CN117466209A - 一种悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法，其中该机器人包括：货叉总成、悬臂机构、舵轮装置、结构架、控制器，所述舵轮装置、悬臂机构、货叉总成分别依序连接在结构架的前、中、后部，所述货叉总成包括：升降器、货叉单元、滚轮单元、连杆机构，所述升降器驱动连杆机构，带动滚轮单元随货叉单元升/降在叉齿处收/放，所述悬臂机构包括：升降机、副轮单元，所述升降机与结构架连接，所述副轮单元与升降机升降端连接，所述控制器分别与升降器、升降机控制连接，以驱使滚轮单元与副轮单元，在货叉单元升/降过程中，始终保持至少其一与舵轮装置一同落地支撑。籍此以支持滚轮单元与货叉单元在结构上同步一体连动，并保持车身平稳。

Description

一种悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法

技术领域

本发明涉及搬运设备技术，尤其涉及一种悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法。

背景技术

在货运领域，叉车作为一种常见的工业搬运工具，被广泛的应用于各类货物搬运场景中，通常来说叉车是指通过货叉，来对成件托盘货物进行托举，从而转运至预定位置进行装卸、堆垛，以完成短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。因此叉车是工业领域应用最广泛的机械设备之一，无论是仓库、厂内还是建筑工地，大量的货物搬运工作都需要应用叉车。

目前随着叉车技术的发展，为了提高货运承载能力，并确保货叉运载时的稳定性，传统搬运叉车设备的叉齿末端，通常会设有滚轮结构，如现有技术提出过《一种剪叉升降的两驱差速地牛叉车》（专利申请号：202123167155 .9），其中该方案中通过剪叉升降结构能够带动两货叉升降，同时两货叉底部通过可调支撑件与万向轮连接，可实现对万向轮的伸缩控制。

然而该现有技术也存在一些缺陷，例如此类结构货叉处的万向轮始终参与车体支撑，因此只能适配川字形托盘，在面对田字形托盘的叉取和放置时，由于需要让叉齿上的滚轮，强行冲撞越过田字形托盘的底部支撑结构，才能令叉齿伸入到位以放出万向轮支撑，因此会对托盘造成冲击，同时自身车体也无法保证平衡，从而影响全程货运装卸的平稳运行。

此外由于此类结构的货叉升降机构，与叉齿滚轮的伸缩机构，是两套独立传动系统，需要分别控制，一旦联控存在问题，任一机构未协同，则可能引发作业事故，因此可靠性方面还存在一定的不足。

发明内容

为此，本发明的主要目的在于提供一种悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法，以支持滚轮单元与货叉单元在结构上同步一体连动，并适配田字形托盘，保持车身平稳。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种悬臂式叉齿搬运机器人，其包括：货叉总成、悬臂机构、舵轮装置、结构架、控制器，所述舵轮装置、悬臂机构、货叉总成分别依序连接在结构架的前、中、后部，所述货叉总成包括：升降器、货叉单元、滚轮单元、连杆机构，所述升降器、货叉单元、滚轮单元分别与连杆机构的第一、第二、第三传动端连动，所述滚轮单元的支点端与货叉单元的叉齿连接，以经连杆机构连动，随货叉单元升/降在叉齿处收/放，所述悬臂机构包括：升降机、副轮单元，所述升降机与结构架连接，所述副轮单元与升降机升降端连接，所述控制器分别与升降器、升降机控制连接，以驱使滚轮单元与副轮单元，在货叉单元升/降过程中，始终保持至少其一与舵轮装置一同落地支撑。

在可能的优选实施方式中，其中所述连杆机构包括：升降连杆、摆杆、拉杆，所述摆杆上设有P、N、B角位端，所述升降连杆第一端与升降器传动连接、第二端与摆杆的P角位端旋转连接，所述货叉单元的背板上设有连动臂，所述连动臂及拉杆的第一端，分别与摆杆的N、B角位端旋转连接，以将N角位端做为可升降旋转的支点，受P角位端抬/降及摆动牵引，来升/降货叉单元，并连动B角位端以N角位端为支点做摆动，以令拉杆伸/缩，所述滚轮单元的旋转支点端与货叉单元的叉齿旋转连接、连动端与拉杆第二端旋转连接。

