CN208813993U - 移动智能仓储 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供的一种移动智能仓储,其包括仓储部件,所述的仓储部件的下方设置有移动部件,所述的仓储部件包括座体,其用于支撑其上部的仓储,所述的座体包括四个支撑脚,且所述的四个支撑脚形成一个环抱空间,所述的环抱空间内用于容置移动部件,辊筒输送机,其设置于座体之上用于输送物料单元;夹爪机构,用于夹取物料单元其能够实现智能小车的安装预设路径的精准路线运行、避障以及调速,同时能够跟随人员移动到达指定位点,同时能够自行回到充电站充电并设置充电保护机制实现安全防护;同时仓储部件能够自行移送货物进入仓储内部,并通过夹手部件将物料夹取和转移。本实用新型能够完成物料的自动运输提高了物料在工厂生产线边的输送效率。

Description

移动智能仓储
技术领域
本实用新型涉及仓储技术领域,具体涉及一种应用于工厂生产线边的移动智能仓储,其包括仓储部件和移动智能小车能够实现将物料单元由智能仓储向工厂生产线边的自动移送运输,所述的智能小车具有根据设定路线移动和跟随工人移动两种模式实现物料单元的智能运输。
背景技术
智能制造是一个非常庞大的技术领域。其中智能物流就是其中一个重要的环境。在智能仓储的技术领域中,同样困顿于由仓储向生产线边的物料输送。现有技术中,通常是由智能仓储出货后采用人工推送搬运的方式将物料移送到生产线边,显然的这种方式效率是低下的。因此,申请人想到将AGV(Automated Guided Vehicle)小车应用到工厂的物料运送的场景中实现物料由仓储向生产线边的运送。
在工厂线边物流运送场景有如下特点:工位多,阻碍物多以及线路复杂,且需要满足智能小车将物料送到指定位点后需要再度返回仓储边重新装料并向下一个指定位点移送货物。因此现有的智能小车需要进行修改以适应物料自动装运以及移送或者跟随运动。
具体的,现有技术中的智能小车包括两种移动方式一种方式是根据工厂的生产线的布局预设行动路线,并根据程序按照行动路线运行;另一种方式是采用跟随可移动物体(具体于本申请中为工人)而移动并到达相应位点。如CN106829374中公开的一种智能小车,其用于运送食品,在说明书上标第1页第0005段记载智能小车依据重量传感器所获取的信号启动,并根据若干待加里奥机构的布置方式形成工作运动轨迹,智能小车在运动轨迹的若干个补充位进行物料的补送。上述智能小车的缺陷在于,其缺少物料的补入移送装置,物料是“倾倒”在智能小车上并一次只能移送一种品类和对应数量的物料,无法实现多个位点的连续移动;其次,其应用场景是无人化的工厂且具有连续自动加工的能力,即物料无需人工装设于生产线的装置上。而实际上现在的绝大部分生产线边的设备均需要人工将运送的物料装载于设备之上,所以智能小车需要“学会”躲避工人这一“障碍物”实现走-停-走或者规避的功能,否则智能仓储是无法正常使用的。
基于此,智能小车需要解决对障碍物的“发现”以及控制智能小车的车速。在《中国新通信》2017年第四期公开的“探析单片机的智能小车速度控制”(作者王博,康德,郑智波)记载:利用红外光电传感器以及超声波对智能小车的避障功能进行有效的检测。并利用脉冲宽幅调制技术加强对智能小车行驶速度的控制。脉冲宽度调制即PWM,主要是对电源电压的脉宽调节进而对辅助两端的电压平均值进行一定程度的改变,进而控制电机的转动速度。再如《自动化仪表》2017年9月第38卷第九期(作者张萍)记载利用超声波测距的方法,利用超声波信号反馈结合算法探测出障碍物以及物距来实现小车的避障。但是上述技术方案的问题首先是由于环境的复杂,使得超声波测距避障不准确常常出现故障,其次利用电压平均值平均差值有偏差调速精度不高。为此需要提供一种能够对工作环境中的“噪声”物体进行屏蔽,并实现精准的速度调节。
