一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置的制作方法

本发明涉及智慧仓库无人机领域，具体为一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置。

背景技术：

随着现代物流技术的发展，智能化设备相继应用到仓储领域。由于空间资源的紧张，因此仓库货架通常会设计的很高，以便高效利用高度空间，一些智能化水平较高的仓库已经应用智能盘点无人机实现物资盘点作业，这样就大大降低了人力盘点货物，但是高度空间会带来货物取放困难的问题，传统的用来取放货物的升降设备在建设时成本较高，占用空间资源大，维护维修困难，结构笨重，因此可以通过利用无人机进行高空货物的取放，鉴于此，我们提出一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置，包括固定在无人机底部的取放货箱，取放货箱的底面固定有多个支腿，取放货箱的一侧具有取放窗口，且取放货箱的顶部设置有用来对取放货箱的取放窗口进行封挡的封挡机构，取放货箱的内部设置有推拉机构和夹持机构，夹持机构用来夹持货物，且推拉机构与夹持机构传动连接并用来对货物进行取放，夹持机构与封挡机构传动连接，取放货箱的底部设置有用来对货物进行装卸的装卸机构。

优选的，夹持机构包括夹持座，且夹持座可在取放货箱内滑动，夹持座的朝向所述取放货箱内部的一侧固定有多棱杆一，多棱杆一上通过插接的方式连接有两个滑块，且滑块可在多棱杆一上滑动。

优选的，夹持座的朝向所述取放货箱内部的一侧开设有滑槽，且滑槽的走向与多棱杆一相互平行，滑槽的中部固定有驱动盒，驱动盒内部固定有双轴电机，双轴电机的两个输出轴端均固定有螺杆，且两个螺杆上的螺纹旋向相反，滑槽内滑动连接有两个夹板，且两个所述夹板分别位于驱动盒的两侧，夹板与对应的螺杆螺纹连接，驱动盒的外侧壁上固定有触碰开关一，且触碰开关一可与货物抵扣接触。

优选的，推拉机构包括多个依次并排连接的剪叉杆组，取放货箱内侧中部固定有支架一，靠近支架一的剪叉杆组的铰接轴固定在支架一上，支架一上的剪叉杆组第一端的两个端头分别定轴转动连接有连杆一，两个所述连杆一分别固定连接在气缸的活塞杆端和缸体端，靠近夹持座的剪叉杆组第二端的两个端头分别与两个滑块定轴转动连接。

优选的，取放货箱的内壁上固定有隔板，隔板位于支架一的右侧，且隔板的中部设置有滑杆，滑杆贯穿隔板，且滑杆可在隔板中滑动，滑杆的第一端定轴转动连接有两个连杆二，两个所述连杆二分别与连杆一定轴转动连接，取放货箱的内部设置有平衡块，且平衡块可在取放货箱内滑动，平衡块位于隔板和取放货箱侧壁之间，且滑杆的第二端与平衡块固定连接，隔板的朝向平衡块的侧壁上固定有触碰开关二，取放货箱的朝向平衡块的端侧壁内侧固定有触碰开关三，平衡块可分别与触碰开关二和触碰开关三抵扣接触。

优选的，封挡机构包括用来对取放货箱的取放窗口封挡的挡板，挡板的上端部与取放货箱的取放窗口外侧壁定轴转动连接。

优选的，取放货箱的上表面固定有导向套和凸块，导向套的内部滑动连接有齿条一，齿条一的第一端通过连杆三与挡板的上端铰接，齿条一的第二端通过弹簧一与凸块相连接，取放货箱的顶壁内侧定轴转动连接有齿轮，齿轮的上端与齿条一啮合连接，夹持座上表面固定有齿条二，且齿条二可与齿轮的下端啮合连接。

优选的，装卸机构包括固定在取放货箱底面并竖直向下设置的吊杆，吊杆的上下两端分别定轴转动连接连杆五和连杆六的第一端，连杆五和连杆六的第二端分别与连杆四的上下两端定轴转动连接，连杆四的上端固定有承托板，取放货箱的底板上开设有与承托板相对应的通口，连杆六的第一端固定有涡轮，连杆五和连杆六长度相同并相互平行设置。

