取物机构、搬运机器人及物品搬运方法与流程

本技术属于仓储物流设备，尤其涉及取物机构、搬运机器人及物品搬运方法。

背景技术：

1、搬运机器人是仓储中的重要设备，其能够将目标物品(例如货箱)自动放置到目标载具(例如货架)上，完成上料过程(例如还箱过程)，也能够将目标物品从目标载具上取下，接着运送到指定地点。

2、目前的搬运机器人的取箱结构包括伸缩叉及转动设置在伸缩叉前端的拨指。取还箱时，伸缩叉在驱动件的驱动下伸入至货箱的侧面，拨指在货箱后面运动，以将货箱从货架上夹取出来，或者将货箱从伸缩叉之间放入至货架内。

3、然而，目前的搬运机器人要求货箱在货架上存储时，该货箱左右两侧和前后两侧需存在一定的间距，为伸缩叉和拨指预留移动的活动空间，这就降低了货箱的存储密度。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种取物机构、搬运机器人及物品搬运方法，在对货箱进行搬运时，无需插入相邻货箱之间的间隙内，从而在货箱存放时，可有效减小相邻货箱之间的间隙，即可有效提升货箱的储存密度。

2、根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种取物机构，包括：

3、基座；

4、移动座，活动设置在基座上，且能够相对于基座运动；

5、伸缩结构，具有第一端和第二端，第一端设置在移动座上，第二端能够靠近或远离第一端伸缩，；

6、取物组件，设置于第二端，且被配置为在取还目标物品时通过作用于目标物品的前端面，以搬运目标物品，其中，目标物品的前端面为目标物品在待取还时朝向取物组件的端面；

7、第一驱动结构，与移动座连接，且被配置为驱动移动座相对于基座运动，以使取物组件在移动座的带动下相对于基座运动；

8、第二驱动结构，与伸缩结构连接，第二驱动结构被配置为驱动第二端靠近或者远离第一端运动，以使取物组件在第二端的带动下相对于第一端运动；

9、在取还目标物品时，取物组件被配置为在第一驱动结构和/或第二驱动结构的驱动下相对于基座运动，以在目标货位处与基座内往复运动。

10、在一种实现方式中，取物机构被配置为在取还目标物品时，执行以下动作中的其中一种：

11、第一驱动结构驱动移动座移动，以带动取物组件往目标货位移动第一预设距离，第二驱动结构再驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动第二预设距离，以使取物组件移动至目标货位处，进行取物组件与目标货位之间的目标物品转移；

12、第二驱动结构驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动第三预设距离，第一驱动结构再驱动移动座移动，以带动取物组件往目标货位移动第四预设距离，以使取物组件移动至目标货位处，进行取物组件与目标货位之间的目标物品转移；

13、第一驱动结构和第二驱动结构同时驱动移动座和伸缩结构运动，以带动取物组件往目标货位移动工作距离，以使取物组件移动至目标货位处，进行取物组件与目标货位之间的目标物品转移。

14、在一种实现方式中，当目标货位为目标载具的内深位时，第二驱动结构先驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动，以使伸缩结构的宽度减小，伸缩结构的宽度方向与伸缩方向相交；

15、第一驱动结构再驱动移动座移动，以带动伸缩结构靠近目标货位移动，直至取物组件移动至目标货位处，进行取物组件与目标货位之间的物品转移。

16、在一种实现方式中，第二驱动结构包括第二驱动件和第二传动件，第二驱动件的一端与第二传动件连接，以驱动第二传动件相对于基座活动，第二传动件与伸缩结构连接，以带动伸缩结构的第二端伸缩；

17、其中，第二驱动件和第二传动件均设置于移动座，以使第二驱动件和第二传动件与移动座同步运动。

18、在一种实现方式中，移动座包括第一移动部和第二移动部，第一移动部与基座相对设置，第二移动部连接于第一移动部的一端，且与取物组件相对设置，伸缩结构的第一端设置于第二移动部；

19、其中，第二驱动件设置于第二移动部，第二传动件设置于第一移动部。

20、在一种实现方式中，第二传动件包括第二动力轮、第二惰轮以及第二传动带；

21、第二驱动件的动力输出端与第二动力轮连接，第二动力轮与第二惰轮沿第一方向间隔设置，第二传动带套设于第二动力轮和第二惰轮，伸缩结构连接于第二传动带的第二主体部，第二主体部位于第二动力轮与第二惰轮之间；

