CN211802462U - 移动式智能货物抓取与运输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种移动式智能货物抓取与运输装置,包括控制模块、移动平台、视觉模块、执行模块以及收集装置，所述控制模块分别与所述移动平台、所述执行模块以及所述视觉模块相连，所述执行模块与所述收集装置相连，其中所述控制模块包括中央控制器、机械臂控制器以及移动平台控制器，所述中央控制器包括工控机，所述工控机与所述视觉模块相连，所述移动平台控制器与所述移动平台相连，所述执行模块包括设置在所述移动平台上的机械臂，所述工控机通过所述机械臂控制器与所述机械臂相连，所述收集装置包括可沿所述移动平台运动的货篮，所述机械臂将抓取的货物置放在所述货篮内。本实用新型能快速地分拣各类不同种类货物，提高工作效率。

Description

移动式智能货物抓取与运输装置

技术领域

本实用新型涉及分拣货物的技术领域，尤其是指一种移动式智能货物抓取与运输装置。

背景技术

随着人工智能的不断发展，许多企业都将智能设备引入自身的服务过程。智能化分拣搬运技术作为先进制造业的支撑技术，对社会生产力的发展起着越来越重要的作用。随着我国物流产业的迅速发展，不断增长的市场需求与分拣效率之间的矛盾，对物流分拣设备的分拣效率提出了更高的要求，实现分拣的自动化可以保护工人的人身安全、减少产品的破损、快速地拣选货物，提高物流流转效率。当代物流分拣机器人多是实现对规则箱体的搬运，分拣需是机器配合人工分拣，不但任务繁重，而且工作效率低。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中任务繁重，而且工作效率低的问题，从而提供一种避免人为参与，而且工作效率高的移动式智能货物抓取与运输装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种移动式智能货物抓取与运输装置，包括控制模块、移动平台、视觉模块、执行模块以及收集装置，所述控制模块分别与所述移动平台、所述执行模块以及所述视觉模块相连，所述执行模块与所述收集装置相连，其中所述控制模块包括中央控制器、机械臂控制器以及移动平台控制器，所述中央控制器包括工控机，所述工控机与所述视觉模块相连，所述移动平台控制器与所述移动平台相连，所述执行模块包括设置在所述移动平台上的机械臂，所述工控机通过所述机械臂控制器与所述机械臂相连，所述收集装置包括可沿所述移动平台运动的货篮，所述机械臂将抓取的货物置放在所述货篮内，且所述货篮位于第一位置，当货物抓取完成后，所述移动平台控制器驱动所述移动平台移动至货物周转处，所述货篮移动至第二位置，将货物推出。

在本实用新型的一个实施例中，所述视觉模块包括图像处理模块，所述图像处理模块与所述中央控制器相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述视觉模块还包括第一摄像头、第二摄像头以及固定支架，且所述第一摄像头和所述第二摄像头通过所述固定支架固定在所述移动平台。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一摄像头和所述第二摄像头之间的距离根据所述第一摄像头和所述第二摄像头的视场范围设定。

在本实用新型的一个实施例中，所述执行模块包括供气装置、真空发生器、柔性吸盘以及电动舵机，所述供气装置通过所述真空发生器与所述柔性吸盘相连，所述柔性吸盘与所述电动舵机相连，所述电动舵机与所述机械臂控制器相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述供气装置包括通过管路依次连接的储气罐、气泵控制器、压力控制器以及电磁阀，其中所述电磁阀与所述机械臂控制器相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述移动平台的前端设有测距传感器，所述测距传感器与所述移动平台控制器相连

在本实用新型的一个实施例中，所述移动平台还包括电源装置，所述电源装置包括锂电池。

在本实用新型的一个实施例中，所述货篮的下方设有电动推杆，且所述电动推杆与所述机械臂控制器相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述中央控制器还包括显示器，所述显示器安装在所述移动平台上。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的移动式智能货物抓取与运输装置，通过数字化信息处理模式，实现了货物识别、分拣、收集工作，能够代替人工完成繁重的分拣任务；集机械、电子信息、智能技术于一体，能够快速地分拣各类不同种类货物，提高物流流转效率；结合摄像头、机械臂、移动平台完成对货物的全自动分拣，降低了人工成本，提高了劳动效率及舒适度，为物流分拣行业提供了一种智能装备与技术。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型移动式智能货物抓取与运输装置的示意图；

