装卸货一体机及集装箱自动装卸货系统的制作方法

本发明涉及装卸货机械技术领域，涉及一种装卸货一体机及集装箱自动装卸货系统。

背景技术：

集装箱货运是物流运输的主要方式。

现有技术中，集装箱装卸货的主要方式及主要问题包括：

1、叉车装卸货。将叉车开入集装箱内，执行装卸任务。由于集装箱内空间有限，叉车运动不便，需要反复出入集装箱进行装卸工作，装卸效率低。

2、平移推送式伸缩机。通过伸缩机与集装箱体的搭接，完成货物装卸。但由于伸缩机只能配合安装在集装箱，这种方式通常不适用于箱式产品的装卸，需要人工参与。

3、针对箱式货物，存在纸箱标准不统一，尺寸规格多样，传统的装卸货设备智能化程度低，不适用于流程化装卸货物处理。

4、现有技术中没有解决集装箱装卸货流程化管理的问题，货物出箱后需要进一步借住其他转运设备运输。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术问题之一，针对集装箱货运装卸货的问题，提供一种适用于集装箱装卸货的装卸货一体机，以及，集装箱自动装卸货系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一些实施例首先提供一种，装卸货一体机，包括：

底座架；

支架：设置在底座架上，沿其高度方向设置有第一提升导轨、第二提升导轨；

引拨梁：经梁座安装在第一提升导轨，所述梁座连接第一升降驱动机构，以驱动梁座沿支架高度方向运动；所述引拨梁与梁座间设置有相对行走结构，所述引拨梁连接第一行走驱动机构，以驱动引拨梁沿梁座行走；

第一吸盘组件：包括第一吸盘座及排列安装在第一吸盘座上的若干第一吸盘，所述第一吸盘座可转动安装在引拨梁的端部，所述第一吸盘座连接转动驱动机构，以驱动第一吸盘座相对引拨梁转动；

周转平台：安装在第二提升导轨上，位于引拨梁的下方，连接第二升降驱动机构，以驱动周转平台沿支架高度方向运动；

控制器：连接第一升降驱动机构、第二升降驱动机构、第一行走驱动机构、转动驱动机构。

本发明一些实施例中，进一步包括输送辊段，与周转平台搭接，且，二者之间转动连接；

所述周转平台沿第一方向输送货物，所述输送辊段沿第二方向输送货物，所述第二方向与第一方向垂直。

本发明一些实施例中，进一步包括：

拆垛码垛输送段：沿输送方向设置在输送辊段的后方，输送辊段与拆垛码垛输送段可转动连接；

第二吸盘组件：包括第二吸盘座及排列安装在第二吸盘座上的若干第二吸盘；

第二支架：安装在底座架上，沿第二支架高度方向设置有第三行走轨；

第二吸盘座安装在第三行走轨上，连接第三升降驱动机构，以驱动第二吸盘座沿第二支架高度方向运动，第二吸盘朝向拆垛码垛输送段的输送端面。

本发明一些实施例中，拆垛码垛输送段包括：

第一固定输送段：包括第一固定架及设置在其上的第一固定输送机构，所述输送辊段与第一固定输送段转动连接；

第二固定输送段：与第一固定输送段间隔设置，包括第二固定架及设置在其上的第二固定输送机构；

伸缩输送段，设置在第一固定输送段和第二固定输送段之间，包括：

第一承载板：连接至第一固定架；

第二承载板：连接至第二固定架；

输送辊：数量为若干个；

剪叉伸缩杆组：包括若干轴接设置的剪叉杆，靠近第一固定架一端的两个剪叉杆分别铰接至第一固定架，两铰接点呈上下间隔设置，位于上方的铰接点处设置有输送辊；靠近第二固定架一端的两个剪叉杆分别铰接至第二固定架，两铰接点呈上下间隔设置，位于上方的铰接点处设置有输送辊；剪叉伸缩杆组中，两相邻剪叉杆位于上方的铰接点处设置有输送辊；

所述底座架上设置有第四行走轨，第一固定架和第二固定架均安装在第四行走轨上。

本发明一些实施例中，进一步包括图像采集器，用于采集最靠近装卸货一体机一侧的货物信息，所述控制器与图像采集器链接，根据其采集的图像信息控制第一升降驱动机构、第二升降驱动机构、第一行走驱动机构、转动驱动机构的运动。

