CN209225936U - 一种物料搬运系统及智能厂区 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物料搬运系统及智能厂区，涉及物料搬运技术领域。该物料搬运系统包括机架、分拣小车、图像采集模块及控制组件，分拣小车安装于机架上，分拣小车包括机械手，机械手上设置有呈方阵排布的多个独立开闭的吸盘，机械手用于抓取物料；图像采集模块用于采集物料的图像信息；控制组件分别与分拣小车和图像采集模块电连接，用于根据图像信息控制分拣小车移动以及控制相应的吸盘启动，以使启动的吸盘形成的吸附区与物料的形状相适配。该物料搬运系统中，机械手与物料的位置精度，确保物料抓取的准确性；通过控制独立工作的吸盘开闭，可以使工作的吸盘形成的吸附区域与物料的形状相适配，从而提高搬运中物料的固定效果。

Description

一种物料搬运系统及智能厂区

技术领域

本实用新型涉及物料搬运技术领域，尤其涉及一种物料搬运系统及智能厂区。

背景技术

在现代制造业的发展进程中，为了提高生产效率，节约时间及成本，制造设备正朝着智能化、集成化的方向发展。

在钢材行业领域的车间内需要搬运各种形状、规格的物料，以便进行不同加工。目前，搬运钢材物料的设备大多为起重机，在大型钢厂有少许半自动化搬运设备，现有搬运设备智能化程度低，成本较高，且对物料的抓取准确度差，搬运过程中容易出现晃动、物料脱落等问题，可靠性低，危害工作人员以及车间设备的安全。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种物料搬运系统，物料抓取更准确，搬运稳定且可靠性高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种物料搬运系统，包括：

机架；

分拣小车，所述分拣小车安装于所述机架上，所述分拣小车包括机械手，所述机械手上设置有呈方阵排布的多个独立开闭的吸盘，所述机械手用于抓取物料；

图像采集模块，所述图像采集模块用于采集物料的图像信息；及

控制组件，所述控制组件分别与所述分拣小车和所述图像采集模块电连接，用于根据所述图像信息控制分拣小车移动以及控制相应的所述吸盘启动，以使启动的所述吸盘形成的吸附区与所述物料的形状相适配。

其中，所述图像采集模块包括：

摄像头，所述摄像头用于采集物料图像；及

图像处理电路板，所述图像处理电路板与所述摄像头连接，用于计算物料的平移量、水平偏转角度以及物料相对水平面的倾斜角度。

其中，所述分拣小车还包括：

车架，所述车架与所述机架连接，所述机械手设置于所述车架的底部，且所述机械手的底面的倾斜角度可调。

其中，所述机械手与所述车架通过弹性机构连接。

其中，所述弹性机构包括：

弹性件，所述弹性件的一端与所述机械手连接，另一端与所述车架连接。

其中，所述弹性机构还包括：

销轴，所述销轴穿设于所述弹性件内，且一端与所述机械手连接，另一端与所述车架滑动连接。

其中，所述物料搬运系统还包括：

升降机构，所述升降机构设置于所述车架上，并与所述机械手连接，用于驱动所述机械手升降。

其中，所述升降机构包括：

定滑轮，所述定滑轮设置于所述车架上；

卷筒组，所述卷筒组设置于所述车架上；

绳索，所述绳索一端与所述机械手连接，另一端绕过所述定滑轮后缠绕在所述卷筒组上。

其中，所述分拣小车还包括：

回转机构，所述回转机构设置于所述车架上，所述机械手与所述回转机构连接。

其中，所述机架包括：

相对设置的两个支架；

横梁，所述横梁的两端分别与两个所述支架连接，且所述横梁能够沿所述支架的长度方向滑动，所述分拣小车与所述横梁连接，并能够沿所述横梁的长度方向滑动。

其中，所述机架包括并行设置的至少两个所述横梁，每个所述横梁上设置有至少一个所述分拣小车。

本实用新型的另一个目的在于提出一种智能厂区，物料抓取更准确，搬运稳定且可靠性高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能厂区，包括母料区、加工区及集料区，还包括如上所述的物料搬运系统。

有益效果：本实用新型提供了一种物料搬运系统及智能厂区。物料搬运系统通过设置与控制组件连接的图像采集模块，可以采集物料的图像信息，该图像信息包括物料的形状及位置信息，控制组件通过获取的形状及位置信息控制分拣小车移动，可以提高机械手与物料的位置精度，确保物料抓取的准确性；通过控制独立工作的吸盘开闭，可以使工作的吸盘形成的吸附区域与物料的形状相适配，从而提高搬运中物料的固定效果，避免物料脱落，从而保证工作人员及车间设备的安全，有利于提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的智能厂区的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的物料搬运系统、运输车及运输线的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的物料搬运系统的主视图；