再有,实际生产过程中,需要智能小车实现“跟随”工人由一个位点向另一个位点的移动。该种跟随运动模式,是现有智能工厂内的工厂线边物流想要解决的。智能跟随的运动模式的好处非常多,如运送灵活能够根据工人的运动轨迹移动实现真正的实时移送。但是,这就需要跟随的智能小车所贮存的物料具有多种品类以及数量较多,当物料缺少时能够自动回到仓储边备货,并且能够实现对跟随物(本申请中为工人)的精准识别和调整运动姿态如转动角等。上述问题是本行业中研究的热点,本申请提供一种实现的方案。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种移动智能仓储,其将智能仓储与智能小车结合为一体,实现小型的智能仓储在智能工厂的区域范围内实现自由移动,能够将物料直接送到生产线边并将物料移送出方便工人取出安装与生产线的设备上,且所述的智能小车能够跟随工人移动灵活运输物料。
一种移动智能仓储,其包括仓储部件,所述的仓储部件的下方设置有移动部件;
所述的仓储部件包括:
座体,其用于支撑其上部的仓储,所述的座体包括四个支撑脚,且所述的四个支撑脚形成一个环抱空间,所述的环抱空间内用于容置移动部件;
辊筒输送机,其设置于座体之上用于输送物料单元;
夹爪机构,用于夹取物料单元;
所述的仓储部件还包括有包覆于架体之外的壳体,所述的壳体上设置有仓门用于供物料单元的进入以及出料口用于物料单元的输出,摄像头,控制面板,以及指示灯。
优选的,所述的壳体周向四面均能够被打开,并能够将物料移送出。
上述结构为移动智能仓储的整体结构,其中仓储为能够放置物料的容置空间,所述辊筒输送机用于将由上级的智能仓储内的物料移送入仓储,通过夹爪机构将物料移送出仓储。所述的仓储部件下方的移动部件是能够实现智能运输的结构件,所述的智能运输是指移动部件至少具有避障功能,根据设定的轨迹移动至相应的工位的功能,能够根据设定轨迹调节速度的功能,能够跟随工人移动的功能。
优选的,所述的支撑脚设置有万象轮。所述的万象轮方便移动。
进一步的,所述的移动部件为智能小车,其包括电源系统,车速控制模块,光电检测模块,无线通信模块以及测距模块。
进一步的,所述的电源系统包括电池组,电池检测模块,转换模块以及充电站,
其中,所述的电池组用于储存电量;
所述的电池检测模块与转换模块用于对电池组的状态实时监测,以及对电池的输出参数进行转换;
充电站能够按照设定的电压、电流和时间参数对电池组充电;
其中所述的电池检测模块包括一个辅助电源,当进行电池检测时由电池检测模块向电池组发送充电禁止信号,而后由所述的辅助电源向智能小车提供辅助电量,与此同时由电池检测模块的电压检测器检测电池组的电压,当检测到的电源电压小于阈值电压时判断电池组出现故障,所述的电池检测模块还包括电容器和电流控制电路,所述的电流控制电路包括基于系统电源线的电流,以及电源供给系统电源线的部分以及阻止电流从充电电路提供给系统电源线的电路;
所述的转换模块包括多个功率转换器,所述的功率转换器输出的信号具有不同的相位,且输出的正向输出端和负向输出端分别连接差分放大器的正向输入端和负向输入端;
充电站,包括充电机其用于将供电电源的能量按照既定的充电模式传递给智能小车的电池组,所述的充电机包括三相交流电输入单元,整流器以及交直流变换器。
智能小车是采用直流电源进行工作的移动部件。因此需要能够反复的回到充电站进行充电,为了保证使用安全需要对电池组的工作状况进行监控。一般的当电池组的电压偏离安全值时,即可判定电池组出现问题。此时将启动辅助电源用于支持智能小车的工作,并发出禁止智能小车归位充电的命令而当处于充电状态时电池检测模块还包括电容器和电流控制电路,所述的电流控制电路包括基于系统电源线的电流,以及电源供给系统电源线的部分以及阻止电流从充电电路提供给系统电源线的电路。
