CN112777200B - 一种机器人及提取货箱的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人及提取货箱的方法，机器人包括：可在竖直货架顶部移动的本体，与本体连接的提升装置；其中，提升装置包括卡装机构以及驱动卡装机构升降的提升机构；其中，提升机构与本体固定连接；卡装机构包括提升板及与提升板转动连接并可锁定在设定位置的卡板；还包括驱动卡板转动到设定位置的连杆驱动组件。在上述技术方案中，通过采用连杆驱动组件驱动卡板转动到设定位置，保证了卡板在提取货箱时的可靠性。

Description

一种机器人及提取货箱的方法

技术领域

本发明涉及到物流技术领域，尤其涉及到一种机器人及提取货箱的方法。

背景技术

随着物流行业的发展，物流仓库占地面积增大，仓储租金提高，出现了密集存储技术，密集存储是制作一个个的竖井货架，然后将货箱依次放入货架中，货箱和货箱垒叠起来，然后货架上方是机器人的通道，机器人在货架上方移动至目标货箱上方，并且按照流程取货箱。在目前普遍应用的密集存储技术中，存在取货箱命中率低，取下层货箱耗费时间长，并且需要将上层阻碍的货箱依次挪位置，效率低下的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种机器人及提取货箱的方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

第一方面，本申请提供了一种机器人，该机器人包括：可在竖直货架顶部移动的本体，与所述本体连接的提升装置；其中，所述提升装置包括卡装机构以及驱动所述卡装机构升降的提升机构；其中，所述提升机构与所述本体固定连接；所述卡装机构包括提升板及与所述提升板转动连接并可锁定在设定位置的卡板；还包括驱动所述卡板转动到所述设定位置的连杆驱动组件。在上述技术方案中，通过采用连杆驱动组件驱动卡板转动到设定位置，保证了卡板在提取货箱时的可靠性。

在一个具体的可实施方案中，所述连杆驱动组件包括：设置在所述提升板的推杆电机，与所述推杆电机的推杆转动连接的第一连杆，与所述第一连杆铰接的第二连杆；所述第二连杆与所述卡板固定连接；在所述推杆电机的推杆的回缩时，带动所述第一连杆及所述第二连杆转动并推动所述卡板转动到所述设定位置锁定。通过连杆提高了卡板的锁定效果。

在一个具体的可实施方案中，所述提升板还包括避让槽，在所述推杆电机的推杆伸出时，带动所述卡板转动到所述避让槽内。提升机构在竖直井架内运动。

在一个具体的可实施方案中，所述连杆驱动组件还包括与所述提升板滑动配合的滑块，所述推杆电机的推杆通过弹性件与所述滑块连接，所述第一连杆与滑块铰接；在所述所述推杆回缩时，通过所述弹性件带动所述滑块滑动。

在一个具体的可实施方案中，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧设置在所述滑块内，且所述压缩弹簧的一端抵压在所述滑块的端部，另一端抵压在所述推杆；在所述推杆回缩时，压缩所述压缩弹簧。提高了推杆电机的安全性。

在一个具体的可实施方案中，所述提升机构包括与所述本体转动连接且相对设置的两个转轴，缠绕在每个转轴上的提升带；以及用于驱动所述两个转轴转动的驱动机构；其中，所述提升带的一端固定在所述转轴，另一端与所述提升板固定连接。方便提升提升板。

在一个具体的可实施方案中，所述驱动机构包括驱动电机，以及与所述驱动电机连接的齿轮箱，且所述齿轮箱具有两个同步的输出轴，所述两个输出轴与所述两个转轴一一对应连接。

在一个具体的可实施方案中，在所述连杆驱动组件包括推杆电机时，所述提升带与所述推杆电机连接，并用于给所述推杆电机供电。简化了机器人的结构。

在一个具体的可实施方案中，所述提升带还用于发送检测所述推杆电机是否正常工作的载波信号。可实现对推杆电机的检测。

在一个具体的可实施方案中，所述本体上设置有用于检测货箱位置的限位开关；在所述提升机构包括提升带及驱动机构时，所述驱动机构通过所述限位开关的信号对提升带进行归零校准。方便精准校准。

在一个具体的可实施方案中，所述本体上设置有四向穿梭车，所述本体通过所述四向穿梭车可在所述竖直货架上移动。

第二方面，提供了一种提取货箱的方法，该方法采用上述任一项所述的机器人；所述方法包括：

目标货箱位于所述竖直货井中的第N层；所述N大于等于2；

通过所述提升机构将所述卡装机构下放到所述目标货箱的卡装结构下方；

通过连杆驱动组件驱动卡板转动到设定位置；

通过提升机构向上提升，所述卡板卡装到所述目标货箱的卡装结构；

通过提升机构将所述目标货箱及其上方的货箱从竖直货井中拉出。

在一个具体的可实施方案中，该方法还包括：

通过目标货箱抵压限位开关；通过所述限位开关的信号对提升带进行归零校准。提高了可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的机器人的应用场景示意图；

