CN205397170U - 仓储智能搬运机器人及搬运系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种仓储智能搬运机器人及搬运系统，包括搬运小车，所述搬运小车上安装有升降装置、托盘、地面扫码器、货架扫码器以及控制系统；所述托盘安装在所述升降装置顶端，升降装置可驱动所述托盘升降；所述地面扫码器朝下安装，可扫描并识别贴在地面上的地面可识别码；所述货架扫码器朝上安装，可识别贴在货架上的货架可识别码。本实用新型的仓储智能搬运机器人结构简单可靠，车体灵活性高，托盘可在升降装置的驱动下升降，实现自动装载、升降、卸载的功能；升降机构结构稳定可靠平稳。基于该搬运机器人的搬运系统采用基于可识别码的视觉导航，可识别码铺设方便，导航精度高，且能辨认机器人是否到达正确货架，智能化程度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能机器人领域，特别是涉及一种搬运机器人及基于该搬运机器人的搬运系统。
背景技术
无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle，简称AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。传统地导航方式无人搬运车只能循着固定的轨迹行走，不够智能化，且导航精度不高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于视觉识别的仓储智能搬运机器人以及基于该搬运机器人的智能搬运系统。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的仓储智能搬运机器人包括搬运小车，所述搬运小车上安装有升降装置、托盘、地面扫码器、货架扫码器以及控制系统；所述托盘安装在所述升降装置顶端，升降装置可驱动所述托盘升降；所述地面扫码器朝下安装，可扫描并识别贴在地面上的地面可识别码；所述货架扫码器朝上安装，可识别贴在货架上的货架可识别码；所述地面可识别码与货架可识别码包括但不限于条形码、二维码与三维码，所述地面扫码器与货架扫码器可以但不限于是CCD摄像机。
进一步地，所述控制系统包括：
升降装置控制系统，用于控制所述升降装置的升降运动；
自动充电系统，用于设备电量低时自动连接充电电路充电；
操作控制系统，用于路径规划选择、参数设置；
安全控制系统，包括安全传感器，用于仓储智能搬运机器人的安全防护；
自动导航控制系统，用于控制所述搬运小车按照规划好的路径行驶以及原地旋转，并分别与所述升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统连接；
供配电系统，用于对所述自动导航控制系统、升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统进行供配电管理。
进一步地，所述升降装置包括第一驱动电机、升降螺杆、驱动螺母与导向座；所述导向座在升降装置工作时与所述搬运小车相对固定；所述升降螺杆与导向座为滑动连接，滑动方向为竖直方向，升降螺杆外周侧设置有螺纹；所述驱动螺母内周侧与所述升降螺杆外周侧之间为螺纹配合，且驱动螺母由所述第一驱动电机驱动转动。
进一步地，所述驱动螺母的外周侧为齿轮状，所述第一驱动电机的输出轴上安装有小齿轮，所述小齿轮与驱动螺母的齿轮状的外周侧啮合。
进一步地，所述升降螺杆中间开有圆孔，圆孔侧壁至少开有一个槽口，所述槽口贯穿其直径方向；所述导向座为圆柱状，与升降螺杆中间的圆孔同轴安装；导向座的侧壁对应于所述升降螺杆上每个槽口位置安装有至少一个滚轮轴承；所述滚轮轴承的芯轴固定在导向座上，外圈置于所述槽口中。
进一步地，所述升降装置还包括电磁制动器，所述电磁制动器具有上下两部分，其上部分与所述导向座之间为固定连接，所述下部分固定在所述搬运小车上；在电磁制动器失电时，其上部分与下部分之间不可相对转动；在电磁制动器得电时，其上部分与下部分之间可相对转动。
进一步地，所述搬运小车包括车体、驱动轮、第二驱动电机、以及万向轮；所述驱动轮对称安装在所述车体两侧，且分别由一个第二驱动电机驱动转动；车体下端至少还安装有一个用于支撑平衡的所述万向轮。
进一步地，所述车体底端四角上均安装有所述万向轮，万向轮通过安装架连接在所述车体上，所述安装架的两端分别安装有一个万向轮，且安装架中间与车体底端之间为转动连接，转动轴在水平面内。