本发明一些实施例中，沿输送辊段的侧边设置有调整板，所述调整板的两端部呈向输送辊段外侧弯曲的弧形。

本发明一些实施例中，所述底座架设置在agv小车上，所述小车底部装有万向轮及舵轮。

本发明一些实施例中进一步提供一种集装箱自动装卸货系统，包括前述的装卸货一体机；进一步包括：

输送轨道：包括一伸缩端，其伸缩端与装卸一体机的卸货端连接，用于推送装卸一体机，及货物输送；

消杀间：用于货物消毒处理，所述输送轨道经消杀间通过；

码垛机构：沿输送方向位于消杀间的后方，包括多自由度码垛机械手，设置在伸缩输送轨道的边侧，用于对货物码垛处理；

控制系统：用于控制输送轨道、消杀间及码垛机构的工作；

所述装卸一体机的横向宽度小于集装箱箱体腔的宽度，可被移送配置在集装箱内，用于集装箱内取货。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第一视觉检测机构：设置在伸缩输送轨道的边侧或上方，沿输送方向位于码垛机构的前端，用于提取装卸一体机释放至伸缩输送轨道的货物的第一图像信息；

换向拨叉：沿货物输送方向，设置在第一视觉检测机构的后方，可转动安装在输送轨道边侧，连接转动驱动机构，所述转动驱动机构连接控制系统；

所述控制系统采集第一图像信息，并基于第一图像信息，提取货物尺寸，并在货物尺寸超宽时生成转动驱动机构的控制信号。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第二视觉检测机构：设置在输送轨道的边侧或者上方，沿输送方向位于码垛机构的前端，用于提取输送货物的第二图像信息；

拆层机构：沿货物输送方向，设置在第二视觉检测机构的后方，用于多层货物的拆层处理；所述拆层机构连接控制系统；

所述控制系统采集第二图像信息，基于第二图像信息判断货物层数是否大于1，并在大于1时控制拆层机构执行拆层工作。

本发明一些实施例中，沿货物输送方向，所述第二视觉检测机构位于第一视觉检测机构的后方。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第三视觉检测机构：设置在输送轨道的边侧，沿输送方向位于码垛机构的前端，或，与码垛机构并行设置在输送轨道的两侧，用于采集货物的第三图像信息；

所述控制系统采集第三图像信息，并根据第三图像信息，基于第三图像信息，生成码垛机械手的转动控制信号，使码垛机械手每次夹取时，与货物的相对夹持角度相同。

本发明提供的装卸货一体机及集装箱自动装卸货系统，其有益效果在于：

1、装卸货一体机可置于集装箱内，占用空间小，可自动完成多层货物的装卸货处理，装卸货效率高。

2、适应疫情要求，可完成货物装卸、消杀全流程处理。

3、配置多视觉系统，可完成方向调整、拆层处理等，保证货物装卸工作的规范化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为装卸货一体机结构示意图；

图2为装卸货一体机结构示意图；

图3为装卸货一体机吸取顶层货物结构示意图；

图4为装卸货一体机吸取下层货物结构示意图；

图5为装卸货一体机吸取底层货物结构示意图；

图6为调整板局部放大图；

图7为拆垛码垛输送段结构示意图；

图8为集装箱自动装卸货系统结构示意图；

1-底座架，101-agv小车，1011-万向轮，102-第四行走轨；

2-支架，201-第一提升导轨，202-第二提升导轨；

3-引拨梁，301-梁座，

4-托盘滚，401-托盘架，402-辊组，

5-第一吸盘组件，501-第一吸盘座，502-第一吸盘；

6-储气罐；

7-输送辊段；

8-轴一；

9-拆垛码垛输送段，901-第一固定架，902-第一固定输送机构，903-第二固定架，904-第二固定输送机构，905-第一承载板，906-第二承载板，907-输送辊，908-剪叉伸缩杆组；

10-第二吸盘组件，1001-第二吸盘座，1002-第二吸盘；

11-第二支架，1101-第三行走轨；

12-调整板，1201-弧形段；

13-输送轨道；

14-消杀间；

15-码垛机械手；

16-取料工位；

17-第一视觉检测机构；

18-拨叉；

19-第二视觉检测机构；

20-拆层机构；

21-轴二；

22-装卸货一体机；

23-集装箱；

24-护栏；

25-第三视觉检测机构。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”，“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，不用于暗指相对重要性。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明第一实施例提供一种装卸货一体机，可用于集装箱车辆等运输设施的装卸货处理。

