CN115848879B - 辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化立体仓库技术领域，尤其是辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，包括辅助上支撑堆垛机、移动机器人、高脚货架、有或没有输送线，作为企业一体化或电商仓储与拣货流程整合的仓库；高脚货架之间巷道有一个及以上堆垛机，巷道一端或二端的输送线与巷道平行；堆垛机提供沿纵梁导轨前后移动、沿立柱上下移动和双向伸缩货叉的左右叉取运动；沿纵梁导轨移动的辅助上支撑车架与立柱上端之间设置汽车板弹簧，以减轻立柱的弹性变形与振动；移动机器人在高脚货架下或巷道里前后左右四向移动，条状货叉或板叉与顶升平台或顶升支撑杆配合存取货物；靠堆垛机与移动机器人、输送线协作，存取货物至高脚货架里，出入库能力大。

Description

辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库

技术领域

本发明涉及自动化立体仓库技术领域，并着重于兼顾仓储物流与分拣配货的功能需求，尤其是一种辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，可以作为工具、外购件、自制件、装配成品的企业一体化仓库，还适合电商仓储与拣货流程的整合。

背景技术

在企业应用场景，绝大部分企业都是对生产的产品进行大批量仓储，部分企业还对生产原材料进行大批量仓储；实际应用场景中，也有很多企业对工具、外购件、自制件（半成品）、装配成品有一体化仓库需求；工况上，对工具、外购件、自制件（半成品）和存入装配成品频繁地存取，因此针对自动化立体仓库的整体架构进行改造，尤其需要克服巷道进出端口的瓶颈现象。

随着电子商务的发展，货品的高效配送也越来越重要。现在电商拣货流程包括：

（1）非破坏性的打开物流箱，该物流箱为从供应商物流运输到电商处的纸箱，物流箱打开后对每件内包装货品读码、货品信息入数据库；

（2）仓储：物流箱重新贴封条，进行备货仓储；

（3）理货：再次拆封物流箱，将货品放入超市货架；

（4）拣货（又称配货）：在各超市货架处（人工拖行拣货车或智能小车自行）、人工按订单取下货品、读码、拣到内部使用的订单周转箱里；

（5）包装：读码校验，将订单周转箱内的一个订单的所有拼货、发票装入小纸箱或塑料袋等外包装，贴上快递单；

（6）分拣：按不同线路或各个快递公司装进塑料周转箱或编织袋；

（7）配载：将塑料周转箱或编织袋按照线路配到运输车辆上。

上述现有的拣货流程中，需要多次封箱、开箱的操作，操作流程繁琐，实施效率低；另一方面，拣货过程类似超市购物，需要人工拖行拣货车或智能小车自行、寻找到货品位置、人工从超市货架上拿取订单中的货品，拣货效率低。

为了解决纸箱多次封箱开箱操作、从超市货架上拣货等操作流程造成的拣货效率低、以及超市货架占用空间大的问题，业界提出消除超市货架为基础的新模式：采用瓦楞纸箱远程运输、入库开箱、倒入库内周转箱存放或瓦楞纸箱仓储、并直接输送到拣货工位的方式，但是分拣工位操作量大、占用平面面积大，这种新方式是仓储的后端拣货模式。

此外，还有一种前端拣货模式，包括如下操作步骤：

步骤一：准备工作，在仓库中处理瓦楞纸箱的箱盖，暴露瓦楞纸箱内的货品；

步骤二：分装操作，机器人抓取或吸取，或人工抓取，将常用数量货品都扫码后放进带RFID的抽屉中；

步骤三：通过中层和下层的立体输送，抽屉防尘地存储到高入出库能力仓库中、或直接运到拣货位置；

步骤四：将订单货品相应品种和数量的一个或多个抽屉，从高入出库能力仓库中调出；

步骤五：通过中层和下层的立体输送，运至拣货位置，码垛机器人将一个或多个抽屉中相应品种和数量的订单货品，轻轻倾倒在输送带上相应标识段，标识段标识是RFID软标签或视觉识别码；或送至出货口，转送至装配工序；已经是空的抽屉通过上层和下层的立体输送运至分装操作工位；

步骤六：通过输送带，送至包装工位进行运输包装和粘贴面单，或对具有运输包装箱的订单货品直接外贴面单。

电商的前端拣货模式、后端拣货模式，涉及的自动化立体仓库均带有仓储与拣货（配货）一体化功能，从而消除了瓦楞纸箱仓储后拆包、手工放置货品在超市货架上、以及顶升移动机器人将超市货架送至配货人员处等流程。

