CN111409988A - 一种仓库智能搬运机器人 - Google Patents

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CN111409988A CN202010320122.4A CN202010320122A CN111409988A CN 111409988 A CN111409988 A CN 111409988A CN 202010320122 A CN202010320122 A CN 202010320122A CN 111409988 A CN111409988 A CN 111409988A
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Abstract

本发明提供一种仓库智能搬运机器人，包括：本体、移动装置、智能导航装置、搬运装置、中央控制器和防撞装置；移动装置设置在本体下端面；智能导航装置、移动装置、搬运装置和防撞装置分别与中央控制器电连接，中央控制器根据智能导航装置的输出信号控制移动装置的移动；搬运装置设置在本体上端，用于搬运货物；防撞装置用于预防本体在移动过程中的撞击。本发明的仓库智能搬运机器人，通过移动装置、智能导航装置、搬运装置、中央控制器和防撞装置，实现仓库内的货物的自动搬运；从而实现仓库管理的智能化。

Description

一种仓库智能搬运机器人
技术领域
本发明涉及搬运机器人技术领域，特别涉及一种仓库智能搬运机器人。
背景技术
目前，仓库的管理还是依赖人工进行管理，放置和拿取货物都是通过人工实现，随着工厂智能化生产的发展，仓库的管理也必然能够实现智能化管理，因此亟需一种仓库智能搬运机器人作为实现仓库的智能化管理的工具。
现有专利CN107976195A机器人的定位导航***及方法、存储介质、机器人，公开了基于UWB技术应用于机器人的定位导航技术，UWB(Ultra Wide Band，超宽带)技术是一种无线载波通信技术，基于无线载波信号的定位导航当空间内存在干扰电波时，其定位会发生误差。
发明内容
本发明目的之一在于提供了一种仓库智能搬运机器人，通过移动装置、智能导航装置、搬运装置、中央控制器和防撞装置，实现仓库内的货物的自动搬运；从而实现仓库管理的智能化，此外，智能导航装置采用二维码定位技术，由机器人自身根据二维码定位，无需接收外界的通信信号，提高了导航的抗干扰能力。
本发明实施例提供的一种仓库智能搬运机器人，包括：本体、移动装置、智能导航装置、搬运装置、中央控制器和防撞装置；移动装置设置在本体下端面；智能导航装置、移动装置、搬运装置和防撞装置分别与中央控制器电连接，中央控制器根据智能导航装置的输出信号控制移动装置的移动；搬运装置设置在本体上端，用于搬运货物；防撞装置用于预防本体在移动过程中的撞击。
优选的，移动装置包括：
多个移动机构，设置在本体下端面，分别与中央控制器电连接；当多个移动机构停止移动时，中央控制器变换多个移动机构的可移动方向，使多个移动机构的可移动方向都不相同；
移动机构包括：车轮、悬挂、第一驱动机构和第二驱动机构；
车轮通过悬挂与本体下端面连接；
第一驱动机构包括第一驱动电机和第一控制器，第一驱动电机驱动车轮前后移动，第一控制器分别与第一驱动电机和中央控制器电连接，第一控制器用于根据中央控制器的控制信号控制第一驱动电机的转速、开、关；
第二驱动机构包括第二驱动电机和第二控制器，第二驱动电机驱动车辆的转动，第二控制器分别与第二驱动电机和中央控制器电连接，第二控制器用于根据中央控制器控制第二驱动电机的转速、开、关；
悬挂包括：叉形体和固定座；叉形体的一端与车轮两侧转动连接，在叉形体的一端与车轮连接的位置上部分别设置有减震机构；叉形体另一端与固定座转动连接；固定座与本体下端面固定连接；
在叉形体突出固定座的一端设置有转动齿轮，转动齿轮与第二驱动电机输出端设置的第一主动齿轮啮合；
第一驱动电机设置在车轮上，第一驱动电机的壳体与车辆固定连接，第一驱动电机的转轴分别与叉形体的叉形部两个分叉连接。
优选的，智能导航装置包括：
第一二维码定位机构、定位处理器和定位存储器；
第一二维码定位机构固定设置在本体四边的任意一边，用于扫描设置在仓库地面的第一二维码标签；
定位处理器分别与第一二维码定位机构、定位存储器和中央控制器电连接；
定位处理器执行包括如下操作：
对设置在仓库地面的第一二维码标签进行编号，并分配第一二维码标签位于仓库空间的坐标信息；
获取第一二维码标签周围的环境信息，环境信息包括：第一二维码周围的货架信息及货架上的货物信息；
将第一二维码标签的信息、编号、分配的仓库空间坐标信息和环境信息对应存储在存储器中；
获取待放置或待拿取货物的信息，解析货物信息获取与货物信息对应的第一二维码信息；
通过识别本体经过的第一二维码标签，查找与货物信息对应的第一二维码信息对应的第一二维码标签；
当查找到时，本体所在位置就是待放置或待拿取货物的作业位置，发送定位完成指令到中央控制器，中央控制器控制搬运装置实现放置或拿取货物；
第一二维码定位机构包括第一二维码读取装置；
第一二维码定位机构的数量为三个，分别设置在本体左右两边和前后两边中任意一边。
优选的，智能导航装置还包括：陀螺仪，设置在本体的自转中心位置，与定位处理器连接；
定位处理器执行如下操作步骤：
通过陀螺仪获取本体的第一行进方向；
通过中央控制器获取中央控制器控制移动装置的第二行进方向；
当第一行进方向与第二行进方向不同时，通过陀螺仪记录本体的移动轨迹；并将移动轨迹发送到中央控制器；当中央控制器接收到复位命令时，基于移动轨迹，控制移动装置逆着移动轨迹运动进行本***置复位操作；当本体复位后，中央控制器控制移动机构动作进行本体自转，当第一二维码读取装置读取到第一二维码标签后，停止自转。
优选的，防撞装置包括：
防撞机构，设置在本体四周；
多个距离传感器，设置在本体四周；