22、第二驱动件被配置为驱动第二动力轮转动，以带动第二主体部活动，从而带动伸缩结构活动。

23、在一种实现方式中，伸缩结构包括：

24、至少两个沿伸缩方向依次设置的交叉件单元，每个交叉件单元均包括相对设置的两个交叉件；其中，位于第一端的交叉件单元中的交叉件为第一交叉件，位于第二端的交叉件单元中的交叉件为第二交叉件，第一交叉件与移动座滑动连接，第二交叉件与取物组件滑动连接；

25、第二驱动结构连接于其中一个交叉件单元中交叉件的铰接轴，以驱动交叉件朝向取物组件的夹角增大或减小，实现伸缩结构伸缩。

26、在一种实现方式中，每个交叉件单元中，铰接轴的两端分别延伸至两个交叉件上，两个交叉件铰接于铰接轴的端部；

27、第二驱动结构与多个交叉件单元中的其中一个铰接轴连接，以驱动铰接轴运动。

28、在一种实现方式中，取物机构还包括第一限位件，第一交叉件通过第一限位件连接于移动座上，以限制伸缩结构的第一端在移动座上平移；

29、和/或，取物机构还包括第二限位件，第二交叉件通过第二限位件连接于取物组件，以限制伸缩结构的第二端在取物组件上平移。

30、在一种实现方式中，第一限位件包括两个连杆；

31、两个连杆的一端分别转动连接在第一交叉件或第二交叉件中两个转动连接的传动杆上，两个连杆的另一端转动连接在移动座或取物组件的固定铰接位上，两个连杆被配置为随交叉件单元活动；

32、和/或，第二限位件包括两个相对设置的延伸部，两个延伸部的一端连接于取物组件或移动座，且两个延伸部之间形成限位腔，两个第二交叉件或两个第一交叉件之间的铰接轴穿设于限位腔，且在第二交叉件或第一交叉件活动时，铰接轴在限位腔内活动。

33、在一种实现方式中，用于与第二驱动结构连接的铰接轴被配置为动力轴；

34、第二驱动结构还包括第二驱动块，第二驱动块连接于动力轴的一端；第二驱动块被配置为带动动力轴移动。

35、在一种实现方式中，取物机构还包括：第二滑块和第二导轨；

36、第二滑块设置于铰接轴的一端，第二导轨设置于基座上，第二滑块滑设在第二导轨上。

37、在一种实现方式中，第一驱动结构包括第一驱动件和第一传动件，第一驱动件固定设置于基座上，且与第一传动件连接，以驱动第一传动件活动，第一传动件与移动座连接，以带动移动座运动。

38、在一种实现方式中，第一传动件包括第一动力轮、第一惰轮和第一传动带；

39、第一驱动件的动力输出端与第一动力轮连接，第一动力轮与第一惰轮沿第一方向间隔设置，第一传动带套设于第一动力轮和第一惰轮，移动座连接于第一传动带的第一主体部，第一主体部位于第一动力轮与第一惰轮之间；

40、第一驱动件被配置为驱动第一动力轮转动，以带动第一主体部活动，从而带动移动座活动。

41、在一种实现方式中，取物机构还包括第一滑块和第一导轨；

42、第一滑块设置于移动座，第一导轨设置于基座，第一滑块滑设在第一导轨上。

43、在一种实现方式中，取物机构还包括：

44、随动托盘，活动设置在基座上，以使随动托盘能够伸出基座或退回至基座上；

45、随动托盘设被配置为在取物组件取还目标物品时，抵接在目标载具的前端面上，以填充基座与目标载具之间的间隙；随动托盘还被配置为在取物组件上携带有目标物品时支撑目标物品。

46、在一种实现方式中，取物机构还包括：

47、弹性组件，具有沿弹性方向相对设置的第三端和第四端，弹性组件的第三端与随动托盘连接，弹性组件的第四端与基座连接；

48、移动座设有弯折部，随动托盘具有伸出部；随动托盘处于初始位置时，弯折部抵接在伸出部朝向随动托盘前端的一面；随动托盘被配置为在移动座向前移动时在弹性作用下弹出，并抵顶在目标载具的前端，且在移动座回退时，弯折部带动伸出部退回。

49、在一种实现方式中，取物机构还包括：

50、第三限位件，第三限位件设置在基座上，且位于随动托盘的前端；

51、第三限位件具有第一状态和第二状态，第一状态下，第三限位件的至少部分伸出于随动托盘的支撑面，在第二状态下，第三限位件低于随动托盘的支撑面；

52、第三限位件被配置为在随动托盘至少部分伸出于基座外部时处于第二状态，在随动托盘位于基座内时处于第一状态，以在取物机构移动时，对随动托盘上的目标物品沿取物组件的活动方向进行限位。

