CN108046172A - 叉车机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叉车机器人，包括车架、货叉、升降机构、高度传感器、激光雷达、动力装置及控制装置；所述货叉与所述升降机构相连，用于取放货物；所述升降机构与所述车架活动连接，用于带动所述货叉上下运动；所述高度传感器与所述货叉相连，用于检测所述货叉的升降高度；所述激光雷达设置于所述车架顶端，用于提供导航信息；所述动力装置与所述升降机构相连，用于带动所述升降机构运动；所述控制装置与所述高度传感器及所述激光雷达电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。本发明的叉车机器人及具有导航精度高，定位准确，取放货物到位，不容易碰撞和损坏货物的优点。

Description

叉车机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种叉车机器人。

背景技术

随着市场经济的发展，对一个企业来说，生产效率以及生产成本是企业生命力的象征，传统的工业中，由于生产作业中特定岗位的高风险或高难度，直接影响到了生产效率，同时生产成本也在增加。特别是工作环境特殊的场合，人工作业不方便或者有危险，通常是由机器人进行作业，通过机器人代替人工作业，解放了生产力，减轻企业对用工的依赖性，降低生产成本，很好的提高生产效率，以及实现工业自动化。

自机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。现有的机器人通过GPS定位***对其进行导航，以使机器人朝预定的方向运动，并通过控制中心控制所述机器人到目标位置后进行装货或卸货。然而，GPS定位***容易受到环境的影响，所述机器人容易撞到障碍物上，且取放货物时误差较大，不容易到位。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种定位较准确及取放货物到位的叉车机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种叉车机器人，包括车架、货叉、升降机构、高度传感器、激光雷达、动力装置及控制装置；所述货叉与所述升降机构相连，用于取放货物；所述升降机构与所述车架活动连接，用于带动所述货叉上下运动；所述高度传感器与所述货叉相连，用于检测所述货叉的升降高度；所述激光雷达设置于所述车架顶端，用于提供导航信息；所述动力装置与所述升降机构相连，用于带动所述升降机构运动；所述控制装置与所述高度传感器及所述激光雷达电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。

优选地，所述叉车机器人还包括第一货物传感器及第二货物传感器，所述第一货物传感器设置于所述车架的第一预设高度位置处，用于检测所述第一货物传感器的前方是否有货物；所述第二货物传感器设置于所述车架的第二预设高度位置处，用于检测所述第二货物传感器的前方是否有货物。

优选地，所述叉车机器人还包括接近开关；所述货叉包括货架及与所述货架活动连接的触发件，所述货架形成有货物容纳空间；所述触发件延伸到所述容纳空间内，用于与所述接近开关配合检测所述容纳空间的货物是否放置到预设位置。

优选地，所述高度传感器包括拉绳编码器，所述拉绳编码器固定在所述车架上，并与所述货叉相连。

优选地，所述叉车机器人还包括防撞装置，所述防撞装置包括第一防撞部件及第二防撞部件，所述第一防撞部件用于感应障碍物并当所述第一防撞部件距所述障碍物的距离为预设距离时，发出第一预警信号；所述第二防撞部件用于当所述第二防撞部件撞到所述障碍物时，发出第二预警信号。

优选地，所述第一防撞部件包括第一障碍物传感器及第二障碍物传感器，所述第一障碍物传感器用于感应第一方向的障碍物，所述第二障碍物传感器用于感应第二方向的障碍物。

优选地，所述第一防撞部件还包括第一安装架及第一保护罩，所述第一障碍物传感器及所述第二障碍物传感器设置于所述第一安装架上，所述第一保护罩套设于所述第一安装架上，所述第一保护罩设置有与所述第一障碍物传感器及所述第二障碍物传感器一一对应的感应窗口。

优选地，所述第二防撞部件包括第三障碍物传感器、感应挡板及弹性件，所述弹性件与所述感应挡板相连，以使所述感应挡板受外力作用后能够复位；所述第三障碍物传感器与所述感应挡板相对设置，用于当所述感应挡板位置发生变化时，发出第二预警信号。

优选地，所述第二防撞部件还包括固定柱，所述固定柱固定在所述感应挡板上，所述固定柱的外周面上设置有螺纹；所述弹性件为弹簧，所弹簧套设在所述固定柱的外周面上，并与所述固定柱的螺纹紧配连接。