防撞控制器，分别与距离传感器、防撞机构和中央控制器电连接；
防撞机构包括：防撞杆、减震器和第一压力传感器
减震器一端与防撞杆固定连接，另一端与本体固定连接；在减震器与本体之间设置有第一压力传感器；第一压力传感器与防撞控制器电连接；
防撞控制器执行包括如下操作：
通过距离传感器检测本体周围障碍物的距离，当距离小于预设距离值时，发送第一信号到中央控制器；第一信号包括：距离及障碍物位于本体的第一方位；
通过第一压力传感器检测防撞杆上受到的压力，当压力大于预设压力值时，发送第二信号到中央控制器；第二信号包括：压力及压力位于本体的第二方位；
中央控制器执行包括如下操作：
接收防撞控制器发送的第一信号和/或第二信号；
解析第一信号，获取距离及第一方位；当距离逐渐变小时，控制移动装置往第一方位相反的方向移动；当距离不变时，控制移动装置按预定轨迹移动或控制移动装置不动；当距离逐渐变大时，中央控制器不作任何动作；
和/或，
解析第二信号，获取压力及第二方位；当压力逐渐变大时，控制移动装置往第二方位相反的方向移动；当压力不变时，控制移动装置按预定轨迹移动或控制移动装置不动；当压力逐渐变小时，中央控制器不作任何动作。
优选的，搬运装置包括：
竖直导轨，设置在本体上端面；
吸取平台，设置在竖直导轨上，吸取平台在竖直导轨上滑动；
吸取机构，设置在吸取平台上，用于将货物吸取到吸取平台；
推送机构，设置在吸取平台上，用于将货物推出吸取平台；
两个对位机构，分别设置在吸取平台两侧，用于实现确认吸取平台与货架的货位之间的对位情况；
搬运控制器，分别与吸取机构、竖直导轨、对位机构和中央控制器电连接；
搬运控制器执行包括如下操作：
接收中央控制器的放置或拿取货物的指令；
控制竖直导轨动作，使吸取平台上下移动；
通过对位机构确认吸取平台与货架的货位之间的对位情况；
当吸取平台与货架的货位对位正确后，控制吸取机构从货位吸取货物到吸取平台，实现拿取货物操作；或，控制推送机构将吸取平台上的货物推到货位，实现放置货物操作。
优选的，吸取机构包括：
第一水平导轨，设置在吸取平台靠近竖直导轨的一端；
第一伸缩杆，一端设置在第一水平导轨上，第一伸缩杆在第一水平导轨上滑动；
吸取座，设置在第一伸缩杆远离第一水平导轨的一端，吸取座上设置有至少一个真空吸盘；
推送机构包括：
第二水平导轨，设置在吸取平台靠近竖直导轨一端且位于第一水平导轨的下方；
第二伸缩杆，一端设置在第二水平导轨上，另一端固定设置有推板；推板表面设置有减震橡胶层；
在吸取平台两侧设置有阻挡条，在吸取平台上表面设置有阵列设置多个滚轮。
优选的，搬运装置还包括：
多个稳定机构，设置在本体下端面，分别与搬运控制器电连接；用于在放置或拿取货物时使本体稳固不晃动；
稳定机构包括：
伸缩气缸，一端与本体下端面，另一端设置有船型支撑脚。
优选的，吸取平台包括：
平台安装座，设置在竖直导轨上；
底板，一侧与平台安装座铰接，其上表面设置有第二压力传感器；压力传感器检测底板上的压力；
平板收放机构，设置在底板与平台安装座铰接位置旁，与搬运控制器电连接；用于实现底板的收/放；
搬运装置还包括：
电子水平仪，设置在本体上，与搬运控制器电连接，用于检测本体的水平度；
平板收放机构包括：伸缩气缸或伸缩电缸；
搬运控制器执行包括如下操作：
通过电子水平仪检测本体的水平度；
通过第二压力传感器检测底板上的压力；
当水平度大于预设水平度且底板上的压力不为零时，控制平板收放机构将底板放下，使货物落下，防止本体的倾倒。
优选的，对位机构包括：
第二二维码读取装置，与搬运控制器电连接，用于拍摄并读取贴附在货位两侧的第二二维码；
搬运控制器执行包括如下操作：
分别获取第一时刻t0两个第二二维码读取装置拍摄的第一图片和第二图片；
以第一图片的中心建立第一坐标系，以第二图片的中心建立第二坐标系；
将第一图片中二维码中心记为点O,点O对于第一坐标系的坐标为(xO1,yO1)；将第二图片中二维码中心记为点P，点P对于第二坐标系的坐标为(xP2,yP2)；
分别获取第二时刻t1两个第二二维码读取装置拍摄的第三图片和第四图片；
以第三图片的中心建立第三坐标系，以第四图片的中心建立第三坐标系；
将第三图片中二维码中心记为点O′,点O′对于第三坐标系的坐标为(xO′3,yO′3)；将第四图片中二维码中心记为点P′，点P′对于第四坐标系的坐标为(xP′4,yP′4)；
基于点O、点O′确定向量
Figure BDA0002461037860000071
计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000072
基于点P、点P′确定向量
Figure BDA0002461037860000073
计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000074
基于向量
Figure BDA0002461037860000075
向量
Figure BDA0002461037860000076
计算出本体平移速度v，计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000077
其中，α为预设常数；|*|表示向量的模；
当xO′3大于零时，本体的移动方向为第三坐标系X轴的方向；当xO′3小于零时，本体的移动方向为第三坐标系X轴的方向的反方向；
将本体移动速度和本体的移动方向发送到中央控制器；中央控制器根据本体移动速度和本体的移动方法控制移动装置动作。
优选的，仓库智能搬运机器人还包括：通讯模块和控制终端，
中央控制器在通过通讯模块接收到控制终端发送的绑定请求以后，若中央控制器为未绑定状态，获取与绑定请求对应的绑定参数，并向控制终端发送绑定参数；
控制终端接收绑定参数后进行控制终端的参数配置，以及，在参数配置完成后，向中央控制器发送完成信息，在接收到中央控制器返回的对应完成信息的反馈信息后，完成与中央控制器的绑定；