图4是本实用新型实施例1提供的立柱和纵梁装配后的主视图；

图5是本实用新型实施例1提供的立柱和纵梁装配后的侧视图；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是本实用新型实施例1提供的物料搬运系统的结构示意图；

图8是图7中B处的局部放大图；

图9是本实用新型实施例1提供的导向装置的结构示意图；

图10是本实用新型实施例1提供的导向装置、横梁和纵梁装配后的局部结构示意图；

图11是本实用新型实施例1提供的第二行走机构与横梁装配后的结构示意图；

图12是图11中C处的局部放大图；

图13是本实用新型实施例1提供的第二行走机构、横梁与分拣小车装配后的结构示意图；

图14是本实用新型实施例1提供的机械手的结构示意图；

图15是本实用新型实施例1提供的机械手中吸盘启动组合的示意图；

图16是本实用新型提供的图像采集模块中预设的标准图像的示意图；

图17是本实用新型提供的图像采集模块获取的实际图像的示意图；

图18是本实用新型提供的实际图像与标准图像匹配后的示意图；

图19是图3中标准图像按照平移量移动后的示意图；

图20是图4中标准图像按照水平偏转角度偏转后的示意图；

图21是本实用新型中计算倾斜角度的原理图。

图22是本实用新型实施例1中分拣小车的部分结构示意图；

图23是本实用新型实施例2提供的物料搬运系统的结构示意图；

图24是本实用新型实施例3提供的分拣小车的结构示意图一；

图25是本实用新型实施例3提供的分拣小车的结构示意图二。

其中：

100、物料搬运系统；200、运输线；300、运输车；401、成品区；402、母料区；403、集料区；404、废品区；500、人工通道；600、加工设备；

1、分拣小车；11、车架；111、第二导向轮；112、起升架；1121、第二挡板；113、第一导向轮；114、第一挡板；13、机械手；131、吸盘；14、图像采集模块；151、定滑轮；152、卷筒组；153、绳索；17、弹性机构；18、回转机构；181、回转电机；182、回转件；183、回转齿轮；19、检测组件；

21、立柱；22、纵梁；221、第一导轨；222、第一齿条；223、轨道压板；224、调节螺栓；225、支撑梁；23、横梁；231、第二导轨；232、第二齿条；233、第一行走机构；2331、第一齿轮；241、导向端梁；242、端梁连接件；243、导向轮组；2431、第三导向轮；244、车轮；25、加强筋；

3、升降机构；31、第三导轨；32、第三齿条；33、第三齿轮；

4、第二行走机构；41、缓冲器；42、第三滑块。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种智能厂区，包括母料区402、加工设备600、运输线200、物料搬运系统100、运输车300、集料区403及控制组件，运输线200和加工设备600形成加工区。该智能厂区可以完成上料、加工、分拣以及储备待转运等工作。物料搬运系统100用于实现加工所需物料在不同位置之间的传送，代替人工搬运，提高产品加工制造过程的智能化，提高搬运效率。

本实施例中运输线200可以采用皮带式传送、链传送或滚轮传送带，沿运输线200的运输方向设置有多台加工设备600，可以依次对母料进行加工。

工作时，母料在母料区402内储存等待加工，物料搬运系统100将母料由母料区402搬运至加工设备600内定位并进行标记以便加工，此时加工设备600将母料的信息传送至控制组件内，控制组件控制加工设备600进行相应加工。

加工完成后的物料沿运输线200运输至下一加工设备600处加工，或是通过物料搬运系统100的分拣，配合运输车300搬运至集料区403内等待下一生产制作或搬运至成品区401内进行成品储存。在母料加工完成后，加工设备600向控制组件输送物料的排版信息，以方便物料搬运系统100区分不同的物料，根据不同的物料将其放入不同的运输车300内，从而进入指定的集料区403内。

可选地，运输车300可以为自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)，是一种装备有电磁或光学等自动导引装置的运输车，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，不需驾驶员，以可充电之蓄电池为其动力来源。控制组件可以为制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)，MES可以提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理等功能模块，其与运输线200、加工设备600、物料搬运系统100及运输车300电连接，控制上述部件协同工作。

继续如图1所示，集料区403、母料区402及成品区401位于运输线200的一侧，方便母料及加工完成的物料的搬运。智能厂区内还包括废品区404及人工通道500，废品区404用于放置不合格的物料。人工通道500位于运输线200和集料区403之间，方便工作人员查看智能工厂中各部分的工作情况。

