CN114572719B - 柔性自动装卸车机器人系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开柔性自动装卸车机器人系统，包括机械臂总成、移动机器人、柔性输送总成、电气控制总成；所述机械臂总成具有至少六个自由度，所述机械臂总成的端部具有末端执行器和第一图像采集处理器；所述机械臂总成转动的连接在所述移动机器人上；所述移动机器人具有至少两个雷达、第二图像采集处理器；所述柔性输送总成的一端连接所述移动机器人，另一端连接所述电气控制总成；所述机械臂总成、所述移动机器人、所述柔性输送总成均于所述电气控制总成连接。本发明还提供采用柔性自动装卸车机器人的方法。本发明的有益效果：通过各系统的融合、配合机器人多种控制及流程方法，实现整个装卸车流程的智能化、柔性化和自动化。

Description

柔性自动装卸车机器人系统及方法

技术领域

本发明涉及一种物流运输领域，尤其涉及的是一种柔性自动装卸车机器人系统及方法。

背景技术

装车和卸车是货物物流中转的重要环节，目前主要以人力为主，随着物流行业的发展，装卸车需求人员多，劳动强度大，降低了物流效率，增加了人力成本。根据包装的尺寸大小、重量和货物特性，其码放方向、层数、位置等都需要满足规范要求，以免造成货物在运输过程中的损坏。面向装车场景，主要应用在生产企业的存储仓库，目前主要以托盘平面摆放和立体高架库两种形式，货物从仓库中取出，由输送线逐个输出并由人工装车，或由整托盘装车运输，货物随托盘一起发走。面向卸车场景，主要应用在客户仓库或中转库，其流程与装车相反，前端主要是人员进行卸车。为实现装卸车的自动化，相关背景技术采用了如下几类/种方案，如下：

整体或部分码垛，再由专用机构推入式装车方案：如申请号CN201821009321.8，一种箱式车自动装车系统；包括有缓存输送机、码垛机器人、装车器，装车器包括有履带车身、推包机构，所述的推包机构包括有推出器、推拉器，推出器安装于履带车身上，推拉器安装于推出器的推板外侧，推出器的推板底部安装有托板，推拉器的推板沿托板前后运动，托板与车厢底板相平齐，缓存输送机的输入端与流水线相接通，缓存输送机的输出端与待码机相接通。以及申请号CN201921028569.3大型货车无托盘自动装车机；申请号CN202010550358.7自动装卸车系统、自动装车方法及自动卸车方法。该类方案先将物料码垛成型后，将整垛货物整体或部分推进车厢，装车效率较高。但该类方案或无法实现卸车的流程，或需将垫高整垛进行卸车，方案较为复杂。

后端输送机构输入车厢内，前端由各种机构进行分拨整理、堆码装卸的装卸车方案：如申请号CN201721107539.2，一种包装箱自动装车机器人，包括PLC自动控制系统、装箱码垛小车和运输线，所述装箱码垛小车包括龙门架，龙门架下端设有行走装置，龙门架两侧前端固定连接大Z轴，大Z轴与X轴连接，X轴前端设有小Z轴，于大Z轴上设有提升装置，X轴上通过齿轮齿条安有X轴伺服电机，小Z轴通过滑块和导轨制动器于拖箱平台连接，脱险平台上设有推箱装置，所述行走装置前端设有分拨装置，所述运输线上设有换向装置和规定装置。以及申请号CN201810903577.1，一种高效无停顿箱体自动装车系统及方法；申请号CN201810832753.7，货物输送装车系统及货物输送装车方法；申请号CN202010191871.1，一种自动装车系统及其使用方法；申请号CN202021756009.2，一种智能定位自动装车系统；申请号CN201811071563.4，一种自动装卸车系统装置。该类方案前端机构复杂，对不同尺寸的包装箱适应性较差，且在卸车方式很难实现自动化。

面向平板货车和顶开式货车的桁架式装卸车车方案：如申请号CN201610671022.X，自动卸车机器人系统，所述自动卸车机器人系统包括：龙门式行走车、升降平台、机器人、辊筒输送机、过渡输送带、可伸缩皮带输送机、机器人视觉系统以及控制系统；申请号CN201721106127.7，一种桁架式袋装物料包自动装卸车装置；申请号201810758679.9一种应用于袋装物品上的自动装车系统；申请号CN201910176135.6，一种全自动装车机；申请号CN201822105256.5，一种袋装物料自动装车机器人；申请号CN201921074061.7，货物拆垛输送装车系统；申请号CN202021897923.9，包装纸箱平板车装卸作业机器人系统；申请号CN201620794292.5一种桁架式装卸车机器人。

