CN219448441U - 一种辊筒传送复合机器人装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及移动机器人技术领域，为了解决移动机器人在对接点需要人工参与取放货物导致仓储作业效率低的技术问题，本实用新型公开了一种辊筒传送复合机器人装置，底盘上设有中架，中架的后侧面设有对接感应模块，中架上设有辊筒传输机构和机械臂，机械臂连接有机械爪，辊筒传输机构包括架体和辊筒，辊筒包括同步带连接的主动辊筒和从动辊筒，架体的中部和出入口分别安装有货架状态感应模块、货物对接状态感应模块，通过对接感应模块和固定点位对应感应设备匹配并定位，使得辊筒传输机构与对应传送结构精准对接，货物对接状态感应模块和被货架状态感应模块分别检测货物装载结构的位置，全程不需人工参与，提高了仓储作业效率。

Description

一种辊筒传送复合机器人装置

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种辊筒传送复合机器人装置。

背景技术

近年来，制造业及仓储物流行业发展迅速，相关技术及设备迭代升级速度不断加快，工厂及仓储自动化程度不断提高，车间、仓库等的设备都不同程度地进行了自动化改造，尤其是诸如无人叉车、AGV、AMR等用于自动搬运和对接的各种机器人装置，逐渐成为仓储工厂及物流自动化改造中的主要设备。

在工业领域内，装卸机器人、码垛机器人、搬运机器人和焊接机器人等的应用已经广泛和成熟。在当前的机器人技术领域内，应用最广泛的自动化机械装置当数机械臂，机械臂技术不仅可以提高生产效率，还可以节省人工成本。例如，公开号为CN110216975A的发明专利申请文献公开了一种多功能复合机器人系统，参阅其图3及第[0023]～[0025]段，堆垛机器人安装在机器人座7上。机器人座7包含四个倾斜扩散板72，从上至下逐渐向外扩散。堆垛机器人的具体结构包含机体6和与之连接的抓取装置1。公开了机械臂的结构，但这种机器人是固定式的，机器人座7不能自动移动，仅能在固定位置由机体6控制抓取装置1抓物。

当前用于自动搬运的机器人设备，主要有移动机器人，带对接装置的移动机器人、无人叉车、协作机器人、机械臂等，这些设备都在一定程度上实现了生产环节中一部分的自动化，并起到良好的效果。但在遇到更复杂的场景，多样化的其他自动化设备，往往无法较好地协作，出现效率低下、需要辅助设备、成本高昂等情况。

移动机器人搬运货物方便快捷，但在对接点需要人工参与，比如人工取货拿货等，每一趟运输节拍的不确定性，也会导致人工闲置时间的增多。无人叉车可通过栈板等辅助设备良好地进行自动对接和搬运，但在搬运小件货物的时候没有优势，且其较大的尺寸使得空间要求有相当的限制，其无法自动绕障的功能也会降低运转的效率。带上层对接的移动机器人可无需对接点有人工的参与，以及也可实现自动搬运，但对接的点位需要有同样功能的自动对接装置，面对普通货架货台等就无法进行自动对接搬运。

常规协作机器人通常包括移动机器人底盘及上层的机械臂装置，可良好地进行无人对接场景的自动货物运转，但在遇到货物数量较多，特别是小件货物太多的时候搬运效率会大大降低，且抓取特殊形状诸如圆柱圆弧形的货物也容易出现不稳定情况。三爪机械臂是目前较为先进的自动取放装置，由于其三点力控，使得对各种形状的货物都能较为稳定地抓取，但其制造成本较高，匹配的传感器及视觉识别装置要求也更高且更复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种辊筒传送复合机器人装置，以解决移动机器人在对接点需要人工参与取放货物导致仓储作业效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种辊筒传送复合机器人装置的具体技术方案如下：

一种辊筒传送复合机器人装置，包括底盘，底盘的对角设置有用于导航过程中自动避障的导航避障模块，底盘的底部设置主动轮和万向轮，底盘上设置有中架，中架的后侧面设置有对接感应模块，中架上设置有辊筒传输机构和机械臂，机械臂连接有用于抓取货物的机械爪，辊筒传输机构包括架体和设置在架体上的辊筒，架体的左右侧设置有侧壳，架体的前后侧设置有挡板，辊筒包括主动辊筒和从动辊筒，主动辊筒通过同步带与从动辊筒连接，架体的中部安装有货架状态感应模块，架体的出入口安装有货物对接状态感应模块，货架状态感应模块和货物对接状态感应模块位于辊筒间隙内或下方。