在可能的优选实施方式中，其中所述叉齿腹部设有连动槽以收纳滚轮单元，所述滚轮单元包括：轮架、滚轮，其中所述轮架上设有向不同方向延伸的M、A、C角位端，其中轮架的C角位端与滚轮旋转连接、M角位端与叉齿连动槽处的支座旋转连接形成旋转支点、A角位端与拉杆第二端旋转连接，接受拉杆伸/缩连动，使C角位端以M角位端为支点摆动，以带动滚轮自连动槽处伸出/收回。

在可能的优选实施方式中，其中所述升降器、升降机为单作用液压缸，所述悬臂机构还包括：限位板、支撑架、第一弹性件，所述限位板固定在结构架上，所述支撑架连接在副轮单元上，所述限位板及支撑架之间通过第一弹性件连接，所述连杆机构还包括：第二弹性件，所述拉杆上及叉齿连动槽处分别设有弹簧座，以供与第二弹性件两端连接。

在可能的优选实施方式中，所述的悬臂式叉齿搬运机器人还包括：引导件、受导件，其中所述引导件固定在结构架上，所述货叉单元的背板上还设有支架, 所述受导件分别设置在升降连杆及支架上，所述受导件与引导件配接，令受导件受引导件约束，使货叉单元与连杆一同沿引导件引导方向移动。

在可能的优选实施方式中，其中所述连动臂上设有承载台，所述引导件所处结构架上的位置，位于承载台的升/降路径上，且当货叉单元升至极限时，所述承载台与引导件相抵。

在可能的优选实施方式中，其中所述摆杆B、N角位端的圆心线L1与轮架M、A角位端的圆心线L2等距且平行。

在可能的优选实施方式中，其中所述拉杆收纳在连动槽内，所述拉杆第一、第二端相对拉杆杆体存在落差，以在传动时允许拉杆第一、第二端分别位于摆杆N角位端及轮架M角位端下方摆动。

在可能的优选实施方式中，其中所述叉齿上位于滚轮单元收纳位置处设有天窗，当所述滚轮单元收纳在连动槽内时，所述滚轮至少部分轮体自天窗伸出至叉齿之外。

为了实现上述目的，对应控制上述任一悬臂式叉齿搬运机器人，根据本发明的第二个方面，还提供了一种货物装载方法，其步骤包括：

步骤S100控制升降器下降，连动连杆机构，驱使滚轮单元随货叉单元下降而在叉齿处收起；

步骤S200控制升降机降下副轮单元，使之与舵轮装置一同落地支撑；

步骤S300驱动舵轮装置使货叉单元悬空插入托盘后，控制升降器上升，连动连杆机构，以使滚轮单元随货叉单元上升而在叉齿处放出，直至滚轮单元越过托盘底部落地支撑后，控制升降机升起副轮单元，使滚轮单元接替副轮单元，与舵轮装置一同落地支撑。

通过本发明提供的该悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法，巧妙的设计了升降器、货叉单元、连杆机构、滚轮单元的连动结构，实现了滚轮单元的收/放，与货叉单元的升/降，在结构上能一体连动，保证了各连动单元的协同性，且可靠性优于多个独立机构的联控方案，从而通过该方案，货叉单元在未抬升状态下，滚轮单元呈收缩状态，籍此可使叉齿在进入田字形托盘时呈悬空状态，而当叉齿到位后，此时通过抬升调整货叉单元，可一体连动滚轮单元伸出落地，从而可避免叉齿及滚轮与田字形托盘在装/卸作业时发生冲击，因此特别适配田字形托盘。

此外，通过货叉总成与悬臂机构的配合，使得整个货物装载过程中，能够始终保持副轮单元与滚轮单元交替与舵轮装置一同落地支撑，以维持货物装卸过程中车体平衡，提高了货运平稳性。

另一方面，由于副轮单元与滚轮单元位处结构架的中、后部两个间距位置上，因此当与舵轮装置适配时，通过交替副轮单元与滚轮单元与其落地支撑，实质上可以调整机器人车体的转向半径，以在一些狭小空间内调头/转向，从而提升机器人的过障性及环境适应力。

附图说明

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

图1为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人的结构架结构示意图；

图3为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人的悬臂机构，舵轮装置与部分结构架的装配结构示意图，其中结构架部分为透视图；

图4为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人的货叉总成的部分透视结构示意图，其中一侧叉齿为透视状态；