改造车厢内部构造的装卸车方案：如申请号CN201720947775.9，货车自动装卸车厢；申请号CN201820716149.3，一种用液压驱动的自动装卸车；申请号CN201920265020.X，一种货物自动装卸车；申请号CN201420121539.8，一种自动装卸车。

可调整姿态的长臂式输送带/传送装置的装卸车方案：申请号CN201820748391.9一种拨臂式自动装车机器人；申请号CN202021149504.7一种全自动装车机；申请号CN201420121536.8一种自动装卸车机；申请号CN202021746802.4一种基于视觉伺服的智能装卸车机器人；申请号CN202010724056.7摇臂式智能装卸车机器人及其控制方法；申请号CN202022454406.0一种箱装货物自动装卸机器人；

其他方案，如申请号CN201520929985.6，自动装车机器人系统，使用伸缩式输送机将货物输送到车厢内部，移动机器人安装在移动小车上，通过车外平台的牵引装置实现小车在车厢内的移动。该专利只陈述了自动装车的结构布局方案，伸缩输送机和牵引式移动小车运动方向单一，无法对停车偏差进行很好适应，牵引装置只能实现小车的单向移动，且具体没有说明自动化控制方案；

其他方案，如申请号CN201820879388.0，激光制导全自动装车机器人系统，在移动底盘设置有机架、机器人、输送线、分解输送机构等，使用激光扫描仪和视觉传感器，方案详细说明了满托盘货物导入，自动分解拆盘，输送到机器人前端码垛。机器人系统将拆盘装置集成到机架上，整个系统复杂且自重较大，在车厢内移动的动态性能较差，存在码垛晃动的风险，该专利只陈述了自动装车的结构布局方案，对于自动卸车的场景，其后端的码垛层拆输送装置明显无法适用。对于非托盘的仓储系统，该专利方案也无法很好的适用。

其他方案，如申请号CN201610486784.2，全自动集装箱装卸系统，移动平台可调整高度，拆装机器人将货物拆解放置在折叠式传送架上，再由传送架输送给自动行走小车，最后由装卸机器人进行装卸。该专利主要应用于集装箱场景，技术方案采用折叠式传送架，各折叠部分存在台阶，在卸车流程中，无法实现货物反向物流；整个系统由前后两大机器人部分组成，且由专门的移载车实现系统的转场或移动，部署流程复杂。

其他方案，如申请号CN201822266534.5，包装箱全自动装卸系统，通过直线承载装置、摆动装置、平移升降装置和直线导轨支架，实现装卸机器人、直线输送平台在车厢内的装卸车作业。该系统结构复杂，机动性能差；直线输送平台需要后端的多个平衡装置支撑，且需随动调整，控制繁琐。

综上所述，现有各种技术方案存在以下缺陷和不足：现有技术方案主要是解决装车的自动化，针对卸车的自动化兼容性较弱；装卸车系统的复杂程度上看，现有方案普遍较为复杂，系统部署工作量较大；面向不同的货场和仓储方式，灵活性和柔性有待提升；对不同的货车，如不同规格箱式货车、平板货车等，现有技术方案适应性较弱。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中主要是解决装车的自动化，针对卸车的自动化兼容性较弱、现有方案普遍较为复杂、适应性较弱的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

