CN218987699U - 一种仓储机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于仓储机器人领域，提供了一种仓储机器人，所述仓储机器人包括内部设置有电池与控制单元的底盘，盖覆在所述底盘上的上外壳，及设置在所述底盘四周组成车结构且与所述底盘连接的轮驱动单元。旨在解决现有技术中搬运机器人搬运速度与效率难以满足现代物流高速高效的需求；面对较复杂地形或行驶路线中有障碍物时搬运路径规划不够智能，难以正常完成工作；传统任务分配存在着处理出来的任务陷入局部最优，进行全局最优算法又耗费大量的时间，并为CPU的增加大量计算负荷，性价比不高的技术问题。

Description

一种仓储机器人

技术领域

本实用新型属于仓储机器人领域，尤其涉及一种仓储机器人。

背景技术

我国国家标准将AGV定义为装有自动导引装置，能按照预先规定的路径行驶，具有编程，停车选择，安全保护及各种移载功能的搬运小车。一款典型的AGV由车体、电池与充电装置、驱动装置、转向装置、控制装置组成。

自主移动机器人(AMR，Autonomous Mobile Robot )定义为开箱即用的移动机器人，是指能够在有障碍的工作空间内自主感知，自主决策，自主运动，无需对工作环境加装外部辅助基础设施。

AMR智能机器人是针对传统机器人进行更新升级的产品，相较于传统的智能机器人，AMR智能机器人的智能化程度更高，环境适应性更强，人机交互与协作程度更高并且提升生产绩效的优势也比传统机器人更为明显。

AMR智能机器人有六个功能，其中最主要的功能是协同联动搬运功能，智能程度高，能够灵活变动，可以根据货物重量的不同，自行调动附近的小车进行多台协同联动搬运。另外AMR智能机器人还包含货物自动跟踪、路径规划、作业状态监控等功能，实现车体无人化运行，以此来作为调度系统的先决条件。

导航技术，指解决如何让机器人从当前位置移动到目标地点的技术，通常解决导航问题的前提是解决定位问题。“定位技术”解决的是让机器人知道自己当前在哪里，“导航技术”解决的是让机器人知道如何到达目标地点。

而目前市面上已有的搬运机器人有以下缺点：搬运速度与效率难以满足现代物流高速高效的需求；面对较复杂地形或行驶路线中有障碍物时搬运路径规划不够智能，难以正常完成工作；传统任务分配存在着处理出来的任务陷入局部最优，进行全局最优算法又耗费大量的时间，并为CPU的增加大量计算负荷，性价比不高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种仓储机器人，旨在解决现有技术中搬运机器人搬运速度与效率难以满足现代物流高速高效的需求；面对较复杂地形或行驶路线中有障碍物时搬运路径规划不够智能，难以正常完成工作；传统任务分配存在着处理出来的任务陷入局部最优，进行全局最优算法又耗费大量的时间，并为CPU的增加大量计算负荷，性价比不高的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种仓储机器人，所述仓储机器人包括内部设置有电池与控制单元的底盘，盖覆在所述底盘上的上外壳，及设置在所述底盘四周组成车结构且与所述底盘连接的轮驱动单元；所述轮驱动单元包括车轮，设置在所述车轮上的轮毂电机，设置在所述轮毂电机上的摇臂，设置在所述摇臂上且铰链连接所述底盘的摇臂连接板，及设置在所述摇臂尾端且连接所述底盘的弹簧悬挂。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述上外壳两侧的外壳。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述上外壳顶部两侧的固定型材。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述底盘与所述上外壳上的后外壳。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述底盘上的保险杠。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述底盘与所述上外壳上的前外壳。

本实用新型的进一步技术方案是：所述仓储机器人还包括设置在所述底盘上用于完成区域地图构建及路径规划的高传感与数据处理模块。

本实用新型的进一步技术方案是：所述高传感与数据处理模块包括用于获取周围长距与短距距离数据的长距激光雷达及短距激光雷达，连接所述长距激光雷达及所述短距激光雷达用于完成区域地图构建的工控计算机，及连接所述工控计算机用于采集周围障碍物的深感摄像头。