图2是本发明实施例提供的机器人的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的机器人的卡装机构与货箱的配合示意图；

图4是本发明实施例提供的限位开关的示意图；

图5是本发明实施例提供的卡装机构在工作状态的示意图；

图6是本发明实施例提供的连杆驱动组件在工作状态的示意图；

图7是本发明实施例提供的横杆与滑块配合的示意图；

图8是本发明实施例提供的卡装机构在非工作状态的示意图；

图9是本发明实施例提供的连杆驱动组件在非工作状态的示意图；

图10～图17是本发明实施例提供的机器人在搬运货箱的流程图。

具体实施方式

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

为方便理解本申请实施例提供的机器人，首先对其应用场景进行说明。如图1所示，图1示例出了机器人的应用场景，本申请实施例提供的机器人应用于竖直货架1，现有技术中的物流仓库中为了提高空间的利用面积，往往建设竖直货架1，竖直货架1内设置有多个竖井2，货箱由顶部放入到竖井2内，且竖井2中层叠放置多个货箱。在需要取出货箱时，采用机器人，竖直货架1的顶部设置有轨道，机器人可在轨道上行走。当取出的货箱的位于下方时，需要将位于其上方的货箱取出，而现有技术中的机器人只具备抓取装置，因此只能将货箱一个个的取出，工作效率非常低，为此本申请实施例提供了一种机器人。下面结合附图以及具体的实施例进行详细的说明。

如图2所示，图2示例出了本申请实施例提供的机器人。本申请实施例提供的机器人包含一个本体10，该本体10为一个长方体结构，且该长方体结构的一端具有缺口形成一个截面为“7”字形的结构。本体10上设置有四向穿梭车30，本体10通过四向穿梭车30可在竖直货架上移动。其中，四向穿梭车30为现有技术中的常见行走装置，因此在此不再赘述，四向穿梭车30可在竖直货架的轨道上行走，并可根据需要行走到不同的竖井上方。

一并参考图2及图3，本体10连接有提升装置20，该提升装置用于提升竖直货架内的至少两个货箱。由图2中可以看出，提升装置20包含卡装机构22以及驱动卡装机构22沿竖直方向运动的提升机构20。其中提升机构20包括与本体10转动连接且相对设置的两个转轴，如图2中所示，两个转轴对称设置在缺口的上方；每个转轴上缠绕有提升带211，该提升带211可以为刚性带也可以为同步带；在采用刚性带时，提升带211的一端固定在对应的转轴上，另一端与卡装机构22连接。在两个转轴相对设置时，两个提升带211及两个卡装机构22也对应设置。卡装机构22用于卡装货箱，因此设置的两个卡装机构22之间的间距的距离应该等于或者大于货箱的宽度，以保证卡装机构22可以卡装到货箱上。

继续参考图2，提升机构20还包括用于驱动两个转轴转动的驱动机构212；该驱动机构212包含驱动电机，以及与驱动电机连接的齿轮箱，齿轮箱的输出轴与两个转轴中的一个转轴对应连接，另一个转轴通过同步带213与另一个转轴连接，以使得在驱动电机工作时，可同时带动两个卡装机构22上升或者下降。当然上述仅仅为一个具体的示例，除了上述同步带外，输出轴也可以通过齿轮箱与转轴连接，同样可以达到相应的效果。

作为一种可变的方案，在设置两个相对的转轴时，两个相对的转轴之间的间距可以做成可调的方式，如转轴通过轴承座与本体10连接，轴承座可以相对本体10移动并可锁定在不同的位置；示例性的，本体10上沿垂直于转轴长度的方向上设置多个装配位(如通过装配孔或者抱夹)与轴承座固定连接；在转轴可调时，两个转轴之间可以通过不同长度的同步带来保证同步运动。当机器人需要搬运不同宽度的货箱时，可以将轴承座固定在不同的装配位，以调整两个卡装机构22之间的间距，保证卡装机构22可以卡装到货箱相对的两个边沿。

参考图4,，图4示例出了提升装置在使用时的状态参考图。提升装置还包括一限位开关，该限位开关用于检测货箱100的位置。在货箱100被提升出竖直货井后，当提升到一定高度，货箱100会抵压在限位开关。通过该限位开关可以获取货箱100的提升位置。在限位开关被抵压后，可控制驱动机构213中的驱动电机停止工作。另外，限位开关除上述作用外，还可通过货箱100每次提升到最顶端，触碰到限位开关后，对提升带进行归零校准，然后再次下降取货箱100时，利用驱动电机中的电机编码器进行距离测量，以降低提升带多次缠绕或下放后产生的误差，保证了机器人在运行时的可靠性。