进一步的,车速控制模块包括控制器、功率变换器以及电动机,所述的控制器输出PWM波到驱动电路,所述的驱动电路输出电流到电动机以控制电机转动;其通过以下方法实现对小车的速度控制:
步骤一:预设智能小车的行径路线并标记出直道与弯道,并设定智能小车在直道和弯道上的速度阈值;
步骤二:通过设置于智能小车的前端的若干组红外线传感器获取小车的位置信息,通过设置在小车驱动轮上的速度传感器获取速度信息;
步骤三:通过检测器检测所述小车的运行速度以生成反馈信号;与所述检测器电连接的控制器,用于将所述反馈信号转换为数字信号,以与设计速度的预定值进行比较,从而生成控制信号,其中所述控制器还包括:寄存器,用于存储所述数字信号和预定值;一个用于比较所述数字信号和所述预定值以确定所述控制信号的输出状态的操作器;以及驱动装置,用于调节所述电动机的输出功率并根据所述控制信号驱动所述的电动机运行。
本实用新型中一改对输出电压的均值测算以调试电动机的转动速度的调试模式。依次对位置、车轮转速以及控制器结合,并实施根据设计路线位点的预设速度进行比较,并采用数字信号的控制操作器以调节电动机的转动,由于速度阈值的限定以及数字信号处理速度的优势使得调速更加柔和和精准。
进一步的,所述的光电检测模块用于检测环境中的遮光物体,其至少包括光电发射器以及若干个光电接收器,其中所述的若干个光电接收器分为一个主路径光信号接收器和若干个辅助光电接收器;所述的主路径光信号接收器与光电发射器位于同一个位置,而所述的辅助光电接收器与光电发射器间隔一定距离,该距离的最大极限为由光电发射器发射的光线的反射光能够被接收到为限。
进一步的,所述光电检测模块检测物体的方法为:主路径光信号接收器获取由光电发射器发射的主光路信号,而辅助光电接收器将接收反射的环境光信号,基于至少一个辅助光路经的环境光信号,光电检测模块将对自适应的将主光路信号中的环境光信号过滤,具体的方法为,将主路径光信号和各路辅助路径光信号输入传输路径滤波器,并对比辅助路径光信号中的环境光与主路径光信号中的环境光之间的强度关系;在一个自适应滤波周期中,计算通过各个传输路径滤波器的每个辅路径光信号的输出信号;根据所述主路径光信号的相关函数计算每个辅路径光信号的传输路径滤波器系数的更新量,过滤导致该自适应滤波周期内的辅助路径光信号;相应地增加更新量对每个辅助路径光信号的传输路径滤波器系数;在更新每个辅路光信号的传输路径滤波器之后,还包括:判断更新后的传输路径滤波器是否满足滤波器约束条件,如果是,则将更新后的传输路径滤波器作为辅助设备的传输路径滤波器在下一个自适应滤波周期中,如果不是,则对更新后的传输路径滤波器进行归一化处理,并将归一化处理的环境光信号在主光路信号中中过滤;
所述的视觉测距模块包括,
CCD摄像头用于捕捉智能小车的前方影像,通过CCD摄像头拍摄被测定物体的图像;
距离测量部件,其与图像取得同步地进行规定范围的二维扫描并测量;
运算控制部件:
姿态检测单元,用于检测所述图像拍摄单元相对于水平状态的倾斜角度;
其中,所述运算控制单元将测量结果和所述姿势检测单元的检测结果与对应于所获取的图像的扫描轨迹上的每个像素相关联。
本实用新型中设置一个主路径光信号接收器和若干个辅助光电接收器,并通过光电检测模块将对自适应的将主光路信号中的环境光信号过滤,使得去除环境中的环境光的“噪声”,并突出主路径光信号中的对遮蔽物的反馈信号,使得避障精准。