在前述企业一体化仓库、电商仓储与拣货综合仓库的应用场景，不同于一件瓦楞纸箱只存储一次的常规方式，是以每件瓦楞纸箱中货品数量为存储次数，存在频繁地存取的工况，也需要对自动化立体仓库的整体架构进行改造，尤其需要克服巷道进出端口的瓶颈现象，以提高吞吐效率。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，从而有效的解决了现有技术中巷道进出端口的瓶颈现象，大大提高了工作可靠性和吞吐效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，包括多个间隔分布的高脚货架，相邻两个高脚货架之间设置有巷道，每条巷道包含一个以上的辅助上支撑堆垛机，每个辅助上支撑堆垛机配合有多台顶升移动机器人，驮运货物的顶升移动机器人或空载的顶升移动机器人出入库时，在高脚货架下面支脚之间左右移动，或前后移动，或在巷道里前后移动；

其中，作用在辅助上支撑堆垛机上的支撑作用力是始终朝下方的，顶升移动机器人的上顶部分平面与车轮之间有相对升降位移；

根据辅助上支撑堆垛机的操作位姿、顶升移动机器人的移动路径，确定辅助上支撑堆垛机在巷道内货物的最佳交付位置，辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协同控制，协同控制是按照辅助上支撑堆垛机移动距离短、频次少的优化目标，确定最佳交付位置；在最佳交付位置交取货物时，顶升移动机器人在前后左右坐标上处于高脚货架货位的最下面，即顶升移动机器人作为可移动的、能顶升的、最下面的货位；

还包括输送线，输送线设置在巷道的一端或二端，输送线、顶升移动机器人共同负责货物的出、入库运输，辅助上支撑堆垛机分别与顶升移动机器人、输送线交取货物、并将货物在高脚货架上存取；

所述货物包括：托盘及托盘上物品、或者周转箱及周转箱内物品、或者瓦楞纸箱、或者编织袋装物品。

作为上述技术方案的进一步改进：

单个辅助上支撑堆垛机的结构为：包括齿纹长条板、纵梁导轨、货叉、货叉双向伸缩装置、配电配重箱、升降装置、立柱、辅助上支撑车架和纵移驱动装置；

立柱下端与纵移驱动装置连接，立柱上端与辅助上支撑车架连接，同时立柱上端与辅助上支撑车架之间设有汽车板弹簧，辅助上支撑车架在纵梁导轨的导向下沿巷道纵向移动；纵移驱动装置沿着齿纹长条板移动，齿纹长条板铺设在巷道里，齿纹长条板嵌入仓库地面，齿纹长条板的上表面与仓库地面等高；

在立柱的导向下，辅助上支撑堆垛机的升降装置驱动货叉双向伸缩装置升降运动；配电配重箱设置在纵移驱动装置上，货叉双向伸缩装置在升降装置的升降轿厢下面，货叉双向伸缩装置驱动货叉实现左右双向移动，货叉从巷道两侧的高脚货架上或顶升移动机器人上叉运货物。

所述辅助上支撑车架有带辅助驱动、不带辅助驱动的二种结构；

在带辅助驱动的辅助上支撑车架中，方框横截面的上横梁上固定了辅助驱动电机，辅助驱动电机的输出轴上固定了大齿轮，与大齿轮啮合的小齿轮、以及一个槽轮均安装在槽轮驱动轴上，槽轮驱动轴的二端设有带座滚子轴承，二个带座滚子轴承均固定在上横梁上，槽轮、小齿轮、短套筒在槽轮驱动轴中间顺序布置；另一个槽轮装在槽轮从动轴上，槽轮从动轴同样靠二个带座滚子轴承支撑在上横梁上，槽轮从动轴上的长套筒轴向位置在槽轮和带座滚子轴承之间；二个槽轮槽侧面在纵梁导轨的导向下转动，使辅助上支撑车架和立柱沿纵向前后移动；

在不带辅助驱动辅助上支撑车架中，无驱动的二个槽轮均装在槽轮从动轴上，槽轮从动轴同样靠二个带座滚子轴承支撑在上横梁上，槽轮从动轴上的长套筒轴向位置在槽轮和带座滚子轴承之间；二个槽轮槽侧面在纵梁导轨的导向下转动，使辅助上支撑车架和立柱沿纵向前后移动。

纵移驱动装置的结构为：包括下横梁，下横梁上面焊接水平板，水平板与立柱上焊接的矩形法兰之间靠螺栓连接成整体，配电配重箱也固定在水平板上，纵移驱动装置电机固定在下横梁上，滚轮轴是轴与滚轮一体式结构；滚轮轴二端支撑在下横梁上，左端的滚轮轴还套有一个从动齿轮，主动齿轮安装在纵移驱动装置电机的输出轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合，驱动滚轮轴的滚轮面在齿纹长条板上滚动、使立柱沿纵向前后移动；

辅助上支撑车架的上横梁与立柱之间对称设有二组汽车板弹簧，汽车板弹簧是多个板弹簧，并靠固定卡箍、小卡箍叠加在一起，固定卡箍与立柱上端焊接的矩形法兰连接，汽车板弹簧上最上面的板弹簧的二端卷圆与弹簧支架铰链连接，四个弹簧支架对称地固定在上横梁下面的水平板；汽车板弹簧根据纵梁导轨结构尺寸、纵梁导轨的多个支撑位置、以及纵梁导轨在纵向上最大挠度进行设计；槽轮的圆柱面与纵梁导轨之间的接触力，对于纵梁导轨来说是始终向上的作用力。

