驱动机构3驱动吸盘结构4沿第一方向向前平伸出吸盘结构4时，能恰好吸附住货物并在回缩时将货物平拖回升降托盘2，堆叠在升降托盘2中间的货物存储区域。
其中，在移动车调整好取物机器人位置后，升降托盘2还根据货架高度将升降托盘2升至与其平齐，这样，驱动机构3驱动吸盘结构4将货物运回时，能够使货物在货架和升降托盘4上进行平移，实现将货物托盘回升降托盘2。本发明实施例的取物方法避免了传统机器取物方法中，机械手向上将货物提起并取回时还需克服货物的重力的缺点，避免产生力的弯矩，能够较为省力的取货，减小了对取物机器人的结构承载力要求，使得本取物机器人能够以简单的结构拾取较重的货物。
进一步，作为一种较佳的实施例，驱动机构3还包括：第一伸缩组件6和旋转组件7，第一伸缩组件6的一端设于升降组件5上且第一伸缩组件6沿第一方向伸缩，第一伸缩组件6的另一端连接于旋转组件7，吸盘结构4设于旋转组件7上，第一伸缩组件6用于驱动吸盘结构4进行沿第一方向的线性活动；
其中，旋转组件7用于驱动吸盘结构4以第二方向为轴线进行旋转，第二方向与第一方向垂直且第二方向与水平面平行。
进一步，作为一种较佳的实施例，旋转组件7包括：第一安装板11、第二安装板12和伸缩杆13，第一安装板11沿竖直方向固定连接于第一伸缩组件6的伸出端，第二安装板12的第一端与第一安装板11的底部转动连接，第二安装板12的第二端与伸缩杆13的第一端转动连接，伸缩杆13的第二端与第一安装板11的顶部转动连接；
其中，伸缩杆13用于驱动第二安装板12以第二方向为轴线进行旋转，第二安装板12上设有吸盘结构4。
进一步，作为一种较佳的实施例，驱动机构3上设有视觉检测机构8，视觉检测机构8用于识别并检测货物的位置；
取物机器人还包括：控制器，控制器用于根据货物的位置控制移动车移动；还用于控制升降托盘2升降至与货物底部平齐，还用于控制升降组件5根据货物的位置进行升降；还用于控制第一伸缩组件6和伸缩杆13进行伸缩以调节吸盘结构4的水平位置和倾斜度进而以吸附或拖曳货物。
在一可实施方式中，通过视觉检测机构8获取货物的位置，控制器根据视觉检测机构8获取的货物位置控制移动车1调整位置；具体的，货物的位置还包括货物吸附面的位置，包括货物吸附面的高度位置、水平坐标以及吸附面的倾斜度，控制器根据货物吸附面水平坐标控制移动车1移动至货物货架旁，且使移动车1与货物吸附面相对，再根据货物吸附面的高度位置控制升降托盘升降至与货架平齐，最后根据吸附面的倾斜度控制伸缩杆13进行伸缩从而使吸盘结构4以平行于水平面的第二轴线方向进行旋转调节倾斜度，至吸盘结构4与货物吸附面平行，进而第一伸缩组件6向前伸出第一吸附货物。
在一可实施方式中，控制器控制吸盘的电控压力调节阀来调节吸盘的吸附力。具体的，控制器可以从货物仓储数据中获取货物重量，并根据货物重量来调节吸盘吸附力。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图4所示，视觉检测机构8为双目摄像机，双目摄像机安装于升降组件5顶部。
本发明的进一步实施例中，升降托盘2、升降组件5和第一伸缩组件6均由线性致动器致动。
下面说明本发明的工作原理：
一种取物机器人的取物方法，应用于上述的取物机器人，取物方法包括：
步骤S1：获取第一货物的第一方位信息，第一方位信息至少包括货架高度、货物高度；
步骤S2：控制升降托盘2升降至货架高度；
步骤S3：控制驱动机构3驱动吸盘结构4沿第一方向进行线性运动，并平拖第一货物至升降托盘2，第一方向与水平面平行；
步骤S4：将第一货物平拖至升降托盘2后，控制升降托盘2下降货物高度并控制升降组件5升高货物高度，以将位于同一货架高度的下一货物通过控制驱动机构3驱动吸盘结构4沿第一方向进行线性运动并平拖至第一货物顶部。
