CN115108316A - 行李拾取夹具、设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及行李拾取设备技术领域，公开了一种行李拾取夹具、设备以及方法，所述夹具包括支撑架和至少两个夹持单元；支撑架上端设有防碰撞装置，防碰撞装置为六维传感器；夹持单元间隔安装在支撑架上，用于夹持行李；夹持单元包括两个水平相向布置的直线驱动机构，直线驱动机构的活动端通过压力传感器与夹板组件连接；其中，支撑架下端和夹持单元内侧均设有多个RFID阅读天线，RFID阅读天线用于读取行李上的电子标签信息。本申请有利于实现行李全自动化处理流程、降低工作人员劳动强度、提高行李转运服务品质。

Description

行李拾取夹具、设备以及方法

技术领域

本申请涉及行李拾取设备技术领域，具体是指一种行李拾取夹具、设备以及方法。

背景技术

机场旅客托运行李相继完成输送、分拣后，离港行李主要进入三种终端设备，分别是滑槽、转盘和输送机，离港行李需要被搬上托车并码垛，托车将行李输送至飞机，再将行李搬运上飞机。此外，当飞机进港时，行李需要从飞机上搬运至托车，托车将行李输送至进港的行李输送机所在地，再将行李搬运上输送机，由输送机将行李输送至相应的提取转盘。目前，无论是离港行李还是进港行李，行李都需要托车作为转运工具，行李上托车或下托车的过程主要有两种模块，人工搬运和半自动搬运。

机场行李处理流程中，行李上下托车是一个不可或缺的环节，该环节当前主要完全依靠人工或半自动工具完成，没有成熟可靠的自动化方案，严重阻碍了行李处理流程自动化和智能化发展。

发明内容

基于以上技术问题，本申请提供了行李拾取夹具、设备以及方法，本申请有利于实现行李全自动化处理流程、降低工作人员劳动强度、提高行李转运服务品质。

为解决以上技术问题，本申请采用的技术方案如下：

一种行李拾取夹具，包括支撑架和至少两个夹持单元；支撑架上端设有防碰撞装置，防碰撞装置为六维传感器；夹持单元间隔安装在支撑架上，用于夹持行李；夹持单元包括两个水平相向布置的直线驱动机构，直线驱动机构的活动端通过压力传感器与夹板组件连接；其中，支撑架下端和夹持单元内侧均设有多个RFID阅读天线，RFID阅读天线用于读取行李上的电子标签信息。

进一步的，支撑架通过纵梁、横梁形成框架主体，纵梁两侧对称设置有多个用于安装直线驱动机构的转接板。

进一步的，直线驱动机构为伺服电缸，伺服电缸通过电缸支架固定安装在转接板之上。

进一步的，支撑架上端设置有连接板，连接板上端安装有防碰撞装置，防碰撞装置上端设置有用于与工业机器人连接的法兰座。

进一步的，夹板组件包括侧夹板、搂板和驱动气缸；侧夹板上端通过压力传感器与直线驱动机构的活动端固定连接；搂板与侧夹板下端铰接相连；驱动气缸用于驱动搂板向侧夹板内侧翻转；驱动气缸的驱动端与侧夹板铰接相连，驱动气缸的活动端与搂板铰接相连。

