CN111003402A - 一种机器人上下料*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人上下料***，包括总控***、机器人***、物流转运***，所述总控***集成安装于立体货柜、货架，应用于仓储物流环节的上、下料环节，通过以太网分别与机器人***和物流转运***连接并进行信息交互，是所述机器人上下料***的核心，通过调度下层的机器人***和物流转运***实现原料、半成品和成品的自动仓储及出、入库；机器人***安装在机器人控制电柜中；物流转运***安装在传送带控制电柜中，用于在总控***的控制下将所述机器人***处理后的物料与车间转运AGV进行相互传递。上述***不但适用于机床的自动上下料环节，也能应用于仓储物流的上下料环节，适用范围广，并能很好的满足柔性生产的需求。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种机器人上下料***。
背景技术
目前，机器人已经成为现代工业中不可缺少的装备，是实现制造工业自动化的关键环节，自动上下料机器人末端集成不同形式的手爪，实现数控机床的自动上下料、生产线的自动上下料等，上下料机器人被广泛的应用在各类数控机床(车床、加工中心、折弯机等)的自动上下料环节中，完全取代人工，实现了工件自动装卸功能。
现有技术中的一种实现方案是将库卡机器人KR45应用在切削中心的自动上、下料环节中，由机器人将毛坯料送到切削中心，并重新取出已完成切削和铣磨的刀具。但该方案仅仅适用于数控车削中心的上、下料环节，不具备通用性，且手爪单一，不能很好的满足柔性生产的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人上下料***，该***不但适用于机床的自动上下料环节，也能应用于仓储物流的上下料环节，适用范围广，并能很好的满足柔性生产的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种机器人上下料***，所述***包括总控***、机器人***、物流转运***，其中：
所述总控***集成安装于立体货柜、货架，应用于仓储物流环节的上、下料环节，通过以太网分别与机器人***和物流转运***连接并进行信息交互，是所述机器人上下料***的核心，通过调度下层的机器人***和物流转运***实现原料、半成品和成品的自动仓储及出、入库；
所述机器人***安装在机器人控制电柜中，包括机器人、手爪、快换装置和视觉相机，在总控***的控制下由机器人带动手爪实现工件的自动上下料操作；
所述物流转运***安装在传送带控制电柜中，用于在总控***的控制下将所述机器人***处理后的物料与车间转运AGV进行相互传递。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述***不但适用于机床的自动上下料环节，也能应用于仓储物流的上下料环节，适用范围广，并能很好的满足柔性生产的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的机器人上下料***的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的机器人上下料***的整体结构示意图，所述***主要包括总控***、机器人***、物流转运***，其中：
所述总控***集成安装于立体货柜、货架，应用于仓储物流环节的上、下料环节，通过以太网分别与机器人***和物流转运***连接并进行信息交互，是所述机器人上下料***的核心，通过调度下层的机器人***和物流转运***实现原料、半成品和成品的自动仓储及出、入库；
所述机器人***安装在机器人控制电柜中，包括机器人、手爪、快换装置和视觉相机，在总控***的控制下由机器人带动手爪实现工件的自动上下料操作；
所述物流转运***安装在传送带控制电柜中，用于在总控***的控制下将所述机器人***处理后的物料与车间转运AGV进行相互传递。
具体实现中，上述机器人***通过采用快换装置，能够适应一定范围的工件尺寸，能够很好的满足柔性生产的需求。
如图1所示，上述总控***进一步包括用户管理模块、日志管理模块、基础数据管理模块、参数设置模块、设备状态监控模块、设备测试模块、设备控制模块、数据库管理模块、业务流程执行模块、任务执行状态可视化监视模块，其中：
所述用户管理模块实现用户角色管理和用户权限管理，用于在用户进入***管理功能前进行身份验证；包括密码验证、指纹验证、刷卡验证，***初始化时默认生成***管理员；具体实现中：所述用户管理模块通过人机交互界面操作、规则设置和数据库存储，实现用户认证管理；