本实施例中的物料搬运系统100不仅能够提高拾取收集成品物料的效率，减轻工作人员的工作强度，降低企业的人力和物理成本，还可以实现拾取收集工序的自动化、数字化和智能化。

如图2所示，在一些实施例中，运输车300也可以沿运输线200的两侧设置，物料搬运系统100将运输线200上的物料搬运着两侧的运输车300上，以便将物料通过运输车300运输至指定位置存放或等待加工。

如图3所示，物料搬运系统100包括机架和分拣小车1，分拣小车1吊挂在机架上，且位于运输线200的上方。分拣小车1用于抓取物料，且分拣小车1可以前后、左右、上下移动，从而抓取运输线200上不同位置的物料，并将物料放置到指定位置。

机架包括横梁23和相对设置的两个支架。横梁23的两端分别与两个支架连接，且横梁23能够沿支架的长度方向滑动。分拣小车1设置于横梁23上，且可以沿横梁23的长度方向滑动。通过横梁23沿支架的滑动、分拣小车1沿横梁23的滑动，可以实现分拣小车1的横纵移动，使得分拣小车1可以移动到运输线200任意位置的上方。

如图4所示，支架包括至少两个立柱21和设置在两个立柱21顶部的纵梁22，纵梁22沿至少两个立柱21的排列方向设置。其中，纵梁22可以通过螺栓与立柱21连接。立柱21的数量可以根据纵梁22的长度设置。本实施例中，每个支架中设置有四个立柱21，四个立柱21均匀间隔设置，提高对纵梁22的支撑效果。

由于支架为物料搬运系统100的承重部件，为提高支架的强度以及支撑的稳定性，立柱21的底板可以沿周向设置有多个辅助支撑筋，提高立柱21与地面的接触面积，从而提高支撑的稳定性。立柱21与纵梁22之间还可以设置有加强筋25，加强筋25一方面提高了支架的整体强度，另一方面还可以增加对纵梁22的支撑点，提高对纵梁22的支撑效率。

如图5-图7所示，为使横梁23能够沿纵梁22滑动，纵梁22上设置有第一导轨221，横梁23的两端对应设置有第一行走机构233，第一行走机构233可以沿第一导轨221移动。

具体地，如图6所示，纵梁22包括支撑梁225和设置在支撑梁225上的第一导轨221，第一导轨221可以为工字轨。工字轨的一侧设置有第一齿条222，用于与第一行走机构233配合。为了保证第一齿条222的水平和垂直度，纵梁22上还设置有轨道压板223和调节螺栓224，轨道压板223抵接与第一导轨221的两侧，用于从侧方和上方压紧第一导轨221的底部，轨道压板223通过调节螺栓224与支撑梁225固定。通过轨道压板223压紧第一导轨221底部的两侧，可以保证第一导轨221的稳定性，从而避免第一导轨221出现倾斜等问题影响第一导轨221与第一行走机构233的配合，从而保证第一齿条222的水平和垂直度。

如图7和图8所示，第一行走机构233包括第一支撑块以及设置在第一支撑块上的第一驱动组件。第一驱动组件用于驱动横梁23沿纵梁22的滑动。第一驱动组件包括第一电机和齿轮，第一电机驱动第一齿轮2331转动，第一齿轮2331与第一齿条222传动连接。通过第一电机的正转和反转，可以带动第一齿轮2331正反转动，以便通过与第一齿条222的配合，实现横梁23沿纵梁22长度方向的往复移动。

为保证第一齿条222和第一齿轮2331的啮合传动效果，第一电机的输出端通过传动轴与第一齿轮2331传动连接，且传动轴外套设有偏心套，通过偏心套可以调节第一齿轮2331相对第一电机输出轴的偏心距离，从而调整第一齿条222和第一齿轮2331之间的间隙，保证第一齿条222和第一齿轮2331的正确啮合。

在其他实施例中，第一齿条222和第一齿轮2331也可以通过链轮和链条代替，只要可以实现驱动横梁23沿纵梁22滑动即可。

为保证横梁23沿纵梁22滑动的稳定性和可靠性，横梁23的至少一端设置有导向装置，导向装置用于限定横梁23的移动方向，保证第一齿轮2331和第一齿条222始终保持传动配合，从而提高横梁23与纵梁22连接的稳定性。

如图9所示，导向装置包括导向端梁241、导向轮组243和车轮244。导向端梁241沿纵梁22的长度方向设置，且通过端梁连接件242与横梁23的端部连接，导向端梁241随横梁23一起沿纵梁22滑动。车轮244转动设置在导向端梁241上，且车轮244可以沿纵梁22滚动，使得横梁23沿纵梁22移动更加顺畅，减少横梁23移动时收到的摩擦力。

