CN110436107B - 物料运送机器人及其运送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料运送机器人及其运送方法，物料运送机器人包括机器人本体、货架和对接模块，机器人本体接收指令后顶托货架，并移动至设备端，设备端具有至少一组水平传输轨道一；货架上设有至少一组水平传输轨道二，水平传输轨道二上设有从动轮；对接模块包括主动轮；机器人本体顶托货架至设备端后，水平传输轨道一和水平传输轨道二在相同高度上，主动轮通过从动轮将动力传递至水平传输轨道二上，驱动水平传输轨道二与水平传输轨道一同向、同速转动。本发明物料运送机器人及其运送方法，能够解决移动机器人背负货架运送物料的物流模式下，货架在自身无电源时不能主动装卸物料的问题，实现移动机器人背负不带动力的货架，直接完成货架上物料的装卸。

Description

物料运送机器人及其运送方法

技术领域

本发明涉及仓储自动设备技术领域，具体涉及一种物料运送机器人及其运送方法。

背景技术

移动机器人具有自主定位和导航的功能。一种典型的应用便是移动机器人主动背负货架，将货架从任意起始点运送至目的地。比如电商大型仓库中，货架的信息(包括货架上货物、货架位置等)已被提前标记，当系统发送指令给移动机器人时，移动机器人可自动背负货架，将货架运送至拣货员处或其他指定位置，从而实现从货到人的运送。

移动机器人基于雷达、磁条、色带、二维码等方式，可以实现自主定位和导航的功能。当安装有合适的执行机构时，则具备了自主移动至目的地，利用自身的执行机构完成任务，布置速度快；可以自主避障，灵活性高；易与各种智能配件进行结合，从而形成智能水平较高的产品。

厂内物流始终是工厂运行中的重要部分，海量的库存种类，日益增高的人力成本，24h不间断的物流任务，已经成为大型工厂的共同痛点。在人工成本日益增加的今天，工厂中简单重复、耗时耗人的物流也亟待提升。利用移动机器人进行厂内物流则是一种新的解决方案，移动机器人可以24h运行，可以与MES直接通讯，让物流的各个环节全部可视可控，同时其布置速度快、自主避障、灵活性高等特点可以让运送过程更稳定高效，免施工，回报快，更准确，尤其适用于厂内需24h支持、简单重复岗位，可显著降低工厂运行成本，提升工厂自动化、智能化水平。此项技术已经很成熟，是一种提高自动化程度，降低人工劳动强度的有效方式。但也存在一个显著的缺点：货架上不具备主动执行动作的能力。因为货架上无法放置电源(假如放置了电源则会有货架能否自动充电的问题，而且每个货架都放置电源成本很高，货架自重也会很大)，导致货架上执行机构种类非常有限，还无法安装控制执行机构的控制单元，没有电源和动力也就意味着不具备主动执行动作的能力。

现在一般有两种方式解决这一问题，第一种是，货架上安装执行机构，货架和机器人之间安装触点，将机器人的电力传输至货架，从而驱动货架上的执行机构，从而实现装卸货物。这种方式的缺点是，每个货架都需要安装一套执行机构和执行机构的控制单元，而货架一般是非常多的，而且数量远多于移动机器人，成本比较高。另一种方式是利用重力，货架上位于货物下方布置滚轮，使货物自动滑至设备端上。在重力作用下，货物在滚轮上滚动时震动很大，货物滚动完停止时则冲击很大，无法用于易损货物。而且这种利用重力转运货物的方式具有单向性，即只能从高位置下滚至地位置，不能逆向转运。

基于以上技术缺陷，应用移动机器人运送物料的主流方式仍停留在货物被人工放置在货架上，货架与设备端对接时由人工将货架上的货物取放至设备端上。

发明内容

本发明发明实施例提供一种物料运送机器人及其运送方法，该物料运送机器人和物料运送方法，能够解决机器人本体在背负货架运送物料的物流模式下，货架在自身无电源时，不能主动装卸物料的问题，实现机器人本体背负不带动力的货架，直接完成货架上物料的装卸。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种物料运送机器人，包括机器人本体和货架，需要运送的物料放置在所述货架上，所述机器人本体接收指令后顶托指定位置的货架，并自主避障导航移动至设备端，所述设备端具有至少一组水平传输轨道一；所述货架上设有至少一组水平传输轨道二，所述水平传输轨道二上设有从动轮，所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述水平传输轨道一和水平传输轨道二在相同高度上；

