CN212314610U - 仓储机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仓储机器人。它包括移动底盘，所述移动底盘上设有架体，所述架体上设有储货装置、机械手以及可带动机械手竖直升降的升降机构，所述机械手位于储货装置上方，所述机械手包括左右对称设置的抓取机构，所述抓取机构包括货叉以及用于驱动货叉左右移动的第一驱动机构，所述货叉包括卡爪以及可带动卡爪前后移动的移动机构，所述移动底盘底部设有第一摄像头，所述移动底盘上还设有控制器和无线通信模块，所述控制器分别与移动底盘、机械手、升降机构、第一摄像头、无线通信模块电连接。本实用新型无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率。

Description

仓储机器人

技术领域

本实用新型涉及智能仓储技术领域，尤其涉及一种仓储机器人。

背景技术

智能仓储是物流过程的一个环节，智能仓储的应用，保证了货品仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对库存货品的批次、保质期等进行管理。

目前，智能仓储是在仓库内设置多个货架，货架上放置有周转箱，货品放在周转箱内，智能仓储机器人根据无线指令的订单将货品所在货架从仓库搬运至员工处理区，工作人员在员工处理区挑拣、扫描商品。但是，这种智能仓储机器人只能搬运整个货架，对自身的承重等性能要求较高，成本较高，货架的重量、高度等也受到限制，工作人员在货架上找寻订单货品，效率较低。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种仓储机器人，其无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的仓储机器人，包括移动底盘，所述移动底盘上设有架体，所述架体上设有储货装置、机械手以及可带动机械手竖直升降的升降机构，所述机械手位于储货装置上方，所述机械手包括左右对称设置的抓取机构，所述抓取机构包括货叉以及用于驱动货叉左右移动的第一驱动机构，所述货叉包括卡爪以及可带动卡爪前后移动的移动机构，所述移动底盘底部设有第一摄像头，所述移动底盘上还设有控制器和无线通信模块，所述控制器分别与移动底盘、机械手、升降机构、第一摄像头、无线通信模块电连接。

在本技术方案中，移动底盘包括底盘，底盘底部设有两个行走模块，行走模块包括驱动轮以及驱动驱动轮转动的行走电机，行走电机与控制器电连接。底盘底面四角还设有万向轮。控制器通过行走电机驱动驱动轮运动，从而控制移动底盘在地面上自由移动。

第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助仓储机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储机器人通过无线通信模块接收管理中心发送的无线指令。

仓储机器人通过升降机构带动机械手升降，机械手用于将储货装置上的周转箱取下放到仓储区域的货架上，或者将仓储区域的货架上的周转箱取下放到储货装置上。机械手抓取周转箱时，先将左右两个卡爪移动到周转箱左右两侧，然后将两个卡爪相互靠近卡在周转箱两侧的凹槽内，最后机械手上升将周转箱抓取起来，放到储货装置或货架上。

储货装置、机械手、升降机构都位于移动底盘的上方空间，大大减小了仓储机器人在移动过程中占用的空间，使得仓储区域可以更密集的存放更多的货架，大大提高了仓储区域的空间利用率。仓储机器人在减小占用空间的同时能够很好的完成仓储中取货/放货操作，无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且使仓库内货架密度大大提高。

目前，现有的机械手采用直接拖拉周转箱的方式实现周转箱的搬运，周转箱在拖拉的过程中与货架、仓储机器人储货装置存在摩擦阻力，容易造成货架、仓储机器人不稳定，使得货架、仓储机器人机身只能建的比较矮；还有的机械手采用将机械手伸入周转箱下方然后向上托起的方式搬运周转箱，这种方式需要货架在每个储货位的下方都预留供机械手插入的空间，这样就会减少货架的利用率。本方案在搬运周转箱过程中，周转箱与货架、仓储机器人储货装置不接触，保证货架、仓储机器人稳定，由于机械手的卡爪从周转箱两侧抓取周转箱，货架的储货位下方无需预留供机械手插入的空间，提高货架的利用率。

作为优选，所述储货装置包括若干个从上至下并排设置的放货机构，所述放货机构包括托板以及用于驱动托板左右移动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与控制器电连接。