本实用新型的有益效果是：此种仓储机器人利用四轮差速驱动的方式替代了传统的阿克曼驱动法方式，提高了机器人的运动速度，减少了转向半径并增大了使用寿命；利用轮毂电机减小了内部的空间占用，因此可以容纳大容量电池；利用独立悬架结构，提高了运动系统稳定性，降低车体振动，利用多传感器获取位置、距离数据，经过数据处理后得到仿真地图，实现高效的路径规划，在面对复杂地形时，利用高效的独立悬挂系统减少本体振动，防止货物的损坏与掉落，在面对障碍物时，利用激光雷达与深度摄像头组合分析，有效识别障碍物，利用差速轮的0转向半径特点高效避开，针对传统任务分类的局限性，提出了任务的并行处理方案，结合贪婪算法与混合粒子群算法，有效的提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种仓储机器人的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种仓储机器人的爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的一种仓储机器人的轮驱动单元的运动示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种仓储机器人的轮驱动单元的运动简图。

具体实施方式

附图标记：1-底盘 2-上外壳 3-轮驱动单元 4-车轮 5-轮毂电机 6-摇臂 7-摇臂连接板 8-弹簧悬挂 9-外壳 10-固定型材 11-后外壳 12-保险杠 13-前外壳 14-高传感与数据处理模块。

图1-4示出了本实用新型提供的一种仓储机器人，所述仓储机器人包括内部设置有电池与控制单元的底盘1，盖覆在所述底盘1上的上外壳2，及设置在所述底盘1四周组成车结构且与所述底盘1连接的轮驱动单元3；所述轮驱动单元3包括车轮4，设置在所述车轮4上的轮毂电机5，设置在所述轮毂电机5上的摇臂6，设置在所述摇臂6上且铰链连接所述底盘1的摇臂连接板7，及设置在所述摇臂6尾端且连接所述底盘1的弹簧悬挂5。底盘1上的四个轮驱动单元3用于为整个仓储机器人提供动力，并且由于每个轮驱动单元3均是独立的轮毂电机5驱动，既而可实现全方位移动，转弯半径为0，采用摇臂6独立悬挂结构，底盘1内部含有锂电池作为驱动电源。

所述仓储机器人还包括设置在所述上外壳2两侧的外壳9；还包括设置在所述上外壳2顶部两侧的固定型材10；还包括设置在所述底盘1与所述上外壳2上的后外壳11；还包括设置在所述底盘1上的保险杠12；还包括设置在所述底盘1与所述上外壳2上的前外壳13。设置各种部件是为了提高仓储机器人的结构强度，以及美观程度。

所述仓储机器人还包括设置在所述底盘1上用于完成区域地图构建及路径规划的高传感与数据处理模块14；所述高传感与数据处理模块14包括用于获取周围长距与短距距离数据的长距激光雷达及短距激光雷达，连接所述长距激光雷达及所述短距激光雷达用于完成区域地图构建的工控计算机，及连接所述工控计算机用于采集周围障碍物的深感摄像头。车身尾部集成了电气控制、信号传输部件，包含急停开关、充电口、电池信息显示面板，I/O接口，高传感与数据处理模块包含深感摄像头、激光雷达与工控计算机。

此种仓储机器人具有如下功能：

1、高速巡航能力与高机动性。

驱动机构采用了四轮平行轴差速轮驱动， 利用隐藏在轮毂内部的高功率无刷电机作为动力来源，将电机的旋转力矩经由内部减速器提高扭矩，直接传输到驱动轮毂上，并利用深沟球轴承减少摩擦，提高机械传动效率，提供优异巡航能力。

传统的仓储机器人往往采用阿克曼传动结构，这样的结构在转向时，具有较大的转弯半径，且在转向偏角较大时机械效率较低，会对传动轴造成较大损坏，减少零件寿命。而采用的平行轴差速轮驱动方式，驱动轮由四个高功率无刷电机驱动，利用驱动轮之间的速度差实现转向，相较于阿克曼传动结构，这种方式传动效率高，转向半径小，还可实现转向半径为0的原地自旋。