优选地，所述叉车机器人还包括连接板及线槽盖板，所述连接板的第一端与所述第一防撞部件相连，所述连接板的第二端与所述感应挡板相连；所述第一防撞部件与所述第二防撞部件间隔预设距离设置；所述连接板设置有线槽，所述线槽的一端延伸至所述连接板与所述第一防撞部件的连接处，所述线槽的另一端延伸至所述连接板与所述第二防撞部件的连接处；所述线槽盖板盖设于所述线槽上，所述线槽盖板背向所述线槽的表面与所述连接板的表面平齐；所述第一防撞部件连接有用于传输信号至所述控制装置的导线，所述导线从所述线槽穿出。

综上所述，本发明的所述叉车机器人包括车架、货叉、升降机构、高度传感器、激光雷达、动力装置及控制装置；所述货叉与所述升降机构相连，用于取放货物；所述升降机构与所述车架活动连接，用于带动所述货叉上下运动；所述高度传感器与所述货叉相连，用于检测所述货叉的升降高度；所述激光雷达设置于所述车架顶端，用于提供导航信息；所述动力装置与所述升降机构相连，用于带动所述升降机构运动；所述控制装置与所述高度传感器及所述激光雷达电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。由于通过激光雷达进行导航，因而导航精度高，定位准确，可避免现有技术中通过GPS定位***进行导航时容易受到环境的影响的问题。此外，通过所述高度传感器直接与所述货叉相连，以检测所述货叉的升降高度，因而取放货物到位，不容易碰撞和损坏货物。

附图说明

图1是本发明叉车机器人的优选实施例的立体结构示意图。

图2是本发明叉车机器人的优选实施例的部分结构的结构示意图。

图3是本发明叉车机器人部分结构的分解图。

图4是本发明叉车机器人的防撞装置的优选实施例的立体结构示意图。

图5是本发明叉车机器人的防撞装置的优选实施例的分解结构示意图。

图6是本发明叉车机器人的防撞装置的优选实施例的部分结构的结构示意图。

图7是本发明叉车机器人的第二防撞部件的部分结构的分解结构示意图。

图8是本发明叉车机器人的第一安装架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

请参阅图1至图8，本发明提供了一种叉车机器人，包括防撞装置10、车架20、车轮30、货叉40、升降机构50、高度传感器60、激光雷达70、动力装置80及控制装置90。所述防撞装置10固定在所述货叉40一端的端部上，其包括第一防撞部件1及第二防撞部件2，所述第一防撞部件1用于感应障碍物并当所述第一防撞部件1距所述障碍物的距离为预设距离时，发出第一预警信号；所述第二防撞部件2设置于所述第一防撞部件1一侧并偏离所述第一防撞部件1的感应方向，所述第二防撞部件2用于当所述第二防撞部件2撞到所述障碍物时，发出第二预警信号。可以理解的是，所述第一防撞部件1及第二防撞部件2可以固定在一起，也可以间隔预设距离，只要所述第二防撞部件2不位于所述第一防撞部件1的感应方向即可。

优选地，所述第一防撞部件1包括第一障碍物传感器11及第二障碍物传感器12，所述第一障碍物传感器11用于感应第一方向的障碍物，所述第二障碍物传感器12用于感应第二方向的障碍物。通过所述第一障碍物传感器11及第二障碍物传感器12感应不同方向的障碍物，因而可较好地避免碰撞到障碍物。在实际运用中，所述第一障碍物传感器11通常用于感应前方的障碍物，所述第二障碍物传感器12通常用于感应上方向的障碍物，因而提高了安全性。

优选地，所述第一防撞部件1还包括第一安装架13及第一保护罩14，所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12设置于所述第一安装架13上，所述第一保护罩14套设于所述第一安装架13上，所述第一保护罩14设置有与所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12一一对应的感应窗口141，因而，不仅可以对所述第一防撞部件1进行较好的保护，而且避免相互干扰。在本实施例中，所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12为光电传感器。可以理解的是，所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12也可以为超声波传感器，因此，所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12的类型在此不作具体限定。

具体地，在本实施例中，所述第一安装架13为一体成型结构，其包括第一侧壁131、第二侧壁132、第三侧壁133、第一固定壁134、第二固定壁135、第一连接壁136及第二连接壁137，所述第一侧壁131位置相对的两端分别与所述第二侧壁132及所述第三侧壁133相连，所述第二侧壁132与所述第三侧壁133均位于所述第一侧壁131的同一侧，所述第二侧壁132与所述第三侧壁133分别所述第一侧壁131形成第一角度和第二角度，所述第一固定壁134位于所述第二侧壁132及所述第三侧壁133的同一侧并与所述第二侧壁132及所述第三侧壁133相连，所述第二固定壁135位于所述第二侧壁132及所述第三侧壁133的同一侧并与所述第一固定壁134垂直相连。所述第一障碍物传感器11固定在所述第一固定壁134上，所述第二障碍物传感器12固定在所述第二固定壁135的侧面上，所述第二固定壁135位于所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12之间。所述第一连接壁136与所述第二侧壁132相连，所述第二连接壁137与所述第三侧壁133相连，所述第一连接壁136及所述第二连接壁137均位于所述第二侧壁132及所述第三侧壁133之间。