优选的，装卸机构还包括固定在取放货箱底面上的套筒和支架二，套筒的内侧定轴转动连接有竖直向下设置的蜗杆，且蜗杆与涡轮啮合连接，蜗杆的内部为沿中轴线贯通的柱形空腔，蜗杆的下端固定有转盘，转盘的中心开设有一字型通孔，且所述通孔内滑动连接有麻花杆，麻花杆的上端通过弹簧二与取放货箱的底面相连接，麻花杆的下端固定有多棱杆二，多棱杆二的上下两端分别固定有上限位板和下限位板，支架二为倒置的l形，且多棱杆二贯穿支架二的水平段，且多棱杆二可在支架二的水平段上进行上下滑动，上限位板和下限位板均可与支架二的水平段抵扣接触。

优选的，还包括控制器，控制器的信号输入端分别与触碰开关一、触碰开关二和触碰开关三电连接，控制器的信号输出端分别与气缸和双轴电机电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过推拉机构驱动夹持机构将货物从货架上取出或放置到货架上，在夹持机构取放货物的过程中驱动封挡机构的开闭，然后通过装卸机构将货物从取放货箱内卸下或装入取放货箱内，整个过程操作简单，相较于传动的升降设备，简化结构，使用灵活方便，提高了仓库的空间利用率，降低设备成本，而且便于维护维修。

附图说明

图1为本发明的总装横截面结构俯视图一；

图2为图1中的a-a截面结构示意图；

图3为本发明的总装横截面结构俯视图二；

图4为图3中的b-b截面结构示意图一；

图5为本发明中的夹持机构结构示意图；

图6为本发明中的转盘结构示意图；

图7为图3中的b-b截面结构示意图二。

图中：1、取放货箱；2、支架一；3、剪叉杆组；4、滑块；5、夹持座；6、夹板；7、多棱杆一；8、触碰开关一；9、螺杆；10、连杆一；11、气缸；12、连杆二；13、滑杆；14、隔板；15、触碰开关二；16、平衡块；17、触碰开关三；18、双轴电机；19、凸块；20、弹簧一；21、齿条一；22、导向套；23、连杆三；24、挡板；25、齿条二；26、齿轮；27、支腿；28、承托板；29、连杆四；30、连杆五；31、吊杆；32、连杆六；33、涡轮；34、转盘；35、麻花杆；36、上限位板；37、多棱杆二；38、下限位板；39、套筒；40、蜗杆；41、弹簧二；42、支架二；43、通口；44、驱动盒；45、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置，包括固定在无人机底部的取放货箱1，取放货箱1的底面固定有多个支腿27，取放货箱1的一侧具有取放窗口，且取放货箱1的顶部设置有用来对取放货箱1的取放窗口进行封挡的封挡机构，取放货箱1的内部设置有推拉机构和夹持机构，夹持机构用来夹持货物，且推拉机构与夹持机构传动连接并用来对货物进行取放，夹持机构与封挡机构传动连接，取放货箱1的底部设置有用来对货物进行装卸的装卸机构。

本实施例中，夹持机构包括夹持座5，且夹持座5可在取放货箱1内滑动，夹持座5的朝向所述取放货箱1内部的一侧固定有多棱杆一7，多棱杆一7上通过插接的方式连接有两个滑块4，且滑块4可在多棱杆一7上滑动。

本实施例中，夹持座5的朝向所述取放货箱1外部的一侧开设有滑槽45，且滑槽45的走向与多棱杆一7相互平行，滑槽45的中部固定有驱动盒44，驱动盒44内部固定有双轴电机18，双轴电机18的两个输出轴端均固定有螺杆9，且两个螺杆9上的螺纹旋向相反，滑槽45内滑动连接有两个夹板6，且两个所述夹板6分别位于驱动盒44的两侧，夹板6与对应的螺杆9螺纹连接，驱动盒44的外侧壁上固定有触碰开关一8，且触碰开关一8可与货物抵扣接触。

