CN114954733A - 配送机器人和机器人配送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配送机器人和机器人配送系统，配送机器人包括：机器人主体(1)；机械臂(2)，可运动地安装在所述机器人主体(1)上；电机(8)，配置成驱动所述机械臂(2)相对于所述机器人主体(1)运动；障碍物检测部，安装在所述机械臂(2)上并配置成检测所述机械臂(2)与障碍物之间的位置关系；以及控制器(9)，与所述电机(8)和所述障碍物检测部分别信号连接，以在所述机械臂(2)和所述障碍物之间的距离小于第一预定距离时控制所述电机(8)减速，并在所述机械臂(2)和所述障碍物之间的距离减小到第二预定距离时控制所述电机(8)制动，所述第二预定距离小于所述第一预定距离。

Description

配送机器人和机器人配送系统
技术领域
本发明涉及物流设备领域，具体而言，涉及一种配送机器人和机器人配送系统。
背景技术
牵引型配送机器人以其灵活、高效的特点得到了广泛应用。牵引型配送机器人，在配送机器人与配送车体对接时，配送机器人的机械臂会进行运动。为了防止机械臂运动时对用户产生撞击，通常有两种做法：方法一，降低机械臂运行速度，减少碰撞发生时的冲击力；方法二，使用力矩传感器，当发生碰撞到达触发力矩传感器时，控制机械臂停止运动。
降低机械臂运行速度，减少碰撞发生时的冲击力主要缺点：速度降低会增加配送车体与机器人本体之间的对接时间，影响配送效率。
使用力矩传感器，当发生碰撞到达触发力矩传感器时，控制机械臂停止运动，主要缺点：力矩传感器只能将撞击力限制在一定范围，用户仍然有被撞击风险。
发明内容
本发明旨在提供一种配送机器人，以改善相关技术中存在配送机械人的机械臂可能发生碰撞的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种配送机器人，配送机器人包括：
机器人主体；
机械臂，可运动地安装在机器人主体上；
电机，配置成驱动机械臂相对于机器人主体运动；
障碍物检测部，安装在机械臂上并配置成检测机械臂与障碍物之间的位置关系；以及
控制器，与电机和障碍物检测部分别信号连接，以在机械臂和障碍物之间的距离小于第一预定距离时控制电机减速，并在机械臂和障碍物之间的距离减小到第二预定距离时控制电机制动，第二预定距离小于第一预定距离。
在一些实施例中，障碍物检测部包括安装在机械臂上的多个测距传感器，测距传感器沿机械臂的长度方向并排布置，控制器与测距传感器信号连接，以在测距传感器检测到机械臂与障碍物的距离小于第一距离时控制电机减速。
在一些实施例中，障碍物检测部还包括感应部件，感应部件配置成在机械臂和障碍物之间的距离减小到第二预定时接触障碍物并输出电信号，控制器与感应部件信号连接，以在感应部件接触到障碍物时控制电机制动。
在一些实施例中，感应部件包括：
供电部件；
第一电极，与供电部件电连接；
第二电极，与第一电极具有预定间距并可向第一电极移动，第二电极与控制器电连接，以在第二电极与第一电极接触时向控制器输送电信号。
在一些实施例中，感应部件还包括：
弹性部件，与第二电极和机械臂均连接，以将第二电极支撑在与第一电极具有预定间距的位置。
在一些实施例中，弹性部件包括橡胶部件，橡胶部件连接在机械臂上，第二电极设在橡胶部件的远离机械臂的一端。
在一些实施例中，配送机器人还包括配置成控制电机的转速的驱动器，驱动器与电机电连接，驱动器与控制器信号连接。
在一些实施例中，机械臂配置成可相对于机器人主体沿配送机器人的宽度方向移动，障碍物检测部配置成检测机械臂和障碍物在宽度方向上的距离。
在一些实施例中，
障碍物检测部安装在机械臂的内侧，以检测机械臂和位于机械臂的内侧的物体之间的距离；或
障碍物检测部安装在机械臂的外侧，以检测机械臂和位于机械臂的外侧的物体之间的距离。
根据本发明的另一方面，还提供了一种机器人配送系统，机器人配送系统包括：
上述配送机器人；以及
配送车体，与配送机器人可拆卸地连接。
在一些实施例中，配送机器人包括两个机械臂，两个机械臂间距可调地设置，以将配送车体夹持在两个机械臂之间。应用本发明的技术方案，配送机器人与配送车体对接时存在机械臂可能发生碰撞的问题,将配送机器人的机械臂运动区域划分为减速区和紧急制动区，根据障碍物出现的区域进行相应的应急响应，可最大限度的降低机械臂的碰撞风险，提高机器人的安全性能。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的实施例的机器人配送系统的结构示意图；以及
图2示出了本发明的实施例的机器人配送系统的配送机器人和配送车体对接过程中相对运动的结构示意图；