图2是本实用新型移动式智能货物抓取与运输装置工作流程图。

说明书附图标记说明：11-显示器，20-移动平台，21-测距传感器，31- 机械臂，41-货篮，42-电动推杆，51-第一摄像头51，52-第二摄像头，53- 固定支架，61-真空发生器，62-柔性吸盘，63-电动舵机，64-储气罐，65- 气泵控制器，66-压力控制器。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种移动式智能货物抓取与运输装置，包括控制模块、移动平台20、视觉模块、执行模块以及收集装置，所述控制模块分别与所述移动平台20、所述执行模块以及所述视觉模块相连，所述执行模块与所述收集装置相连，其中所述控制模块包括中央控制器、机械臂控制器以及移动平台控制器，所述中央控制器包括工控机，所述工控机与所述视觉模块相连，所述移动平台控制器与所述移动平台20相连，所述执行模块包括设置在所述移动平台20上的机械臂31，所述工控机通过所述机械臂控制器与所述机械臂31相连，所述收集装置包括可沿所述移动平台20运动的货篮41，所述机械臂31将抓取的货物置放在所述货篮41内，且所述货蓝41位于第一位置，当货物抓取完成后，所述移动平台控制器驱动所述移动平台20移动至货物周转处，所述货篮41移动至第二位置，将货物推出。

本实施例所述移动式智能货物抓取与运输装置，包括控制模块、移动平台20、视觉模块、执行模块以及收集装置，所述控制模块分别与所述移动平台20、所述执行模块以及所述视觉模块相连，所述执行模块与所述收集装置相连，其中所述控制模块包括中央控制器、机械臂控制器以及移动平台控制器，所述移动平台控制器主要负责构建场景地图，控制所述移动平台 20整体移动，所述移动平台20用于物流分拣机器人的整体移动，所述中央控制器主要负责信息接收与发送、逻辑判断、数据存储与转换功能，所述中央控制器包括工控机，所述工控机与所述视觉模块相连，所述工控机用于控制指令的接收及发送，所述工控机对所述视觉模块采集的货物图像进行视觉匹配，确定货物品种及数量信息，并根据货物信息确定货物吸取方式，所述移动平台控制器与所述移动平台20相连，所述移动平台控制器负责构建场景地图，控制所述移动平台20可以按照规定的路径行驶，从而有利于实现智能行驶，所述执行模块包括设置在所述移动平台20上的机械臂31，所述工控机通过所述机械臂控制器与所述机械臂31相连，所述工控机给所述机械臂控制器发送对应控制指令，根据图像精确定位需要吸取货物上的待吸部位，获得待吸部位的图像坐标信息，并转化为空间位置信息发送给所述机械臂控制器，由所述机械臂控制器控制所述机械臂31运动到目标位置吸取货物，所述收集装置包括可沿所述移动平台20运动的货篮41，所述机械臂31 将抓取的货物置放在所述货篮41内，且所述货篮41位于第一位置，当货物抓取完成后，所述移动平台控制器驱动所述移动平台20移动至货物周转处，所述货篮41移动至第二位置，将货物推出，从而实现了对货物的识别、分拣、收集工作，能够代替人工完成繁重的分拣任务，而且能够快速地分拣各类不同种类货物，提高物流流转效率。

本实施例中，所述移动平台控制器根据场景地图确定导航路径，控制移动平台沿导航路径移动，或停止；停止后由所述中央控制器控制所述视觉模块采集导航路径沿途的货物图像。所述中央控制器主要负责信息接收与发送、逻辑判断、数据存储与转换功能。所述中央控制器还包括显示器，所述显示器11安装在所述移动平台20上，所述工控机用于记录视觉系统、执行系统、移动平台20的工作状态,并在所述显示器11上显示出来。所述机械臂控制器设置在移动平台上，根据空间位置信息，确定执行系统中机械臂末端的目标位置，根据吸取方式信息，设定电动舵机转动角度，控制电磁阀的通断，控制机械臂运动到目标位置吸取货物。

为了方便扫描实际场景地图，所述移动平台20的前端设有测距传感器 21，所述测距传感器21与所述移动平台控制器相连。所述测距传感器21根据用户设定的场景扫描出障碍物图像，构建场景地图发送给所述移动平台控制器，由所述移动平台控制器控制所述移动平台20按照规定的路径行驶，用户可以根据需要规定所述移动平台20行走路径及停靠点。

所述视觉模块包括图像处理模块，所述图像处理模块与所述中央控制器相连，所述中央控制器控制所述图像处理模块采集货物图像，所述视觉模块通过所述图像处理软件采集图像，然后所述由中央控制器将采集完的图像进行视觉匹配，确定货物品种及数量信息，并根据货物信息确定货物吸取方式，给所述机械臂控制器发送对应控制指令，根据图像精确定位需要吸取货物上的待吸部位，获得待吸部位的图像坐标信息，并转化为空间位置信息发送给所述机械臂控制器。