所述高脚货架中，高脚货架全部的下方高度均高于顶升移动机器人与所驮运货物的总高度；高脚货架的每根支撑脚部分设置有直立角铁，直立角铁焊接或螺栓连接一个矩形管。

所述顶升移动机器人选用零转弯半径的、可前后左右四向移动的顶升移动机器人，所述顶升移动机器人是自动导航小车AGV或自主移动机器人AMR。

顶升移动机器人的顶面设有顶升平台或顶升支撑条，顶升平台或顶升支撑条相对于车轮升降；顶升平台为正方形或圆柱形，货叉双向伸缩装置的货叉有二种，分别是二个条状货叉及一个板状货叉；当采用所述顶升支撑条时，对应的货叉是二个条状货叉或一个板状货叉；当采用所述顶升平台时，对应的货叉是二个条状货叉；

顶升移动机器人以辅助上支撑堆垛机为定位基准，到达所述最佳交付位置，在所述最佳交付位置，所述顶升平台升起，从货叉上接收货物，或者所述顶升平台下降、将货物交付给货叉。

在巷道的一端有输送线的状况下，输送线设置在辅助上支撑堆垛机以立柱为中心的货叉相反一侧；

输送线的运送是单向的、或者是双向的；

输送线的种类是皮带输送线、或滚筒输送线、或链板输送线、或网带输送线、或倍速链输送线。

在升降装置中，在升降轿厢的左侧开口处，上下相同地设置了四个导向滚轮，其中右侧二个导向滚轮或左侧二个导向滚轮均安装在导向转轴上，细套筒限制轴向位置，导向转轴靠二个带座球轴承支撑，二个带座球轴承分别安装在升降轿厢左侧的前后壁上；吊环固定在升降轿厢上面，钢丝绳的一端绕进吊环孔内锁固，钢丝绳的一端穿过立柱、在二个导轮架部件的导向下固定在卷筒部件上，卷筒部件由电机蜗轮蜗杆减速器一体机驱动，电机蜗轮蜗杆减速器一体机的驱动下，钢丝绳牵引货叉双向伸缩装置在八个导向滚轮与立柱的导向下升降运动。

货物入库：顶升移动机器人在巷道两侧高脚货架下面，辅助上支撑堆垛机从顶升移动机器人取走货物时，左右双向水平运动的货叉与顶升移动机器人相向运动，货叉与顶升移动机器人均到位后，辅助上支撑堆垛机的升降轿厢及货叉禁止向上运动，顶升移动机器人下降、直接放置货物在货叉上，然后货叉再带货缩回，同时顶升移动机器人不动、等待运出货物，或前后向移动到新位置、等待运出货物；

货物出库：顶升移动机器人在巷道两侧高脚货架下面，辅助上支撑堆垛机给顶升移动机器人交付货物时，左右双向水平运动的货叉与顶升移动机器人相向运动，货叉与顶升移动机器人均到位后，辅助上支撑堆垛机的升降轿厢及货叉禁止向下运动，顶升移动机器人向上抬起货物，然后货叉再无货缩回，同时顶升移动机器人运出货物。

本发明的有益效果如下：

传统堆垛机是2.5维运动，即堆垛机纵向和升降的2维运动及货叉双向伸缩的0.5维运动；本发明辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作，是3.5维数值空间，真正实现3维空间上的拓展、以及0.5维时间上的协同；同时也大大减少了高且重的堆垛机纵向移动行程，高效与节能。

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过顶升移动机器人、辅助上支撑堆垛机、高脚货架、有或没有输送线，高脚货架之间的每个巷道至少一台辅助上支撑堆垛机，巷道一端或二端的输送线与巷道平行，辅助上支撑堆垛机分别是地轨嵌入地面的、或无地轨的，驮运货物或空载的顶升移动机器人，均在高脚货架下面无障碍移动，三种顶升移动机器人分别是固定支撑条的、或顶升支撑条的、或顶升平台的，以方便辅助上支撑堆垛机的货叉操作，二根货叉沿竖直轴向外转动180度，对另一面高脚货架操作；靠辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人、输送线协同，存取货物至高脚货架里。

同时，本发明还具备如下优点：

（1）不仅是双向的输送线、而且是顶升移动机器人，参与货物的输入输出，再由一个以上的辅助上支撑堆垛机，存取于高脚货架，因此本发明克服了货物只能从巷道二端出入库的瓶颈，大大提高了仓库高入出库能力。

（2）一个以上的辅助上支撑堆垛机，与双向的输送线、顶升移动机器人协同操作，智能仓库的柔性好、适应性强；对应企业用户，不仅作为装配成品的仓库，而且与工具库、原材料库、外购件库形成综合性仓库；对应电商用户，将货品的仓储与拣货的流程综合，消除了超市货架，减少存储面积、提高拣货效率。