中央控制器根据绑定参数进行通讯模块的参数配置，以及，在参数配置完成后，当接收到控制终端发送的完成信息，向控制终端发送对应完成信息的反馈信息；
其中，控制终端包括：摇杆；
中央控制器执行包括如下操作：
根据用户推动摇杆的方向，控制移动装置的移动方向；
控制移动装置的移动速度为第一移动速度值进行移动；
当用户提起摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制移动装置的移动速度为第二移动速度值，第二移动速度值大于第一移动速度值且第二移动速度值与第一移动速度值的差值等于预设速度差值；或，当用户按下摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制移动装置的移动速度为第三移动速度值，第三移动速度值小于第一移动速度值且第三移动速度值与第一移动速度值的差值等于预设速度差值；
当移动装置的当前移动速度值小于第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置的移动速度为第一移动速度值；
当移动装置的当前移动速度值小于第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置的移动速度为预设的最低移动速度值；
当移动装置的当前移动速度值大于第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置的移动速度为预设的最高移动速度值；
当移动装置的当前移动速度值大于第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置的移动速度为第一移动速度值。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种仓库智能搬运机器人的示意图；
图2为本发明实施例中一种移动装置的示意图；
图3为本发明实施例中又一种移动装置的示意图；
图4为本发明实施例中一种智能导航装置的示意图；
图5为本发明实施例中一种防撞装置的示意图；
图6为本发明实施例中一种防撞机构的示意图；
图7为本发明实施例中一种搬运装置的示意图；
图8为本发明实施例中又一种搬运装置的示意图；
图9为本发明实施例中再一种搬运装置的示意图；
图10为本发明实施例中一种稳定机构的示意图。
图中：
1、本体；2、移动装置；3、智能导航装置；4、搬运装置；5、中央控制器；6、防撞装置；2-1、车轮；2-2、悬挂；2-3、第一驱动机构；2-4、第二驱动机构；2-5、减震机构；2-31、第一控制器；2-32、第一驱动电机；2-41、第二控制器；2-42、第二驱动电机；2-21、固定座；2-22、叉形体；3-1、定位处理器；3-2、第一二维码定位机构；3-3、陀螺仪；6-1、防撞控制器；6-2、防撞机构；6-3、距离传感器；6-21、防撞杆；6-22、减震器；6-23、第一压力传感器；4-1、搬运控制器；4-2、竖直导轨；4-3、吸取机构；4-4、推送机构；4-5、对位机构；4-6、稳定机构；4-7、第二压力传感器；4-8、电子水平仪；4-9、平板收放机构；4-61、伸缩气缸；4-62、船型制成脚；4-10、阻挡条；4-11、平台安装座；4-12、底板；4-13、滚轮；4-31、第一水平导轨；4-32、第一伸缩杆；4-33、吸取座；4-41、第二水平导轨；4-42、第二伸缩杆；4-43、推板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种仓库智能搬运机器人，如图1所示，包括：本体1、移动装置2、智能导航装置3、搬运装置4、中央控制器5和防撞装置6；移动装置2设置在本体1下端面；智能导航装置3、移动装置2、搬运装置4和防撞装置6分别与中央控制器5电连接，中央控制器5根据智能导航装置3的输出信号控制移动装置2的移动；搬运装置4设置在本体1上端，用于搬运货物；防撞装置6用于预防本体1在移动过程中的撞击。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在仓库中使用时，中央控制器5通过智能导航装置3给出的导航路线，控制移动装置2的移动；从而实现移动装置2带动本体1在仓库内运动。当需要将货物存储到货架的货位，即放置货物时；搬运装置4负责搬运货物，智能导航装置3找到货位的位置并将路径信息发送到中央控制器5，中央控制器5控制移动装置2动作，到打货位时，搬运装置4将货物放置到货位，在运动过程中，防撞装置6实现当撞击发生时，降低本体1及其他设备受到的伤害；或发现障碍物，中央控制器5通过防撞装置6检测的障碍物，控制移动装置2，实现避障，从而预防撞击的发生。
本发明的仓库智能搬运机器人，通过移动装置2、智能导航装置3、搬运装置4、中央控制器5和防撞装置6，实现仓库内的货物的自动搬运；从而实现仓库管理的智能化。
在一个实施例中，如图2和图3所示，移动装置2包括：
多个移动机构，设置在本体1下端面，分别与中央控制器5电连接；当多个移动机构停止移动时，中央控制器5变换多个移动机构的可移动方向，使多个移动机构的可移动方向都不相同；
移动机构包括：车轮2-1、悬挂2-2、第一驱动机构2-3和第二驱动机构2-4；
车轮2-1通过悬挂2-2与本体1下端面连接；
第一驱动机构2-3包括第一驱动电机2-32和第一控制器2-31，第一驱动电机2-32驱动车轮2-1前后移动，第一控制器2-31分别与第一驱动电机2-32和中央控制器5电连接，第一控制器2-31用于根据中央控制器5的控制信号控制第一驱动电机2-32的转速、开、关；
第二驱动机构2-4包括第二驱动电机2-42和第二控制器2-41，第二驱动电机2-42驱动车辆的转动，第二控制器2-41分别与第二驱动电机2-42和中央控制器5电连接，第二控制器2-41用于根据中央控制器5控制第二驱动电机2-42的转速、开、关；
