CN115504136B - 一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置及方法，涉及冷库搬运技术领域。本发明中：盒顶塑盖内固定安装有内隔板，内隔板活动安装有若干阵列位置分布的导向杆，导向杆下侧端固定安装有塑料卡盖，塑料卡盖处卡合安装有磁铁柱，导向杆上侧端固定安装有挤压片，导向杆套设有位于内隔板与挤压片之间的弹簧。盒顶塑盖顶板内壁设有若干阵列位置分布的压敏电阻，磁铁柱下端活动安装在导向环中。地面嵌设有两条平行的不锈钢引导轨。本发明使得搬运机器人的移动传感检测不受到温差变化影响，在来回进出冷库时搬运机器人也能够在较为精准的路径控制下，完成货物的搬运操作，避免移动过程中不必要的摩擦、碰撞。

Description

一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置及方法
技术领域
本发明涉及冷库搬运技术领域，尤其涉及一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置及方法。
背景技术
冷库中对货物进行搬运时，搬运机器人沿着指定路径进行移动，将货物运输至冷库或从冷库将货物取出。而搬运机器人在来回进出冷库时，内外环境温差较大，导致搬运机器人的导航、避障的光感元件容易凝结冰雾，可能导致搬运机器人移动路径发生偏差。另外，搬运机器人在移动过程中，一般都是货叉先行，不论搬运机器人光感是否受到障碍，其货叉需要有较为精准的路径引导，才能保证搬运机器人先行的货叉不会对路径周围的物体造成摩擦、碰撞等影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置及方法，使得搬运机器人的移动传感检测不受到温差变化影响，在来回进出冷库时搬运机器人也能够在较为精准的路径控制下，完成货物的搬运操作，避免移动过程中不必要的摩擦、碰撞。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，搬运机器人包括货叉，货叉前端底部嵌设有传感底盒，传感底盒包括盒顶塑盖、盒底塑板，盒顶塑盖内固定安装有内隔板，内隔板活动安装有若干阵列位置分布的导向杆，导向杆下侧端固定安装有塑料卡盖，塑料卡盖处卡合安装有磁铁柱，导向杆上侧端固定安装有挤压片，导向杆套设有位于内隔板与挤压片之间的弹簧。盒顶塑盖顶板内壁设有若干阵列位置分布的压敏电阻，盒顶塑盖顶板嵌设有与若干压敏电阻电连接的排线插口，盒底塑板顶侧面设有若干阵列位置分布的导向环，磁铁柱下端活动安装在导向环中。地面嵌设有两条平行的不锈钢引导轨，不锈钢引导轨截面结构的中间区域厚度大于其两侧部位的厚度，不锈钢引导轨包括沿着不锈钢引导轨截面结构的中间区域分布的导轨重心轨迹，不锈钢引导轨截面结构的宽度与传感底盒中磁铁柱的横向分布范围宽度相同。
作为本发明定位传感装置的一种优选技术方案：压敏电阻的数量与挤压片的数量相同，压敏电阻的位置与挤压片的位置一一独立对应配合。
作为本发明定位传感装置的一种优选技术方案：盒顶塑盖两侧竖板的内壁设有内侧安装块，内侧安装块开设有安装螺孔，内隔板边角位置设有与内侧安装块的安装螺孔位置相配合的隔板安装孔。
作为本发明定位传感装置的一种优选技术方案：盒顶塑盖两侧竖板底部的外侧设有外侧安装块，外侧安装块开设有安装螺纹孔，盒底塑板两侧边角位置处设有底板固定块，底板固定块开设有与外侧安装块的安装螺纹孔位置相配合的底板安装孔。
作为本发明定位传感装置的一种优选技术方案：磁铁柱环侧面上部位置开设有卡环槽，塑料卡盖内侧设有与卡环槽相配合的卡环凸起。
