CN115583498A - 一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置、方法及存储介质,装置中:X向水平纵向移动机构安装在Y向水平横向移动机构上;Y向水平横向移动机构和电动伸缩托辊机构安装在电动行走平台车上;回转机构安装在Y向水平横向移动机构上;Z向垂直升降机构安装在回转机构,Z向垂直辅助升降机构安装在Z向垂直升降机构上;垂直抓取吸盘机构安装在Z向垂直辅助升降机构上,水平抓取组合吸盘机构安装在垂直抓取吸盘机构上;视觉检测系统安装在垂直抓取吸盘机构中,对集装箱内纸箱货物扫描识别,判断货物位置发出运动控制指令。本发明解决了集装箱冷链纸箱货物自动化卸货问题。本发明装置尺寸结构紧凑,满足小型月台和集装箱内空间尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及卸货及搬运设备技术领域,具体而言,尤其涉及一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置、方法及存储介质。
背景技术
在全球物流运输行业,冷链集装箱作为各类需低温储藏食品转移运输的主要载体,承载了大量的铁路和远洋物流任务,而在物流运输过程中,卸货及转运的效率是限制物流速度的重要原因。目前货物的装卸多采用人工搬运方式,劳动强度大且效率低,不仅如此,近年来受新冠病毒的影响,进口冷链货物存在导致新冠疫情扩散的风险,而冷链卸货人员作为接触冷链货物的第一线人员,具有非常大的染疫风险。因此,为提升集装箱冷链货物卸货效率及自动化水平,保障冷链从业人员生命健康安全,降低由冷链货物导致的疫情扩散风险,亟待开发集装箱冷链货物的自动化卸货设备。
在集装箱冷链货物卸货过程中,由于受集装箱空间尺寸(例如标准40尺集装箱:高2.72m,宽2.13m,长11.8m)和冷链物流企业卸货月台尺寸(多数企业的月台宽度:4-6m)的限制,大型卸货设备行动不便。卸货过程中需要设备两侧留出人员进出通道,方便故障时技术人员进入调试,这对卸货设备的尺寸进行了进一步的限制。此外,针对冷链货物存在的品种不一、规格多样、摆放不整齐等问题,给卸货设备的智能化和自动化提出了更高的要求。
在现有文献资料及专利检索中,尚未发现可以满足集装箱和窄尺寸月台限制的卸货设备,更是缺乏对规格尺寸不一的冷链货物的高效自动化卸货设备的研究。青岛创科未来机器人科技有限公司提出的冷链集装箱纸箱货物装卸设备及方法(CN 113697491 A),采用子母车设计,母车和子车分别在集装箱外面和内部工作。母车升降机构通过液压驱动,需要额外增加一套液压系统。子车采用的大臂伸缩机构悬臂太长,导致结构稳定性和刚性差。山东德晟机器人股份有限公司提出的一种集装箱智能装卸装置(CN 114180363 A),采用连杆机构进行抬升,且抓取机构采用横向托辊+纵向托辊+过渡托辊的方式进行货物过渡运输,空间结构冗余,紧凑程度不高。同时上述专利中装置的行走机构的车轮半径小,轮宽窄,难以满足冷链集装箱底部沟槽或冷冻环境导致的凹凸不平等路况。
针对存在的问题和已有专利的不足,如何在物流运输过程中减少集装箱冷链货物的卸货时间和人力成本,减轻工人的劳动强度,同时降低货物表面可能存在的新冠病毒对人员生命健康和疫情扩散的风险。开发高效、低成本和空间尺寸紧凑的满足集装箱冷链纸箱货物卸货需求的自动化设备,对提高集装箱物流高质量发展具有重要意义。
发明内容
根据上述提出的集装箱冷链纸箱货物自动化卸货技术问题,而提供一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置、方法及存储介质。本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置尺寸结构紧凑,满足小型月台和集装箱内空间尺寸。
本发明采用的技术手段如下:
一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,包括:运动系统、抓取系统和视觉识别系统和电动伸缩托辊机构;所述视觉检测系统对货物进行扫描识别,判断货物的位置并给出运动控制指令,驱动所述运动系统使所述抓取系统到达指定位置,所述抓取系统将货物抓取并放在所述电动伸缩托辊机构上,所述电动伸缩托辊机构的尾部与可接续电动伸缩托辊组的头端连接。
进一步地,所述运动系统包括在水平方向上沿X向纵向移动的电动行走平台车、X向水平纵向移动机构、Y向水平横向移动机构、回转机构、Z向垂直升降机构、Z向垂直辅助升降机构、电动伸缩托辊机构;所述抓取系统包括垂直抓取吸盘机构和水平抓取组合吸盘机构;其中:
所述X向水平纵向移动机构的安装端安装在所述电动行走平台车上,其输出端在水平方向上X方向运动;
