CN210972553U - 智能仓储机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能仓储技术领域，特别涉的一种智能仓储机器人。包括水平行走本体、X轴直线导轨、行走滑台、升降机构、升降台、六轴机器人、水平行走驱动机构及升降驱动机构，其中X轴直线导轨设置于水平行走本体上，行走滑台与X轴直线导轨滑动连接，升降台设置于行走滑台的上方、且通过升降机构与行走滑台连接，六轴机器人设置于升降台上，水平行走驱动机构设置于行走滑台和水平行走本体之间，用于驱动行走滑台沿X轴直线导轨行走，升降驱动机构设置于行走滑台上，用于驱动升降机构沿Z轴方向伸缩。本实用新型由于其本身的灵活性，可以在狭窄的空间取货，且可以实现“弯腰下探”等复杂动作，保证仓储物流系统无死角的取料功能。

Description

智能仓储机器人

技术领域

本实用新型属于智能仓储技术领域，特别涉的一种智能仓储机器人。

背景技术

伴随着工业4.0的提出与发展，以生产为主的企业对智能仓储系统的要求越来越苛刻，尤其是因生产需求以及产品的更新换代，导致需要存储的物料越来越多，而厂房的空间有限，所以智能仓储的模式是很关键的。

目前智能仓储系统，主要是由仓储料架、横向移动滑轨、直角坐标机械手、直线驱动单元等机构组成。主要特点如下：1.为保证高空取料时，坐标机械手的强度，一般采用天地轨的安装方式，占用空间大，维护不变；2.仓储物流机械手一般自由度为三组，必要时增加为四组(旋转轴)，因本身的灵活度缺陷，无法适应大密度小部件的复杂仓储模式；3.两侧仓库的距离一般较远，以避免与取货机械手的结构件产生干涉，造成占地面积大，容积率小。4.仓储料架的货位布局的局限性，即底层的仓储货位必须高于机械手安装平台上表面一定的高度，否则机械手无法完成底层物料的取放功能。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能仓储机器人，以解决现有智能仓储单元无法完成高密度、空间狭小等复杂仓储料架的取货，及取料机械手无法实现作业面低于机械手固定平台表面的仓储料架工位的取放动作的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能仓储机器人，包括水平行走本体、X轴直线导轨、行走滑台、升降机构、升降台、六轴机器人、水平行走驱动机构及升降驱动机构，其中X轴直线导轨设置于水平行走本体上，行走滑台与X轴直线导轨滑动连接，升降台设置于所述行走滑台的上方、且通过升降机构与所述行走滑台连接，所述六轴机器人设置于所述升降台上，所述水平行走驱动机构设置于所述行走滑台和水平行走本体之间，用于驱动所述行走滑台沿X轴直线导轨行走，所述升降驱动机构设置于所述行走滑台上，用于驱动所述升降机构沿Z轴方向伸缩。

所述升降机构包括四组可伸缩的支撑杆组件，所述行走滑台上设有相互平行的四组Y轴直线导轨，四组所述支撑杆组件设置于Y轴直线导轨的两端、且分别与相对应的Y轴直线导轨滑动连接。

所述支撑杆组件包括长支撑杆、短支撑杆、固定轴承座、移动轴承座及支撑杆固定座，其中固定轴承座固定在所述行走滑台上、且位于相对应的Y轴直线导轨的端部，移动轴承座与相对应的Y轴直线导轨滑动连接，长支撑杆的下端与移动轴承座铰接，上端与所述升降台上设有的支撑杆固定座铰接，所述短支撑杆的下端与所述固定轴承座铰接，上端与所述长支撑杆的中间位置铰接。

所述短支撑杆的长度是所述长支撑杆的长度的二分之一。

所述升降驱动机构设置于所述行走滑台的中间位置，所述升降驱动机构包括升降电机、带传动机构、丝杠、旋转螺母及螺母转接件，其中丝杠与所述Y轴直线导轨平行地设置于所述行走滑台上、且可转动，所述升降电机安装在所述行走滑台上、且输出端通过带传动机构与丝杠连接，所述旋转螺母与丝杠连接成螺纹副，所述旋转螺母通过螺母转接件与位于同侧的两组所述支撑杆组件中的移动轴承座连接。

所述水平行走驱动机构包括水平行走驱动电机、减速机、齿轮及齿条，其中齿条沿X轴方向设置于所述水平行走本体上，所述减速机设置于所述行走滑台上、且输入端与水平行走驱动电机连接，输出端与齿轮连接，所述齿轮与所述齿条啮合。