基于上述仓储智能搬运机器人的搬运系统，包括控制中心、仓储智能机器人、阵列贴在地面上的地面可识别码、仓储货架以及贴在所述仓储货架上的货架可识别码；所述地面可识别码与货架可识别码包括但不限于一维码、二维码及图形色彩定位基准点，所有的所述地面可识别码与货架可识别码包含有地址ID信息，且每个地面可识别码与货架可识别码均具有唯一性；所述控制中心通过无线网络控制调度所述仓储智能搬运机器人；所述控制中心或仓储智能机器人的控制系统中储存有包含有所有地面可识别码与货架可识别码的地址ID信息的电子地图以及与该地址ID对应的执行动作；仓储智能机器人在贴有地面可识别码的地面上运动，通过所述地面扫码器扫描地面可识别码确定下一步执行动作，通过所述货架扫码器扫描所述货架可识别码确定是否是目标货架。
进一步地，所述地址ID对应的执行动作包括但不限于以高速状态行驶、以中速状态行驶、以低速状态行驶、在分歧路径处左转、在分歧路径处右转、原地旋转以及升降装置上升、升降装置下降。
有益效果：本实用新型的仓储智能搬运机器人结构简单可靠，车体可原地旋转、前进、后退、转弯，灵活性高，托盘可在升降装置的驱动下升降，实现自动装载、升降、卸载的功能；升降机构结构稳定可靠平稳。基于该搬运机器人的搬运系统采用基于可识别码的视觉导航，可识别码铺设方便，导航精度高，且能辨认机器人是否到达正确货架，智能化程度高。
附图说明
附图1为仓储智能搬运机器人的三维图；
附图2为仓储智能搬运机器人的正视图；
附图3为仓储智能搬运机器人的仰视图；
附图4为升降装置的俯视图；
附图5为升降装置的剖视图；
附图6为控制系统的原理图；
附图7为搬运系统的俯视示意图；
附图8为搬运系统的正视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如附图1至3所示，本实用新型的仓储智能搬运机器人包括搬运小车1，所述搬运小车1上安装有升降装置2、托盘3、地面扫码器、货架扫码器以及控制系统；所述托盘3安装在所述升降装置2顶端，升降装置2可驱动所述托盘3升降，实现自动装载、升降、卸载的功能；所述地面扫码器朝下安装，可扫描并识别贴在地面上的地面可识别码；所述货架扫码器朝上安装，可识别贴在货架上的货架可识别码；所述地面可识别码与货架可识别码包括但不限于条形码、二维码与三维码，所述地面扫码器与货架扫码器可以但不限于是CCD摄像机。
如附图4与附图5所示，所述升降装置2包括第一驱动电机21、升降螺杆22、驱动螺母23与导向座24；所述导向座24在升降装置2工作时与所述搬运小车1相对固定；所述升降螺杆22与导向座24为滑动连接，滑动方向为竖直方向，升降螺杆22外周侧设置有螺纹；所述驱动螺母23内周侧与所述升降螺杆22外周侧之间为螺纹配合，且驱动螺母23由所述第一驱动电机21驱动转动。
所述驱动螺母23的外周侧为齿轮状，所述第一驱动电机21的输出轴上安装有小齿轮25，所述小齿轮25与驱动螺母23的齿轮状的外周侧啮合。
所述升降螺杆22中间开有圆孔，圆孔侧壁至少开有一个槽口，所述槽口贯穿其直径方向；所述导向座24为圆柱状，与升降螺杆22中间的圆孔同轴安装；导向座24的侧壁对应于所述升降螺杆22上每个槽口位置安装有至少一个滚轮轴承27；所述滚轮轴承27的芯轴固定在导向座24上，外圈置于所述槽口中。
升降机构采用上述结构，升降机构结构稳定可靠平稳，且螺纹连接可实现失电自锁，具有安全性。
所述升降装置2还包括电磁制动器26，所述电磁制动器26具有上下两部分，其上部分与所述导向座24之间为固定连接，所述下部分固定在所述搬运小车1上；在电磁制动器26失电时，其上部分与下部分之间不可相对转动；在电磁制动器26得电时，其上部分与下部分之间可相对转动。这样可以使电磁制动器26失电时导向座24可以随升降螺杆22一起转动，在不动的情况下实现托盘3的原地转动。电磁制动器26的更重要的作用是：当电磁制动器26起作用时，在搬运小车1任意角度及速度旋转的情况下，能够保持托盘3相对地面朝向不变；当电磁制动器26不起作用(锁止)时，货架随小车同步同向旋转。
所述搬运小车1包括车体11、驱动轮12、第二驱动电机13、以及万向轮14；所述驱动轮12对称安装在所述车体11两侧，且分别由一个第二驱动电机13驱动转动；车体11下端至少还安装有一个用于支撑平衡的所述万向轮14。
所述车体11底端四角上均安装有所述万向轮14，万向轮14通过安装架15连接在所述车体11上，所述安装架15的两端分别安装有一个万向轮14，且安装架15中间与车体11底端之间为转动连接，转动轴在水平面内。这样可以实现车体11具有较好的地形适应能力，能够应付一般地面起伏。
如附图6所示，所述控制系统包括：
升降装置控制系统，用于控制所述升降装置2的升降运动；
自动充电系统，用于设备电量低时自动连接充电电路充电；
操作控制系统，用于路径规划选择、参数设置；
安全控制系统，用于仓储智能搬运机器人的安全防护，包括安全传感器，安全传感器探测到前方有障碍则机器人停止运动，直到障碍消失，机器人继续运动；