图5为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人的货叉总成的底部结构示意图；

图6为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，滚轮单元放出状态时的整体连动结构示意图，其中一侧叉齿为透视状态；

图7为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，滚轮单元为收纳状态、货叉单元处于初始位置时的连杆机构侧视结构示意图，其中一侧叉齿为透视状态；

图8为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，滚轮单元为收纳状态、货叉单元处于初始位置时的连杆机构传动轨迹示意图；

图9为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，滚轮单元放出状态、货叉单元处于抬升位置时的连杆机构侧视结构示意图，其中一侧叉齿为透视状态；

图10为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，滚轮单元为放出状态、货叉单元处于抬升位置时的连杆机构传动轨迹示意图；

图11为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中升降机采用单作用液压缸时，悬臂机构的结构示意图；

图12为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中升降机采用单作用液压缸时，叉齿与拉杆的结构示意图，其中叉齿为透视状态；

图13至图14为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，含有引导机构时，货叉总成的传动轨迹示意图；

图15为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，含有引导机构时的整体结构意图；

图16为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，含有引导机构时，滚轮单元收纳状态时的整体连动结构示意图；

图17为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，含有引导机构时，滚轮单元放出状态时的整体连动结构示意图；

图18至图19为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，含有引导机构时，货叉单元在升/降状态时的整体连动结构示意图，其中背板为透视状态；

图20至图21为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人中，副轮单元与滚轮单元交替与舵轮装置一同落地支撑的示意图；

图22至图23为本发明的悬臂式叉齿搬运机器人装载田字形托盘后，滚轮单元根据连杆机构的连动，从田字形托盘底部伸出着地的示意图；

图24为本发明的货物装载方法步骤流程示意图。

附图标记说明

升降器1，货叉单元2，连杆机构3，滚轮单元4，导轮5，滚轮滑轨6，悬臂机构7，结构架8，舵轮装置9，田字形托盘99，外壳98，背板21，叉齿22，连动臂23，升降连杆31，摆杆32，拉杆33，第二弹性件34，弹簧座35，P角位端P，N角位端N，B角位端B，轮架41，滚轮42，M角位端M，A角位端A，C角位端C，升降机71、副轮单元72，直线模组73，限位板74，支撑架75，第一弹性件76，轮座81，万向轮82，支架211，连动槽221，天窗222，同步轴321，承载台231。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例来对本发明的具体技术方案进行清楚、完整地描述，以助于本领域的技术人员进一步理解本发明。显然，本案所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思及相互不冲突的前提下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的揭露及保护范围。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”“S100”、“S200”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的示例在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。而术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本发明中的具体含义。此外在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。且图示中的部件中的一个或多个可以是必须的或非必须的，以及上述图示的各部件之间的相对位置关系可以根据实际需要进行调整。

请参阅图1至图10所示，为了实现支持滚轮单元与货叉单元在结构上同步一体连动，并保持车身平稳。本发明提供了一种悬臂式叉齿搬运机器人，其包括：货叉总成、悬臂机构7、舵轮装置9、结构架8、控制器，其中所述舵轮装置9连接在结构架8的前部，悬臂机构7连接在结构架8的中部，货叉总成连接在结构架8的后部，以在结构架8上相距保持车体平衡的支撑距离。

其中，如图4至图10所示，所述货叉总成包括：升降器1、货叉单元2、连杆机构3、滚轮单元4，其中所述货叉单元2包括；背板21、叉齿，所述叉齿自背板21载货面延伸而出，且成对间隔设置，所述背板21的背面上设有连动臂23，所述滚轮单元4的支点端连接在叉齿上、传动端与连杆机构3的第一传动端连接，所述连杆机构3第二传动端则与背板21上的连动臂23连接，而升降器1则与连杆机构3的第三传动端连接，其中本示例中该升降器1示例为双作用顶升液压/油缸，籍此通过该连杆机构3，仅需控制升降器1的升/降运动，便可同时连动滚轮单元4做收/放运动、及货叉单元2做升/降运动，从而使得滚轮单元4与货叉单元2运动上形成同步一体连动，以保证各连动单元的协同性，且连动节奏可控，不会产生机构间的干涉及执行程序相冲问题，可靠性及稳定性极高。