柔性自动装卸车机器人系统，包括机械臂总成、移动机器人、柔性输送总成、电气控制总成；

所述机械臂总成具有至少六个自由度，所述机械臂总成的端部具有末端执行器和第一图像采集处理器；所述机械臂总成的底部能够转动的连接在所述移动机器人上；

能够移动的所述移动机器人具有至少两个雷达以及至少两个第二图像采集处理器；

能够实现伸缩的所述柔性输送总成的一端连接所述移动机器人，另一端连接所述电气控制总成；

所述机械臂总成、所述移动机器人、所述柔性输送总成均于所述电气控制总成连接。

本发明通过机械臂总成的末端执行器实现对货物的抓取，第一图像采集处理器与电气控制总成交互，可从任意角度对拆垛、码垛面进行探测，并获得包装箱装卸的空间位姿，由控制系统进行处理，控制机械臂进行码垛和拆垛；移动机器人能够移动至任何位置，通过雷达和第二图像采集处理器对移动机器人的位置进行实时探测；柔性输送总成实现伸缩、运输的功能；电气控制总成用于整个机器人系统的电源设备、智能控制；装车时，柔性输送总成将货物输送到前端进行定位，机械臂总成旋转到后部进行拾取，并进行堆垛；卸车作业时，机械臂在前部拾取货物，旋转至后端放置在柔性输送总成上，进行拆垛。本发明中通过机械臂总成、移动机器人、柔性输送总成、电气控制总成各系统的融合、配合机器人多种控制及流程方法，实现整个装卸车流程的智能化、柔性化和自动化。

优选的，所述移动机器人包括平台本体，所述雷达与所述第二图像采集处理器连接在所述平台本体的外部，并使得雷达与第二图像采集处理器的探测视角朝向平台本体外部。

优选的，所述雷达为激光雷达，所述第一图像采集处理器为深度相机，所述第二图像采集处理器为深度相机，所述激光雷达至少位于所述平台本体对角线的两端处，所述第二图像采集处理器位于所述平台本体的前端。

优选的，所述移动机器人还包括安全触边和全向惰轮，所述安全触边连接在所述平台本体的外部，所述全向惰轮连接在所述平台本体的底部。

移动机器人四周设置有安全触边，在接触式碰撞时可向电气控制总成发送信号，用于在激光雷达和深度相机有盲区或失灵情况下的碰撞紧急停止。

优选的，所述移动机器人还包括用于与柔性输送平台连接的连接器，所述连接器安装在所述平台本体的后端。

优选的，所述移动机器人还包括蓄电池，所述蓄电池连接所述平台本体内部。

移动机器人内部设置有蓄电池，可在电气控制总成的情况下，通过控制面板进行独立遥控移动调度，方便机器人的转场和挪动。

优选的，所述移动机器人通过能够拆卸的连接板与所述柔性输送总成连接。

优选的，所述柔性输送总成包括柔性动力辊子输送机、柔性线缆、用于对货物进行定位的限位机构和感应器，所述限位机构连接在所述柔性动力辊子输送机一端的顶部，所述感应器连接在所述限位机构处，所述感应器与所述电气控制总成连接，所述柔性线缆位于所述柔性辊子输送机的辊子下方，所述柔性线缆的两端分别连接所述移动机器人和所述电气控制总成。

柔性输送总成可以折叠，减少占地空间。

优选的，还包括反光定位标签，所述反光定位标签包括底座、多个连杆、锁紧旋钮、反光柱、铅锤，所述底座的顶部固定连接第一根连杆，多个所述连杆依次铰接，并由所述锁紧旋钮固定，最后一根连杆固定连接反光柱，所述铅锤连接在所述反光柱底部。

激光定位标签适用在无边界平板货车上的定位。

本发明还提供采用上述柔性自动装卸车机器人系统的方法，所述电气控制总成固定在货场，所述移动机器人拖动柔性传输总成伸展，至移动机器人位于货车上，所述移动机器人对其所在货车空间位置进行确定，并对机械臂总成的进行轨迹规划；

装车时，货物由柔性输送总成由货场运输至移动机器人后端，所述电气控制总成感应到货物到达后，所述电气控制总成控制机械臂总成旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器对货物进行抓取，机械臂总成旋转至堆垛面，通过第一图像采集处理器对堆垛面进行探测，并将探测数据传输给电气控制总成，所述电气控制总成获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人移动至合适位置，并控制机械臂总成进行码垛；

卸车时，所述电气控制总成控制通过第一图像采集处理器对拆垛面进行探测，所述电气控制总成获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人移动至合适位置，并控制机械臂总成旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器对货物进行抓取，旋转至柔性输送总成的一端，并放置在柔性输送总成上，由柔性输送总成将货物运输至货场。

优选的，所述货车为无边界平板货车，通过反光定位标签对货车边界处进行标定，通过移动机器人中的雷达探测反射信号对机器人总成所在位置进行定位。

优选的，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在高架库货场时，在装车或卸车前，将柔性输送总成的一侧与高架库出货输送线相连，另一侧与移动机器人连接；装车时，货物出库经高架库出货输送线输出至柔性输送总成上后，进行装车；卸车时，货物由机械臂总成卸车经柔性输送总成至高架库出货输送线后进行入库。