悬挂2-2包括：叉形体2-22和固定座2-21；叉形体2-22的一端与车轮2-1两侧转动连接，在叉形体2-22的一端与车轮2-1连接的位置上部分别设置有减震机构2-5；叉形体2-22另一端与固定座2-21转动连接；固定座2-21与本体1下端面固定连接；
在叉形体2-22突出固定座2-21的一端设置有转动齿轮，转动齿轮与第二驱动电机2-42输出端设置的第一主动齿轮啮合；
第一驱动电机2-32设置在车轮2-1上，第一驱动电机2-32的壳体与车辆固定连接，第一驱动电机2-32的转轴分别与叉形体2-22的叉形部两个分叉连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果：
第一驱动电机2-32实现车轮2-1的自转，从而实现本体1的移动；第二驱动电机2-42实现车轮2-1的行驶角度的转动，从而实现本体1的转弯。减震机构2-5降低移动过程中的震动，提高本体1运动的平稳性。设置多个移动机构，当本体1停止移动，搬运装置4工作时，中央控制器5控制各个移动机构停止时车轮2-1的角度各不相同，使本体1不会顺着车轮2-1的行进方向滑动，增加了本体1的平稳性。
在一个实施例中，如图4所示，智能导航装置3包括：
第一二维码定位机构3-2、定位处理器3-1和定位存储器；
第一二维码定位机构3-2固定设置在本体1四边的任意一边，用于扫描设置在仓库地面的第一二维码标签；
定位处理器3-1分别与第一二维码定位机构3-2、定位存储器和中央控制器5电连接；
定位处理器3-1执行包括如下操作：
对设置在仓库地面的第一二维码标签进行编号，并分配第一二维码标签位于仓库空间的坐标信息；
获取第一二维码标签周围的环境信息，环境信息包括：第一二维码周围的货架信息及货架上的货物信息；
将第一二维码标签的信息、编号、分配的仓库空间坐标信息和环境信息对应存储在存储器中；
获取待放置或待拿取货物的信息，解析货物信息获取与货物信息对应的第一二维码信息；
通过识别本体1经过的第一二维码标签，查找与货物信息对应的第一二维码信息对应的第一二维码标签；
当查找到时，本体1所在位置就是待放置或待拿取货物的作业位置，发送定位完成指令到中央控制器5，中央控制器5控制搬运装置4实现放置或拿取货物；
第一二维码定位机构3-2包括第一二维码读取装置；
第一二维码定位机构3-2的数量为三个，分别设置在本体1左右两边和前后两边中任意一边。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过第一二维码定位机构3-2和地面的第一二维码配合，实现仓库智能搬运机器人在仓库内的定位及导航，更进一步，通过三个第一二维码定位机构实现本***姿的定位，保证仓库智能搬运机器人停在货架前位姿不发生偏移。采用二维码定位技术，由机器人自身根据二维码定位，无需接收外界的通信信号，提高了导航的抗干扰能力。
在一个实施例中，如图4所示，智能导航装置3还包括：陀螺仪3-3，设置在本体1的自转中心位置，与定位处理器3-1连接；
定位处理器3-1执行如下操作步骤：
通过陀螺仪3-3获取本体1的第一行进方向；
通过中央控制器5获取中央控制器5控制移动装置2的第二行进方向；
当第一行进方向与第二行进方向不同时，通过陀螺仪3-3记录本体1的移动轨迹；并将移动轨迹发送到中央控制器5；当中央控制器5接收到复位命令时，基于移动轨迹，控制移动装置2逆着移动轨迹运动进行本体1位置复位操作；当本体1复位后，中央控制器5控制移动机构动作进行本体1自转，当第一二维码读取装置读取到第一二维码标签后，停止自转。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过陀螺仪3-3实现本体1位置的复位功能，实现当仓库智能搬运机器人搬离位置维修后可以自动回归原来位置继续工作，无需人工重新定位。
在一个实施例中，如图5和图6所示，防撞装置6包括：
防撞机构6-2，设置在本体1四周；
多个距离传感器6-3，设置在本体1四周；
防撞控制器6-1，分别与距离传感器6-3、防撞机构6-2和中央控制器5电连接；
防撞机构6-2包括：防撞杆6-21、减震器6-22和第一压力传感器6-23
减震器6-22一端与防撞杆6-21固定连接，另一端与本体1固定连接；在减震器6-22与本体1之间设置有第一压力传感器6-23；第一压力传感器6-23与防撞控制器6-1电连接；
防撞控制器6-1执行包括如下操作：
通过距离传感器6-3检测本体1周围障碍物的距离，当距离小于预设距离值时，发送第一信号到中央控制器5；第一信号包括：距离及障碍物位于本体1的第一方位；
通过第一压力传感器6-23检测防撞杆6-21上受到的压力，当压力大于预设压力值时，发送第二信号到中央控制器5；第二信号包括：压力及压力位于本体1的第二方位；
中央控制器5执行包括如下操作：
接收防撞控制器6-1发送的第一信号和/或第二信号；
解析第一信号，获取距离及第一方位；当距离逐渐变小时，控制移动装置2往第一方位相反的方向移动；当距离不变时，控制移动装置2按预定轨迹移动或控制移动装置2不动；当距离逐渐变大时，中央控制器5不作任何动作；
和/或，
解析第二信号，获取压力及第二方位；当压力逐渐变大时，控制移动装置2往第二方位相反的方向移动；当压力不变时，控制移动装置2按预定轨迹移动或控制移动装置2不动；当压力逐渐变小时，中央控制器5不作任何动作。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
距离传感器6-3确定四周的障碍物的距离，当障碍物距离过近时，防撞处理器输出信号到中央控制器5，中央控制器5控制移动装置2进行避让等操作。撞击有时是发生在瞬间，虽然距离传感器6-3检测到信号，但是中央控制器5来不及或者避让不成功时，撞击还是会发生，当撞击发生时，防撞机构6-2保护本体1，降低本体1的损伤。
