CN218145711U - 一种龙门式搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种龙门式搬运机器人及其货物载装控制方法，其中该龙门式搬运机器人包括：移动机器人，载装装置，所述移动机器人顶部承载载装装置，其中所述载装装置包括：三轴龙门架，货叉，复数载货架，其中所述货叉与三轴龙门架的吊架移动端连接；各所述载货架的撑脚与三轴龙门架的运载台连接，各所述载货架的顶部延伸出一对支撑臂并悬空于运载台上，且该悬空高度大于货叉的厚度，同时每条支撑臂间隔设置，且间隔距离大于所述货叉的面宽，所述货叉经三轴龙门架带动在支撑臂的间隔区域及悬空区域之间进行空间交错移动。籍此以支持货物暂存，并实现货物换手功能。

Description

一种龙门式搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及用于装载或卸载目的的升降散料或重货物的技术，尤其涉及一种与AGV技术结合的龙门式货叉搬运机器人。

背景技术

自动引导车Automated Guided Vehicle，简称(AGV)，通常也称为AGV小车、移动机器人。指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够通过电脑来控制其行进路径以及行为，使其能够自主沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载搬运功能的运输车。其动力来源一般采用可充电的蓄电池，同时在工业应用中无需驾驶员，能够替代人工执行相关货运任务。

基于AGV技术的便利性，现有技术中曾提出过多种基于与AGV技术结合的搬运机器人的方案，以替代人工解决货物搬运问题，例如：现有技术曾提出过“一种叉齿举升式AGV小车”（中国专利公布号CN 111891984 A），其包括AGV小车本体、举升机构、倍距伸缩叉、托盘和浮动行走机构，AGV小车本体底部设有浮动行走机构，AGV小车本体上表面设有托盘，倍距伸缩叉固定安装至托盘上部，AGV小车本体上表面一侧设有举升机构，托盘固定连接至举升机构设有的若干一号滑块和二号滑块。籍此以利用举升机构配合倍距伸缩叉对不同高度的货运进行叉取移栽，然后再通过AGV小车运送到指定位置，从而全面实现自动化的货物搬运目标，节省人力，提高工作效率。

然而此类搬运机器人的缺点在于，每次只能搬运一件货物，结构上不具备货物暂存功能，从而运输效率较低。另一方面，此类结构在面对仓库需要进行货位调整时，除非货架上有空闲位，否则需要在场地中预留缓存区，以摆放需要调位的货物，可见该现有技术在执行货位调整任务时的效率较低，实施时的场地条件要求较高。因此本领域亟待一种新技术方案来解决此类现有技术的缺点。

实用新型内容

为此，本实用新型的主要目的在于提供一种龙门式搬运机器人及其货物载装控制方法，以使其结构上支持货物暂存，并实现货物换手功能，以解决背景技术中现有技术对应的缺点。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种龙门式搬运机器人，其包括：移动机器人，载装装置，所述移动机器人顶部承载载装装置，其中所述载装装置包括：三轴龙门架，货叉，复数载货架，其中所述货叉与三轴龙门架的吊架移动端连接；各所述载货架的撑脚与三轴龙门架的运载台连接，各所述载货架的顶部延伸出一对支撑臂并悬空于运载台上，且该悬空高度大于货叉的厚度，同时每条支撑臂间隔设置，且间隔距离大于所述货叉的面宽，所述货叉经三轴龙门架带动在支撑臂的间隔区域及悬空区域之间进行空间交错移动。

为了进一步提升三轴龙门架的移动自由度，并延长货叉外伸距离，在可能的优选实施方式中，各所述载货架设置在运载台上位处三轴龙门架内框的移动路径空间之内，且所述三轴龙门架的门槛低于所述支撑臂的悬空高度。

为了进一步提升该龙门式搬运机器人的运动自由度，增加货叉的可移动范围，在可能的优选实施方式中，所述移动机器人顶部设有旋转装置，所述三轴龙门架底部与所述旋转装置的旋转端连接。

