一种仓储系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化控制领域，特别是一种自动化仓储系统和控制方法。
【背景技术】
[0002]在仓储系统领域中，自动化的仓储系统越来越被广泛使用，许多由人工进行搬运的仓储的作业现被自动化机器人所代替，现代仓储系统中，全自动化、高效、高密度成为仓储自动化的发展目标。
[0003]现在广泛使用的仓储系统，有很多所使用的并未实现全自动化，需要许多人工来完成整个仓储的过程，相应提高了人工成本，并且在人工搬运或者操作的过程需要留有一定的空间用于活动，大大降低了仓储的空间利用率。大部分的仓储货架为整体式结构，对于不同环境的适应性并不够好，改造或者移动也存在一定的不便。
[0004]现有的自动仓储系统中，已有多种多样的机器人代替人工进行搬运储存货物。自动化立体仓库中，常使用高层的储物货架，相对减少了其占地面积，对空间利用率有了极大的提高；在搬运和存取物的过程中，则需要使用堆垛机进行这些操作，而这些均为半自动化搬运，需要人工驾驶堆垛机；并且由于堆垛机车身相对比较长，占地面积也比较大，这要求必须留有足够的空间供其移动，一般需要留有I?2米宽度的巷道，降低了空间利用率。AGV系统作为现代仓储物流的重要装备，具有经济、高度自动化、高柔性等优点，AGV通过光学或者磁性导引装置，沿着设定路线精确移动并完成作业，但AGV系统也存在不足之处，在仓储空间内，AGV可以灵活移动并且快速到达指定位置，即使本身的移栽机构可以将货物放置在货架上，却无法放置在高处位置，或者必须配合货物输送机构才可以完成，这样则增加了仓储成本并降低仓储效率。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高密度仓储系统及其控制方法，用于解决现有的仓储系统空间利用率低、工作效率低等技术问题。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]一种仓储系统，包括立体仓储货架、仓储搬运机器人以及控制系统；所述立体仓储货架由多个仓储货格模块化搭建而成；所述立体仓储货架的顶面设置有水平面内的轨道，所述仓储搬运机器人上设置有与轨道匹配的移动轮；所述仓储搬运机器人上设置有储物箱抓取机构，所述储物箱抓取机构相对仓储搬运机器人具有竖直方向上下运动的功能；所述控制系统根据仓储任务以及仓储搬运机器人的实时位置和工作状态制定实时仓储搬运机器人最优运动方案并作为命令发送给相应的仓储搬运机器人；仓储搬运机器人根据接收到的命令进行移动至指定位置并完成储物箱的抓取或放置。
[0008]对比现有专利ZL201280041941.9，该专利采用多台移动台车在侧面移动，用于货物的输送，每一竖排仓储货架需要配备一组移动台车进行作业；而本发明方案使用一组搬运机器人即可对整个所搭建的仓储货架进行货物的输送；上述现有专利使用移动台车工作在仓储货架侧面，因此需要留出一定的占地空间供给移动台车工作使用，而本发明方法中搬运机器人工作在仓储货架顶面，并不占用仓储占地空间，因此对仓储空间利用率大大提尚O
[0009]并且在本发明方案中，仓储搬运机器人的在立体仓储货架的顶端进行水平运动和储物箱抓取机构的竖直升降运动配合，将现有专利如ZL201210052054.3中使用搬运机器人进行货物搬运、并由升降电梯将货物提升到各个仓储层中的技术方案相比，本发明的方案降低了仓储系统成本，提高了搬运效率，同时也减少了搬运机器人和升降装置之间需要配合所产生的出错率。
[0010]进一步的，在本发明中，所述立体仓储货架的顶面的轨道为横向和纵向交错，所述仓储搬运机器人上的移动轮包括横向移动轮和纵向移动轮，仓储搬运机器人上还设置有横向移动轮和纵向移动轮的切换装置。当需要进行横向移动时，需将横向移动轮放置于横向轨道上并且纵向移动轮抬起防止碰触到轨道影响仓储搬运机器人的运动，反之在需要进行纵向移动时，需要将纵向移动轮放置于纵向轨道上并且横向移动轮抬起防止碰触到轨道。上述横向移动和纵向移动两种不同运动方向的切换是仓储搬运机器人根据控制器所发出的命令并运动到适当的位置进行的，并且切换的位置必然是在横向轨道和纵向轨道相交的位置处，通过在仓储搬运机器人上设置红外传感器以及编码器以精确定位仓储搬运机器人的位置。