该物料运送机器人还包括对接模块，所述对接模块安装在设备端，其包括由传输驱动器驱动的主动轮；所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述主动轮带动从动轮转动，使得水平传输轨道二上的物料被输送至水平传输轨道一上，或者水平传输轨道一上的物料被输送至水平传输轨道二上。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述货架由万向脚轮支撑，其位于水平传输轨道二传输方向的一侧设有横挡。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括该物料运送机器人还包括夹持模块，所述夹持模块安装在设备端，其包括由夹持驱动器驱动的夹持端；所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述横挡位于夹持端夹口的正上方；所述夹持驱动器执行夹持动作时，带动所述横挡在水平方向上平移。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹持端和水平传输轨道一之间的高度差与横挡和水平传输轨道二之间的高度差相同。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹持端具有动夹头和静夹头，所述动夹头连接夹持驱动器，所述静夹头设置在模块安装板上，所述夹持模块通过模块安装板固定在机器人本体上，所述动夹头和静夹头之间具有开口向上的夹口。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述货架上位于传输轨道二的侧部设有挡料条。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述主动轮和从动轮均为齿轮，所述从动轮对位后与主动轮啮合。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述机器人本体具有导航模块和顶升模块，所述导航模块用于机器人本体移动过程中自主避障导航；所述顶升模块包括托盘和升降驱动器；所述升降驱动器驱动托盘上升或者下降，所述托盘上升时顶托货架脱离地面，所述托盘下降时货架支撑在地面上。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述传输驱动器为电机。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种物料运送方法，使用以上结构的物料运送机器人将指定货架上的物料运送至指定设备端，包括以下步骤，

(1)机器人本体接收指令后自主避障导航移动至指定货架所在位置，且位于该指定货架的底部，机器人本体的托盘上升，在该指定货架的底部顶托货架脱离地面；

(2)机器人本体顶托货架并自主避障导航移动至指定设备端所在位置，货架的横挡位于夹持端夹口的正上方；随后机器人本体的托盘下降，货架支撑在地面上；

(3)夹持端执行夹持动作推动横挡在水平方向上平移，使得货架上的从动轮与对接模块的主动轮对接，主动轮通过从动轮将动力传递至水平传输轨道二，驱动水平传输轨道二与水平传输轨道一同向、同速转动，水平传输轨道二上的物料被运送至水平传输轨道一上，或者水平传输轨道一上的物料被运送至水平传输轨道二上。

本发明的有益效果：

本发明实施例的物料运送机器人和物料运送方法，能够解决机器人本体在背负货架运送物料的物流模式下，货架在自身无电源时，不能主动装卸物料的问题，实现机器人本体背负不带动力的货架，直接完成货架上物料的装卸。

现有通过移动机器人背负货架运送物料的物流模式下，或者不能保证传输的平稳性(利用重力传输)，或者每个货架上都需要电源、控制器等模块(一般情况下，货架的数量大约是设备端数量的10-50倍)，费用很高。

本发明实施例的物料运送机器人和物料运送方法，在数量较少的设备端增加对接模块，而数量多的货架端不需要任何电源和控制器，能够显著降低成本。

附图说明

图1上本发明实施例中物料运送机器人的结构示意图；

图1a是图1所示物料运送机器人中A部分的放大示意图；

图1b是本发明实施例中机器人本体背负货架移动至设备端所在位置时的结构示意图；

图2是本发明实施例中转运机器人在主动轮与被动轮对接时的结构示意图；

图3是本发明实施例中货架的结构示意图；

图4是本发明实施例中机器人本体的结构示意图；

图5是本发明实施例中对接模块的结构示意图；

图6是本发明实施例中夹持模块的结构示意图；

图7是主动轮与被动轮对接时的细节结构示意图。

图中标号说明：

1-设备端，11-水平传输轨道一；

2-机器人本体，21-托盘；

4-货架，41-水平传输轨道二，42-从动轮，43-万向脚轮；

6-对接模块，61-主动轮；

8-夹持模块，81-夹持端，82-动夹头，83-静夹头，84-模块安装板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

本实施例公开一种物料运送机器人，包括机器人本体2、货架4、对接模块6和夹持模块8。参照图4所示，上述机器人本体2具有导航模块和顶升模块，该机器人本体2接收指令后从一个仓储点移动至另一个仓储点，需要运送的物料放置在位于各个仓储点的货架4上。上述导航模块用于机器人本体2移动过程中自主避障导航。上述顶升模块包括托盘22和升降驱动器，机器人本体2移动至指定货架4所在位置时，钻入货架4的下方，上述升降驱动器驱动托盘22上升或者下降，上述托盘22上升时顶托货架4脱离地面，上述托盘22下降时货架4支撑在地面上。

机器人本体2顶托货架4后，自主避障导航移动至指定设备端所在位置，本实施例技术方案中，上述设备端为车间或仓库等场所吞吐物料的设备，参照图7所示，上述设备端1具有至少一组水平传输轨道一11。此处，设备端1根据需要可以配置多组水平传输轨道一11，多组水平传输轨道一11分层安装，单层可以安装一组或者多组。本实施例技术方案中，上述水平传输轨道一11可以是同步带和同步带轮的组合，或者链条与链轮的组合，或者摩擦轮与摩擦带的组合，或者其它能够实现水平传送物料的传送带。