在一个实施例中，如图7、图8和图9所示，搬运装置4包括：
竖直导轨4-2，设置在本体1上端面；
吸取平台，设置在竖直导轨4-2上，吸取平台在竖直导轨4-2上滑动；
吸取机构4-3，设置在吸取平台上，用于将货物吸取到吸取平台；
推送机构4-4，设置在吸取平台上，用于将货物推出吸取平台；
两个对位机构4-5，分别设置在吸取平台两侧，用于实现确认吸取平台与货架的货位之间的对位情况；
搬运控制器4-1，分别与吸取机构4-3、竖直导轨4-2、对位机构4-5和中央控制器5电连接；
搬运控制器4-1执行包括如下操作：
接收中央控制器5的放置或拿取货物的指令；
控制竖直导轨4-2动作，使吸取平台上下移动；
通过对位机构4-5确认吸取平台与货架的货位之间的对位情况；
当吸取平台与货架的货位对位正确后，控制吸取机构4-3从货位吸取货物到吸取平台，实现拿取货物操作；或，控制推送机构4-4将吸取平台上的货物推到货位，实现放置货物操作。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
当本体1经过智能导航装置3的导航到达预定货位时，搬运控制器4-1控制竖直导轨4-2将吸取平台送到货位相同的高度，通过对位装置确定吸取平台与货位对位成功。推送机构4-4将吸取平台上的货物推到货位上；吸取机构4-3将平台上的货物拿取到吸取平台上。为了防止将货物推到货位过程中货物发生便宜，也可以采用吸取机构4-3将货物吸住后推到货位，然后吸取机构4-3先收缩，推送机构4-4后收缩，完成货物防止到货位上；通过吸取机构4-3先收缩，推送机构4-4后收缩的操作，防止货物跟随吸盘发生便宜。其中吸盘采用真空吸盘，即在本体1上设置真空装置与吸盘连接，实现吸盘内部抽真空；增加吸盘吸力。
在一个实施例中，如图8和图9所示，吸取机构4-3包括：
第一水平导轨4-31，设置在吸取平台靠近竖直导轨4-2的一端；
第一伸缩杆4-32，一端设置在第一水平导轨4-31上，第一伸缩杆4-32在第一水平导轨4-31上滑动；
吸取座4-33，设置在第一伸缩杆4-32远离第一水平导轨4-31的一端，吸取座4-33上设置有至少一个真空吸盘；
推送机构4-4包括：
第二水平导轨4-41，设置在吸取平台靠近竖直导轨4-2一端且位于第一水平导轨4-31的下方；
第二伸缩杆4-42，一端设置在第二水平导轨4-41上，另一端固定设置有推板4-43；推板4-43表面设置有减震橡胶层；
在吸取平台两侧设置有阻挡条4-10，在吸取平台上表面设置有阵列设置多个滚轮4-13。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
阻挡条4-10防止货物从吸取平台两侧掉落、滚轮4-13减少货物与吸取平台之间摩擦，方便放置和拿取货物。
在一个实施例中，如图7和图10所示，搬运装置4还包括：
多个稳定机构4-6，设置在本体1下端面，分别与搬运控制器4-1电连接；用于在放置或拿取货物时使本体1稳固不晃动；
稳定机构4-6包括：
伸缩气缸4-61，一端与本体1下端面，另一端设置有船型支撑脚4-62。
在一个实施例中，如图7和图9所示，吸取平台包括：
平台安装座4-11，设置在竖直导轨4-2上；
底板4-12，一侧与平台安装座4-11铰接，其上表面设置有第二压力传感器4-7；压力传感器检测底板4-12上的压力；
平板收放机构4-9，设置在底板4-12与平台安装座4-11铰接位置旁，与搬运控制器4-1电连接；用于实现底板4-12的收/放；
搬运装置4还包括：
电子水平仪4-8，设置在本体1上，与搬运控制器4-1电连接，用于检测本体1的水平度；
平板收放机构4-9包括：伸缩气缸4-61或伸缩电缸；
搬运控制器4-1执行包括如下操作：
通过电子水平仪4-8检测本体1的水平度；
通过第二压力传感器4-7检测底板4-12上的压力；
当水平度大于预设水平度且底板4-12上的压力不为零时，控制平板收放机构4-9将底板4-12放下，使货物落下，防止本体1的倾倒。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
本实施例主要的应用场景为，拿取货物之后，由于重心的改变使本体1发生倾斜。通过电子水平仪4-8判断本体1是否发生倾斜，当发生倾斜时，平台收放机构动作使底板4-12放下，在底板4-12上的货物落下，从而放置本体1倾倒造成货架倒塌之类的时间发生。为了防止货物落下砸到本体1，还可将本体1在货物落下区域设为镂空。
在一个实施例中，对位机构4-5包括：
第二二维码读取装置，与搬运控制器4-1电连接，用于拍摄并读取贴附在货位两侧的第二二维码；
搬运控制器4-1执行包括如下操作：
分别获取第一时刻t0两个第二二维码读取装置拍摄的第一图片和第二图片；
以第一图片的中心建立第一坐标系，以第二图片的中心建立第二坐标系；
将第一图片中二维码中心记为点O,点O对于第一坐标系的坐标为(xO1,yO1)；将第二图片中二维码中心记为点P，点P对于第二坐标系的坐标为(xP2,yP2)；
分别获取第二时刻t1两个第二二维码读取装置拍摄的第三图片和第四图片；
以第三图片的中心建立第三坐标系，以第四图片的中心建立第三坐标系；
将第三图片中二维码中心记为点O′,点O′对于第三坐标系的坐标为(xO′3,yO′3)；将第四图片中二维码中心记为点P′，点P′对于第四坐标系的坐标为(xP′4,yP′4)；
基于点O、点O′确定向量
Figure BDA0002461037860000181
计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000182
基于点P、点P′确定向量
Figure BDA0002461037860000183
计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000184