[0011]进一步的，在本发明中，仓储货格的边框为活动式。相对于专利ZL201210052054.3所提及使用仓储货架为固定大小货架，本专利使用为模块化搭建的立体化仓储货架，可根据实际情况进行具体搭建货架，可极大提高空间利用率，提高仓储密度。
[0012]进一步的，在本发明中，所述仓储搬运机器人上设置有充电电极，所述立体仓储货架上设置有与充电电极匹配的充电装置。在仓储搬运机器人可以及时充电保持良好工作状
??τ O
[0013]进一步的，在本发明中，所述仓储搬运机器人上设置有GPS定位装置，GPS定位装置将仓储搬运机器人的位置实时发送给控制系统。
[0014]作为有优选的，在本发明中，立体仓储货架的四周设置有挡板，用于防止搬运机器人不慎离开轨道。
[0015]进一步的，在本发明中，根据最优运动方案的需要，当仓储搬运机器人运动至需要改变移动方向的位置时进行换轮操作；所述横向移动轮和纵向移动轮的切换装置先放下将要移动的方向轮，然后抬起之前移动的方向轮，完成换轮过程，搬运机器人再次启动。
[0016]进一步的，在本发明中，所述储物箱抓取装置通过悬臂伸出于仓储搬运机器人本体，所述悬臂上设置有电动滚轮，悬臂下方设置有抓取平板，所述电动滚轮带动抓取平板上下运动。通过控制电动滚轮对抓取平板进行上升或下降的控制，使得抓取平板在竖直方向的运动位置得到准确控制。
[0017]进一步的，在本发明中，所述抓取平板上设有定位装置和夹爪，所述储物箱上设置有与定位装置匹配的定位孔。储物箱上还可设置有利于夹爪抓取的抓取孔。
[0018]本发明的仓储系统适用的具体的搬运方法包括以下步骤:
[0019]S1、安装调试:将立体仓储货架置于仓库水平地面上固定，储物箱紧密安放在立体仓储货架上，将所需数量的仓储搬运机器人放置在轨道上并置于预设的初始位置处，进行仓储系统整体调试；
[0020]S2、仓储系统启动:各台仓储搬运机器人上电启动，控制器上电启动，系统完成初始化，记录每台仓储搬运机器人位置，等待搬运任务；
[0021]S3、读取任务:系统读取人工发出的任务指令，根据取物/储物任务系统自动进行最优计算分析选取适合的仓储搬运机器人，并进行路径规划，将执行指令发送至相应的仓储搬运机器人；
[0022]S4、搬运:仓储搬运机器人在上个任务完成位置或初始位置等待，根据接收到的运动指令，向目标位置移动，并实时反馈位置信息；移动到目标位置时，仓储搬运机器人主动放下抓取平板，检测到抓取平板与储物箱配合完成，打开抓取夹爪，夹紧储物箱，抬起抓取平板，取出储物箱，反馈抓取完成信息，由控制器重新规划移动路径，将储物箱移至放置位置，放下储物箱，松开夹爪，抬起抓取平板，反馈搬运完成信息，等待新指令；若长时间没有指令发出，则返回初始位置，完成整个搬运过程；
[0023]S5、充电:仓储搬运机器人由电池提供动力，具有自我监控的功能；当仓储搬运机器人电池需要充电时，主动通知控制系统，随后前往充电装置进行自动充电。
[0024]有益效果:
[0025]本发明提供的高密度仓储系统能够极大利用空间，提高仓储系统效率；所使用的仓储货架采用模块化仓储货格组装而成，根据仓储空间进行合理搭建，高度以及占地面积都可以自由调整，空间利用率高，环境适应性良好，解决仓储密度问题；仓储搬运机器人在仓储货架顶面沿轨道移动，不需要额外的占地空间供其活动，提升了空间利用率，并且严格按照轨道行驶，提升了搬运过程的准确性；仓储搬运机器人采用钢带吊住抓取平板，通过垂直升降抓取平板来实现货物高低不同位置的搬运，减少了立体库所用的提升堆垛装置，节省了空间及成本；控制器对储物箱数据进行记录，搬运过程对货物进行快速查找，并采用红外传感器和编码器对搬运机器人的精确定位，对其进行任务分配及运动轨迹规划，多台搬运机器人同时工作，相互之间不产生影响，大大提高仓储系统运行效率。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的高密度仓储系统示意图；
[0027]图2为本发明的搬运机器人俯视剖视图；
[0028]图3为本发明的搬运机器人主视剖视图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0030]请参阅图1，其为本发明的高密度仓储系统的结构简图。如图所示，所述的高密度仓储系统包括:立体仓储货架，所述立体仓储货架为由多个仓储货格模块化搭建而成，每个仓储货格中可放置储物