RU2441830C1 - Method for outloading packaged cargoes from the container - Google Patents

Method for outloading packaged cargoes from the container Download PDF

Info

Publication number
RU2441830C1
RU2441830C1 RU2010138866/11A RU2010138866A RU2441830C1 RU 2441830 C1 RU2441830 C1 RU 2441830C1 RU 2010138866/11 A RU2010138866/11 A RU 2010138866/11A RU 2010138866 A RU2010138866 A RU 2010138866A RU 2441830 C1 RU2441830 C1 RU 2441830C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
container
cargo
unloading
zone
robot arm
Prior art date
Application number
RU2010138866/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Вадимович Барсук (RU)
Игорь Вадимович Барсук
Original Assignee
Игорь Вадимович Барсук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Вадимович Барсук filed Critical Игорь Вадимович Барсук
Priority to RU2010138866/11A priority Critical patent/RU2441830C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2441830C1 publication Critical patent/RU2441830C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: logistics. ^ SUBSTANCE: invention is related to the field of postal service, warehousing and it can be used in automated unloading of cargo being similar to a parallelepiped by form. A method of unloading packaged cargoes from the container is implemented by means of a device consisting of a vertical bedplate, to which right and left inclined spiral chutes are fixed steadily symmetrically from the inner sides, as well as of a branch conveyor, control system and manipulating robot. While implementing the method, the container being outloaded is set up so as for the container housing to be situated in front of the bedplate between its vertical sides, the inner container volume is divided by the left and right coverage areas, the cargo from the left area is transferred and released on the left release are, and the cargo from the lower area is transferred and released on the branch conveyor. In advance estimates ate made and movement patterns of the robot arm are recorded and the patterns recorded are used for robot steering. ^ EFFECT: productivity enhancement while unloading cargoes from the container. ^ 4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области почтовой связи, складского хозяйства и может быть использовано при автоматизации выгрузки грузов, по форме близких к параллелепипеду, примерно одинаковой высоты, например посылок, ящиков с письменной корреспонденцией и др. из контейнеров.The invention relates to the field of postal services, warehousing and can be used to automate the unloading of goods, in the form close to the box, of approximately the same height, for example parcels, mail boxes with correspondence, etc. from containers.

Известно устройство автоматической разгрузки контейнеров, описанное в [Барсук И.В., Гиль Г.К., Воскресенский А.Л. и др. Организация автоматизированной обработки почтовых отправлений в крупных узлах связи. - М.: Радио и связь, 1985. - 208 с.], в котором ввод контейнеров в разгрузочное устройство и вывод порожних контейнеров осуществляются наклонными участками трассы буксировочного конвейера. В разгрузочном устройстве контейнер автоматически наклоняется, и посылки выгружаются на приемный склиз, с которого поступают на отводящий транспортер. После опорожнения контейнер возвращается в вертикальное положение, транспортируется вниз на уровень пола и продолжает движение по трассе буксировочного конвейера. Из-за того, что выгрузка посылок осуществляется «навалом», не гарантируются целостность перевязей и оболочки посылок, сохранность вложения, а также не обеспечивается упорядоченность потока и разделение посылок, что требует при автоматизации последующей обработки посылок (опознавание, сортировка) включения в линию дополнительного устройства разделения посылок.A device for automatically unloading containers is described in [Barsuk I.V., Gil G.K., Voskresensky A.L. and others. Organization of automated processing of mail in large communication centers. - M .: Radio and communications, 1985. - 208 S.], in which the input of containers into the unloading device and the output of empty containers are carried out by inclined sections of the towing conveyor. In the unloading device, the container automatically tilts, and the packages are unloaded to the receiving skid, from which they are fed to the discharge conveyor. After emptying, the container returns to a vertical position, is transported down to the floor level and continues to move along the route of the towing conveyor. Due to the fact that the unloading of parcels is carried out in bulk, the integrity of the packaging and envelope of the parcels, the safety of the attachment, and the streamlining and separation of the parcels are not guaranteed, which requires automation of the subsequent processing of parcels (recognition, sorting) to include additional parcel separation devices.

Известно устройство по а.с. SU 1111963, 1986 для разгрузки контейнера, использующее гибкую транспортерную ленту, которую при послойной загрузке контейнера петлями прокладывают между слоями грузов. При разгрузке контейнера по мере вытягивания этой ленты грузы упорядоченно по слоям выходят из контейнера на ленте. Использование устройства ограничено из-за уменьшения полезного объема контейнера за счет двойной толщины ленты между слоями грузов и зазоров между стенками кузова и слоями грузов, определяемых радиусом изгиба ленты. К тому же для автоматизации последующей обработки грузов (опознавание, сортировка) после устройства разгрузки контейнера требуется включение в линию устройства разделения грузов по одному.A device is known by A.S. SU 1111963, 1986 for unloading a container using a flexible conveyor belt, which, when the container is loaded in layers, is looped between layers of cargo. When unloading the container as this tape is pulled, the goods in an orderly manner in layers exit the container on the tape. The use of the device is limited due to the decrease in the useful volume of the container due to the double thickness of the tape between the cargo layers and the gaps between the walls of the body and the cargo layers, determined by the bending radius of the tape. In addition, to automate the subsequent processing of goods (recognition, sorting) after the container unloading device, it is necessary to include one by one in the line of the device for cargo separation.

Известно устройство по а.с. SU 1239067, 1986 для разгрузки контейнера, использующее размещенные внутри кузова контейнера шарнирно соединенные дно и боковую стенку, которые при выгрузке грузов, поднимаясь вверх и поворачиваясь вокруг оси в крайнем верхнем положении, образуют общую плоскость, располагающуюся по диагонали кузова. По мере поворота дна грузы под собственным весом перемещаются в сторону бокового окна, образуемого распашными дверцами или откидной стенкой, и далее на отводящий транспортер. Использование устройства ограничивает необходимость вручную выгружать верхний слой грузов при полном (или почти полном) заполнении кузова контейнера или иметь открывающуюся верхнюю крышку кузова, что ослабляет жесткость конструкции контейнера, а также потребность во включении в линию устройства разделения грузов по одному для автоматизации обработки грузов на последующих этапах (опознавание, сортировка).A device is known by A.S. SU 1239067, 1986 for unloading the container, using the bottom and side walls pivotally connected inside the container body, which when unloading goods, rising up and turning around the axis in the highest position, form a common plane located on the diagonal of the body. As the bottom rotates, the loads under their own weight move towards the side window, formed by swing doors or a folding wall, and then to the discharge conveyor. The use of the device limits the need to manually unload the top layer of cargo when the container body is completely (or almost completely) filled or to have an opening upper body cover, which weakens the rigidity of the container structure, as well as the need to include one load separation device in the line for automation of cargo handling in subsequent stages (recognition, sorting).

Известны устройства для послойного отделения грузов, находящихся в штабеле, контейнере, на паллете, и их перекладки на транспортер, в штабель, паллету, в которых используются в различных комбинациях приводные ремни (патент US 5265712, 1993), приводные ремни и ролики с шероховатой поверхностью (патент US 5238350, 1993), клиновидная плоскость, ролики с шероховатой поверхностью и приводные ремни (патент US 5538391, 1996).Known devices for the layered separation of goods in a stack, container, pallet, and their transfer to the conveyor, stack, pallet, which are used in various combinations of drive belts (patent US 5265712, 1993), drive belts and rollers with a rough surface (patent US 5238350, 1993), a wedge-shaped plane, rollers with a rough surface and drive belts (patent US 5538391, 1996).

Однако применение этих устройств для выгрузки, например, почтовых грузов из контейнера невозможно, так как велика вероятность повреждения упаковки грузов (перевязи, печатей и т.п.).However, the use of these devices for unloading, for example, mail cargo from a container is impossible, since there is a high probability of damage to the packaging of goods (bandages, seals, etc.).

Известно робототехническое устройство по патенту US 5102292, 1992 для перегрузки плоских предметов одинаковых размеров из паллеты на отводящий транспортер, в котором рабочие органы имеют возможность перемещения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, а захватная головка поворачивается вокруг вертикальной оси. Ограничениями на применение этого устройства являются необходимость наличия у контейнера открывающейся верхней крышки или необходимость дооборудования устройства механизмом приведения контейнера с грузами в горизонтальное положение открытыми дверцами вверх и возвращения порожнего контейнера в исходное состояние.A robotic device is known according to the patent US 5102292, 1992 for loading flat objects of the same size from a pallet onto a discharge conveyor, in which the working bodies can move in three mutually perpendicular planes, and the gripping head rotates around a vertical axis. Limitations on the use of this device are the need for the container to have an opening top lid or the need to equip the device with a mechanism to bring the container with goods into a horizontal position with the doors open up and return the empty container to its original state.