在可能的优选实施方式中，所述三轴龙门架包括：门架，运载台，吊架，其中所述门架顶部设有X轴直线模组，所述吊架呈类L形状，其短段与X轴直线模组移动端连接，以使吊架的长段悬挂于门架，并高于支撑臂之上，所述吊架的长段上设有Z轴直线模组，所述货叉与Z轴直线模组移动端连接，所述运载台上设有Y轴直线模组，所述门架的门槛底部与Y轴直线模组移动端连接，所述支撑臂与Y轴直线模组进退方向平行。

为了防止货叉在搬运过程中压损货物，在可能的优选实施方式中，所述货叉包括：背板，叉架，弹性缓冲件，其中所述叉架背部与所述吊架的Z轴直线模组移动端连接，所述叉架前端延伸出一叉爪，所述叉爪的面宽小于支撑臂间的间隔距离，且其厚度小于支撑臂悬空于运载台的高度，所述背板经弹性缓冲件连接在叉架面端并基本垂直于叉爪。

为了实现货物上/下货叉的自动检测功能，在可能的优选实施方式中，所述货叉还包括：第一接近传感器，光电开关，其中所述光电开关的触发件与开关件分别对应布设在背板背部及叉架第一位置处，所述第一接近传感器设置在叉架的第二位置处，其传感面朝向所述叉爪载货区方向，所述背板对应第一接近传感器传感面处设有观察窗，所述第一接近传感器及光电开关与总控器连接。

为了实现自动化控制功能，在可能的优选实施方式中，所述运载台上还嵌有第二接近传感器，其与总控器连接，其中所述第二接近传感器的传感面朝向所述支撑臂的间隔区域。

为了实现自动化控制功能，在可能的优选实施方式中，所述运载台两侧设有激光雷达、前端设有摄像头及补光灯，所述激光雷达，摄像头及补光灯与总控器连接。

为了进一步提升三轴龙门架的移动自由度，并延长货叉外伸距离，在可能的优选实施方式中，所述三轴龙门架的门槛对应途径所述载货架的撑脚处设有凹口，所述凹口可容纳撑脚于其中。

为了限制载货架上的货物移动，在可能的优选实施方式中，所述支撑臂外侧半包围着引导壁，所述引导壁呈向所述支撑臂方向倾斜状，以形成与支撑臂的逐渐落差，从而构成与货物外形相仿的引导围边。

通过本实用新型提供的该龙门式搬运机器人，在各个对应的实施方式中，其利用龙门架与载货架的悬置结构的配合，提升了货叉的外伸距离，从而能更好的叉取货物，同时特别值得一提的是，基于龙门架式的结构一方面能够包容载货架及其承载的货物，同时又可不干涉龙门架Y轴方向的移动，从而使得结构上允许设置多个载货架来提供缓存货物的空间，以替代传统需要预留缓存货物的场地要求，更重要的是，基于三轴龙门架的结构及其所带来的运动自由度来操控货叉在与悬置结构的载货架方案结合后，使得货叉可在各个载货架支撑臂的间隔区域及悬空区域之间进行空间交错移动，从而可在狭小的有限空间内，解决多工位取/放料的机械结构干涉问题，实现了在紧凑空间内多载货以及货物间可换手的功能，从而提高了载货能力，并特别适合于仓库货位调整时所需货物换手功能的使用场景。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1至图10为本实用新型的龙门式搬运机器人的结构示意图，以及货物载装的步骤分解示意图；

图11为本实用新型的龙门式搬运机器人的三轴龙门架及货叉的示例结构示意图；

图12为本实用新型的龙门式搬运机器人的货叉的示例结构示意图；

图13为本实用新型的龙门式搬运机器人的货叉的示例结构示意图；

图14为本实用新型的龙门式搬运机器人的载货架的示例结构示意图；

图15为本实用新型的龙门式搬运机器人的示例结构示意图。

附图标记说明

载装装置1，间隔区域2，悬空区域3，移动机器人8，货物9，三轴龙门架11，货叉12，载货架13，门架111，运载台112，吊架113，门槛114，凹口115，激光雷达116，摄像头117，补光灯118，背板121，叉架122，弹性缓冲件123，叉爪124，第一接近传感器125，光电开关126，撑脚131，支撑臂132，引导壁133，第二接近传感器134。

其中附图标记116处为激光雷达的感应面示意，附图标记134为第二接近传感器的感应面示意。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员能够更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合实施例来对本实用新型的具体技术方案进行清楚、完整地描述，以助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型。显然，本案所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思及相互不冲突的前提下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的揭露及保护范围。