导向轮组243设置在导向端梁241上，并与第一导轨221配合滑动，限制车轮244的运行方向，从而防止车轮244偏斜，从而避免第一齿轮2331与第一齿条222的间隙过大导致二者脱离，确保第一齿条222和第一齿轮2331的正确啮合，从而保证物料搬运系统100的正常工作。

如图10所示，导向轮组243包括至少两个相对设置的第三导向轮2431，相对设置的两个第三导向轮2431分别为与第一导轨221相对的两侧，且第三导向轮2431可以沿第一导轨221的侧边滑动，限制横梁23的移动方向，可以提高导向装置滑动的稳定性，进而提高横梁23滑动的稳定性。第三导向轮2431位于第一齿条222和第一齿轮2331的上方，避免第三导向轮2431与第一齿条222或第一齿轮2331干涉，保证第一行走机构233的正常移动。

本实施例中，导向端梁241的两端均设置有导向轮组243和车轮244，提高导向端梁241的稳定性。

继续如图3所示，横梁23上设置有第二行走机构4，分拣小车1设置在第二行走机构4上，第二行走机构4能够沿横梁23的长度方向滑动。

具体地，横梁23上设置有第二导轨231和第二齿条232。如图11和图12所示，第二行走机构4包括第二支撑块以及设置在第二支撑块上的第二驱动组件。第二支撑块与第二导轨231滑动连接，第二驱动组件包括第二电机以及与第二电机传动连接的第二齿轮，第二齿轮与第二齿条232啮合传动。第二电机工作后，驱动第二齿轮转动，通过第二齿轮与第二齿条232的啮合传动驱动第二行走机构4沿横梁23滑动。

如图13所示，分拣小车1包括车架11和机械手13，车架11与第二支撑块连接，且能够相对第二支撑块上下移动，机械手13设置在车架11的底部。为实现分拣小车1的升降，车架11上还设置有升降机构3，升降机构3用于驱动分拣小车1升降。

继续如图12和图13所示，升降机构3包括第三电机和与第三电机传动连接的第三齿轮33，第三电机设置在第二支撑块上。车架11上设置有第三导轨31和第三齿条32，第三齿条32与第三齿轮33啮合传动，第二支撑块上设置有第三滑块42，第三滑块42与第三导轨31滑动配合。当第三电机工作时，驱动第三齿轮33转动，通过第三齿轮33和第三齿条32的啮合传动，带动车架11相对第二支撑块上下移动，从而实现对机械手13高度的调节。

如图3和图13所示，分拣小车1包括设置于底部的机械手13，机械手13用于抓取物料。由于物料经过加工设备600后的形状和尺寸可能不同，导致现有的机械手13的抓取效果差，容易出现抓空、物料掉落等问题。

为解决上述问题，如图14所示，本实施例中机械手13的底部设置有多个呈方阵排布的吸盘131，多个吸盘131可以独立开闭，且多个吸盘131的吸附面位于同一水平面上。机械手13上的吸盘131通过控制组件控制启动，当需要抓取物料时，控制组件根据运输线200上的排版信息控制机械手13上的对应位置的吸盘131启动，使得启动的吸盘131形成的吸附区域的形状及大小与物料的形状及大小相适配，有利于提高物料的吸附效果，且能够避免多余的吸盘131空吸，避免电能浪费。

本实施例中不限制吸盘131的具体数量，吸盘131的具体数量可以根据物料的尺寸和形状的规格数量来设置。当加工的物料的形状及尺寸规格较少时，吸盘131的数量可以相对较少；当加工的物料的形状及尺寸规格较多时，吸盘131的数量可以相对较多，以便通过控制不同吸盘131的启动形成不同的吸附区域。

本实施例中，吸盘131的数量可以为9个，并以九格宫的形状排列，机械手13在拾取不同形状的物料时，启动不同组合的吸盘131，可以分拣出不同的物料。

本实施例中，以物料为板材为例介绍机械手13的工作原理。如图15所示，列举了板材物料的形状为正方形、长条形、L型、凸字型以及十字型情况下吸盘131的启动组合。

当物料为正方形时，若物料的尺寸较小，可以仅启动5号吸盘131，即S1组合。若物料的尺寸相对较大，可以启动1号、2号、4号和5号吸盘131，也可以启动其他顶角位置处呈方阵排列的四个吸盘131，或全部吸盘131。