进一步的,所述姿势检测单元在相对于所述移动体的前进方向的预定方向上检测所述基准光轴的倾斜角度,所述的CCD摄像头被配置为获取连续图像,所述距离测量单元被配置为与构成所述连续图像的帧图像同步地二维地扫描预定范围,并且所述算术控制单元被配置为按时间序列组合所述帧图像,所述算术控制单元被配置为基于所述扫描轨迹各自交叉点处的像素的扫描信息,所述姿势检测单元包括作为倾斜传感器的倾斜传感器和加速度传感器,并且来自所述姿势检测单元的输出是基于所述倾斜传感器的比较数据校正的所述加速度传感器的检测结果。
本实用新型中通过CCD摄像头捕获图像,并测量与所要跟随的人员的距离,依据倾斜传感器和加速度传感器来校正其与人员的相对速度,实现连续跟随的功能,当人员停止时跟随停止并保持预设的相对距离。
本实用新型提供的一种移动智能仓储,其有益效果在于:其能够实现智能小车的安装预设路径的精准路线运行、避障以及调速,同时能够跟随人员移动到达指定位点,同时能够自行回到充电站充电并设置充电保护机制实现安全防护;同时仓储部件能够自行移送货物进入仓储内部,并通过夹手部件将物料夹取和转移。本实用新型能够完成物料的自动运输提高了物料在工厂生产线边的输送效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍。
附图1为本实用新型中一种移动智能仓储的结构示意图;
附图2为本实用新型中仓储部件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例如图1和图2所示.
一种移动智能仓储,其包括仓储部件1,所述的仓储部件1的下方设置有移动部件2;
所述的仓储部件1包括:
座体3,其用于支撑其上部的仓储部件1,所述的座体3包括四个支撑脚31,且所述的四个支撑31脚形成一个环抱空间,所述的环抱空间内用于容置移动部件2;
辊筒输送机4,其设置于座体3之上用于输送物料单元;
夹爪机构5,用于夹取物料单元;
所述的仓储部件1还包括有包覆于架体之外的壳体6,所述的壳体6上设置有仓门7用于供物料单元的进入以及出料口用于物料单元的输出,摄像头,控制面板8,以及指示灯9。
上述结构为移动智能仓储的整体结构,其中仓储为能够放置物料的容置空间,所述辊筒输送机用于将由上级的智能仓储内的物料移送入仓储,通过夹爪机构将物料移送出仓储。所述的仓储部件下方的移动部件是能够实现智能运输的结构件,所述的智能运输是指移动部件至少具有避障功能,根据设定的轨迹移动至相应的工位的功能,能够根据设定轨迹调节速度的功能,能够跟随工人移动的功能。
所述的支撑脚31设置有万象轮32。所述的万象轮方便移动。
所述的移动部件为智能小车,其包括电源系统,车速控制模块,光电检测模块,无线通信模块以及测距模块。
所述的电源系统包括电池组,电池检测模块,转换模块以及充电站,
其中,所述的电池组用于储存电量;
所述的电池检测模块与转换模块用于对电池组的状态实时监测,以及对电池的输出参数进行转换;
充电站能够按照设定的电压、电流和时间参数对电池组充电;
其中所述的电池检测模块包括一个辅助电源,当进行电池检测时由电池检测模块向电池组发送充电禁止信号,而后由所述的辅助电源向智能小车提供辅助电量,与此同时由电池检测模块的电压检测器检测电池组的电压,当检测到的电源电压小于阈值电压时判断电池组出现故障,所述的电池检测模块还包括电容器和电流控制电路,所述的电流控制电路包括基于系统电源线的电流,以及电源供给系统电源线的部分以及阻止电流从充电电路提供给系统电源线的电路;
所述的转换模块包括多个功率转换器,所述的功率转换器输出的信号具有不同的相位,且输出的正向输出端和负向输出端分别连接差分放大器的正向输入端和负向输入端;
充电站,包括充电机其用于将供电电源的能量按照既定的充电模式传递给智能小车的电池组,所述的充电机包括三相交流电输入单元,整流器以及交直流变换器。
