货物搬运设备和方法
【专利说明】货物搬运设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2014年5月29日提交的，申请号为2014-111729的日本专利申请的优先权的权益，该申请的全部内容通过弓I用并入本文。
技术领域
[0003]本文中所描述的实施例通常涉及一种货物搬运设备和方法。
【背景技术】
[0004]由于供应链的全球化和劳动人口的老龄化，用于搬运增加的物流量的劳动力出现了短缺的趋势。因此，直角坐标机器人和铰接臂机器人已经普及，以实现高速和有效的货物搬运作业，例如货物的挑选。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种货物搬运设备，包括:第一运动机构，在第一方向上可运动；第二运动机构，连接到所述第一运动机构并且在与所述第一方向相交的第一水平面上可运动；抓持单元，连接到所述第二运动机构并且抓持被拾取的物体；第三运动机构，设置在所述第一运动机构、所述第二运动机构和所述抓持单元下方，并且在所述第一方向上可运动；第四运动机构，连接到所述第三运动机构并且在与所述第一水平面相对的第二水平面上可运动；和传送装置，连接到所述第四运动机构，并且装载和传送由所述抓持单元抓持的所述物体。
[0006]根据本发明的该方面的一个优选的实施例，所述货物搬运设备还包括:图像传感器，获取所述物体的图像数据；检测器，从所述图像数据检测所述物体的上部位置和下部位置；和控制器，驱动所述第一运动机构和所述第二运动机构以允许所述抓持单元朝所述上部位置运动，以及驱动所述第三运动机构和所述第四运动机构以允许所述传送装置朝所述下部位置运动。
[0007]根据本发明的该方面的一个优选的实施例，所述图像传感器获得包括关于到所述物体的距离的信息的位置信息，并且所述控制器根据所述位置信息计算所述第二运动机构和所述上部位置之间的第一距离和所述第四运动机构和所述下部位置之间的第二距离，根据所述第一距离驱动所述第一运动机构和所述第二运动机构，并且根据所述第二距离驱动所述第三运动机构和所述第四运动机构。
[0008]根据本发明的该方面的一个优选的实施例，当所述传送装置传送所述物体时，所述第一运动机构、所述第二运动机构和所述抓持单元以不撞击所述传送装置和所述物体的方式运动。
[0009]根据本发明的该方面的一个优选的实施例，当所述物体被装载在中间搁架上时，所述第三运动机构和所述第四运动机构运动，使得所述传送装置的一端位于所述物体的所述下部位置处，或者所述传送装置的一端被定位在所述中间搁架的靠近所述传送装置的下端处。
[0010]根据本发明的另一方面，提供了一种货物搬运设备，包括:底座，所述底座是支撑体；抓持单元，连接到所述底座内并且在第一方向、第二方向和第三方向上可运动，并且抓持物体，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；和传送装置，在比所述抓持单元更低的位置处连接到所述底座内并且沿所述第一和第二方向可运动，并且传送由所述抓持单元抓持的所述物体，其中，所述传送装置运动到靠近所述物体的下部并且通过与所述抓持单元配合装载所述物体到所述传送装置上。
[0011]根据本发明的再一方面，提供了一种货物搬运方法，包括:获得要被拾取的物体的图像数据；从所述图像数据检测所述物体的形状，以及检测所述物体的上部位置和下部位置；驱动抓持单元向所述上部位置运动，所述抓持单元抓持所述物体；驱动传送装置向所述下部位置运动，所述传送装置装载并传送所述物体；由所述抓持单元在所述上部位置处抓持被检测的所述物体；通过所述抓持单元和所述传送装置之间的协同工作，装载所述物体到所述传送装置上；以当所述传送装置传送所述物体时不碰到所述物体的方式移动所述抓持单元；和移动所述传送装置靠近作为所述物体的目的地的工作台，并且传送所述物体到所述工作台。
【附图说明】
[0012]图1示出了根据第一实施例的货物搬运设备。
[0013]图2示出了在货物搬运过程中的初始状态。
[0014]图3示出了在货物搬运过程中抓持物体的状态。
[0015]图4示出了在货物搬运过程中装载该物体的状态。
[0016]图5示出了在货物搬运过程中缩回运动机构的状态。
[0017]图6示出了在货物搬运过程中传送装置被放置在工作台旁边的位置的状态。
[0018]图7示出了在货物搬运过程中装载该物体的状态。
[0019]图8示出了物体被装载到中间搁架上时的初始状态。