具体来说，为了实现上述连杆机构3的连动效果，实际上是将升降器1的升/降运动，通过连杆机构3做不同运动方向的连动转换，因此如图4至图10所示，在本示例中，所述连杆机构3优选包括：升降连杆31、摆杆32、拉杆33，其中所述摆杆32上设有向三个不同方向延伸的P、N、B角位端，以形成三角形顶点状分布，所述升降连杆31第一端（即连杆机构3的第三传动端）与升降器1的升降端传动连接、第二端与摆杆32的P角位端旋转连接，其中本示例中的各旋转连接可以理解为转轴连接，而所述连动臂23的第一端则与摆杆32的N角位端（即连杆机构3的第二传动端）旋转连接，所述拉杆33的第一端则与摆杆32的B角位端旋转连接。

经此设计，可巧妙的将摆杆32的N角位端，做为可升降及旋转的支点，此时摆杆32受P角位端连接的升降器1抬/降时，N角位端也会随之同步升/降，从而为连动货叉单元2升/降创造了条件，并且如图13至图14所示，摆杆32的P角位端，还会顺势以N角位端为支点形成摆动，即在P1至P2位置点间摆动，从而经此传动牵引，一方面可以抬/降N角位端连接的货叉单元2，以连动其升/降，同时还能连动B角位端以N角位端为支点，在B1至B2位置点间做摆动，进而连动拉杆33做伸/缩运动，以为连动滚轮单元4提供了传动条件。

进一步的，如图5至图10所示，为了实现滚轮单元4能随货叉单元2同步一体连动，以在叉齿处收/放，本示例提供了一种将滚轮单元4隐藏在叉齿内的示例方案，以便于叉齿能稳定承托托盘，其中，所述叉齿腹部设有连动槽221，以至少部分收纳滚轮单元4及拉杆33，其中所述滚轮单元4包括：轮架41、滚轮42，其中所述轮架41上设有向三个不同方向延伸的M、A、C角位端，以形成三角形顶点状分布。

其中轮架41的C角位端呈叉状，其与滚轮42旋转连接，其中该滚轮42在可选示例中，可采用滚轮组或单轮结构皆可，而轮架41的M角位端与叉齿连动槽221处的支座旋转连接形成旋转支点，如图10所示，所述轮架41的A角位端则与拉杆33第二端（即连杆机构3的第一传动端）旋转连接，接受拉杆33伸/缩连动，使得拉杆33第二端得以在A1至A2位置点间摆动，进而连动使C角位端能以M角位端为支点，在C2至C1位置点间摆动，以带动滚轮42自连动槽221处伸出/收回。

其中值得一提的是，为了避免拉杆33在连动过程中被干涉，同时又能在该狭小的叉齿连动槽221内连动轮架41做大幅摆动动作，如图8、图10所示，其中所述拉杆33收纳在连动槽221内，所述拉杆33第一、第二端相对拉杆33杆体存在弧形落差，以在传动时允许拉杆33第一端位于摆杆32的N角位端下方呈弧形摆动（B1至B2位置点间摆动），以及拉杆33第二端位于轮架41的M角位端下方呈弧形摆动（A1至A2位置点间摆动）。并且连杆机构3为了确保货叉单元2与滚轮单元4连动时的同步性一致性，优选将所述摆杆32的B、N角位端的圆心线L1与轮架41的M、A角位端的圆心线L2等距且平行设置。

经此设计，连杆机构3便可以在狭小的空间内，将拉杆33与轮架41及摆杆32之间，形成摆动伸/缩连动，以小幅摆动，带动拉杆33伸/缩后，连动轮架41做大幅摆动，从而实现连动滚轮单元4在叉齿连动槽221处收/放，同时得益于拉杆33杆体上浮形态，可以在叉齿腹部以更小的空间来隐藏拉杆33，从而大幅减小叉齿腹部连动槽221的空间设置要求，不但节省成本，同时只要控制叉齿前部隐藏滚轮单元4的位置通过托盘，即可保证叉齿腹部不再受到阻碍，以为叉齿伸入托盘留有充足的调整空间。

此外，为了进一步的提高连杆机构3的连动同步一致性，及传动结构可靠性，在可选示例中，所述摆杆32之间经同步轴321连接以形成同步，此外在优选示例中，所述同步轴321两端分别连接在靠近各摆杆32的P角位端处。