所述视觉模块还包括第一摄像头51、第二摄像头52以及固定支架53，且所述第一摄像头51和所述第二摄像头52通过所述固定支架53固定在所述移动平台20。其中所述第一摄像头51、第二摄像头52用于采集货物图像，所述固定支架53用于给摄像头的视场预设重叠面积。所述第一摄像头51和所述第二摄像头52之间的距离根据所述第一摄像头51和所述第二摄像头 52的视场范围设定。本实施例中，所述第一摄像头51和所述第二摄像头52 之间的距离为50cm，视场重叠范围为90cm×80cm，货物能够在两个摄像头的视场内同时出现。本实用新型由于结合摄像头、机械臂31、移动平台20 完成对货物的全自动分拣，降低了人工成本，提高了劳动效率及舒适度，提高了物流分拣行业的工作效率。

所述执行模块中，通过所述中央控制器给所述机械臂控制器发送控制信息，由所述机械臂控制器控制所述执行模块中吸取货物。所述执行模块包括供气装置、真空发生器61、柔性吸盘62以及电动舵机63，所述供气装置通过所述真空发生器61与所述柔性吸盘62相连，所述真空发生器61可以从所述供气装置中抽取气体，所述柔性吸盘62用于吸取各种不同大小不同形状的货物，所述电动舵机63用于控制所述柔性吸盘62吸取货物时的角度与方式。所述柔性吸盘62与所述电动舵机63相连，所述电动舵机63与所述机械臂控制器相连，通过所述机械臂控制器控制所述电动舵机63的旋转角度，从而有利于抓取不同类型的货物。所述柔性吸盘62、电动舵机63与所述真空发生器61之间通过连接件安装在所述机械臂31的末端，从而可以实现吸取货物。

所述供气装置包括通过管路依次连接的储气罐64、气泵控制器65、压力控制器66以及电磁阀，其中所述电磁阀与所述机械臂控制器相连。所述储气罐64用于存储气体，所述气泵控制器65根据所述压力控制器66设定的压力值使管路中的气体压强保持在预设范围内，为管路提供持续稳定的压力，所述电磁阀根据所述机械臂控制器发出的控制指令控制气路的通断。

所述移动平台20还包括多个驱动车轮以及多个万向轮。其中所述驱动车轮的数量为2个，用于驱动所述移动平台20移动；所述万向轮的数量为 4个，用于支撑所述移动平台20及转变车体移动方向。

所述移动平台20还包括电源装置，用于给整个控制系统提供电源，所述电源装置包括锂电池。

所述货篮41的下方设有电动推杆42，具体地，所述电动推杆42平行安装于所述货篮41的底部，用于开合所述货篮41底板，可以将货物转移出去，具体地，所述电动推杆42与所述机械臂控制器相连，在移动式智能货物抓取与运输装置收集过程中，所述机械臂控制器给所述电动推杆42发送关闭指令，控制所述电动推杆42处于前端限位处，所述货篮41底部呈全封闭状态，能够收集货物。

如图2所示，本实用新型所述移动式智能货物抓取与运输装置的工作流程如下：

第一步，建立场景地图并规定行走路线。具体地，通过所述显示器11 显示所述移动平台20状态信息，利用所述移动平台控制器驱动所述移动平台20移动，同时，所述测距传感器21根据用户设定的场景扫描出障碍物图像，构建场景地图发送给所述移动平台控制器，用户可以根据需要规定移动平台行走路径及停靠点；

第二步，获取图像信息。具体地，建立好场景地图后，装置便可以根据规定路线行走，在预先设定停靠点停止后，所述移动平台控制器发送到达停靠点信息给所述中央控制器，所述中央控制器接收到所述移动平台控制器发送的信息后，控制所述视觉系统采集货物图像，所述视觉系统通过所述图像处理软件采集图像，判断货物图像中是否存在货物，若不存在货物，则返回至第一步，若存在货物，由所述中央控制器将采集完的图像进行视觉匹配，计算货物空间位置信息，判断货物图像中是否存在货物，若不存在货物，则返回至处理货物图像的步骤，若存在货物，则确定货物品种及数量信息，并根据货物信息确定货物吸取方式，并给所述机械臂控制器发送对应控制指令，根据图像精确定位需要吸取货物上的待吸部位，获得待吸部位的图像坐标信息，并转化为空间位置信息发送给所述机械臂控制器。