此外本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。

同时本实用新型中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。可见对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本案中的具体含义。

（一）

为了解决解决背景技术中现有技术对应的缺点，以在结构上支持货物暂存功能，如图1至图10所示，本实用新型的第一个方面，提供了一种龙门式搬运机器人，其包括：移动机器人8，载装装置1，所述移动机器人8顶部承载载装装置1，其中所述载装装置1包括：三轴龙门架11，货叉12，复数载货架13，其中所述货叉12与三轴龙门架11的吊架113移动端连接；各所述载货架13的撑脚131与三轴龙门架11的运载台112连接，各所述载货架13的顶部延伸出一对支撑臂132并悬空于运载台112上，且该悬空高度大于货叉12的厚度，同时每条支撑臂132间隔设置，且间隔距离大于所述货叉12的面宽，所述货叉12经三轴龙门架11带动在支撑臂132的间隔区域2及悬空区域3之间进行空间交错移动。

具体来说，在本示例下，所述三轴龙门架11优选包括：门架111，运载台112，吊架113，其中所述门架111顶部设有X轴直线模组，所述吊架113呈类L形状，其短段与X轴直线模组移动端连接，以使吊架113的长段悬挂于门架111，并带动吊架113在X轴方向移动，同时需要注意的是，该吊架113所悬高度优选高于支撑臂132之上，从而避免在移动中对载货架13形成干涉。

进一步的，所述吊架113的长段上设有Z轴直线模组，所述货叉12与Z轴直线模组移动端连接实现升降移动；另一方面所述运载台112上设有Y轴直线模组，如图1所示，其嵌入在运载台112中，该Y轴直线模组的移动端经运载台112上开设的轨道窗，与所述门架111的门槛114底部连接，这样运载台112本体表面可形成平台以供安装复数载货架13，另一方面为了顺应三轴龙门架11的可移动方位，以便货叉12能在载货架13间隔区域2及悬空区域3形成空间交错移动，所述支撑臂132与Y轴直线模组进退方向平行；此外所述X、Y、Z轴直线模组分别与总控器连接受控以供形成联动。

进一步的，为了提升三轴龙门架11的移动自由度，并延长货叉12外伸距离，如图11所示，在优选实施方式中，各所述载货架13设置在运载台112上位处三轴龙门架11内框的移动路径空间之内，从而使得能够在载货架13及其上承载的货物外侧通过，而不会产生干涉，由此可见，该门架111的内框尺寸决定了运载台112上可以设置的载货架13的数量及其上承载货物的堆叠高度，因此本领域技术人员可以根据实际情况调整其尺寸，以适配不同的载货架13数量及所允许的货物堆叠高度。

另一方面，该三轴龙门架11的门槛114需设置低于所述支撑臂132的悬空高度，如此当所述门架111沿Y轴移动时，可进一步允许门架111的门槛114进入到支撑臂132的悬空区域3内，直至与载货架13的撑脚131相抵，从而增加门架111Y轴的移动距离，以延伸货叉12的外伸距离。

进一步的，为了再增加门架111Y轴的移动距离，该三轴龙门架11的门槛114对应途经所述载货架13的撑脚131处设有凹口115，所述凹口115可容纳撑脚131于其中，进而可进一步增加门架111的Y轴移动距离，籍此进一步增加货叉12可能的外伸极限距离。

另一方面，为了进一步提升该龙门式搬运机器人的运动自由度，增加货叉12的可移动范围，在优选实施方式中，所述移动机器人8顶部可设有旋转装置（图中未示出），所述三轴龙门架11底部与所述旋转装置的旋转端连接，籍此便可通过该旋转装置来调整三轴龙门架11的朝向，从而提高货运载装的控制自由度。其中本示例下所称旋转装置可采用现有的电机直驱方案，或电机与减速器的驱动方案制成，也可以采用传统电机与传动机构，如齿轮传动、皮带轮传动等方案形成旋转驱动的结构方案，因而在此不再赘述，本领域技术人员可以根据该移动机器人8与三轴龙门架11的结构进行相应的选择而并无技术门槛114。