托板用于存放周转箱，第二驱动机构可带动托板移动到架体外侧。当机械手需要将某个托板上的周转箱取出时，该托板上方的托板都移动到架体外侧，使得该托板上方无遮挡，机械手将该托板上的周转箱取出，然后移动到架体外侧的托板都回到原位。同理，当机械手需要将周转箱放置到某个托板上时，该托板上方的托板都移动到架体外侧，使得该托板上方无遮挡，等机械手放完周转箱后，移动到架体外侧的托板都回到原位。

当机械手需要从仓储区域的货架上较低位置取周转箱或要将周转箱放到仓储区域的货架上较低位置时，将相应的托板移动到架体外侧，使得机械手取货或放货不会受到托板的阻碍，之后移动到架体外侧的托板回到原位。仓储机器人通过对各个托板的独立移动控制，使得机械手在工作的时候，可以通过控制相应托板移动不阻碍机械手工作。

作为优选，所述机械手还包括设置在前后两侧的识别机构，所述识别机构包括第二摄像头，所述第二摄像头与控制器电连接。

识别机构位于货叉下方。取货时，第二摄像头用于识别货架上的周转箱上的二维码，从而能够确定机械手与周转箱的位置关系，便于调整仓储机器人，使得机械手能够顺利取下周转箱，还能确认是否是需要抓取的周转箱。

作为优选，所述识别机构还包括测距传感器，所述测距传感器与控制器电连接。取货时，第二摄像头对准目标周转箱上的二维码后，测距传感器检测目标周转箱与机械手之间的距离，便于精确控制机械手伸出取下周转箱。

作为优选，所述移动机构包括从外至内依次设置的第一横板、第二横板、第三横板，所述第一横板上设有与第二横板匹配的第一导轨，所述第二横板可沿第一导轨滑动，所述第二横板上设有与第三横板匹配的第二导轨，所述第三横板可沿第二导轨滑动，所述第二横板朝向第一横板的一面设有沿前后走向的第一齿条，所述第一横板上设有与第一齿条啮合的第一齿轮以及驱动第一齿轮转动的驱动模块，所述移动机构还包括第一同步带和第二同步带，所述第二横板后端设有第一同步带轮，所述第二横板前端设有第二同步带轮，所述第一同步带一端与第一横板前端固定连接，所述第一同步带绕过第一同步带轮，所述第一同步带另一端与第三横板前端固定连接，所述第二同步带一端与第一横板后端固定连接，所述第二同步带绕过第二同步带轮，所述第二同步带另一端与第三横板后端固定连接，所述卡爪设置在第三横板上。

驱动模块驱动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一齿条前后水平移动，第一齿条带动第二横板前后水平移动，第二横板通过第一同步带、第二同步带带动第三横板同步前后水平移动，从而实现第二横板、第三横板两级联动。

作为优选，所述卡爪包括设置在第三横板内侧的若干个的第一承重板，所述第一承重板水平设置。承重板用于托起周转箱。

作为优选，所述卡爪包括设置在第三横板内侧的若干个第二承重板，所述第二承重板水平设置，所述第二承重板顶面设有与周转箱侧壁上的限位槽匹配的限位条。

取货时，升降机构带动机械手移动到目标周转箱所在高度，两个移动机构分别带动对应卡爪伸出，使两个卡爪移动到目标周转箱的左右两侧，两个第一驱动机构驱动两个货叉相互靠近直至第二承重板插入目标周转箱两侧的凹槽，接着升降机构带动机械手向上移动一段距离，使得第二承重板上的限位条插入对应凹槽顶部的限位槽，同时第二承重板将目标周转箱向上托起使目标周转箱与货架不接触。

第二承重板上的限位条插入周转箱上对应限位槽的目的是：当机械手在抓取周转箱后出现故障异常时，两个货叉会相互远离，而由于第二承重板上的限位条插入周转箱上对应限位槽，货叉相互远离会受阻，周转箱不会掉落，而如果没有这样设置，在机械手出现故障异常时，周转箱会掉落。

作为优选，所述第一驱动机构包括驱动电机、第二齿轮、第二齿条以及对称设置在货叉前后两侧的第三导轨，所述第三导轨沿左右走向设置，所述第三导轨上设有可沿第三导轨滑动的滑块，所述滑块与货叉固定连接，所述第二齿条与货叉固定连接，所述第二齿条与第三导轨相互平行，所述第二齿轮与第二齿条啮合，所述驱动电机用于驱动第二齿轮转动。