优选的，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在托盘堆放货场时，先调度货场内空闲的移动机器人到柔性输送总成附近位置并定位；装车时，叉车插取托盘货物出库到移动机器人位置；机械臂总成将托盘货物拆解放在柔性输送总成上，货车内的移动机器人在货车进行装车；卸车时，货车内的移动机器人在货车进行卸车，货物到柔性输送系统后端后，移动机器人取货到托盘码垛，叉车插走进行入库。

本发明结构简单易于部署和调度，且适用于不同货场，适应性强。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过机械臂总成的末端执行器实现对货物的抓取，第一图像采集处理器与电气控制总成交互，可从任意角度对拆垛、码垛面进行探测，并获得包装箱装卸的空间位姿，由控制系统进行处理，控制机械臂进行码垛和拆垛；移动机器人能够移动至任何位置，通过雷达和第二图像采集处理器对移动机器人的位置进行实时探测，用以获取移动机器人的空间位置；柔性输送总成实现伸缩、运输的功能；电气控制总成用于整个机器人系统的电源设备、智能控制；装车时，柔性输送总成将货物输送到前端进行定位，机械臂总成旋转到后部进行拾取，并进行堆垛；卸车作业时，机械臂在前部拾取货物，旋转至后端放置在柔性输送总成上，进行拆垛。本发明中通过机械臂总成、移动机器人、柔性输送总成、电气控制总成各系统的融合、配合机器人多种控制及流程方法，实现整个装卸车流程的智能化、柔性化和自动化。

(2)移动机器人四周设置有安全触边，在接触式碰撞时可向电气控制总成发送信号，用于在激光雷达和深度相机有盲区或失灵情况下的碰撞紧急停止；

(3)移动机器人内部设置有蓄电池，可在电气控制总成的情况下，通过控制面板进行独立遥控移动调度，方便机器人的转场和挪动；

(4)柔性输送总成可以折叠，减少占地空间；

(5)激光定位标签适用在无边界平板货车上的定位；

(6)本发明结构简单易于部署和调度，且适用于不同货场，适应性强。

附图说明

图1是本发明实施例柔性自动装卸车机器人系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中机械臂总成的结构示意图；

图3是本发明实施例中机械臂总成的结构示意图；

图4是本发明实施例中移动机器人的俯视图；

图5是本发明实施例中移动机器人与柔性输送总成连接示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明实施例中移动机器人夹取货物示意图；

图8是本发明实施例中反光定位标签的结构示意图；

图9是反光定位标签使用示意图；

图10是该柔性自动装卸车机器人系统应用在高架库货场时的工作示意图；

图11是该柔性自动装卸车机器人系统应用在托盘堆放货场时的工作示意图；

图中标号：

1、机械臂总成；11、末端执行器；12、第一图像采集处理器；13、机械臂；14、状态指示灯；

2、移动机器人；21、平台本体；22、雷达；23、第二图像采集处理器；231、扇形虚线区域；24、安全触边；25、全向惰轮；26、连接器；27、控制面板；

3、柔性输送总成；31、柔性动力辊子输送机；32、柔性线缆；33、限位机构；34、连接板；

4、电气控制总成；5、月台；6、货车；61、车厢；62、货物；7、反光定位标签；71、底座；72、连杆；73、锁紧旋钮；74、反光柱；75、铅锤；76、水平泡；8、高架库出货输送线；9、叉车；91、托盘货物；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

实施例一：

如图1所示，柔性自动装卸车机器人系统，包括机械臂总成1、移动机器人2、柔性输送总成3、电气控制总成4；所述机械臂总成1具有至少六个自由度。

如图2、图3所示，机械臂总成1包括末端执行器11、第一图像采集处理器12、机械臂13，末端执行器11和第一图像采集处理器12均安装在机械臂13末端；机械臂13的底端能够转动的安装在移动机器人2的顶部，其中，机械臂13选用现有的六自由度机械臂或者七自由度机械臂，六自由度机械臂是指六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转；如图5、图7所示，机械臂13可扭转到移动机器人2前后左右进行货物62的拾、放。状态指示灯14安装在机械臂13的第一旋转轴上，随机械臂13移动且与其运动不干涉，用于指示机械臂总成1内伺服电机等运行状态、故障等状态。