所述六轴机器人末端的端拾器上设有向上检测传感器、侧向检测传感器及向前检测传感器，通过三组检测传感器感知仓库的空间位置。

所述六轴机器人末端的端拾器上设有视觉系统和温度传感器，所述视觉系统用于感知仓储系统内实时情况。

所述水平行走本体的两侧设有料架，所述料架可移动。

所述水平行走本体的两端设有上料平台，所述上料平台上设有用于检测货物放置方向正确性的检测传感器。

本实用新型的优点及有益效果是：

本实用新型由于其本身的灵活性，可以在狭窄的空间取货，且可以实现“弯腰下探”等复杂动作，保证仓储物流系统无死角的取料功能。

本实用新型在地面直接安装八轴仓储机器人系统，替代了传统的天地轨的安装模式，便于环境的清洁以及生物饲养。

附图说明

图1为本实用新型的轴测图；

图2为图1中I处放大图；

图3为本实用新型的主视图；

图4为图3的左视图；

图5为图3的俯视图；

图6为本实用新型中升降机构处于最低位置的示意图；

图7为本实用新型中储机器人末端设有视觉系统的结构示意图；

图8为本实用新型中升降机构处于最高位置的示意图。

图中：1为仓库地面，2为水平行走本体，3为X轴直线导轨，4为行走滑台，5为水平行走驱动电机，6为减速机，7为齿轮，8为齿条，9为升降电机，10为小带轮，11为同步带，12为大带轮，13为丝杠，14为旋转螺母，15为螺母转接件，16为移动轴承座，17为Y轴直线导轨，18为长支撑杆，19为短支撑杆，20为固定轴承座，21为支撑杆固定座，22为升降台，23为底座，24为腰座，25为大臂，26为三轴，27为小臂，28为腕轴，29为法兰，30为端拾器，31为向上检测传感器，32为侧向检测传感器，33为向前检测传感器，34为视觉系统，35为第一检测传感器，36为第二检测传感器，37为第三检测传感器，39为货物，40为上料平台，41为料架，50为支撑杆组件，51为六轴机器人。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1-4所示，本实用新型提供的一种智能仓储机器人，包括水平行走本体2、X轴直线导轨3、行走滑台4、升降机构、升降台22、六轴机器人51、水平行走驱动机构及升降驱动机构，其中水平行走本体2固定于仓库地面1上，X轴直线导轨3设置于水平行走本体2上，行走滑台4与X轴直线导轨3滑动连接，升降台22设置于行走滑台4的上方、且通过升降机构与行走滑台4连接，六轴机器人51设置于升降台22上，水平行走驱动机构设置于行走滑台4和水平行走本体2之间，用于驱动行走滑台4沿X轴直线导轨3行走，升降驱动机构设置于行走滑台4上，用于驱动升降机构沿Z轴方向伸缩。

水平行走本体2的两端设有上料平台40，水平行走本体2的两侧设有料架41，料架41可移动。行走滑台4通过X轴直线导轨3与水平行走本体2形成水平直线运动副，其行动方向为料架41的长度方向。

水平行走驱动机构包括水平行走驱动电机5、减速机6、齿轮7及齿条8，其中齿条8沿X轴方向设置于水平行走本体2上，减速机6设置于行走滑台4上、且输入端与水平行走驱动电机5连接，输出端与齿轮7连接，齿轮7与齿条8啮合。水平行走驱动电机5通过减速机6驱动齿轮7旋转，因齿轮7与齿条8啮合，所述齿轮7在齿条8上滚动，从而带动行走滑台4沿X轴直线导轨3行走，此为仓储的第一运动轴，即水平行走轴。

六轴机器人51包括依次连接的底座23、腰座24、大臂25、三轴26、小臂27、腕轴28、法兰29及端拾器30，其中底座23与升降台22固定，底座23与腰座24做水平旋转运动，腰座24与大臂25做旋转运动，大臂25与三轴26做旋转运动，三轴26与小臂27做旋转运动，小臂27与腕轴28做旋转运动，腕轴28与法兰29做旋转运动。六个旋转运动为垂直关节构型，端拾器30与法兰29连接。

本实用新型的实施例中，升降机构包括四组支撑杆组件50。

如图2所示，行走滑台4上设有相互平行的四组Y轴直线导轨17，其中两组Y轴直线导轨17位于升降驱动机构的一侧，另外两组位于升降驱动机构的另一侧。四组支撑杆组件50设置于Y轴直线导轨17的两端、且分别与相对应的Y轴直线导轨17滑动连接。

支撑杆组件50包括长支撑杆18、短支撑杆19、固定轴承座20、移动轴承座16及支撑杆固定座21，其中固定轴承座20固定在行走滑台4上、且位于相对应的Y轴直线导轨17的端部，移动轴承座16与相对应的Y轴直线导轨17滑动连接，长支撑杆18的下端与移动轴承座16铰接，上端与升降台22上设有的支撑杆固定座21铰接，短支撑杆19的下端与固定轴承座20铰接，上端与长支撑杆18的中间位置铰接。