驱动电机驱动第二齿轮转动，第二齿轮驱动第二齿条左右水平移动，第二齿条带动货叉左右水平移动。

本实用新型的有益效果是：(1)无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。(2)能够在搬运周转箱过程中避免周转箱与货架、仓储机器人储货装置产生摩擦阻力，保证货架、仓储机器人稳定，从而使得货架、仓储机器人机身可以建的更高，且货架的储货位下方无需预留供机械手插入的空间，提高了货架的利用率。(3)机械手通过设置与周转箱两侧限位槽配合的第二承重板，避免机械手故障异常时周转箱掉落。

附图说明

图1是仓储机器人的结构示意图；

图2是仓储机器人的前视图；

图3是机械手的俯视图；

图4是机械手的前视图；

图5是机械手的仰视图；

图6是货叉的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图6的后视图；

图9是移动底盘的结构示意图；

图10是周转箱的结构示意图；

图11是仓储机器人工作状态的示意图。

图中：1、移动底盘，2、架体，3、机械手，4、升降机构，5、货叉，6、第一摄像头，7、托板，8、第二摄像头，9、测距传感器，10、第一横板，11、第二横板，12、第三横板，13、滑块，14、货架，15、第一齿条，16、第一齿轮，17、驱动模块，18、第一同步带，19、第二同步带，20、第一同步带轮，21、第二同步带轮，22、第一承重板，23、第二承重板，24、周转箱，25、限位条，26、限位槽，27、驱动电机，28、第二齿轮，29、第二齿条，30、第三导轨，31、底盘，32、驱动轮，33、行走电机，34、万向轮，35、凹槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例的仓储机器人，如图1、图2、图3所示，包括移动底盘1，移动底盘1上设有架体2，架体2上设有储货装置、机械手3以及可带动机械手3竖直升降的升降机构4，机械手3位于储货装置上方，机械手3包括左右对称设置的抓取机构，抓取机构包括货叉5以及用于驱动货叉5左右移动的第一驱动机构，货叉5包括卡爪以及可带动卡爪前后移动的移动机构，移动底盘1底部设有第一摄像头6，移动底盘1上还设有控制器和无线通信模块，控制器分别与移动底盘1、机械手3、升降机构、第一摄像头6、无线通信模块电连接。

储货装置包括多个从上至下并排设置的放货机构，放货机构包括托板7以及用于驱动托板7左右移动的第二驱动机构，第二驱动机构与控制器电连接。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图10所示，机械手3还包括设置在前后两侧的识别机构，识别机构位于货叉5下方，识别机构包括第二摄像头8和测距传感器9，控制器分别与第二摄像头和测距传感器电连接。取货时，第二摄像头用于识别货架上的周转箱上的二维码，从而能够确定机械手与周转箱的位置关系以及确认是否是需要抓取的周转箱，便于调整仓储机器人，第二摄像头对准周转箱上的二维码后，测距传感器检测周转箱与机械手之间的距离，便于精确控制机械手伸出取下周转箱。

移动机构包括从外至内依次设置的第一横板10、第二横板11、第三横板12，第一横板10上设有与第二横板11匹配的第一导轨，第二横板11可沿第一导轨滑动，第二横板11上设有与第三横板12匹配的第二导轨，第三横板12可沿第二导轨滑动，第二横板11朝向第一横板10的一面设有沿前后走向的第一齿条15，第一横板10上设有与第一齿条15啮合的第一齿轮16以及驱动第一齿轮16转动的驱动模块17，移动机构还包括第一同步带18和第二同步带19，第二横板11后端设有第一同步带轮20，第二横板11前端设有第二同步带轮21，第一同步带18一端与第一横板10前端固定连接，第一同步带18绕过第一同步带轮20，第一同步带18另一端与第三横板12前端固定连接，第二同步带19一端与第一横板10后端固定连接，第二同步带19绕过第二同步带轮21，第二同步带19另一端与第三横板12后端固定连接，卡爪包括设置在第三横板12内侧的三个的第一承重板22和两个第二承重板23，第一承重板22、第二承重板23都水平设置，三个第一承重板22位于两个第二承重板23之间，第二承重板23顶面设有向上凸起的限位条25，周转箱24左右侧面都设有五个位置与第一承重板22、第二承重板23一一对应的凹槽35，其中与第二承重板23对应的凹槽35顶部设有与限位条25匹配的限位槽26。