进一步的，侧夹板与搂板内侧设有柔性材料。

进一步的，搂板与驱动气缸的活动端通过关节轴承铰接相连。

进一步的，支撑架和直线驱动机构外罩设有外观件，外观件与夹板组件之间设置有风琴罩，风琴罩用于对直线驱动机构的活动部进行遮罩。

一种行李拾取设备，包括基座、工业机器人和上述的行李拾取夹具；基座与地面固定连接；工业机器人下端与基座连接，工业机器人执行末端与行李拾取夹具连接。

一种行李拾取方法，基于上述的行李拾取设备，包括：

通过工业机器人驱动行李拾取夹具至行李正上方，并通过直线驱动机构将夹板组件张开，使相向设置的夹板组件内侧间距大于行李夹取宽度；

通过工业机器人驱动行李拾取夹具从外侧包裹行李，并使行李拾取夹具沿行李外边来回运动一次，以通过RFID阅读天线读取行李上的电子标签信息，获得行李待转运的目标位置；

通过直线驱动机构驱动夹板组件收拢，直到夹板组件的夹紧力达到第一预设值后，记录行李的第一宽度值；

通过直线驱动机构继续驱动夹板组件收拢，直到夹板组件的夹紧力达到第二预设值后，记录行李的第二宽度值；

基于第一宽度值和第二宽度值的差值，判定行李的软硬包类别；

基于六维传感器获取行李的重量信息；

将软硬包类别和重量信息输入夹持力计算模型中，获得行李所需的夹持力；

通过直线驱动机构收拢夹板组件，直到夹板组件的夹紧力达到夹持力后，完成对行李的夹持固定；

通过工业机器人驱动行李拾取夹具拾取行李转运至目标位置后，直线驱动机构驱动夹板组件张开，释放行李。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请利用工业工业机器人配合末端拾取夹具实现行李的全自动搬运，可以实现更高的处理效率，同时为实现行李处理全流程自动化奠定基础。同时，通过对行李软硬包分类数据的和行李重量数据的获取，灵活调整行李拾取夹具对行李的夹持力大小，在保证对行李拾取转运的同时，避免夹持力过大导致行李损坏，提高了行李转运的服务品质。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为行李拾取设备的结构示意图。

图2为行李拾取夹具的结构示意图。

图3为支撑架的结构示意图。

图4为直线驱动机构的结构示意图。

图5为夹板组件的结构示意图。

图6为夹板组件搂板翻转状态下的结构示意图。

图7为行李拾取方法的流程示意图。

其中，1工业机器人，2基座，3行李拾取夹具，31法兰座，32六维传感器，33外观件，34夹板组件，341侧夹板，342驱动气缸，343关节轴承，344搂板，345柔性材料，35风琴罩，36直线驱动机构，361伺服电缸，362电缸支架，37支撑架，371纵梁，372转接板，373横梁。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

参阅图2~图6，在一些实施例中，一种行李拾取夹具3，包括支撑架37和至少两个夹持单元；支撑架37上端设有防碰撞装置，防碰撞装置为六维传感器32；夹持单元间隔安装在支撑架37上，用于夹持行李；夹持单元包括两个水平相向布置的直线驱动机构36，直线驱动机构36的活动端通过压力传感器与夹板组件34连接；其中，支撑架37下端和夹持单元内侧均设有多个RFID阅读天线，RFID阅读天线用于读取行李上的电子标签信息。

本实施例中，由于每套夹持单元包括两个水平相向布置的直线驱动机构36，通过直线驱动机构36的伸缩驱动夹板组件34完成张开和夹紧功能，从而实现夹持和释放行李。由于两个直线驱动机构36分别用于驱动两侧的夹板组件34，均为独立驱动结构，本申请的行李拾取夹具3的夹板组件34行程可单独调节，以使整个行李拾取夹具3可以适配表面不规整、凹凸不平的行李，使得每个夹持组件均能够和行李提盒，避免局部接触现象，以保证行李拾取的稳定性。

其中，防碰撞装置采用了六维力传感器，当末端夹具与其他物体发生碰撞时，可以感知六个方向的作用力，从而为工业机器人1停止运行或反向运行等动作提供信号，避免更严重的碰撞发生；此处六维力传感器还可以检测行李重量，为计算夹取力提供依据。

其中，压力传感器可以感知直线驱动机构36输出的夹持力。直线驱动机构36驱动夹板机构夹紧行李，直到压力传感器反馈的数值达到所需的夹紧力，直线驱动机构36停止运动并保持，实现精确力控夹紧。

其中，多个RFID阅读天线分别分布在支撑架37下端和夹持单元内侧。其中，位于支撑架37下端的RFID阅读天线沿支撑架37轴向布置，位于夹持单元内侧的RFID阅读天线布置在侧夹板341内侧，确保行李的上、前、后、左、右五个面均处于RFID阅读天线的作用范围内，以保证对行李上电子标签的有效读取。

