CN211741927U - 一种基于二维码导航的机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于二维码导航的机器人，包括机器人本体；二维码识别装置，所述二维码识别装置设置在所述机器人本体的底部并识别铺设在工作区域的地面上的二维码标识；货物运输装置，所述货物运输装置与所述机器人本体相连接，所述机器人本体通过所述货物运输装置实现目标货物的自动装取和自动卸放。本申请的机器人能够基于二维码实现定位和导航，实现一种结构简单、占用空间小且移动方便的自驱动机器人。

Description

一种基于二维码导航的机器人

技术领域

本申请涉及仓储物流技术领域，特别涉及一种基于二维码导航的机器人。

背景技术

随着科技的发展，包括叉车在内的自驱动机器人的应用范围越来越广，使得工厂的自动化程度越来越高，节省了人工成本。然而，现有的自驱动机器人不仅结构复杂，体积庞大，占用空间较大，而且不方便移动。另外，针对驱动机器人目前采用的导航大多属于SLAM导航，而SLAM导航对场地要求较高，需要有较多的参照物才能够正常运行，因此对场地布置要求较高导致物流运输成本较高。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于二维码导航的机器人。

为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：

一种基于二维码导航的机器人，包括：

机器人本体；

二维码识别装置，所述二维码识别装置设置在所述机器人本体的底部并识别铺设在工作区域的地面上的二维码标识；

货物运输装置，所述货物运输装置与所述机器人本体相连接，所述机器人本体通过所述货物运输装置实现目标货物的自动装取和自动卸放。

可选的，在所述机器人本体上设有容置槽；

所述货物运输装置包括：

底座机构，所述底座机构通过伸缩机构与所述机器人本体相连接，所述伸缩机构驱动所述底座机构伸出于所述容置槽的外部，或使所述底座机构收缩于所述容置槽内；

升降机构，所述升降机构安装在所述底座机构上并随所述底座机构共同运动；

叉齿，所述叉齿安装在所述升降机构上并在所述升降机构的作用下升高至所述机器人本体的上方或下方至所述容置槽内。

可选的，所述伸缩机构包括：

伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机安装在所述机器人本体上并与所述直线传动机构驱动连接；

直线传动机构，所述直线传动机构与所述底座机构相连接，所述伸缩驱动电机驱动直线传动机构沿中心轴做往复直线运动；

所述直线传动机构在所述伸缩驱动电机的驱动下，带动所述底座机构沿所述中心轴伸出于所述机器人本体的外部。

可选的，所述升降机构包括：

至少一个折叠升举架，所述折叠升举架两端分别与所述底座机构和叉齿相连接，通过打开或折叠所述折叠升举架从而实现所述叉齿相对所述底座机构的上升或下降。

可选的，所述货物运输装置还包括：

刹车件，所述刹车件设置在所述底座机构的端部从而限制所述底座机构与所述机器人本体共同运动；

支撑轮，所述支撑轮设置在所述底座机构的底部，在所述支撑轮通过压力的作用接触所述工作区域的地面时，所述支撑轮在摩擦力的作用下限制所述底座机构与所述机器人本体共同运动。

可选的，在所述机器人本体通过所述货物运输装置自动装取所述目标货物时，所述伸缩机构驱动所述底座机构伸出于所述机器人本体的外部，使所述底座机构移动至容纳有所述目标货物的目标容器的存放位置，通过所述升降机构打开使得所述叉齿将所述目标容器从所述存放位置托起，所述机器人本体相对于所述叉齿移动至所述目标容器的下方，所述升降机构收缩使得所述目标容器位于所述机器人本体上。

可选的，在所述机器人本体通过所述货物运输装置自动卸放所述目标货物时，所述升降机构打开使得所述叉齿将所述目标容器从所述机器人本体上托起，所述伸缩机构驱动所述底座机构伸出于所述机器人本体的外部，使所述底座机构移动至卸放位置，所述升降机构收缩使得所述目标容器置于所述卸放位置上，所述底座机构相对于所述机器人本体缩回至所述容置槽内。

