CN212607328U - 一种智能机器人仓储分拣单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能机器人仓储分拣单元，包括存储成品的立体货柜和存储原料的货架平面库，立体货柜为垂直提升柜，货架平面库包括货架和AGV自动搬运***，包括工业机器人***、手爪放置台、物料周转台、物料传送***、电气控制***及总控***。工业机器人***包括工业机器人、机器人电控柜、机器人手爪、手爪快换装置和视觉相机。物料传送***通过车间运输型AGV连接仓库与生产车间。电气控制***包括工业机器人***的电气控制***和物料传送***的电气控制***。在传统平面库和立体库的基础上，实现智能机器人仓储分拣，替代人工取料环节，实现全自动无人出入库，达到黑灯仓库的效果。

Description

一种智能机器人仓储分拣单元

技术领域

本实用新型涉及一种智能仓储***，尤其涉及一种智能机器人仓储分拣单元。

背景技术

在现代仓储行业，虽仓库内部使用AGV搬运***、提升平移动力***等提升自动化仓储能力并实现货到人，但是在出入库区仍需要设立库管工位，产品的出入库分拣管理都采用人工理料、人工搬运，人工检测、人工分拣，其效率低下，分拣质量低，劳动强度大，与自动化生产现场不能紧密结合，导致仓库到生产线的全自动化作业因人工参与出现断裂，因此，针对不同的仓库形式，用智能机器人分拣单元取代人工库管成为智能仓库分拣的必要途径之一，将有效解决提高出入库效率和拣选质量，实现全自动化出入库管理，实现与生产线的无缝对接。

现有技术一：

一种工业机器人自动仓储***，由机器人分拣区、倍速链、AGV小车、智能立体仓库和中央控制器组成，其中，机器人分拣区包含平带输送机、机器人、视觉识别装置，平带输送机直接输送物料，机器人依靠视觉识别装置直接识别物料，使用吸盘式手爪抓取物料，放置在倍速链上的托盘内，由AGV小车将装有不同物料的托盘运送在智能立体仓库。

现有技术一缺点：

现有技术一针对入库过程，能够很好的起到分拣效率，由于平带输送机同一时刻只能一个方向运动，出入库不能同时执行，而且出库时托盘承载大量物料，视觉识别***无法识别单个物料，吸盘手爪抓取单个物料效率太低，出库几乎没有分拣可言，只能整托出库，非整托出库实现难度较大。

现有技术二：

一种基于机器人的智能仓库分拣***，包含一个或多个分拣站，一个分拣站有物料架，物料架上有物料盒，物料架之间设置有用于运输的物料车，物料架一侧有用于分拣的分拣盒，分拣盒上部有分拣机器人。分拣机器人分拣的最小单元是物料盒，此***适用于网购电商的仓库。

现有技术二的缺点：

现有技术二分拣机器人拾取物料盒中的物料至分拣盒中，对于分拣机器人手爪的适用范围不明，仓库形式受限于物料架和物料盒式的仓库，应用范围在网络电商的仓库中，对于一般机械制造行业和适用性不明。

现有技术中，传统的平面库或者立体库通过搭载电动升降设备、自动化搬运设备等，可实现物料出入库“货到人”，但是在出入库始末两端的物料分拣环节仍需要人工参与。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能机器人仓储分拣单元。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的智能机器人仓储分拣单元，包括存储成品的立体货柜和存储原料的货架平面库，所述立体货柜为垂直提升柜，所述货架平面库包括货架和AGV自动搬运***，包括工业机器人***、手爪放置台、物料周转台、物料传送***、电气控制***及总控***。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的智能机器人仓储分拣单元，在传统平面库和立体库的基础上，实现智能机器人仓储分拣，替代人工取料环节，实现全自动无人出入库，达到黑灯仓库的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的智能机器人仓储分拣单元平面布局图；

图2a、图2b分别为本实用新型实施例的原料手爪和托盘手爪示意图；

图3为本实用新型实施例电气控制***结构图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型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。

本实用新型的智能机器人仓储分拣单元，其较佳的具体实施方式是：

包括存储成品的立体货柜和存储原料的货架平面库，所述立体货柜为垂直提升柜，所述货架平面库包括货架和AGV自动搬运***，包括工业机器人***、手爪放置台、物料周转台、物料传送***、电气控制***及总控***。

所述工业机器人***包括工业机器人、机器人电控柜、机器人手爪、手爪快换装置和视觉相机。

所述机器人手爪为气动手爪，包括原料手爪和托盘手爪；所述原料手爪采用一拖二的结构形式，分别连接仿形爪和毛坯件爪；所述托盘手爪为通用性手爪，手爪结构与其上所载物料不相关，只与托盘尺寸相关。