53、在一种实现方式中，第三限位件包括呈一定夹角的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分的连接处转动连接在基座上，第一部分位于随动托盘底部；

54、随动托盘的前端设有抵触件，抵触件设于第一部分与第二部分之间，抵触件被配置为在随动托盘的前端伸出于基座外部时推动第二部分，以使第二部分转动至随动托盘的支撑面底部，使第三限位件处于第二状态，且在随动托盘的前端退回至基座时推动第一部分，以使第二部分转动至伸出随动托盘的支撑面，使第三限位件处于第一状态。

55、在一种实现方式中，第一部分上具有可绕自身轴线转动的第一滚轮，第一滚轮的圆周面朝向抵触件，抵触件配置为在随动托盘的前端退回至基座时推动第一部分，包括：抵触件被配置为在随动托盘的前端退回至基座时推动第一滚轮；

56、和/或，抵触件上具有可绕自身轴线转动的第二滚轮，第二滚轮的圆周面朝向第二部分，抵触件被配置为在随动托盘的前端伸出于基座外部时推动第二部分，包括：第二滚轮被配置为在随动托盘的前端伸出于基座外部时推动第二部分。

57、在一种实现方式中，抵触件朝向第一滚轮的一侧表面被配置为引导斜面，引导斜面朝基座的方向倾斜，在随动托盘的前端退回至基座时，第一滚轮沿引导斜面滚动。

58、在一种实现方式中，取物机构还包括：

59、两个导向条，两个导向条相对设置在随动托盘的两侧，且两个导向条的排布方向与取物组件的活动方向相交；

60、两个导向条被配置为限制随动托盘上的目标物品沿排布方向活动。

61、在一种实现方式中，每个导向条的物品出入端具有斜面，两个斜面相对设置，以使两个导向条的物品出入端之间形成扩口结构。

62、在一种实现方式中，取物组件包括安装板和吸盘，

63、安装板设置于第二端上，吸盘设置于安装板上，且被配置为吸附目标物品；

64、或者，取物组件包括钩爪结构，钩爪结构被配置为钩取目标物品。

65、在一种实现方式中，安装板上形成有通道，通道的一端与吸盘的内腔连通，通道的另一端用于与气源设备连通；

66、吸盘被配置为通过气源设备降低内腔的压力，以吸附目标物品。

67、在一种实现方式中，取物组件的底部设有支撑件；

68、支撑件被配置为在取物组件伸出至目标载具内时，支撑于目标载具表面。

69、在一种实现方式中，取物机构还包括：深度相机、二维码相机、第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器中的至少一者以及控制器；其中，控制器被配置为根据二维码相机对目标货位二维码的识别状态，确定目标货位的货位高度；和/或，控制器被配置为根据深度相机对目标货位的拍摄图像确定偏斜距离；并基于货位高度和/或偏斜距离调节取物组件的位置，以使取物组件移动至目标载具的指定位置；

70、控制器还被配置为根据第一传感器的第一触发信号确定取物组件是否处于初始位置，或者，控制器还被配置为根据第一驱动结构电机编码器的第一零位信号，以及第二驱动结构电机编码器的第二零位信号确定取物组件是否处于初始位置；

71、控制器还被配置为根据第二传感器的第二触发信号确定处于初始位置的取物组件上是否具有目标物品；

72、控制器还被配置为根据第三传感器的第三触发信号确定目标货位是否具有目标物品；

73、控制器还被配置为根据第四传感器的第四触发信号，确定目标货位上的目标物品与取物组件的位置状态，当所述位置状态为取物组件在往目标货位移动过程中，与目标货位上的目标物品之间的距离小于或等于第五预设距离时，控制器控制取物组件以第一预设速度靠近目标物品；或者，当位置状态为取物组件往基座内回退过程中，与目标物品之间的距离小于或等于第六预设距离时，控制器确定取物组件上具有目标物品。

74、在一种实现方式中，在取物机构移动至指定位置时，基座的前端与目标载具的前端之间具有第一距离；取物组件在初始位置时，取物组件与基座的前端面之间具有第二距离；目标货位与基座前端之间具有第三距离；

75、控制器还被配置为根据第一距离、第二距离及第三距离，确定取物组件的工作距离；

76、第一驱动结构和/或第二驱动结构被配置为基于控制器的控制信号，驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处；