作为本发明定位传感装置的一种优选技术方案：弹簧的张力大于磁铁柱、导向杆、塑料卡盖、挤压片的重力之和。
本发明提供一种冷库搬运机器人货叉定位传感方法，包括以下内容：
㈠初始化信息预设、压力检测：传感底盒安装在货叉前端底面，传感底盒通电，控制系统内预存储传感底盒中所有压敏电阻的位置信息，记作：其中n为奇数。控制系统预设由/>位置处的所有压敏电阻所形成的纵向位置区域为正向压感区域，非由/>位置处的所有压敏电阻所形成的位置区域为偏向压感区域。控制系统获取到传感底盒中所有压敏电阻的压力信息，若所有压敏电阻位置处都存在压力信息，控制系统通过信息存储模块存储所有压敏电阻当前传输来的压力状态信息。
㈡动态化压力检测、移动调节：搬运机器人开始移动，搬运机器人的货叉前端进入不锈钢引导轨所在区域，传感底盒中磁铁柱与不锈钢引导轨发生相互吸引作用，控制系统获取到传感底盒中所有压敏电阻的实时压力信息。①当正向压感区域的所有压敏电阻受到挤压片的压力小于其所在横向方位上其它任意一个压敏电阻受到挤压片的压力时，则传感底盒中处于正向压感区域的所有压敏电阻都处于不锈钢引导轨的导轨重心轨迹正上方位置，搬运机器人带着货叉继续直线前进。②当正向压感区域的任意一个或多个压敏电阻受到挤压片的压力大于其所在横向方位上其它任意一个压敏电阻受到挤压片的压力时，则传感底盒中处于正向压感区域的一个或多个压敏电阻已经偏离不锈钢引导轨的导轨重心轨迹正上方位置，控制系统驱动搬运机器人的行走转向机构偏向压力值变小的偏向压感区域中压敏电阻所在方位，直至正向压感区域中的所有压敏电阻受到挤压片的压力小于其所在横向方位上其它所有压敏电阻受到挤压片的压力，搬运机器人的行走转向机构保持直线行走状态。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在行驶区域的地面铺设横截面厚度曲线化分布不锈钢引导轨，并在货叉前端底侧安装传感底盒，通过传感底盒磁铁柱与厚度曲线化分布的不锈钢引导轨相互磁吸作用，改变传感底盒中压敏电阻的不同变化，进而分析、调节货叉先行的运动轨迹状态，使得搬运机器人的移动传感检测不受到温差变化影响，在来回进出冷库时搬运机器人也能够在较为精准的路径控制下，完成货物的搬运操作，避免移动过程中不必要的摩擦、碰撞。
附图说明
图1为本发明中搬运机器人沿着不锈钢引导轨移动时的示意图。
图2为本发明中传感底盒与不锈钢引导轨的配合示意图。
图3为本发明中传感底盒的零部件分解示意图。
图4为本发明中盒底塑板的(俯视)结构示意图。
图5为本发明中内隔板的(俯视)结构示意图。
图6为本发明中盒底塑板、磁铁柱的(仰视状态)位置关系示意图。
图7为本发明中传感底盒的正向压感区域与不锈钢引导轨保持同方向时的示意图。
图8为本发明中传感底盒与不锈钢引导轨出现偏移时的示意图。
附图标记说明：
1-搬运机器人，101-货叉；2-传感底盒，201-盒顶塑盖，202-盒底塑板，203-内隔板，204-磁铁柱，205-导向杆，206-塑料卡盖，207-挤压片，208-弹簧，209-压敏电阻，210-排线插口；2011-内侧安装块，2012-外侧安装块；2021-导向环，2022-导向槽，2023-底板固定块，2024-底板安装孔；2031-隔板导向孔，2032-隔板安装孔；2041-卡环槽；2061-卡环凸起；3-不锈钢引导轨，301-导轨重心轨迹；A-正向压感区域(全部由处于纵向正中间的几个压敏电阻所在的区域位置)；B-偏向压感区域(非全部由处于正向压感区域的压敏电阻所在的区域位置)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参阅图1，搬运机器人1前部位置设置了货叉101，传感底盒2嵌设在货叉101前端底部位置，地面嵌设有两条平行的不锈钢引导轨3。
