一种物流机器人自动装卸系统的制作方法

本发明涉及物流机器人的技术领域，尤其涉及一种物流机器人自动装卸系统。

背景技术：

目前的物流运输市场，货物集装箱装车依旧需要依靠人工完成，费时费力，无法满足物流运输的高效需求。现有的两项自动装卸货系统，一是自动仓储系统，针对的是规则化的货物和规则化的货架，不能满足物流行业货物不规则、位置不固定、无货架码垛的应用场景；另一项自动装卸货系统是应用于流水线的机械臂取货、上货的系统，针对的是固定空间中的单一货物的应用，也不能满足物流领域中装卸空间是移动的、货物是不规则的应用场景。本发明涉及的一种装卸货自动化装备应用在物流行业中，具有满足装卸货空间不规则、货物大小不固定、能灵活移动的特点，能满足物流领域对装卸货自动化的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：一种能满足物流行业中集装箱、货柜车装卸货要求的自动装卸系统，该系统能适应装卸货空间不规则、货物大小不固定等情形，本自动装卸系统具有灵活、效率高等特点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种物流机器人自动装卸系统，包括运输机构、安装在运输机构上的升降机构、安装在升降机构上的支架、均安装在支架上的传送机构和装卸机械臂机构；运输机构包括底板和转动式安装在底板上的车轮；升降机构安装在底板上，支架的其中一部分安装在升降机构上，支架的其余部分悬空，装卸机械臂机构安装在支架悬空部分的末端上，传送机构包括安装在支架上的驱动电机、安装在驱动电机输出端上的驱动轮、均转动式安装在支架上的从动轮和加紧轮、套在驱动轮和从动轮上的送料皮带；加紧轮位于送料皮带的下方并挤压送料皮带的下表面，支架的两侧均设有支撑柱和护栏带，支撑柱固定在支架上，护栏带固定在支撑柱上，护栏带位于送料皮带的两侧。通过运输机构的运输和升降机构的调整能将装卸机械臂机构移动到所需要的卸货空间内，装卸机械臂机构夹取货物后放置在送料皮带上即可将货物进行卸货，或将货物放在送料皮带上送至装卸机械臂机构处，装卸机械臂机构将货物放置进装货空间内。

进一步的是：物流机器人自动装卸系统还包括安装在支架上的液压支撑机构；液压支撑机构包括液压支撑组和安装在液压支撑组上的直轴、转动式安装在直轴上的支撑轮；液压支撑组包括支撑液压缸和加固杆；支撑液压缸的缸体固定在支架的下端，加固杆的一端与支架固定连接，加固杆的另一端与支撑液压缸的缸体固定连接，液压支撑组有两组，沿着送料皮带的运动方向上看，两组液压支撑组分居支架下端的两侧；直轴的两端分别与两组液压支撑组的支撑液压缸的输出轴固定连接，支撑轮有两个，两个支撑轮分别转动式安装在直轴的两端。支架的悬空部分移动到装卸空间内的时候，液压支撑机构可以为支架悬空部分提供支撑，避免支架悬空端受到货物的重力过大而塌下，支撑液压缸输出端的支撑轮可以便于支架在装卸空间内随意调整位置。

进一步的是：从动轮和加紧轮均有若干个，若干个从动轮和加紧轮均沿着送料皮带的运动方向均匀分布，所有的加紧轮均位于送料皮带的下方并挤压送料皮带的下表面，从动轮位于送料皮带内并挤压送料皮带的上表面。加紧轮可以加大送料皮带的预紧力，避免送料皮带打滑，多个从动轮可以提高送料皮带上端的支撑力。

进一步的是：支架的两端的支撑柱均有若干个，若干个支撑柱沿着送料皮带的运动方向均匀分布，沿着送料皮带运动方向上看，送料皮带的截面呈v形，护栏带的截面呈圆弧状；位于送料皮带两侧的护栏带的内圆弧面相对，护栏带的外圆弧面与送料皮带相切。送料皮带的截面呈v形和护栏带均可以防止货物从送料皮带的两侧掉落。