所述Y向水平横向移动机构的安装端安装在所述X向水平纵向移动机构的输出端上,所述Y向水平横向移动机构的输出端在水平方向上沿Y方向运动;
所述回转机构的安装端安装在所述Y向水平横向移动机构的输出端上,且其输出端围绕其Z向中心轴线转动;
所述Z向垂直升降机构的安装端安装在所述回转机构的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述Z向垂直辅助升降机构的安装端安装在所述Z向垂直升降机构的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述垂直抓取吸盘机构安装在所述Z向垂直辅助升降机构的输出端上,实现对中下部货物的抓取;所述水平抓取组合吸盘机构位于所述垂直抓取吸盘机构的上方,并安装在所述Z向辅助升降机构的输出端上,实现对上部货物的抓取;
所述电动伸缩托辊机构的固定端安装在所述电动行走平台车的尾端,与所述可接续电动伸缩托辊组的头端相对,且其伸缩端在水平方向上沿X向伸缩。
进一步地,所述电动行走平台车包括作业平台、电驱动车轮组,内嵌抽屉式电控柜系统、测距传感器组、操控台;内嵌抽屉式电控柜系统包括整个装置的控制系统;其中:
作业平台实现X向水平纵向移动机构,电动伸缩托辊机构和操控台的安装;电驱动车轮组实现电动行走平台车的自行式运动;内嵌抽屉式电控柜系统包括控制系统,实现整个装置的控制系统安装和处理;测距传感器组共设置8个传感器,分布在电动行走平台车四周,每个侧面上分布2个;操控台实现控制系统的可视化和外部操作,电动行走平台车在视觉系统和两侧的测距传感器引导下,根据卸货位置需要,数控驱动,实现卸货过程的自主行进。
进一步地,所述Z向垂直辅助升降机构包括第一级辅助升降机构和第二级辅助升降机构,所述第一级辅助升降机构、第二级辅助升降机构和Z向垂直升降机构构成紧凑型三轴平行叠加联动垂直位移装置;其中:
所述第一辅助升降机构的安装端安装在所述Z向垂直升降机构的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述第二辅助升降机构的安装端安装在所述第一辅助升降机构的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述水平抓取组合吸盘机构和所述垂直抓取吸盘机构均安装在所述第二辅助机构的输出端上。
进一步地,所述电动伸缩托辊机构的前支腿采用弧形过渡和单点支撑的方式,以满足伸缩过程中对Y轴底板的躲避需要;伸缩托辊有两种工作状态,伸出时用于抓取货物后的转运,收缩时用于增加视觉识别时的视场距离,两种工作状态的切换由程序控制交替进行。
进一步地,所述水平抓取组合吸盘机构包括与所述第二辅助机构的输出端固定连接的支架座,且所述支架座上固定有水平设置的底部托盘,所述底部托盘上方设置有立式吸盘组和驱动所述立式吸盘组沿所述立式吸盘组朝向方向伸缩运动的水平推拉气缸组;所述立式吸盘组的上方设置有可控翻转水平吸盘组,且所述可控翻转水平吸盘组与所述立式吸盘组之间通过旋转气缸机构连接,所述旋转气缸机构用于驱动所述可控翻转水平吸盘组翻转;
所述垂直抓取吸盘机构安装在所述底部托盘的底部。
进一步地,所述水平抓取组合吸盘机构在对于扁平纸箱进行抓取时,所述可控翻转水平吸盘组在旋转气缸机构的控制下,实现对扁平纸箱上表面进行吸附抓取,用于对立式吸盘组侧吸时吸力不足的有力补充。
进一步地,所述可接续电动伸缩托辊组包括至少一个伸缩托辊机构,所述伸缩托辊机构包括可升降支腿、设置在所述可升降支腿上的伸缩托辊主体,以及驱动所述伸缩托辊主体上的托辊工作的第一驱动电机系统;所述伸缩托辊主体上设置有第一防跑偏挡板,采用的两个或两个以上所述伸缩托辊机构时,相邻两个所述伸缩托辊机构采用第一连接插销连接为一体。
本发明还提供了一种基于上述自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置的自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法,包括:
S1、准备工作:
人工操作打开待卸货集装箱门,装置开机,将电动行走平台车运行至集装箱门前,完成自动化抓取卸货作业前准备工作;
S2、视觉识别:
S21、由视觉识别系统开始对货箱进行识别、定位,生成运动控制指令;
S22、判断采用水平抓取组合吸盘机构还是垂直抓取吸盘机构进行抓取;
S23、确定货箱坐标点后形成相应的运动策略;
S3、上部纸箱货物自动化抓取:
S31、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构运行至上部待抓取位置;