进一步的，为了加强连杆机构3与货叉单元2之间的传动结构稳定性，如图13至图19所示，在可选示例中，所述货叉总成，还包括：引导机构，其中所述引导机构示例包括：引导件、受导件，其中所述受导件及引导件，在本示例中以导轮5与滚轮滑轨6为例进行示例说明，当然本领域技术人员也可以采用其他同等替换方式进行实施，如采用滑块与滚珠导轨方案，因此在未脱离本发明构思的前提下，所作出的其他可替换的引导机构实施方式，皆在本发明的揭露范围内。

其中如图15至图19所示，所述滚轮滑轨6可固定在结构架8上，而所述导轮5连接在升降连杆31第一端，所述导轮5与滚轮滑轨6配接，可令导轮5受滚轮滑轨6约束，进而使得升降连杆31第一端将沿引导件引导方向移动，以确保其连动时的移动轨迹不会发生偏移，以加强传动机构的结构稳定性。

进一步的，为了防止连杆机构3传动时过限，导致结构崩塌或损伤，在可选实施方式中，如图18至图19所示，所述连动臂23上还设有承载台231，且所述滚轮滑轨6所处结构架8上的位置，位于承载台231的升/降路径上，当货叉单元2升至极限时，所述承载台231与滚轮滑轨6相抵。

具体来说，由于滚轮滑轨6所处结构架8上的位置固定，因此通过预先设置该滚轮滑轨6的轨道长度，确保升降连杆31第一端的导轮5，在升降过程中于S2至S1位置点位处位移，不会脱出轨道的同时，以在承载台231与滚轮滑轨6底部之间，留出预设的升降极限距离，籍此便可将滚轮滑轨6作为保险限位，以同时实现引导与限位功效，避免传动过限，提高机构传动可靠性。

进一步的，为了更好的引导货叉单元2升降轨迹，加强连杆机构3与货叉单元2之间的传动结构稳定性，在可选示例中，如图16至图19所示，其中所述货叉单元2的背板21上还设有支架211，所述导轮5连接在支架211一侧，所述引导件为双面滚轮滑轨或由一对滚轮滑轨6贴背连接而成，所述支架211与升降连杆31第一端上的导轮5，分别与双面滚轮滑轨两面的滑轨配接，以使各导轮5受双面滚轮滑轨约束，令货叉单元2与连杆第一端一同沿双面滚轮滑轨引导方向移动。

进一步的，由于叉齿顶面在叉取托盘时会产生面摩擦，从而形成阻力，因此为了巧妙的利用滚轮单元4的可收/放特性，如图4、图19所示，在可选示例中，其中所述叉齿上位于滚轮单元4收纳位置处设有天窗222，通过设置滚轮直径尺寸，当所述滚轮单元4收纳在连动槽221内时，可使所述滚轮42至少部分轮体自天窗222伸出至叉齿之外。籍此当叉齿叉取托盘通过该天窗222位置时，会带动滚轮42旋转，以此减少叉齿与托盘的面摩擦阻力，有利于引导叉齿流畅的插入托盘。

进一步的，如图3所示，所述悬臂机构7包括：升降机71、副轮单元72，其中本示例中，该升降机71优选为双作用顶升液压/油缸，所述升降机71与结构架8连接，所述副轮单元72与升降机71升降端连接，其中在可选示例中，该悬臂机构7还包括：直线模组73，其轨道设置在结构架8上、滑块则与副轮单元72连接，从而确保副轮单元72可在升降机71的带动下沿Q1至Q2位置点稳定升降。

此外在可选实施方式中，若采用单作用顶升液压/油缸时，如图11所示，该悬臂机构7还需进一步包括：限位板74，支撑架75，第一弹性件76，其中所述限位板74固定在结构架8上，所述支撑架75连接在副轮单元72上，所述限位板74及支撑架75之间通过第一弹性件76（如弹簧）连接，以供为单作用顶升液压/油缸提供行程回复力。

另一方面，在可选示例中，如图12所示，若升降器1采用单作用顶升液压/油缸时，所述连杆机构3还包括：第二弹性件34，所述拉杆33上及叉齿22的连动槽221处分别设有弹簧座35，以供与第二弹性件34（如弹簧）两端连接，从而当升降器1失去升力自由下降后，第二弹性件34可为拉杆33提供弹性推力，避免连杆机构3僵死，确保连动轮架41收起。