本申请的行李拾取夹具3与现有的吸盘拾取结构相比，吸盘结构通常采用气源加真空发生器（或真空泵）加真空吸盘的结构形式，真空吸盘紧贴行李表面，利用真空吸盘的负压吸紧行李，再控制工业机器人1移动行李。但是由于行李种类太多，各种软包（如登山包、编织带）表面存在很多褶皱，建立真空需要很长时间或者有时无法建立真空，也容易漏气，所以成功率不高，另外仅吸盘与行李接触面受力，当行李较大较重时，由于接触面积太小，吸盘非常容易拉坏行李。

本申请的行李拾取夹具3与现有的电动夹紧结构相比，常规的电动夹紧结构一般是利用两侧夹板341夹取行李，但通常采用一个动力源同时控制两侧夹板341，或者采用两个动力源分别控制两侧夹板341。常见的码垛行业中，作业对象一般是相同外形的东西，电动夹紧结构每次动作的张、合行程都是一致的，但行李各类很多，有软包、硬包、带筐行李等，且尺寸、外型、表面形式都不相同，非常随机，夹具每次夹取行李的状态都不一样，且无法确定被夹行李内部物体的具体材质，容易将物体夹坏，此时常规电动夹具已经无法满足要求。

以此，本申请的行李拾取夹具3通过各自独立的夹板组件34可以精确控制各个夹板组件34的行程和夹紧力，在提高了行李拾取夹具3的行李适用范围外，还可以针对不同行李，可以采用不同的夹紧力，确保行李内部物品不会被夹坏。

此外，由于同组的两个直线驱动机构36水平相向布置，对应的两个夹板组件34为非对称布置。如果对应的两侧夹板341组件为对称布置，那么就需要两个直线驱动机构36上下布置，这样会使得夹具高度增加，结构体积增大。而采用非对称布置的形式，则直线驱动机构36可以平铺安装在支撑架37上，从而降低夹具的整体高度，使夹具结构更加紧凑。

优选的，支撑架37通过纵梁371、横梁373形成框架主体，纵梁371两侧对称设置有多个用于安装直线驱动机构36的转接板372。

其中，支撑架37是整套夹具的主体支撑结构，框架结构的支撑架37结构牢靠，质量轻。转接板372可以方便后期直线驱动机构36的装配。

具体的，横梁373与纵梁371之间通过高强度螺栓固定连接。

优选的，直线驱动机构36为伺服电缸361，伺服电缸361通过电缸支架362固定安装在转接板372之上。

其中，伺服电缸361是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，其速度为0.1~2m/s。因为闭环伺服控制，所以控制精度较高。还具有成本低，配置灵活等优点。

伺服电缸361是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制，实现高精度直线运动。

具体的，伺服电缸361需要承受弯矩，选用带直线导轨的结构形式。

具体的，伺服电缸361吊装在支撑架37下部，每个伺服电缸361单独固定，便于拆卸和安装。

优选的，支撑架37上端设置有连接板，连接板上端安装有防碰撞装置，防碰撞装置上端设置有用于与工业机器人1连接的法兰座31。

其中，法兰座31方便与行李拾取夹具3与工业机器人1进行连接装配。

优选的，夹板组件34包括侧夹板341、搂板344和驱动气缸342；侧夹板341上端通过压力传感器与直线驱动机构36的活动端固定连接；搂板344与侧夹板341下端铰接相连；驱动气缸342用于驱动搂板344向侧夹板341内侧翻转；驱动气缸342的驱动端与侧夹板341铰接相连，驱动气缸342的活动端与搂板344铰接相连。

其中，夹板组件34是直线驱动机构36的执行元件，每套直线驱动机构36的活动端末端均通过螺钉固定有一组夹板组件34，所以其布局方式与直线驱动机构36对应。侧夹板341在直线驱动机构36的驱动下完成张开和夹紧功能，从而实现夹持和释放行李。而搂板344在驱动气缸342的作用下，通过驱动气缸342使搂板344向侧夹板341内侧翻转，使夹具形成喇叭状结构，适合夹取软包的场景，避免行李掉落。