可选的，所述机器人还包括：

多个驱动轮，所述多个驱动轮分别设置在所述机器人本体的两侧使得所述机器人本体自由活动；

多个车轮驱动机构，所述多个车轮驱动机构设置在所述机器人本体的底部并分别与每个所述驱动轮相连接，所述车轮驱动机构驱动所述驱动轮转动从而使得所述机器人本体进行移动。

可选的，所述机器人还包括：

视觉识别装置，所述视觉识别装置沿所述机器人本体的周侧设置并识别所述工作区域的环境和所述目标货物对应的二维码标识。

可选的，机器人还包括：

控制装置，所述控制装置分别与机器人本体和货物运输装置、二维码识别装置和视觉识别装置相连接；

所述控制装置还与工作区域内的控制服务器或控制终端通信连接，并根据所述视觉识别装置和所述控制服务器或控制终端的控制指令，实现对所述机器人本体和货物运输装置的控制。

本申请的基于二维码导航的机器人通过在机器人本体上设置货物运输装置和二维码识别装置，通过二维码识别装置使得机器人能够基于铺设在工作区域的地面上的二维码实现自身定位，并且能够利用铺设在工作区域的地面上的二维码标识进行导航定位，并通过所述货物运输装置实现目标货物的自动装取和自动卸放，实现一种结构简单、占用空间小且移动方便的自驱动机器人。

附图说明

图1是本申请实施例的机器人的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的机器人的仰视图；

图3是本申请实施例的机器人移动至目标货物的存放位置时的示意图；

图4是本申请实施例的机器人装取目标货物的结构示意图；

图5是本申请实施例的机器人托举目标货物的结构示意图；

图6是本申请实施例的机器人运输目标货物的结构示意图；

图7是本申请实施例的机器人运输目标货物的另一结构示意图。

附图标记

10-机器人，11-机器人本体，12-驱动轮，13-车轮驱动机构，14-容置槽，20-货物运输装置，21-底座机构，22-伸缩机构，221-驱动电机，222-中心轴，23-升降机构，24-叉齿，30-目标容器，40-二维码识别装置。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

首先，对本发明一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。

自驱动机器人：即自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)，是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。

SLAM导航：SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)即同步定位与建图，指在未知的环境中，机器人通过自身所携带的内部传感器(编码器、IMU等)和外部传感器(激光传感器或者视觉传感器)来对自身进行定位，并在定位的基础上利用外部传感器获取的环境信息增量式的构建环境地图。

本申请提供一种基于二维码导航的机器人10，如图1和图2所示，包括机器人本体11、二维码识别装置40和货物运输装置20，所述二维码识别装置40设置在所述机器人本体11的底部并识别铺设在工作区域的地面上的二维码标识，所述货物运输装置20与所述机器人本体11相连接，所述机器人本体11通过所述货物运输装置20实现目标货物的自动装取和自动卸放。

在本申请的实施例中，所述工作区域可以是存储仓库，所述二维码识别装置40可以识别铺设在仓库内的地面上的二维码标识，每个二维码标识均对应仓库内的一个位置，机器人10通过二维码识别装置40识别仓库内的二维码标识对自身进行定位，也可以利用仓库内的二维码标识进行导航，从而运行到目标地点，在目标货物上设置有二维码标识，机器人10运行到所述目标地点后，机器人10通过视觉识别装置识别所述目标货物上的二维码标识，若与目标货物的信息对应，则所述机器人10即可通过所述货物运输装置20实现目标货物的自动装取和自动卸放；可以理解的是，根据实际情况，识别装置不局限于视觉识别，还可以为其他形式，例如，机器人10上可以设置射频读取器，在目标货物上贴设电子标签，射频读取器通过读取目标货物上的电子标签，若读取到的电子标签与目标货物的相对应，则机器人10通过货物运输装置20实现目标货物的自动装取和自动卸放。

本申请通过在机器人本体11上设置货物运输装置20和二维码识别装置40，通过二维码识别装置40使得机器人10能够基于铺设在工作区域的地面上的二维码实现自身定位，并且能够利用铺设在工作区域的地面上的二维码标识进行导航定位，并通过所述货物运输装置20实现目标货物的自动装取和自动卸放，实现一种结构简单、占用空间小且移动方便的自驱动机器人。可以理解的是，工作区域地面上也可以铺设类二维码标识，类二维码标识可以理解为与二维码相似但不同的一种标识码，用于对机器人进行定位或导航，本申请中的二维码识别装置40设置为可以识别类二维码标识的装置，通过识别类二维码标识实现对机器人10的定位或导航。