当物料为长条形时，可以根据物料的尺寸以及放置方式选择如图15中S2组合、S3组合、S4组合或S5组合。

相应地，当物料为L型时，可以根据物料的尺寸，选取图15中S6组合或S7组合。当物料为凸字型时，可以选取图15中S8组合。当物料为十字型时，选取图15中S9组合。

在其他实施例中，吸盘131也可以通过电磁铁代替，通过电磁铁的磁性吸附固定物料。

由于物料在运输线200上运输过程中可能出现偏转等问题，导致物料在运输线200上的实际位置与排版信息上不一致。图17为排版信息中物料在指定位置的标准图像，图17为物料在指定位置的实际图像，根据图16和图17可知，物料在传输线上的实际位置发生了平面移动和偏转。此时若控制组件仍按照排版信息中物料的图像信息控制分拣小车1工作，会导致机械手13与物料的实际位置存在偏差，导致机械手13上的吸附区域与物料的形状不对应问题，从而造成机械手13对物料固定不稳定等问题。此外，即便机械手13将物料吸附固定并搬运至指定位置，物料在指定位置内的存在也存在不整齐的问题。

为此，本实施例中的物料搬运系统100还包括图像采集模块，图像采集模块与控制组件电连接，用于采集物料的图像信息，并将图像信息发送至控制组件，以方便控制组件根据物料在运输线200上的实际排布控制分拣小车1运动。可选地，图像采集模块可以设置在机架上，也可以设置在车架11上，只要能够获取待抓取的物料的图像信息即可。

本实施例中，图像信息包括物料的位置信息、形状信息及尺寸信息。通过设置图像采集模块可以解决物料的排版信息与实际排布不一致时，机械手13抓取物料不稳定或抓空等问题，提高物料抓取的准确性，保证搬运中物料的固定效果，避免物料脱落，从而保证工作人员及车间设备的安全，有利于提高工作效率。

本实施例中，图像采集模块包括摄像头及图像处理电路板。摄像头与图像处理电路板连接，摄像头用于采集物料的图像信息，并将图像信息发送至图像处理电路板。图像处理电路板根据接收到的图像信息，计算出物料的平移量a和水平偏转角度，以便控制组件调整机械手13的位置及吸附区域的组合。

具体地，在物料加工时，可以在物料的表面做浅层标记，以便于图像处理电路板计算水平平移量a和水平偏转角度。可选地，浅层标记可以为十字标记或4字标记，本实施例中以4字标记介绍图像处理电路的计算原理。

图像采集模块采集到物料的图像后，图像处理电路板将采集的图像与排版信息中物料的图像对比，并通过对比标记的位置，计算出标记的平移量a和水平偏转角度。其中平移量a和水平偏转角度均是为以物料的中心点为参考点计算。之后，控制组件根据计算得到的平移量a和水平偏转角度调整机械手13的位置的水平转动角度，以便吸附固定物料。

当计算工件的平移量a时，在工件的标记上选取一点为第一基准点，将实际图像和标准图像重合后，对比实际图像上第一基准点和标准图像上第一基准点的位置，两个第一基准点之间的距离即为平移量a。为方便根据平移量a调整机械手的位置，平移量a可以为矢量，该矢量的方向为由标准图像上的第一基准点到实际图像上的第一基准点的方向，大小为两个第一基准点之间的距离。

本实施例中，选取点O(O＇)作为第一基准点，当标准图像和实际图像重合后，如图18所示，即为工件的平移量a。机械手13在抓取物料时，可以在移动至排版信息中的指定位置后，继续按照平移量a移动，使得机械手与物料的位置对齐。

由于物料在运输线上运输时，不仅会发送平移，还会在水平面内转动，即产生一定的水平偏转角，因此，还需要计算物料的水平偏转角，以保证物料与机械手13的位置精度。

当计算物料的水平偏转角度时，如图19所示，可以先将标准图像中的标记按照平移量a移动，使得标准图像中的标记的第一基准点O与实际图像中标记的第一基准点O＇重合。之后，选取标记中经过第一基准点的一条线作为第一基准线，计算实际图像中第一基准线和标准图像中第一基准线的夹角α，该夹角α即为物料的水平偏转角度。本实施例中，选取AD(A＇D＇)为第一基准线，则AD与A＇D＇之间的夹角α即为水平偏转角度。

具体地，计算夹角α时，可以选取第一基准线上的一点为第二基准点，分别在同一坐标系内获取实际图像中的第二基准点的坐标(X1，Y1)、标准图像中的第二基准点的坐标(X2，Y2)以及第一基准点的坐标(X0，Y0)。根据三角函数即可计算出夹角α的值。其中，夹角α的计算公式为：