2、独立悬架系统，适应复杂地形。

此种仓储机器人底盘1配备了独立的悬架系统，针对每个驱动轮都使用了独立的悬挂系统，该系统采用了摇摆臂独立悬挂架构，其中摇臂连接板7与底盘1采用铰链连接，可实现旋转运动，弹簧悬挂8上端连接底盘1，下端连接摇臂6，在工作时，弹簧悬挂8承担减振、支撑车身的作用，摇臂6承受车轮4横向力与纵向力。

3、自主环境建图，高精度定位导航，自主识别避障。

此种仓储机器人上安装有高传感与数据处理模块14，其中包括深感摄像头、激光雷达与工控计算机，在工作中，先利用长距与短距激光雷达获取周围的距离数据，并利用工控计算机完成数据的读取与处理，完成区域地图的大致构建，在完成工作任务时，同步开启深感摄像头与激光雷达，按照已构建的地图进行路径规划，行驶中结合短距雷达与深感摄像头确认自身位置并对地图进行精确优化。在遇到障碍物时，通过短距雷达与深感摄像头同步分析，针对具有运动速度的障碍物采取停车的方式防止出现意外，针对无运动速度的障碍物采取绕行的方式避开障碍。

4、任务并行处理方案。

传统仓储分配任务时，因计算量较大，追求全局最优困难，只能追求局部最优。此种仓储机器人在实际工作中，运用贪婪算法进行任务进行初步的分配后，使用混合粒子群算法对任务进行重组，从而实现多任务并行处理，减少机器人空跑次数，增大机器人负载率，从而大大提高整体工作效率。

此种仓储机器人利用四轮差速驱动的方式替代了传统的阿克曼驱动法方式，提高了机器人的运动速度，减少了转向半径并增大了使用寿命；利用轮毂电机减小了内部的空间占用，因此可以容纳大容量电池；利用独立悬架结构，提高了运动系统稳定性，降低车体振动，利用多传感器获取位置、距离数据，经过数据处理后得到仿真地图，实现高效的路径规划，在面对复杂地形时，利用高效的独立悬挂系统减少本体振动，防止货物的损坏与掉落，在面对障碍物时，利用激光雷达与深度摄像头组合分析，有效识别障碍物，利用差速轮的0转向半径特点高效避开，针对传统任务分类的局限性，提出了任务的并行处理方案，结合贪婪算法与混合粒子群算法，有效的提高工作效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种仓储机器人，其特征在于：所述仓储机器人包括内部设置有电池与控制单元的底盘，盖覆在所述底盘上的上外壳，及设置在所述底盘四周组成车结构且与所述底盘连接的轮驱动单元；所述轮驱动单元包括车轮，设置在所述车轮上的轮毂电机，设置在所述轮毂电机上的摇臂，设置在所述摇臂上且铰链连接所述底盘的摇臂连接板，及设置在所述摇臂尾端且连接所述底盘的弹簧悬挂。

2.根据权利要求1所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述上外壳两侧的外壳。

3.根据权利要求2所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述上外壳顶部两侧的固定型材。

4.根据权利要求3所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述底盘与所述上外壳上的后外壳。

5.根据权利要求4所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述底盘上的保险杠。

6.根据权利要求5所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述底盘与所述上外壳上的前外壳。

7.根据权利要求1-6任一项所述的仓储机器人，其特征在于，所述仓储机器人还包括设置在所述底盘上用于完成区域地图构建及路径规划的高传感与数据处理模块。

8.根据权利要求7所述的仓储机器人，其特征在于，所述高传感与数据处理模块包括用于获取周围长距与短距距离数据的长距激光雷达及短距激光雷达，连接所述长距激光雷达及所述短距激光雷达用于完成区域地图构建的工控计算机，及连接所述工控计算机用于采集周围障碍物的深感摄像头。

Images