进一步地，短支撑杆19的长度是长支撑杆18的长度的二分之一。

升降驱动机构设置于行走滑台4的中间位置，升降驱动机构包括升降电机9、带传动机构、丝杠13、旋转螺母14及螺母转接件15，其中丝杠13与Y轴直线导轨17平行地设置于行走滑台4上、且可转动，升降电机9安装在行走滑台4上、且输出端通过带传动机构与丝杠13连接，旋转螺母14与丝杠13连接成螺纹副，旋转螺母14通过螺母转接件15与位于同侧的两组支撑杆组件50中的移动轴承座16连接。

带传动机构包括小带轮10、同步带11及大带轮12，其中小带轮10设置于升降电机9的输出轴上，大带轮12设置于丝杠13的端部、且通过同步带11与小带轮10连接。

升降电机9通过小带轮10、同步带11及大带轮12使得丝杠13减速旋转运动，丝杠13通过旋转螺母14驱动螺母转接件15沿Y轴方向水平移动，螺母转接件15可以推拉移动轴承座16运动，移动轴承座16通过Y轴直线导轨17与行走滑台4形成直线运动副，实现支撑杆组件50的伸缩动作。

四组支撑杆组件50形成稳定的升降机构，升降机构为此仓储系统的第二轴，即为升降轴，运动方向为Z轴，可以沿Z轴做升降运动。

如图5所示，上料平台40上设有用于检测货物39放置方向正确性的三个检测传感器，分别为第一检测传感器35、第二检测传感器36及第三检测传感器37，第二检测传感器36和第三检测传感器37协同距离检测，第一检测传感器35可以判断垂直于巷道方向的水平位移。在货物39放置于上料平台40后，三个检测传感器可以检测到货物39与上料平台40的平行度、旋转角度以及在巷道长度方向的位移。三个检测传感器共同确认货物39在上料平台40的位置是否准确，同时可以检测到货物39放置方向的正确性。

如图6所示，端拾器30上设有向上检测传感器31、侧向检测传感器32及向前检测传感器33，此三组检测传感器可以使机器人在仓库自动运行过程中，感知仓库所有物体的三个方向，即空间位置。高度方向检测传感器31可以感知所载货物39是否中途掉落。

如图7所示，六轴机器人51末端的端拾器30上设有视觉系统34和温度传感器，视觉系统34可以作为机器人的视觉感知系统，感知仓储系统内实时情况。

本实用新型的智能仓储机器人具有八组空间运动轴，其工作原理是：

水平行走轴移动到适当位置，升降轴降到最低，六轴机器人51的六轴进行空间耦合，可以使端拾器30的取货位置取到最低位，端拾器30的下表面可以接近水平行走本体2的上表面，即最低货位可以做到其它仓储系统不具备的空间位置，六轴机器人51此时呈“弯腰下探”姿势，如图6所示。水平行走轴与升降轴保持原有姿态，六轴机器人51的六轴进行空间耦合，将端拾器30移出。水平行走轴移动到适当位置，同时升降轴正向运动(上升)，六轴机器人51的六轴进行空间耦合，将端拾器30移动至料架41的顶部，准备取货。水平行走轴与升降轴保持原有姿态，六轴机器人51的六轴进行空间耦合，完成料架41的高工位的取货动作，如图8所示。

目前，现有的智能仓储单元主要是通过三坐标机械手完成取放物料，必要时会增加旋转轴。因本身运动自由度数量的缺陷，无法完成高密度、空间狭小等复杂仓储料架的取货。除此之外，取料机械手无法实现作业面低于机械手固定平台表面的仓储料架工位的取放动作。本实用新型的智能仓储机器人共有八组自由度，包括两组直线运动轴以及六组旋转运动轴，可以适应复杂的仓储料架的工位布置；机器人可以完成仓储料架的底层取料动作，且底层物料高度可以低于机器人固定平台的上表面。本实用新型由于其本身的灵活性，可以在狭窄的空间取货，且可以实现“弯腰下探”等复杂动作，保证仓储物流系统无死角的取料功能。即机器人本体的六轴自由度可以在升降和滑动的二自由度台面上进行“弯腰下探”和“举手取货”。“弯腰下探”为机器人末端货叉，可以取货到最低一层，位置略高于轨道上面；“举手取货”为机器人本体的六轴自由度可以在升降和滑动的二自由度台面上，“举手取货”取货到最高层，最高面略低于厂房最高处。系统可以利用水平行走轴，在长度方向进行仓库调度批量管理，机器人完成从上到下一组程序规划后，对应的其他组列高度，运行程序，可以利用机器人控制器对货架整体标定，以其补偿系统运行误差，进行智能或者智慧规划。机器人末端搭载监控视觉，控制系统可以对养殖生命科学对象，例如老鼠，进行在线活体检测，如果有病死老鼠立即上传给总控系统。机器人末端搭载体温传感器，控制系统可以对养殖生命科学对象，例如老鼠，进行在线体温判断，如果有体温非正常活体对象，立即上传给总控系统。