进一步的，为了防止货叉12在搬运过程中压损货物，如图12至13所示，在优选实施方式中，所述货叉12包括：背板121，叉架122，弹性缓冲件123，其中所述叉架122背部与所述吊架113的Z轴直线模组移动端连接，所述叉架122前端延伸出一叉爪124，所述叉爪124的面宽小于支撑臂132间的间隔距离，且其厚度小于支撑臂132悬空于运载台112的高度，从而允许其能够在支撑臂132的间隔区域2及悬空区域3之间进行空间交错移动。

而所述背板121则经弹性缓冲件123连接在叉架122面端并基本垂直于叉爪124，其中该弹性缓冲件123在本示例中可采用弹簧组合螺栓结构制成。当货叉12经三轴龙门架11带动外伸插取货物时，使得背板121具有回撤缓冲能力，而不至于会硬生生的压坏货物。

进一步的，为了实现货物上/下货叉12的自动检测功能，如图13所示，在本实施方式中，所述货叉12还包括：第一接近传感器125，光电开关126，其中所述光电开关126的触发件与开关件分别对应布设在背板121背部及叉架122第一位置处，如在背板121的下侧背面以及货叉12的后端，而所述第一接近传感器125优选设置在叉架122的第二位置处，如货叉12的后端靠近中间处，且其传感面朝向所述叉爪124载货区方向，其中所述背板121对应第一接近传感器125传感面处设有观察窗，所述第一接近传感器125及光电开关126与总控器连接。

籍此当货叉12叉取到货物后，当背板121回撤至激发光电开关126时便表示背板121压缩到了极限位置，此时货叉12不可再外伸以免压坏货物，而该第一接近传感器125则可感应货物在叉爪124上的内伸距离/与背板121的距离，从而便于掌控货物是否叉接到位。

进一步的，为了限制载货架13上的货物移动，如图14所示，本示例中，所述支撑臂132外侧可设置半包围的引导壁133，其中所述引导壁133呈向所述支撑臂132方向倾斜状，以形成与支撑臂132的逐渐落差，从而构成与货物9外形相仿的引导围边，籍此当货物承载在该载货架13上时，便会被该引导壁133所限制而无法移动，从而提高载货安全性及稳定性，同时在货叉12运载货物时也可通过该引导壁133的倾斜壁面来引导货物落入支撑臂132上，以此形成自动引导入位功效，防止货物偏离支撑臂132导致垮塌事故。

进一步的，为了实现自动化控制功能，如图15所示，在优选实施方式中，所述运载台112上还嵌有第二接近传感器134，其与总控器连接，其中所述第二接近传感器134的传感面朝向所述支撑臂132的间隔区域2，从而可检测支撑臂132是否载装货物，同时也可提示门架111是否移动到极限位置。

另一方面所述运载台112两侧还可设有激光雷达116、前端设有摄像头117及补光灯118，所述激光雷达116，摄像头117及补光灯118与总控器连接，从而两侧激光雷达116可辅助移动机器人8进行安全导航，同时摄像头117与补光灯118可以便于采集运载场景的数据，以为后续自动化控制提供控制依据。

下述将对应上述实施例中的龙门式搬运机器人，示例说明其货物载装方式。

龙门式搬运机器人进行货物载装时，首先驱动三轴龙门架11，带动货叉12伸出机体外插取货物，当货叉12外伸距离不够时，允许门架111的门槛114进入支撑臂132的悬空区域3内；

然后驱动三轴龙门架11，带动货叉12退回至空置的目标载货架13上方后下降，直至货物置于支撑臂132上后，货叉12经支撑臂132间隔区域2继续下降，直至进入支撑臂132悬空区域3后横向移出。

其中当实现货物换手功能时，需要留有至少一个空置的载货架13，此时驱动三轴龙门架11，带动货叉12经由另一空置的载货架13的支撑臂132间隔区域2进入其悬空区域3后，横向移动至目标货物所处的支撑臂132悬空区域3后，继续上升直至货叉12承接货物后再重复步骤S200，以完成货物换手。

另一方面，当需要实现货物分发功能时，首先驱动三轴龙门架11，带动货叉12经由悬空区域3进入目标货物所处支撑臂132的悬空区域3处后上升，直至承接到货物后，再驱动三轴龙门架11，带动货叉12伸出机体外分发货物，当货叉12外伸距离不够时，允许门架111的门槛114进入支撑臂132的悬空区域3内。循环上述过程直至货物分发完毕。