所述日志管理模块用于实现***各种操作的记录，并实现各种记录的查询、删除、导出；具体实现中：所述日志管理模块获取***运行过程中的日志信息并写入数据库，通过对数据库导出、备份、恢复等操作实现***数据库的管理和维护；
所述基础数据管理模块中存储有包含所述机器人***中的机器人、手爪、快换装置和视觉相机的各种基本信息，实现数据的增加、删除、查询、修改和信息导入导出功能；具体实现中：所述基础数据管理模块通过人机交互界面操作、规则设置和数据库存储，实现对所述机器人***中机器人、手爪、快换装置和视觉相机的各种基本信息的管理维护；
所述参数设置模块用于对***运行中的各种参数进行设置、备份、导出、恢复；具体实现中：所述参数设置模块通过人机交互界面操作、规则设置和数据库存储对***运行中的各种参数进行管理；
所述设备状态监控模块用于对机器人***、物流转运***中的各种设备进行状态监视；具体实现中：所述设备状态监控模块通过网络通信接口建立与机器人***、物流转运***的通信，定时获取机器人***、物流转运***中各种设备的状态(包括设备的工作模式、运行状态、故障信息、运动参数、位置坐标信息)并展示在监控界面；
所述设备测试模块用于实现对***内部各种设备的测试；具体实现中：所述设备测试模块通过网络通信接口建立与机器人***、物流转运***的通信，通过人机交互测试界面将控制参数和控制指令下发给机器人***和物流转运***，以测试各种设备的基础控制功能是否正常，并将测试结果显示在人机交互界面上；
所述设备控制模块用于实现对机器人***的控制模式、运行速度以及设备程序的远程控制；具体实现中：所述设备控制模块通过网络通信接口建立与机器人***的通信，通过设置控制模式、运行速度等参数实现对机器人***的远程控制；
所述数据库管理模块用于实现***数据库的恢复和备份管理；具体实现中：所述数据库管理模块通过人机交互界面操作，实现对***数据库导出、备份、恢复等操作；
所述业务流程执行模块用于通过接收原料库管理***、成品库管理***下发的出入库任务，向所述机器人***下达上下料任务；具体实现中：所述业务流程执行模块不断扫描是否有新的任务(包括原料入库、原料出库、成品入库、成品出库、空托盘入库、空托盘出库任务)，如果有新的任务，则按照业务流程顺序执行，并将执行结果发送给相关***；
所述任务执行状态可视化监视模块用于对上下料任务执行过程中的各模块状态进行监视；具体实现中：所述任务执行状态可视化监视模块通过定时读取***数据库中的任务执行状态字段，将任务执行状态定时刷新显示在监控界面。
上述业务流程执行模块的任务触发形式包括自动执行和手动发起。
另外，上述总控***进一步通过以太网与车间制造执行***MES、货架仓库管理***RMWMS、成品库管理***FPWMS、货柜管理***SCS、中央调度管理***AGVS进行信息交互，实现毛坯入库、毛坯出库、成品入库、成品出库、成品入库后空托盘处理、成品出库前空托盘处理、空托盘自主入库处理、空托盘自主出库处理流程，具体过程包括：
1、毛坯入库流程，具体为：
(1)操作人员通过车间制造执行***(以下简称MES)前端机操作界面呼叫背负式自动运输车(以下简称背负式AGV)至入库指定工位。背负式AGV到位，人工扫码装车完成后，操作MES***前端机操作界面的入库按钮，向货架仓库管理***(以下简称RMWMS)发送入库任务信息；操作人员也可以通过RMWMS客户端界面呼叫背负式AGV至入库指定工位；
(2)背负式AGV到位，操作人员通过RMWMS***客户端界面发起入库任务。人工扫码装车完成后，操作RMWMS***客户端界面的入库按钮，RMWMS向AGV调度管理***(以下简称AGVS)发送调车请求，AGVS调度背负式AGV至入库倍速链的入口；
(3)RMWMS***按任务自动分配货位，读取总控***状态，发送毛坯入库任务信息；
(4)AGVS调度潜伏式自动搬运车(以下简称潜伏式AGV)将货架运送至出入库定位点后，AGVS***向总控***发送潜伏式AGV到达出入库定位点信号；
(5)总控***查询***内设备状态，当背负式AGV将毛坯托盘运送至入库倍速链时，总控***控制入库倍速链进行入库对接；
(6)托盘到达入库倍速链出口，总控***向机器人***发送毛坯入库任务；
(7)机器人***抓取整托毛坯并放置到货架的指定位置；
(8)机器人***向总控***反馈任务完成情况，总控***向RMWMS反馈任务完成情况；
(9)RMWMS向AGVS发送潜伏式AGV返回指定；
(10)AGVS调度潜伏式AGV将货架搬运回位；RMWMS向MES反馈入库任务完成结果。
2、毛坯出库流程，具体为：