装卸货一体机，结构参考图1和图2，包括：

底座架1，作为整个装卸货一体机的支撑基础，为了方便移动，底座架1的底部可设置滚轮；更进一步的，为例提高可操控性，可将底座架1设置在agv小车101上，agv小车的底部安装有舵轮及万向轮1011，这种结构将装卸货一体机整个设备设置于智能行走小车上面，而底座架1作为智能行走小车主要承受外部负载单元，可使整体设备依照实际工况自由运动；

支架2：设置在底座架1上，沿其高度方向设置有第一提升导轨201、第二提升导轨202；具体的，支架2包括间隔设置的双侧立柱，第一提升导轨201设置在双侧立柱相对的一侧(内侧)，第二提升导轨202设置在双侧立柱的前端面，此处，定义装卸货一体机工作时，朝向货物的一面为前端面；本实施例中，支架2包括两两相对的四根立柱，则，位于前侧得两根立柱上设置有第二提升导轨202，四根立柱上均设置有第一提升导轨201；第一提升导轨201余第二提升导轨202的方向平行，均是沿支架2的高度方向；

引拨梁3：经梁座301安装在第一提升导轨201，梁座301上可设置卡块，卡接在第一提升导轨201内，梁座301连接第一升降驱动机构，以驱动梁座301沿支架2高度方向运动；引拨梁3与梁座301间设置有相对行走结构，例如，可在梁与梁座301配合的一面设置轨道，梁座301上设置卡块，卡接在梁座301的轨道内；引拨梁3连接第一行走驱动机构，以驱动引拨梁3沿梁座301行走；引拨梁3相对梁座301行走的方向与第一提升导轨201的方向垂直；基于上述结构，梁可以在高度方向和前后方向上做双自由度行走，以适应不同高度、不同深度的货物的位置，此处所述的深度，使指货物相对集装箱箱扣的位置；

第一吸盘组件5：包括第一吸盘座501及排列安装在第一吸盘座501上的若干第一吸盘502，第一吸盘座501可转动安装在引拨梁3的端部，第一吸盘座501连接转动驱动机构，以驱动第一吸盘座501相对引拨梁3转动；第一吸盘组件用于吸取待装卸的货物，为了保证工作面积，第一吸盘座501上呈行、呈列排布有多个第一吸盘502；第一吸盘502为气动吸盘，底座架1上还设置储气罐6，用于为第一吸盘502供气；

周转平台4：包括托盘架401和设置在托盘架上端面的辊组，托盘架401安装在第二提升导轨202上，位于引拨梁3的下方，连接第二升降驱动机构，以驱动周转平台4沿支架2高度方向运动；周转平台4可在支架2高度方向上行走，以靠近或远离引拨梁3，配合第一吸盘组件5工作；

控制器：连接第一升降驱动机构、第二升降驱动机构、第一行走驱动机构、转动驱动机构。

为了适用于集装箱，装卸一体机的横向宽度小于集装箱箱体腔的宽度，以使装卸货一体机可被移送配置在集装箱内，用于集装箱内装货、卸货。

执行装卸工作时，打开集装箱23后门，移动底座架1至集装箱内。为防止位置不准导致装卸事故，前两排货物的装卸需人工监测。以卸货工作为例，由靠近集装箱箱门位置的货物开始进行卸货。

参考图3至图5，为取放不同层货物时，第一吸盘机构5工作状态图。

调整引拨梁3的高度位置，使梁座301沿第一提升导轨201行走，对准最外层、最上层的货物；调整引拨梁3的前后位置，使引拨梁3沿梁座301上的轨道向靠近最外层、最上层货物的方向行走；调整周转平台4的位置，使托盘架401沿第二提升导轨202的方向行走，运动至第一吸盘组件的下方。

通常，最上层的货物是沿集装箱顶堆放的，第一吸盘组件不能运动至货物的上方，通过吸取货物侧边的方式卸货。根据第一吸盘502设置数量的多少，决定了一次取货的数量。以箱式货物为例，第一吸盘502的数量越多，每次可吸取的货箱的数量越多。周转平台4的最佳位置是位于第一吸盘502可吸取的位于最下方的一个货箱的下端面。当第一吸盘502吸取货箱后，调整引拨梁3的位置，使其沿梁座301行走，向后方拉动货箱至周转平台4上。每次可吸取多层货物。置于周转平台4上的货物将向后方输送。

最上部的货箱取完后，视情况调整第一吸盘座501的角度，向集装箱底部的方向转动。进一步移动引拨梁3，使其移动至货箱的上方，气动第一吸盘502，吸取货箱。此时，可吸取一层多个货物。取货完成后，移动引拨梁3，向后行走至周转平台4的上方。置于周转平台4上的货物将向后方输送。