由于所述第一角度与第二角度均为锐角，因而当所述第二侧壁132与所述第三侧壁133背向所述第一侧壁131的端部受到撞击时，所述第二侧壁132与所述第三侧壁133同时受力，并易于向所述第一侧壁131方向弯折，因而较好地避免因所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12受外力撞击时，容易损坏的问题。此外，由于所述第二障碍物传感器12固定在所述第二固定壁135的侧面上，所述第二固定壁135位于所述第一障碍物传感器11及所述第二障碍物传感器12之间，因而不仅便于生产制造，而且避免所述第一障碍物传感器11与所述第二障碍物传感器12相互干扰。由于所述第一安装架13为一体成型结构，因而结构更稳固。

优选地，所述第二防撞部件2包括第三障碍物传感器21、感应挡板22、弹性件23、固定杆25及固定块26，所述弹性件23与所述感应挡板22相连，以使所述感应挡板22受外力作用后能够复位，所述弹性件可以是弹性硅胶柱或者弹片等。所述第三障碍物传感器21与所述感应挡板22相对设置，用于当所述感应挡板22位置发生变化时，发出第二预警信号。在本实施例中，所述弹性件23为弹簧，所述弹性件23的一端与所述感应挡板22相连，所述弹性件23的另一端与所述固定杆24套设相连，所述固定杆25与所述固定块26相连，所述第三障碍物传感器21固定在所述固定块26上。为了更准确地检测，更优选地，所述第三障碍物传感器21的数量为两个，两个所述第三障碍物传感器21分别固定在所述固定块26位置相对的两侧，并分别与所述感应挡板22的两端位置相对应。

在一种实施例中，所述弹性件23的一端与所述感应挡板22相连，所述弹性件23的另一端与所述第三障碍物传感器21相连。所述第三障碍物传感器21可以为感应开关等开关部件。所述第二防撞部件2也可以是机械开关也可以是电子开关。在本实施例中，所述第三障碍物传感器21包括霍尔传感器，所述感应挡板22包括磁性件，所述磁性件可以为铁板或者其它磁性材料板等。当所述磁性件的位置发生变化时，所述霍尔传感器便发出第二预警信号。

优选地，所述第二防撞部件2还包括固定柱24，所述固定柱24固定在所述感应挡板22上，所述固定柱24的外周面上设置有螺纹；所弹簧套设在所述固定柱24的外周面上，并与所述固定柱24的螺纹紧配连接，所述固定杆25与所述弹簧连接的外周面也设置有螺纹。由于所述固定柱24的外周面上设置有螺纹，因而所述弹簧内的螺旋面与所述螺纹连接，因而不仅便于制造，而且连接更稳定可靠。

优选地，所述防撞装置还包括连接板3，所述连接板3的第一端与所述第一防撞部件1相连，所述连接板3的第二端与所述感应挡板22相连，所述第一连接壁136及所述第二连接壁137均与所述连接板3相连。当所述连接板3受到撞击时，则所述述连接板3触发所述感应挡板22，以使所述感应挡板22位置发生变化，从而使所述霍尔传感器发出第二预警信号。所述第一防撞部件1与所述第二防撞部件2间隔第一预设距离设置。可以理解的是，在一种实施例中，所述第一防撞部件1也可以直接固定在所述第二防撞部件2上，其连接结构在此不做具体限定。

在本实施例中，所述防撞装置还包括线槽盖板4，所述连接板3设置有线槽31，所述线槽31的一端延伸至所述连接板3与所述第一防撞部件1的连接处，所述线槽31的另一端延伸至所述连接板3与所述第二防撞部件2的连接处；所述线槽盖板4盖设于所述线槽31上，所述线槽盖板4背向所述线槽31的表面与所述连接板3的表面平齐；所述第一防撞部件1连接有用于传输信号的导线(图中未示出)，所述导线从所述线槽31穿出，因而，使整体结构连接更稳固可靠，且结构简单紧凑。