(1)MES***自动发起出库任务，MES***向RMWMS***发送出库任务信息；操作人员也可以通过RMWMS***客户端界面发起出库任务；
(2)RMWMS向AGVS发送调车请求，AGVS调度背负式AGV至出库倍速链处。RMWMS***按任务自动匹配货位，读取总控***反馈的***状态，向总控***发送毛坯出库任务信息；
(3)RMWMS向AGVS发送调用潜伏式AGV指令，由潜伏式AGV将货架运送至出入库定位点；
(4)货架到位后，总控***控制出库倍速链入口顶起，顶升到位后，总控***向机器人***发送毛坯出库任务信息；
(5)机器人***将毛坯托盘从货架上抓取至出库倍速链入口后，出库倍速链入口顶升下降，毛坯托盘自动转运至出库倍速链出口，总控***判断背负式AGV是否到达出库倍速链出口，如果到达，则进行对接，毛坯托盘转运至背负式AGV；
(6)总控***向RMWMS发送出库任务完成结果；
(7)RMWMS向MES反馈任务完成情况。
3、成品入库流程，具体为：
(1)MES提供入库操作界面，工人点击按钮呼叫AGVS中央调度***，正常时调度背负式AGV到位，背负式AGV到位后通过扫描产品序列号记录即将入库的产品，全部扫完后点击入库按钮，MES***向成品库仓储管理***(以下简称FPWMS)发送入库指令；
(2)FPWMS***接收成品入库任务成功后，FPWMS获取立体货架***(以下简称SCS)的状态，SCS状态正常时，FPWMS***读取总控***的所有货位，自动规划货位。货位规划完成后，FPWMS***向总控***发送成品入库任务信息，SCS***将相应货位的托盘推出至柜体外的输出工位；
(3)FPWMS获取总控***的状态，总控***状态正常时，FPWMS向总控***发送成品入库任务信息；
(4)总控***接收到AGVS***发送的背负式AGV到达入库倍速链信号后，控制入库倍速链进行入库成品托盘对接，托盘运送至入库线出口并顶起后，总控***向机器人***发送入库指令；
(5)机器人***接收到入库指令后，从倍速链上取走托盘并放置在中转架上；
(6)机器人***扫码并将成品抓取至指定货位，机器人***运行到安全位置后向总控***发送入库成品放置到位信号；
(7)总控***接收到机器人***的入库成品放置到位信号后，向FPWMS发送成品入库任务完成结果；
(8)FPWMS接收到总控***的成品入库任务完成结果后向总控***发送货柜托盘回位指令，SCS***把托盘放回原位。SCS***将托盘放置到位后，向FPWMS反馈货柜托盘回位成功信号；FPWMS***向MES***反馈成品入库任务完成结果。
4、成品出库流程，具体为：
(1)MES***自动发起成品出库任务，MES***向FPWMS发送出库任务信息，MES***向AGVS***发送调车请求，AGVS***调度背负式AGV至出库倍速链处。操作人员也可以通过FPWMS***客户端界面发起成品出库任务，FPWMS***向AGVS***发送调车请求，AGVS***调度背负式AGV至出库倍速链处；
(2)FPWMS***接收成品出库任务成功后，FPWMS获取SCS***的状态，SCS状态正常时，FPWMS按任务自动匹配货位(FPWMS查找货位或读取SCS里的货位信息)；
(3)FPWMS***向SCS***发送成品出库任务信息，SCS***将相应货位的托盘推出至柜体外的输出工位；
(4)FPWMS获取总控***的状态，总控***状态空闲时，FPWMS向总控***发送成品出库任务信息；
(5)总控***获取输出工位到位信号，如果到位，总控***向机器人***发送成品出库任务信息；
(6)机器人***抓取指定货位的成品并放置在中转架上的托盘中，机器人***向总控***反馈出库成品放置到位信号；
(7)总控***接收到AGVS***发送的背负式AGV到达出库倍速链信号后，向出库倍速链发送出库对接指令；
(8)出库倍速链入口顶升到位后，总控***向机器人***发送出库指令；
(9)机器人***将成品托盘放置到倍速链出库线入口位置上，机器人***移动至安全位置后，向总控***发送出托盘放置到位信号；
(10)总控***控制出库倍速链将托盘传送到背负式AGV上。总控***向FPWMS***发送出库任务完成结果；FPWMS***向MES***反馈任务完成情况。
5、成品入库后空托盘处理流程，具体为：
(1)总控***向RMWMS***发送成品入库后空托盘处理任务信息；
(2)RMWMS***接收任务成功后，按任务自动分配货位，向总控***发送成品入库后空托盘处理任务信息；
(3)由潜伏式AGV将货架运送至出入库定位点后，RMWMS***向总控***发送潜伏式AGV到达出入库定位点信号；