进一步的是：装卸机械臂机构包括支撑板、固定在支撑板上的底座、转盘、均安装转盘上的第一伺服电机和第二伺服电机、第一摆动臂、第二摆动臂、均安装在第二摆动臂上的第三伺服电机和机械手；支撑板固定在支架悬空部分的末端上，第一伺服电机竖直设置，第一伺服电机的输出端与底座固定连接，第二伺服电机和第三伺服电机均水平设置且相互平行，第二伺服电机的输出端和第三伺服电机的输出端均与第一摆动臂固定连接，机械手安装在第二摆动臂的末端。装卸机械臂机构活动灵活，机械手可以沿任何方向和角度抓取货物。

进一步的是：支撑板上设有激光雷达和双目摄像头。激光雷达和双目摄像头均可以探测货物的形状、位置等参数。

进一步的是：物流机器人自动装卸系统还包括驻车稳固组件；驻车稳固组件包括固定在底板侧面上的固定杆，固定在固定杆上的驻车液压缸、安装在驻车液压缸输出端的吸盘；驻车液压缸的伸缩杆朝下竖直设置且驻车液压缸的缸体固定在固定杆上。物流机器人自动装卸系统在装卸货物的时候，驻车稳固组件可以将物流机器人自动装卸系统稳固在地面上，防止物流机器人自动装卸系统移动。

进一步的是：升降机构包括第一剪叉组件、第二剪叉组件和驱动组件；第一剪叉组件和第二剪叉组件分居底板前进方向的两侧，第一剪叉组件和第二剪叉组件均包括从上往下依次连接的多层剪叉单元；剪叉单元包括内剪叉臂和外剪叉臂；最下端的内剪叉臂和外剪叉臂的一端均与底板铰接，最上端的内剪叉臂和外剪叉臂的一端均与支架铰接，其余的内剪叉臂和外剪叉臂的一端分别与相邻层的外剪叉臂和内剪叉臂的一端铰接，同一层的剪叉单元的内剪叉臂和外剪叉臂在中部处相互铰接，驱动组件包括第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆、第一驱动液压缸、第二驱动液压缸；第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的两端均分别与第一剪叉组件和第二剪叉组件中相同层数上的内剪叉臂固定连接，第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆从上往下依次平行设置，第一驱动杆的两端固定在最上端的内剪叉臂上，第四驱动杆的两端固定在最下端的内剪叉臂上，沿着第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的轴线方向上看，第一驱动杆和第三驱动杆位于内剪叉臂的左端、第二驱动杆和第四驱动杆位于内剪叉臂的右端；第一驱动液压缸的缸体固定在第二驱动杆上，第一驱动液压缸的输出端固定在第一驱动杆上，第二驱动液压缸的缸体固定在第四驱动杆上，第二驱动液压缸的输出端固定在第三驱动杆上。升降机构可以带动支架以及支架上的装卸机械臂机构、传送机构到合适的高度。

进一步的是：车轮、送料皮带、支撑轮的运动方向相同，装卸机械臂机构位于送料皮带的末端处。便于控制物流机器人自动装卸系统移动到装卸空间内。

进一步的是：底板上设有拖拉手柄，拖拉手柄位于底板前进方向的前端，拖拉手柄的末端设有握环。便于工人拖动物流机器人自动装卸系统移动。

总的说来，本发明具有如下优点：

一种物流机器人自动装卸系统，能满足物流行业中集装箱、货柜车装卸货要求的自动化装备，具有克服装卸货空间不规则、货物大小不固定等难题，本发明结构简单、移动灵活。由于采用车载的方式，能灵活的移动设备，满足物流车位置不固定的特点。升降机构采用液压可调节的方式，能灵活的改变传送机构和机械手的高度，能满足不同物流车的装卸要求。机械手的活动角度灵活，能满足货柜车内有限空间的限制。支架悬空部分采用液压轮支撑，支架能伸入装卸的空间内，也能承受机械臂抓取不同重量货物。激光雷达和双目摄像头实时对装卸过程进行监控，使机械手抓取更快速稳固，定位更精准。传送机构、装卸机械臂机构、激光雷达和双目摄像头、固定于同一机械结构上，它们的位置相对坐标固定，对空间探测、定位、路径规划极为便利。