在本申请的实施例中，如图2所示，在所述机器人本体11上设有容置槽14，所述货物运输装置20包括底座机构21、伸缩机构22、升降机构23和叉齿24，所述底座机构21通过伸缩机构22与所述机器人本体11相连接，所述伸缩机构22驱动所述底座机构21伸出于所述容置槽14的外部，或使所述底座机构21收缩于置槽14内，所述升降机构23安装在所述底座机构21上并随所述底座机构21共同运动，所述叉齿24安装在所述升降机构23上并在所述升降机构23的作用下升高至所述机器人本体11的上方或下方至所述容置槽14内。

在上述实施例中，所述伸缩机构22包括伸缩驱动电机221和直线传动机构，所述伸缩驱动电机221安装在所述机器人本体11上并与所述直线传动机构驱动连接，所述直线传动机构与所述底座机构21相连接，所述伸缩驱动电机221驱动直线传动机构沿中心轴222做往复直线运动，所述直线传动机构在所述伸缩驱动电机221的驱动下，带动所述底座机构21沿所述中心轴222伸出于所述容置槽14的外部，或使所述底座机构21收缩于所述容置槽14内。

本申请通过所述伸缩驱动电机221和直线传动机构驱动所述底座机构21，可以方便地控制所述底座机构21的移动距离，具有取货方便且节省空间的优点，同时，为便于对叉齿24的伸出位置进行精确控制，可以将伸缩驱动电机221设为步进电机。

在上述实施例中，所述升降机构23包括至少一个折叠升举架，所述折叠升举架两端分别与所述底座机构21和叉齿24相连接，通过打开或折叠所述折叠升举架从而实现所述叉齿24相对所述底座机构21的上升或下降，具有稳定牢固且简单方便的优点。同时，在不使用所述升降机构23时，所述折叠升举架在折叠后，可使所述叉齿24与所述底座机构21相互贴合，从而减少所述货物运输装置20的占用空间，可进一步减小所述机器人10的体积，进而减小其占用空间。

可选的，在所述底座机构21与所述叉齿24之间均匀设置有多个折叠升举架，从而使得整个货物运输装置20的受力更均衡，在装卸物料时更加稳定可靠。此外，还可以将所述升降机构23设置为具有立式导轨的结构，使得所述叉齿24能够沿所述立式导轨进行移动。

在上述实施例中，如图3至图7所示，在所述机器人本体11通过所述货物运输装置20自动装取所述目标货物时，所述伸缩机构22驱动所述底座机构21伸出于所述机器人本体11的外部，使所述底座机构21移动至容纳有所述目标货物的目标容器30的存放位置，通过所述升降机构23打开使得所述叉齿24将所述目标容器30从所述存放位置托起，所述机器人本体11相对于所述叉齿24移动至所述目标容器30的下方，即可使所述伸缩机构22反向移动使其缩回到所述机器人本体11的内侧，或者使所述伸缩机构22保持不动而使所述机器人本体11在驱动轮12的带动下移动到所述目标容器30的下方，所述升降机构23收缩使得所述目标容器30位于所述机器人本体11上，即所述升降机构23下降到所述机器人本体11的下方，使目标容器30位于所述机器人本体11的顶部，即完成装货过程。

在运输过程中，所述叉齿24不受力，所述目标容器30依靠机器人本体11承担，从而减小了对叉齿24的要求，提高了所述升降机构23的寿命和可靠性。此外，当叉齿24抬起目标容器30后，可保持叉齿24不动而使机器人本体11相对于叉齿24移动至托盘下方，其相对于叉齿24在伸缩机构22的带动下向机器人本体11移动的方案来说，可避免支撑目标容器30的叉齿24在移动中发生晃动，保护托盘处于稳定状态。

在上述实施例中，如图3至图7所示，在所述机器人本体11通过所述货物运输装置20自动卸放所述目标货物时，所述升降机构23打开使得所述叉齿24将所述目标容器30从所述机器人本体11上托起，使目标容器30与机器人本体11脱离，所述伸缩机构22驱动所述底座机构21伸出于所述机器人本体11的外部，使所述底座机构21移动至卸放位置，所述升降机构23收缩使得所述目标容器30置于所述卸放位置上，使目标容器30搁置于卸放位置的物料架或其他物体上，使得所述叉齿24与所述目标容器30分离，所述底座机构21相对于所述机器人本体11缩回至所述容置槽14内，即所述伸缩机构22也可反向移动使其缩回到所述机器人本体11的内侧，也可通过使所述机器人本体11的移动实现所述伸缩机构22的相对缩回，从而完成卸货过程。