工作时，当所述防撞装置10发现前方预设距离内有障碍物时，所述防撞装置10的所述第一防撞部件1发出第一预警信号给所述控制装置90，从而控制所述叉车机器人停止运动。若所述第一防撞部件1发生故障，则当所述第二防撞部件2撞到所述障碍物时，发出第二预警信号给所述控制装置90，从而控制所述机器人停止运动，因而可很好地保护机器人。通过所述第一防撞部件1与所述第二防撞部件2的配合，从而可靠性较好，极大地降低了撞到障碍物的概率，而且结构较简单，便于制造及使用。同时使具有该防撞装置10的机器人整体结构简单，可靠性高，便于维护。

所述车轮30包括若干个，若干个所述车轮30位于所述车架20及所述货叉40的底部，并分别与所述车架20及所述货叉40活动连接。所述货叉40与所述升降机构50相连，用于取放货物。可以理解的是，所述货叉40只要能够装货物即可，其形状及结构在此不作具体限定。

优选地，所述叉车机器人还包括接近开关91。所述货叉40包括货架41及与所述货架41活动连接的触发件42，所述货架41形成有货物容纳空间43。所述接近开关91固定在所述货架41的背向所述货物容纳空间43的一侧。所述触发件42延伸到所述货物容纳空间43内，用于与所述接近开关91配合检测所述货物容纳空间43的货物是否放置到预设位置。在本实施例中，当所述货物容纳空间43的货物放置到预设位置时，则所述货物按压所述触发件42，使所述触发件42按压所述近开关91，从而使所述近开关91发送触发信号给所述控制装置90，所述控制装置90根据所述触发信号从而可判断货物已放置到位，所述叉车机器人便可将所述货物运走。因此，可避免货物放置不到位，以致货物容易倒塌或者被碰撞的问题，提高了安全性。在本实施例中，所述接近开关91为机械开关，可以理解的是，所述接近开关91也可以为光电开关等，其只要与所述触发件42相互配合以检测货物是否到位即可，其类型在此不作具体限定。

所述升降机构50与所述动力装置80相连，并与所述车架20活动连接，用于带动所述货叉40上下运动。所述升降机构50包括皮带轮51及皮带52，所述皮带轮51与所述车架20活动连接，所述皮带52套设在所述皮带轮51上并与所述货叉40及所述动力装置80相连，以通过所述动力装置80带动所述货叉40上下运动。可以理解的是，所述动力装置80也可以是气缸。所述高度传感器60与所述货叉40相连，用于检测所述货叉40的升降高度，以能够较精确地取放料。在本实施例中，所述高度传感器60包括拉绳编码器，所述拉绳编码器固定在所述车架20上，并与所述货叉40相连。也就是说，所述拉绳编码器的主体固定在所述车架20上，所述拉绳编码器的拉线与所述货叉40相连，以较精确地测量货叉40上升和下降的高度。

所述激光雷达70设置于所述车架20顶端，用于提供导航信息。在实际运用中，所述叉车机器人的工作车间设置有用于导航的标识，所述激光雷达70通过读取所述标识，以对所述叉车机器人进行导航。所述控制装置90与所述高度传感器60、所述激光雷达70及所述动力装置80电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。

优选地，所述叉车机器人还包括第一货物传感器92及第二货物传感器93，所述第一货物传感器92设置于所述车架20的第一预设高度位置处，用于检测所述第一货物传感器92的前方是否有货物。所述第二货物传感器93设置于所述车架20的第二预设高度位置处，用于检测所述第二货物传感器93的前方是否有货物。所述第一货物传感器92高于所述第二货物传感器93，所述第一货物传感器92及第二货物传感器93均与所述控制装置90电连接。因而，在搬运货物时，若所述第一货物传感器92检测到前方有货物，则将检测信号发送给所述控制装置90，所述控制装置90控制所述货叉40上升到与所述第一货物传感器92检测到的货物的高度相匹配的位置，然后先将所述货物取下来。因而可避免先取与第二货物传感器93高度相匹配的的货物时，撞到与所述第一货物传感器92的高度相匹配的货物。