附图说明

图1是物流机器人自动装卸系统的左视图。

图2是物流机器人自动装卸系统的结构示意图。

图3是传送机构和装卸机械臂机构的结构示意图。

图4是图3中a处的放大视图。

图5是运输机构和升降机构的左视图。

图6是运输机构和升降机构的前视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为支架，2为装卸机械臂机构，3为底板，4为车轮，5为驱动电机，6为驱动轮，7为从动轮，8为加紧轮，9为送料皮带，10为支撑柱，11为护栏带，12为液压支撑机构，13为液压支撑组，14为直轴，15为支撑轮，16为支撑液压缸，17为加固杆，18为支撑板，19为底座，20为转盘，21为第一伺服电机，22为第二伺服电机，23为第一摆动臂，24为第二摆动臂，25为第三伺服电机，26为机械手，27为驻车稳固组件，28为固定杆，29为驻车液压缸，30为吸盘，31为第一剪叉组件，32为第二剪叉组件，33为驱动组件，34为剪叉单元，35为内剪叉臂，36为外剪叉臂，37为第一驱动杆，38为第二驱动杆，39为第三驱动杆，40为第四驱动杆，41为第一驱动液压缸，42为第二驱动液压缸，43为拖拉手柄，44为握环，45为控制箱，46为激光雷达，47为双目摄像头，48为升降机构。

为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：下文所说的上下方向与图1的上下方向一致，所说的前后方向与图1的左右方向一致，所说的左右方向与图1投影方位的前后方向一致。

结合图1、图2、图3、图4所示，一种物流机器人自动装卸系统，包括运输机构、安装在运输机构上的升降机构、安装在升降机构上的支架、均安装在支架上的传送机构和装卸机械臂机构；运输机构可以带动升降机构、支架、传送机构、装卸机械臂机构移动。运输机构包括底板和转动式安装在底板上的车轮；车轮有四个，四个车轮转动式安装在底板的下表面。升降机构安装在底板上，支架是一个框架，支架的其中一部分(前面部分)安装在升降机构上，支架的其余部分(后面部分)悬空，装卸机械臂机构安装在支架悬空部分的末端上(最后端)。传送机构包括安装在支架上的驱动电机、安装在驱动电机输出端上的驱动轮、均转动式安装在支架上的从动轮和加紧轮、套在驱动轮和从动轮上的送料皮带；送料皮带呈环状，驱动轮和从动轮设有轮齿，送料皮带设有轮齿，驱动轮和从动轮均位于送料皮带内，驱动轮和从动轮的轮齿与送料皮带的轮齿配合。加紧轮位于送料皮带的下方并挤压送料皮带的下表面，加紧轮可以增加送料皮带的预紧力，防止送料皮带打滑。支架的两侧(左右两侧)均设有支撑柱和护栏带，支撑柱竖直固定在支架上，护栏带固定在支撑柱上，护栏带位于送料皮带的两侧(左右两侧)，护栏带防止货物从送料皮带的两侧(左右两侧)掉落。工作的时候，车轮带动升降机构、传送机构以及装卸机械臂机构移动，装卸机械臂机构和部分传送机构会进入到货柜内。

物流机器人自动装卸系统还包括安装在支架上的液压支撑机构；液压支撑机构包括液压支撑组和安装在液压支撑组上的直轴、转动式安装在直轴上的支撑轮；液压支撑组包括支撑液压缸和加固杆；支撑液压缸竖直设置，支撑液压缸的缸体固定在支架的下表面，加固杆倾斜设置，加固杆的一端与支架的下表面固定连接，加固杆的另一端与支撑液压缸的缸体固定连接，液压支撑组有两组，沿着送料皮带的运动方向上看，两组液压支撑组分居支架下端的两侧(左右两侧)；直轴的两端分别与两组液压支撑组的支撑液压缸的输出轴固定连接，两组液压支撑组的支撑液压缸可以同时带动直轴向下移动，直轴水平设置，支撑轮有两个，两个支撑轮分别转动式安装在直轴的两端，直轴下移的时候回带动支撑轮向下移动。在装卸货物的时候，液压支撑机构的支撑液压缸会间接带动支撑轮向下移动到货柜的底部，支撑轮能在货柜的底面滚动，车轮和支撑轮能够同时移动调节装卸机械臂机构在货柜内的位置。

从动轮和加紧轮均有若干个，若干个从动轮和加紧轮均沿着送料皮带的运动方向均匀分布。所有的加紧轮均位于送料皮带的下方并挤压送料皮带的下表面。从支架的前端到支架的后端均转动式安装有加紧轮，所有加紧轮都挤压送料皮带的下表面为送料皮带提供预紧力，防止送料皮带打滑。从动轮均位于环状的送料皮带内并挤压送料皮带的上表面，主动轮位于送料皮带的前端。其中一个从动轮位于送料皮带的后端，其余从动轮位于主动轮和后端的从动轮之间，其余的从动轮向上挤压送料皮带，其余的从动轮可以提供一个支撑力，防止送料皮带因货物过重而向下塌落。