Известно захватывающее устройство по патенту US 6652014, 2003, реализующее вакуумную систему для захватывания, по крайней мере, одного объекта, которая имеет базовый блок и, по крайней мере, два присасывающих элемента, которые порознь соединены с базовым блоком. Это устройство, представляющее несомненный интерес с точки зрения работы вакуумного захвата, не охватывает работу системы в целом.A gripping device is known according to the patent US 6652014, 2003, which implements a vacuum system for gripping at least one object that has a base unit and at least two suction elements that are separately connected to the base unit. This device, which is of undoubted interest from the point of view of the operation of the vacuum capture, does not cover the operation of the system as a whole.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения представляется устройство для разгрузки пакетов поддонов из передвижного контейнера по патенту US №5007785, 1991. Это устройство содержит: (1) контейнер, (2) разгрузочное устройство для выгрузки пакетов из указанного контейнера, (3) устройство перемещения разгрузочного устройства и (4) устройство управления для управления устройством перемещения.The closest analogue (prototype) of the present invention is a device for unloading packages of pallets from a mobile container according to US patent No. 5007785, 1991. This device contains: (1) a container, (2) unloading device for unloading packages from the specified container, (3) device moving the unloading device; and (4) a control device for controlling the moving device.

Контейнер имеет вертикальные стойки и множество горизонтальных секций между ними, так что образуются горизонтальные полки с разными уровнями по высоте, на полках помещаются три рядом расположенные пачки упаковок. Разгрузочное устройство движется к вершине передней стороны разгружаемой полки контейнера и горизонтально внедряется под самую нижнюю упаковку средней пачки упаковок (одной из, по крайней мере, трех рядом стоящих упаковок). Разгрузочное устройство управляется так, чтобы поднять и подвинуть вбок средний набор упаковок так, чтобы освободить средний набор от соседних боковых наборов и он мог быть без помех удален. После такого освобождения средний набор упаковок горизонтально вынимается с передней стороны контейнера перемещающим средством. С разгрузочным средством действует совместно движущее средство, передвигающее его, и средство управления, связанное с движущим средством, которое управляет им так, чтобы оно могло перемещаться следующим образом: (а) вертикально рядом с контейнером так, чтобы разгрузочное устройство стало напротив первой (верхней) полки; (b) горизонтально вперед (к средней пачке упаковок) так, чтобы ввести разгрузочное средство под самую нижнюю упаковку средней пачки; (с) слегка приподнять среднюю пачку над полкой (для легкого отделения пачки от полки); (d) покачать из стороны в сторону так, чтобы освободить среднюю пачку от соседей справа и слева; (е) отвести приподнятую пачку горизонтально в сторону, противоположную той, что была при введении так, чтобы вывести эту пачку из контейнера. Далее пачки упаковок оставляются разгрузочным устройством на конвейерной ленте или в буфере, которые имеют в месте передачи одно или более отверстий, через которые вилка выдвигается обратно после перенесения пачки упаковок.The container has vertical racks and many horizontal sections between them, so that horizontal shelves with different levels in height are formed, three adjacent packs of packages are placed on the shelves. The unloading device moves to the top of the front side of the unloaded container shelf and horizontally penetrates under the lowest package of the middle pack of packages (one of at least three adjacent packages). The unloading device is controlled so that the middle set of packages is lifted and moved sideways so as to free the middle set from adjacent side sets and it can be removed without interference. After such release, the middle set of packages is horizontally removed from the front of the container by a moving means. Together with the unloading means, the moving means moving it and the control means associated with the moving means, which controls it so that it can move as follows: (a) vertically next to the container, so that the unloading device is opposite the first (top) shelves; (b) horizontally forward (towards the middle pack of packages) so that the discharge means is inserted under the lowest package of the middle pack; (c) slightly raise the middle pack above the shelf (for easy separation of the pack from the shelf); (d) swing from side to side so as to free the middle pack from the neighbors on the right and left; (e) take the elevated pack horizontally in the direction opposite to that which was during administration so as to remove this pack from the container. Further, the packs of packages are left by the unloading device on the conveyor belt or in the buffer, which have one or more holes in the place of transfer through which the fork is pulled back after the package of packs is transferred.

Недостаток прототипа заключен в том, что при использовании этой системы для перегрузки грузов из контейнера на отводящий транспортер разгрузочное устройство должно совершать излишние холостые движения, связанные необходимостью точной укладки груза на отводящий транспортер, все перемещения производятся по взаимно перпендикулярным траекториям, причем траектории разгрузочного устройства не могут быть укорочены за счет приближения места оставления груза к контейнеру. Это снижает скорость выгрузки, что уменьшает производительность системы. Кроме того, удлинение пути переноса создает дополнительные энергетические затраты.The disadvantage of the prototype lies in the fact that when using this system for unloading goods from the container to the discharge conveyor, the unloading device must make unnecessary idle movements associated with the need to accurately stack the cargo on the discharge conveyor, all movements are made along mutually perpendicular trajectories, and the trajectories of the unloading device cannot be shortened by approaching the place of abandonment of the cargo to the container. This reduces the upload speed, which reduces system performance. In addition, lengthening the transport path creates additional energy costs.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности устройства выгрузки штучных грузов из контейнера на отводящий транспортер и уменьшение энергетических затрат при обеспечении гарантированного интервала между выгружаемыми грузами.The problem to which the invention is directed, is to increase the productivity of the device for unloading piece goods from the container to the discharge conveyor and reduce energy costs while ensuring a guaranteed interval between the unloaded goods.

Решение указанной задачи достигается применением способа работы устройства выгрузки штучных грузов из контейнера с несъемной крышей и открывающейся боковой стенкой, содержащего станину, разгрузочный робот-манипулятор, систему управления и отводящий транспортер, причем станина выполнена в виде конструкции с двумя вертикально направленными частями и замыкающей их горизонтальной частью, к вертикальным частям с внутренних сторон неподвижно крепятся симметрично друг другу правый и левый наклонные винтовые спуски, нижние кромки которых расположены над отводящим транспортером, причем разгрузочный робот-манипулятор закреплен на середине горизонтальной части станины, при котором разгружаемый контейнер устанавливают так, чтобы открытая боковая стенка контейнера располагалась перед станиной между ее вертикальными частями симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через точку закрепления робота-манипулятора. (Далее следуют отличительные признаки изобретения). Внутренний объем кузова контейнера условно делят на левую, правую и нижнюю зоны захвата, причем, захватывая с помощью робота-манипулятора груз из левой зоны, переносят его и сбрасывают на левый спуск, захватывая груз из правой зоны, переносят его и сбрасывают на правый спуск, а захватывая груз из нижней зоны, переносят его и сбрасывают на отводящий транспортер.The solution of this problem is achieved by using the method of operation of the device for unloading piece goods from a container with a fixed roof and an opening side wall containing a bed, an unloading robotic arm, a control system and a discharge conveyor, and the bed is made in the form of a structure with two vertically directed parts and horizontal closing them part, to the vertical parts from the inside, the right and left inclined helical descents, the lower edges of which are fixedly mounted symmetrically to each other located above the outlet conveyor, and the unloading robot arm is fixed in the middle of the horizontal part of the bed, in which the unloaded container is installed so that the open side wall of the container is located in front of the bed between its vertical parts symmetrically relative to the vertical axis passing through the attachment point of the robot arm. (The following are the distinguishing features of the invention). The internal volume of the container body is conventionally divided into the left, right and lower gripping zones, and, capturing the cargo from the left zone with the help of a robotic arm, transfer it and dump it onto the left descent, capturing the cargo from the right zone, transfer it and dump it onto the right trigger, and capturing the cargo from the lower zone, transfer it and dump it on the discharge conveyor.