自动导航控制系统，用于控制所述搬运小车1按照规划好的路径行驶以及原地旋转，并分别与所述升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统连接；
供配电系统，用于对所述自动导航控制系统、升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统进行供配电管理。
如图7与图8所示，基于上述智能搬运机器人的智能搬运系统，包括控制中心、仓储智能机器人、阵列贴在地面上的地面可识别码、仓储货架以及贴在所述仓储货架上的货架可识别码；所述地面可识别码与货架可识别码包括但不限于一维码、二维码及图形色彩定位基准点，所有的所述地面可识别码与货架可识别码包含有地址ID信息，且每个地面可识别码与货架可识别码均具有唯一性；所述控制中心通过无线网络控制调度所述仓储智能搬运机器人；所述控制中心或仓储智能机器人的控制系统中储存有包含有所有地面可识别码与货架可识别码的地址ID信息的电子地图以及与该地址ID对应的执行动作；仓储智能机器人在贴有地面可识别码的地面上运动，通过所述地面扫码器扫描地面可识别码确定下一步执行动作，通过所述货架扫码器扫描所述货架可识别码确定是否是目标货架。所述地址ID对应的执行动作包括但不限于以高速状态行驶、以中速状态行驶、以低速状态行驶、在分歧路径处左转、在分歧路径处右转、原地旋转以及升降装置2上升、升降装置2下降。
本搬运系统的视觉导航是通过可识别码技术的便捷性和空间数据库在管理地理空间数据方面的高效性，将二者共同应用于定位和导航，定位即确定某一点要素的位置，每一个布设的可识别码标识被定义为地图上一个与其关联坐标值相对应的点要素，系统通过此要素在空间数据库中查找相对应的点要素及其坐标值，最终在地图上显示从而实现基于可识别码的准确定位。
在准确定位的基础上实现导航，需要在空间数据库中为每一个独立可识别码一一对应的点要素存储更多的属性信息，通过扫描可识别码确定自身位置坐标，输入具体目标地理位置信息，系统会在空间数据库汇总检索属性信息中包含此信息的点要素，并把该点表现在地图上，在系统获取两个坐标点后，便可以通过最短路径算法给出从起点到目的点的最短路径。
下面具体以二维码为例：
导向单元采用CCD摄像机，安装在车体下方，所述底面扫码器根据扫描每个二维码属性传送给控制软件，软件根据系统设置来控制机器人的下一步动作，运行时由二维码中特殊属性点来判断机器人在物理坐标中的位置，可以判断偏离位置，当行驶与导引轨迹一致时，控制系统将不对该输出信号进行处理，保持原行驶轨迹；当偏离轨迹时，据此控制系统自动做出调整控制第二驱动电机13的驱动器，使第二驱动电机13差速纠偏，确保沿规划的路径行驶。
将二维码以排列成矩阵的图案表达信息，其基于形状不变量理论设计的外轮廓，可保证对其进行提取时的鲁棒性，内部单元模块数量可以根据需要进行选择，从而可为移动机器人进行目标识别与定位提供足够的信息。将二维码识别技术作为站点识别技术，事先将唯一的地址ID存入二维码中，同一应用环境的任意两个二维码地址ID都不相同，行驶在路径中，摄像机读到区域中的二维码卡并将该二维码卡中的地址ID发送至控制系统，控制系统比对该地址ID与电子地图中的地址ID，若该地址ID不存在当前电子地图中时，无视该信号所在站点并继续以当前状态行驶，若该地址存在于当前电子地图中时，控制单元读取电子地图中在该地址ID所应该执行的动作并控制执行这一动作。电子地图中的执行动作具体包括以高速状态行驶、以中速状态行驶、以低速状态行驶、在分歧路径处左转、右转等、旋转、升降等，这些动作基本可以覆盖导航在移动应用的所有动作，且控制系统和上位机可以随时增、删功能，系统的适应能力比较强。
本实用新型的仓储智能搬运机器人结构简单可靠，车体可原地旋转、前进、后退、转弯，灵活性高，托盘可在升降装置的驱动下升降，实现自动装载、升降、卸载的功能；升降机构结构稳定可靠平稳。基于该搬运机器人的搬运系统采用基于可识别码的视觉导航，可识别码铺设方便，导航精度高，且能辨认机器人是否到达正确货架，智能化程度高。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.仓储智能搬运机器人，其特征在于：包括搬运小车(1)，所述搬运小车(1)上安装有升降装置(2)、托盘(3)、地面扫码器、货架扫码器以及控制系统；所述托盘(3)安装在所述升降装置(2)顶端，升降装置(2)可驱动所述托盘(3)升降；所述地面扫码器朝下安装，可扫描并识别贴在地面上的地面可识别码；所述货架扫码器朝上安装，可识别贴在货架上的货架可识别码。