随装卸工作的进行，随时移动底座架1，以使装卸一体机配合装卸工作。

本发明一些实施例中，进一步包括图像采集器，朝向待集装箱内待装卸的货物，用于采集最靠近装卸货一体机一侧的货物信息，控制器与图像采集器链接，根据其采集的图像信息控制第一升降驱动机构、第二升降驱动机构、第一行走驱动机构、转动驱动机构的运动。

具体的，基于图像采集器采集的图像信息，分析前排货箱的排列，根据货箱排列的尺寸、上端部于车顶之间的间距、货箱的尺寸、边界等，判断第一吸盘组件的启动工作位置、工作状态。例如，若判断货箱顶与车顶之间的距离可容纳第一吸盘组件，则第一吸盘组件5运动至车顶、转动吸取单层货物，否则，吸取多层货物。若判断顶层货物靠近车顶，则第一吸盘组件5首次吸取对准最上部的几层货物，周转平台4对准第一吸盘组件5可吸取的货物的最下一层货物，止挡下层货物，同时接取吸取的上层货物。例如，进行上层货物的取放时，以一次取2层货物为例，基于图像信息，寻找第二层货物的最低处，周转平台4移动至第三层货物的高度，止挡第三层货物。

本发明一些实施例中，进一步包括输送辊段7，与周转平台4搭接，且，二者之间转动连接；

周转平台4沿第一方向输送货物，输送辊段7沿第二方向输送货物，第二方向与第一方向垂直。输送辊段7输送转向，可控制整个装卸一体机的宽度尺寸。

输送辊段7可采用皮带传送辊、托辊等多种形式的传送结构。为解决输送辊段7与周转平台4之间的连接，可在周转平台4的边缘设置连接轴一8，输送辊段7的边缘连接至轴一8处，使输送辊段7整体可沿轴一8转动。

输送辊段7的这种结构使其适用于配合周转平台4的高度。

本发明一些实施例中，进一步包括：

拆垛码垛输送段9：沿输送方向设置在输送辊段7的后方，输送辊段7与拆垛码垛输送段9可转动连接；

第二吸盘组件10：包括第二吸盘座1001及排列安装在第二吸盘座1001上的若干第二吸盘1002；

第二支架11：安装在底座架1上，沿第二支架11高度方向设置有第三行走轨1101；

第二吸盘座1001安装在第三行走轨1101上，连接第三升降驱动机构，以驱动第二吸盘座1001沿第二支架11高度方向运动，第二吸盘1002朝向拆垛码垛输送段9的输送端面。

第二吸盘组件10用于对多层货物进行拆层处理。前文所述，第一吸盘组件5的工作方式可能是拖拽式多层取货，为了便于后续处理，需要进行拆层处理。当判断拆垛码垛输送段9上输送的为多层货物时，将控制第二底盘组件10工作，逐层吸取最上层的货物，再置放在后方的拆垛码垛输送段9上。

为解决输送辊段7与拆垛码垛输送段9之间安装的问题，可在拆垛码垛输送段9上设置轴二21，输送辊段7与轴二21链接，可相对轴二21转动。基于上述结构，输送辊段7形成一种可双端转动的结构，可更换的配合多层货物的装卸工作。

本发明一些实施例中，拆垛码垛输送段结构参考图7，包括：

第一固定输送段：包括第一固定架901及设置在其上的第一固定输送机构902，输送辊段与第一固定输送段转动连接；

第二固定输送段：与第一固定输送段间隔设置，包括第二固定架903及设置在其上的第二固定输送机构904；

伸缩输送段，设置在第一固定输送段和第二固定输送段之间，包括：

第一承载板905：连接至第一固定架901；

第二承载板906：连接至第二固定架903；

输送辊907：数量为若干个；

剪叉伸缩杆组908：包括若干轴接设置的剪叉杆，靠近第一固定架901一端的两个剪叉杆分别铰接至第一固定架901，两铰接点呈上下间隔设置，位于上方的铰接点处设置有输送辊；靠近第二固定架903一端的两个剪叉杆分别铰接至第二固定架903，两铰接点呈上下间隔设置，位于上方的铰接点处设置有输送辊；剪叉伸缩杆组中，两相邻剪叉杆位于上方的铰接点处设置有输送辊；