Кроме того, границу между левой и правой зонами захвата проводят по вертикальной оси симметрии фронтальной проекции открытой стороны контейнера до точки пересечения с границей нижней зоны, границей между левой и нижней зонами захвата считают геометрическое место точек, равноудаленных от крайней правой точки фронтальной проекции верхнего края левого наклонного винтового спуска и точек фронтальной проекции ленты отводящего транспортера между ее левым краем и серединой, а границей между правой и нижней зонами считают геометрическое место точек, равноудаленных от крайней левой точки фронтальной проекции верхнего края правого наклонного винтового спуска и точек фронтальной проекции ленты отводящего транспортера между ее правым краем и серединой.In addition, the border between the left and right grip zones is drawn along the vertical axis of symmetry of the frontal projection of the open side of the container to the point of intersection with the border of the lower zone, the geometrical location of points equidistant from the rightmost point of the frontal projection of the upper edge of the left inclined helical descent and points of the frontal projection of the belt of the outlet conveyor between its left edge and the middle, and consider the geometric location as the boundary between the right and lower zones then points equidistant from the extreme left point of the frontal projection of the upper edge of the right inclined helical descent and the points of the frontal projection of the conveyor belt between its right edge and the middle.

Кроме того, заранее рассчитывают и запоминают траектории перемещения руки робота от места груза в зоне захвата до места сброса на соответствующем спуске или на транспортере и траектории перемещения руки робота от места сброса груза до места захвата очередного груза в зоне захвата и используют запомненные траектории для управления роботом, чем обеспечивают работу устройства с максимальной производительностью (режим S) за счет сокращения длины пути перемещения руки робота и времени на его вычисление.In addition, the trajectories of the robot arm moving from the cargo place in the capture zone to the dumping place on the corresponding descent or on the conveyor and the robot’s robot paths from the dumping place of the cargo to the capture point of the next load in the capture zone are calculated and stored in advance and the stored trajectories are used to control the robot than ensure the operation of the device with maximum performance (S mode) by reducing the length of the path of movement of the robot arm and the time to calculate it.

Кроме того, из правой и левой зон захвата исключают участки зон, лежащие ниже места сброса груза на соответствующий спуск и включают их в нижнюю зону, чем обеспечивают работу устройства с максимальной экономией энергетических затрат (режим Е) за счет исключения операций подъема груза из указанных участков зон до уровня места сброса на соответствующий спуск.In addition, from the right and left capture zones exclude sections of zones lying below the place of cargo discharge to the corresponding descent and include them in the lower zone, which ensures the operation of the device with the maximum saving of energy costs (mode E) by excluding the operations of lifting cargo from these sections zones to the level of the place of discharge on the corresponding descent.

Устройство выгрузки, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, состоит из станины, разгрузочного робота-манипулятора, системы управления, отводящего транспортера и места установки контейнера для разгрузки. Станина выполнена в виде конструкции с двумя вертикально направленными частями (стойками) и замыкающей их горизонтальной частью, причем к вертикальным частям с внутренних сторон неподвижно крепятся симметрично друг другу правый и левый наклонные винтовые спуски с углом поворота 90° и углом наклона в диапазоне 35-40°, нижние кромки спусков расположены над бортовыми ограждениями отводящего транспортера, разгрузочный робот-манипулятор закреплен на горизонтальной части станины, плоскость симметрии отводящего транспортера перпендикулярна плоскости станины, причем на спусках имеется отбортовка для предотвращения смещения груза за их габариты, а ширина спусков больше наибольшей диагонали сторон груза с максимально допустимыми размерами. Разгрузочный робот-манипулятор может быть выполнен по кинематической схеме, включающей вертикально расположенную стойку, шесть подвижных звеньев, образующих с шарнирами шесть низших кинематических пар, причем оси шарниров каждого из двух соседних звеньев взаимно-перпендикулярны, к концу шестого подвижного звена прикреплен вакуумный захват. Устройство содержит систему управления, содержащую управляющий микроконтроллер (это может быть, например, микроконтроллер AVR фирмы Atmel) с микропроцессором, системным контроллером, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), модулем ввода-вывода и устройством связи с объектом (УСО), причем микропроцессор соединен с ОЗУ, ПЗУ и системным контроллером, системный контроллер соединен, кроме того, шинами данных и управления с ОЗУ, ПЗУ и через интерфейсы ввода и вывода модуля ввода-вывода с УСО, средство определения положения груза в контейнере, средство определения положения руки робота, средство управления сервоприводами узлов манипулятора, средство управления вакуумным захватом, средство управления отводящим транспортером, средства передачи и приема сигналов управления оператору и от него, причем все вышеперечисленные средства соединяются с микроконтроллером через соответствующие порты УСО. Средства определения положения руки робота и положения груза в контейнере могут являться, например, лазерным или механическим сканером.The unloading device, with which the proposed method is carried out, consists of a bed, an unloading robot-manipulator, a control system, a discharge conveyor and the installation site of the container for unloading. The bed is made in the form of a construction with two vertically directed parts (uprights) and a horizontal part closing them, and the right and left inclined helical descents with a rotation angle of 90 ° and an angle of inclination in the range of 35-40 °, the lower edges of the descents are located above the side fences of the outlet conveyor, the unloading robotic arm is mounted on the horizontal part of the bed, the plane of symmetry of the outlet conveyor is perpendicular loskosti frame, wherein the downhill has a flange to prevent displacement of the load due to their size, and the width of the longest diagonal runs over the sides of cargo with the maximum allowable size. The unloading robotic arm can be made according to a kinematic scheme, including a vertically arranged rack, six movable links forming six lower kinematic pairs with hinges, the hinge axes of each of two adjacent links being mutually perpendicular, a vacuum grip attached to the end of the sixth movable link. The device comprises a control system containing a control microcontroller (this may be, for example, an Atmel AVR microcontroller) with a microprocessor, a system controller, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), an input-output module and a communication device with an object ( USO), moreover, the microprocessor is connected to RAM, ROM and the system controller, the system controller is connected, in addition, data and control buses to RAM, ROM and through the input and output interfaces of the input-output module with USO, means about determining the position of the cargo in the container, means for determining the position of the robot arm, means for controlling servo drives of the manipulator nodes, means for controlling the vacuum pickup, means for controlling the discharge conveyor, means for transmitting and receiving control signals to and from the operator, all of the above means being connected to the microcontroller through the corresponding USO ports . Means for determining the position of the robot arm and the position of the load in the container may be, for example, a laser or mechanical scanner.

Конструкция устройства выгрузки штучных грузов из контейнера и его работа поясняются следующими фигурами:The design of the device for unloading piece goods from the container and its operation are illustrated by the following figures:

На фиг.1 показано устройство выгрузки штучных грузов из контейнера (вид спереди).Figure 1 shows a device for unloading piece goods from a container (front view).

На фиг.2 показано устройство выгрузки штучных грузов из контейнера (вид сбоку).Figure 2 shows a device for unloading piece goods from a container (side view).

На фиг.3 показано устройство выгрузки штучных грузов из контейнера (вид сверху).Figure 3 shows a device for unloading piece goods from a container (top view).

На фиг.4 показана кинематическая схема руки робота-манипулятора.Figure 4 shows the kinematic diagram of the arm of a robot manipulator.

На фиг.5 показана блок-схема управления устройства выгрузки штучных грузов из контейнера.Figure 5 shows a control block diagram of a device for unloading piece goods from a container.

На фиг.6 показана фронтальная проекция открытой стороны контейнера с зонами выгрузки грузов в режиме S.Figure 6 shows a frontal projection of the open side of the container with zones of unloading of goods in mode S.

На фиг.7 показана фронтальная проекция открытой стороны контейнера с зонами выгрузки грузов в режиме Е.7 shows a frontal projection of the open side of the container with areas of unloading in mode E.

На фиг.8 показан алгоритм работы устройства выгрузки штучных грузов из контейнера.On Fig shows the algorithm of operation of the device for unloading piece goods from the container.