上述设备端1上预留有安装对接模块6和夹持模块8的位置。

参照图3所示，上述货架4主体为框架结构，底部由万向脚轮43支撑，货架主体的框架结构内设有至少一组水平传输轨道二41，上述水平传输轨道二41上设有从动轮42；上述货架4位于水平传输轨道二41传输方向的一侧设有横挡44，上述货架4上位于传输轨道二41的侧部设有挡料条45。此处，货架4上设置水平传输轨道二41的数量与位置与设备端1上水平传输轨道一11的数量和位置一一对应。同样的，本实施例技术方案中，上述水平传输轨道二41可以是同步带和同步带轮的组合，或者链条与链轮的组合，或者摩擦轮与摩擦带的组合，或者其它能够实现水平传送物料的传送带。水平传输轨道一11和水平传输轨道二41的实现结构相同；上述机器人本体2顶托货架4移动至设备端1后，上述托盘22下降货架4支撑在地面上，此时货架4上的水平传输轨道二41与设备端的水平传输轨道一11的位置、高度一一对接。上述当料条45能够防止水平传输轨道二41上的物料在移动过程中掉落。

上述机器人本体2顶托货架4移动至设备端1后，上述托盘22下降货架4支撑在地面上，此时机器人本体2可退出货架底部，执行其它任务；也可以停靠在原地不动。且货架4支撑于地面上时，上述水平传输轨道一11和水平传输轨道二41在相同高度上。

上述对接模块6安装在设备端1，参照图5所示，该对接模块6包括由传输驱动器驱动的主动轮61；上述机器人本体2顶托货架4至设备端1时，上述主动轮61带动从动轮42转动，使得水平传输轨道二41上的物料被输送至水平传输轨道一11上，或者水平传输轨道一11上的物料被输送至水平传输轨道二41上。

上述机器人本体2顶托货架4至设备端1后，传输驱动器驱动主动轮61转动，本实施例技术方案总，上述传输驱动器优选使用电机，主动轮61转动通过从动轮42将动力传递至水平传输轨道二41上，带动水平传输轨道二41与水平传输轨道一11同速、同相转动，水平传输轨道一11上的物料被传输至水平传输轨道二41上，或者水平传输轨道二41上的物料被传输至水平传输轨道一11上。以此解决机器人本体在背负货架运送物料的物流模式下，货架在自身无电源时不能主动装卸物料的问题，实现机器人本体背负不带动力的货架，直接完成货架上物料的装卸。

本实施例技术方案中，上述主动轮61和从动轮42均优选使用齿轮，上述从动轮42对位后与主动轮61啮合，主动轮61的动力通过啮合传动带动从动轮42转动，从而将动力传递至水平传输轨道二41上。

上述机器人本体在仓库或者车间内以开放的姿态移动，由于定位精度问题，机器人本体移动至各个仓储点所在位置时难免有误差，为了确保主动轮61和从动轮42之间正常啮合，该物料运送机器人还具有夹持模块8，该夹持模块8安装在设备端1，参照图6所示，该夹持模块8包括由夹持驱动器驱动的夹持端81；该夹持模块8安装时，确保上述夹持端81和水平传输轨道一11之间的高度差与横挡44和水平传输轨道二41之间的高度差相同。上述夹持端81具有动夹头82和静夹头83，上述动夹头82连接夹持驱动器，上述静夹头83设置在模块安装板84上，上述夹持模块8通过模块安装板84固定在机器人本体2上，上述动夹头82和静夹头83之间具有开口向上的夹口。上述机器人本体2顶托货架4至设备端1时，上述横挡44位于夹持端81夹口的正上方；上述夹持驱动器执行夹持动作时，带动上述横挡44在水平方向上平移。

货架4上的横挡44用于与夹持模块8配合，实现货架4与设备端1的高精度对位，确保主动轮和从动轮之间正常啮合，其运行过程如下：

机器人本体2顶托货架4移动至指定设备端1所在位置时，参照图1b所示横挡44位于动夹头82和静夹头83之间夹口的正上方；随后，参照图2所示，机器人本体2的托盘22下降，货架4支撑在地面上横挡44位于动夹头82和静夹头83之间，此时，远离横挡44位置的万向脚轮43撑地，靠近横挡44位置的万向脚轮43离地悬空；最后夹持端81执行夹持动作推动横挡44在水平方向上平移，此时由万向脚轮支撑的货架4整体可以以万向脚轮为支撑点转动调整位姿，使得货架4上的从动轮42(齿轮)进入正确啮合点与主动轮61(齿轮)啮合，参照图7所示。