通过主动轮和万向轮实现自由移动，通过设置对接感应模块和固定点位对应感应设备的匹配，进行二次定位，使得辊筒传输机构与对接库位的对应传送结构精准对接。在确定对接准确之后，辊筒传输机构的主动辊筒和库位的传送结构开始运转，由传送结构移动到辊筒传输机构，当货物装载结构一端开始到达辊筒传输机构的时候，被货物对接状态感应模块检测到，当货物装载结构完全抵达辊筒传输机构的时候，被货架状态感应模块检测到，结合货架状态感应模块和货物对接状态感应模块的检测状态及逻辑顺序，可确定出库送货状态，底盘通过导航避障模块自主导航前往目标点，机械臂通过控制机械爪取放货物，整个过程不需要人工参与，提高了仓储作业效率。

进一步地，中架顶部的一端向上凸起形成台阶结构，机械臂安装在上部台阶面，辊筒传输机构安装在下部台阶面，侧壳上固定连接有用于限定货物向里侧最大位移量的限位挡件，可防止货物与中架凸出的台阶部位相撞。

进一步地，辊筒传输机构的出入口处设置有用于在偏差范围内对货物进行矫正的导向矫正结构，导向矫正结构为设置在侧壳内侧的导向斜面。

进一步地，机械臂包括第一关节，第一关节活动连接有第二关节，第二关节活动连接有第三关节，第三关节活动连接有第四关节，第四关节活动连接有第五关节，第五关节活动连接有第六关节，第六关节与机械爪连接。

进一步地，机械爪包括动力机构和弧形夹爪，动力机构包括机械基座和与机械基座铰接的铰链架，弧形夹爪与铰链架的顶端固定连接，机械基座通过底座与第六关节连接。弧形夹爪为直接和待取放货物接触的部分，其形状为弧形与夹爪伸出方向垂直的弧形面，尤其适合于抓取圆柱形物体。

进一步地，还设置有用于扫描识别待抓取物的视觉识别模块，视觉识别模块固定连接在安装板上，安装板与第六关节连接。

进一步地，导航避障模块为激光雷达或单点雷达。

进一步地，对接感应模块为光电传感器、光通信模块、接近开关或对射光电开关。

进一步地，中架为支撑辊筒传输机构和机械臂的框架箱体结构，中架内设置有用于放置供电及控制系统的电气仓。

本实用新型提供的一种辊筒传送复合机器人装置具有以下优点：

通过设置对接感应模块和固定点位对应感应设备的匹配，进行二次定位，使得辊筒传输机构与对接库位的对应传送结构精准对接。在确定对接准确之后，辊筒传输机构的主动辊筒和库位的传送结构开始运转，货物装载结构由传送结构移动到辊筒传输机构，当货物装载结构一端开始到达辊筒传输机构的时候，被货物对接状态感应模块检测到，当货物装载结构完全抵达辊筒传输机构的时候，被货架状态感应模块检测到，结合货架状态感应模块和货物对接状态感应模块的检测状态及逻辑顺序，可确定出库送货状态，底盘通过导航避障模块自主导航前往目标点，机械臂通过控制机械爪取放货物，整个过程不需要人工参与，提高了仓储作业效率。另外，斜面型的导向矫正结构，可对一定范围内偏差的货物进行矫正；限位挡件限定货物向里侧最大位移量，防止货物与中架的凸出的台阶部位相撞；弧形夹爪为直接和待取放货物接触的部分，其形状为弧形与夹爪伸出方向垂直的弧形面，尤其适合于抓取圆柱形物体。