Перечень принятых обозначенийList of accepted designations

1) вертикально направленная часть станины (левая);1) vertically directed part of the bed (left);

2) вертикально направленная часть станины (правая);2) vertically directed part of the bed (right);

3) горизонтальная часть станины;3) the horizontal part of the bed;

4) левый наклонный винтовой спуск;4) left inclined helical descent;

5) правый наклонный винтовой спуск;5) right inclined helical descent;

6) робот-манипулятор;6) robot manipulator;

7) отводящий транспортер;7) discharge conveyor;

8) контейнер;8) container;

9) рамка для размещения ряда фотодатчиков;9) a frame for accommodating a number of photosensors;

10) первый ряд фотодатчиков;10) the first row of photosensors;

11) второй ряд фотодатчиков;11) the second row of photosensors;

12) корпус блока управления;12) control unit housing;

13) выступ на напольной части места установки контейнера;13) a protrusion on the floor of the installation site of the container;

14) упор для предотвращения бокового смещения контейнера;14) an emphasis to prevent lateral displacement of the container;

15) упор для предотвращения опрокидывания контейнера;15) an emphasis for prevention of capsizing of the container;

16) управляющий микроконтроллер;16) control microcontroller;

17) ядро микроконтроллера;17) the core of the microcontroller;

18) модуль ввода-вывода;18) input-output module;

19) устройство связи с объектами (УСО);19) communication device with objects (USO);

20) внешние объекты;20) external objects;

21) средство определения положения груза в контейнере;21) means for determining the position of the cargo in the container;

22) средства передачи и приема сигналов оператору и от него;22) means of transmitting and receiving signals to and from the operator;

23) средство управления сервоприводом;23) servo control means;

24) средство определения положения руки робота;24) means for determining the position of the robot arm;

25) средство управления вакуумным захватом;25) vacuum gripper control means;

26) средство управления отводящим транспортером;26) means for controlling the discharge conveyor;

27) средство определения габаритов захваченного груза;27) a means of determining the dimensions of the captured cargo;

28) средство определения веса захваченного груза;28) means for determining the weight of the captured cargo;

29) зона выгрузки на левый спуск;29) unloading zone on the left descent;

30) зона выгрузки на правый спуск;30) unloading zone on the right descent;

31) зона выгрузки на ленту транспортера;31) unloading zone on the conveyor belt;

32) лента транспортера;32) conveyor belt;

33) часть зоны выгрузки на левый спуск (29), перешедшая в зону (31);33) part of the unloading zone to the left descent (29), which has passed into zone (31);

34) часть зоны выгрузки на правый спуск (30), перешедшая в зону (31).34) part of the unloading zone on the right descent (30), which has passed into zone (31).

На фиг.1, 2 и 3 показаны проекции устройства выгрузки штучных грузов из контейнера. Станина устройства выполнена в виде арочной или п-образной конструкции, имеющей две вертикально направленные части (левую 1 и правую 2) и замыкающую их горизонтальную часть 3. К вертикальным частям с внутренних сторон неподвижно крепятся симметрично друг другу левый 4 и правый 5 наклонные винтовые спуски с углом поворота 90° и углом наклона в диапазоне 35-40°. Нижние кромки спусков расположены над бортовыми ограждениями отводящего транспортера 7. Разгрузочный робот-манипулятор 6 закреплен на горизонтальной части станины 3. Предпочтительное место закрепления робота-манипулятора - середина горизонтальной части станины. Плоскость симметрии отводящего транспортера 7 перпендикулярна плоскости станины, в которой лежат вертикальные и горизонтальная ее части. Эта плоскость симметрии проходит, предпочтительно, через середину горизонтальной части станины 3. На спусках 4 и 5 имеется отбортовка для предотвращения смещения груза за их габариты, причем ширина спусков 4 и 5 больше наибольшей диагонали сторон груза с максимально допустимыми размерами для предотвращения образования заторов.Figures 1, 2 and 3 show projections of a device for unloading piece goods from a container. The device bed is made in the form of an arched or p-shaped structure having two vertically directed parts (left 1 and right 2) and horizontal part 3 closing them. The left 4 and right 5 inclined helical descents are fixedly mounted symmetrically to each other on the vertical parts with a rotation angle of 90 ° and a tilt angle in the range of 35-40 °. The lower edges of the descents are located above the side rails of the discharge conveyor 7. The unloading robotic arm 6 is mounted on the horizontal part of the bed 3. The preferred fixing point for the robotic arm is the middle of the horizontal part of the bed. The plane of symmetry of the discharge conveyor 7 is perpendicular to the plane of the bed, in which its vertical and horizontal parts lie. This plane of symmetry passes, preferably, through the middle of the horizontal part of the bed 3. On descents 4 and 5 there is a flange to prevent the load from moving beyond their dimensions, and the width of the descents 4 and 5 is greater than the largest diagonal of the sides of the load with the maximum permissible dimensions to prevent the formation of congestion.

Разгружаемый контейнер 8 имеет открывающиеся на 180° или 270° двери на открытой стороне, он размещается на напольной части места установки для разгрузки контейнера так, что открытая сторона обращена к станине. Напольная часть места установки для разгрузки контейнера имеет выступ 13, который выше уровня напольной части под противоположной стороной контейнера таким образом, чтобы дно контейнера было наклонено на угол 2-5° к горизонту. Для фиксации контейнера на месте разгрузки имеются два упора 14, размещающихся спереди и сзади от колес установленного для разгрузки контейнера. Они служат для блокировки колес и предотвращения перемещения контейнера в направлениях, параллельных плоскости станины. Кроме того имеется упор 15 для предотвращения смещения или опрокидывания указанного контейнера в направлении, перпендикулярном плоскости станины. Он расположен за противоположной от станины стороной контейнера и прикреплен к полу с помощью штырей, вставляемых через отверстия упора в соответствующие отверстия в полу.The unloaded container 8 has doors that open 180 ° or 270 ° on the open side, it is located on the floor of the installation site to unload the container so that the open side faces the bed. The floor of the installation site for unloading the container has a protrusion 13, which is higher than the level of the floor part under the opposite side of the container so that the bottom of the container is inclined at an angle of 2-5 ° to the horizontal. To fix the container at the unloading place, there are two stops 14 located in front and behind the wheels of the container installed for unloading. They serve to lock the wheels and prevent the container from moving in directions parallel to the plane of the bed. In addition, there is an emphasis 15 to prevent displacement or tipping of the specified container in the direction perpendicular to the plane of the bed. It is located behind the opposite side of the bed from the container and is attached to the floor with pins inserted through the holes of the stop into the corresponding holes in the floor.

На фиг.1-3 показаны симметрично закрепленные на внешних сторонах вертикальных частей станины рамки 9. Они служат для размещения двух рядов фотодатчиков 10 и 11. Размер рамок по вертикали не менее высоты открытой стороны контейнера, причем ряды 10 и 11 фотодатчиков отстоят друг от друга на расстоянии, немного превышающем длину наибольшей диагонали груза с максимально допустимыми размерами. Источники и приемники света размещаются, соответственно, напротив друг друга на противоположных рамках 9, так что пространство между вертикальными частями станины «перекрыто» лучами света.Figure 1-3 shows the frame 9 symmetrically mounted on the outer sides of the vertical parts of the frame. They serve to accommodate two rows of photosensors 10 and 11. The size of the frames vertically is not less than the height of the open side of the container, and rows 10 and 11 of the photosensors are spaced from each other at a distance slightly exceeding the length of the largest diagonal of the load with the maximum permissible dimensions. Sources and receivers of light are placed, respectively, opposite each other on opposite frames 9, so that the space between the vertical parts of the frame is “covered” by light rays.

На фиг.4 показана кинематическая схема руки робота-манипулятора. Робот-манипулятор содержит вертикально расположенную стойку 6.1, шесть подвижных звеньев (6.2-6.6), образующих с шарнирами (6.I-6.VI) соответственно шесть низших кинематических пар, причем оси шарниров каждого из двух соседних звеньев взаимно-перпендикулярны, ось шарнира первого звена 6.1 вертикальна, к концу шестого подвижного звена 6.VI прикреплен вакуумный захват 6.7, причем каждое подвижное звено соединено с соответствующим сервоприводом, а захват соединен с источником вакуума (сервоприводы и источник вакуума на схеме не показаны).Figure 4 shows the kinematic diagram of the arm of a robot manipulator. The robotic arm contains a vertically arranged stand 6.1, six movable links (6.2-6.6), which form six lower kinematic pairs with hinges (6.I-6.VI), the hinge axes of each of two adjacent links being mutually perpendicular, the hinge axis the first link 6.1 is vertical, a vacuum gripper 6.7 is attached to the end of the sixth movable link 6.VI, with each movable link connected to a corresponding servo drive, and the gripper is connected to a vacuum source (servos and vacuum source are not shown in the diagram).