在上述实施例中，所述货物运输装置20还包括刹车件和支撑轮，在机器人10自动装取所述目标货物的过程中，在所述叉齿24保持不动而所述机器人本体11相对于叉齿24移动时，为了使所述叉齿24为了保持不动，可借助外力的作用达到目的。例如，可以在所述底座机构21的端部设置刹车件，用于抵住所述底座机构21对其进行固定，以避免底座机构21随机器人本体11向前移动。此外，所述货物运输装置20还可包括设于底座机构21的底部的支撑轮，在所述支撑轮通过压力的作用接触所述工作区域的地面时，所述支撑轮使其与地面(或其他物体表面)之间具有一定的摩擦力，使得机器人本体11在移动时所述叉齿24保持不动，即所述支撑轮在摩擦力的作用下限制所述底座机构21与所述机器人本体11共同运动。

可选的，所述目标容器30可以是托盘。

本申请通过伸缩机构22实现货物运输装置20的整体位移，使得底座机构21能够伸缩于机器人本体11的内侧和外侧，并通过升降机构23和叉齿24实现对目标货物的装卸，实现了稳定可靠且自动化程度高的物流运输，具有取货方便且节省空间的优点。

在本申请的实施例中，如图1和图2所示，所述机器人10还包括多个驱动轮12和多个车轮驱动机构13，所述多个驱动轮12分别设置在所述机器人本体11的两侧使得所述机器人本体11自由活动，所述多个车轮驱动机构13设置在所述机器人本体11的底部并分别与每个所述驱动轮12相连接，所述车轮驱动机构13驱动所述驱动轮12转动从而使得所述机器人本体11进行移动。

可选的，所述驱动轮12为万向轮，便于向各方向转向，提高运输灵活性，以适用于狭窄空间内对目标货物进行搬运。

本申请利用车轮驱动机构13驱动所述驱动轮12转动，从而实现对机器人10的驱动，以及实现对于所述机器人本体11和所述货物运输装置20的驱动，从而可以对放置在所述机器人本体11上的目标货物进行移动。

在本申请的实施例中，如图1所示，所述二维码识别装置40和视觉识别装置包括摄像头，所述摄像头设置于所述机器人本体11的底部、两端和/或两侧，所述二维码识别装置40和视觉识别装置通过沿所述机器人本体的周侧设置所述摄像头获取所述机器人本体11周围的障碍物的形状结构和所述机器人本体11与障碍物之间的距离，并通过所述摄像头对所述铺设在工作区域的地面上的二维码标识或所述目标货物对应的二维码标识进行扫码从而获取所述目标货物对应的货物信息。例如，在仓库中货物较多的情况下，通过本申请的机器人10对目标货物进行搬运时，所述机器人10移动至目标货物所在的存放位置后，通过摄像头扫描目标货物对应的二维码，以确保其所搬运的货物正确。

可选的，所述摄像头可以设置于所述机器人本体11前侧的中部位置，使其在装货、卸货及搬运过程中，能够对准所要搬运的目标货物。

在本申请的实施例中，所述机器人10还包括控制装置，所述控制装置分别与机器人本体11、货物运输装置20和视觉识别装置相连接，所述控制装置还与工作区域内的控制服务器或控制终端通信连接，并根据所述视觉识别装置和所述控制服务器或控制终端的控制指令，实现对所述机器人本体11和货物运输装置20的控制。

可选的，所述控制装置可以为远程控制器，从而通过操作员对整个机器人10进行远程人工控制。同时，所述控制装置也可以是人工智能控制器，从而通过控制服务器实现完全自主地对整个机器人10进行控制。例如，机器人10可以根据控制服务器的指令，通过二维码识别装置40利用铺设在工作区域的地面上的二维码标识进行导航定位，并运行到目标地点，由于机器人本体11上设置有摄像头，目标货物上设置有二维码标识，在机器人10运行到目标地点后，所述机器人本体11上的摄像头能够获取目标货物上的二维码标识，若与目标货物的信息对应，则所述货物运输装置20即可通过所述伸缩机构22和所述升降机构23完成对目标货物的搬运。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于二维码导航的机器人，其特征在于，包括：

机器人本体(11)；

二维码识别装置(40)，所述二维码识别装置(40)设置在所述机器人本体(11)的底部并识别铺设在工作区域的地面上的二维码标识；

货物运输装置(20)，所述货物运输装置(20)与所述机器人本体(11)相连接，所述机器人本体(11)通过所述货物运输装置(20)实现目标货物的自动装取和自动卸放。