本实施例末端执行器11选用真空负压吸盘，实现对货物62的吸取，也可以是包夹夹具，只需要根据货物62的形态进行更换末端执行器11即可，如遇到圆柱形货物62，可更换为抓手类夹具；第一图像采集处理器12为深度相机，深度相机可以与电气控制总成4进行交互，可从任意角度对拆垛面、码垛面进行探测、处理，并获得包装箱装卸的空间位姿，并将处理数据传输至电气控制总成4进行处理，由电气控制总成4控制机械臂13旋转、伸缩，控制末端执行器11进行抓取，实现码垛和拆垛。如图2、图3所示，所述移动机器人2包括平台本体21、雷达22、第二图像采集处理器23；如图4所示，平台本体21为大致矩形的结构，作为各个部件的承载机构，用于安装雷达22等机构，其上具备机械、电气和控制接口。

雷达22和第二图像采集处理器23均连接在所述平台本体21的外部，并使得雷达22与第二图像采集处理器23的探测视角朝向平台本体21外部；具体的，所述雷达22为激光雷达，所述激光雷达为两个，分别位于所述平台本体21对角线的两端处，如图4虚线所示，激光雷达的扫射表面积覆盖机器人四轴，从而实现对封闭箱体前方空间探测全方位导航和壁障；所述第二图像采集处理器23为深度相机，深度相机为两个，分别位于所述平台本体21的前端的两侧，如图4扇形虚线区域231所示，视场覆盖前部地面，可检测前部的障碍物体。本实施例中的前端是指面朝堆垛面或拆垛面的一端，后端是指与柔性输送总成3连接的一端。雷达22和第二图像采集处理器23获取的数据均可传输至电气控制总成4进行处理。

如图4所示，所述移动机器人2还包括安全触边24，所述安全触边24连接在所述平台本体21的外部一圈，并位于平台本体21较低的位置，安全触边24在接触式碰撞时可向电气控制总成4发送信号，用于在激光雷达和深度相机有盲区或失灵情况下的碰撞紧急停止。安全触边24是一种橡胶带状的压敏开关，当装有安全边或安全缓冲器的移动部件撞击到操作者(或操作者撞击到移动部件)，安全边就会被压迫并传送信号给动力源以停止这些部件的运动。此处，安全触边24采用现有技术中的即可。

如图5所示，所述移动机器人2还包括四个独立全向惰轮25，所述全向惰轮25连接在所述平台本体21的底部，用于移动机器人2的移动；本实施例中还包括全向惰轮25一系列零件，如电机、减速器、编码器等，采用现有技术中即可，不做赘述；并由电气控制总成4内的电源经过电缆为其提供电源，或蓄电池为其提供电源。

如图5所示，所述移动机器人2还包括连接器26，所述连接器26安装在所述平台本体21的后端，所述连接器26实现所述移动机器人2和所述电气控制总成4的连接。本实施例中，连接器26选用可拆卸式的重载连接器，连接器26个数为两个。

如图7所示，所述移动机器人2还可以独立设置有控制面板27，控制面板27具有机器人状态指示灯等；所述移动机器人2内部设置有蓄电池，可在脱离所述柔性输送总成3的柔性线缆32的情况下，通过控制面板27进行独立遥控移动调度，方便移动机器人2的转场和挪动。

如图5、图6、图7所示，所述柔性输送总成3包括柔性动力辊子输送机31、柔性线缆32、限位机构33、连接板34、感应器。

柔性动力辊子输送机31可选用现有技术中的动力滚筒输送机(伸缩型)，每个滚筒的端部具有驱动电机，驱动电机由电源驱动，通过滚筒的转动对货物62进行运输；运输面的高度可调整，高度调整的方式可以是将输送机的支腿设置成高度可调节形式，也可以是辊子连接再支腿上的高度可以调节，最终使得柔性动力辊子输送机31的高度与移动机器人2适配；柔性动力辊子输送机31，其底部带脚轮，如图5所示，可由移动机器人2拖动到月台5和车厢61内部任意位置，装卸车工作结束后，柔性输送总成3可以折叠，减少占地空间。柔性动力辊子输送机31的伸缩通过交叉网状的平行四边形结构实现；其在长度方向可由移动机器人2平台牵引，同步进行折叠和伸展，货物62在柔性输送总成3上可双向输送。如图11所示，也可以由移动机器人2牵引在货场内转弯调度移动，在整个货场灵活部署调度，实现多个机器人系统的配合工作。