На фиг.5 показана блок-схема управления устройства выгрузки. Микроконтроллер 16 содержит ядро микроконтроллера 17 и модуль ввода-вывода 18. Основой ядра является микропроцессор, системный контроллер и, по крайней мере, два блока памяти: оперативная (ОЗУ) и постоянная (ПЗУ). Модуль ввода-вывода содержит интерфейс ввода и интерфейс вывода. Микропроцессор связан с ОЗУ и ПЗУ тремя шинами: адресной, данных и управления. Кроме того, шина данных и шина управления связывают микропроцессор с интерфейсами ввода и вывода. Интерфейсы модуля ввода и вывода соединяются с устройством связи с объектами (УСО) 19. УСО 19 содержит каналы ввода и вывода для связи с внешними устройствами 20.5 shows a control block diagram of a discharge device. The microcontroller 16 contains the core of the microcontroller 17 and the input-output module 18. The core of the core is a microprocessor, a system controller and at least two memory units: operational (RAM) and permanent (ROM). The I / O module contains an input interface and an output interface. The microprocessor is connected to RAM and ROM by three buses: address, data and control. In addition, a data bus and a control bus connect the microprocessor to the input and output interfaces. The interfaces of the input and output module are connected to the object communication device (USO) 19. The USO 19 contains input and output channels for communication with external devices 20.

Внешние устройства могут быть датчиками для определения параметров, необходимых микроконтроллеру для выработки команд управления устройством выгрузки, исполнительными устройствами типа сервоприводов руки робота и пневмонасосов захвата, визуальными и звуковыми средствами сигнализации оператору. Они включают в себя средство определения положения груза в контейнере 21 (оно может быть оптическим или механическим), средство передачи и приема сигналов оператору и от него 22 (оптические и звуковые сигналы), средство управления 23 звеньями руки манипулятора (усилители и сервоприводы), средство определения положения руки робота 24 (оптическое или по сигналам обратной связи от звеньев руки манипулятора), средство управления захватом 25 (пневмоцилиндры или другие устройства для создания вакуума в захвате), средство определения веса груза 28 (тензодатчики разных конструкций), средство определения габаритов захваченного груза 27 (лазерное или с фотодатчиками, описанное выше), средство управления отводящим транспортером 26 (сигналы пуска и останова).External devices can be sensors for determining the parameters necessary for the microcontroller to generate control commands for the unloading device, actuators such as servos of the robot arm and gripping pneumatic pumps, visual and sound means of signaling to the operator. They include means for determining the position of the cargo in the container 21 (it can be optical or mechanical), means for transmitting and receiving signals to and from the operator 22 (optical and sound signals), means for controlling 23 links of the manipulator's hand (amplifiers and servos), means determining the position of the robot arm 24 (optical or by feedback signals from the parts of the manipulator's hand), gripper 25 (pneumatic cylinders or other devices for creating a vacuum in the gripper), means for determining the weight of the load 28 (ten architects of different designs), means for determining the dimensions of the captured cargo 27 (laser or with photo sensors, described above), control means for the discharge conveyor 26 (start and stop signals).

Способ выгрузки штучных грузов из контейнера осуществляют следующим образом.The method of unloading piece goods from the container is as follows.

Перед выгрузкой грузов контейнер 8 с предварительно открытыми на 180° или 270° дверями устанавливают открытой стороной перед торцом отводящего транспортера 7 на небольшом расстоянии от него таким образом, чтобы вертикальные плоскости симметрии транспортера и контейнера со стороны открытых дверей примерно совпадали. При этом ось вращения первого звена 6.1 робота-манипулятора 6 располагается в плоскости оси симметрии отводящего транспортера 7, верхние кромки наклонных винтовых спусков 4 и 5 находятся в одной плоскости с краем торца отводящего транспортера 7, а их нижние кромки - над боковым обрамлением отводящего транспортера 7. Число степеней свободы манипулятора по формуле А.П.Малышева равно W=6×n-5×р=6×6-5×6=6 (Л.Н.Решетов. "Конструирование рациональных механизмов". - М.: Машиностроение, 1987). Поворот звеньев манипулятора в процессе поиска и захвата груза в контейнере, перемещения груза на один из наклонных винтовых спусков или отводящий транспортер, возвращение руки робота за следующим грузом осуществляются точными сервоприводами. Такая кинематическая схема робота-манипулятора обеспечивает возможность захвата и выемки груза из любой точки внутреннего объема кузова контейнера с жесткой крышей.Before unloading the cargo, the container 8 with the doors previously opened 180 ° or 270 ° is installed with the open side in front of the end of the outlet conveyor 7 at a small distance from it so that the vertical plane of symmetry of the conveyor and the container from the open door side approximately coincides. Moreover, the axis of rotation of the first link 6.1 of the robotic arm 6 is located in the plane of the axis of symmetry of the outlet conveyor 7, the upper edges of the inclined screw descents 4 and 5 are in the same plane as the edge of the end of the outlet conveyor 7, and their lower edges are above the side frame of the outlet conveyor 7 . The number of degrees of freedom of the manipulator according to the formula of A. P. Malyshev is equal to W = 6 × n-5 × p = 6 × 6-5 × 6 = 6 (L.N. Reshetov. "Designing rational mechanisms." - M.: Mechanical Engineering , 1987). Turning the links of the manipulator during the search and capture of cargo in the container, moving the cargo to one of the inclined screw slopes or the discharge conveyor, returning the robot arm for the next cargo is carried out by precise servos. Such a kinematic diagram of the robotic arm enables the capture and removal of cargo from anywhere in the internal volume of the body of the container with a rigid roof.

Система управления устройства выгрузки штучных грузов из контейнера обеспечивает сканирование открытой стороны контейнера, нахождение верхнего слоя, из которого должна производиться выгрузка, и поиск в этом слое выгружаемого груза. Она обеспечивает синхронное выполнение сервоприводами всех движений руки робота-манипулятора в соответствии с задаваемыми режимами работы и траекториями движения руки робота с грузом и без него. Кроме того, она определяет нестандартное положение груза, изменяет движения руки робота в зависимости от этого положения, управляет действиями захвата, ведет учет выгруженных единиц груза и выполняет ряд других необходимых и вспомогательных действий. Например, система управления обеспечивает управление отводящим транспортером, преобразование команд оператора «Пуск» и «Стоп» в сигналы управления устройствами, выводит на указатели или лампы сигналы останова устройства или иные сигналы для оператора.The control system of the device for unloading piece goods from the container provides scanning of the open side of the container, finding the top layer from which the unloading should be carried out, and searching for unloaded cargo in this layer. It provides synchronous execution by servos of all movements of the robot arm in accordance with the set operating modes and trajectories of the robot arm with and without load. In addition, it determines the non-standard position of the load, changes the movements of the robot arm depending on this position, controls the actions of capture, keeps records of the unloaded units of cargo and performs a number of other necessary and auxiliary actions. For example, the control system provides control of the outlet conveyor, converts the Start and Stop operator commands to device control signals, and displays device stop signals or other signals for the operator on pointers or lamps.

Для создания наилучших условий выемки в первую очередь выгружают груз, расположенный в верхнем слое наиболее близко к открытой стороне контейнера. При расположении двух и более грузов на одинаковом расстоянии от открытой стороны контейнера для разрешения неопределенности в первую очередь выгружают груз, расположенный наиболее близко к одной (например, левой) из боковых стенок кузова контейнера. После захвата груза его немного приподнимают (на 10-20 мм) и совершают им покачивающее вращательное движение посредством шарнира 6.VI относительно оси шестого звена на небольшой угол (5-10°) по часовой стрелке и наоборот, чтобы гарантированно освободиться от контакта с соседними грузами.To create the best conditions for excavation, first of all, unload the cargo located in the upper layer closest to the open side of the container. When two or more cargoes are located at the same distance from the open side of the container, to resolve the uncertainty, the cargo located most close to one (for example, the left) from the side walls of the container body is unloaded first. After capturing the load, it is slightly lifted (by 10–20 mm) and swaying by a swivel motion through the 6.VI hinge relative to the axis of the sixth link by a small angle (5–10 °) clockwise and vice versa, in order to be reliably released from contact with neighboring cargo.