其中，坐标系可以为以第一基准点为原点构建的坐标系。本实施例中，第二基准点可以选取为A(A＇)，并以O点为原点建立坐标系，其中，坐标系的X轴可以与BC重合，坐标系的Y轴可以与AD重合，从而可以将夹角α的计算公式简化为：

当机械手13将物料吸附固定并移动至指定位置储存或等待加工时，机械手13可以反向转动水平偏转角度b，使得物料按照排版信息中的正确方位放置在指定位置处，提高物料存放的整齐性，同时也方便物料进一步加工。

由于实际使用中，运输线200的表面不平整，存在凹陷区，使得物料放置在运输线200上时物料将会相对水平面倾斜，即物料会相对翘起，影响物料的吸附固定。

本实施例中，图像处理电路板还可以计算物料相对水平面的倾斜角度。

具体地，计算工件的倾斜角度β时，需要在标记中选取第二基准线，其中，第二基准线可以与第一基准线相同，也可以不同，均不影响倾斜角度β的计算。本实施例中，第二基准线选为AO(A＇O＇)。如图20所示，选取第二基准线后，分别获取实际图像中第二基准线的长度H＇和标准图像中第二基准线的长度H，当H＇小于H时，则表明工件相对水平面倾斜。为方便对比H与H＇的大小，可以将实际图像按照计算出的夹角a旋转，使得标准图像中的第二基准线AO与实际图像中的第二基准线A＇O＇重合。

本实施例中，可以根据三角函数计算得出倾斜角度β。具体地，如图21所示，以标准图像中第二基准线的长度H为半径做圆，之后绘制辅助线ef，辅助线ef与圆心之间的距离为实际距离H＇，连接圆心及e点，由圆心做垂直于辅助线ef的线段，则圆心与e点之间的直线与该线段之间的夹角为工件相对水平面的倾斜角度β。其中，倾斜角度β的计算公式如下：

通过计算得到的倾斜角度β，可以控制机械手形成的吸附表面倾斜，使得吸附表面与工件的表面平行，从而实现吸附面与工件表面的良好接触。

本实施例中，实际图像中第二基准线的长度H＇和标准图像中第二基准线的长度H均可以通过在第二基准线在同一坐标系内的端点的坐标计算得出。以实际图像中的第二基准线为例，若第二基准线两端的端点坐标分别为A＇(X3，Y3)、O＇(X4，Y4)，则H＇的计算公式如下：

通过计算得到的倾斜角度β，可以控制机械手13形成的吸附表面倾斜，使得吸附表面与物料的表面良好接触。

为调整机械手13的水平偏转角度，以使机械手13上形成的吸附区域与物料的形状相匹配或是机械手13按照一定的方位将物料放置到指定位置处，如图22所示，分拣小车1还包括回转机构18，回转机构18上端与车架11连接，下端与机械手13连接，用于驱动机械手13转动，从而调整呈九宫格排列的吸盘131的方位，有利于保证启动吸盘131后形成的吸附区域与物料相适配。

回转机构18包括回转电机181、连接件及回转件182。具体地，连接件与第三支撑块连接，回转电机181设置于连接件上。回转件182为具有内齿面的环形结构，回转电机181的输出端连接有回转齿轮183，回转齿轮183与回转件183的内齿面啮合传动。回转件182的上端与连接件转动连接，下端与机械手13连接。

当回转电机181转动时，回转齿轮183转动，通过回转齿轮183与回转件182的啮合传动，带动回转件182绕自身中心线转动，从而实现机械手13角度的调整。

为根据物料的倾斜角度调整机械手13中吸附表面的倾斜角度，从而保证吸附表面与物料的表面完全接触，机械手13的底面的倾斜角度可调。

具体地的，回转机构18和机械手13之间还设置有弹性机构17，弹性机构17具有一定的弹性变形能力，可以使得机械手13根据物料的倾斜角度自动调整吸附表面的倾斜角度。

继续参照图22，弹性机构17包括弹性件，弹性件一端与回转机构连接，另一端与机械手13连接。当机械手13吸附物料时，控制组件控制机械手13向下移动直至与物料的表面抵接，之后继续施加压力，使得弹性件受力压缩。根据物料表面各处高度的不同，弹性件不同位置的弹性变形也不同，最终会导致机械手13的吸附表面具有一定的倾斜角度，从而保证吸附表面与物料的表面完全接触，提高机械手13对物料的吸附固定效果。