柔性线缆32悬挂于柔性动力辊子输送机31的下部，与柔性动力辊子输送机31随动。

所述限位机构33连接在所述柔性动力辊子输送机31一端的顶部，限位机构33位于柔性动力辊子输送机31靠近移动机器人2的一端或者两端均设置。限位机构33包括底板、两个侧板，底板呈L型结构，侧板对称安装在底板的水平板上，侧板为弧形板或折弯板，两个侧板安装完成后，形成八字形结构，即开口大的一侧朝向货物62，柔性动力辊子输送机31的辊子将货物62运输至端部后，并推送至底板，随着侧板开口的逐渐减小，货物62的前端被限制在底板的竖直板以及侧板形成的大致矩形的空间内；所述感应器连接在所述限位机构33处，具体的可以是感应器安装在底板的竖直板上或/和侧板上，保证感应器可以感应到货物62的到达即可，所述感应器与所述电气控制总成4通过无线信号连接，感应器获得货物62到位的信号，将其传输给电气控制总成4，电气控制总成4实现机械臂总成1的确定起点位置抓取。

所述移动机器人2通过能够拆卸的连接板34与所述柔性输送总成3连接，连接板34为两个，两个连接板34分别位于柔性输送总成3的两侧，每个连接板34的两端均可以通过螺栓与平台本体21和柔性动力辊子输送机31的支腿连接，连接板34为平板结构，为了便于连接，连接板34的两端具有折弯，折弯处设置多个螺栓孔。不需要柔性输送总成3时，将拆除连接板34和连接器26，即可将柔性输送总成3与移动机器人2的分离。

电气控制总成4内部设置有电源设备、控制器设备、网络设备，用于整个机器人系统的智能控制。其中，涉及控制移动机器人2的行走、以及机械臂总成1的抓取、旋转、通过雷达22、第二图像采集处理器23对货物62空间位置的数据采集、处理等，通过现有技术中的硬件和软件结合即可实现不做赘述。

本实施例使用过程：

如图1所示，所述电气控制总成4固定在所述货场，并与柔性输送总成3一端固定连接，防止其柔性输送总成3被整体拖动而无法定位。货场包括月台5和大量货物62，车厢61与月台5之间可通过现有的搭板方案进行连接，方便移动机器人2的进出。同时参照图7所示，所述移动机器人2与柔性输送总成3通过柔性线缆32和连接器26进行电连接，并通过连接板34进行连接，电气控制总成4控制移动机器人2移动并拖动柔性输送总成3伸展，最终连同机械臂总成1移动至货车6上。货物62在柔性输送总成3上可往复移动，装车和卸车流程物流方向相反。

在装车或卸车前，需要对移动机器人2的空间位置进行确定，特别是在狭小车厢61内作业时，也可以防止机械臂总成1在箱内产生碰撞。

具体如下：通过雷达22、第二图像采集处理器23测量确定车厢61内部宽度和高度尺寸，并将数据输入电气控制系统4内；从而获得移动机器人2及机械臂总成1在车厢61内位置；机械臂总成1的控制器设置机械臂13运动虚拟边界、以及机械臂13在虚拟边界内进行轨迹规划。现有的机械臂总成1本身具有控制器，可以完成对机械臂13的轨迹进行规划。

参考图5和图7所示，装车时，货物62由柔性输送总成3由货场运输至移动机器人2后端，所述感应器感知到货物62到达后，将信号传输给电气可控制总成4，所述电气控制总成4控制机械臂总成1旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器11对货物62进行抓取，机械臂13旋转至堆垛面，通过第一图像采集处理器12对堆垛面进行探测，并将探测数据传输给电气控制总成4，所述电气控制总成4获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人2移动至合适位置，并控制机械臂总成1进行码垛；

卸车时，所述电气控制总成4控制通过深度相机对拆垛面进行探测，所述电气控制总成4获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人2移动至合适位置，并控制机械臂13旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器11对货物62进行抓取，旋转至柔性输送总成3的一端，并放置在柔性输送总成3上，由柔性输送总成3将货物62运输至货场。