参考图5及图6，图5示出了卡装机构22在工作时的工作状态示意图。图6示出了在图5所示状态下连杆驱动组件223及卡装板的相对位置示意图。卡装机构22包括提升板221以及与提升板221转动连接并可锁定在设定位置的卡板222。其中，提升板221用于连接提升带，并作为卡板222的承载结构。卡板222作为卡装机构22中用于与货箱的卡装结构(缺口)配合的结构。在本申请实施例中，卡板222的个数为两个，且两个卡板222通过一个转轴224与提升板221转动连接。其中，两个卡板222分别与转轴224的两端固定连接，转轴224与提升板221之间转动连接。

在提升机构处于工作状态时，卡板222转动到设定位置时，卡板222与提升板221之间呈设定的角度，如5°～45°等不同的角度。以使得卡板222和提升板221组成一个“√”形状，卡板222外凸在提升板221外，以使得卡板222可卡装到货箱的卡装结构中。

卡板222通过连杆驱动组件223驱动到设定位置并进行锁定。连杆驱动组件223包括：设置在提升板221的推杆电机2231，以及用于推动卡板222的第一连杆2233和第二连杆2234。其中，第一连杆2233和第二连杆2234的长度方向沿方向a，方向a为提升带的下放方向。第一连杆2233与推杆电机2231的推杆2231a转动连接，第二连杆2234与第一连杆2233铰接，且第二连杆2234与卡板222固定连接。为保证运动的可靠性，在本申请实施例中设置了两个第一连杆2233和两个第二连杆2234，结合图6所示的结构，推杆电机2231位于中间，两组连杆(第一连杆2233和第二连杆2234)分列在推杆电机2231的两侧。

继续参考图6，推杆电机2231的推杆2231a可沿方向a往返伸缩，在实现与第一连杆2233铰接时。推杆2231a上连接了一个横杆2231b，形成一个T形的结构。横杆2231b的两端分别连接了可相对提升板221沿方向a滑动的滑块2232，两个滑块2232分别与两个第一连杆2233一一对应铰接，从而实现推杆2231a与第一连杆2233之间的铰接。

一并参考图6及图7，在推杆电机2231的推杆2231a与滑块2232连接时，推杆2231a通过弹性件与滑块2232连接。以弹性件为压缩弹簧2232a为例，压缩弹簧2232a设置在滑块2232内，滑块2232上设置有用于横杆2231b***的滑槽。压缩弹簧2232a的一端抵压在滑块2232的端部，另一端抵压在横杆2231b上。在推杆2231a回缩时，横杆2231b压缩压缩弹簧2232a，并通过压缩弹簧2232a的弹性力推动滑块2232滑动，进而带动第一连杆2233和第二连杆2234相对转动，以推动转轴224转动，以带动卡板222转动。

由上述描述可看出，在采用横杆2231b通过弹性件与滑块2232滑动连接时，实现了推杆电机2231的推杆2231a与滑块2232之间的弹性连接。从而可以使卡装机构22在打开的情况下碰到外力时，卡板222能够收回，避免工作状态遇到外力反复冲击时，作用力直接作用到推杆电机2231上，造成的推杆电机2231损伤。提高了整个装置的可靠性。

作为一个可选的方案，本申请实施例提供的提升板221还包括避让槽，在推杆电机2231的推杆2231a伸出时，带动卡板222转动到避让槽内。一并参考图8及图9，图8示出了卡装机构22处于非工作状态时的结构示意图，图9示出了连杆驱动组件223在图8所示的工作状态下的状态示意图。在卡装机构22由竖直货井的开口处，下放到竖直货井内时，卡装机构22采用如图8所示的状态。在卡装机构22处于非工作状态时，可通过推杆电机2231的推杆2231a伸出，从而带动第一连杆2233和第二连杆2234转动，以使得卡板222与提升板221之间采用近似平行的方式设置，以使得卡装机构22可以沿竖直货井与货箱之间的缝隙放入到竖直货井中。此时，卡板222位于提升板221的避让槽内，从而使得整个卡装机构22的厚度比较薄，从而可顺利进入到竖直货井。

通过上述描述可看出，推杆电机2231通过一系列连杆(第一连杆2233和第二连杆2234)传动，将推杆电机2231的推力转化为卡板222的旋转力，从而可以打开或者关闭旋卡装机构22。另外，在采用提升带与上述的卡装机构22连接时，提升带与推杆电机2231连接，并用于给推杆电机2231供电，从而无需额外的电线，简化了机器人的结构。另外，提升带还用于发送检测推杆电机2231是否正常工作的载波信号，以在传输电力的同时，能够传送载波信号，检测推杆电机2231是否正常运行，提高了机器人的可靠性。上述发送载波信号以及接收载波信号为机器人的控制芯片，该控制芯片为现有的已知芯片，其发送载波信号及接收载波信号，并根据载波信号判断推杆电机2231的工作状态为已知的常规手段，在此不再赘述。