（3）顶升移动机器人就是可移动的最低库位，辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人交取货物的地点可以是巷道中部的货架任一纵列货位的最下面，优化得出巷道内货物的最佳交付位置，因此辅助上支撑堆垛机在巷道里纵向移动的距离大为缩短，存取高效率。

（4）与顶升移动机器人交取货物时，辅助上支撑堆垛机升降轿厢及货叉不上下运动，而是顶升移动机器人的顶升平台或顶升支撑条上下运动，从而节能高效、控制精度高。

（5）采用汽车板弹簧的辅助上支撑车架，减少了高速运动时立柱的弹性变形与振动幅度；辅助上支撑车架上的辅助驱动电机与纵移驱动装置上的纵移驱动装置电机协同，由于汽车板弹簧对下横梁产生了向上的接触压力、不打滑，上、下二个驱动同步驱动效果好。

附图说明

图1为本发明智能仓库的平面布局示意图。

图2为本发明智能仓库的立面组成结构示意图。

图3为图2中的A-A局部剖视放大图。

图4为本发明辅助上支撑堆垛机的纵移驱动装置部件与辅助上支撑车架主视图。

图5为本发明辅助上支撑堆垛机的纵移驱动装置部件B-B剖俯视图。

图6为本发明辅助上支撑堆垛机的辅助上支撑车架部件C-C剖仰视图。

图7为本发明辅助上支撑堆垛机的辅助上支撑车架部件D-D局部剖视图。

图8为本发明辅助上支撑堆垛机的升降装置部件主视图。

图9为本发明辅助上支撑堆垛机的升降装置部件E-E剖视图。

图10为本发明辅助上支撑堆垛机的升降轿厢零件的主视图。

图11为本发明辅助上支撑堆垛机的升降轿厢零件的左视图。

图12为本发明辅助上支撑堆垛机的升降轿厢零件的F-F剖视图。

其中：1、顶升移动机器人；2、辅助上支撑堆垛机；3、高脚货架；4、输送线；

21、齿纹长条板；22、纵梁导轨；23、货叉；24、货叉双向伸缩装置；25、配电配重箱；26、升降装置；27、立柱；28、辅助上支撑车架；29、纵移驱动装置；

260、电机蜗轮蜗杆减速器一体机；261、卷筒部件；262、钢丝绳；263、导轮架部件；264、升降轿厢；265、吊环； 266、导向滚轮；267、带座球轴承；268、导向转轴；269、细套筒；

280、辅助驱动电机；281、上横梁；282、槽轮；283、小齿轮；284、大齿轮；285、槽轮驱动轴；286、带座滚子轴承；287、短套筒；288、槽轮从动轴；289、长套筒；

290、纵移驱动装置电机；291、下横梁；292、滚轮轴；293、从动齿轮；294、主动齿轮；295、固定卡箍；296、汽车板弹簧；297、小卡箍；298、弹簧支架；

31、直立角铁；32、矩形管。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库的具体结构和功能如下：

主要包括顶升移动机器人1、辅助上支撑堆垛机2、高脚货架3，以及无或有输送线4。

其中，相邻的高脚货架3之间设置有巷道，每条巷道包含一个以上的辅助上支撑堆垛机2，每个辅助上支撑堆垛机2配合有多台顶升移动机器人1；驮运货物的顶升移动机器人1或空载的顶升移动机器人1出入库时，在高脚货架3下面支脚之间左右移动、或前后移动，或在巷道里前后移动。

其中，作用在辅助上支撑堆垛机2上的支撑作用力是始终朝下方的，顶升移动机器人1的上顶部分平面与车轮之间有相对升降位移。

通过对辅助上支撑堆垛机2的操作位姿、顶升移动机器人1的移动路径进行动态优化，确定辅助上支撑堆垛机2在巷道内货物的最佳交付位置，辅助上支撑堆垛机2与顶升移动机器人1协同控制，协同控制是按照辅助上支撑堆垛机2移动距离短、频次少的优化目标，确定最佳交付位置；高且重的辅助上支撑堆垛机2在巷道里纵向上移动距离尽可能短、移动次数尽可能少；在最佳交付位置交取货物时，顶升移动机器人1在前后左右坐标上处于高脚货架3货位的最下面，即顶升移动机器人1作为可移动的、能顶升的、最下面的货位。

当有输送线4时，输送线4设置在巷道的一端或二端，在巷道的一端或二端有输送线4的状况下，输送线4、顶升移动机器人1共同负责货物的出、入库运输，辅助上支撑堆垛机2分别与顶升移动机器人1、输送线4交取货物、并将货物在高脚货架3上存取，辅助上支撑堆垛机2、顶升移动机器人1、输送线4这三者进行调度优化从而确定货物存取方案。

货物包括：托盘及其上物品、或者周转箱及其内物品、或者瓦楞纸箱、或者编织袋装物品。

如图3-图6所示，辅助上支撑堆垛机2包括：齿纹长条板21、纵梁导轨22、货叉23、货叉双向伸缩装置24、配电配重箱25、升降装置26、立柱27、辅助上支撑车架28、纵移驱动装置29。