附图说明

图1为本实用新型提供的辊筒传送复合机器人装置右视结构图；

图2为本实用新型提供的辊筒传送复合机器人装置立体结构图；

图3为本实用新型提供的针对图2中A处的放大图；

图4为本实用新型提供的辊筒传输机构分解结构图；

图5为本实用新型提供的辊筒传送复合机器人装置底部结构图；

图6为本实用新型提供的辊筒传送复合机器人抓取圆柱形货物的示意图。

图中：10、底盘；20、中架；30、机械臂；40、机械爪；50、辊筒传输机构；11、底盘主体；12、导航避障模块；13、主动轮；14、万向轮；22、对接感应模块；31、第一关节；32、第二关节；33、第三关节；34、第四关节；35、第五关节；36、第六关节；401、底座；402、安装板；41、动力机构；411、机械基座；412、铰链架；42、弧形夹爪；43、视觉识别模块；501、架体；502、侧壳；503、挡板；51、主动辊筒；52、从动辊筒；54、限位挡件；55、货架状态感应模块；56、货物对接状态感应模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参阅图1至图5，本实用新型提供了一种辊筒传送复合机器人装置，包括底盘10，底盘10的对角设置有用于导航过程中自动避障的导航避障模块12，导航避障模块12可以为激光雷达或单点雷达，底盘10的底部设置主动轮13和万向轮14，底盘10上设置有中架20，中架20的后侧面设置有对接感应模块22，用于辊筒传输机构50和固定点位传送装置的精准对接，对接感应模块22不限于光电传感器、光通信模块、接近开关和对射光电开关，中架20的前侧面设置有急停按钮。中架20上设置有辊筒传输机构50和机械臂30，机械臂30连接有用于抓取货物的机械爪40。

其中，中架20为支撑辊筒传输机构50和机械臂30的框架箱体结构，结构和其相连的组件匹配，中架20顶部的一端向上凸起形成台阶结构，机械臂30安装在上部台阶面，辊筒传输机构50安装在下部台阶面，中架20内设置有用于放置供电及控制系统的电气仓。机械臂30主要为6轴机械臂结构用以控制夹爪移动，机械爪40主要用于取放货物。

参阅图5，辊筒传送复合机器人的底盘10包括底盘主体11，底盘主体11为底盘10的主框架结构，主框架结构外包裹有外壳，导航避障装置12可以为激光雷达或单点雷达或其它，在一实施方式中，底盘10包括两个主动轮13，为底盘10行驶提供主动力，四个万向轮14分布于底盘10的四角，用于底盘10的变向、掉头、旋转及保持平衡。

参阅图2和图4，辊筒传输机构50用于从辊筒传送复合机器人到指定点位对接及传送货物的结构，辊筒传输机构50包括架体501和设置在架体501上的辊筒，架体501的左右侧设置有侧壳502，架体501的前后侧设置有挡板503，辊筒包括主动辊筒51和从动辊筒52，主动辊筒51通过同步带与从动辊筒52连接，从而实现货物传送，一般和机械臂30匹配的货物都较轻，一个主动辊筒51的功率一般足够带动，使用多个从动辊筒52可节省整个装置的成本。

优选地，从动辊筒52分布于主动辊筒51的前后两侧，在本实施例中，主动辊筒51的前后两侧分别设置有三个从动辊筒52。

架体501的中部安装有货架状态感应模块55，架体501的出入口安装有货物对接状态感应模块56，货架状态感应模块55和货物对接状态感应模块56位于辊筒间隙内或下方。货架状态感应模块55位于辊筒间隙中间位置偏下方，用于检测辊筒上面有无货物；货物对接状态感应模块56安装于辊筒出入口端的下方，用于检测货物的到达和送出状态。

进一步地，侧壳502上固定连接有用于限定货物向里侧最大位移量的限位挡件54，防止货物与中架20的凸出部位相撞。

进一步地，辊筒传输机构50的出入口处设置有用于在偏差范围内对货物进行矫正的导向矫正结构57，所述导向矫正结构57为设置在侧壳502内侧的导向斜面。导向矫正结构57为喇叭斜口结构，可对一定范围内偏差的货物进行矫正。

参阅图2，机械臂30包括第一关节31，第一关节31活动连接有第二关节32，第二关节32活动连接有第三关节33，第三关节33活动连接有第四关节34，第四关节34活动连接有第五关节35，第五关节35活动连接有第六关节36，第六关节36与机械爪40连接。

第一关节31为最底层的旋转结构，其上层结构沿竖直方向轴旋转；第二关节32为第二层旋转结构，用于上层结构沿水平方向轴旋转；第三关节33为第三层旋转结构，用于上层结构沿水平方向轴旋转；第四关节34和第三关节33相连，为第四层旋转结构，其上层结构的旋转轴与第三层旋转轴垂直；第五关节35和第四关节34相连，为第五层旋转结构，其上层结构的旋转轴与第四层旋转轴垂直；第六关节35和第五关节35相连，为第六层旋转结构，其上层结构的旋转轴与第五层旋转轴垂直。6个关节的配合，可使得机械爪40可移动到机械臂30的臂展范围内的任何位置。

