CN218298838U - 抓取移载车控制系统 - Google Patents

Abstract

抓取移载车控制系统，主控制器设有供手动操作的控制板；所述主控制器与设于上平台的第一工控板、设于下平台中的第二工控板通信连接；控制走行机构水平移动的走行电机、实现抓取机构升降的第一升降电机、实现伸缩机构进行伸缩移动的伸缩电机及实现工件夹持的抓取电机分别与第一工控板通信连接；下平台包括用于实现托盘机构水平移动的托盘电机，托盘电机与第二工控板通信连接。通过主控制器远程与两块工控板连接，工控板分别控制电机启停，与诸多获取机械部件位置、状态的传感器通信连接，实现了各机构的统一操作指挥；实时地感知各机构的运行状态，实时传输信号及时报警；运行高效，操作便捷，事故率低。

Description

抓取移载车控制系统

技术领域

本实用新型涉及仓储物流设备的控制领域，具体地说是一种抓取移载车控制系统。

背景技术

在仓储的工作环境中，工件需要从起始位置精准地被抓取，在输送、移位后，交接到远离机械的下一位置上。为此业内通常采用设于轨道上移动的移载车来传递并交付给用于接收的托盘。移载车包括走行机构、升降机构、抓取机构和托盘机构。升降机构、抓取机构设于上平台；托盘机构设于下平台，并带有可水平移动的托盘机构。上述机构中设有多处作为动力源的电机，需要分阶段地更换操作，以实现运行流畅、提升工作效率；而各机构中的各部件的运行需符合要求，其移动位置、工作状态均有所要求和限制，故需要实时地感知其情况，以更好地进行操作，及时发现故障、避免发生事故。

然而，目前移载车的多个机构各自独立控制，不具有统一的远程系统，故而操作难度大、工件传递效率低，且难以及时地察觉状况，不能满足上述实际操作的需要。

发明内容

本实用新型为解决现有的问题，旨在提供一种抓取移载车控制系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案中，抓取移载车由走行机构、抓取机构和伸缩机构组成，包括主控制器，主控制器设有供手动操作的控制板；所述主控制器通过无线网络分别与设于上平台的第一工控板、设于下平台中的第二工控板通信连接；还包括控制走行机构水平移动的走行电机、实现抓取机构升降的第一升降电机、实现伸缩机构进行伸缩移动的伸缩电机、及实现工件夹持的若干抓取电机；所述走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机分别与第一工控板通信连接；

下平台包括用于实现托盘机构水平移动的托盘电机，所述托盘电机与第二工控板通信连接。

其中，所述第一工控板还与：设于走行机构中，限制走行机构在轨道上移动范围的若干走行限位传感器；设于抓取机构中，用于测量机械手所获得工件重量的机械手拉力传感器、用于限制机械手夹臂作抓取移动的张开限位传感器、用于获取抓取机构升降高度的第一升降限位传感器；设于伸缩机构中，用于获得伸缩臂移动距离的伸缩距离传感器中的一个或若干个分别通信连接，各传感器超出阈值或发现故障时向第一工控板发出报警信号。

其中，所述第一工控板中，通过第一开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号、限位信号和报警信号的采集；通过第一高速脉冲输出模块完成对走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机的脉冲输出；通过第一开关量输出模块完成对各电机方向信号的输出；通过第一模拟量输入模块完成对走行限位传感器、机械手拉力传感器、张开限位传感器、第一升降限位传感器和伸缩距离传感器的信号采集；通过第一RS485通讯模块完成与WIFI模块之间的通讯，第一WIFI模块与主控制器通过无线网络实现通信连接；通过第一CAN通讯模块完成与第二工控板之间通讯。

其中，所述第二工控板还与：测量托盘机构中托盘所受重力的下平台压力传感器、用于测量、限制托盘水平动距离的下平台距离传感器中的一个或若干个分别通信连接，各传感器超出阈值或发现故障时向第二工控板发出报警信号。