立柱27下端与纵移驱动装置29连接，立柱27上端与辅助上支撑车架28之间设有汽车板弹簧，辅助上支撑车架28在纵梁导轨22的导向下沿巷道纵向移动；纵移驱动装置29的滚轮轴292的滚轮面在齿纹长条板21上移动，齿纹长条板21铺设在巷道里，齿纹长条板21嵌入仓库地面，齿纹长条板21的上表面与仓库地面等高，不影响顶升移动机器人1移动。

在立柱27导向下，辅助上支撑堆垛机2的升降装置26驱动货叉双向伸缩装置24升降运动，配电配重箱25设置在纵移驱动装置29上，货叉双向伸缩装置24在升降装置26的升降轿厢264下面，货叉双向伸缩装置24驱动货叉23实现左右双向移动，货叉23从巷道两侧的高脚货架3上或顶升移动机器人1上叉运货物。

辅助上支撑车架28有带辅助驱动、不带辅助驱动的二种结构。

（一）在带辅助驱动的辅助上支撑车架28中，方框横截面的上横梁281上固定了辅助驱动电机280，辅助驱动电机280输出轴上固定了大齿轮284，与大齿轮284啮合的小齿轮283、以及一个槽轮282均安装在槽轮驱动轴285上，槽轮驱动轴285的二端设有带座滚子轴承286，二个带座滚子轴承286均固定在上横梁281上，槽轮282、小齿轮283、短套筒287在槽轮驱动轴285中间顺序布置；另一个槽轮282装在槽轮从动轴288上，槽轮从动轴288同样靠二个带座滚子轴承286支撑在上横梁281上，槽轮从动轴288上的长套筒289轴向位置在槽轮282和带座滚子轴承286之间；二个槽轮282槽侧面在纵梁导轨22的导向下转动，使辅助上支撑车架28和立柱27沿纵向前后移动。

（二）在不带辅助驱动辅助上支撑车架28中，不包含辅助驱动电机280、大齿轮284、小齿轮283、槽轮驱动轴285；无驱动的二个槽轮282均装在槽轮从动轴288上，槽轮从动轴288同样靠二个带座滚子轴承286支撑在上横梁281上，槽轮从动轴288上的长套筒289轴向位置在槽轮282和带座滚子轴承286之间；二个槽轮282槽侧面在纵梁导轨22的导向下转动，使辅助上支撑车架28和立柱27沿纵向前后移动。

在纵移驱动装置29中，纵移驱动装置29的下横梁291上面焊接水平板与立柱27上焊接的矩形法兰之间靠螺栓连接成整体，配电配重箱25也固定在下横梁291上面焊接水平板上，纵移驱动装置电机290固定在下横梁291上，滚轮轴292是轴与滚轮一体结构；滚轮轴292二端靠二个带座滚子轴承286支撑在下横梁291，左端的滚轮轴292还套有一个从动齿轮293，主动齿轮294安装在纵移驱动装置电机290输出轴上，从动齿轮293与主动齿轮294啮合，从而纵移驱动装置电机290驱动滚轮轴292滚轮面在齿纹长条板21上滚动、使立柱27沿纵向前后移动。

辅助上支撑车架28的上横梁281与立柱27之间对称设有二组汽车板弹簧296，汽车板弹簧296是多个板弹簧，并靠固定卡箍295、小卡箍297叠加在一起，固定卡箍295与立柱27上端焊接的矩形法兰上，车板弹簧296上最上面的板弹簧的二端卷圆与弹簧支架298铰链连接，四个弹簧支架298对称地固定在上横梁281下面的水平板；汽车板弹簧296根据纵梁导轨22结构尺寸、纵梁导轨22的多个支撑位置、以及纵梁导轨22在纵向上最大挠度进行设计；槽轮282的圆柱面与纵梁导轨22之间的接触力，对于纵梁导轨22来说是始终向上的作用力。

辅助驱动的工作原理为：

辅助上支撑车架28带有辅助驱动电机280、且与纵移驱动装置电机290协同，保证槽轮282接触圆柱面线速度与纵移驱动装置29上驱动滚轮轴292圆滚面线速度相同；或者采用同步齿形带、以及由多个齿形带串联而成所述同步齿形带，从而保证槽轮282接触圆柱面线速度与纵移驱动装置29上驱动滚轮轴292圆滚面线速度相同。

如图1、图3所示，高脚货架3中，高脚货架3全部的下方高度均高于顶升移动机器人1与所驮运货物的总高度；为防止支撑脚因过高而刚性差，产生失稳现象，高脚货架3的每根支撑脚部分的直立角铁31焊接或螺栓连接一个矩形管32。

为了在高脚货架3下顺利移动，顶升移动机器人1优先选用零转弯半径的、可前后左右四向移动的顶升移动机器人1，顶升移动机器人1是自动导航小车AGV或自主移动机器人AMR。