(4)机器人***从中转架上抓取空托盘并放置到货架的指定货位上，机器人***运行到安全位置后向总控***发送入库托盘放置到位信号；
(5)总控***接收到入库托盘放置到位信号后，向RMWMS发送入库托盘放置到位信号，RMWMS接收信号成功后，控制潜伏式AGV把货架放回原位。潜伏式AGV将货架放置到位后，RMWMS***向总控***反馈回原位成功信号；
(6)总控***收到回原位成功信号后，向RMWMS***发送入库任务完成结果。
6、成品出库前空托盘处理流程，具体为
(1)总控***向RMWMS***发送成品出库前空托盘处理任务信息；
(2)RMWMS***接收任务成功后，按任务自动匹配货位，向总控***发送成品出库前空托盘处理任务信息；
(3)由潜伏式AGV将货架运送至出入库定位点后，RMWMS***向总控***发送潜伏式AGV到达出入库定位点信号；
(4)总控***接收到RMWMS***发送的潜伏式AGV到达出入库定位点信号后，总控***向机器人***发送空托盘出库任务信息；
(5)机器人***抓取指定货架货位的托盘并放置到中转架上，机器人***移动至安全位置后，向总控***发送出库托盘放置到位信号；
(6)总控***接收到机器人***的出库托盘放置到位信号后，向RMWMS***发送出库潜伏式AGV回位指令，潜伏式AGV把货架放回原位。潜伏式AGV将货架放置到位后，RMWMS***向总控***反馈回原位成功信号；
(7)总控***收到回原位成功信号后，成品出库前空托盘处理任务完成。
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，例如数据库可采用Oracle数据库、SQL Server数据库。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种机器人上下料***，其特征在于，所述***包括总控***、机器人***、物流转运***，其中：
所述总控***集成安装于立体货柜、货架，应用于仓储物流环节的上、下料环节，通过以太网分别与机器人***和物流转运***连接并进行信息交互，是所述机器人上下料***的核心，通过调度下层的机器人***和物流转运***实现原料、半成品和成品的自动仓储及出、入库；
所述机器人***安装在机器人控制电柜中，包括机器人、手爪、快换装置和视觉相机，在总控***的控制下由机器人带动手爪实现工件的自动上下料操作；
所述物流转运***安装在传送带控制电柜中，用于在总控***的控制下将所述机器人***处理后的物料与车间转运AGV进行相互传递。
2.根据权利要求1所述机器人上下料***，其特征在于，
所述机器人***通过采用快换装置，能够适应一定范围的工件尺寸，满足柔性生产的需求。
3.根据权利要求1所述机器人上下料***，其特征在于，所述总控***进一步包括用户管理模块、日志管理模块、基础数据管理模块、参数设置模块、设备状态监控模块、设备测试模块、设备控制模块、数据库管理模块、业务流程执行模块、任务执行状态可视化监视模块，其中：
所述用户管理模块实现用户角色管理和用户权限管理，用于在用户进入***管理功能前进行身份验证；
所述日志管理模块用于实现***各种操作的记录，并实现各种记录的查询、删除、导出；
所述基础数据管理模块中存储有包含所述机器人***中的机器人、手爪、快换装置和视觉相机的各种基本信息，实现数据的增加、删除、查询、修改和信息导入导出功能；
所述参数设置模块用于对***运行中的各种参数进行设置、备份、导出、恢复；
所述设备状态监控模块用于对机器人***、物流转运***中的各种设备进行状态监视；
所述设备测试模块用于实现对***内部各种设备的测试；
所述设备控制模块用于实现对机器人***、控制模式、运行速度以及设备程序的远程控制；
所述数据库管理模块用于实现***数据库的恢复和备份管理；
所述业务流程执行模块用于通过接收原料库管理***、成品库管理***下发的出入库任务，向所述机器人***下达上下料任务；
所述任务执行状态可视化监视模块用于对上下料任务执行过程中的各模块状态进行监视。
4.根据权利要求1所述机器人上下料***，其特征在于，
所述业务流程执行模块的任务触发形式包括自动执行和手动发起。
5.根据权利要求1所述机器人上下料***，其特征在于，
所述总控***进一步通过以太网与车间制造执行***MES、货架仓库管理***RMWMS、成品库管理***FPWMS、货柜管理***SCS、中央调度管理***AGVS进行信息交互，实现毛坯入库、毛坯出库、成品入库、成品出库、成品入库后空托盘处理、成品出库前空托盘处理、空托盘自主入库处理、空托盘自主出库处理流程。
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