所述物料传送***包括倍速链输送线、物料检测光电开关、顶升气缸、止档器和固定式扫码器，所述物料传送***通过车间运输型AGV连接仓库与生产车间。

所述电气控制***包括工业机器人***的电气控制***和物料传送***的电气控制***；

所述工业机器人***的电气控制***向所述机器人手爪和手爪快换装置的气缸、电磁阀和气路元件输送气动控制信号，并将该气动控制信号接入机器人本体控制***的外部控制模块中，由机器人通过外部信号关联的方式实现控制；

所述物料传送***的电气控制***用于控制所述倍速链输送线及其上安装的光电开关、顶升气缸和止档器件，同时兼顾安全门锁的控制。

所述总控***包括对上层业务应用***的接口和对下层设备的接口，所述上层业务应用***包括RMWMS***、FPWMS***和AGV管理控制***，所述下层设备包括工业机器人、PLC和扫码器。

所述手爪放置台用来暂放没有在使用的手爪。

所述物料周转台用于原料非整盘出库时物料整理。

本实用新型的智能机器人仓储分拣单元，在传统平面库和立体库的基础上，实现智能机器人仓储分拣，替代人工取料环节，实现全自动无人出入库，达到黑灯仓库的效果。

具体实施例：

(1)***组成：

***平面布局如图1所示，包括工业机器人***、手爪放置台、物料周转台、物料传送线、电气控制***及总控***，在本实用新型中的可同时供立体货柜和货架平面库的自动仓储分拣使用，其中，立体货柜为垂直提升柜，用来存储成品，货架平面库由货架和AGV自动搬运***组成，用来存储原料。

在智能机器人仓储分拣***中，6轴工业机器人***代替人工进行立体货柜物料入出口放置、平面库物料上下货架、物料自动识别、物料分拣等任务；物料传送线将物料在仓库和其他转运设备(本实用新型中为车间运输AGV)进行相互传递；电气控制***进行机器人***、物料传送***以及相关设备的总体协调控制，总控***能与仓库管理***(本实用新型中含有两种分别是原料仓库管理***和成品仓库管理***，以下分别简写为RMWMS和FPWMS)、AGV调度***进行信息交互，实现立体货柜、货架平面库物料的自动出入库和自动转运。

(2)***部件详细设计：

1)机器人***

机器人***作为本实用新型中最关键的自动化执行***，由工业机器人、机器人电控柜、机器人手爪、手爪快换装置和视觉相机组成。

工业机器人采用市面上标准6轴关节型机器人，选用合适的臂展和负载，本实用新型选用KUKA公司KR-60型号工业机器人；机器人手爪安装在机器人末端法兰上，共4套，分别是3套成品手爪和1套托盘手爪，成品手爪可适应3种不用形状的产品，托盘手爪可抓取原料托盘，原料虽然尺寸不同，但是可抓取的承载托盘尺寸可以统一；手爪快换装置是实现手爪更换的关键装置，机器人在同一时间内只能附带1套手爪，要适应不同的产品，需要实现不停机快速更换，手爪快换装置由母盘和自盘组成，母盘安装在机器人法兰末端，子盘与手爪连接，子母盘通过气路通断实现开合，从而实现拾取和松开不同手爪的功能；视觉***是机器人的眼睛，具有读二维码和定位的功能，通过扫描和解析二维码码值，分辨不同的原料和产品，通过识别产品和部件的特征实现定位和位置补偿。

2)机器人手爪

机器人手爪均为气动手爪，原料手爪采用一拖二的形式，分别连接仿形爪和毛坯件爪，节约空间并且经济实惠。托盘手爪的设计，采用双气缸设计保证运输过程中的夹紧力和平稳性，气路一分二控制最大限度的保证气缸动作的同步性。手爪和机器人最后一个轴平行安装可保证托盘放入货架的深度。

如图2a、图2b所示，为原料手爪和托盘手爪的设计示意图。为了实际应用推广，仿形爪和毛坯件爪无需整爪重新设计，只需根据不同的物料外形，设计抓取着力结构件，托盘手爪在托盘尺寸变化范围内可以通用。

3)物料传送***

物料传送***通过车间运输型AGV连接仓库与生产车间，由倍速链输送线、物料检测光电开关、顶升气缸、止档器和固定式扫码器组成。

倍速链输送线分为入库线和出库线，线体运动方向相反，一进一出；物料检测光电开关在每条线的始末端布置，用于检测线体上是否有物料托盘；顶升气缸位于入库线末端和出库线始端，当顶升气缸顶起时，机器人放置托盘，落下时托盘进行传输；止挡器只在出库线末端布置，当车间运输型AGV未与出库线对接时，止挡器挡住托盘，防止托盘掉落；每条线上配置一台固定式扫码器，识别扫描托盘二维码和产品二维码，分辨物料种类。

4)电气控制***

电气控制***包含机器人***电气控制***和物料传送***电气控制***。

机器人***电气控制***由两部分组成，分别是机器人本体电气控制系和机器人手爪电气控制***，本实用新型的机器人本体为标准产品，机器人本体的电气***由机器人厂商提供。本实用新型的机器人手爪采用气动手爪，电气元件主要是供气缸使用的电磁阀和气路元件，手爪快换装置也是气动开合，考虑到控制实时性，将手爪和快换装置的气动控制信号接入机器人本体控制***的外部控制模块中，由机器人通过外部信号关联的方式实现控制。

