一种用于搬运机器人的液压换向系统的制作方法

本实用新型涉及仓储管理和货物搬运设备，更具体而言，涉及一种用于搬运机器人的液压换向系统。

背景技术：

近年来，随着土地成本和人工成本的上涨，密集仓储这一概念越来越受到物流公司和电商公司的关注。自动化立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的出入库能力，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，在汽车、化工、电子、烟草等行业的应用逐年增长。未来几年，自动化立体仓储系统的技术发展趋势之一表现为高速度、高效率、高密度。

但是目前市场上用于立体仓库的搬运机器人非常少，已有的一些产品存在各种各样的问题，例如，搬运机器人重量过大，体积过大，灵活度不够，运行能力较差，货物存取效率低下，载重能力不够，稳定性不够等等。

现有技术中立体仓库通常使用的搬运机器人包括有轨巷道堆垛机和子母车系统。有轨巷道堆垛机是自动化立体库内的提升和堆垛设备，有轨巷道堆垛机主要包含机体，载货台，水平行走机构，提升机构和货叉机构，可以通过三轴协同运动实现货物的存储。另一种常用的子母车系统包括纵向运动穿梭板车与横向运动的穿梭母车、垂直方向运动的升降机组成了以穿梭板车为核心的子母车系统。

上述两种搬运机器人存在诸多问题，无法满足当前密集仓储系统要求的灵活性、高效率以及大载重能力。

特别是在现有技术的搬运机器人中，很难实现搬运机器人的平稳换向，一般都会对所搬运的货物形成冲击，会产生较大的工作噪音。通过使用根据本实用新型的液压换向系统，能够使得在搬运机器人进行换向时，保持搬运机器人基座的固定，可升降轮组上上升和下降的过程中无需对基座进行托举或者不会引起基座的震动，增加的货物的稳定性。

技术实现要素：

为了解决或者缓解现有技术中的上述问题，本公开内容提出了一种用于搬运机器人的液压换向系统。

根据本实用新型的一个方面，提出了一种用于搬运机器人的液压换向系统，所述液压换向系统包括换向驱动液压缸组、换向驱动机构、液压泵站以及由所述换向驱动机构驱动的安装在搬运机器人基座上的行走轮，其中所述行走轮包括用于在第一通道行走的第一轮组和用于在第二通道上行驶的第二轮组，所述第一通道和所述第二通道布置在不同方向，所述第一轮组和第二轮组中的至少一个为可上下移动的可升降轮组；所述换向驱动机构与所述换向驱动液压缸组中的换向液压缸连接，所述液压泵站的动力管路连接至所述换向驱动液压缸组，所述换向驱动机构包括：与所述换向驱动液压缸组中的液压缸的缸杆连接的连接块，以及与所述连接块连接的用于支撑所述可升降轮组的轮轴轴承。

优选地，在根据本实用新型的液压换向系统的一个实施方式中，换向驱动液压缸组中的液压缸可以被配置为：每个所述可升降轮组的轮轴配置有至少一个液压缸；所述换向驱动液压缸组中的各个液压缸配置为相同。

优选地，在根据本实用新型的液压换向系统中，所述换向驱动液压缸组中的各个液压缸的缸体固定，所述各个液压缸的各腔体内均预先充满液体，并且所述换向驱动液压缸组中的阀门和管路被配置为形成同步升起管路和同步下降管路：在所述同步升起管路中，液压泵出油口连接至第一个液压缸的下腔，第一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的下腔，该下一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的下腔，直至将各个液压缸连接；在所述同步下降管路中，液压泵出油口连接至第一个液压缸的上腔，第一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的上腔，该下一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的上腔，直至将各个液压缸连接。

优选地，所述第一通道和所述第二通道在水平方向上相互垂直。

进一步优选地，所述第一通道和所述第二通道布置在不同高度。

优选地，在根据本实用新型的液压换向系统中，主通道轮轴被配置成可在竖直方向的两个位置之间移动，所述减速器中的用于驱动所述主通道轮轴的输出轴的位置固定并且处于主通道轮轴两位置中点水平位置偏上的位置处。