请参阅图2、图3、图6，传感底盒2分为盒顶塑盖201、盒底塑板202，盒底塑板202安装在盒顶塑盖201底侧位置。
内隔板203固定安装在盒顶塑盖201内部位置，内隔板203活动安装有多个导向杆205(多个导向杆205呈阵列位置分布)，塑料卡盖206固定安装在导向杆205下侧端位置，磁铁柱204上端卡合安装在塑料卡盖206处(磁铁柱204环侧面上部位置开设有卡环槽2041，塑料卡盖206内侧设有与卡环槽2041相配合的卡环凸起2061，安装磁铁柱204时，直接将磁铁柱204上端卡入塑料卡盖206中即可)，挤压片207固定安装在导向杆205上侧端，导向杆205套设有弹簧208，弹簧208位于内隔板203与挤压片207之间(弹簧208的张力大于磁铁柱204、导向杆205、塑料卡盖206、挤压片207的重力之和，这样才能够保证初始状态下的压敏电阻209也会受到挤压片207的挤压力影响)。盒顶塑盖201顶板内壁设有多个压敏电阻209(压敏电阻209呈阵列位置分布，压敏电阻209的数量与挤压片207的数量相同，压敏电阻209的位置与挤压片207的位置一一独立对应配合)，盒顶塑盖201顶板嵌设有排线插口210，排线插口210与若干压敏电阻209电连接(排线插口210通过排线与搬运机器人1结合图1的控制盒或控制器电连接)。
另外，从横截面方向上看，不锈钢引导轨3中间厚、两侧逐渐变薄，也就是导轨重心轨迹301位置处最厚，这样的设计，在与磁铁柱204相互吸引时，产生的相互作用力也会发生线性化的差别，使得不同位置的挤压片207对压敏电阻209的压力也不同，不锈钢引导轨3截面结构的宽度与传感底盒2中磁铁柱204的横向分布范围宽度相同。
请参阅图2、图4，盒底塑板202顶侧面设有多个导向环2021(导向环2021呈阵列位置分布)，导向环2021内部为导向槽2022，磁铁柱204的下端是活动安装在导向槽2022中。外侧安装块2012位于盒顶塑盖201两侧竖板底部的外侧位置，外侧安装块2012开设有安装螺纹孔，底板固定块2023位于盒底塑板202两侧边角位置，底板固定块2023开设有底板安装孔2024，底板安装孔2024与外侧安装块2012的安装螺纹孔位置对应配合，底板固定块2023的底板安装孔2024、外侧安装块2012的安装螺纹孔位置处安装固定螺丝。
请参阅图3、图5，内侧安装块2011位于盒顶塑盖201两侧竖板的内壁位置，内侧安装块2011开设有安装螺孔，内隔板203边角位置设有隔板安装孔2031，隔板安装孔2031与内侧安装块2011的安装螺孔位置对应配合，内隔板203的隔板安装孔2031、内侧安装块2011的安装螺孔位置处安装固定螺丝。
请参阅图6、图7，不锈钢引导轨3包括导轨重心轨迹301，导轨重心轨迹301沿着不锈钢引导轨3截面结构的中间区域分布，不锈钢引导轨3在导轨重心轨迹301位置处的厚度也是最厚的。
实施例二
本发明涉及一种冷库搬运机器人货叉定位传感方法，具体内容如下：
环节一、初始化信息预设、压力检测：传感底盒2安装在货叉101前端底面，传感底盒2通电，控制系统内预存储传感底盒2中所有压敏电阻209的位置信息，记作：其中n为奇数。控制系统预设由/>位置处的所有压敏电阻209所形成的纵向位置区域为正向压感区域A，非由/>位置处的所有压敏电阻209所形成的位置区域为偏向压感区域B。控制系统获取到传感底盒2中所有压敏电阻209的压力信息，若所有压敏电阻209位置处都存在压力信息，控制系统通过信息存储模块存储所有压敏电阻209当前传输来的压力状态信息。