具体的，搂板344与侧夹板341通过铰链连接。

优选的，侧夹板341与搂板344内侧设有柔性材料345。

其中，柔性材料345可以隔离侧夹板341、搂板344与行李的直接接触，通过柔性材料345防止侧夹板341后搂板344损伤行李。

具体的，柔性材料345通过粘接方式与侧夹板341、搂板344连接，同时利用压板插入柔性材料345中空结构压紧并用螺钉锁紧。

优选的，搂板344与驱动气缸342的活动端通过关节轴承343铰接相连。

关节轴承343是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在任意角度旋转摆动，它采用表面磷化、炸口、镶垫、喷涂等多种特殊工艺处理方法制作而成。关节轴承343具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点。

优选的，支撑架37和直线驱动机构36外罩设有外观件33，外观件33与夹板组件34之间设置有风琴罩35，风琴罩35用于对直线驱动机构36的活动部进行遮罩。

其中，为了使整体结构更美观，利用铝板制作了外观件33将整个行李拾取夹具3罩起来。为了避免直线驱动机构36裸露在外，夹板组件34与外观件33之间安装风琴罩35，将直线驱动机构36的伸缩结构隐藏在风琴罩35内。

此外，为了保护压力传感器和直线驱动机构36的线缆和驱动气缸342的气管等不被破坏，外观件33内还设有拖链用于包裹相关线束。

参阅图1，在一些实施例中，还公开了一种行李拾取设备，包括基座2、工业机器人1和上述的行李拾取夹具3；基座2与地面固定连接；工业机器人1下端与基座2连接，工业机器人1执行末端与行李拾取夹具3连接。

本实施例中，当行李进入拾取设备工作范围内，工业工业机器人1驱动末端拾取夹具至行李正上方，且拾取夹具方向与行李保持一致；末端拾取夹具运动过程中张开夹板组件34，使左右夹板组件34内距最大；继续运动拾取夹具，使夹板组件34位于行李两侧后，收紧夹板组件34对行李进行夹持；夹持完成后，通过工业机器人1驱动拾取夹具移动，将行李转运到目标位置。

具体的，基座2采用高强度钢拼焊结构，采用膨胀螺栓或化学锚栓固定在地面上，可以承受工业机器人1、行李拾取夹取和行李产生的静载荷和动载荷；

具体的，工业机器人1采用六自由度工业工业机器人1，通过智能路径规划可以在较短时间内完成行李的抓取、运输和码垛工作；

具体的，行李拾取夹具3安装在工业机器人1执行末端法兰盘上，用于夹取行李。

参阅图7，在一些实施例中，还公开了一种行李拾取方法，基于上述的行李拾取设备，包括：

S701，通过工业机器人驱动行李拾取夹具至行李正上方，并通过直线驱动机构将夹板组件张开，使相向设置的夹板组件内侧间距大于行李夹取宽度；

S702，通过工业机器人驱动行李拾取夹具从外侧包裹行李，并使行李拾取夹具沿行李外边来回运动一次，以通过RFID阅读天线读取行李上的电子标签信息，获得行李待转运的目标位置；

S703，通过直线驱动机构驱动夹板组件收拢，直到夹板组件的夹紧力达到第一预设值后，记录行李的第一宽度值；

S704，通过直线驱动机构继续驱动夹板组件收拢，直到夹板组件的夹紧力达到第二预设值后，记录行李的第二宽度值；

S705，基于第一宽度值和第二宽度值的差值，判定行李的软硬包类别；

具体的，第一宽度值和第二宽度值的差值越大，则表明行李越软。

S706，基于六维传感器获取行李的重量信息；

S707，将软硬包类别和重量信息输入夹持力计算模型中，获得行李所需的夹持力；

S708，通过直线驱动机构收拢夹板组件，直到夹板组件的夹紧力达到夹持力后，完成对行李的夹持固定；

S709，通过工业机器人驱动行李拾取夹具拾取行李转运至目标位置后，直线驱动机构驱动夹板组件张开，释放行李。

如上即为本申请的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述申请的验证过程，并非用以限制本申请的专利保护范围，本申请的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.行李拾取夹具，其特征在于，包括：