通过使用根据本公开内容的液压换向系统，可以获得的有益效果至少在于：减小了机器人重量、体积，改进了结构；提高了搬运机器人的灵活度；以及提高了货物存取效率。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本公开内容所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本公开内容更多的目的、功能和优点将通过本公开内容实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示出了装备有根据本公开内容的一个实施方式的液压换向系统的搬运机器人的俯视示意图；

图2示出了图1所示的搬运机器人的侧视示意图；

图3示出了图1的搬运机器人中的子通道轮和液压换向系统中的驱动换向液压缸组侧视示意图；

图4示出了根据本实用新型的液压换向系统的一个实施方式中的换向驱动液压缸组的一种布置方式的示意图；

图5A和图5B示出了图1中的搬运机器人的主通道轮的示意图，其中图5A为主通道轮处于升起的位置的状态，图5B为主通道轮处于落下位置的状态；

图6示出了装备在一个搬运机器人中的液压换向系统的一个实施方式的示意图；

图7示出了图6中的换向驱动液压缸组中的阀门的一种布置方式的实施例；

图8示出了图4中所示的搬运机器人的一个实施方式中的换向驱动机构的示意图；

图9位图8中所示的换向驱动机构中的局部结构的放大示意图；

图10示出了根据本公开内容的液压换向系统中的主通道轮轴的布置示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本公开内容的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本公开内容并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本公开内容的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本公开内容的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本公开内容提出了一种用于搬运机器人的液压换向系统。优选地，所述搬运机器人可以是四向穿梭式搬运机器人，或者其他适宜类型的机器人。

采用本实用新型的换向系统的搬运机器人可以在立体仓库的货架上行驶，并且在能够在主通道和子通道上换向，进入不同的子通道来取放货物。根据本公开内容的搬运机器人可以利用提升机来到达不同高度的货物层。

下面结合附图，来具体说明根据本公开内容的液压换向系统。

根据本公开内容的一个方面，提出了具有根据本实用新型的液压换向系统的搬运机器人100，搬运机器人包括基座和安装在所述基座上的行走轮。根据本公开内容的搬运机器人还可以包括用于行走的行驶驱动装置、用于改变行驶方向的液压换向系统、用于存取货物的作业系统以及控制系统。

其中行走轮包括用于在第一通道行走的第一轮组20和用于在第二通道上行驶的第二轮组30。在立体仓库中的第一通道和第二通道布置在不同方向，第一轮组和第二轮组中的至少一个被配置为作为用于换向的可上下移动的可升降轮组。例如，在图3和4所示的搬运机器人的实施方式中，第一轮组中的行走轮为可以在主通道(第一通道)行走的主通道轮20，第二通道为子通道，在该第二通道上行走的行走轮为子通道轮30。

在本公开内容中的液压换向系统包括换向驱动液压缸组、换向驱动机构以及液压泵站。

换向驱动机构与换向驱动液压缸组中的换向液压缸连接。液压泵站(未示出)为换向驱动液压缸组提供动力，换向驱动机构根据控制系统的指令来驱动可升降轮组在竖直方向移动。在图3所示的搬运机器人中，主通道轮组20为可升降轮组，液压泵站可以用电机或者其他类似的马达来替换。

在本公开内容中，换向驱动机构被配置成驱动可升降轮组中的各个行走轮在竖直方向同步移动或者异步移动。

优选地，换向驱动机构被配置成驱动可升降轮组中的各个行走轮在竖直方向同步移动，从而能够实现搬运机器人平稳地完成换向。此外，当搬运机器人处于具有一定坡度的轨道上时，可升降轮组中的各个行走轮被配置为能够异步移动，能够消除轨道坡面对于操作的不利影响。

用于驱动行走轮在竖直方向上移动的换向驱动机构包括与换向驱动液压缸组中的液压缸的缸杆连接的连接块，以及与该连接块连接的用于支撑可升降轮组的轮轴轴承。

优选地，换向驱动液压缸组中的液压缸配置为：每个可升降轮组的轮轴至少配置有一个液压缸；换向驱动液压缸组中的各个液压缸配置为相同并且通过管路串联在一起。

为了实现可升降轮组中的行走轮的升降，可以把换向驱动液压缸组中的各个液压缸的缸体固定，并且将各个液压缸的各腔体内均预先充满液体。

换向驱动液压缸组中的阀门和管路被配置为形成同步升起管路和同步下降管路：

在所述同步升起管路中，液压泵出油口连接至第一个液压缸的下腔，第一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的下腔，该下一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的下腔，直至将各个液压缸连接；