本实用新型由于其本身的灵活性，可以在狭窄的空间取货，相比较堆垛机结构，没有立柱，系统刚性更好保证，尤其控制噪音，效果显著，更加符合GB14925-2010实验动物环境及设施，洁净气流和生命科学的无菌环境更好控制和管理。

本实用新型由于其本身的灵活性，可以在狭窄的空间取货，相比较堆垛机结构，没有天轨(房顶的轨道)，厂房顶部可以对光源和洁净气流的入口风向更好规划，洁净气流和生命科学的无菌环境更好控制和管理。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能仓储机器人，其特征在于，包括水平行走本体(2)、X轴直线导轨(3)、行走滑台(4)、升降机构、升降台(22)、六轴机器人(51)、水平行走驱动机构及升降驱动机构，其中X轴直线导轨(3)设置于水平行走本体(2)上，行走滑台(4)与X轴直线导轨(3)滑动连接，升降台(22)设置于所述行走滑台(4)的上方、且通过升降机构与所述行走滑台(4)连接，所述六轴机器人(51)设置于所述升降台(22)上，所述水平行走驱动机构设置于所述行走滑台(4)和水平行走本体(2)之间，用于驱动所述行走滑台(4)沿X轴直线导轨(3)行走，所述升降驱动机构设置于所述行走滑台(4)上，用于驱动所述升降机构沿Z轴方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述升降机构包括四组可伸缩的支撑杆组件(50)，所述行走滑台(4)上设有相互平行的四组Y轴直线导轨(17)，四组所述支撑杆组件(50)设置于Y轴直线导轨(17)的两端、且分别与相对应的Y轴直线导轨(17)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述支撑杆组件(50)包括长支撑杆(18)、短支撑杆(19)、固定轴承座(20)、移动轴承座(16)及支撑杆固定座(21)，其中固定轴承座(20)固定在所述行走滑台(4)上、且位于相对应的Y轴直线导轨(17)的端部，移动轴承座(16)与相对应的Y轴直线导轨(17)滑动连接，长支撑杆(18)的下端与移动轴承座(16)铰接，上端与所述升降台(22)上设有的支撑杆固定座(21)铰接，所述短支撑杆(19)的下端与所述固定轴承座(20)铰接，上端与所述长支撑杆(18)的中间位置铰接。

4.根据权利要求3所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述短支撑杆(19)的长度是所述长支撑杆(18)的长度的二分之一。

5.根据权利要求3所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述升降驱动机构设置于所述行走滑台(4)的中间位置，所述升降驱动机构包括升降电机(9)、带传动机构、丝杠(13)、旋转螺母(14)及螺母转接件(15)，其中丝杠(13)与所述Y轴直线导轨(17)平行地设置于所述行走滑台(4)上、且可转动，所述升降电机(9)安装在所述行走滑台(4)上、且输出端通过带传动机构与丝杠(13)连接，所述旋转螺母(14)与丝杠(13)连接成螺纹副，所述旋转螺母(14)通过螺母转接件(15)与位于同侧的两组所述支撑杆组件(50)中的移动轴承座(16)连接。

6.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述水平行走驱动机构包括水平行走驱动电机(5)、减速机(6)、齿轮(7)及齿条(8)，其中齿条(8)沿X轴方向设置于所述水平行走本体(2)上，所述减速机(6)设置于所述行走滑台(4)上、且输入端与水平行走驱动电机(5)连接，输出端与齿轮(7)连接，所述齿轮(7)与所述齿条(8)啮合。

7.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述六轴机器人(51)末端的端拾器(30)上设有向上检测传感器(31)、侧向检测传感器(32)及向前检测传感器(33)，通过三组检测传感器感知仓库的空间位置。

8.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述六轴机器人(51)末端的端拾器(30)上设有视觉系统(34)和温度传感器，所述视觉系统(34)用于感知仓储系统内实时情况。

9.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述水平行走本体(2)的两侧设有料架(41)，所述料架(41)可移动。

10.根据权利要求1所述的智能仓储机器人，其特征在于，所述水平行走本体(2)的两端设有上料平台(40)，所述上料平台(40)上设有用于检测货物(39)放置方向正确性的检测传感器。

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