进一步的，所述控制器（图中未示出）可安装在结构架8上，其分别与升降器1、升降机71控制连接，从而根据预设的载货/卸货规程，以驱使滚轮单元4与副轮单元72，在货叉单元2升/降过程中，始终保持至少副轮单元72与滚轮单元4中的其一，交替与舵轮装置9一同落地支撑，从而维持机器人车体平稳。

经此设置，如图22所示，一方面货叉单元2在未抬升状态下，滚轮单元4呈收缩状态，籍此可使叉齿22在进入田字形托盘99时呈悬空状态，而当叉齿22到位后，如图23所示，此时通过抬升调整货叉单元2，可一体连动滚轮单元4伸出落地，从而可避免叉齿22及滚轮42与田字形托盘99在装/卸作业时发生冲击，因此特别适配田字形托盘99。

此外，如图20至图21所示，由于副轮单元72与滚轮单元4位处结构架8的中、后部两个间距位置上，因此当与舵轮装置9适配时，通过交替副轮单元72与滚轮单元4与其落地支撑，实质上可以调整机器人车体的转向半径，即当舵轮装置9的落地点T1与滚轮单元4的落地点T3配合时，实际上转弯的旋转点是在T3处，因此转弯的半径较大，而即当舵轮装置9的落地点T1与副轮单元72的落地点T2配合时，实际上转弯的旋转点是在T2处，因此转弯半径大幅减小，从而可方便在一些狭小空间内调头/转向，籍此提升机器人的过障性及环境适应力，并留有更多的操作空间，例如在滚轮单元撑地的同时，也控制副轮单元72撑地从而提升载货支撑强度等。

进一步的，如图3所示，为了提高机器人车身转向及载货稳定性，在可选示例中，所述结构架8的前部还设有轮座81，以供在舵轮装置9两侧安装万向轮82，辅助舵轮装置9在转向时提高车身稳定性。

另一方面，如图24所示，对应上述悬臂式叉齿搬运机器人示例，本发明还提供了一种货物装载方法，其步骤包括：

载货阶段执行：

步骤S100控制升降器1下降，连动连杆机构3，驱使滚轮单元4随货叉单元2下降而在叉齿22处收起；

步骤S200控制升降机71降下副轮单元72，使之与舵轮装置9一同落地支撑；

步骤S300驱动舵轮装置9使货叉单元2悬空插入托盘后，控制升降器1上升，连动连杆机构3，以使滚轮单元4随货叉单元2上升而在叉齿22处放出，直至滚轮单元4越过托盘底部落地支撑后，控制升降机71升起副轮单元72，使滚轮单元4接替副轮单元72，与舵轮装置9一同落地支撑。

卸货阶段执行：

步骤S110控制升降器1下降，连动连杆机构3，驱使滚轮单元4随货叉单元2下降而在叉齿22处收起；

步骤S210控制升降机71降下副轮单元72，使之与舵轮装置9一同落地支撑；

步骤S310驱动舵轮装置9使货叉单元2从托盘中抽出。

综上所述，通过本发明提供的该悬臂式叉齿搬运机器人及其货物装载方法，巧妙的设计了升降器1、货叉单元2、连杆机构3、滚轮单元4的连动结构，以在紧凑的空间内，实现了滚轮单元4与货叉单元2的一体连动，保证了各连动单元的协同性，且可靠性优于多个独立机构的联控方案。此外如图22至图23所示，通过该方案，货叉单元2在未抬升状态下，滚轮单元4呈收缩状态，籍此可使叉齿在进入田字形托盘99时呈悬空状态，而当叉齿22到位后，此时通过抬升调整货叉单元2，可一体连动滚轮单元4伸出落地，从而可避免叉齿2及滚轮42与田字形托盘99在装/卸作业时发生冲击，因此特别适配田字形托盘99。

同时，通过货叉总成与悬臂机构7的配合，使得整个货物装载过程中，能够始终保持副轮单元72与滚轮单元交替与舵轮装置9一同落地支撑，以维持货物装卸过程中车体平衡，提高了货运平稳性。

另一方面，由于副轮单元72与滚轮单元位处结构架8的中、后部两个间距位置上，因此当与舵轮装置9适配时，通过交替副轮单元72与滚轮单元4与其落地支撑，实质上可以调整机器人车体的转向半径，以在一些狭小空间内调头/转向，从而提升机器人的过障性及环境适应力。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，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 (10)