在所述同步下降管路中，液压泵出油口连接至第一个液压缸的上腔，第一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的上腔，该下一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的上腔，直至将各个液压缸连接。

如图4、图5A和图5B所示，当搬运机器人需要切换行走通道和切换行走方向时，当缸杆上升时，液压泵出油口的液压油从第一个液压缸的下腔进入，则第一个液压缸上腔的液压油经由管路进入下一个液压缸的下腔，该下一个液压缸上腔的液压油经由管路进入再下一个液压缸的下腔，使得各个缸杆都处在一个同步升起过程；

当缸杆下降式，液压泵出油口的液压油从第一个液压缸的上腔进入，则第一个液压缸下腔的液压油经由管路进入下一个液压缸的上腔，该下一个液压缸下腔的液压油经由管路进入下一个液压缸的上腔，使得各个缸杆都处在一个同步下降的过程。

当搬运机器人处于既有第一通道和第二通道的位置并且搬运机器人的控制系统发出变换行驶方向的指令时，液压换向系统进行如下操作：

判断所述搬运机器人的所述可升降轮组是否位于下降的状态并且与行驶通道接触，

如果可升降轮组处于下降的位置并且与现有行驶中的行驶通道接触，则换向驱动机构驱动可升降轮组中的各个行走轮在竖直方向向上移动到升起位置，使得第一轮组和第二轮组中的未充当可升降轮组的另一组轮组与新的行驶通道接触，完成换向。

在另一种行驶状态下，如果可升降轮组处于升起的位置并且未与现有行驶中的行驶通道接触，则换向驱动机构驱动可升降轮组中的各个行走轮在竖直方向向下移动到落下位置并且与新的行驶通道接触，使得第一轮组和第二轮组中的未充当可升降轮组的另一组轮组与现有行驶中的行驶通道脱离接触，完成换向。

优选地，第一轮组和第二轮组被配置为两者的行驶方向相互垂直。当然，搬运机器人的各轮组的行走方向，可以根据立体仓库中轨道的实际情况进行配置。

优选地，立体仓库中的第一通道和第二通道布置在不同高度。通过这样的布置，能够使得在搬运机器人进行换向时，保持搬运机器人基座的固定，可升降轮组上上升和下降的过程中无需对基座进行托举或者不会引起基座的震动，增加的货物的稳定性。

搬运机器人由X方向换向Y方向(Y方向换向X方向亦然)行驶的换向方式为：X方向的行驶轮伸缩至机体，离开轨道。由Y方向的行驶轮接触地面，进行行驶。

在使用根据本实用新型的液压换向系统的搬运机器人中，当第一轮组为可升降轮组时，当搬运机器人在第一通道上行走时，第一轮组位于降低后与所述第一轨道接触的位置；当在第二通道上行走时，所述第一轮组处于升起状态。

优选地，在根据本公开内容的液压换向系统的一个具体实施方式中，如在图1至图3所示，第一通道为主通道，第一组轮为主通道轮组；第二通道为子通道，第二轮组为子通道轮组，主通道和子通道相互垂直。搬运机器人的行驶驱动机构包括第二动力马达和与第二动力马达连接的减速器，减速器包括两个输出轴，所述两个输出轴在两个垂直方向输出动力，一个方向输出动力通过传动机构使主通道轮组20的主通道轮轴40转动；另一个方向输出动力通过传动机构使子通道轮组30的子通道轮轴50转动。

第二动力马达经由减速器，然后通过传动装置分别传输动力到主通道轮轴40和子通道轮轴50上，主通道轮组中的驱动轮直接固定在主通道轮轴上，子通道轴50获得动力以后，再通过链轮链条机构传动到子通道轮所在的短轴上，使子通道轮组中的驱动轮转动。

下文中，结合图1至图9所示的装备有根据本实用新型的液压换向系统的搬运机器人100的实例来进一步来说明上文中所描述的技术方案。

如在图1和图2所示的实例中，设置有两个动力源，其中一个动力源用于驱动搬运机器人行驶，也即第二动力马达70，此动力源可以为直流48V伺服马达，简称行驶马达；另一个动力源用于搬运机器人换向与托盘顶升两个功能、实现取放货物和主通道与子通道的行驶方向切换，此动力源用于液压系统驱动，可以为一台直流48V伺服马达，简称液压马达(未示出)，也即上文中提到的液压泵站。