本实施例中，推拉机构包括多个依次并排连接的剪叉杆组3，取放货箱1内侧中部固定有支架一2，靠近支架一2的剪叉杆组3的铰接轴固定在支架一2上，支架一2上的剪叉杆组3第一端的两个端头分别定轴转动连接有连杆一10，如图1和图3所示，支架一2上的剪叉杆组3为最右侧的剪叉杆组3，且该剪叉杆组3的第一端为图1和图3中所述剪叉杆组3的右端，两个所述连杆一10分别固定连接在气缸11的活塞杆端和缸体端，靠近夹持座5的剪叉杆组3第二端的两个端头分别与两个滑块4定轴转动连接，如图1和图3所示，靠近夹持座5的剪叉杆组3为最左侧的剪叉杆组3，且该剪叉杆组3的第二端为图1和图3中所述剪叉杆组3的左端。

本实施例中，取放货箱1的内壁上固定有隔板14，隔板14位于支架一2的右侧，且隔板14的中部设置有滑杆13，滑杆13贯穿隔板14，且滑杆13可在隔板14中滑动，滑杆13的第一端定轴转动连接有两个连杆二12，两个所述连杆二12分别与连杆一10定轴转动连接，取放货箱1的内部设置有平衡块16，且平衡块16可在取放货箱1内滑动，平衡块16位于隔板14和取放货箱1侧壁之间，且滑杆13的第二端与平衡块16固定连接，隔板14朝向平衡块16的侧壁上固定有触碰开关二15，取放货箱1朝向平衡块16的侧壁内侧固定有触碰开关三17，平衡块16可分别与触碰开关二15和触碰开关三17抵扣接触，滑杆13的第一端和第二端分别指图1和图3中滑杆13的左端和右端。

本实施例中，封挡机构包括用来对取放货箱1的取放窗口封挡的挡板24，挡板24的上端部与取放货箱1的取放窗口外侧壁定轴转动连接。

本实施例中，取放货箱1的上表面固定有导向套22和凸块19，导向套22的内部滑动连接有齿条一21，齿条一21的第一端通过连杆三23与挡板24的上端铰接，齿条一21的第二端通过弹簧一20与凸块19相连接，取放货箱1的顶壁内侧定轴转动连接有齿轮26，齿轮26的上端与齿条一21啮合连接，夹持座5上表面固定有齿条二25，且齿条二25可与齿轮26的下端啮合连接，如图2所示，在齿条一21不受外力作用下，弹簧一20对齿条一21施加拉力，从而使得齿条一21通过连杆三23拉动挡板24打开，对取放货箱1的左端开口不封挡，齿条一21的第一端和第二端分别指图2和图4中齿条一21的左端和右端。

本实施例中，装卸机构包括固定在取放货箱1底面并竖直向下设置的吊杆31，吊杆31的上下两端分别定轴转动连接连杆五30和连杆六32的第一端，连杆五30和连杆六32的第二端分别与连杆四29的上下两端定轴转动连接，连杆四29的上端固定有承托板28，取放货箱1的底板上开设有与承托板28相对应的通口43，承托板28的上表面可与取放货箱1的内侧底面相平齐，连杆六32的第一端固定有涡轮33，连杆五30和连杆六32长度相同并相互平行设置，连杆五30和连杆六32的第一端和第二端分别指图2和图4中连杆五30和连杆六32的右端和左端。

本实施例中，装卸机构还包括固定在取放货箱1底面上的套筒39和支架二42，套筒39的内侧定轴转动连接有竖直向下设置的蜗杆40，且蜗杆40与涡轮33啮合连接，蜗杆40的内部为沿中轴线贯通的柱形空腔，蜗杆40的下端固定有转盘34，转盘34的中心开设有一字型通孔，且所述通孔内滑动连接有麻花杆35，麻花杆35的上端通过弹簧二41与取放货箱1的底面相连接，麻花杆35的下端固定有多棱杆二37，多棱杆二37的上下两端分别固定有上限位板36和下限位板38，支架二42为倒置的l形，且多棱杆二37贯穿支架二42的水平段，且多棱杆二37可在支架二42的水平段上进行上下滑动，上限位板36和下限位板38均可与支架二42的水平段抵扣接触。