Место, куда из контейнера должен быть перемещен груз (правый или левый спуски или транспортер), траекторию движения, момент сброса груза, траекторию возвращения руки робота для захвата следующего груза определяют следующим образом. Внутренний объем кузова контейнера условно (виртуально) делят (фиг.6) на три зоны: верхнюю левую 29, где грузы расположены ближе к левому наклонному винтовому спуску 4, верхнюю правую 30, где грузы расположены ближе к правому наклонному винтовому спуску 5, и нижнюю, где грузы расположены ближе к движущейся ленте 32 отводящего транспортера 7, расположенного у нижней кромки кузова контейнера 8. Такое разделение обеспечивает кратчайшие траектории выгрузки грузов, а следовательно, быстрейшее освобождение робота-манипулятора для обработки следующего груза. Границы зон на фронтальной проекции открытой стороны контейнера ABCD определяют следующим образом (на примере левой стороны). Точка О, соответствующая правому краю левого наклонного винтового спуска 4, соединяется прямыми ОО1…ОО2 с точками, расположенными на отрезке от левого края О1 до середины О2 ленты 32 отводящего транспортера 7. К серединам отрезков ОО1…ОО2 восстанавливаются перпендикуляры. Тогда кривая EF от левой кромки кузова контейнера в точке Е до оси симметрии кузова GO2 в плоскости ABCD в точке F будет служить геометрическим местом точек, равноудаленных от правого края наклонного винтового спуска 5 и ленты 32 отводящего транспортера 7, а указанные перпендикуляры будут касательными к этой кривой. Кривая EF характеризует нижнюю границу зоны выгрузки грузов на левый наклонный винтовой спуск 4, а область AGFE охватывает всю эту зону. Область BHFG, симметричная области AGFE, будет соответствовать зоне выгрузки грузов на правый наклонный винтовой спуск 5, а область DEFHC будет соответствовать зоне выгрузки грузов на движущуюся ленту 32 отводящего транспортера 7. Для разрешения неопределенности множество точек, соответствующих полуинтервалу (GF) можно отнести к зоне 29, а множество точек, соответствующих кривой EFH, - к зоне 31.The place where the load should be moved from the container (right or left downhill or conveyor), the trajectory of movement, the moment of dumping the load, the trajectory of the return of the robot arm to capture the next load is determined as follows. The internal volume of the container body is conditionally (virtually) divided (Fig. 6) into three zones: upper left 29, where the loads are located closer to the left inclined screw descent 4, upper right 30, where the loads are located closer to the right inclined screw descent 5, and the lower , where the goods are located closer to the moving belt 32 of the discharge conveyor 7, located at the lower edge of the body of the container 8. This separation provides the shortest trajectory of unloading goods, and therefore, the quickest release of the robotic arm for processing the next about the cargo. The boundaries of the zones on the frontal projection of the open side of the container ABCD are determined as follows (on the example of the left side). Point О, corresponding to the right edge of the left inclined helical descent 4, is connected by straight lines ОО 1 ... ОО 2 with points located on the segment from the left edge О 1 to the middle О 2 of the belt 32 of the outlet conveyor 7. Perpendiculars are restored to the midpoints of ОО 1 ... ОО 2 . Then the curve EF from the left edge of the container body at point E to the axis of symmetry of the body GO 2 in the plane ABCD at point F will serve as the geometrical location of the points equidistant from the right edge of the inclined helical descent 5 and the belt 32 of the discharge conveyor 7, and the indicated perpendiculars will be tangent to this curve. The EF curve characterizes the lower boundary of the cargo unloading zone onto the left inclined helical descent 4, and the AGFE region covers this entire zone. The BHFG region, symmetrical to the AGFE region, will correspond to the zone of unloading goods to the right inclined helical descent 5, and the DEFHC region will correspond to the zone of unloading goods to the moving belt 32 of the outlet conveyor 7. To resolve the uncertainty, many points corresponding to the half-interval (GF) can be attributed to the zone 29, and the set of points corresponding to the EFH curve is to zone 31.

В зависимости от требований производственного процесса устройство работает с максимальной производительностью (режим S) или максимальной экономией энергозатрат (режим Е). Оптимизация траектории перемещения груза и возврата руки робота-манипулятора в положение начала захвата следующего груза может производиться для этих двух режимов работы робота-манипулятора. В режиме S, обеспечивающем максимальную производительность устройства, критерием оптимизации является минимальное время переноса груза из контейнера до места сброса и возвращения руки в точку захвата следующего груза. В режиме Е, когда по условиям эксплуатации от устройства не требуется максимальной производительности, критерием оптимизации может служить минимум энергозатрат, необходимых для переноса груза из контейнера на один из наклонных винтовых спусков или движущуюся ленту отводящего транспортера и возвращения руки робота в положение захвата следующего груза. Режим Е может отличаться от вышерассмотренного режима S, например, тем, что при выгрузке на наклонные винтовые спуски грузов из частей боковых зон, лежащих ниже уровня края наклонного винтового спуска, выгрузку производят непосредственно на движущуюся ленту. Тем самым избегается трата энергии на подъем грузов из этих частей боковых зон. При этом, естественно, производительность уменьшается за счет удлинения путей, по которым перемещают эти грузы. Это иллюстрирует фиг.7, где заштрихованный участок 33 левой боковой зоны 29 объединяется с зоной 31 выгрузки на движущуюся ленту транспортера. Аналогично происходит объединение участка 34 правой боковой зоны 30 с зоной 31. При этом для разрешения неопределенности множество точек, соответствующих кривой IKFLM, относится к зоне 31.Depending on the requirements of the production process, the device operates with maximum productivity (mode S) or maximum energy savings (mode E). The optimization of the trajectory of the movement of the cargo and the return of the robot arm to the position of the start of the capture of the next load can be made for these two operating modes of the robot manipulator. In S mode, which ensures the maximum productivity of the device, the optimization criterion is the minimum time for transferring cargo from the container to the place of discharge and returning the hand to the capture point of the next cargo. In E mode, when the device does not require maximum performance under operating conditions, the optimization criterion can be the minimum energy required to transfer cargo from the container to one of the inclined screw descents or a moving belt of the discharge conveyor and return the robot arm to the position of capture of the next cargo. Mode E may differ from the above mode S, for example, when unloading onto inclined helical descents of loads from parts of the side zones lying below the level of the edge of the inclined helical descent, unloading is performed directly onto a moving belt. This avoids the waste of energy in lifting goods from these parts of the side zones. In this case, of course, productivity decreases due to the lengthening of the paths along which these loads are moved. This is illustrated in FIG. 7, where the hatched portion 33 of the left side zone 29 is combined with the unloading zone 31 onto the moving conveyor belt. Similarly, the section 34 of the right side zone 30 is combined with zone 31. In this case, to resolve the uncertainty, the set of points corresponding to the IKFLM curve belongs to zone 31.

Все пространство внутри контейнера радиусом равным максимальной длине руки робота-манипулятора и высотой, равной высоте кузова контейнера, за исключением ограничений, накладываемых конструктивными частями устройства, условно (виртуально) разбивают на элементарные объемы с размерами, сравнимыми с минимально допустимыми размерами грузов, и заранее рассчитывают и запоминают оптимальные траектории перемещения груза от каждого элементарного объема места захвата груза в контейнере до места сброса груза на один из наклонных винтовых спусков или движущуюся ленту отводящего транспортера, а также траектории возвращения руки робота от места сброса груза до элементарного объема места захвата следующего груза в контейнере. Эти оптимальные траектории хранятся в постоянной памяти ПЗУ микроконтроллера 16. Там же хранятся программы для решения всех необходимых задач. Микропроцессор совместно с оперативной памятью ОЗУ и ПЗУ выполняет решение задач, возникающих в ходе работы устройства. Системный контроллер обеспечивает совместную работу ядра микропроцессора 17 через модуль ввода-вывода 18 и устройство УСО 19 с внешними объектами 20. Каждый внешний объект обращается к микропроцессору или получает сигналы от него через соответствующий одно- или двунаправленный канал устройства УСО 19.The entire space inside the container with a radius equal to the maximum arm length of the robotic arm and a height equal to the height of the container body, with the exception of restrictions imposed by the structural parts of the device, is conditionally (virtually) divided into elementary volumes with dimensions comparable to the minimum allowable cargo sizes, and pre-calculated and remember the optimal trajectory of the movement of the cargo from each elementary volume of the place of capture of the cargo in the container to the place of discharge of the cargo on one of the inclined screw descents s or a moving discharge conveyor belt, and the return path of the robot arm from the reset position to the cargo volume element the capture of the next cargo in the container. These optimal paths are stored in the read-only memory of the microcontroller 16. The programs for solving all the necessary tasks are also stored there. The microprocessor in conjunction with RAM RAM and ROM performs tasks that arise during operation of the device. The system controller provides the joint operation of the microprocessor core 17 through the input-output module 18 and the device USO 19 with external objects 20. Each external object accesses the microprocessor or receives signals from it through the corresponding unidirectional channel of the device USO 19.