物料传送***电气控制***用来控制出入库倍速链线体和其上安装的光电开关、顶升气缸、止档器等器件，同时兼顾安全门锁的控制。

如图3所示，为电气控制***结构图，电气控制***主控制器选用西门子S7-1200系列PLC。通过RS485接口与倍速链线体控制器连接，通过modbus-RTU协议控制线体的启停、转向和运行速度；通过IO输入输出接口连接光电开关、顶升气缸和止挡器，实现物料托盘在固定位置起落、停行和位置判断等功能；通过网口与上位控制主机连接，通过TCP/IP协议与安装在控制主机上的总控***通信，接收上位机任务***，自动执行出入库物料传送任务。

机器人手爪的电气控制通过外部IO模块接入KUKA机器人本体控制柜中，由机器人上位主控机统一控制，选用倍福的外部IO模块可以与KUKA机器人本体控制***无缝融合。

4)总控***

总控***是智能机器人仓储分拣单元的上位管理控制***，是整个单元的大脑，针对不同的应用场景，通过对单元内部的设备协调控制实现仓储物料分拣单元的集中管控。

总控***功能主要包括用户管理、日志管理、基础数据管理、参数设置、应用控制逻辑、***远程控制、***远程监视等功能。对外接口包括“三上三下”，“三上”指的是业务应用***接口，总控***通过与RMWMS***、FPWMS***、AGV管理控制***进行集成，实现生产任务、单元状态数据、生产数据等信息的交互，“三下”指的是设备接口，包括工业机器人、PLC和扫码器，总控***和上述设备接口，实现控制逻辑、远程控制和远程监视等功能。

5)其他

手爪放置架用来暂放没有在使用的手爪，需要能稳定承重，且保证手爪放置和拾取时的定位精确度。采用40*40的铝型材搭建框架充分保证承重能力，采用孔销结构保证手爪拾取的定位精确度，四个腿部地脚螺栓固定保证稳定性。

物料周转台用于原料非整盘出库时物料整理。在原料非整盘出库时机器人需要取出整盘原料，将放置多余的原料放到周转台上的空托盘中，因此物料周转须能同时放置两个托盘，台面上需要有托盘底部固定的连接销。

本实用新型针对传统的平面库或者立体库，提出一种智能机器人仓储分拣单元，其带来的有益之处包括：

1)传统的平面库或者立体库在出入库始末两端仍需要人工进行物料分拣，由于人员因素会带来效率低下、出错率高、与生产过程结合不紧密等问题，一种智能机器人仓储分拣单元可实现全自动化仓库物料分拣，并与AGV自动运输***对接，有利于实现物料出入库、物流配送、加工制造全自动无人化一条龙生产。

2)一种智能机器人仓储分拣单元采用模块化设计，可根据不同的仓库和物料分拣需求快速搭建，定制化程度低，可复制性强。

3)一种智能机器人仓储分拣单元可根据上层业务***(本实用新型中是MES***)生产任务自动完成出入库物料分拣任务，也可本地操作立体库或者平面库的仓库管理***，自动执行物流分拣任务，***可操作性和灵活性高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种智能机器人仓储分拣单元，包括存储成品的立体货柜和存储原料的货架平面库，所述立体货柜为垂直提升柜，所述货架平面库包括货架和AGV自动搬运***，其特征在于，包括工业机器人***、手爪放置台、物料周转台、物料传送***、电气控制***及总控***。

2.根据权利要求1所述的智能机器人仓储分拣单元，其特征在于，所述工业机器人***包括工业机器人、机器人电控柜、机器人手爪、手爪快换装置和视觉相机。

3.根据权利要求2所述的智能机器人仓储分拣单元，其特征在于，所述机器人手爪为气动手爪，包括原料手爪和托盘手爪；所述原料手爪采用一拖二的结构形式，分别连接仿形爪和毛坯件爪；所述托盘手爪为通用性手爪，手爪结构与其上所载物料不相关，只与托盘尺寸相关。

4.根据权利要求3所述的智能机器人仓储分拣单元，其特征在于，所述物料传送***包括倍速链输送线、物料检测光电开关、顶升气缸、止档器和固定式扫码器，所述物料传送***通过车间运输型AGV连接仓库与生产车间。

5.根据权利要求4所述的智能机器人仓储分拣单元，其特征在于，所述电气控制***包括工业机器人***的电气控制***和物料传送***的电气控制***。

6.根据权利要求5所述的智能机器人仓储分拣单元，其特征在于，所述总控***包括对上层业务应用***的接口和对下层设备的接口，所述上层业务应用***包括RMWMS***、FPWMS***和AGV管理控制***，所述下层设备包括工业机器人、PLC和扫码器。

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