智能小车是采用直流电源进行工作的移动部件。因此需要能够反复的回到充电站进行充电,为了保证使用安全需要对电池组的工作状况进行监控。一般的当电池组的电压偏离安全值时,即可判定电池组出现问题。此时将启动辅助电源用于支持智能小车的工作,并发出禁止智能小车归位充电的命令而当处于充电状态时电池检测模块还包括电容器和电流控制电路,所述的电流控制电路包括基于系统电源线的电流,以及电源供给系统电源线的部分以及阻止电流从充电电路提供给系统电源线的电路。
车速控制模块包括控制器、功率变换器以及电动机,所述的控制器输出PWM波到驱动电路,所述的驱动电路输出电流到电动机以控制电机转动;其通过以下方法实现对小车的速度控制:
步骤一:预设智能小车的行径路线并标记出直道与弯道,并设定智能小车在直道和弯道上的速度阈值;
步骤二:通过设置于智能小车的前端的若干组红外线传感器获取小车的位置信息,通过设置在小车驱动轮上的速度传感器获取速度信息;
步骤三:通过检测器检测所述小车的运行速度以生成反馈信号;与所述检测器电连接的控制器,用于将所述反馈信号转换为数字信号,以与设计速度的预定值进行比较,从而生成控制信号,其中所述控制器还包括:寄存器,用于存储所述数字信号和预定值;一个用于比较所述数字信号和所述预定值以确定所述控制信号的输出状态的操作器;以及驱动装置,用于调节所述电动机的输出功率并根据所述控制信号驱动所述的电动机运行。
本实用新型中一改对输出电压的均值测算以调试电动机的转动速度的调试模式。依次对位置、车轮转速以及控制器结合,并实施根据设计路线位点的预设速度进行比较,并采用数字信号的控制操作器以调节电动机的转动,由于速度阈值的限定以及数字信号处理速度的优势使得调速更加柔和和精准。
所述的光电检测模块用于检测环境中的遮光物体,其至少包括光电发射器以及若干个光电接收器,其中所述的若干个光电接收器分为一个主路径光信号接收器和若干个辅助光电接收器;所述的主路径光信号接收器与光电发射器位于同一个位置,而所述的辅助光电接收器与光电发射器间隔一定距离,该距离的最大极限为由光电发射器发射的光线的反射光能够被接收到为限。
所述光电检测模块检测物体的方法为:主路径光信号接收器获取由光电发射器发射的主光路信号,而辅助光电接收器将接收反射的环境光信号,基于至少一个辅助光路经的环境光信号,光电检测模块将对自适应的将主光路信号中的环境光信号过滤,具体的方法为,将主路径光信号和各路辅助路径光信号输入传输路径滤波器,并对比辅助路径光信号中的环境光与主路径光信号中的环境光之间的强度关系;在一个自适应滤波周期中,计算通过各个传输路径滤波器的每个辅路径光信号的输出信号;根据所述主路径光信号的相关函数计算每个辅路径光信号的传输路径滤波器系数的更新量,过滤导致该自适应滤波周期内的辅助路径光信号;相应地增加更新量对每个辅助路径光信号的传输路径滤波器系数;在更新每个辅路光信号的传输路径滤波器之后,还包括:判断更新后的传输路径滤波器是否满足滤波器约束条件,如果是,则将更新后的传输路径滤波器作为辅助设备的传输路径滤波器在下一个自适应滤波周期中,如果不是,则对更新后的传输路径滤波器进行归一化处理,并将归一化处理的环境光信号在主光路信号中中过滤;
所述的视觉测距模块包括,
CCD摄像头用于捕捉智能小车的前方影像,通过CCD摄像头拍摄被测定物体的图像;
距离测量部件,其与图像取得同步地进行规定范围的二维扫描并测量;
运算控制部件;
姿态检测单元,用于检测所述图像拍摄单元相对于水平状态的倾斜角度;
其中,所述运算控制单元将测量结果和所述姿势检测单元的检测结果与对应于所获取的图像的扫描轨迹上的每个像素相关联。
本实用新型中设置一个主路径光信号接收器和若干个辅助光电接收器,并通过光电检测模块将对自适应的将主光路信号中的环境光信号过滤,使得去除环境中的环境光的“噪声”,并突出主路径光信号中的对遮蔽物的反馈信号,使得避障精准。