2.根据权利要求1所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述控制系统包括：
升降装置控制系统，用于控制所述升降装置(2)的升降运动；
自动充电系统，用于设备电量低时自动连接充电电路充电；
操作控制系统，用于路径规划选择、参数设置；
安全控制系统，包括安全传感器，用于仓储智能搬运机器人的安全防护；
自动导航控制系统，用于控制所述搬运小车(1)按照规划好的路径行驶以及原地旋转，并分别与所述升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统连接；
供配电系统，用于对所述自动导航控制系统、升降装置控制系统、自动充电系统、操作控制系统以及安全控制系统进行供配电管理。
3.根据权利要求1所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述升降装置(2)包括第一驱动电机(21)、升降螺杆(22)、驱动螺母(23)与导向座(24)；所述导向座(24)在升降装置(2)工作时与所述搬运小车(1)相对固定；所述升降螺杆(22)与导向座(24)为滑动连接，滑动方向为竖直方向，升降螺杆(22)外周侧设置有螺纹；所述驱动螺母(23)内周侧与所述升降螺杆(22)外周侧之间为螺纹配合，且驱动螺母(23)由所述第一驱动电机(21)驱动转动。
4.根据权利要求3所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述驱动螺母(23)的外周侧为齿轮状，所述第一驱动电机(21)的输出轴上安装有小齿轮(25)，所述小齿轮(25)与驱动螺母(23)的齿轮状的外周侧啮合。
5.根据权利要求3所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述升降螺杆(22)中间开有圆孔，圆孔侧壁至少开有一个槽口，所述槽口贯穿其直径方向；所述导向座(24)为圆柱状，与升降螺杆(22)中间的圆孔同轴安装；导向座(24)的侧壁对应于所述升降螺杆(22)上每个槽口位置安装有至少一个滚轮轴承(27)；所述滚轮轴承(27)的芯轴固定在导向座(24)上，外圈置于所述槽口中。
6.根据权利要求3所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述升降装置(2)还包括电磁制动器(26)，所述电磁制动器(26)具有上下两部分，其上部分与所述导向座(24)之间为固定连接，所述下部分固定在所述搬运小车(1)上；在电磁制动器(26)失电时，其上部分与下部分之间不可相对转动；在电磁制动器(26)得电时，其上部分与下部分之间可相对转动。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述搬运小车(1)包括车体(11)、驱动轮(12)、第二驱动电机(13)、以及万向轮(14)；所述驱动轮(12)对称安装在所述车体(11)两侧，且分别由一个第二驱动电机(13)驱动转动；车体(11)下端至少还安装有一个用于支撑平衡的所述万向轮(14)。
8.根据权利要求7所述的仓储智能搬运机器人，其特征在于：所述车体(11)底端四角上均安装有所述万向轮(14)，万向轮(14)通过安装架(15)连接在所述车体(11)上，所述安装架(15)的两端分别安装有一个万向轮(14)，且安装架(15)中间与车体(11)底端之间为转动连接，转动轴在水平面内。
9.基于权利要求1所述的仓储智能搬运机器人的搬运系统，其特征在于：包括控制中心、仓储智能机器人、阵列贴在地面上的地面可识别码、仓储货架以及贴在所述仓储货架上的货架可识别码；所述地面可识别码与货架可识别码包括一维码、二维码及图形色彩定位基准点，所有的所述地面可识别码与货架可识别码包含有地址ID信息，且每个地面可识别码与货架可识别码均具有唯一性；所述控制中心通过无线网络控制调度所述仓储智能搬运机器人；所述控制中心或仓储智能机器人的控制系统中储存有包含有所有地面可识别码与货架可识别码的地址ID信息的电子地图以及与该地址ID对应的执行动作；仓储智能机器人在贴有地面可识别码的地面上运动，通过所述地面扫码器扫描地面可识别码确定下一步执行动作，通过所述货架扫码器扫描所述货架可识别码确定是否是目标货架。
10.根据权利要求9所述的搬运系统，其特征在于：所述地址ID对应的执行动作包括以高速状态行驶、以中速状态行驶、以低速状态行驶、在分歧路径处左转、在分歧路径处右转、原地旋转以及升降装置(2)上升、升降装置(2)下降。
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