S32、水平推拉气缸组运行使水平抓取组合吸盘机构水平推出;对于扁平纸箱,当立式吸盘组吸到纸箱侧面后,可控翻转水平吸盘组在旋转气缸机构的作用下翻转,实现对纸箱上表面的辅助吸取;
S33、抓取货物后由水平推拉气缸组使水平抓取组合吸盘机构水平拉回,此时货物落到底部托盘上。
S4、上部纸箱货物自动化卸货:
S41、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构下降并旋转90°至卸货位置;
S42、同步地,电动伸缩托辊机构伸出;
S43、水平推拉气缸组将水平抓取组合吸盘机构推出,进行卸货;对于扁平纸箱,可控翻转水平吸盘组在旋转气缸机构的作用下翻转,脱开对纸箱上表面的吸取;
S5、中下部纸箱货物自动化抓取:
S51、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构运行至中下部待抓取位置;
S52、同步地,电动行走平台车前进一个集装箱的距离;
S53、垂直抓取吸盘机构抓取货物;
S6、中下部纸箱货物自动化卸货:
S61、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构先提升至一定高度,后退一定安全距离后旋转90°至卸货位置;
S62、同步地,电动伸缩托辊机构伸出;
S63、进行卸货;
S7、循环卸货:
重复执行步骤S3到步骤S6,直至集装箱内所有货箱都被卸出;
S8、卸货结束:
电动行走平台车退出集装箱,装置关机。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令集;所述计算机指令集被处理器执行时实现如上述自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法。
较现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,整体装置结构紧凑,体积小,可移动,满足绝大部分冷链企业的月台尺寸限制和集装箱内小空间尺寸下纸箱货物的快速高效与自动化卸货需求,同时设备两边留出调试人员通道,方便故障时进入调试。
2、本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其内嵌抽屉式电控柜系统与行走小车一体化设计,有效利用车身内部空间,结构紧凑,增加了整体装置的美观性和设计上的合理性。
3、本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,采用电动伸缩托辊设计,即满足卸货时的伸出需求,又满足视觉识别时的缩回需求,实现视觉识别系统的大行程回撤。
4、本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其垂直升降采用紧凑型三轴平行叠加联动机构设计,在保证宽度和高度紧凑的同时极大的增加了对待卸纸箱货物在大行程高度范围内的适应性,可实现标准集装箱的全断面卸跺作业需求。
5、本发明提供的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,采用可控翻转水平吸盘组增加了对扁平纸箱上表面的抓取,增加了抓取的可靠性,是对扁平纸箱侧吸时吸力不足的有力补充。
基于上述理由本发明可在卸货及搬运设备领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置一个角度的结构示意图。
图2为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置另一角度的结构示意图。
图3为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置侧视图。
图4为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置前视图。
图5为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置中电动行走平台车结构示意图。
图6为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置中水平抓取组合吸盘机构结构示意图。
图7为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置中可接续电动伸缩托辊组结构示意图。
图8为本发明自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置中