环节二、动态化压力检测、移动调节：搬运机器人1开始移动，搬运机器人1的货叉前端进入不锈钢引导轨3所在区域，传感底盒2中磁铁柱204与不锈钢引导轨3发生相互吸引作用，控制系统获取到传感底盒2中所有压敏电阻209的实时压力信息。①当正向压感区域A的所有压敏电阻209受到挤压片207的压力小于其所在横向方位上其它所有压敏电阻209受到挤压片207的压力时，则传感底盒2中处于正向压感区域A的所有压敏电阻209都处于不锈钢引导轨3的导轨重心轨迹301正上方位置，搬运机器人1带着货叉101继续直线前进(例如图7中，传感底盒2中的正向压感区域A处于不锈钢引导轨3的正中间位置)。②当正向压感区域A的任意一个或多个压敏电阻209受到挤压片207的压力大于其所在横向方位上其它任意一个压敏电阻209受到挤压片207的压力时(也就是正中间位置的压敏电阻209受到的挤压力不是整个横向方位上所有压敏电阻209受到压力最小的时候)，则传感底盒2中处于正向压感区域A的一个或多个压敏电阻209已经偏离不锈钢引导轨3的导轨重心轨迹301正上方位置，控制系统驱动搬运机器人1的行走转向机构偏向压力值变小的偏向压感区域B中压敏电阻209所在方位(例如图8中，不锈钢引导轨3发生转弯，传感底盒2还处于直线前进状态，正向压感区域A中的一些压敏电阻209受到的挤压力变大，偏向压感区域B中的压敏电阻209受到的挤压力变小，这个时候搬运机器人1的行走转向机构就会带动搬运机器人1进行转弯，转弯的方向就是图中偏向压感区域B的方位)，直至正向压感区域A中的所有压敏电阻209受到挤压片207的压力小于其所在横向方位上其它所有压敏电阻209受到挤压片的压力，搬运机器人1的行走转向机构保持直线行走状态。
另外，本发明相对于现有的RFID方式的运动引导而言，结构、判断逻辑简单，而且只要RFID传感装置识别到信号后即判定路径正确，即使出现一定程度的偏差，RFID方式也不能达到较好的识别，本发明利用的最为直接的磁吸力作用，不锈钢引导轨3厚的地方对磁铁柱204的吸力大、薄的地方对磁铁柱204的吸力小，从而直接形成了对各个位置的压敏电阻209的不同压力，不仅能够较为直接、准确的进行判断路径位置，而且对温差变化导致的环境因素抗性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，搬运机器人(1)包括货叉(101)，其特征在于：
所述货叉(101)前端底部嵌设有传感底盒(2)，所述传感底盒(2)包括盒顶塑盖(201)、盒底塑板(202)，所述盒顶塑盖(201)内固定安装有内隔板(203)，所述内隔板(203)活动安装有若干阵列位置分布的导向杆(205)，所述导向杆(205)下侧端固定安装有塑料卡盖(206)，所述塑料卡盖(206)处卡合安装有磁铁柱(204)，所述导向杆(205)上侧端固定安装有挤压片(207)，所述导向杆(205)套设有位于内隔板(203)与挤压片(207)之间的弹簧(208)，所述弹簧(208)的张力大于磁铁柱(204)、导向杆(205)、塑料卡盖(206)、挤压片(207)的重力之和；
所述盒顶塑盖(201)顶板内壁设有若干阵列位置分布的压敏电阻(209)，所述压敏电阻(209)的数量与挤压片(207)的数量相同，所述压敏电阻(209)的位置与挤压片(207)的位置一一独立对应配合，所述盒顶塑盖(201)顶板嵌设有与若干压敏电阻(209)电连接的排线插口(210)，所述盒底塑板(202)顶侧面设有若干阵列位置分布的导向环(2021)，所述磁铁柱(204)下端活动安装在导向环(2021)中；
地面嵌设有两条平行的不锈钢引导轨(3)，所述不锈钢引导轨(3)包括沿着不锈钢引导轨(3)截面结构的中间区域分布的导轨重心轨迹(301)，所述不锈钢引导轨(3)截面结构的中间区域厚度大于其两侧部位的厚度，所述不锈钢引导轨(3)截面结构的宽度与传感底盒(2)中磁铁柱(204)的横向分布范围宽度相同。