2.根据权利要求1所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，在所述机器人本体(11)上设有容置槽(14)；

所述货物运输装置(20)包括：

底座机构(21)，所述底座机构(21)通过伸缩机构(22)与所述机器人本体(11)相连接，所述伸缩机构(22)驱动所述底座机构(21)伸出于所述容置槽(14)的外部，或使所述底座机构(21)收缩于所述容置槽(14)内；

升降机构(23)，所述升降机构(23)安装在所述底座机构(21)上并随所述底座机构(21)共同运动；

叉齿(24)，所述叉齿(24)安装在所述升降机构(23)上并在所述升降机构(23)的作用下升高至所述机器人本体(11)的上方或下方至所述容置槽(14)内。

3.根据权利要求2所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，所述伸缩机构(22)包括：

伸缩驱动电机(221)，所述伸缩驱动电机(221)安装在所述机器人本体(11)上并与直线传动机构驱动连接；

直线传动机构，所述直线传动机构与所述底座机构(21)相连接，所述伸缩驱动电机(221)驱动直线传动机构沿中心轴(222)做往复直线运动；

所述直线传动机构在所述伸缩驱动电机(221)的驱动下，带动所述底座机构(21)沿所述中心轴(222)伸出于所述容置槽(14)的外部，或使所述底座机构(21)收缩于所述容置槽(14)内。

4.根据权利要求2所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，所述升降机构(23)包括：

至少一个折叠升举架，所述折叠升举架两端分别与所述底座机构(21)和叉齿(24)相连接，通过打开或折叠所述折叠升举架从而实现所述叉齿(24)相对所述底座机构(21)的上升或下降。

5.根据权利要求2所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，所述货物运输装置(20)还包括：

刹车件，所述刹车件设置在所述底座机构(21)的端部从而限制所述底座机构(21)与所述机器人本体(11)共同运动；

支撑轮，所述支撑轮设置在所述底座机构(21)的底部，在所述支撑轮通过压力的作用接触所述工作区域的地面时，所述支撑轮在摩擦力的作用下限制所述底座机构(21)与所述机器人本体(11)共同运动。

6.根据权利要求2所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，在所述机器人本体(11)通过所述货物运输装置(20)自动装取所述目标货物时，所述伸缩机构(22)驱动所述底座机构(21)伸出于所述机器人本体(11)的外部，使所述底座机构(21)移动至容纳有所述目标货物的目标容器(30)的存放位置，通过所述升降机构(23)打开使得所述叉齿(24)将所述目标容器(30)从所述存放位置托起，所述机器人本体(11)相对于所述叉齿(24)移动至所述目标容器(30)的下方，所述升降机构(23)收缩使得所述目标容器(30)位于所述机器人本体(11)上。

7.根据权利要求6所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，在所述机器人本体(11)通过所述货物运输装置(20)自动卸放所述目标货物时，所述升降机构(23)打开使得所述叉齿(24)将所述目标容器(30)从所述机器人本体(11)上托起，所述伸缩机构(22)驱动所述底座机构(21)伸出于所述机器人本体(11)的外部，使所述底座机构(21)移动至卸放位置，所述升降机构(23)收缩使得所述目标容器(30)置于所述卸放位置上，所述底座机构(21)相对于所述机器人本体(11)缩回至所述容置槽(14)内。

8.根据权利要求1所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，还包括：

多个驱动轮(12)，所述多个驱动轮(12)分别设置在所述机器人本体(11)的两侧使得所述机器人本体(11)自由活动；

多个车轮驱动机构(13)，所述多个车轮驱动机构(13)设置在所述机器人本体(11)的底部并分别与每个所述驱动轮(12)相连接，所述车轮驱动机构(13)驱动所述驱动轮(12)转动从而使得所述机器人本体(11)进行移动。

9.根据权利要求1所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，还包括：

视觉识别装置，所述视觉识别装置沿所述机器人本体(11)的周侧设置并识别所述工作区域的环境和所述目标货物对应的二维码标识。

10.根据权利要求9所述的基于二维码导航的机器人，其特征在于，还包括：

控制装置，所述控制装置分别与机器人本体(11)、货物运输装置(20)、二维码识别装置(40)和视觉识别装置相连接；

所述控制装置还与工作区域内的控制服务器或控制终端通信连接，并根据所述视觉识别装置和所述控制服务器或控制终端的控制指令，实现对所述机器人本体(11)、货物运输装置(20)的控制。

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