参阅图3，机械爪40包括动力机构41和弧形夹爪42，动力机构41包括机械基座411和与机械基座411铰接的铰链架412，弧形夹爪42与铰链架412的顶端固定连接，机械基座411通过底座401与第六关节36连接。

弧形夹爪42为直接和待取放货物接触的部分，其形状为弧形与夹爪伸出方向垂直的弧形面，尤其适合于抓取圆柱形物体。在很多自动搬运场景中，圆柱形物体一般是夹爪抓取的难点，普通平行夹爪对圆柱形物体的接触点太少，容易抓取不稳及打滑，弧形夹爪42可增加和圆柱形物体的接触面，大大增加了抓取的过程的稳定性，而弧形和夹爪伸出方向垂直，可使得夹爪42从圆柱体的高度方向进行抓取，例如抓取塑料瓶的时候，可直接自上而下从瓶口对货物进行抓取，这在大量货物紧密相邻的时候，不会受到旁边物体的阻挡干扰。在抓取方形物体的时候，可通过填充硅胶、更换抓尖形状等进行匹配。

进一步地，还设置有用于扫描识别待抓取物的视觉识别模块43，视觉识别模块43固定连接在安装板402上，安装板402与第六关节36连接。

工作原理，当需要从库位出货的时候，辊筒传送复合机器人通过自主移动机器人的底盘10，在导航避障模块12的自动引导下，到达所需要对接的库位。通过对接感应模块22和固定点位对应感应设备的匹配，进行二次定位，使得辊筒传输机构50与对接库位的对应传送结构精准对接。在确定对接准确之后，辊筒传输机构50的主动辊筒51和库位的传送结构开始运转，货物批量放置在匹配的装载结构上，由传送结构移动到辊筒传输机构50，当货物装载结构一端开始到达辊筒传输机构50的时候，货物对接状态感应模块56检测到有物体，根据辊筒传输机构50的长度和主动辊筒51的速度确定主动辊筒51停转的时间，当货物装载结构完全抵达辊筒传输机构50的时候，货架状态感应模块55检测到有物体，结合货架状态感应模块55和货物对接状态感应模块56的检测状态及逻辑顺序，可确定此时处于出库送货状态，底盘10在收到送货状态的指令之后，自主导航前往目标点，目标点一般为货架、线边仓、产线等。在到达目标点之后，底盘10的车头，也就是机械臂30所在一端，靠近目标点，通过导航避障模块12的控制和目标点准确对接。在确定停靠位置准确之后，机械臂30通过其6个关节的配合转动，使得机械爪40移动到装载结构中货物的正上方，视觉识别模块43扫描搜索识别物体是否为待抓取的货物，在确认无误之后，机械爪40的动力机构41带动弧形夹爪42抓取货物，确认已抓取到货物之后，机械臂30通过其6个关节的配合转动，将货物放置在目标点指定的位置，一般为固定货架或产线货台。

当需要从产线货台或货架取货到库位入库的时候，辊筒传输机构50上放置一个空的货物装载结构，可参考图6，并通过辊筒传送复合机器人的底盘10，在导航避障模块12的自动引导下，到达指定位置，机械臂30通过其6个关节的配合转动，使得机械爪40移动到货物的正上方，视觉识别模块43扫描搜索识别物体是否为待抓取的货物，在确认无误之后，机械爪40的动力机构41带动弧形夹爪42抓取货物，确认已抓取到货物之后，机械臂30通过其6个关节的配合转动，将货物放置在复合机器人的辊筒传输机构50上的装载结构中。底盘10自主导航将货物送往入库对接库位，对接感应模块22和固定点位对应的感应设备匹配，进行二次定位，使得辊筒传输机构50与对接库位的对应传送结构精准对接。在确定对接准确之后，辊筒传输机构50的主动辊筒51和库位的传送结构开始运转，货物装载结构由辊筒传输机构50移动到库位传送结构，当货物装载结构一端开始脱离辊筒传输机构50的时候，货物对接状态感应模块56检测到有物体，根据辊筒传输机构50的长度和主动辊筒51点速度确定主动辊筒51停转的时间，当货物装载结构完全脱离辊筒传输机构50的时候，货架状态感应模块55检测不到物体，结合货架状态感应模块55和货物对接状态感应模块56的检测状态及逻辑顺序，可确定此时已完成货物入库的状态，辊筒传送复合机器人的底盘10可根据调度指令进行下一任务。