物料吸附固定后，机械手13向上移动使物料抬起，之后将物料搬运到指定位置。物料抬起后，由于弹性件不再受压力，弹性件将在自身弹性恢复力的作用下复位，使物料恢复至水平位置，从而方便将物料水平放置到指定位置处。

可选地，弹性件可以为弹簧，也可以为硅胶或橡胶等具有弹性材料制成的弹性垫层。本实施例中，弹性件选取为弹簧。

为避免弹簧在压缩过程中发生偏移，从而导致机械手13的位置发生偏移，弹性机构17还包括销轴，销轴穿设于弹簧内，销轴的一端与机械手13连接，另一端与车架11滑动连接。具体地，回转机构的底部设置有连接框，销轴的上端与连接框连接，并且可以相对连接框上下滑动。当弹簧受压时，销轴向连接框内滑动，当物料抬起后，销轴向连接框外滑动。通过设置销轴可以限定弹簧的位置，避免弹簧发生弯曲偏移，从而保证机械手13与物料的位置精度。

本实施例中，弹性机构17还可以作为减震器使用，可以减少分拣小车1的震动，为机械手13提供缓冲作用。

为避免机械手13搬运的物料过重而引发安全隐患，分拣小车1还包括过载保护模块。过载保护模块包括检测组件19，检测组件19与控制组件电连接，检测组件19用于检测机械手13抓取的物料的重量信息。工作时，检测组件19检测机械手13抓取的物料的重量，发送至控制组件内，控制组件对比检测的重量与预设的额定重量，当检测的重量超出预设的额定重量时，控制组件发送超重报警信号，避免发生安全隐患。其中，检测组件19可以为压力传感器。

实施例2

本实施例提供了一种智能厂区，其与实施例1中的结构大致相同，与实施例1中不同的是，如图23所示，本实施例中的物料搬运系统100中包括并行设置的至少两个横梁23，且每个横梁23上设置有至少一个分拣小车1。

通过设置至少两个横梁23，可以实现多个横梁23上的分拣小车1在纵向上对物料的联合拾取，提高对纵向尺寸较大的条形物料的分拣，提高对较大尺寸物料的搬运效果。当同一个横梁23上设置有两个以上的分拣小车1，可以提高对横向尺寸较大物料的分拣。通过增加横梁23的数量以及每个横梁23上分拣小车1的数量，可以实现多台分拣小车1协同搬运物料，满足对较大尺寸物料的搬运需求。

实施例3

本实施例提供了一种智能厂区，其与上述实施例中的结构大致相同，与上述实施例中不同的是，分拣小车1以及升降机构3的结构。

如图24所示，分拣小车1包括车架11和机械手13，车架11与第二行走机构4连接，升降机构设置在机架11上并与机械手13连接，用于驱动机械手13升降。图像采集模块14设置在车架11的底部。

升降机构包括滑轮组件，通过滑轮组件调整机械手13的高度。具体地，滑轮组件包括定滑轮151、卷筒组152及绳索153。定滑轮151和卷筒组152均设置在车架11的顶部，绳索153的一端与机械手13连接，另一端绕过定滑轮151后缠绕在卷筒组152上。当需要调整机械手13的高度时，卷筒组152通过收卷或放松绳索153可以带动机械手13升降。其中，卷筒组152包括第四电机及卷筒，第四电机与卷筒连接，可以驱动卷筒正转收卷绳索153或反转放松绳索153。当机械手13需要向上移动时，第四电机驱动卷筒正转，使得绳索153收卷在卷筒上，绳索153将带动机械手13向上移动。当机械手13需要向下移动时，如图25所示，第四电机驱动卷筒反转，使得绳索153逐渐放松，机械手13将在自身重力的作用下向下移动。

为避免绳索153晃动导致机械手13运动不稳定，分拣小车1还包括起升架1112，机械手13固定在起升架1112的底部，起升架1112与车架11滑动连接，绳索153与起升架1112连接，绳索153通过控制起升架1112的高度调整机械手13的高度。通过设置于车架11滑动连接的起升架1112，可以确保机械手13升降过程中的稳定性，避免机械手13晃动磕碰。

具体地，车架11上设置有沿竖直方向延伸的滑槽，起升架1112设置于滑槽内，且起升架1112的侧壁上设置有第一导向轮113，第一导向轮113可以沿滑槽的内壁滚动。通过设置第一导向轮113，可以减小起升架1112与车架11相对滑动时的摩擦力，降低滑轮组件的启动载荷，机械手13升降更加灵活、快速。