图3示出了本发明的实施例的机器人配送系统的配送机器人和配送车体对接过程中配送机器人的机械臂的运动方式示意图；
图4示出了本发明的实施例的配送机器人的机械臂的结构示意图；
图5示出了本发明的实施例的配送机器人的机械臂的侧视结构示意图；
图6示出了本发明的实施例的配送机器人的控制系统框图；以及
图7示出了本发明的实施例的配送机器人的工作过程流程图。
图中：
1、机器人主体；2、机械臂；3、测距；4、配送车体；5、机器臂的外壳；6、驱动器；7、感应部件；8、电机；9、控制器；11、比较器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
图1示出了本发明的实施例的机器人配送系统的结构示意，如图1所示，本实施例的机器人配送系统配送机器人和用于由配送机器人牵引的配送车体4。配送机器人牵引配送车体4执行配送任务，。
配送车体4与配送机器人可拆卸地连接。采用配送机器1和车体4分离的方式可提高机器人的利用率，提高运输效率。
配送机器人包括两个机械臂2，两个机械臂2间距可调地设置，以将配送车体4夹持在两个机械臂2之间。
结合图1-3所示，配送机器人和配送车体4对接时，配送机械人首先需要调整自身角度使配送机器人正对配送车体4，然后配送机器人的机械臂2快速沿方向B向左右两侧伸出，机械臂2到位后配送车体4和配送机器人相对地沿方向A移动到机械臂2和配送车体4相对应的位置，然后机械臂2夹住配送车体4，完成对接。
本实施例中，配送机器人包括机器人主体1、机械臂2、障碍物检测部和控制器9。
机械臂2可运动地安装在机器人主体1上；电机8配置成驱动机械臂2相对于机器人主体1运动；障碍物检测部安装在机械臂2上并配置成检测机械臂2与障碍物之间的位置关系；控制器9与电机8和障碍物检测部分别信号连接，以在机械臂2和障碍物之间的距离小于第一预定距离时控制电机8减速，并在机械臂2和障碍物之间的距离减小到第二预定距离时控制电机8制动，第二预定距离小于第一预定距离。
障碍物检测部包括安装在机械臂2上的多个测距传感器3，测距传感器3沿机械臂2的长度方向并排布置，控制器3与测距传感器3信号连接，以在测距传感器3检测到机械臂2与障碍物的距离小于第一距离时控制电机8减速。
在本实施例中，障碍物检测部安装在机械臂2的外侧，以检测机械臂2和位于机械臂2的外侧的物体之间的距离。
在另一些实施例中，障碍物检测部安装在机械臂2的内侧，以检测机械臂2和位于机械臂2的内侧的物体之间的距离，位于机械臂2的内的物体可以为上述的配送车体。
如图4所示，机械臂2的外壳5表面装有沿机械臂2的长度方向并排布置的第一测距传感器3a、第二测距传感器3b和第三传感器3c，测距传感器均配置成探测机械臂2与外侧障碍物之间的距离。
如图5所示，障碍物检测部还包括感应部件7，感应部件7配置成在机械臂2和障碍物之间的距离减小到第二预定时接触障碍物并输出电信号，控制器9与感应部件7信号连接，以在感应部件7接触到障碍物时控制电机8制动。
结合图5和6所示，感应部件7包括供电部件71、第一电极72和第二电极73。第一电极72与供电部件71电连接；第二电极73与第一电极72具有预定间距并可向第一电极72移动，第二电极73与控制器9电连接，以在第二电极72与第一电极72接触时向控制器9输送电信号。
感应部件7还包括弹性部件74，弹性部件74与第二电极73和机械臂2均连接，以将第二电极73支撑在与第一电极72具有预定间距的位置。
弹性部件74包括橡胶部件，橡胶部件连接在机械臂2上，第二电极72设在橡胶部件的远离机械臂2的一端。
如图5所示，机械臂2的外壳5上安装有弹性的橡胶部件，橡胶部件的一端装有可导电的第一电极72，橡胶部件的另一端装有可导电的第二电极73。当机械臂2的外壳5受到障碍物撞击时，弹性的橡胶部件会被压缩，第一电极72和第二电极73会发生接触。
供电部件71与第一电极72电连接以向第一电极72提供高电平信号，当第一电极72和第二电极73导通时SW闭合，会输入高电平信号到比较器11，比较器11进行电平转换后向控制器9输出控制器11可识别的高电平信号，控制器9收到比较器11输出的高电平信号后判定出机械臂2发生了碰撞，从而控制电机8制动。第一电极72和第二电极73不接触时SW处于断开状态，比较器11输入低电平，比较器11输出低电平信号到控制器9，控制器9收到比较器11输入的低电平信号判定机械臂2未发生碰撞。
配送机器人还包括配置成控制电机8的转速的驱动器6，驱动器6与电机8电连接，驱动器6与控制器9信号连接。
机械臂2配置成可相对于机器人主体1沿配送机器人的宽度方向移动，障碍物检测部配置成检测机械臂2和障碍物在宽度方向上的距离。