Функции устройства выгрузки штучных грузов из контейнера поясняет алгоритм его работы на фиг.8. Перед запуском устройства оператор с помощью переключателя устанавливает выбранный режим работы Е или S. Нажатием кнопки «Пуск» (в средстве 26 управления отводящим транспортером) оператор запускает отводящий транспортер 7 и включает устройство выгрузки. Нахождение верхнего слоя грузов производится выдачей необходимых команд сервоприводам руки робота (средство 23 управления сервоприводом) и поиском с помощью сканирующего устройства (средство 21 определения положения груза в контейнере). Это могут быть сканеры: лазерный или механический, щуп которого закреплен на руке робота. Если слой не обнаружен, устройство останавливается и вырабатывается соответствующий сигнал оператору. Причиной не нахождения слоя может быть окончание процесса разгрузки данного контейнера. Если слой обнаружен, производится передача координат этого слоя микроконтроллеру. Микроконтроллер дает команду поиска груза в обнаруженном слое. После обнаружения груза следует передача координат этого груза микроконтроллеру. Микроконтроллер на основе полученных координат груза и выбранного положения переключателя выбора режима работы (Е или S) выбирает из постоянной памяти ПЗУ разработанный и хранящийся в ней оптимальный для данных координат груза маршрут по перемещению руки робота из исходного положения к месту нахождения груза в контейнере, а затем - к определенной выше площадке выгрузки. Затем выдаются соответствующие команды серводвигателям руки робота (средство 23 управления сервоприводом) и захвата (средство 25 управления захватом). При сближений захвата с выбранным грузом определяется, находится ли груз в правильном положении, при котором вакуумный захват может его захватить. Эта проверка может быть проведена или сканирующим устройством, или с помощью датчиков положения, закрепленных на звеньях руки робота. Если груз оказался в неправильном положении (например, повернут под значительным углом к плоскости открытой стенки контейнера), описание его фактического положения передается микроконтроллеру. Это описание фиксируется в оперативной памяти ОЗУ, микроконтроллер вырабатывает команду изменения положения захвата, после чего снова происходит проверка взаимоположения груза и захвата. Если груз оказался в правильном положении (или поворот захвата обеспечил стандартность его стыковки с грузом), производится выполнение захвата груза. Следующая операция - проверка на превышение веса и габаритов захваченного груза. Превышение предельно допустимых значений этих величин может произойти, если по какой-то причине произойдет, например, сцепление двух соседних грузов или в контейнер при отправке был помещен недопустимо большой груз. Обнаружение превышения веса груза может быть произведено с помощью средства 28 определения веса захваченного груза. Превышение веса может быть обнаружено, например, с помощью встроенных в звенья руки робота датчиков (не показаны). Это могут быть, например, тензодатчики или резонансные датчики типа Tuning-Fork фирмы Shinko Denshi, Япония. Обнаружение превышения габаритов груза может быть произведено с помощью средства 27 определения габаритов захваченного груза. Таким средством могут быть, например, лазерный (например, сканер WB4 фирмы Cyberware США) или механический сканер (например, механический сканер MicroScribe-SD фирмы Immersion, США). Другим средством определения превышения габаритов груза может служить система из двух рядов фотодатчиков 10 и 11, размещенных на рамках 9, показанных на фиг.2. При перемещении груза, он пересекает сначала лучи фотодатчиков ряда 10, а затем - ряда 11. Расстояние между этими рядами несколько превышает наибольший габаритный размер допускаемого груза. Сигналы одновременного пересечения лучей обоих рядов служат микроконтроллеру указанием на превышение габаритов груза. Если при перемещении груза за определенный промежуток времени происходит последовательное затемнение датчиков из первого по отношению к контейнеру вертикального ряда, а затем второго, то это говорит о том, что процесс выгрузки происходит нормально.The functions of the device for unloading piece goods from the container are explained by the algorithm of its operation in Fig. 8. Before starting the device, the operator sets the selected operating mode E or S using the switch. By pressing the "Start" button (in the outlet conveyor control means 26), the operator starts the outlet conveyor 7 and turns on the unloading device. Finding the upper layer of goods is carried out by issuing the necessary commands to the servos of the robot arm (means 23 to control the servos) and using a scanning device (means 21 to determine the position of the load in the container). These can be scanners: laser or mechanical, the probe of which is mounted on the robot arm. If no layer is detected, the device stops and an appropriate signal is generated to the operator. The reason for not finding the layer may be the end of the unloading process of this container. If a layer is detected, the coordinates of this layer are transferred to the microcontroller. The microcontroller gives the command to search for cargo in the detected layer. After detecting the cargo, the coordinates of this cargo should be transferred to the microcontroller. The microcontroller, on the basis of the received coordinates of the load and the selected position of the mode select switch (E or S), selects from the read-only memory ROM a route developed for and stored in it that is optimal for the data of the load coordinates of moving the robot arm from its original position to the location of the load in the container, and then - to the discharge site defined above. Then, appropriate commands are issued to the servomotors of the robot arm (servo control means 23) and the gripper (gripper control means 25). When the capture approaches the selected load, it is determined whether the load is in the correct position in which the vacuum capture can capture it. This check can be carried out either with a scanning device or with the help of position sensors fixed on the links of the robot arm. If the load is in the wrong position (for example, turned at a significant angle to the plane of the open wall of the container), a description of its actual position is transmitted to the microcontroller. This description is recorded in RAM, the microcontroller generates a command to change the position of the capture, after which again the verification of the relationship of the load and capture. If the load is in the correct position (or the rotation of the grab ensures that it is docked with the load as standard), the load is grabbed. The next operation is checking for excess weight and dimensions of the captured cargo. Exceeding the maximum permissible values of these values can occur if, for some reason, coupling occurs between two adjacent loads or an unacceptably large load was placed in the container during shipment. The detection of excess weight of the cargo can be made using the means 28 for determining the weight of the captured cargo. Excess weight can be detected, for example, using sensors (not shown) built into the links of the robot arm. These may be, for example, strain gauges or resonant sensors such as Tuning-Fork from Shinko Denshi, Japan. Exceeding cargo dimensions can be detected using means 27 for determining the dimensions of the captured cargo. Such means may be, for example, a laser (e.g., a WB4 scanner from Cyberware USA) or a mechanical scanner (e.g., a mechanical MicroScribe-SD scanner from Immersion, USA). Another means of determining the excess dimensions of the cargo can serve as a system of two rows of photosensors 10 and 11, placed on the frame 9, shown in figure 2. When moving the cargo, it first crosses the rays of the photosensors of row 10, and then of row 11. The distance between these rows slightly exceeds the largest overall size of the allowed load. The signals of the simultaneous intersection of the rays of both rows serve the microcontroller as an indication of the excess dimensions of the cargo. If during the movement of cargo for a certain period of time, the sensors sequentially darken from the first vertical row with respect to the container, and then the second, this indicates that the unloading process is normal.

Если габариты или вес груза превышают предельно допустимые значения, устройство останавливается и подает оператору соответствующий световой или звуковой сигнал.If the dimensions or weight of the cargo exceeds the maximum permissible values, the device stops and gives the operator an appropriate light or sound signal.

Если вес не превышает предельно допустимых значений, то из ПЗУ выбирается оптимальная траектория перемещения руки робота с грузом к месту разгрузки, и микропроцессором выдаются соответствующие команды серводвигателям руки робота. Рука робота направляется к ранее определенному месту выгрузки и сбрасывает там груз. Затем цикл поиска верхнего слоя и груза в нем повторяется, рука робота направляется по оптимальной траектории к выбранному грузу.If the weight does not exceed the maximum permissible values, then the optimal path for moving the robot arm with the load to the place of unloading is selected from the ROM, and the corresponding commands to the servomotors of the robot arm are issued by the microprocessor. The robot arm goes to a previously determined unloading place and dumps the cargo there. Then the search cycle for the top layer and the load in it is repeated, the robot arm is guided along the optimal path to the selected load.

За счет того, что выгрузка грузов из контейнера осуществляется роботом-манипулятором последовательно, гарантируется надежный интервал между грузами на движущейся ленте отводящего транспортера, и благодаря тому, что перемещение грузов из контейнера производится на места, расположенные в максимальной близости к контейнеру, внутренний объем которого условно разбивается на зоны, в которых грузы расположены на минимальных расстояниях от этих мест, причем в одном режиме эксплуатации устройства при перемещении грузов минимизируется время рабочих и холостых движений руки робота-манипулятора, а в другом минимизируются энергозатраты, достигаются соответственно максимальная производительность устройства или максимальная экономия энергозатрат.Due to the fact that the unloading of goods from the container is carried out sequentially by the robotic arm, a reliable interval between the goods on the moving belt of the discharge conveyor is guaranteed, and due to the fact that the movement of goods from the container is carried out to places located in the closest proximity to the container, the internal volume of which is conditional It is divided into zones in which goods are located at minimum distances from these places, and in one mode of operation of the device when moving goods minimizes time Static preparation and idle movements of the robot manipulator arm, and the other energy consumption is minimized, are obtained respectively maximum performance device or maximum energy savings.