图中:1、电动行走平台车;101、作业平台;102、电驱动车轮组;103、内嵌抽屉式电控柜系统;104、测距传感器组;105、操控台;2、X向水平纵向移动机构;3、Y向水平横向移动机构;4、回转机构;5、Z向垂直升降机构;6、Z向垂直辅助升降机构;601、第一级辅助升降机构;602、第二级辅助升降机构;7、电动伸缩托辊机构;701、伸缩托辊主体;702、第一驱动电机系统;703、第一连接插销;704、第一防跑偏挡板;705、可升降支腿;8、垂直抓取吸盘机构;9、水平抓取组合吸盘机构;901、支架座;902、立式吸盘组;903、水平推拉气缸组;904、旋转气缸机构;905、可控翻转水平吸盘组;906、底部托盘;10、视觉识别系统;11、可接续电动伸缩托辊组。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
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做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。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当清楚,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任向具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制:方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,包括:包括:运动系统、抓取系统和视觉识别系统和电动伸缩托辊机构7;所述视觉检测系统对货物进行扫描识别,判断货物的位置并给出运动控制指令,驱动所述运动系统使所述抓取系统到达指定位置,所述抓取系统将货物抓取并放在所述电动伸缩托辊机构上,所述电动伸缩托辊机构7的尾部与可接续电动伸缩托辊组11的头端连接。
具体实施时,作为本发明优选的实施方式,如图1-4所示,所述运动系统包括在水平方向上沿X向纵向移动的电动行走平台车1、X向水平纵向移动机构2、Y向水平横向移动机构3、回转机构4、Z向垂直升降机构5、Z 向垂直辅助升降机构6、电动伸缩托辊机构7;所述抓取系统包括垂直抓取吸盘机构8和水平抓取组合吸盘机构9;其中:
所述X向水平纵向移动机构2的安装端安装在所述电动行走平台车1上,其输出端在水平方向上X方向运动;
所述Y向水平横向移动机构3的安装端安装在所述X向水平纵向移动机构2的输出端上,所述Y向水平横向移动机构3的输出端在水平方向上沿Y 方向运动;
所述回转机构4的安装端安装在所述Y向水平横向移动机构3的输出端上,且其输出端围绕其Z向中心轴线转动;
所述Z向垂直升降机构5的安装端安装在所述回转机构4的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述Z向垂直辅助升降机构6的安装端安装在所述Z向垂直升降机构5 的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述垂直抓取吸盘机构8安装在所述Z向垂直辅助升降机构6的输出端上,实现对中下部货物的抓取;所述水平抓取组合吸盘机构9位于所述垂直抓取吸盘机构8的上方,并安装在所述Z向辅助升降机构6的输出端上,实现对上部货物的抓取;
所述电动伸缩托辊机构7的固定端安装在所述电动行走平台车1的尾端,与所述可接续电动伸缩托辊组11的头端相对,且其伸缩端在水平方向上沿X 向伸缩。
具体实施时,作为本发明优选的实施方式,如图5所示,所述电动行走平台车1包括作业平台101、电驱动车轮组102,内嵌抽屉式电控柜系统103、测距传感器组104、操控台105;内嵌抽屉式电控柜系统103包括整个装置的控制系统;其中:
作业平台101实现X向水平纵向移动机构2,电动伸缩托辊机构7和操控台105的安装;电驱动车轮组102实现电动行走平台车1的自行式运动;在本实施例中,电动行走平台车1的车轮结构可以是四轮AGV驱动底盘结构,也可以是双电机的坦克链轮驱动底盘结构;内嵌抽屉式电控柜系统103包括控制系统,实现整个装置的控制系统安装和处理;测距传感器组104共设置 8个传感器,分布在电动行走平台车1四周,每个侧面上分布2个;操控台105实现控制系统的可视化和外部操作。电动行走平台车1在视觉系统和两侧的测距传感器引导下,根据卸货位置需要,数控驱动,实现卸货过程的自主行进。
具体实施时,作为本发明优选的实施方式,如图6所示,所述Z向垂直辅助升降机构6包括第一级辅助升降机构601和第二级辅助升降机构602,所述第一级辅助升降机构601、第二级辅助升降机构602和Z向垂直升降机构5构成紧凑型三轴平行叠加联动垂直位移装置;其中:
所述第一辅助升降机构601的安装端安装在所述Z向垂直升降机构6的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述第二辅助升降机构602的安装端安装在所述第一辅助升降机构601 的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述水平抓取组合吸盘机构9和所述垂直抓取吸盘机构8均安装在所述第二辅助机构602的输出端上。
具体实施时,作为本发明优选的实施方式,如图6所示,所述水平抓取组合吸盘机构9包括与所述第二辅助机构602的输出端固定连接的支架座 901,且所述支架座901上固定有水平设置的底部托盘906,所述底部托盘906 上方设置有立式吸盘组902和驱动所述立式吸盘组902沿所述立式吸盘组902 朝向方向伸缩运动的水平推拉气缸组903;所述立式吸盘组902的上方设置有可控翻转水平吸盘组905,且所述可控翻转水平吸盘组905与所述立式吸盘组902之间通过旋转气缸机构904连接,所述旋转气缸机构904用于驱动所述可控翻转水平吸盘组905翻转;所述垂直抓取吸盘机构8安装在所述底部托盘906的底部。通过立式吸盘组902对纸盒箱侧面吸附,可控翻转水平吸盘组905翻下实现对纸盒箱上表面吸附,在水平推拉气缸组903缩回拉力作用下,将纸盒箱拉出至底部托盘906上。
具体实施时,作为本发明优选的实施方式,如图7所示,所述可接续电动伸缩托辊组11包括至少一个伸缩托辊机构,如图8所示所述伸缩托辊机构 7包括可升降支腿、设置在所述可升降支腿上的伸缩托辊主体701,以及驱动所述伸缩托辊主体701上的托辊工作的第一驱动电机系统702;所述伸缩托辊主体701上设置有第一防跑偏挡板704,采用的两个或两个以上所述伸缩托辊机构7时,相邻两个所述伸缩托辊机构7采用第一连接插销703连接为一体。
本发明实施例还提供了一种基于上述自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置的自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法,包括:
S1、准备工作:
人工操作打开待卸货集装箱门,装置开机,将电动行走平台车1运行至集装箱门前,完成自动化抓取卸货作业前准备工作;
S2、视觉识别:
S21、由视觉识别系统10开始对货箱进行识别、定位,生成运动控制指令;
S22、判断采用水平抓取组合吸盘机构9还是垂直抓取吸盘机构8进行抓取;
S23、确定货箱坐标点后形成相应的运动策略;
S3、上部纸箱货物自动化抓取:
S31、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构9运行至上部待抓取位置;
S32、水平推拉气缸组903运行使水平抓取组合吸盘机构9水平推出;对于扁平纸箱,当立式吸盘组902吸到纸箱侧面后,可控翻转水平吸盘组905 在旋转气缸机构904的作用下翻转,实现对纸箱上表面的辅助吸取;
S33、抓取货物后由水平推拉气缸组903使水平抓取组合吸盘机构9水平拉回,此时货物落到底部托盘906上。
S4、上部纸箱货物自动化卸货:
S41、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构9下降并旋转90°至卸货位置;
S42、同步地,电动伸缩托辊机构7伸出;在本实施例中,电动伸缩托辊机构7的前支腿采用弧形过渡和单点支撑的方式,以满足伸缩过程中对Y轴底板的躲避需要;伸缩托辊有两种工作状态,伸出时用于抓取货物后的转运,收缩时用于增加视觉识别时的视场距离,两种工作状态的切换由程序控制交替进行。
S43、水平推拉气缸组903将水平抓取组合吸盘机构9推出,进行卸货;对于扁平纸箱,可控翻转水平吸盘组905在旋转气缸机构904的作用下翻转,脱开对纸箱上表面的吸取;
S5、中下部纸箱货物自动化抓取:
S51、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构8运行至中下部待抓取位置;
S52、同步地,电动行走平台车1前进一个集装箱的距离;
S53、垂直抓取吸盘机构8抓取货物;
S6、中下部纸箱货物自动化卸货:
S61、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构8先提升至一定高度,后退一定安全距离后旋转90°至卸货位置;
S62、同步地,电动伸缩托辊机构7伸出;在本实施例中,电动伸缩托辊机构7的前支腿采用弧形过渡和单点支撑的方式,以满足伸缩过程中对Y轴底板的躲避需要;伸缩托辊有两种工作状态,伸出时用于抓取货物后的转运,收缩时用于增加视觉识别时的视场距离,两种工作状态的切换由程序控制交替进行。
S63、进行卸货;
S7、循环卸货:
重复执行步骤S3到步骤S6,直至集装箱内所有货箱都被卸出;
S8、卸货结束:
电动行走平台车1退出集装箱,装置关机。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令集;所述计算机指令集被处理器执行时实现如上述实施例中的自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,包括:运动系统、抓取系统和视觉识别系统和电动伸缩托辊机构(7);所述视觉检测系统对货物进行扫描识别,判断货物的位置并给出运动控制指令,驱动所述运动系统使所述抓取系统到达指定位置,所述抓取系统将货物抓取并放在所述电动伸缩托辊机构上,所述电动伸缩托辊机构(7)的尾部与可接续电动伸缩托辊组(11)的头端连接。
2.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述运动系统包括在水平方向上沿X向纵向移动的电动行走平台车(1)、X向水平纵向移动机构(2)、Y向水平横向移动机构(3)、回转机构(4)、Z向垂直升降机构(5)、Z向垂直辅助升降机构(6)、电动伸缩托辊机构(7);所述抓取系统包括垂直抓取吸盘机构(8)和水平抓取组合吸盘机构(9);其中:
所述X向水平纵向移动机构(2)的安装端安装在所述电动行走平台车(1)上,其输出端在水平方向上X方向运动;
所述Y向水平横向移动机构(3)的安装端安装在所述X向水平纵向移动机构(2)的输出端上,所述Y向水平横向移动机构(3)的输出端在水平方向上沿Y方向运动;
所述回转机构(4)的安装端安装在所述Y向水平横向移动机构(3)的输出端上,且其输出端围绕其Z向中心轴线转动;
所述Z向垂直升降机构(5)的安装端安装在所述回转机构(4)的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述Z向垂直辅助升降机构(6)的安装端安装在所述Z向垂直升降机构(5)的输出端上,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述垂直抓取吸盘机构(8)安装在所述Z向垂直辅助升降机构(6)的输出端上,实现对中下部货物的抓取;所述水平抓取组合吸盘机构(9)位于所述垂直抓取吸盘机构(8)的上方,并安装在所述Z向辅助升降机构(6)的输出端上,实现对上部货物的抓取;
所述电动伸缩托辊机构(7)的固定端安装在所述电动行走平台车(1)的尾端,与所述可接续电动伸缩托辊组(11)的头端相对,且其伸缩端在水平方向上沿X向伸缩。
3.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述电动行走平台车(1)包括作业平台(101)、电驱动车轮组(102),内嵌抽屉式电控柜系统(103)、测距传感器组(104)、操控台(105);内嵌抽屉式电控柜系统(103)包括整个装置的控制系统;其中:
作业平台(101)实现X向水平纵向移动机构(2)、电动伸缩托辊机构(7)和操控台(105)的安装;电驱动车轮组(102)实现电动行走平台车(1)的自行式运动;内嵌抽屉式电控柜系统(103)包括控制系统,实现整个装置的控制系统安装和处理;测距传感器组(104)共设置8个传感器,分布在电动行走平台车(1)四周,每个侧面上分布2个;操控台(105)实现控制系统的可视化和外部操作,电动行走平台车(1)在视觉系统和两侧的测距传感器引导下,根据卸货位置需要,数控驱动,实现卸货过程的自主行进。
4.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述Z向垂直辅助升降机构(6)包括第一级辅助升降机构(601)和第二级辅助升降机构(602),所述第一级辅助升降机构(601)、第二级辅助升降机构(602)和Z向垂直升降机构(5)构成紧凑型三轴平行叠加联动垂直位移装置;其中:
所述第一辅助升降机构(601)的安装端安装在所述Z向垂直升降机构(6)的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述第二辅助升降机构(602)的安装端安装在所述第一辅助升降机构(601)的输出端,其输出端沿Z向方向竖直运动;
所述水平抓取组合吸盘机构(9)和所述垂直抓取吸盘机构(8)均安装在所述第二辅助机构(602)的输出端上。
5.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述电动伸缩托辊机构(7)的前支腿采用弧形过渡和单点支撑的方式,以满足伸缩过程中对Y轴底板的躲避需要;伸缩托辊有两种工作状态,伸出时用于抓取货物后的转运,收缩时用于增加视觉识别时的视场距离,两种工作状态的切换由程序控制交替进行。