顶升移动机器人1顶面设有顶升平台或顶升支撑条，顶升平台或顶升支撑条相对于车轮升降；顶升平台为正方形或圆柱形，货叉双向伸缩装置24的货叉23有两种，分别是二个条状货叉和一个板状货叉，

当采用所述顶升支撑条时，对应的货叉23是二个条状货叉或一个板状货叉；

当采用所述顶升平台时，对应的货叉23是二个条状货叉。

顶升移动机器人1以辅助上支撑堆垛机2为定位基准，到达所述最佳交付位置；在所述最佳交付位置，所述顶升平台升起，从货叉23上接收货物，或者所述顶升平台下降、将货物交付给货叉23。

二个所述条状货叉之间内间距大于为所述正方形顶升平台的边长或圆柱形顶升平台的直径（二个所述条状货叉处于所述顶升平台外侧）；或者二个所述条状货叉之间内间距大于二根所述顶升支撑条的外间距（二个所述条状货叉同时处于二根所述顶升支撑条外侧）；或者二个所述条状货叉之间外间距小于于二根顶升支撑条的内间距（二个所述条状货叉同时处于二根所述顶升支撑条的中间）；采用所述板叉的宽度小于二根顶升支撑条的内间距（一条所述板叉处于二根所述顶升支撑条的中间）。

且货叉23（包括所述条状货叉和所述板叉）的厚度小于所述顶升平台或顶升支撑条的升程高度，因此在货物与顶升移动机器人1车体之间有货叉23的操作空间，便于货叉23进出在所述操作空间里。

在巷道的一端有输送线4的状况下，输送线4设置在辅助上支撑堆垛机2以立柱27为中心的货叉23相反一侧（如图1所示设置在高脚货架3的前部），这样设置效果是：辅助上支撑堆垛机2与输送线4进行货物存取操作时，辅助上支撑堆垛机2相对于在巷道里移动的顶升移动机器人1的路径冲突少。

输送线4运送是单向的、或者是双向的。

输送线4种类是皮带输送线、或滚筒输送线、或链板输送线、或网带输送线、或倍速链输送线。

如图8、图9所示，在升降装置26中，在升降轿厢264的左侧开口处，上下相同地设置了四个导向滚轮266，其中右侧二个导向滚轮266或左侧二个导向滚轮266均安装在导向转轴268上，细套筒269限制轴向位置，导向转轴268靠二个带座球轴承267支撑，二个带座球轴承267分别安装在升降轿厢264左侧的前后壁上；吊环265固定在升降轿厢264上面，钢丝绳262的一端绕进吊环265孔内锁固，钢丝绳262的一端穿过立柱27、在二个导轮架部件263的导向下固定在卷筒部件261上，卷筒部件261由电机蜗轮蜗杆减速器一体机260驱动；电机蜗轮蜗杆减速器一体机260具有自锁功能，防止升降装置26等受重力而下降；因此，电机蜗轮蜗杆减速器一体机260驱动下，钢丝绳262牵引货叉双向伸缩装置24在八个导向滚轮266与立柱27的导向下升降运动。

其中，升降轿厢264的结构如图10-图12所示。

实际工作过程中，如图1和图2所示，顶升移动机器人1没有空车入、出库的高效方式：

货物入库：顶升移动机器人1在巷道两侧高脚货架3下面，所述顶升平台或顶升支撑条处于升起载货状态；辅助上支撑堆垛机2从顶升移动机器人1取走货物时，左右双向水平运动的货叉23与顶升移动机器人1相向运动，货叉23与顶升移动机器人1均到位后，辅助上支撑堆垛机2升降轿厢264及货叉23不向上运动，不是货叉23将货物从所述顶升平台或顶升支撑条向上抬起，而是所述顶升平台或顶升支撑条下降、直接放置货物在货叉23上（节能、高效），然后货叉23再带货缩回，同时顶升移动机器人1不动、等待运出货物，或前后向移动到新位置、等待运出货物。

货物出库：顶升移动机器人1在巷道两侧高脚货架3下面，所述顶升平台或顶升支撑条处于低位空状态；辅助上支撑堆垛机2给顶升移动机器人1交付货物时，左右双向水平运动的货叉23与顶升移动机器人1相向运动，货叉23与顶升移动机器人1均到位后，辅助上支撑堆垛机2升降轿厢264及货叉23不向下运动，不是将货物放置在所述顶升平台或顶升支撑条，而是所述顶升平台或顶升支撑条向上抬起货物（节能、高效），然后货叉23再无货缩回，同时顶升移动机器人1运出货物。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：包括多个间隔分布的高脚货架（3），相邻两个高脚货架（3）之间设置有巷道，每条巷道包含一个以上的辅助上支撑堆垛机（2），每个辅助上支撑堆垛机（2）配合有多台顶升移动机器人（1），驮运货物的顶升移动机器人（1）或空载的顶升移动机器人（1）出入库时，在高脚货架（3）下面支脚之间左右移动，或前后移动，或在巷道里前后移动；