本实施例中，还包括控制器，控制器的信号输入端分别与触碰开关一8、触碰开关二15和触碰开关三17电连接，控制器的信号输出端分别与气缸11和双轴电机18电连接。

本发明的使用方法和优点：该种智慧仓库辅助作业无人机用货物取放装置在进行货物的取放时，工作过程如下：

需要将货物从货架上取出时：通过无人机带动取放货箱1飞升至仓库货架上对应的货品处，如图7所示，挡板24对取放货箱1的左端开封挡，在此状态下承托板28处于通口43处，并且上限位板36与支架二42的水平段抵扣接触，通过控制器控制气缸11工作，使得气缸11通过收缩其活塞杆带动两个连杆一10相互靠近，如图1和图2所示，从而使得剪叉杆组3在图1中的水平方向上的长度变长，进而通过滑块4和多棱杆一7将夹持座5向取放货箱1左侧外部推出，在夹持座5向左移动的同时同步带动齿条二25左移，使得齿条二25通过齿轮26带动齿条一21右移，从而使得齿条一21通过连杆三23带动挡板24打开，对取放货箱1的左端开口不封堵，其中弹簧一20的作用是在齿条二25与齿轮26不啮合时保持对齿条一21施加拉力，从而确保挡板24对取放货箱1的左端开口不封堵状态，夹持座5左移向仓库货架上对应的货物靠近，当货物触碰到触碰开关一8时，触碰开关一8接收到货物的触碰信号，并将该信号输送至控制器，控制器控制双轴电机18工作，双轴电机18工作后带动两个螺杆9同步转动，从而在螺纹传动的作用下带动两个夹板6相互靠近夹紧货物，同时控制器控制气缸11伸出其活塞杆，如图3所示，使得两个连杆一10相互远离，从而使得剪叉杆组3在图3中的水平方向上的长度变短，进而通过滑块4和多棱杆一7将夹持座5向取放货箱1右侧内部移动，在夹持座5向右移动的同时同步带动齿条二25右移，当夹持座5通过夹板6带动货物完全进入取放货箱1内部时，此时齿条二25刚好与齿轮26啮合，并且通过齿轮26带动齿条一21左移，从而使得齿条一21通过连杆三23推动挡板24对取放货箱1的左端开口进行封挡，避免货物在无人机飞行过程中从取放货箱1的左端开口滑出掉落，从而确保作业安全。

如上所述，在气缸11通过剪叉杆组3推动夹持座5向左移动夹持货物的过程中，同时还通过两个连杆一10的相互靠近带动两个连杆二12的夹角变小，如图1所示，从而通过连杆二12对滑杆13施加向右的推力，进而通过滑杆13推动平衡块16右移，从而对夹持座5在夹取货物的过程中起到平衡作用，避免无人机机身因重量分配不均导致不稳，从而确保无人机取货时的稳定性，平衡块16可以采用无人机的电池替代，这样可以降低无人机机身重量，简化无人机结构，增加载重能力，当气缸11通过剪叉杆组3拉动夹持货物的夹持座5向右移动的过程中，同时还通过两个连杆一10的相互远离带动两个连杆二12的夹角变大，如图3所示，从而通过连杆二12对滑杆13施加向左的拉力，进而通过滑杆13推动平衡块16左移，从而对夹持座5在夹取货物进入取放货箱1内部的过程中起到平衡作用，当平衡块16触碰开关二15抵扣接触时，此时推拉机构复位，夹持座5夹取货物刚好在承托板28上，触碰开关二15将平衡块16的接触信号输出至控制器，控制器控制气缸停止工作，并控制双轴电机18反向工作，从而通过螺杆9带动两个夹板6相互远离并复位，对货物进行松开，以便对货物进行卸料。