1.一种悬臂式叉齿搬运机器人，其包括：货叉总成、悬臂机构、舵轮装置、结构架、控制器，所述舵轮装置、悬臂机构、货叉总成分别依序连接在结构架的前、中、后部，所述货叉总成包括：升降器、货叉单元、滚轮单元、连杆机构，所述升降器、货叉单元、滚轮单元分别与连杆机构的第一、第二、第三传动端连动，所述滚轮单元的支点端与货叉单元的叉齿连接，以经连杆机构连动，随货叉单元升/降在叉齿处收/放，所述悬臂机构包括：升降机、副轮单元，所述升降机与结构架连接，所述副轮单元与升降机升降端连接，所述控制器分别与升降器、升降机控制连接，以驱使滚轮单元与副轮单元，在货叉单元升/降过程中，始终保持至少其一与舵轮装置一同落地支撑。

2.根据权利要求1所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述连杆机构包括：升降连杆、摆杆、拉杆，所述摆杆上设有P、N、B角位端，所述升降连杆第一端与升降器传动连接、第二端与摆杆的P角位端旋转连接，所述货叉单元的背板上设有连动臂，所述连动臂及拉杆的第一端，分别与摆杆的N、B角位端旋转连接，以将N角位端做为可升降旋转的支点，受P角位端抬/降及摆动牵引，来升/降货叉单元，并连动B角位端以N角位端为支点做摆动，以令拉杆伸/缩，所述滚轮单元的旋转支点端与货叉单元的叉齿旋转连接、连动端与拉杆第二端旋转连接。

3.根据权利要求2所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述叉齿腹部设有连动槽以收纳滚轮单元，所述滚轮单元包括：轮架、滚轮，其中所述轮架上设有向不同方向延伸的M、A、C角位端，其中轮架的C角位端与滚轮旋转连接、M角位端与叉齿连动槽处的支座旋转连接形成旋转支点、A角位端与拉杆第二端旋转连接，接受拉杆伸/缩连动，使C角位端以M角位端为支点摆动，以带动滚轮自连动槽处伸出/收回。

4.根据权利要求3所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述升降器、升降机为单作用液压缸，所述悬臂机构还包括：限位板、支撑架、第一弹性件，所述限位板固定在结构架上，所述支撑架连接在副轮单元上，所述限位板及支撑架之间通过第一弹性件连接，所述连杆机构还包括：第二弹性件，所述拉杆上及叉齿连动槽处分别设有弹簧座，以供与第二弹性件两端连接。

5.根据权利要求2所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中还包括：引导件、受导件，其中所述引导件固定在结构架上，所述货叉单元的背板上还设有支架, 所述受导件分别设置在升降连杆及支架上，所述受导件与引导件配接，令受导件受引导件约束，使货叉单元与连杆一同沿引导件引导方向移动。

6.根据权利要求5所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述连动臂上设有承载台，所述引导件所处结构架上的位置，位于承载台的升/降路径上，且当货叉单元升至极限时，所述承载台与引导件相抵。

7.根据权利要求3所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述摆杆B、N角位端的圆心线L1与轮架M、A角位端的圆心线L2等距且平行。

8.根据权利要求3或7任一所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述拉杆收纳在连动槽内，所述拉杆第一、第二端相对拉杆杆体存在落差，以在传动时允许拉杆第一、第二端分别位于摆杆N角位端及轮架M角位端下方摆动。

9.根据权利要求3或7任一所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其中所述叉齿上位于滚轮单元收纳位置处设有天窗，当所述滚轮单元收纳在连动槽内时，所述滚轮至少部分轮体自天窗伸出至叉齿之外。

10.一种货物装载方法，用于控制如权利要求1至9任一所述的悬臂式叉齿搬运机器人，其步骤包括：

步骤S100控制升降器下降，连动连杆机构，驱使滚轮单元随货叉单元下降而在叉齿处收起；

步骤S200控制升降机降下副轮单元，使之与舵轮装置一同落地支撑；

步骤S300驱动舵轮装置使货叉单元悬空插入托盘后，控制升降器上升，连动连杆机构，以使滚轮单元随货叉单元上升而在叉齿处放出，直至滚轮单元越过托盘底部落地支撑后，控制升降机升起副轮单元，使滚轮单元接替副轮单元，与舵轮装置一同落地支撑。