基于向量
Figure BDA0002461037860000185
向量
Figure BDA0002461037860000186
计算出本体1平移速度v，计算公式如下：
Figure BDA0002461037860000187
其中，α为预设常数；|*|表示向量的模；
当xO′3大于零时，本体1的移动方向为第三坐标系X轴的方向；当xO′3小于零时，本体1的移动方向为第三坐标系X轴的方向的反方向；
将本体1移动速度和本体1的移动方向发送到中央控制器5；中央控制器5根据本体1移动速度和本体1的移动方法控制移动装置2动作。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
搬运控制器4-1通过第二二维码读取装置拍摄摄贴附在货位两侧的第二二维码，对拍摄图像进行处理，获取对位是本体1的移动方向和速度，将本体1移动速度和本体1的移动方向发送到中央控制器5；中央控制器5根据本体1移动速度和本体1的移动方法控制移动装置2动作；从而实现快速对位。第二二维码中存储有货位信息，将要放置或拿取的货物信息进行比对，确认货位是否正确。
在一个实施例中，仓库智能搬运机器人还包括：通讯模块和控制终端，
中央控制器5在通过通讯模块接收到控制终端发送的绑定请求以后，若中央控制器5为未绑定状态，获取与绑定请求对应的绑定参数，并向控制终端发送绑定参数；
控制终端接收绑定参数后进行控制终端的参数配置，以及，在参数配置完成后，向中央控制器5发送完成信息，在接收到中央控制器5返回的对应完成信息的反馈信息后，完成与中央控制器5的绑定；
中央控制器5根据绑定参数进行通讯模块的参数配置，以及，在参数配置完成后，当接收到控制终端发送的完成信息，向控制终端发送对应完成信息的反馈信息；
其中，控制终端包括：摇杆；
中央控制器5执行包括如下操作：
根据用户推动摇杆的方向，控制移动装置2的移动方向；
控制移动装置2的移动速度为第一移动速度值进行移动；
当用户提起摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制移动装置2的移动速度为第二移动速度值，第二移动速度值大于第一移动速度值且第二移动速度值与第一移动速度值的差值等于预设速度差值；或，当用户按下摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制移动装置2的移动速度为第三移动速度值，第三移动速度值小于第一移动速度值且第三移动速度值与第一移动速度值的差值等于预设速度差值；
当移动装置2的当前移动速度值小于第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置2的移动速度为第一移动速度值；
当移动装置2的当前移动速度值小于第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置2的移动速度为预设的最低移动速度值；
当移动装置2的当前移动速度值大于第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置2的移动速度为预设的最高移动速度值；
当移动装置2的当前移动速度值大于第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制移动装置2的移动速度为第一移动速度值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在仓库智能搬运机器人调试阶段，需要通过控制终端进行控制；首先要完成控制终端与中央控制器5的绑定，绑定参数可以存储在控制终端存储器或仓库智能搬运机器人的存储器中。通过按压和提起摇杆，实现移动速度快速切换，提高了调试效率。此外，只需通过摇杆即可完成移动速度的切换，简化了控制终端的硬件，降低了成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种仓库智能搬运机器人，其特征在于，包括：本体、移动装置、智能导航装置、搬运装置、中央控制器和防撞装置；所述移动装置设置在所述本体下端面；所述智能导航装置、所述移动装置、所述搬运装置和所述防撞装置分别与所述中央控制器电连接，所述中央控制器根据所述智能导航装置的输出信号控制所述移动装置的移动；所述搬运装置设置在所述本体上端，用于搬运货物；所述防撞装置用于预防所述本体在移动过程中的撞击。
2.如权利要求1所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述移动装置包括：
多个移动机构，设置在所述本体下端面，分别与所述中央控制器电连接；当多个所述移动机构停止移动时，所述中央控制器变换多个所述移动机构的可移动方向，使多个所述移动机构的可移动方向都不相同；
所述移动机构包括：车轮、悬挂、第一驱动机构和第二驱动机构；
所述车轮通过所述悬挂与所述本体下端面连接；
所述第一驱动机构包括第一驱动电机和第一控制器，所述第一驱动电机驱动所述车轮前后移动，所述第一控制器分别与所述第一驱动电机和所述中央控制器电连接，所述第一控制器用于根据所述中央控制器的控制信号控制所述第一驱动电机的转速、开、关；
所述第二驱动机构包括第二驱动电机和第二控制器，所述第二驱动电机驱动所述车辆的转动，所述第二控制器分别与所述第二驱动电机和所述中央控制器电连接，所述第二控制器用于根据所述中央控制器控制所述第二驱动电机的转速、开、关；
所述悬挂包括：叉形体和固定座；所述叉形体的一端与所述车轮两侧转动连接，在所述叉形体的一端与所述车轮连接的位置上部分别设置有减震机构；所述叉形体另一端与所述固定座转动连接；所述固定座与所述本体下端面固定连接；
在所述叉形体突出所述固定座的一端设置有转动齿轮，所述转动齿轮与所述第二驱动电机输出端设置的第一主动齿轮啮合；