综上所述，通过本实用新型提供的该龙门式搬运机器人，在各个对应的实施方式中，其利用三轴龙门架11与载货架13的悬置结构的配合，提升了货叉12的外伸距离，从而能更好的叉取货物。

同时特别值得一提的是，基于龙门架式的结构一方面能够包容载货架13及其承载的货物，同时又可不干涉三轴龙门架11Y轴方向的移动，从而使得结构上允许设置多个载货架13来提供缓存货物的空间，以替代传统需要预留缓存货物的场地要求。

更重要的是，基于三轴龙门架11的结构及其所带来的运动自由度来操控货叉12在与悬置结构的载货架13方案结合后，使得货叉12可在各个载货架13支撑臂132的间隔区域2及悬空区域3之间进行空间交错移动，从而可在狭小的有限空间内，解决多工位取/放料的机械结构干涉问题，实现了在紧凑空间内多载货以及货物间可换手的功能，籍此提高了载货能力，并特别适合于仓库货位调整时所需货物换手功能的使用场景。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种龙门式搬运机器人，其包括：移动机器人，载装装置，所述移动机器人顶部承载载装装置，其特征在于，所述载装装置包括：三轴龙门架，货叉，复数载货架，其中所述货叉与三轴龙门架的吊架移动端连接；各所述载货架的撑脚与三轴龙门架的运载台连接，各所述载货架的顶部延伸出一对支撑臂并悬空于运载台上，且该悬空高度大于货叉的厚度，同时每条支撑臂间隔设置，且间隔距离大于所述货叉的面宽，所述货叉经三轴龙门架带动在支撑臂的间隔区域及悬空区域之间进行空间交错移动。

2.根据权利要求1所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，各所述载货架设置在运载台上位处三轴龙门架内框的移动路径空间之内，且所述三轴龙门架的门槛低于所述支撑臂的悬空高度。

3.根据权利要求1所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述移动机器人顶部设有旋转装置，所述三轴龙门架底部与所述旋转装置的旋转端连接。

4.根据权利要求1所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述三轴龙门架包括：门架，运载台，吊架，其中所述门架顶部设有X轴直线模组，所述吊架呈类L形状，其短段与X轴直线模组移动端连接，以使吊架的长段悬挂于门架，并高于支撑臂之上，所述吊架的长段上设有Z轴直线模组，所述货叉与Z轴直线模组移动端连接，所述运载台上设有Y轴直线模组，所述门架的门槛底部与Y轴直线模组移动端连接，所述支撑臂与Y轴直线模组进退方向平行。

5.根据权利要求4所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述货叉包括：背板，叉架，弹性缓冲件，其中所述叉架背部与所述吊架的Z轴直线模组移动端连接，所述叉架前端延伸出一叉爪，所述叉爪的面宽小于支撑臂间的间隔距离，且其厚度小于支撑臂悬空于运载台的高度，所述背板经弹性缓冲件连接在叉架面端并基本垂直于叉爪。

6.根据权利要求5所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述货叉还包括：第一接近传感器，光电开关，其中所述光电开关的触发件与开关件分别对应布设在背板背部及叉架第一位置处，所述第一接近传感器设置在叉架的第二位置处，其传感面朝向所述叉爪载货区方向，所述背板对应第一接近传感器传感面处设有观察窗，所述第一接近传感器及光电开关与总控器连接。

7.根据权利要求4所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述运载台上还嵌有第二接近传感器，其与总控器连接，其中所述第二接近传感器的传感面朝向所述支撑臂的间隔区域。

8.根据权利要求4所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述运载台两侧设有激光雷达、前端设有摄像头及补光灯，所述激光雷达，摄像头及补光灯与总控器连接。

9.根据权利要求2所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述三轴龙门架的门槛对应途径所述载货架的撑脚处设有凹口，所述凹口可容纳撑脚于其中。

10.根据权利要求1所述的龙门式搬运机器人，其特征在于，所述支撑臂外侧半包围着引导壁，所述引导壁呈向所述支撑臂方向倾斜状，以形成与支撑臂的逐渐落差，从而构成与货物外形相仿的引导围边。

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