本发明的进一步实施例中，在控制驱动机构3驱动吸盘结构4沿第一方向进行线性运动，并平拖第一货物至升降托盘2之前，方法还包括：根据货物高度控制第一伸缩组件6升降，使吸盘结构4恰好能够沿第一方向运动至吸附第一货物。
优选的，移动车1为AGV小车。
优选的，升降托盘2可以设置在移动车1上方也可以连接于移动车1侧方，可以与移动车1固定连接或可拆卸连接。
本发明实施例中，取物机器人的驱动机构3和吸盘结构4均设于升降托盘2的侧边，升降托盘2中间区域为货物存储区域。移动车1根据货物的放置位置将取物机器人移动至货物所在货架前，并调整取物机器人位置，使得取物机器人的驱动机构3驱动吸盘结构4沿第一方向向前平伸出吸盘结构4时，能恰好吸附住货物并在回缩时将货物平拖回升降托盘2，堆叠在升降托盘2中间的货物存储区域。
其中，在移动车调整好取物机器人位置后，升降托盘2还根据货架高度将升降托盘2升至与其平齐，这样，驱动机构3驱动吸盘结构4将货物运回时，能够使货物在货架和升降托盘4上进行平移，实现将货物托盘回升降托盘2。本发明实施例的取物方法避免了传统机器取物方法中，机械手向上将货物提起并取回时还需克服货物的重力的缺点，避免产生力的弯矩，能够较为省力的取货，减小了对取物机器人的结构承载力要求，使得本取物机器人能够以简单的结构拾取较重的货物。
本发明的进一步实施例中，第一方位信息还包括货物吸附面信息，根据货物高度控制第一伸缩组件6升降后，方法还包括：根据货物吸附面信息控制旋转组件7驱动吸盘结构4以第二方向为轴线进行旋转，使吸盘结构4的中心轴线垂直货物吸附面，第二方向与第一方向垂直且第二方向与水平面平行。
本发明的进一步实施例中，第一方位信息通过视觉检测机构8和/或货物仓储数据库获取。
本发明在抓取第一货物时，使升降托盘2的上表面与货架的上表面相齐平，使移动车1与货架靠近，吸盘结构4吸附并平拖第一货物，实现第一货物横向拖曳；将第一货物拖至升降托盘2后，降低升降托盘2的高度，使第一货物的上表面与货架的上表面相齐平，吸盘结构4吸附并平拖第二货物，将第二货物平拖至第一货物上，实现第二货物横向拖曳，依次类推，完成货物的平拖。
在一可实施方式中，通过视觉检测机构8获取货物的位置，控制器根据视觉检测机构8获取的货物位置控制移动车1调整位置；具体的，货物的位置还包括货物吸附面的位置，包括货物吸附面的高度位置、水平坐标以及吸附面的倾斜度，控制器根据货物吸附面水平坐标控制移动车1移动至货物货架旁，且使移动车1与货物吸附面相对，再根据货物吸附面的高度位置控制升降托盘升降至与货架平齐，最后根据吸附面的倾斜度控制伸缩杆13进行伸缩从而使吸盘结构4以平行于水平面的第二轴线方向进行旋转调节倾斜度，至吸盘结构4与货物吸附面平行，进而第一伸缩组件6向前伸出第一吸附货物。
在一可实施方式中，控制器控制吸盘的电控压力调节阀来调节吸盘的吸附力。具体的，控制器可以从货物仓储数据中获取货物重量，并根据货物重量来调节吸盘吸附力。
本发明通过平拖货物，降低吸盘结构4的承重要求，提高吸盘结构4的使用寿命，且通过控制升降托盘2的高度等相关部件，将第二货物平拖至第一货物上，依次类推，减小机械手和货物的活动行程，提高取物效率，适合大批量生产。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种取物机器人，其特征在于，包括：移动车、升降托盘、驱动机构和吸盘结构，所述升降托盘设于所述移动车上，所述驱动机构设于所述升降托盘上，所述驱动机构与所述吸盘结构传动连接，所述驱动机构用于驱动所述吸盘结构进行沿第一方向的线性运动并平拖货物至所述升降托盘，所述第一方向与水平面平行，所述驱动机构包括升降组件，所述升降组件沿竖直方向设于所述升降托盘上，所述吸盘结构设于所述升降组件上。