其中，作用在辅助上支撑堆垛机（2）上的支撑作用力是始终朝下方的，顶升移动机器人（1）的上顶部分平面与车轮之间有相对升降位移；

根据辅助上支撑堆垛机（2）的操作位姿、顶升移动机器人（1）的移动路径，确定辅助上支撑堆垛机（2）在巷道内货物的最佳交付位置，辅助上支撑堆垛机（2）与顶升移动机器人（1）协同控制，协同控制是按照辅助上支撑堆垛机（2）移动距离短、频次少的优化目标，确定最佳交付位置；在最佳交付位置交取货物时，顶升移动机器人（1）在前后左右坐标上处于高脚货架（3）货位的最下面，即顶升移动机器人（1）作为可移动的、能顶升的、最下面的货位；

还包括输送线（4），输送线（4）设置在巷道的一端或二端，输送线（4）、顶升移动机器人（1）共同负责货物的出、入库运输，辅助上支撑堆垛机（2）分别与顶升移动机器人（1）、输送线（4）交取货物、并将货物在高脚货架（3）上存取；

所述货物包括：托盘及托盘上物品、或者周转箱及周转箱内物品、或者瓦楞纸箱、或者编织袋装物品；

单个辅助上支撑堆垛机（2）的结构为：包括齿纹长条板（21）、纵梁导轨（22）、货叉（23）、货叉双向伸缩装置（24）、配电配重箱（25）、升降装置（26）、立柱（27）、辅助上支撑车架（28）和纵移驱动装置（29）；

立柱（27）下端与纵移驱动装置（29）连接，立柱（27）上端与辅助上支撑车架（28）连接，同时立柱（27）上端与辅助上支撑车架（28）之间设有汽车板弹簧（296），辅助上支撑车架（28）在纵梁导轨（22）的导向下沿巷道纵向移动；纵移驱动装置（29）沿着齿纹长条板（21）移动，齿纹长条板（21）铺设在巷道里，齿纹长条板（21）嵌入仓库地面，齿纹长条板（21）的上表面与仓库地面等高；

在立柱（27）的导向下，辅助上支撑堆垛机（2）的升降装置（26）驱动货叉双向伸缩装置（24）升降运动；配电配重箱（25）设置在纵移驱动装置（29）上，货叉双向伸缩装置（24）在升降装置（26）的升降轿厢（264）下面，货叉双向伸缩装置（24）驱动货叉（23）实现左右双向移动，货叉（23）从巷道两侧的高脚货架（3）上或顶升移动机器人（1）上叉运货物；所述辅助上支撑车架（28）有带辅助驱动、不带辅助驱动的二种结构；

在带辅助驱动的辅助上支撑车架（28）中，方框横截面的上横梁（281）上固定了辅助驱动电机（280），辅助驱动电机（280）的输出轴上固定了大齿轮（284），与大齿轮（284）啮合的小齿轮（283）、以及一个槽轮（282）均安装在槽轮驱动轴（285）上，槽轮驱动轴（285）的二端设有带座滚子轴承（286），二个带座滚子轴承（286）均固定在上横梁（281）上，槽轮（282）、小齿轮（283）、短套筒（287）在槽轮驱动轴（285）中间顺序布置；另一个槽轮（282）装在槽轮从动轴（288）上，槽轮从动轴（288）同样靠二个带座滚子轴承（286）支撑在上横梁（281）上，槽轮从动轴（288）上的长套筒（289）轴向位置在槽轮（282）和带座滚子轴承（286）之间；二个槽轮（282）槽侧面在纵梁导轨（22）的导向下转动，使辅助上支撑车架（28）和立柱（27）沿纵向前后移动；

在不带辅助驱动辅助上支撑车架（28）中，无驱动的二个槽轮（282）均装在槽轮从动轴（288）上，槽轮从动轴（288）同样靠二个带座滚子轴承（286）支撑在上横梁（281）上，槽轮从动轴（288）上的长套筒（289）轴向位置在槽轮（282）和带座滚子轴承（286）之间；二个槽轮（282）槽侧面在纵梁导轨（22）的导向下转动，使辅助上支撑车架（28）和立柱（27）沿纵向前后移动。

2.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：纵移驱动装置（29）的结构为：包括下横梁（291），下横梁（291）上面焊接水平板，水平板与立柱（27）上焊接的矩形法兰之间靠螺栓连接成整体，配电配重箱（25）也固定在水平板上，纵移驱动装置电机（290）固定在下横梁（291）上，滚轮轴（292）是轴与滚轮一体式结构；滚轮轴（292）二端支撑在下横梁（291）上，左端的滚轮轴（292）还套有一个从动齿轮（293），主动齿轮（294）安装在纵移驱动装置电机（290）的输出轴上，从动齿轮（293）与主动齿轮（294）啮合，驱动滚轮轴（292）的滚轮面在齿纹长条板（21）上滚动、使立柱（27）沿纵向前后移动；