所述姿势检测单元在相对于所述移动体的前进方向的预定方向上检测所述基准光轴的倾斜角度,所述的CCD摄像头被配置为获取连续图像,所述距离测量单元被配置为与构成所述连续图像的帧图像同步地二维地扫描预定范围,并且所述算术控制单元被配置为按时间序列组合所述帧图像,所述算术控制单元被配置为基于所述扫描轨迹各自交叉点处的像素的扫描信息,所述姿势检测单元包括作为倾斜传感器的倾斜传感器和加速度传感器,并且来自所述姿势检测单元的输出是基于所述倾斜传感器的比较数据校正的所述加速度传感器的检测结果。
本实用新型所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种移动智能仓储,其特征在于,其包括仓储部件,所述的仓储部件的下方设置有移动部件;
所述的仓储部件包括:
座体,其用于支撑其上部的仓储,所述的座体包括四个支撑脚,且所述的四个支撑脚形成一个环抱空间,所述的环抱空间内用于容置移动部件;
辊筒输送机,其设置于座体之上用于输送物料单元;
夹爪机构,用于夹取物料单元;
所述的仓储部件还包括有包覆于架体之外的壳体,所述的壳体上设置有仓门用于供物料单元的进入以及出料口用于物料单元的输出。
2.根据权利要求1所述的一种移动智能仓储,其特征在于,所述的支撑脚设置有万象轮。
3.根据权利要求1或2所述的一种移动智能仓储,其特征在于,所述的壳体周向四面均能够被打开,并能够将物料移送出。
4.根据权利要求1或者2所述的一种移动智能仓储,其特征在于,所述的移动部件为智能小车,其包括电源系统,车速控制模块,光电检测模块,无线通信模块以及测距模块。
5.根据权利要求4所述的一种移动智能仓储,其特征在于,所述的电源系统包括电池组,电池检测模块,转换模块以及充电站,
其中,所述的电池组用于储存电量;
所述的电池检测模块与转换模块用于对电池组的状态实时监测,以及对电池的输出参数进行转换;
充电站能够按照设定的电压、电流和时间参数对电池组充电;
其中所述的电池检测模块包括一个辅助电源,当进行电池检测时由电池检测模块向电池组发送充电禁止信号,而后由所述的辅助电源向智能小车提供辅助电量,与此同时由电池检测模块的电压检测器检测电池组的电压,当检测到的电源电压小于阈值电压时判断电池组出现故障,所述的电池检测模块还包括电容器和电流控制电路,所述的电流控制电路包括基于系统电源线的电流,以及电源供给系统电源线的部分以及阻止电流从充电电路提供给系统电源线的电路;
所述的转换模块包括多个功率转换器,所述的功率转换器输出的信号具有不同的相位,且输出的正向输出端和负向输出端分别连接差分放大器的正向输入端和负向输入端;
充电站,包括充电机其用于将供电电源的能量按照既定的充电模式传递给智能小车的电池组,所述的充电机包括三相交流电输入单元,整流器以及交直流变换器。
6.根据权利要求4所述的一种移动智能仓储,其特征在于,所述的光电检测模块用于检测环境中的遮光物体,其至少包括光电发射器以及若干个光电接收器,其中所述的若干个光电接收器分为一个主路径光信号接收器和若干个辅助光电接收器;所述的主路径光信号接收器与光电发射器位于同一个位置,而所述的辅助光电接收器与光电发射器间隔一定距离,该距离的最大极限为由光电发射器发射的光线的反射光能够被接收到为限。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111260868A (zh) * 2020-01-15 2020-06-09 南宁学院 财务安全监控系统

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