2.根据权利要求1所述的一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，其特征在于：
所述盒顶塑盖(201)两侧竖板的内壁设有内侧安装块(2011)，所述内侧安装块(2011)开设有安装螺孔，所述内隔板(203)边角位置设有与内侧安装块(2011)的安装螺孔位置相配合的隔板安装孔(2031)。
3.根据权利要求1所述的一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，其特征在于：
所述盒顶塑盖(201)两侧竖板底部的外侧设有外侧安装块(2012)，所述外侧安装块(2012)开设有安装螺纹孔，所述盒底塑板(202)两侧边角位置处设有底板固定块(2023)，所述底板固定块(2023)开设有与外侧安装块(2012)的安装螺纹孔位置相配合的底板安装孔(2024)。
4.根据权利要求1所述的一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，其特征在于：
所述磁铁柱(204)环侧面上部位置开设有卡环槽(2041)，所述塑料卡盖(206)内侧设有与卡环槽(2041)相配合的卡环凸起(2061)。
5.一种冷库搬运机器人货叉定位传感方法，其特征在于，采用权利要求1至4中任一项所述的一种冷库搬运机器人货叉定位传感装置，包括以下内容：
㈠初始化信息预设、压力检测
传感底盒(2)安装在货叉(101)前端底面，传感底盒(2)通电，控制系统内预存储传感底盒(2)中所有压敏电阻(209)的位置信息，记作：其中n为奇数；
控制系统预设由位置处的所有压敏电阻(209)所形成的纵向位置区域为正向压感区域(A)，非由/>位置处的所有压敏电阻(209)所形成的位置区域为偏向压感区域(B)；
控制系统获取到传感底盒(2)中所有压敏电阻(209)的压力信息，若所有压敏电阻(209)位置处都存在压力信息，控制系统通过信息存储模块存储所有压敏电阻(209)当前传输来的压力状态信息；
㈡动态化压力检测、移动调节
搬运机器人(1)开始移动，搬运机器人(1)的货叉前端进入不锈钢引导轨(3)所在区域，传感底盒(2)中磁铁柱(204)与不锈钢引导轨(3)发生相互吸引作用，控制系统获取到传感底盒(2)中所有压敏电阻(209)的实时压力信息；
①当正向压感区域(A)的所有压敏电阻(209)受到挤压片(207)的压力小于其所在横向方位上其它所有压敏电阻(209)受到挤压片(207)的压力时，则传感底盒(2)中处于正向压感区域(A)的所有压敏电阻(209)都处于不锈钢引导轨(3)的导轨重心轨迹(301)正上方位置，搬运机器人(1)带着货叉(101)继续直线前进；
②当正向压感区域(A)的任意一个或多个压敏电阻(209)受到挤压片(207)的压力大于其所在横向方位上其它任意一个压敏电阻(209)受到挤压片(207)的压力时，则传感底盒(2)中处于正向压感区域(A)的一个或多个压敏电阻(209)已经偏离不锈钢引导轨(3)的导轨重心轨迹(301)正上方位置，控制系统驱动搬运机器人(1)的行走转向机构偏向压力值变小的偏向压感区域(B)中压敏电阻(209)所在方位，直至正向压感区域(A)中的所有压敏电阻(209)受到挤压片(207)的压力小于其所在横向方位上其它所有压敏电阻(209)受到挤压片的压力，搬运机器人(1)的行走转向机构保持直线行走状态。
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