辅助上支撑车架（28）的上横梁（281）与立柱（27）之间对称设有二组汽车板弹簧（296），汽车板弹簧（296）是多个板弹簧，并靠固定卡箍（295）、小卡箍（297）叠加在一起，固定卡箍（295）与立柱（27）上端焊接的矩形法兰连接，汽车板弹簧（296）上最上面的板弹簧的二端卷圆与弹簧支架（298）铰链连接，四个弹簧支架（298）对称地固定在上横梁（281）下面的水平板；汽车板弹簧（296）根据纵梁导轨（22）结构尺寸、纵梁导轨（22）的多个支撑位置、以及纵梁导轨（22）在纵向上最大挠度进行设计；槽轮（282）的圆柱面与纵梁导轨（22）之间的接触力，对于纵梁导轨（22）来说是始终向上的作用力；

辅助驱动电机（280）与纵移驱动装置电机（290）协同，保证槽轮（282）接触圆柱面线速度与纵移驱动装置（29）上驱动滚轮轴（292）圆滚面线速度相同。

3.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：所述高脚货架（3）中，高脚货架（3）全部的下方高度均高于顶升移动机器人（1）与所驮运货物的总高度；高脚货架（3）的每根支撑脚部分设置有直立角铁（31），直立角铁（31）焊接或螺栓连接一个矩形管（32）。

4.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：所述顶升移动机器人（1）选用零转弯半径的、可前后左右四向移动的顶升移动机器人，所述顶升移动机器人（1）是自动导航小车AGV或自主移动机器人AMR。

5.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：顶升移动机器人（1）的顶面设有顶升平台或顶升支撑条，顶升平台或顶升支撑条相对于车轮升降；顶升平台为正方形或圆柱形，货叉双向伸缩装置（24）的货叉（23）有二种，分别是二个条状货叉及一个板状货叉；当采用所述顶升支撑条时，对应的货叉（23）是二个条状货叉或一个板状货叉；当采用所述顶升平台时，对应的货叉（23）是二个条状货叉；

顶升移动机器人（1）以辅助上支撑堆垛机（2）为定位基准，到达所述最佳交付位置，在所述最佳交付位置，所述顶升平台升起，从货叉（23）上接收货物，或者所述顶升平台下降、将货物交付给货叉（23）。

6.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：在巷道的一端有输送线（4）的状况下，输送线（4）设置在辅助上支撑堆垛机（2）以立柱（27）为中心的货叉（23）相反一侧；

输送线（4）的运送是单向的、或者是双向的；

输送线（4）的种类是皮带输送线、或滚筒输送线、或链板输送线、或网带输送线、或倍速链输送线。

7.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：在升降装置（26）中，在升降轿厢（264）的左侧开口处，上下相同地设置了四个导向滚轮（266），其中右侧二个导向滚轮（266）或左侧二个导向滚轮（266）均安装在导向转轴（268）上，细套筒（269）限制轴向位置，导向转轴（268）靠二个带座球轴承（267）支撑，二个带座球轴承（267）分别安装在升降轿厢（264）左侧的前后壁上；吊环（265）固定在升降轿厢（264）上面，钢丝绳（262）的一端绕进吊环（265）孔内锁固，钢丝绳（262）的一端穿过立柱（27）、在二个导轮架部件（263）的导向下固定在卷筒部件（261）上，卷筒部件（261）由电机蜗轮蜗杆减速器一体机（260）驱动，电机蜗轮蜗杆减速器一体机（260）的驱动下，钢丝绳（262）牵引货叉双向伸缩装置（24）在八个导向滚轮（266）与立柱（27）的导向下升降运动。

8.如权利要求1所述的辅助上支撑堆垛机与顶升移动机器人协作的智能仓库，其特征在于：

货物入库：顶升移动机器人（1）在巷道两侧高脚货架（3）下面，辅助上支撑堆垛机（2）从顶升移动机器人（1）取走货物时，左右双向水平运动的货叉（23）与顶升移动机器人（1）相向运动，货叉（23）与顶升移动机器人（1）均到位后，辅助上支撑堆垛机（2）的升降轿厢（264）及货叉（23）禁止向上运动，顶升移动机器人（1）下降、直接放置货物在货叉（23）上，然后货叉（23）再带货缩回，同时顶升移动机器人（1）不动、等待运出货物，或前后向移动到新位置、等待运出货物；

货物出库：顶升移动机器人（1）在巷道两侧高脚货架（3）下面，辅助上支撑堆垛机（2）给顶升移动机器人（1）交付货物时，左右双向水平运动的货叉（23）与顶升移动机器人（1）相向运动，货叉（23）与顶升移动机器人（1）均到位后，辅助上支撑堆垛机（2）的升降轿厢（264）及货叉（23）禁止向下运动，顶升移动机器人（1）向上抬起货物，然后货叉（23）再无货缩回，同时顶升移动机器人（1）运出货物。

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