6.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述水平抓取组合吸盘机构(9)包括与所述第二辅助机构(602)的输出端固定连接的支架座(901),且所述支架座(901)上固定有水平设置的底部托盘(906),所述底部托盘(906)上方设置有立式吸盘组(902)和驱动所述立式吸盘组(902)沿所述立式吸盘组(902)朝向方向伸缩运动的水平推拉气缸组(903);所述立式吸盘组(902)的上方设置有可控翻转水平吸盘组(905),且所述可控翻转水平吸盘组(905)与所述立式吸盘组(902)之间通过旋转气缸机构(904)连接,所述旋转气缸机构(904)用于驱动所述可控翻转水平吸盘组(905)翻转;
所述垂直抓取吸盘机构(8)安装在所述底部托盘(906)的底部。
7.根据权利要求6所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述水平抓取组合吸盘机构(9)在对于扁平纸箱进行抓取时,所述可控翻转水平吸盘组(905)在旋转气缸机构(904)的控制下,实现对扁平纸箱上表面进行吸附抓取,用于对立式吸盘组(902)侧吸时吸力不足的有力补充。
8.根据权利要求1所述的自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置,其特征在于,所述可接续电动伸缩托辊组(11)包括至少一个伸缩托辊机构,所述伸缩托辊机构包括可升降支腿、设置在所述可升降支腿上的伸缩托辊主体(1101),以及驱动所述伸缩托辊主体(1101)上的托辊工作的第一驱动电机系统(1102);所述伸缩托辊主体(1101)上设置有第一防跑偏挡板(1104),采用的两个或两个以上所述伸缩托辊机构时,相邻两个所述伸缩托辊机构采用第一连接插销(1103)连接为一体。
9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置的自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法,其特征在于,包括:
S1、准备工作:
人工操作打开待卸货集装箱门,装置开机,将电动行走平台车(1)运行至集装箱门前,完成自动化抓取卸货作业前准备工作;
S2、视觉识别:
S21、由视觉识别系统(10)开始对货箱进行识别、定位,生成运动控制指令;
S22、判断采用水平抓取组合吸盘机构(9)还是垂直抓取吸盘机构(8)进行抓取;
S23、确定货箱坐标点后形成相应的运动策略;
S3、上部纸箱货物自动化抓取:
S31、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构(9)运行至上部待抓取位置;
S32、水平推拉气缸组(903)运行使水平抓取组合吸盘机构(9)水平推出;对于扁平纸箱,当立式吸盘组(902)吸到纸箱侧面后,可控翻转水平吸盘组(905)在旋转气缸机构(904)的作用下翻转,实现对纸箱上表面的辅助吸取;
S33、抓取货物后由水平推拉气缸组(903)使水平抓取组合吸盘机构(9)水平拉回,此时货物落到底部托盘(906)上。
S4、上部纸箱货物自动化卸货:
S41、控制系统发出指令使水平抓取组合吸盘机构(9)下降并旋转90°至卸货位置;
S42、同步地,电动伸缩托辊机构(7)伸出;
S43、水平推拉气缸组(903)将水平抓取组合吸盘机构(9)推出,进行卸货;对于扁平纸箱,可控翻转水平吸盘组(905)在旋转气缸机构(904)的作用下翻转,脱开对纸箱上表面的吸取;
S5、中下部纸箱货物自动化抓取:
S51、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构(8)运行至中下部待抓取位置;
S52、同步地,电动行走平台车(1)前进一个集装箱的距离;
S53、垂直抓取吸盘机构(8)抓取货物;
S6、中下部纸箱货物自动化卸货:
S61、控制系统发出指令使垂直抓取吸盘机构(8)先提升至一定高度,后退一定安全距离后旋转90°至卸货位置;
S62、同步地,电动伸缩托辊机构(7)伸出;
S63、进行卸货;
S7、循环卸货:
重复执行步骤S3到步骤S6,直至集装箱内所有货箱都被卸出;
S8、卸货结束:
电动行走平台车(1)退出集装箱,装置关机。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令集;所述计算机指令集被处理器执行时实现如权利要求7所述的自主行进式集装箱冷链纸箱货物自动卸货方法。
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