驱动模块驱动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一齿条前后水平移动，第一齿条带动第二横板前后水平移动，第二横板通过第一同步带、第二同步带带动第三横板同步前后水平移动，从而实现第二横板、第三横板两级联动。

承重板用于托起周转箱。取货时，升降机构带动机械手移动到目标周转箱所在高度，两个移动机构分别带动对应卡爪伸出，使两个卡爪移动到目标周转箱的左右两侧，两个第一驱动机构驱动两个货叉相互靠近直至第一承重板、第二承重板插入目标周转箱两侧的凹槽，接着升降机构带动机械手向上移动一段距离，使得第二承重板上的限位条插入对应凹槽顶部的限位槽，同时第一承重板、第二承重板将目标周转箱向上托起使目标周转箱与货架不接触。

第二承重板上的限位条插入周转箱上对应限位槽的目的是：当机械手在抓取周转箱后出现故障异常时，两个货叉会相互远离，而由于第二承重板上的限位条插入周转箱上对应限位槽，货叉相互远离会受阻，周转箱不会掉落，而如果没有这样设置，在机械手出现故障异常时，周转箱会掉落。

第一驱动机构包括驱动电机27、第二齿轮28、第二齿条29以及对称设置在货叉5前后两侧的第三导轨30，第三导轨30沿左右走向设置，第三导轨30上设有可沿第三导轨30滑动的滑块13，滑块13与货叉5固定连接，第二齿条29与货叉5固定连接，第二齿条29与第三导轨30相互平行，第二齿轮29与第二齿条28啮合，驱动电机27用于驱动第二齿轮28转动。

驱动电机驱动第二齿轮转动，第二齿轮驱动第二齿条左右水平移动，第二齿条带动货叉左右水平移动。

如图9所示，移动底盘1包括底盘31，底盘31底部设有两个行走模块，行走模块包括驱动轮32以及驱动驱动轮32转动的行走电机33，行走电机33与控制器电连接，底盘31底面四角还设有万向轮34。控制器通过行走电机驱动驱动轮运动，从而控制移动底盘在地面上自由移动

在本技术方案中，第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助仓储机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。仓储机器人通过无线通信模块接收管理中心发送的无线指令。

仓储机器人工作状态的示意图，如图11所示。仓储机器人通过升降机构带动机械手升降，机械手用于将储货装置上的周转箱取下放到仓储区域的货架14上，或者将仓储区域的货架14上的周转箱取下放到储货装置上。机械手抓取周转箱时，先将左右两个卡爪移动到周转箱左右两侧，然后将两个卡爪相互靠近直至第一承重板、第二承重板插入周转箱两侧的对应凹槽，接着升降机构带动机械手向上移动一段距离，使得第二承重板上的限位条插入对应凹槽顶部的限位槽，同时第一承重板、第二承重板将目标周转箱向上托起，放到储货装置或货架上。

托板用于存放周转箱，第二驱动机构可带动托板移动到架体外侧。当机械手需要将某个托板上的周转箱取出时，该托板上方的托板都移动到架体外侧，使得该托板上方无遮挡，机械手将该托板上的周转箱取出，然后移动到架体外侧的托板都回到原位。同理，当机械手需要将周转箱放置到某个托板上时，该托板上方的托板都移动到架体外侧，使得该托板上方无遮挡，等机械手放完周转箱后，移动到架体外侧的托板都回到原位。

当机械手需要从仓储区域的货架上较低位置取周转箱或要将周转箱放到仓储区域的货架上较低位置时，将相应的托板移动到架体外侧，使得机械手取货或放货不会受到托板的阻碍，之后移动到架体外侧的托板回到原位。仓储机器人通过对各个托板的独立移动控制，使得机械手在工作的时候，可以通过控制相应托板移动不阻碍机械手工作。

储货装置、机械手、升降机构都位于移动底盘的上方空间，大大减小了仓储机器人在移动过程中占用的空间，使得仓储区域可以更密集的存放更多的货架，大大提高了仓储区域的空间利用率。仓储机器人在减小占用空间的同时能够很好的完成仓储中取货/放货操作，无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且使仓库内货架密度大大提高。