本实施例通过机械臂总成1、移动机器人2、柔性输送总成3、电气控制总成4各系统的融合、配合机器人多种控制及流程方法，实现整个装卸车流程的智能化、柔性化和自动化。

本实施例中的装车与卸车过程，相比整体或部分码垛的方式，无需将整垛货物整体或部分先码垛再推进车厢，且整体码垛的方式在卸车时，货物容易坍塌，本实施例通过柔性输送总成3直接将货物逐一进行装车或卸车，特别是降低了卸车时货物坍塌风险。

本实施例中的装车与卸车过程，相比后端输送机构输入车厢内，无需架构龙门架，结构简单，且龙门架前端的拖箱平台主要功能仍然是用于运输，还需要设置换向装置、规正装置实现货物码垛、规整；本实施例由机械臂13夹取货物直接进行码垛和拆垛，自动化程度更高、智能化更高。

本实施例中的柔性输送总成3能够被移动机器人1拖至任何地方、可以实现360°的旋转，相比通过桁架式装卸车形式，更加柔性化、灵活。

实施例二：

本实施例在上述实施例一的不同在于，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在无边界平板货车上时。

如图8、图9所示，柔性自动装卸车机器人系统还包括反光定位标签7，所述反光定位标签7包括底座71、多个连杆72、锁紧旋钮73、反光柱74、铅锤75、水平泡76；所述底座71的顶部固定连接连杆72a，可以由锁紧旋钮73实现锁紧；本实施例中，连杆72为两个，两个连杆72依次铰接，并由所述锁紧旋钮73固定，连杆72b固定连接反光柱74；反光柱74为圆柱形结构或近似圆柱型结构的多边形结构，表面粘贴有反光材质层，具有反射雷达光线的特性；所述铅锤75连接在所述反光柱74底部，水平泡76设置在反光柱74底部。

其中，底座71的底部具有磁性，能够吸附在货车上；连杆72与反光柱74之间，以及两个连杆72之间可以调节角度，并可以通过锁紧旋钮73固定，从而实现反光柱74的位置、角度可调；设置的水平气泡76和铅锤75为定位标签的调整参考。

如图9所示，激光定位标签系统在无边界平板货车上定位方式如下：

(1)将反光定位标签7通过磁吸固定在平板货车四周多个边界处，图示P点，应至少选择三处，本实施例选择六处；

(2)调整反光柱74的水平及竖直位置，并通过锁紧旋钮73锁紧；

(3)移动机器人2中的雷达22、第二图像采集处理器23通过探测反光柱74反射的信号进行定位；

(4)完成自动装卸车后，将反光定位标签7拆除回收。

装车和卸车流程与实施例一相同。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在高架库货场时。

如图10所示，将柔性输送总成3的一侧与高架库出货输送线8相连，另一侧连接移动机器人2；货物62由高架库出库经高架库出货输送线8输出，借助叉车或其他工具将货物62移至柔性输送总成3的柔性动力辊子输送机31上，进行装车；卸车时，货物62由机械臂总成1卸车经柔性输送总成3至高架库出货输送线8后，进行入库。

实施例四：

本实施例与实施例一的区别在于，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在托盘堆放货场时。

如图11所示，需要两组柔性自动装卸车机器人系统同时工作，具体是：

调度货场内空闲的移动机器人2到柔性输送总成3附近位置并定位；

装车时，叉车9插取托盘货物91出库到移动机器人2位置；机械臂总成1自动将托盘货物91拆解放在柔性输送总成3上；货车6内的移动机器人2在货车6进行自动装车；

卸车时，货车6内的移动机器人2在货车6进行卸车，货物62到柔性输送总成3后端后，移动机器人2取货到托盘码垛；叉车9插走入库。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，包括机械臂总成、移动机器人、柔性输送总成、电气控制总成；

所述机械臂总成具有至少六个自由度，所述机械臂总成的端部具有末端执行器和第一图像采集处理器；所述机械臂总成的底部能够转动的连接在所述移动机器人上；

能够移动的所述移动机器人具有至少两个雷达以及至少两个第二图像采集处理器；

能够实现伸缩的所述柔性输送总成的一端连接所述移动机器人，另一端连接所述电气控制总成；

所述机械臂总成、所述移动机器人、所述柔性输送总成均与所述电气控制总成连接；所述移动机器人包括平台本体，所述雷达与所述第二图像采集处理器连接在所述平台本体的外部，并使得雷达与第二图像采集处理器的探测视角朝向平台本体外部；