2.根据权利要求1所述取物机器人，其特征在于，所述驱动机构还包括：第一伸缩组件和旋转组件，所述第一伸缩组件的一端设于所述升降组件上且所述第一伸缩组件沿所述第一方向伸缩，所述第一伸缩组件的另一端连接于所述旋转组件，所述吸盘结构设于所述旋转组件上，所述第一伸缩组件用于驱动所述吸盘结构进行沿所述第一方向的线性活动；
其中，所述旋转组件用于驱动所述吸盘结构以第二方向为轴线进行旋转，所述第二方向与所述第一方向垂直且所述第二方向与水平面平行。
3.根据权利要求2所述取物机器人，其特征在于，所述旋转组件包括：第一安装板、第二安装板和伸缩杆，所述第一安装板沿竖直方向固定连接于所述第一伸缩组件的伸出端，所述第二安装板的第一端与所述第一安装板的底部转动连接，所述第二安装板的第二端与所述伸缩杆的第一端转动连接，所述伸缩杆的第二端与所述第一安装板的顶部转动连接；
其中，所述伸缩杆用于驱动所述第二安装板以所述第二方向为轴线进行旋转，所述第二安装板上设有所述吸盘结构。
4.根据权利要求3所述取物机器人，其特征在于，所述驱动机构上设有视觉检测机构，所述视觉检测机构用于识别并检测所述货物的位置；
所述取物机器人还包括：控制器，所述控制器用于根据所述货物的位置控制所述移动车移动；
还用于控制所述升降托盘升降至与所述货物底部平齐，还用于控制所述升降组件进行升降；
还用于控制所述第一伸缩组件和所述伸缩杆进行伸缩以调节吸盘结构的水平位置和倾斜度进而以吸附或拖曳所述货物。
5.根据权利要求4所述取物机器人，其特征在于，所述视觉检测机构为双目摄像机，所述双目摄像机安装于所述升降组件顶部。
6.根据权利要求3所述取物机器人，其特征在于，升降托盘、升降组件和第一伸缩组件均由线性致动器致动。
7.一种取物机器人的取物方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任一项所述的取物机器人，所述取物方法包括：
步骤S1：获取所述第一货物的第一方位信息，所述第一方位信息至少包括货架高度、货物高度；
步骤S2：控制所述升降托盘升降至所述货架高度；
步骤S3：控制所述驱动机构驱动所述吸盘结构沿所述第一方向进行线性运动，并平拖所述第一货物至所述升降托盘，所述第一方向与水平面平行；
步骤S4：将所述第一货物平拖至所述升降托盘后，控制所述升降托盘下降所述货物高度并控制所述升降组件升高所述货物高度，以将位于同一货架高度的下一货物通过控制所述驱动机构驱动所述吸盘结构沿所述第一方向进行线性运动并平拖至所述第一货物顶部。
8.根据权利要求7所述取物方法，其特征在于，在控制所述驱动机构驱动所述吸盘结构沿所述第一方向进行线性运动，并平拖所述第一货物至所述升降托盘之前，所述方法还包括：
根据所述货物高度控制第一伸缩组件升降，使所述吸盘结构恰好能够沿所述第一方向运动至吸附所述第一货物。
9.根据权利要求8所述取物方法，其特征在于，所述第一方位信息还包括货物吸附面信息，根据所述货物高度控制所述第一伸缩组件升降后，所述方法还包括：
根据所述货物吸附面信息控制所述旋转组件驱动所述吸盘结构以所述第二方向为轴线进行旋转，使所述吸盘结构的中心轴线垂直货物吸附面，所述第二方向与所述第一方向垂直且所述第二方向与水平面平行。
10.根据权利要求7所述取物方法，其特征在于，所述第一方位信息通过视觉检测机构和/或货物仓储数据库获取。
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