Таким образом, достигнуты цели изобретения и решены поставленные технические задачи.Thus, the objectives of the invention are achieved and the technical tasks are solved.

Возможность практической реализации устройства подтверждается тем, что оно может быть создано на базе имеющихся в продаже компонентов и изготавливаемых промышленностью контейнеров, транспортеров, роботов-манипуляторов, компьютеров и сенсорных устройств.The possibility of practical implementation of the device is confirmed by the fact that it can be created on the basis of commercially available components and manufactured by industry containers, conveyors, robotic manipulators, computers and touch devices.

Claims (4)

1. Способ работы устройства выгрузки штучных грузов из контейнера с несъемной крышей и открывающейся боковой стенкой, содержащего станину, разгрузочный робот-манипулятор, систему управления и отводящий транспортер, причем станина выполнена в виде конструкции с двумя вертикально направленными частями и замыкающей их горизонтальной частью, к вертикальным частям с внутренних сторон неподвижно крепятся симметрично друг другу правый и левый наклонные винтовые спуски, нижние кромки которых расположены над отводящим транспортером, причем разгрузочный робот-манипулятор закреплен на середине горизонтальной части станины, при котором разгружаемый контейнер устанавливают так, чтобы открытая боковая стенка контейнера располагалась перед станиной между ее вертикальных частей симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через точку закрепления робота-манипулятора, отличающийся тем, что внутренний объем кузова контейнера условно делят на левую, правую и нижнюю зоны захвата, причем, захватывая с помощью робота-манипулятора груз из левой зоны, переносят его и сбрасывают на левый спуск, захватывая груз из правой зоны, переносят его и сбрасывают на правый спуск, а захватывая груз из нижней зоны, переносят его и сбрасывают на отводящий транспортер.1. The method of operation of the device for unloading piece goods from a container with a fixed roof and an opening side wall containing a bed, an unloading robotic arm, a control system and a discharge conveyor, the bed being made in the form of a structure with two vertically directed parts and a horizontal part closing them, to to the vertical parts from the inside, the right and left inclined helical descents are fixedly mounted symmetrically to each other, the lower edges of which are located above the outlet conveyor, and p the loading robot arm is fixed in the middle of the horizontal part of the bed, in which the unloaded container is installed so that the open side wall of the container is located in front of the bed between its vertical parts symmetrically with respect to the vertical axis passing through the fastening point of the robot arm, characterized in that the internal volume of the body the container is conventionally divided into left, right and lower gripping zones, and, capturing the cargo from the left zone with the help of a robotic arm, they are transferred and dumped are on the left slope, right from seizing load zone, it is transferred and discharged to the right descent and gripping the goods from the lower zone, it is transferred and discharged onto a discharge conveyor. 2. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что границу между левой и правой зонами захвата проводят по вертикальной оси симметрии фронтальной проекции открытой стороны контейнера до точки пересечения с границей нижней зоны, границей между левой и нижней зонами захвата считают геометрическое место точек, равноудаленных от крайней правой точки фронтальной проекции верхнего края левого наклонного винтового спуска и точек фронтальной проекции ленты отводящего транспортера между ее левым краем и серединой, а границей между правой и нижней зонами считают геометрическое место точек, равноудаленных от крайней левой точки фронтальной проекции верхнего края правого наклонного винтового спуска и точек фронтальной проекции ленты отводящего транспортера между ее правым краем и серединой.2. The method of work according to claim 1, characterized in that the boundary between the left and right grip zones is drawn along the vertical axis of symmetry of the frontal projection of the open side of the container to the point of intersection with the border of the lower zone, the geometrical place of the points is considered the border between the left and lower grip zones, equidistant from the rightmost point of the frontal projection of the upper edge of the left inclined helical descent and the points of the frontal projection of the conveyor belt between its left edge and the middle, and the boundary between the right and lower we consider the geometrical location of points equidistant from the extreme left point of the frontal projection of the upper edge of the right inclined helical descent and the points of the frontal projection of the conveyor belt between its right edge and the middle. 3. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что заранее рассчитывают и запоминают траектории перемещения руки робота от места груза в зоне захвата до места сброса на соответствующем спуске или на транспортере и траектории перемещения руки робота от места сброса груза до места захвата очередного груза в зоне захвата, и используют запомненные траектории для управления роботом, чем обеспечивают работу устройства с максимальной производительностью (режим S) за счет сокращения длины пути перемещения руки робота и времени на его вычисление.3. The method of work according to claim 1, characterized in that the trajectories of the robot arm moving from the cargo place in the capture zone to the dumping place on the appropriate descent or on the conveyor and the robot arm’s path from the dumping place of the cargo to the place of capture of the next load are calculated and stored in advance in the capture zone, and use the stored paths to control the robot, which ensures the operation of the device with maximum performance (mode S) by reducing the length of the path of movement of the robot arm and the time to calculate it. 4. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что из правой и левой зон захвата исключают участки зон, лежащие ниже места сброса груза на соответствующий спуск, и включают их в нижнюю зону, чем обеспечивают работу устройства с максимальной экономией энергетических затрат (режим Е) за счет исключения операций подъема груза из указанных участков зон. 4. The method of operation according to claim 1, characterized in that sections of zones lying below the dumping point on the corresponding descent are excluded from the right and left capture zones and included in the lower zone, thereby ensuring the operation of the device with maximum energy cost savings (mode E) due to the exclusion of operations of lifting goods from the specified sections of the zones.
RU2010138866/11A 2010-09-22 2010-09-22 Method for outloading packaged cargoes from the container RU2441830C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138866/11A RU2441830C1 (en) 2010-09-22 2010-09-22 Method for outloading packaged cargoes from the container

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138866/11A RU2441830C1 (en) 2010-09-22 2010-09-22 Method for outloading packaged cargoes from the container

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2441830C1 true RU2441830C1 (en) 2012-02-10

Family

ID=45853622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138866/11A RU2441830C1 (en) 2010-09-22 2010-09-22 Method for outloading packaged cargoes from the container

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2441830C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113807488A (en) * 2021-10-05 2021-12-17 河北科技大学 Method for optimizing spatial position of labeling robot system component

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113807488A (en) * 2021-10-05 2021-12-17 河北科技大学 Method for optimizing spatial position of labeling robot system component
CN113807488B (en) * 2021-10-05 2023-08-04 河北科技大学 Space position optimization method for robot system component of labeling machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7284220B2 (en) storage system
US20200165081A1 (en) Article Loading Facility
CA2969207C (en) Raising/lowering conveyance apparatus for article conveying container
KR102151764B1 (en) Mobile robot of transporting goods and transport system comprising the same
US20210107748A1 (en) Cargo handling apparatus
CN114194873A (en) Intelligent unloading system and method for refrigerated ship based on visual system
JP7150490B2 (en) Cargo handling equipment, its control device, control method, and program
US20240279008A1 (en) Automated product unloading, handling, and distribution
RU2448029C1 (en) Device for unloading piece loads from container
RU2441830C1 (en) Method for outloading packaged cargoes from the container
CN214526058U (en) Butt joint device of stacker about intelligence warehouse conveying goods in batches
WO2023207231A1 (en) Article sorting device and article sorting system
CN112875120B (en) Butt joint device of stacker about intelligent warehouse batch delivery goods
KR20020089306A (en) Device for loading/unloading cargo and method therefor
JP2003312809A (en) Facility for storing article
JPH07101554A (en) Cargo loading and unloading system for truck
KR20110040122A (en) Container crane with movable buffer platform and method for discharging and loading containers using it
JP7183732B2 (en) Transfer robot system and automated warehouse system
US20210354925A1 (en) Modular inventory handling system and method
JP2003054707A (en) Article storage facility
US20230137246A1 (en) System and Method for Bulk Transfer-Based Container Unloading
JP7555800B2 (en) Method for determining placement position of object, control device, program, cargo handling device, and cargo handling system
JP7388225B2 (en) picking equipment
JPH0939881A (en) Pallet transport ship
JPS60188204A (en) Stacker crane and its application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130923