支架的两端的支撑柱均有若干个，若干个支撑柱沿着送料皮带的运动方向均匀分布，支撑柱用来固定护栏带，支撑柱的个数根据护栏带和送料皮带的长度设置。沿着送料皮带运动方向上看，送料皮带的截面呈v形，护栏带的截面呈圆弧状；位于送料皮带两侧的护栏带的内圆弧面相对，两个护栏带的内圆弧面均朝向送料皮带的中心，护栏带的外圆弧面与送料皮带相切，外圆弧面与送料皮带贴合，防止很小的货物从护栏带与送料皮带之间掉落。护栏带以及送料皮带的截面呈v形都可以有效防止货物从送料皮带左右两侧掉落，

装卸机械臂机构包括支撑板、固定在支撑板上的底座、转盘、均安装转盘上的第一伺服电机和第二伺服电机、第一摆动臂、第二摆动臂、均安装在第二摆动臂上的第三伺服电机和机械手；支撑板固定在后端的末端上，第一伺服电机竖直设置，第一伺服电机的输出端与底座固定连接，第二伺服电机和第三伺服电机均水平设置且相互平行，第二伺服电机的输出端和第三伺服电机的输出端均与第一摆动臂固定连接，机械手安装在第二摆动臂的末端。第一伺服电机启动的时候，第一伺服电机的输出端与底座固定连接，第一伺服电机的机体与转盘固定连接，底座固定不懂，转盘和第一伺服电机的机体一起在平面内转动。第一伺服电机的机体固定在转盘上，输出端与第一摆动臂固定连接，第二伺服电机控制第一摆动臂前后摆动。第三伺服电机的机体固定在第二摆动臂上，输出端与第一摆动臂固定连接，第三伺服电机可以控制第二摆动臂上下摆动，第二摆动臂上下摆动。

支撑板上设有激光雷达和双目摄像头。激光雷达和双目摄像头探测方向均指向支架的后端，使用本系统的时候，支架的后端位于货柜内并指向货物，因此激光雷达和双目摄像头能够指向货物并探测货物。车轮、送料皮带、支撑轮的运动方向相同，装卸机械臂机构位于送料皮带的末端处，只要将运输机构向后端移动，装卸机械臂机构就可以伸进货柜内，装卸机械臂机构会位于货柜的最里面。送料皮带可以正转和反转，即可以将货物从前端运输到后端，也可以从后端运输到前端，装卸机械臂机构位于送料皮带的后端。装卸机械臂机构可以将货柜的货物夹取到送料皮带上，也可以从送料皮带夹取放进货柜。

结合图1、图2、图5、图6所示，物流机器人自动装卸系统还包括驻车稳固组件；驻车稳固组件包括固定在底板侧面上的固定杆，固定在固定杆上的驻车液压缸、安装在驻车液压缸输出端的吸盘；驻车液压缸的伸缩杆朝下竖直设置且驻车液压缸的缸体固定在固定杆上。装卸机械臂机构在夹取货物过程中可能会使运输机构发生移动，运输机构移动到合适位置后，驻车液压缸的伸缩杆向下伸出，然后吸盘会吸在地面上，防止车轮带动运输机构移动。驻车稳固组件有四个，其中两个驻车稳固组件位于底板的右边，另外两个位于底板的左边。