综上所述，本实用新型提供的一种辊筒传送复合机器人装置，可实现对货物的自动取货送货，且有多种对接方式，可适应有传送带及无对接装置的点位，适合于自动化仓储物流场景中的自动搬运场景，特别是有多种对接固定点位的场景，以及大量圆柱形等常用及较有难度的货物取放。具有以下有益效果：

第一，在自动化物流场景中，一般都需要目标点具有自动对接装置，这样就增加了成本及系统复杂性，本实用新型可实现自动抓取和放下货物到指定位置的功能，从而无需目标点货架具有自动化功能，也能实现整体场景的自动化。

第二，在小型货物的自动化转运中，单个转运往往效率较低，本实用新型可实现小型货物的批量对接及搬运。

第三，圆柱形货物往往不容易抓取及保证抓取过程中的稳定，特别在数量较多排列密集的货物场景，机械爪往往很难抓取，本实用新型通过抓尖的弧形设计，以及弧形和夹爪伸出方向的角度匹配，可在排列密集的货物中精准地取放圆柱形货物。

第四，当前自动化设备种类众多，每种设备基本都能一定程度的实现自动化，但若简单的通过对应的需求选择自动化设备，势必导致高昂的成本，本实用新型针对自动化搬运及对接中的常用场景及难点，以更低廉的成本实现多种功能。

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 (7)

1.一种辊筒传送复合机器人装置，包括底盘(10)，所述底盘(10)的对角设置有用于导航过程中自动避障的导航避障模块(12)，所述底盘(10)的底部设置主动轮(13)和万向轮(14)，其特征在于，所述底盘(10)上设置有中架(20)，所述中架(20)的后侧面设置有对接感应模块(22)，所述中架(20)上设置有辊筒传输机构(50)和机械臂(30)，所述机械臂(30)连接有用于抓取货物的机械爪(40)，所述辊筒传输机构(50)包括架体(501)和设置在架体(501)上的辊筒，架体(501)的左右侧设置有侧壳(502)，架体(501)的前后侧设置有挡板(503)，所述辊筒包括主动辊筒(51)和从动辊筒(52)，所述主动辊筒(51)通过同步带与从动辊筒(52)连接，所述架体(501)的中部安装有货架状态感应模块(55)，所述架体(501)的出入口安装有货物对接状态感应模块(56)，所述货架状态感应模块(55)和货物对接状态感应模块(56)位于辊筒间隙内或下方。

2.根据权利要求1所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，所述中架(20)顶部的一端向上凸起形成台阶结构，所述机械臂(30)安装在上部台阶面，所述辊筒传输机构(50)安装在下部台阶面，所述侧壳(502)上固定连接有用于限定货物向里侧最大位移量的限位挡件(54)。

3.根据权利要求1所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，所述辊筒传输机构(50)的出入口处设置有用于在偏差范围内对货物进行矫正的导向矫正结构(57)，所述导向矫正结构(57)为设置在侧壳(502)内侧的导向斜面。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，所述机械臂(30)包括第一关节(31)，所述第一关节(31)活动连接有第二关节(32)，所述第二关节(32)活动连接有第三关节(33)，所述第三关节(33)活动连接有第四关节(34)，所述第四关节(34)活动连接有第五关节(35)，所述第五关节(35)活动连接有第六关节(36)，所述第六关节(36)与机械爪(40)连接。

5.根据权利要求4所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，所述机械爪(40)包括动力机构(41)和弧形夹爪(42)，所述动力机构(41)包括机械基座(411)和与机械基座(411)铰接的铰链架(412)，所述弧形夹爪(42)与铰链架(412)的顶端固定连接，所述机械基座(411)通过底座(401)与第六关节(36)连接。

6.根据权利要求5所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，还设置有用于扫描识别待抓取物的视觉识别模块(43)，所述视觉识别模块(43)固定连接在安装板(402)上，所述安装板(402)与第六关节(36)连接。

7.根据权利要求1所述的一种辊筒传送复合机器人装置，其特征在于，所述中架(20)为支撑辊筒传输机构(50)和机械臂(30)的框架箱体结构，所述中架(20)内设置有用于放置供电及控制系统的电气仓。