所述雷达为激光雷达，所述第一图像采集处理器为深度相机，所述第二图像采集处理器为深度相机，所述激光雷达至少位于所述平台本体对角线的两端处，所述第二图像采集处理器位于所述平台本体的前端；

所述柔性输送总成包括柔性动力辊子输送机、柔性线缆、用于对货物进行定位的限位机构和感应器，所述限位机构连接在所述柔性动力辊子输送机一端的顶部，所述感应器连接在所述限位机构处，所述感应器与所述电气控制总成连接，所述柔性线缆位于所述柔性动力辊子输送机的辊子下方，所述柔性线缆的两端分别连接所述移动机器人和所述电气控制总成。

2.根据权利要求1所述的柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，所述移动机器人还包括安全触边和全向惰轮，所述安全触边连接在所述平台本体的外部，所述全向惰轮连接在所述平台本体的底部。

3.根据权利要求1所述的柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，所述移动机器人还包括用于与柔性输送平台连接的连接器，所述连接器安装在所述平台本体的后端。

4.根据权利要求1所述的柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，所述移动机器人还包括蓄电池，所述蓄电池连接所述平台本体内部。

5.根据权利要求1所述的柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，所述移动机器人通过能够拆卸的连接板与所述柔性输送总成连接。

6.根据权利要求1所述的柔性自动装卸车机器人系统，其特征在于，还包括反光定位标签，所述反光定位标签包括底座、多个连杆、锁紧旋钮、反光柱、铅锤，所述底座的顶部固定连接第一根连杆，多个所述连杆依次铰接，并由所述锁紧旋钮固定，最后一根连杆固定连接反光柱，所述铅锤连接在所述反光柱底部。

7.采用上述权利要求1-6任意一项所述的柔性自动装卸车机器人系统进行装卸车的方法，其特征在于，

所述电气控制总成固定在货场，所述移动机器人拖动柔性传输总成伸展，至移动机器人位于货车上，所述移动机器人对其所在货车空间位置进行确定，并对机械臂总成进行轨迹规划；

装车时，货物由柔性输送总成由货场运输至移动机器人后端，所述电气控制总成感应到货物到达后，所述电气控制总成控制机械臂总成旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器对货物进行抓取，机械臂总成旋转至堆垛面，通过第一图像采集处理器对堆垛面进行探测，并将探测数据传输给电气控制总成，所述电气控制总成获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人移动至合适位置，并控制机械臂总成进行码垛；

卸车时，所述电气控制总成控制通过第一图像采集处理器对拆垛面进行探测，所述电气控制总成获得包装箱的空间姿态并进行处理，控制移动机器人移动至合适位置，并控制机械臂总成旋转至货物抓取点，并通过控制末端执行器对货物进行抓取，旋转至柔性输送总成的一端，并放置在柔性输送总成上，由柔性输送总成将货物运输至货场。

8.根据权利要求7所述的柔性自动装卸车机器人系统进行装卸车的方法，其特征在于，所述货车为无边界平板货车，通过反光定位标签对货车边界处进行标定，通过移动机器人中的雷达探测反射信号对机器人总成所在位置进行定位。

9.根据权利要求7所述的柔性自动装卸车机器人系统进行装卸车的方法，其特征在于，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在高架库货场时，在装车或卸车前，将柔性输送总成的一侧与高架库出货输送线相连，另一侧与移动机器人连接；装车时，货物出库经高架库出货输送线输出至柔性输送总成上后，进行装车；卸车时，货物由机械臂总成卸车经柔性输送总成至高架库出货输送线后进行入库。

10.根据权利要求7所述的柔性自动装卸车机器人系统进行装卸车的方法，其特征在于，当该柔性自动装卸车机器人系统应用在托盘堆放货场时，先调度货场内空闲的移动机器人到柔性输送总成附近位置并定位；装车时，叉车插取托盘货物出库到移动机器人位置；机械臂总成将托盘货物拆解放在柔性输送总成上，货车内的移动机器人在货车进行装车；卸车时，货车内的移动机器人在货车进行卸车，货物到柔性输送系统后端后，移动机器人取货到托盘码垛，叉车插走进行入库。