其中，第二工控板中，通过第二开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号集、限位信号和报警信号采集；通过第二高速脉冲输出模块主要完成对托盘电机的脉冲输出；通过第二开关量输出模块主要完成对托盘电机方向信号的输出；通过第二模拟量输入模块完成对下平台压力传感器、下平台距离传感器信号的采集；通过第二RS485通讯模块完成与WIFI模块之间的通讯，第二WIFI模块与主控制器通过无线网络实现通信连接；通过第二CAN通讯模块完成与第一工控板之间通讯。

其中，还包括电池单元，电池单元设于走行机构的电池箱中，并通过主动力电路上的主动力继电器分别接入走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机的驱动器并供电；第一工控板向各驱动器输入脉冲和方向，驱动器则向第一工控板接入报警信号。

其中，主动力继电器控制的四对常闭触点分别控制U、V、W、N，其线圈在紧急情况下得电、常闭触点断开，从而切断主动力电路，保护整个系统。其中，电池单元还包括用于检测其电量的电量检测传感器；所述电量检测传感器在电量低于安全阈值时，向主控制器发送报警信号。

和现有技术相比，本实用新型通过主控制器远程与两块工控板连接，工控板分别控制走行电机、第一升降电机、伸缩电机、抓取电机和托盘电机的启停，并与诸多获取机械部件位置、状态的传感器通信连接，实现了各机构的统一操作指挥；由传感器实时地感知各机构的运行状态，并实时传输信号、及时报警；使得抓取移载车的运行高效，操作便捷，事故率低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图；

图2为本实用新型实施例的结构示意图；

图3为伸缩机构、托盘机构的结构示意图；

图4为抓取机构的结构示意图；

图5为伸缩机构的剖视图；

图6为本实用新型实施例的电气原理图；

参见附图，夹臂1，导轨2，底座3，伸缩臂4，支撑部件5，伸缩电机6，托盘电机7，下平台丝杠8，框体9，托架10，抓取电机11，传动丝杠12，机械手拉力传感器13，中部齿轮14，齿条15，底架16，走行轮17，走行限位传感器18，第一丝杠19，第一升降电机20，第二升降电机21，导向杆22，第一升降限位传感器23，张开限位传感器24，第二丝杠25，下平台压力传感器26，下平台距离传感器27，上平台28，下平台29。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步地说明。

参见图1至图6，图1至图6展示的是本实用新型的一个实施例，本实施例主要包括主控制器，主控制器为工业计算机，其作为客户端还设有显示屏和控制板，控制板上设有操作按钮。主控制器通过无线网络远程控制抓取移载车的各个机构。

参见图2，抓取移载车的车本体包括走行机构，并设有上平台和下平台。上平台设有抓取机构和伸缩机构，配有第一工控板；对应地，作为接收工件的机械设备，还包括下平台，下平台设有托盘机构，配有第二工控板。上平台和下平台处于同一个竖直空间内。参见图1，主控制器通过WIFI模块分别与第一工控板、第二工控板的WIFI模块通信连接；WIFI模块通过MQTT协议收发信息，经过转化后通过485协议进行传送。第一工控板、第二工控板优选STM32F407芯片。

参见图2，走行机构设于轨道上，轨道沿着工件的传动方向而铺设。走行机构包括底架，底架为矩形框体，其上端面一侧设为放置伸缩机构及抓取机构的区域；另一侧设有电池箱，内置用于供电的电池单元。底架下端面还通过轴承与两端带有走行轮的车轴形成可转动连接。走行电机固定在底架上(图中未示出)，并与第一工控板通信连接并受其控制，走行电机通过减速器带动车轴转动，进而实现沿轨道行走。

进一步地，在底架的侧边设有走行限位传感器，走行限位传感器为激光传感器，轨道行程起点、终点的边上设有若干对应的反射板；也可以选用金属接近开关TB1204-N。走行限位传感器与第一工控板通信连接，通过激光反射的信息，在走行机构到达起点、终点或超出运行范围时，向第一工控板发出电信号或报警信号。若走行限位传感器未接收到反射信号而报警，可手动通过主控制器控制走行电机进行位置的微调、校正。

参见图3，伸缩机构由伸缩电机、支撑部件和伸缩臂组成。伸缩臂为可移动件，呈长条状，可向其两端部方向(纵向)作移动；其下端面固定安装有两具抓取机构，分别位于其两端。伸缩臂的上端面设有长条状的凹槽，在凹槽的底部设有纵向的齿条。