在夹持机构夹取货物进入取放货箱后，通过遥控无人机带动取放货箱1回落至地面，如图4所示，当下限位板38抵触地面，受到地面施加的向上的作用力，从而通过多棱杆二37带动麻花杆35上，进而使得麻花杆35对弹簧二41压缩使得弹簧二41获得一个恢复力，同时麻花杆35的上移通过其螺旋面对转盘34上的通孔侧壁施加扭矩，从而使得转盘34带动蜗杆40转动，进而通过蜗杆40带动涡轮33顺时针转动，使得涡轮33带动连杆六32顺时针转动，从而通过连杆六32和连杆五30带动连杆四29和承托板28下移，从而实现对将货物从取放货箱1内卸下，实现对仓库货架上货物的取出作用，由于连杆四29、连杆五30、连杆六32和吊杆31组成平行四连杆机构，根据平行四连杆运动特性可知连杆四29在带动承托板28卸料时保持形态不变，从而防止卸料过程中货物歪斜从承托板28上滑脱摔坏。

需要将货物放置在货架上时：如图4所示，将需要放置的货物放置在承托板28上，然后通过遥控无人机向货架的目标位置飞升，在无人机带动取放货箱1升起后，下限位板38与地面脱离不接触，从而使得下限位板38不受地面的反作用力，在弹簧二41向下的恢复力作用下使得麻花杆35下移，从而使得麻花杆35通过其螺旋面对转盘34上的通孔侧壁施加反向扭矩，进而使得转盘34带动蜗杆40反向转动，进而通过蜗杆40带动涡轮33逆时针转动，使得涡轮33带动连杆六32逆时针转动，从而通过连杆六32和连杆五30带动连杆四29和承托板28上移复位，并使得承托板28处于通口43内，从而实现对将货物装载至取放货箱1内。

无人机带动取放货箱1飞升至仓库货架上对应的货品处时，如图1和图2所示，通过控制器控制双轴电机18和气缸11工作，使得双轴电机18带动两个螺杆9同步转动，从而在螺纹传动的作用下带动两个夹板6相互靠近夹紧货物，同时使得气缸11通过收缩其活塞杆带动两个连杆一10相互靠近，如从而使得剪叉杆组3在图1中的水平方向上的长度变长，进而通过滑块4和多棱杆一7将夹持座5向取放货箱1左侧外部推出，在夹持座5向左移动的同时同步带动齿条二25左移，使得齿条二25通过齿轮26带动齿条一21右移，从而使得齿条一21通过连杆三23带动挡板24打开，对取放货箱1的左端开口不封堵，夹持座5带动货物左移向对应仓库货架上的位置靠近，在气缸11通过剪叉杆组3推动夹持座5向左移动夹持货物的过程中，同时还通过两个连杆一10的相互靠近带动两个连杆二12的夹角变小，如图1所示，从而通过连杆二12对滑杆13施加向右的推力，进而通过滑杆13推动平衡块16右移，从而对夹持座5在夹取货物向货架靠近的过程中起到平衡作用，当平衡块16与触碰开关三17抵扣接触时，触碰开关三17接收到平衡块16的触碰信号，并将该信号输送至控制器，控制器控制双轴电机18工作，双轴电机18工作后带动两个螺杆9同步转动，从而在螺纹传动的作用下带动两个夹板6相互远离松开夹紧货物，同时控制器控制气缸11伸出其活塞杆，如图3所示，使得两个连杆一10相互远离，从而使得剪叉杆组3在图3中的水平方向上的长度变短，进而通过滑块4和多棱杆一7将夹持座5向取放货箱1右侧内部移动，在夹持座5向右移动的同时同步带动齿条二25右移，当夹持座5完全进入取放货箱1内部时，此时齿条二25刚好与齿轮26啮合，并且通过齿轮26带动齿条一21左移，从而使得齿条一21通过连杆三23推动挡板24对取放货箱1的左端开口进行封挡，在货物放置在货架上完成后，无人机回落至地面，以便进行下一操作，整个过程实现对货物从货架上的取出或放置在货架上，提高了仓库的空间利用率，降低设备成本，而且便于维护维修。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。