目前，现有的机械手采用直接拖拉周转箱的方式实现周转箱的搬运，周转箱在拖拉的过程中与货架、仓储机器人储货装置存在摩擦阻力，容易造成货架、仓储机器人不稳定，使得货架、仓储机器人机身只能建的比较矮；还有的机械手采用将机械手伸入周转箱下方然后向上托起的方式搬运周转箱，这种方式需要货架在每个储货位的下方都预留供机械手插入的空间，这样就会减少货架的利用率。本方案在搬运周转箱过程中，周转箱与货架、仓储机器人储货装置不接触，保证货架、仓储机器人稳定，由于机械手的卡爪从周转箱两侧抓取周转箱，货架的储货位下方无需预留供机械手插入的空间，提高货架的利用率。

Claims (8)

1.一种仓储机器人，其特征在于，包括移动底盘(1)，所述移动底盘(1)上设有架体(2)，所述架体(2)上设有储货装置、机械手(3)以及可带动机械手(3)竖直升降的升降机构(4)，所述机械手(3)位于储货装置上方，所述机械手(3)包括左右对称设置的抓取机构，所述抓取机构包括货叉(5)以及用于驱动货叉(5)左右移动的第一驱动机构，所述货叉(5)包括卡爪以及可带动卡爪前后移动的移动机构，所述移动底盘(1)底部设有第一摄像头(6)，所述移动底盘(1)上还设有控制器和无线通信模块，所述控制器分别与移动底盘(1)、机械手(3)、升降机构(4)、第一摄像头(6)、无线通信模块电连接。

2.根据权利要求1所述的仓储机器人，其特征在于，所述储货装置包括若干个从上至下并排设置的放货机构，所述放货机构包括托板(7)以及用于驱动托板(7)左右移动的第二驱动机构，所述第二驱动机构与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的仓储机器人，其特征在于，所述机械手(3)还包括设置在前后两侧的识别机构，所述识别机构包括第二摄像头(8)，所述第二摄像头(8)与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的仓储机器人，其特征在于，所述识别机构还包括测距传感器(9)，所述测距传感器(9)与控制器电连接。

5.根据权利要求1或2所述的仓储机器人，其特征在于，所述移动机构包括从外至内依次设置的第一横板(10)、第二横板(11)、第三横板(12)，所述第一横板(10)上设有与第二横板(11)匹配的第一导轨，所述第二横板(11)可沿第一导轨滑动，所述第二横板(11)上设有与第三横板(12)匹配的第二导轨，所述第三横板(12)可沿第二导轨滑动，所述第二横板(11)朝向第一横板(10)的一面设有沿前后走向的第一齿条(15)，所述第一横板(10)上设有与第一齿条(15)啮合的第一齿轮(16)以及驱动第一齿轮(16)转动的驱动模块(17)，所述移动机构还包括第一同步带(18)和第二同步带(19)，所述第二横板(11)后端设有第一同步带轮(20)，所述第二横板(11)前端设有第二同步带轮(21)，所述第一同步带(18)一端与第一横板(10)前端固定连接，所述第一同步带(18)绕过第一同步带轮(20)，所述第一同步带(18)另一端与第三横板(12)前端固定连接，所述第二同步带(19)一端与第一横板(10)后端固定连接，所述第二同步带(19)绕过第二同步带轮(21)，所述第二同步带(19)另一端与第三横板(12)后端固定连接，所述卡爪设置在第三横板(12)上。

6.根据权利要求5所述的仓储机器人，其特征在于，所述卡爪包括设置在第三横板(12)内侧的若干个的第一承重板(22)，所述第一承重板(22)水平设置。

7.根据权利要求5所述的仓储机器人，其特征在于，所述卡爪包括设置在第三横板(12)内侧的若干个第二承重板(23)，所述第二承重板(23)水平设置，所述第二承重板(23)顶面设有与周转箱(24)侧壁上的限位槽(26)匹配的限位条(25)。

8.根据权利要求1所述的仓储机器人，其特征在于，所述第一驱动机构包括驱动电机(27)、第二齿轮(28)、第二齿条(29)以及对称设置在货叉(5)前后两侧的第三导轨(30)，所述第三导轨(30)沿左右走向设置，所述第三导轨(30)上设有可沿第三导轨(30)滑动的滑块(13)，所述滑块(13)与货叉(5)固定连接，所述第二齿条(29)与货叉(5)固定连接，所述第二齿条(29)与第三导轨(30)相互平行，所述第二齿轮(28)与第二齿条(29)啮合，所述驱动电机(27)用于驱动第二齿轮(28)转动。

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