第三步，执行系统完成货物的分拣。具体地，所述机械臂控制器获得运动信息后，控制所述机械臂31运动到目标位置，根据吸取方式信息，设定所述电动舵机63的转动角度，控制所述电磁阀的通断，吸取货物，判断货物图像中的货物是否吸取完毕，若没有吸取完，则返回至处理货物图像的步骤，若吸取完毕，则进一步判断所示移动平台20是否到达导航路径的终点，若到达终点，进入下一步，即开启所述电动推杆42释放货物，若没有到达终点，则返回至初始步骤。另外，对于分拣不同的货物时，若是扁平类物品，所述械机臂控制器则控制所述电动舵机63逆时针旋转90°，使所述机械臂 31末端保持俯吸姿态吸取物品，若是罐装类物品，所述机械臂控制器则控制所述电动舵机63顺时针旋转90°，可以使所述机械臂31末端保持竖直姿态吸取物品。若是其他不规则类形状物品，所述机械臂控制器还可以将电动舵机保持在0°姿态，通过调整所述机械臂的第五关节来调整所述机械臂的末端姿态。当所述机械臂31末端靠近待吸货物时，打开所述真空发生器 61，所述柔性吸盘62接近货物表面，形成一层真空层，使物品吸附于所述柔性吸盘62表面，所述机械臂31完成货物的吸取后，将货物移动于所述收集装置上方，此时关闭所述真空发生器61，货物则竖直落于所述货篮41中，完成货物的收集；同时，根据所述压力控制器66预先设定的气压稳定值 0.6Mpa，若管道中的气压处于不稳定状态，则所述气泵控制器65开始工作，通过向所述储气罐64里填充气体使得气压值保持稳定，从而保证了所述机械臂31末端能够有足够的吸附能力。

最后，利用所述收集装置对货物进行收集。具体地，在移动式智能货物抓取与运输装置收集过程中，所述机械臂控制器给所述电动推杆42发送关闭指令，控制所述电动推杆42处于前端限位处，此时所述货篮41位于第一位置，所述货篮41底部呈全封闭状态，能够收集货物。当第一个停靠点的货物拣取完毕后，所述机械臂控制器向所述中央控制器发送完成指令，所述中央控制器得到信息后向所述移动平台控制器发送行走指令，所述移动平台控制器驱动装置移动至下一个停靠点，重复执行货物分拣任务；当智能装置在用户预先设定的多个停靠点停靠完成货物的分拣抓取完成后，所述移动平台控制器驱动装置移动至货物周转处，此时所述机械臂控制器给所述电动推杆42发送开合指令，控制所述电动推杆42处于末端限位处，此时所述货篮 41移动至第二位置，所述货篮42底部呈打开状态，能够将所有货物转移出去。

本实施例中，所述控制系统包括中央控制器、机械臂控制器、移动平台控制器，且都通过螺钉固定在所述移动平台20上，且各个控制器之间通过以太网通讯协议进行通信。

所述测距传感器21是激光测距传感器。所述机械臂31是六自由度机械臂，包括6个关节和机械臂关节电机，其中所述机械臂31通过螺钉固定在所述移动平台20上，且位于所述第一摄像头51和第二摄像头52的中间，以避免遮挡摄像头的视场。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：包括控制模块、移动平台、视觉模块、执行模块以及收集装置，所述控制模块分别与所述移动平台、所述执行模块以及所述视觉模块相连，所述执行模块与所述收集装置相连，其中所述控制模块包括中央控制器、机械臂控制器以及移动平台控制器，所述中央控制器包括工控机，所述工控机与所述视觉模块相连，所述移动平台控制器与所述移动平台相连，所述执行模块包括设置在所述移动平台上的机械臂，所述工控机通过所述机械臂控制器与所述机械臂相连，所述收集装置包括可沿所述移动平台运动的货篮，所述机械臂将抓取的货物置放在所述货篮内，且所述货篮位于第一位置，当货物抓取完成后，所述移动平台控制器驱动所述移动平台移动至货物周转处，所述货篮移动至第二位置，将货物推出。

2.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述视觉模块包括图像处理模块，所述图像处理模块与所述中央控制器相连。

3.根据权利要求2所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述视觉模块还包括第一摄像头、第二摄像头以及固定支架，且所述第一摄像头和所述第二摄像头通过所述固定支架固定在所述移动平台。

4.根据权利要求3所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述第一摄像头和所述第二摄像头之间的距离根据所述第一摄像头和所述第二摄像头的视场范围设定。

5.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述执行模块包括供气装置、真空发生器、柔性吸盘以及电动舵机，所述供气装置通过所述真空发生器与所述柔性吸盘相连，所述柔性吸盘与所述电动舵机相连，所述电动舵机与所述机械臂控制器相连。

6.根据权利要求5所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述供气装置包括通过管路依次连接的储气罐、气泵控制器、压力控制器以及电磁阀，其中所述电磁阀与所述机械臂控制器相连。

7.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述移动平台的前端设有测距传感器，所述测距传感器与所述移动平台控制器相连。

8.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述移动平台还包括电源装置，所述电源装置包括锂电池。

9.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述货篮的下方设有电动推杆，且所述电动推杆与所述机械臂控制器相连。

10.根据权利要求1所述的移动式智能货物抓取与运输装置，其特征在于：所述中央控制器还包括显示器，所述显示器安装在所述移动平台上。

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