参见图5，凹槽内还放置有同为长条状的支撑部件，支撑部件为固定件。支撑部件上还设有轮面竖直的中部齿轮，中部齿轮由伸缩电机驱动旋转(也可以由伸缩电机驱动主动齿轮来向中部齿轮传动来实现)，中部齿轮的下端与齿条的上端面相互啮合。伸缩电机与第一工控板通信连接并受其控制，伸缩电机驱动中部齿轮旋转时，中部齿轮拨动齿条移动，以此带动伸缩臂沿纵向作伸、缩移动。

支撑部件的两侧外壁上分别沿纵向设一排轴承。轴承位于通过凹槽两侧的突出部内，与突出部的上壁接触从而与伸缩臂形成可移动连接。轴承承担伸缩臂、抓取机构和工件的总重力的轴承，也起到伸缩稳定、导向作用。

而伸缩机构的支撑部件两端的连接板通过螺栓固定在上平台的下端面，设于上平台侧边的螺母与由第一升降电机控制旋转的第一丝杠配合，形成丝杠-螺母机构；上平台板体的四角分别设有孔，并套入导向杆，以实现引导方向；导向杆的上端通过横杆连接。第一丝杠、导向杆均沿竖直方向设置，导向杆的下端固定在走行机构的底框上。第一丝杠沿竖直方向设置，第一升降电机通过减速机驱动第一丝杠旋转，实现抓取机构、伸缩机构的升降。第一丝杠的下端通过下端轴承与底板形成可旋转连接，底板的下端面固定在走行机构的底架的上端面一侧；第一丝杠的下端通过上端轴承与顶板形成可旋转连接；顶板和底板之间通过杆状的框架连接。第一升降电机与第一工控板通信连接并受其控制，第一升降电机驱动第一丝杠旋转，第一丝杠通过螺母的移动带动上平台作上、下移动。

进一步地，支撑部件侧壁上设有用于获得伸缩臂移动距离的伸缩距离传感器，丝杠-螺母机构由框架支撑，框架上设有用于获取上平台升降高度的第一升降限位传感器，均为接近开关传感器(金属接近开关TB1204-N)。伸缩距离传感器、第一升降限位传感器分别与第一工控板通信连接，可在伸缩臂超出可移动水平距离、支撑部件到达预设高度或超出可升降范围时，向第一工控板发出电信号或报警信号；随后优选停机排除故障。

参见图4，上述的两个抓取机构中，底座为平面框体，其上端面与伸缩机构的下端面连接。底座的下端面设有横向的导轨，抓取电机固定于底座框体下端面的中部，抓取电机为高压交流伺服电机(雷赛ACM6006L2F-B0-L-SS)，并与第一工控板通信连接并受其控制。

抓取机构设有两对夹臂，每对的两只夹臂分别位于传动丝杠的两端。同一侧夹臂的上端与长条状的连接板的下端面连接，连接板的上端面上还设有对应的滑块，滑块分别套入导轨中形成移动机构；因而夹臂可沿导轨移动。连接板的中部设有螺母，与由抓取电机驱动旋转的传动丝杠形成可移动连接。使用时，每对夹臂随传动丝杠的正/反向旋转，而沿导轨作相对/相向移动，分别可实现抓取/释放工件。

进一步地，两个抓取机构底座的上端与伸缩臂的下端面之间分别设有用于测量机械手获得工件重量的压力的机械手拉力传感器(DLLF轮辐式传感器，为拉压一体式传感器)，底座的两边缘分别设有用于限制机械手夹臂作抓取移动的张开限位传感器(金属接近开关TB1204-N)。两者均与第一工控板通信连接；机械手拉力传感器在夹臂完整地夹取到工件重量(拉力到达预设值)时、张开限位传感器在夹臂之间的距离超出设置极限时，向第一工控板发出电信号或报警信号；随后可停机排除故障。

参见图2，下平台包括用于实现其托盘机构水平移动的托盘电机，托盘机构由托盘电机、托架、下平台丝杠和框体组成，托盘电机与第二工控板通信连接并受其控制。托盘包括两具托架，固定于底板上。托架的底部下端面上设有下螺母，下螺母与设于框体中部的下平台丝杠形成可移动连接。抓取机构夹持工件并将其置于托架上之后，第二工控板控制托盘电机驱动下平台丝杠旋转并移动所述工件。