配送机器人的机械臂2在向外伸出时，位于机械臂2外壳上的传感器会实时探测外侧障碍物距离，当障碍物在机械臂运动区间，且距离机械臂为第一预定距离s时，控制器9会向驱动器6发送指令按照加速度a进行减速。s＝V2/2a，速度V为机械臂当前运动速度。当机械臂2发生碰撞即控制器检测到第一电极72和第二电极73导通时，控制器9向电机的驱动器6发送指令使电机抱死，进行紧急制动。
图7示出了配送机器人的机械臂防碰撞装置工作流程图，配送机器人与配送车体4对接，机械臂2向外伸展；机械臂2的外壳5上的测距传感器3检测外侧障碍物距离，当运动区域距离为第一预定距离范围内有障碍物时机械臂2进行减速；当有障碍物突然闯入机械臂2发生碰撞时，驱动机械臂2的电机8抱死，进行紧急制动。
本发明针对解决配送机器人与配送车体4对接时存在机械臂2可能发生碰撞的问题。将配送机器人的机械臂运动区域划分为减速区和紧急制动区，根据障碍物出现的区域进行相应的应急响应。可最大限度的降低机械臂的碰撞风险，提高机器人的安全性能。
以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种配送机器人，其特征在于，包括：
机器人主体(1)；
机械臂(2)，可运动地安装在所述机器人主体(1)上；
电机(8)，配置成驱动所述机械臂(2)相对于所述机器人主体(1)运动；
障碍物检测部，安装在所述机械臂(2)上并配置成检测所述机械臂(2)与障碍物之间的位置关系；以及
控制器(9)，与所述电机(8)和所述障碍物检测部分别信号连接，以在所述机械臂(2)和所述障碍物之间的距离小于第一预定距离时控制所述电机(8)减速，并在所述机械臂(2)和所述障碍物之间的距离减小到第二预定距离时控制所述电机(8)制动，所述第二预定距离小于所述第一预定距离。
2.根据权利要求1所述的配送机器人，其特征在于，所述障碍物检测部包括安装在所述机械臂(2)上的多个测距传感器(3)，所述测距传感器(3)沿所述机械臂(2)的长度方向并排布置，所述控制器(3)与所述测距传感器(3)信号连接，以在所述测距传感器(3)检测到所述机械臂(2)与所述障碍物的距离小于所述第一距离时控制所述电机(8)减速。
3.根据权利要求1所述的配送机器人，其特征在于，所述障碍物检测部还包括感应部件(7)，所述感应部件(7)配置成在所述机械臂(2)和所述障碍物之间的距离减小到第二预定时接触所述障碍物并输出电信号，所述控制器(9)与所述感应部件(7)信号连接，以在所述感应部件(7)接触到障碍物时控制所述电机(8)制动。
4.根据权利要求3所述的配送机器人，其特征在于，所述感应部件(7)包括：
供电部件(71)；
第一电极(72)，与所述供电部件(71)电连接；
第二电极(73)，与所述第一电极(72)具有预定间距并可向所述第一电极(72)移动，所述第二电极(73)与所述控制器(9)电连接，以在所述第二电极(72)与所述第一电极(72)接触时向所述控制器(9)输送电信号。
5.根据权利要求4所述的配送机器人，其特征在于，所述感应部件(7)还包括：
弹性部件(74)，与所述第二电极(73)和所述机械臂(2)均连接，以将所述第二电极(73)支撑在与所述第一电极(72)具有所述预定间距的位置。
6.根据权利要求5所述的配送机器人，其特征在于，所述弹性部件(74)包括橡胶部件，所述橡胶部件连接在所述机械臂(2)上，所述第二电极(72)设在所述橡胶部件的远离所述机械臂(2)的一端。
7.根据权利要求1所述的配送机器人，其特征在于，还包括配置成控制所述电机(8)的转速的驱动器(6)，所述驱动器(6)与所述电机(8)电连接，所述驱动器(6)与所述控制器(9)信号连接。
8.根据权利要求1所述的配送机器人，其特征在于，所述机械臂(2)配置成可相对于所述机器人主体(1)沿所述配送机器人的宽度方向移动，所述障碍物检测部配置成检测所述机械臂(2)和障碍物在所述宽度方向上的距离。
9.根据权利要求1所述的配送机器人，其特征在于，
所述障碍物检测部安装在所述机械臂(2)的内侧，以检测所述机械臂(2)和位于所述机械臂(2)的内侧的物体之间的距离；或
所述障碍物检测部安装在所述机械臂(2)的外侧，以检测所述机械臂(2)和位于所述机械臂(2)的外侧的物体之间的距离。
10.一种机器人配送系统，其特征在于，包括：
权利要求1至9中任一项所述配送机器人；以及
配送车体(4)，与所述配送机器人可拆卸地连接。
11.根据权利要求10所述的机器人配送系统，其特征在于，所述配送机器人包括两个所述机械臂(2)，两个所述机械臂(2)间距可调地设置，以将所述配送车体(4)夹持在两个所述机械臂(2)之间。
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