底座架1上设置有第四行走轨102，第一固定架901和第二固定架902均安装在第四行走轨102上。

本发明一些实施例中，沿输送辊段7的侧边设置有调整板12，参考图6，调整板12的两端部呈向输送辊段外侧弯曲的弧形，形成弧形段1201，弧形段1201之间为平直段1202，平直段1202朝向货物侧端面。调整板12可对歪曲的货物方向进行调整，避免货物从输送辊上掉落。

以上以卸货为例说明了装卸货一体机的工作过程。装货过程与卸货过程相反，装货过程中，第二吸盘组件9用于码垛。

基于上述的装卸货一体机22，本发明一些实施例中进一步提供一种集装箱自动装卸货系统。参考图8.除包括前述的装卸货一体机22外，进一步包括：

输送轨道13：包括一伸缩端，其伸缩端与装卸一体机的卸货端连接，用于推送装卸一体机，及货物输送；输送轨道13可以为多段结构，为配合输送方向，可采用直线输送段、弯折输送段等多段组装的结构；装卸货一体机设置在agv小车上，当伸缩端伸缩作用时，将推拉agv小车运动，进而带动装卸货一体机适配货物位置；

消杀间14：用于货物消毒处理，所述输送轨道经消杀间通过；

码垛机构：沿输送方向位于消杀间的后方，包括多自由度码垛机械手15，设置在伸缩输送轨道的边侧，用于对货物码垛处理；

取料工位16：可设置多条，码垛机械手15取放的产品可被置放于取料工位16，可通过叉车进行下一步处理；

控制系统：用于控制输送轨道13、消杀间14及码垛机构的工作。

装卸货工作时，装卸货一体机22卸除的货物经输送轨道13向后方输送，进入消杀进14进行消毒处理，随后经码垛机构逐个置于取料工位16，供后续处理。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第一视觉检测机构17：可采用相机，设置在伸缩输送轨道的边侧或上方，沿输送方向位于码垛机构的前端，靠近装卸货一体机的出料位置，用于提取装卸一体机释放至伸缩输送轨道的货物的第一图像信息；

换向拨叉18：沿货物输送方向，设置在第一视觉检测机构17的后方，可转动安装在输送轨道13边侧，连接转动驱动机构，转动驱动机构连接控制系统；

控制系统采集第一图像信息，并基于第一图像信息，提取货物尺寸，并在货物尺寸超宽时生成转动驱动机构的控制信号。

由于消杀间14的宽度是固定的，考虑到货箱的尺寸、货箱在集装箱内的初始码放方向将影响其在输送轨道13上的输送姿态，若货箱尺寸超过消杀间14的宽度，将不能通过消杀间。可基于第一图像信息判断货物的尺寸是否超过消杀间14的宽度，在超过宽度时，拨叉18动作调整纸箱的方向，以使纸箱可通过消杀间14。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第二视觉检测机构19：设置在输送轨道13的边侧或者上方，沿输送方向位于码垛机构的前端，用于提取输送货物的第二图像信息；

拆层机构20：沿货物输送方向，设置在第二视觉检测机构19的后方，用于多层货物的拆层处理；拆层机构20也可以采用如装卸货一体机所述的吸盘机构，也可以采用机械手等其他形式，拆层机构20连接控制系统；

控制系统采集第二图像信息，基于第二图像信息判断货物层数是否大于1，并在大于1时控制拆层机构执行拆层工作。

前文所述，装卸货一体机也具有拆层功能，可以对两层货物进行拆层处理。若纸箱较薄，每次可能取大于两层的纸箱，此处进一步增加拆层功能，可以进一步进行拆层处理，保证最终经过消杀间14的是单层货物。

本发明一些实施例中，沿货物输送方向，第二视觉检测机构19位于第一视觉检测机构17的后方。

本发明一些实施例中，装卸货系统进一步包括：

第三视觉检测机构25：设置在输送轨道的边侧，沿输送方向位于码垛机构的前端，或，与码垛机构并行设置在输送轨道的两侧，用于采集货物的第三图像信息；

控制系统采集第三图像信息，并根据第三图像信息，基于第三图像信息，生成码垛机械手15的转动控制信号，使码垛机械手15每次夹取时，与货物的相对夹持角度相同。

码垛机械手15可多自由度转动，为例方便取放货物，可设计为360°转动。通过调整码垛机械手15的转动角度，可保证每次夹取货物时，夹取的角度一直，置放在取料工位16上的方向一致。

为了防护，可在输送轨道13尤其是码垛机械手15周围设置护栏24。

完成工作后，可控制输送轨道13的伸缩端缩回，以回收装卸货一体机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。