作为优选，通常保持静止的托盘机构还可以通过第二升降机构实现升降。参见图2，框体固定于下平台上，下平台的第二螺母与由第二升降电机控制旋转的第二丝杠配合，形成第二个丝杠-螺母机构；下平台板体的四角分别设有孔，并套入导向杆，以实现引导方向。还可优选设有用于获取下平台升降高度的第二升降限位传感器，并与第二工控板通信连接。其方案、原理及实现过程，与第一升降机构相同，不予赘述。

进一步地，托盘的下方设有测量托盘机构中托盘所受重力的下平台压力传感器(DLLF轮辐式传感器)、框体上设有用于测量、限制托盘水平动距离的下平台距离传感器(激光传感器或金属接近开关TB1204-N)。下平台压力传感器、下平台距离传感器分别与第二工控板通信连接，可在获得工件重量数值、托盘复位、移动到终点或超出范围时，分别向第二工控板发出电信号或报警信号。

参见图6，为本实用新型的电气原理图。第一工控板中，优选通过第一开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号的采集、限位信号和报警信号的采集；通过第一高速脉冲输出模块完成对走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机的脉冲输出；通过第一开关量输出模块完成对各电机方向信号的输出；通过第一模拟量输入模块完成对走行限位传感器、机械手拉力传感器、张开限位传感器、第一升降限位传感器和伸缩距离传感器的信号采集。

第二工控板中，优选通过第二开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号的采集、限位信号和报警信号采集；通过第二高速脉冲输出模块主要完成对托盘电机的脉冲输出；通过第二开关量输出模块主要完成对托盘电机方向信号的输出；通过第二模拟量输入模块完成对下平台压力传感器、下平台距离传感器信号的采集。

第一工控板、第二工控板分别通过RS485通讯模块完成与WIFI模块之间的通讯，WIFI模块与主控制器通过无线网络实现通信连接；。第一工控板、第二工控板之间通过CAN总线或对应的通讯模块完成与相互之间的通讯。

设于走行机构电池箱中的电池单元通过主动力电路供电，为24V，主动力电路上的主动力继电器分别接入走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机并供电。各电机的供电电路原理一致，即由主动力电路中的主动力继电器分别控制的U、V、W、三相接入电机驱动器。第一工控板向各驱动器输入脉冲和方向，驱动器则向第一工控板接入报警信号。主动力继电器控制的四对常闭触点分别控制U、V、W、N，其线圈在紧急情况下得电、常闭触点断开，从而切断主动力电路，保护整个系统。

作为优选，电池单元还包括用于检测其电量的电量检测传感器，优选电量表FS-TF03。电量检测传感器可在电量低于安全阈值时，向主控制器发送报警信号。

使用时，操作者通过控制板进行操作，控制板上设有各电机启动/停止的按钮，显示器上有各传感器的参数。首先，伸缩机构、抓取机构在其起点抓取长方体的工件：首先启动第一升降电机驱动第一丝杠旋转，将伸缩机构、抓取机构上升，待上升至抓取工件的高度时第一升降限位传感器发出信号。再启动伸缩电机驱动中部齿轮旋转，进而伸缩臂沿纵向伸出。伸出到达行程末端后，伸缩距离传感器发出信号。随后同时启动两个抓取电机，通过传动丝杠-螺母机构驱动夹臂沿导轨靠近，并抓紧工件在长度方向的两端；机械手拉力传感器在读取到达完整的工件重量数值时发出信号。随后第一升降电机将伸缩机构、抓取机构下降，伸缩机构同时缩回，至工件位于托架上方，第一升降限位传感器再次发出信号。

随着工件下降，托盘下方的下平台压力传感器读取重力值，至发出工件落位信号后，抓取电机作反向旋转，夹臂向背移动，并松开工件；若超出导轨的可移动范围，张开限位传感器发出报警信号。工件随后可由托盘电机驱动下平台丝杠-螺母机构实现水平移动，也可以保持静止。下平台距离传感器发出完成信号；若超出可移动范围，下平台距离传感器发出报警信号。