支撑架，所述支撑架上端设有防碰撞装置，所述防碰撞装置为六维传感器；

至少两个夹持单元，所述夹持单元间隔安装在所述支撑架上，用于夹持行李；所述夹持单元包括两个水平相向布置的直线驱动机构，所述直线驱动机构的活动端通过压力传感器与夹板组件连接；

其中，所述支撑架下端和所述夹持单元内侧均设有多个RFID阅读天线，所述RFID阅读天线用于读取行李上的电子标签信息。

2.根据权利要求1所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述支撑架通过纵梁、横梁形成框架主体，所述纵梁两侧对称设置有多个用于安装所述直线驱动机构的转接板。

3.根据权利要求2所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述直线驱动机构为伺服电缸，所述伺服电缸通过电缸支架固定安装在所述转接板之上。

4.根据权利要求2所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述支撑架上端设置有连接板，所述连接板上端安装有防碰撞装置，所述防碰撞装置上端设置有用于与工业机器人连接的法兰座。

5.根据权利要求1所述的行李拾取夹具，其特征在于，所述夹板组件包括：

侧夹板，所述侧夹板上端通过压力传感器与所述直线驱动机构的活动端固定连接；

搂板，所述搂板与所述侧夹板下端铰接相连；

驱动气缸，所述驱动气缸用于驱动所述搂板向所述侧夹板内侧翻转；所述驱动气缸的驱动端与所述侧夹板铰接相连，所述驱动气缸的活动端与所述搂板铰接相连。

6.根据权利要求4所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述侧夹板与所述搂板内侧设有柔性材料。

7.根据权利要求4所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述搂板与所述驱动气缸的活动端通过关节轴承铰接相连。

8.根据权利要求1所述的行李拾取夹具，其特征在于：

所述支撑架和所述直线驱动机构外罩设有外观件，所述外观件与所述夹板组件之间设置有风琴罩，所述风琴罩用于对所述直线驱动机构的活动部进行遮罩。

9.行李拾取设备，其特征在于，包括：

权利要求1-8任意一项所述的行李拾取夹具；

基座，所述基座与地面固定连接；

工业机器人，所述工业机器人下端与所述基座连接，所述工业机器人执行末端与所述行李拾取夹具连接。

10.行李拾取方法，基于权利要求9所述的行李拾取设备，其特征在于，包括：

通过所述工业机器人驱动所述行李拾取夹具至行李正上方，并通过所述直线驱动机构将所述夹板组件张开，使相向设置的夹板组件内侧间距大于行李夹取宽度；

通过所述工业机器人驱动所述行李拾取夹具从外侧包裹行李，并使所述行李拾取夹具沿行李外边来回运动一次，以通过所述RFID阅读天线读取行李上的电子标签信息，获得行李待转运的目标位置；

通过所述直线驱动机构驱动所述夹板组件收拢，直到所述夹板组件的夹紧力达到第一预设值后，记录行李的第一宽度值；

通过所述直线驱动机构继续驱动所述夹板组件收拢，直到所述夹板组件的夹紧力达到第二预设值后，记录行李的第二宽度值；

基于所述第一宽度值和所述第二宽度值的差值，判定行李的软硬包类别；

基于所述六维传感器获取行李的重量信息；

将所述软硬包类别和所述重量信息输入夹持力计算模型中，获得行李所需的夹持力；

通过所述直线驱动机构收拢所述夹板组件，直到所述夹板组件的夹紧力达到所述夹持力后，完成对行李的夹持固定；

通过所述工业机器人驱动所述行李拾取夹具拾取行李转运至所述目标位置后，所述直线驱动机构驱动所述夹板组件张开，释放行李。

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