行驶马达经过一个减速器在两个垂直方向输出，一个方向输出动力通过传动机构使主通道方向的轮子转动。另一个方向输出动力通过传动机构使子通道方向的轮子转动。通过换向使子通道轮或主通道轮在货架轨道上，当主通道轮在轨道上时，搬运机器人就沿着主通道上行驶，反之亦然。

行驶马达输出的两根轴通过链轮链条机构分别传动到主通道轴40和子通道轴50上，而主通道轮是直接固定在主通道轴上的，因此，主通道轴转动时，主通道轮就随之转动。子通道轴获得动力以后，可以再通过链轮链条机构传动到子通道轮所在的短轴上，使子通道轮能转动。优选地，为了避免链轮组中链条垂度过大，产生啮合不良和振动现象，在链轮组中可以设置链轮张紧装置，来保证链条和链轮的啮合准确，如图2所示。

在本实例中的搬运机器人中，液压换向系统包括液压马达、液压泵、8个液压缸，以及液压管路和其他辅助元件组成。该液压系统的执行元件是8个液压缸，分为两组，一组4个液压缸，可以换向。

如图4所示为其中一组液压缸的液压原理图。通过打开对应的电磁阀1.6，1.7，1.8，1.9，1.10和1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，形成同步升起管路，液压泵出油口连接至第一个液压缸的下腔，第一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的下腔，该下一个液压缸上腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的下腔，直至将各个液压缸连接。通过上述设置，使液压泵出油口的液压油从第一个液压缸下腔进入，则第一个液压缸上腔的液压油进入第二个液压缸的下腔，第二个液压缸上腔的液压油进入第三个液压缸的下腔，第三个液压缸上腔的液压油进入第四个液压缸的下腔，第四个液压缸上腔的液压油到液压泵的进油口，则液压缸杆都在一个升起过程。反之则形成同步下降管路，液压泵出油口连接至第一个液压缸的上腔，第一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至下一个液压缸的上腔，该下一个液压缸下腔的出油口经由管路连接至再下一个液压缸的上腔，直至将各个液压缸连接，使得液压缸杆处于一个下降的过程。因为一组液压缸的规格都一样，所以各腔的体积相同，利用液压油的不可压缩性，进入各个液压缸的液压有的体积相同，来保持同步性。

图6中示出了作为液压系统动力源的液压泵80，用于换向驱动的换向驱动阀块组81和用于顶升也即作业系统的顶升驱动滑块组82。

子通道与主通道换向可以通过一组4个液压缸杆升降实现，换向4个液压缸固定，缸杆下端通过螺钉与与一个连接块相连，主通道轴通过轴承与连接块配合。缸杆带动连接块上下往复运动时，主通道轴也上下运动，主通道轮和子通道轮交替处于轨道上，完成换向，主通道与子通道轨道高度是不一样的，使用的是高低轨，主通道轨道低于子通道。当主通道轴向上运动时，固定在主通道轴上的主通道轮离开轨道，子通道轮处于轨道上，此时搬运机器人也处于子通道上，当主通道轴向下运动时，主通道轮回到轨道上，子通道轮离开轨道。不同方向的轮子处于轨道上时，搬运机器人就在不同方向行驶。

如图8和图9所示，用于驱动行走轮在竖直方向上移动的换向驱动机构包括与换向驱动液压缸组中的液压缸的缸杆连接的连接块6-1，以及与该连接块连接的用于支撑可升降轮组的轮轴轴承6-2。在图9所示的结构中，6-3为可升降轮组，6-4为放松螺母。

优选地，主通道轮轴40和主通道轮组20被配置成可在竖直方向的两个位置之间移动，减速器中的用于驱动主通道轮轴的输出轴的位置固定并且处于主通道轮轴40两位置中点水平位置偏上的位置处。如图10所示。

结合这里披露的本公开内容的说明和实践，本公开内容的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本公开内容的真正范围和主旨均由权利要求所限定。