所述第一驱动电机设置在所述车轮上，所述第一驱动电机的壳体与所述车辆固定连接，所述第一驱动电机的转轴分别与所述叉形体的叉形部两个分叉连接。
3.如权利要求1所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述智能导航装置包括：
第一二维码定位机构、定位处理器和定位存储器；
所述第一二维码定位机构固定设置在所述本体四边的任意一边，用于扫描设置在仓库地面的第一二维码标签；
所述定位处理器分别与所述第一二维码定位机构、所述定位存储器和所述中央控制器电连接；
所述定位处理器执行包括如下操作：
对设置在仓库地面的所述第一二维码标签进行编号，并分配所述第一二维码标签位于仓库空间的坐标信息；
获取所述第一二维码标签周围的环境信息，所述环境信息包括：所述第一二维码周围的货架信息及货架上的货物信息；
将所述第一二维码标签的信息、所述编号、所述分配的仓库空间坐标信息和所述环境信息对应存储在所述存储器中；
获取待放置或待拿取货物的信息，解析所述货物信息获取与所述货物信息对应的所述第一二维码信息；
通过识别所述本体经过的所述第一二维码标签，查找与所述货物信息对应的所述第一二维码信息对应的所述第一二维码标签；
当查找到时，所述本体所在位置就是所述待放置或待拿取货物的作业位置，发送定位完成指令到所述中央控制器，所述中央控制器控制所述所述搬运装置实现放置或拿取货物；
所述第一二维码定位机构包括第一二维码读取装置；
所述第一二维码定位机构的数量为三个，分别设置在所述本体左右两边和前后两边中任意一边。
4.如权利要求3所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述智能导航装置还包括：陀螺仪，设置在所述本体的自转中心位置，与所述定位处理器连接；
所述定位处理器执行如下操作步骤：
通过所述陀螺仪获取所述本体的第一行进方向；
通过所述中央控制器获取所述中央控制器控制所述移动装置的第二行进方向；
当所述第一行进方向与所述第二行进方向不同时，通过所述陀螺仪记录所述本体的移动轨迹；并将所述移动轨迹发送到所述中央控制器；当所述中央控制器接收到复位命令时，基于所述移动轨迹，控制所述移动装置逆着所述移动轨迹运动进行所述本***置复位操作；当所述本体复位后，所述中央控制器控制所述移动机构动作进行本体自转，当所述第一二维码读取装置读取到所述第一二维码标签后，停止自转。
5.如权利要求1所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述防撞装置包括：
防撞机构，设置在所述本体四周；
多个距离传感器，设置在所述本体四周；
防撞控制器，分别与所述距离传感器、所述防撞机构和所述中央控制器电连接；
所述防撞机构包括：防撞杆、减震器和第一压力传感器
所述减震器一端与所述防撞杆固定连接，另一端与所述本体固定连接；在所述减震器与所述本体之间设置有所述第一压力传感器；所述第一压力传感器与所述防撞控制器电连接；
所述防撞控制器执行包括如下操作：
通过所述距离传感器检测所述本体周围障碍物的距离，当所述距离小于预设距离值时，发送第一信号到所述中央控制器；所述第一信号包括：距离及障碍物位于所述本体的第一方位；
通过所述第一压力传感器检测所述防撞杆上受到的压力，当压力大于预设压力值时，发送第二信号到所述中央控制器；第二信号包括：压力及压力位于所述本体的第二方位；
所述中央控制器执行包括如下操作：
接收所述防撞控制器发送的所述第一信号和/或所述第二信号；
解析所述第一信号，获取所述距离及所述第一方位；当所述距离逐渐变小时，控制所述移动装置往所述第一方位相反的方向移动；当所述距离不变时，控制所述移动装置按预定轨迹移动或控制所述移动装置不动；当所述距离逐渐变大时，所述中央控制器不作任何动作；
和/或，
解析所述第二信号，获取所述压力及所述第二方位；当所述压力逐渐变大时，控制所述移动装置往所述第二方位相反的方向移动；当所述压力不变时，控制所述移动装置按预定轨迹移动或控制所述移动装置不动；当所述压力逐渐变小时，所述中央控制器不作任何动作。
6.如权利要求1所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述搬运装置包括：
竖直导轨，设置在所述本体上端面；
吸取平台，设置在所述竖直导轨上，所述吸取平台在所述竖直导轨上滑动；
吸取机构，设置在所述吸取平台上，用于将货物吸取到所述吸取平台；
推送机构，设置在所述吸取平台上，用于将货物推出所述吸取平台；
两个对位机构，分别设置在所述吸取平台两侧，用于实现确认所述吸取平台与货架的货位之间的对位情况；
搬运控制器，分别与所述吸取机构、所述竖直导轨、所述对位机构和所述中央控制器电连接；
所述搬运控制器执行包括如下操作：
接收所述中央控制器的放置或拿取货物的指令；
控制所述竖直导轨动作，使所述吸取平台上下移动；
通过所述对位机构确认所述吸取平台与所述货架的货位之间的对位情况；
当所述吸取平台与所述货架的货位对位正确后，控制所述吸取机构从所述货位吸取所述货物到所述吸取平台，实现拿取所述货物操作；或，控制所述推送机构将所述吸取平台上的货物推到所述货位，实现放置所述货物操作。
7.如权利要求6所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述吸取机构包括：
第一水平导轨，设置在所述吸取平台靠近所述竖直导轨的一端；
第一伸缩杆，一端设置在所述第一水平导轨上，所述第一伸缩杆在所述第一水平导轨上滑动；
吸取座，设置在所述第一伸缩杆远离所述第一水平导轨的一端，所述吸取座上设置有至少一个真空吸盘；
所述推送机构包括：
第二水平导轨，设置在所述吸取平台靠近所述竖直导轨一端且位于所述第一水平导轨的下方；
第二伸缩杆，一端设置在所述第二水平导轨上，另一端固定设置有推板；所述推板表面设置有减震橡胶层；