[0020]图9示出了该物体被装载到中间搁架上时抓持该物体的状态。
[0021]图10示出了该物体被装载到中间搁架上时装载该物体的状态。
[0022]图11示出了该物体被装载到中间搁架上时，传送装置被放置在工作台旁边的位置的状态。
[0023]图12是根据第二实施例的货物搬运设备的框图。
[0024]图13示出了在形状检测器1202中的位置信息生成过程的例子。
[0025]图14A是示出根据第二实施例的货物搬运设备的操作的流程图。
[0026]图14B是示出根据第二实施例的货物搬运设备的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0027]对于上述直角坐标机器人和铰接臂机器人，存在越来越大的趋势。例如，从顶部抓持产品的直角坐标机器人需要竖直的长臂。这种机器人不能用在竖直受限空间内，例如具有低天花板的地方。为了避免已知的障碍，有必要为从顶部抓持产品的铰接臂机器人提供多余数量的关节。
[0028]此外，当产品被装载在具有中间搁架的立方形的空间内时，额外数量的冗余关节需要被应用于从中间搁架拾取产品，导致增加机器人的大小的问题。
[0029]在一般情况下，根据一个实施例，货物搬运设备包括第一运动机构，第二运动机构，抓持单元，第三运动机构，第四运动机构和传送装置。第一运动机构在第一方向上是可运动的。第二运动机构连接到第一运动机构，并且在与第一方向相交的第一水平面上是可运动的。抓持单元连接到第二运动机构，并且保持物体被拾取。第三运动机构被设置在第一运动机构，第二运动机构和抓持单元下方，并且在第一方向上是可运动的。第四运动机构连接到第三运动机构，并且在与第一水平面相对的第二水平面上是可运动的。传送装置连接到第四运动机构，并且装载和传送由抓持单元抓持的物体。
[0030]在下文中，根据本实施例的货物搬运设备和方法将参照附图详细地描述。在如下所述的实施例中，由相同的附图标记指定的元件执行相同的操作，并且这些元件的重复描述将被省略。
[0031](第一实施例)
[0032]根据第一实施例的货物搬运设备将参照图1说明。
[0033]根据第一实施例的货物搬运设备100包括:第一竖直构件101，第二竖直构件102，第三竖直构件103，第四竖直构件104，第五竖直构件105，第六竖直构件106，第一水平构件107，第二水平构件108，第三水平构件109，第四水平构件110，第一竖直运动机构111，水平运动机构112，第一深度方向运动机构113，抓持单元运动机构114，抓持单元115，第二竖直运动机构116，第二深度方向运动机构117和传送装置118。
[0034]第一竖直运动机构111也被称为第一运动机构，并且水平运动机构112和第一深度方向运动机构113的组合也被称为第二运动机构。第二竖直运动机构116也被称为第三运动机构，并且第二深度方向运动机构117也被称为第四运动机构。
[0035]第一竖直构件101，第二竖直构件102，第三竖直构件103，第四竖直构件104，第五竖直构件105，第六竖直构件106，第一水平构件107，第二水平构件108，第三水平构件109和第四水平构件110是形成货物搬运设备100的框架的支撑构件，并且它们一起也被称为底座。
[0036]根据本实施例的底座以下面的方式形成。第一竖直构件101，第三竖直构件103和第五竖直构件105以每个构件的一端接地并且每个构件的另一端连接到第一水平构件107这样的方式竖立。第二竖直构件102，第四竖直构件104和第六竖直构件106以每个构件的一端接地并且每个构件的另一端连接到第二水平构件108这样的方式竖立。第三水平构件109以一端连接到第三竖直构件103连接的位置附近并且另一端连接到第四竖直构件104连接的位置附近的方式水平连接到第一水平构件107和第二水平构件108。第四水平构件110以一端连接到第五竖直构件105连接的位置附近并且另一端连接到第六竖直构件106连接的位置附近的方式水平连接到第一水平构件107和第二水平构件108。
[0037]底座不限于上述的形状，但也可以形成用于支撑第一竖直运动机构111，水平运动机构112，第一深度方向运动机构113，抓持单元运动机构114，抓持单元115，第二竖直运动机构116，第二深度方向运动机构117和传送装置118。
[0038]第一竖直运动机构111连接到底座的第三竖直构件103，第四竖直构件104，第五竖直构件105和第六竖直构件106，从而在竖直方向(Y轴方向)是可运动的。例如，导