综上所述，本发明的所述叉车机器人包括车架20、货叉30、升降机构50、高度传感器60、激光雷达70、动力装置80及控制装置90；所述货叉30与所述升降机构50相连，用于取放货物；所述升降机构50与所述车架20活动连接，用于带动所述货叉30上下运动；所述高度传感器60与所述货叉30相连，用于检测所述货叉30的升降高度；所述激光雷达70设置于所述车架20顶端，用于提供导航信息；所述动力装置80与所述升降机构50相连，用于带动所述升降机构50运动；所述控制装置90与所述高度传感器60及所述激光雷达70电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。由于通过激光雷达70进行导航，因而导航精度高，定位准确，可避免现有技术中通过GPS定位***进行导航时容易受到环境的影响的问题。此外，通过所述高度传感器60直接与所述货叉30相连，以检测所述货叉30的升降高度，因而取放货物到位，不容易碰撞和损坏货物。

以上对本发明所提供的叉车机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种叉车机器人，其特征在于：包括车架、货叉、升降机构、高度传感器、激光雷达、动力装置及控制装置；所述货叉与所述升降机构相连，用于取放货物；所述升降机构与所述车架活动连接，用于带动所述货叉上下运动；所述高度传感器与所述货叉相连，用于检测所述货叉的升降高度；所述激光雷达设置于所述车架顶端，用于提供导航信息；所述动力装置与所述升降机构相连，用于带动所述升降机构运动；所述控制装置与所述高度传感器及所述激光雷达电连接，用于控制所述叉车机器人运动和取放货物。

2.根据权利要求1所述的叉车机器人，其特征在于：所述叉车机器人还包括第一货物传感器及第二货物传感器，所述第一货物传感器设置于所述车架的第一预设高度位置处，用于检测所述第一货物传感器的前方是否有货物；所述第二货物传感器设置于所述车架的第二预设高度位置处，用于检测所述第二货物传感器的前方是否有货物。

3.根据权利要求1或2所述的叉车机器人，其特征在于：所述叉车机器人还包括接近开关；所述货叉包括货架及与所述货架活动连接的触发件，所述货架形成有货物容纳空间；所述触发件延伸到所述容纳空间内，用于与所述接近开关配合检测所述容纳空间的货物是否放置到预设位置。

4.根据权利要求1或2所述的叉车机器人，其特征在于：所述高度传感器包括拉绳编码器，所述拉绳编码器固定在所述车架上，并与所述货叉相连。

5.根据权利要求1或2所述的叉车机器人，其特征在于：所述叉车机器人还包括防撞装置，所述防撞装置包括第一防撞部件及第二防撞部件，所述第一防撞部件用于感应障碍物并当所述第一防撞部件距所述障碍物的距离为预设距离时，发出第一预警信号；所述第二防撞部件用于当所述第二防撞部件撞到所述障碍物时，发出第二预警信号。

6.根据权利要求5所述的叉车机器人，其特征在于：所述第一防撞部件包括第一障碍物传感器及第二障碍物传感器，所述第一障碍物传感器用于感应第一方向的障碍物，所述第二障碍物传感器用于感应第二方向的障碍物。

7.根据权利要求6所述的叉车机器人，其特征在于：所述第一防撞部件还包括第一安装架及第一保护罩，所述第一障碍物传感器及所述第二障碍物传感器设置于所述第一安装架上，所述第一保护罩套设于所述第一安装架上，所述第一保护罩设置有与所述第一障碍物传感器及所述第二障碍物传感器一一对应的感应窗口。

8.根据权利要求5所述的叉车机器人，其特征在于：所述第二防撞部件包括第三障碍物传感器、感应挡板及弹性件，所述弹性件与所述感应挡板相连，以使所述感应挡板受外力作用后能够复位；所述第三障碍物传感器与所述感应挡板相对设置，用于当所述感应挡板位置发生变化时，发出第二预警信号。

9.根据权利要求8所述的叉车机器人，其特征在于：所述第二防撞部件还包括固定柱，所述固定柱固定在所述感应挡板上，所述固定柱的外周面上设置有螺纹；所述弹性件为弹簧，所弹簧套设在所述固定柱的外周面上，并与所述固定柱的螺纹紧配连接。

10.根据权利要求5所述的叉车机器人，其特征在于：所述叉车机器人还包括连接板及线槽盖板，所述连接板的第一端与所述第一防撞部件相连，所述连接板的第二端与所述感应挡板相连；所述第一防撞部件与所述第二防撞部件间隔预设距离设置；所述连接板设置有线槽，所述线槽的一端延伸至所述连接板与所述第一防撞部件的连接处，所述线槽的另一端延伸至所述连接板与所述第二防撞部件的连接处；所述线槽盖板盖设于所述线槽上，所述线槽盖板背向所述线槽的表面与所述连接板的表面平齐；所述第一防撞部件连接有用于传输信号至所述控制装置的导线，所述导线从所述线槽穿出。