在所述吸取平台两侧设置有阻挡条，在所述吸取平台上表面设置有阵列设置多个滚轮。
8.如权利要求6所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述搬运装置还包括：
多个稳定机构，设置在所述本体下端面，分别与所述搬运控制器电连接；用于在放置或拿取货物时使本体稳固不晃动；
所述稳定机构包括：
伸缩气缸，一端与所述本体下端面，另一端设置有船型支撑脚；
所述吸取平台包括：
平台安装座，设置在所述竖直导轨上；
底板，一侧与所述平台安装座铰接，其上表面设置有第二压力传感器；所述压力传感器检测所述底板上的压力；
平板收放机构，设置在所述底板与所述平台安装座铰接位置旁，与所述搬运控制器电连接；用于实现所述底板的收/放；
所述搬运装置还包括：
电子水平仪，设置在所述本体上，与所述搬运控制器电连接，用于检测所述本体的水平度；
所述搬运控制器执行包括如下操作：
通过所述电子水平仪检测所述本体的水平度；
通过所述第二压力传感器检测所述底板上的压力；
当所述水平度大于预设水平度且所述底板上的压力不为零时，控制所述平板收放机构将所述底板放下，使货物落下，防止本体的倾倒。
9.如权利要求6所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，所述对位机构包括：
第二二维码读取装置，与所述搬运控制器电连接，用于拍摄并读取贴附在所述货位两侧的第二二维码；
所述搬运控制器执行包括如下操作：
分别获取第一时刻t0两个所述第二二维码读取装置拍摄的第一图片和第二图片；
以所述第一图片的中心建立第一坐标系，以所述第二图片的中心建立第二坐标系；
将所述第一图片中所述二维码中心记为点O,点O对于第一坐标系的坐标为(xO1,yO1)；将所述第二图片中所述二维码中心记为点P，点P对于第二坐标系的坐标为(xP2,yP2)；
分别获取第二时刻t1两个所述第二二维码读取装置拍摄的第三图片和第四图片；
以所述第三图片的中心建立第三坐标系，以所述第四图片的中心建立第三坐标系；
将所述第三图片中所述二维码中心记为点O′,点O′对于第三坐标系的坐标为(xO′3,yO′3)；将所述第四图片中所述二维码中心记为点P′，点P′对于第四坐标系的坐标为(xP′4,yP′4)；
基于所述点O、所述点O′确定向量
Figure FDA0002461037850000071
计算公式如下：
Figure FDA0002461037850000072
基于所述点P、所述点P′确定向量
Figure FDA0002461037850000073
计算公式如下：
Figure FDA0002461037850000074
基于所述向量
Figure FDA0002461037850000075
所述向量
Figure FDA0002461037850000076
计算出所述本体平移速度v，计算公式如下：
Figure FDA0002461037850000077
其中，α为预设常数；|*|表示向量的模；
当xO′3大于零时，所述本体的移动方向为第三坐标系X轴的方向；当xO′3小于零时，所述本体的移动方向为第三坐标系X轴的方向的反方向；
将所述本体移动速度和所述本体的移动方向发送到所述中央控制器；所述中央控制器根据所述本体移动速度和所述本体的移动方法控制所述移动装置动作。
10.如权利要求1所述的仓库智能搬运机器人，其特征在于，还包括：通讯模块和控制终端，
所述中央控制器在通过所述通讯模块接收到所述控制终端发送的绑定请求以后，若所述中央控制器为未绑定状态，获取与所述绑定请求对应的绑定参数，并向所述控制终端发送所述绑定参数；
所述控制终端接收所述绑定参数后进行所述控制终端的参数配置，以及，在参数配置完成后，向所述中央控制器发送完成信息，在接收到所述中央控制器返回的对应所述完成信息的反馈信息后，完成与所述中央控制器的绑定；
所述中央控制器根据所述绑定参数进行所述通讯模块的参数配置，以及，在所述参数配置完成后，当接收到所述控制终端发送的完成信息，向所述控制终端发送对应所述完成信息的所述反馈信息；
其中，控制终端包括：摇杆；
所述中央控制器执行包括如下操作：
根据用户推动摇杆的方向，控制所述移动装置的移动方向；
控制所述移动装置的移动速度为第一移动速度值进行移动；
当用户提起摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制所述移动装置的移动速度为第二移动速度值，所述第二移动速度值大于所述第一移动速度值且所述第二移动速度值与所述第一移动速度值的差值等于预设速度差值；或，当用户按下摇杆的时间不大于第一预设时间时，控制所述移动装置的移动速度为第三移动速度值，所述第三移动速度值小于所述第一移动速度值且所述第三移动速度值与所述第一移动速度值的差值等于预设速度差值；
当所述移动装置的当前移动速度值小于所述第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制所述移动装置的移动速度为所述第一移动速度值；
当所述移动装置的当前移动速度值小于所述第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制所述移动装置的移动速度为预设的最低移动速度值；
当所述移动装置的当前移动速度值大于所述第一移动速度值；且当用户提起摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制所述移动装置的移动速度为预设的最高移动速度值；
当所述移动装置的当前移动速度值大于所述第一移动速度值；且当用户按下摇杆的时间大于第一预设时间时，直接控制所述移动装置的移动速度为所述第一移动速度值。
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