完成取件后，启动走行电机，走行轮沿轨道移动。至走行限位传感器获得终点处反射信号时停止；托盘机构设于终点处的接收位置。随后反向操作，实现抓取、提升工件，并由伸缩机构驱动抓取机构向接收位置输送。完成后，伸缩机构、抓取机构、托盘机构各自同时复位；走行机构回到起点，循环下一次操作。上面结合附图及实施例描述了本实用新型的实施方式，实施例给出的结构并不构成对本实用新型的限制，本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整，在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。

Claims (8)

1.一种抓取移载车控制系统，抓取移载车由走行机构、抓取机构和伸缩机构组成，其特征在于：包括主控制器，主控制器设有供手动操作的控制板；所述主控制器通过无线网络分别与设于上平台的第一工控板、设于下平台的第二工控板通信连接；

还包括控制走行机构水平移动的走行电机、实现抓取机构升降的第一升降电机、实现伸缩机构进行伸缩移动的伸缩电机、及实现工件夹持的若干抓取电机、用于测量机械手所获得工件重量的机械手拉力传感器；所述走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机、机械手拉力传感器分别与第一工控板通信连接；

下平台包括用于实现托盘机构水平移动的托盘电机，所述托盘电机与第二工控板通信连接。

2.根据权利要求1所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：所述第一工控板还与：设于走行机构中，限制走行机构在轨道上移动范围的若干走行限位传感器；设于抓取机构中，用于限制机械手夹臂作抓取移动的张开限位传感器、用于获取抓取机构升降高度的第一升降限位传感器；设于伸缩机构中，用于获得伸缩臂移动距离的伸缩距离传感器中的一个或若干个分别通信连接，各传感器超出阈值或发现故障时向第一工控板发出报警信号。

3.根据权利要求2所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：所述第一工控板中，通过第一开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号、限位信号和报警信号的采集；

和/或通过第一高速脉冲输出模块完成对走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机的脉冲输出；

和/或通过第一开关量输出模块完成对各电机方向信号的输出；

和/或通过第一模拟量输入模块完成对走行限位传感器、机械手拉力传感器、张开限位传感器、第一升降限位传感器和伸缩距离传感器的信号采集；

和/或通过第一RS485通讯模块完成与WIFI模块之间的通讯，第一WIFI模块与主控制器通过无线网络实现通信连接；

和/或通过第一CAN通讯模块完成与第二工控板之间通讯。

4.根据权利要求1所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：所述第二工控板还与：测量托盘机构中托盘所受重力的下平台压力传感器、用于测量、限制托盘水平动距离的下平台距离传感器中的一个或若干个分别通信连接，各传感器超出阈值或发现故障时向第二工控板发出报警信号。

5.根据权利要求1所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：第二工控板中，通过第二开关量输入模块完成对控制板的手动控制信号、限位信号和报警信号采集；

和/或通过第二高速脉冲输出模块主要完成对托盘电机的脉冲输出；

和/或通过第二开关量输出模块主要完成对托盘电机方向信号的输出；

和/或通过第二模拟量输入模块完成对下平台压力传感器、下平台距离传感器信号的采集；

和/或通过第二RS485通讯模块完成与WIFI模块之间的通讯，第二WIFI模块与主控制器通过无线网络实现通信连接；

和/或通过第二CAN通讯模块完成与第一工控板之间通讯。

6.根据权利要求1-5任一所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：还包括电池单元，电池单元设于走行机构的电池箱中，并通过主动力电路上的主动力继电器分别接入走行电机、第一升降电机、伸缩电机和抓取电机的驱动器并供电；第一工控板向各驱动器输入脉冲和方向，驱动器则向第一工控板接入报警信号。

7.根据权利要求6所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：主动力继电器控制的四对常闭触点分别控制U、V、W、N，其线圈在紧急情况下得电、常闭触点断开，从而切断主动力电路，保护整个系统。

8.根据权利要求6所述的抓取移载车控制系统，其特征在于：电池单元还包括用于检测其电量的电量检测传感器；所述电量检测传感器在电量低于安全阈值时，向主控制器发送报警信号。

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