为方便理解本申请实施例提供的机器人，下面结合附图详细说明一下其工作过程。

首先参考图10，机器人400首先运动到需要搬运的目标货箱200所在的竖直货井300的上方，其中，目标货箱200位于竖直货井300中的第N层；N大于等于2。之后开始下放卡装机构22。如图11所示，通过提升机构21将卡装机构22下放到目标货箱200的卡装结构下方。如图12所示，通过连杆驱动组件驱动卡板转动到设定位置，使得卡装机构22形成“√”形状。如图13所示，通过提升机构21向上提升，卡板卡装到目标货箱200的卡装结构。如图14所示，提升机构21提升卡装机构22，使得目标货箱200位于本体的内部。并且通过目标货箱200抵压限位开关；并通过限位开关的信号归零校准提升带，从而提高了提升带在多次缠绕以及下放后的可靠性高。

在将目标货箱200释放时，如图15所示，通过提升机构21将目标货箱200放置到需要放置的位置。之后如图16所示，通过提升机构21将卡装机构22下放到目标货箱200。如图17所示，通过卡装机构22的推杆电机推动卡板转动，使得卡板与推板近似平行，之后再通过提升机构21带动卡装机构22上升。

通过上述描述可看出，在采用本申请实施例提供的存储器人时，可同时提升一个、两个、三个等不同个数的目标货箱200，提升了机器人400的搬运效率。另外采用提升机构21与卡装机构22的配合，提高了机器人400在搬运货箱时的可靠性。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种机器人，其特征在于，包括：可在竖直货架顶部移动的本体，与所述本体连接的提升装置；其中，

所述提升装置包括卡装机构以及驱动所述卡装机构升降的提升机构；其中，所述提升机构与所述本体固定连接；所述卡装机构包括提升板和与所述提升板转动连接并可锁定在设定位置的卡板；还包括驱动所述卡板转动到所述设定位置的连杆驱动组件；其中，

所述连杆驱动组件包括：设置在所述提升板的推杆电机，与所述推杆电机连接的两组连杆，所述两组连杆分列在推杆电机的两侧，每组连杆包括：与所述推杆电机的推杆转动连接的第一连杆，与所述第一连杆铰接的第二连杆；所述第二连杆与所述卡板固定连接；

在所述推杆电机的推杆的回缩时，带动所述第一连杆及所述第二连杆转动并推动所述卡板转动到所述设定位置锁定。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述提升板还包括避让槽，在所述推杆电机的推杆伸出时，带动所述卡板转动到所述避让槽内。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述连杆驱动组件还包括与所述提升板滑动配合的滑块，所述推杆电机的推杆通过弹性件与所述滑块连接，所述第一连杆与滑块铰接；

在所述推杆回缩时，通过所述弹性件带动所述滑块滑动。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧设置在所述滑块内，且所述压缩弹簧的一端抵压在所述滑块的端部，另一端抵压在所述推杆；

在所述推杆回缩时，压缩所述压缩弹簧。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述提升机构包括与所述本体转动连接且相对设置的两个转轴，缠绕在每个转轴上的提升带；以及用于驱动所述两个转轴转动的驱动机构；其中，

所述提升带的一端固定在所述转轴，另一端与所述提升板固定连接。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机，以及与所述驱动电机连接的齿轮箱，且所述齿轮箱具有两个同步的输出轴，所述两个输出轴与所述两个转轴一一对应连接。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，在所述连杆驱动组件包括推杆电机时，所述提升带与所述推杆电机连接，并用于给所述推杆电机供电。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述提升带还用于发送检测所述推杆电机是否正常工作的载波信号。

9.根据权利要求1~8任一项所述的机器人，其特征在于，所述本体上设置有用于检测货箱位置的限位开关；

在所述提升机构包括提升带及驱动机构时，所述驱动机构通过所述限位开关的信号对提升带进行归零校准。

10.根据权利要求1~8任一项所述的机器人，其特征在于，所述本体上设置有四向穿梭车，所述本体通过所述四向穿梭车可在所述竖直货架上移动。

11.一种提取货箱的方法，其特征在于，采用如权利要求1~10任一项所述的机器人；所述方法包括：

目标货箱位于所述竖直货架中的第N层；所述N大于等于2；

通过所述提升机构将所述卡装机构下放到所述目标货箱的卡装结构下方；

通过连杆驱动组件驱动卡板转动到设定位置；

通过提升机构向上提升，所述卡板卡装到所述目标货箱的卡装结构；

通过提升机构将所述目标货箱及其上方的货箱从竖直货架中拉出。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

通过目标货箱抵压限位开关；通过限位开关的信号归零校准驱动机构驱动提升带的下降的高度。

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