升降机构包括第一剪叉组件、第二剪叉组件和驱动组件；第一剪叉组件和第二剪叉组件分居底板前进方向的两侧，第一剪叉组件位于底板上表面的左边，第二剪叉组件位于底板上表面的右边。第一剪叉组件和第二剪叉组件均包括从上往下依次连接的多层剪叉单元，第一剪叉组件和第二剪叉组件的剪叉单元的层数一样，第一剪叉组件和第二剪叉组件的每一层剪叉单元一一等高对应分布。剪叉单元包括内剪叉臂和外剪叉臂；在同一个剪叉单元中，内剪叉臂的中间和外剪叉臂的中间相互铰接。最下端的内剪叉臂和外剪叉臂的一端均与底板铰接，最上端的内剪叉臂和外剪叉臂的一端均与支架铰接，在最下端的剪叉单元中，该剪叉单元的内剪叉臂和外剪叉臂的下端均与底板铰接；在最上端的剪叉单元中，该剪叉单元的内剪叉臂和外剪叉臂的上端均与支架铰接。其余的内剪叉臂和外剪叉臂的一端分别与相邻层的外剪叉臂和内剪叉臂的一端铰接。其余的剪叉单元中，每个剪叉单元的内剪叉臂的下端和外剪叉臂的下端分别与下一层剪叉单元的外剪叉臂和内剪叉臂的上端铰接；每个剪叉单元的内剪叉臂的上端和外剪叉臂的上端分别与上一层剪叉单元的外剪叉臂和内剪叉臂的下端铰接。内剪叉臂的两端跟外剪叉臂铰接，外剪叉臂的两端跟内剪叉臂铰接。同一层的剪叉单元的内剪叉臂和外剪叉臂在中部处相互铰接。驱动组件包括第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆、第一驱动液压缸、第二驱动液压缸。第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的两端均分别与第一剪叉组件和第二剪叉组件中相同层数上的内剪叉臂固定连接。第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的左端均与第一剪叉组件上的内剪叉臂连接，第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的右端均与第二剪叉组件上的内剪叉臂连接。第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆从上往下依次平行设置，第一驱动杆的两端固定在最上端的内剪叉臂上，第一驱动杆的左端固定在第一剪叉组件最上端的内剪叉臂的前端，第一驱动杆的右端固定在第二剪叉组件最上端的内剪叉臂的前端。第四驱动杆的两端固定在最下端的内剪叉臂上，第四驱动杆的左端固定在第一剪叉组件最下端的内剪叉臂的后端，第四驱动杆的右端固定在第二剪叉组件最下端的内剪叉臂的后端。

沿着第一驱动杆、第二驱动杆、第三驱动杆、第四驱动杆的轴线方向上看(从第一剪叉组件往第二剪叉组件的方向上看)，第一驱动杆和第三驱动杆位于内剪叉臂的左端、第二驱动杆和第四驱动杆位于内剪叉臂的右端，即从图1上看，第一驱动杆和第三驱动杆在前端，第二驱动杆和第四驱动杆在后端，第一驱动杆位于第三驱动杆正上方，第二驱动杆位于第四驱动杆正上方；第一驱动液压缸的缸体固定在第二驱动杆上，第一驱动液压缸的输出端固定在第一驱动杆上，第二驱动液压缸的缸体固定在第四驱动杆上，第二驱动液压缸的输出端固定在第三驱动杆上，第一驱动液压缸和第二驱动液压缸均有两个，两个第一驱动液压缸之间相互平行且并排设置，两个第二驱动液压缸之间相互平行且并排设置，并排设置能够为升降机构提供更加充足的抬升力，防止装卸货物时候剪叉单元能承受的重力太小。两个第一驱动液压缸分别位于两个第二驱动液压缸的正上方，通过两个第一驱动液压缸和两个第二驱动液压缸同时伸缩，实现第一剪叉组件和第二剪叉组件同步上升或者下降。

底板上设有拖拉手柄，拖拉手柄位于底板前进方向的前端，拖拉手柄的末端设有握环。拖拉手柄位于底板的后端，拖拉手柄的一端与底板固定连接，拖拉手柄的另一端设有握环。

本物流机器人自动装卸系统的工作原理：利用拖拉手柄和握环将运输机构移动到需要装卸的地方同时利用升降机构调整支架和传送机构的高度，使有机械手的一端伸入汽车的货柜内，液压支撑机构支撑液压缸向下伸出来支撑支架、传送机构和装卸机械臂机构，支撑轮在货柜的底面上滚动来调节传送机构和机械手的位置，。运输机构移动到合适位置后利用驻车液压缸将吸盘下载地面上，防止运输机构被意外移动。启动传送机构和装卸机械臂机构，需要装货时候，把货物放在送料皮带上，送料皮带将货物从一端运送到有机械手的一端，机械手将货物夹取并放在货柜内；需要卸货的时候，机械手抓取货柜内的货物放在送料皮带上，送料皮带将货物运出货柜后再移动到其他指定的地方。无论是装货还是卸货，机械手可以依靠激光雷达、双目摄像头和根据设定的程序按照一定的规则摆放货物，也可以识别货物的位置、大小、形状进行夹取货物。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。