另，上述夹持端81和水平传输轨道一11之间的高度差与横挡44和水平传输轨道二41之间的高度差相同，能够消除由于地面凹凸不平造成的水平传输轨道一11和水平传输轨道二41之间的高度差，确保水平传输轨道一11和水平传输轨道二41能够正常稳定的对接。

实施例二

本实施例公开一种物料运送方法，其使用实施例一中和参照图1b-7所示的物料运送机器人将指定货架上的物料运送至指定设备端，其具体包括以下步骤，

(1)机器人本体2接收指令后自主避障导航移动至指定货架所在位置，且位于该指定货架的底部，机器人本体2的托盘上升，在该指定货架的底部顶托货架脱离地面；

(2)机器人本体2顶托货架并自主避障导航移动至指定设备端所在位置，货架4的横挡44位于夹持端81夹口的正上方；随后机器人本体2的托盘下降，货架支撑在地面上；

(3)夹持端81执行夹持动作推动横挡44在水平方向上平移，使得货架4上的从动轮42与对接模块6的主动轮61对接，主动轮61通过从动轮42将动力传递至水平传输轨道二41，驱动水平传输轨道二41与设备端的水平传输轨道一11同向、同速转动，水平传输轨道二41上的物料被运送至水平传输轨道一11上，或者水平传输轨道一11上的物料被运送至水平传输轨道二41上。

本发明实施例的物料运送机器人和物料运送方法，能够解决机器人本体在背负货架运送物料的物流模式下，货架在自身无电源时，不能主动装卸物料的问题，实现机器人本体背负不带动力的货架，直接完成货架上物料的装卸。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种物料运送方法，使用物料运送机器人将指定货架上的物料运送至指定设备端，其特征在于：

所述物料运送机器人包括机器人本体和货架，需要运送的物料放置在所述货架上，所述机器人本体接收指令后顶托指定位置的货架，并自主避障导航移动至设备端，其特征在于：所述设备端具有至少一组水平传输轨道一；所述货架上设有至少一组水平传输轨道二，所述水平传输轨道二上设有从动轮，所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述水平传输轨道一和水平传输轨道二在相同高度上；

该物料运送机器人还包括对接模块，所述对接模块安装在设备端，其包括由传输驱动器驱动的主动轮；所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述主动轮带动从动轮转动，使得水平传输轨道二上的物料被输送至水平传输轨道一上，或者水平传输轨道一上的物料被输送至水平传输轨道二上；

所述货架由万向脚轮支撑，其位于水平传输轨道二传输方向的一侧设有横挡；

该物料运送机器人还包括夹持模块，所述夹持模块安装在设备端，其包括由夹持驱动器驱动的夹持端；所述机器人本体顶托货架至设备端时，所述横挡位于夹持端夹口的正上方；所述夹持驱动器执行夹持动作时，带动所述横挡在水平方向上平移；

所述夹持端和水平传输轨道一之间的高度差与横挡和水平传输轨道二之间的高度差相同；

其中，该物料运送方法包括以下步骤：

（1）机器人本体接收指令后自主避障导航移动至指定货架所在位置，且位于该指定货架的底部，机器人本体的托盘上升，在该指定货架的底部顶托货架脱离地面；

（2）机器人本体顶托货架并自主避障导航移动至指定设备端所在位置，货架的横挡位于夹持端夹口的正上方；随后机器人本体的托盘下降，货架支撑在地面上；

（3）夹持端执行夹持动作推动横挡在水平方向上平移，使得货架上的从动轮与对接模块的主动轮对接，主动轮通过从动轮将动力传递至水平传输轨道二，驱动水平传输轨道二与水平传输轨道一同向、同速转动，水平传输轨道二上的物料被运送至水平传输轨道一上，或者水平传输轨道一上的物料被运送至水平传输轨道二上。

2.如权利要求1所述的物料运送方法，其特征在于：所述夹持端具有动夹头和静夹头，所述动夹头连接夹持驱动器，所述静夹头设置在模块安装板上，所述夹持模块通过模块安装板固定在机器人本体上，所述动夹头和静夹头之间具有开口向上的夹口。

3.如权利要求1所述的物料运送方法，其特征在于：所述货架上位于传输轨道二的侧部设有挡料条。

4.如权利要求1所述的物料运送方法，其特征在于：所述主动轮和从动轮均为齿轮，所述从动轮对位后与主动轮啮合。

5.如权利要求1所述的物料运送方法，其特征在于：所述机器人本体具有导航模块和顶升模块，所述导航模块用于机器人本体移动过程中自主避障导航；所述顶升模块包括托盘和升降驱动器；所述升降驱动器驱动托盘上升或者下降，所述托盘上升时顶托货架脱离地面，所述托盘下降时货架支撑在地面上。

6.如权利要求1所述的物料运送方法，其特征在于：所述传输驱动器为电机。