为避免机械手13向下移动时，限制机械手13的最低高度，避免起升架1112脱离滑槽，如图25所示，滑槽的下端部还可以设置有第一挡板114，起升架1112的侧壁上设置有第二挡板11121，当机械手13向下移动至最低高度时，第一挡板114与第二挡板11121抵接，限制机械手13继续向下移动，从而避免机械手13掉落磕碰损坏。

为减少碰撞冲击，第一挡板114的上表面和/或第二挡板11121的下表面上设置有缓冲层，缓冲层可以为海绵、橡胶或硅胶等弹性材料制成。

如图24和图25所示，车架11的顶部设置有行走机构16，行走机构16与运行导轨12连接，用于驱动车架11沿运行导轨12滑动，从而实现物料的搬运。为使车架11滑动更加顺畅，车架11的顶部设置有第二导向轮111，第二导向轮111能够沿运行导轨12的表面滚动，有利于减小车架11相对运行导轨12滑动时的摩擦力，使得车架11移动更加灵活、轻便。

第二行走机构4沿行进方向的两端设置有缓冲器41，缓冲器41可以避免第二行走机构4运行过程中与其他结构磕碰损坏，减少分拣小车1的振动冲击。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (12)

1.一种物料搬运系统，其特征在于，包括：

机架；

分拣小车(1)，所述分拣小车(1)安装于所述机架上，所述分拣小车(1)包括机械手(13)，所述机械手(13)上设置有呈方阵排布的多个独立开闭的吸盘(131)，所述机械手(13)用于抓取物料；

图像采集模块(14)，所述图像采集模块(14)用于采集物料的图像信息；及

控制组件，所述控制组件分别与所述分拣小车(1)和所述图像采集模块(14)电连接，用于根据所述图像信息控制分拣小车(1)移动以及控制相应的所述吸盘(131)启动，以使启动的所述吸盘(131)形成的吸附区与所述物料的形状相适配。

2.如权利要求1所述的物料搬运系统，其特征在于，所述图像采集模块(14)包括：

摄像头，所述摄像头用于采集物料图像；及

图像处理电路板，所述图像处理电路板与所述摄像头连接，用于计算物料的平移量、水平偏转角度以及物料相对水平面的倾斜角度。

3.如权利要求1所述的物料搬运系统，其特征在于，所述分拣小车(1)还包括：

车架(11)，所述车架(11)与所述机架连接，所述机械手(13)设置于所述车架(11)的底部，且所述机械手(13)的底面的倾斜角度可调。

4.如权利要求3所述的物料搬运系统，其特征在于，所述机械手(13)与所述车架(11)通过弹性机构(17)连接。

5.如权利要求4所述的物料搬运系统，其特征在于，所述弹性机构(17)包括：

弹性件，所述弹性件的一端与所述机械手(13)连接，另一端与所述车架(11)连接。

6.如权利要求5所述的物料搬运系统，其特征在于，所述弹性机构(17)还包括：

销轴，所述销轴穿设于所述弹性件内，且一端与所述机械手(13)连接，另一端与所述车架(11)滑动连接。

7.如权利要求3所述的物料搬运系统，其特征在于，所述物料搬运系统(100)还包括：

升降机构(3)，所述升降机构(3)设置于所述车架(11)上，并与所述机械手(13)连接，用于驱动所述机械手(13)升降。

8.如权利要求7所述的物料搬运系统，其特征在于，所述升降机构(3)包括：

定滑轮(151)，所述定滑轮(151)设置于所述车架(11)上；

卷筒组(152)，所述卷筒组(152)设置于所述车架(11)上；

绳索(153)，所述绳索(153)一端与所述机械手(13)连接，另一端绕过所述定滑轮(151)后缠绕在所述卷筒组(152)上。

9.如权利要求3所述的物料搬运系统，其特征在于，所述分拣小车(1)还包括：

回转机构(18)，所述回转机构(18)设置于所述车架(11)上，所述机械手(13)与所述回转机构(18)连接。

10.如权利要求1-9中任一项所述的物料搬运系统，其特征在于，所述机架包括：

相对设置的两个支架；

横梁(23)，所述横梁(23)的两端分别与两个所述支架连接，且所述横梁(23)能够沿所述支架的长度方向滑动，所述分拣小车(1)与所述横梁(23)连接，并能够沿所述横梁(23)的长度方向滑动。

11.如权利要求10所述的物料搬运系统，其特征在于，所述机架包括并行设置的至少两个所述横梁(23)，每个所述横梁(23)上设置有至少一个所述分拣小车(1)。

12.一种智能厂区，包括母料区(402)、加工区及集料区(403)，其特征在于，还包括如权利要求1-11中任一项所述的物料搬运系统(100)。