77、取物组件被配置为根据控制器的控制信号与目标货位之间进行目标物品的转移。

78、根据本技术第二个方面实施例，提供了一种搬运机器人，包括：

79、底盘；

80、门架，设置于底盘上；

81、如本技术第一个方面实施例任一实现方式的取物机构，取物机构设置于门架上，且能够沿门架升降。

82、在一种实现方式中，搬运机器人还包括：

83、暂存板，设置于门架上；

84、旋转机构，与取物机构连接，且被配置为驱动取物机构旋转，以使取物机构将物品存放于暂存板上，或者，通过取物机构从暂存板上取出。

85、根据本技术第三个方面实施例，提供了一种物品搬运方法，应用于本技术第一个方面实施例任一实现方式所提供的取物机构；物品搬运方法包括：

86、在取物机构处于目标载具的指定位置的情况下，确定取物组件与目标货位之间的工作距离；

87、第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处；

88、取物组件与目标货位之间进行目标物品的转移。

89、在一种实现方式中，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，包括：

90、第一驱动结构驱动移动座移动，以带动取物组件往目标货位移动第一预设距离，第二驱动结构再驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动第二预设距离，以使取物组件移动至目标货位处，第一预设距离与第二预设距离由工作距离确定；

91、或者，第二驱动结构驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动第三预设距离，第一驱动结构再驱动移动座移动，以带动取物组件往目标货位移动第四预设距离，以使取物组件移动至目标货位处，第三预设距离与第四预设距离由工作距离确定；

92、或者，第一驱动结构和第二驱动结构同时驱动移动座和伸缩结构运动，以带动取物组件往目标货位移动工作距离，以使取物组件移动至目标货位处。

93、在一种实现方式中，在目标货位为内深位的情况下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处，包括：

94、第二驱动结构驱动伸缩结构伸出，以带动取物组件往目标货位移动，以减小伸缩结构的宽度；第一驱动结构再驱动移动座移动，以带动伸缩结构朝向目标货位移动，直至取物组件的移动距离为工作距离；伸缩结构的宽度方向与伸缩方向相交。

95、在一种实现方式中，确定取物组件与目标货位之间的工作距离，包括：

96、在取物机构处于目标载具的指定位置的情况下，获取基座的前端与目标载具的前端之间的第一距离；

97、根据第一传感器的第一触发信号，和/或，第一驱动结构电机编码器的零位信号、以及第二驱动结构电机编码器的零位信号，确认取物组件的初始位置，初始位置与基座前端之间具有第二距离；

98、获取目标货位与基座前端之间的第三距离；

99、基于第一距离、第二距离及第三距离，确定工作距离。

100、在一种实现方式中，取物机构具有取物工作状态，在取物工作状态下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处之前，方法还包括：

101、根据第三传感器的第三触发信号，确认目标货位上具有目标物品；

102、取物组件与目标货位之间进行目标物品的转移，包括：

103、在目标货位上具有目标物品的情况下，取物组件施力于目标物品的前端面，以使目标物品固定于取物组件。

104、在一种实现方式中，取物机构包括取物工作状态，在取物工作状态下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处，包括：

105、根据第四传感器的第四触发信号，减小第一驱动结构和/或第二驱动结构的驱动速度，以使取物组件与目标物品之间的距离小于或等于第五预设距离时，以第一预设速度靠近目标物品；其中，第一预设速度小于第二预设速度，第二预设速度为取物组件在与目标物品之间的距离大于第五预设距离时的移动速度。

106、在一种实现方式中，取物机构还具有还物工作状态，在还物工作状态下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以到达目标货位处，包括：

107、第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件朝向目标货位移动工作距离，以使目标物品移动至目标货位；其中，取物组件上携带有目标物品；

108、取物组件与目标货位之间进行目标物品的转移，包括：

109、取物组件释放对目标物品的前端面的作用力，以使目标物品转移至目标货位上。

110、在一种实现方式中，在取物机构处于目标载具的指定位置的情况下，确定取物组件与目标货位之间的工作距离之前，方法还包括：

111、根据二维码相机对目标货位二维码的识别状态，确定目标货位的货位高度；

112、和/或，根据深度相机对目标货位的拍摄图像确定偏斜距离；

113、基于货位高度和/或偏斜距离调节取物组件的位置，以使取物组件移动至目标载具的指定位置。

114、在一种实现方式中，物品搬运方法还包括：

115、第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件背向目标货位移动，直至取物组件移动至基座上的初始位置。

116、在一种实现方式中，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件背向目标货位移动，包括：

117、第一驱动结构驱动移动座移动，以带动伸缩结构背向目标货位移动，直至伸缩结构退出目标载具；

118、第二驱动结构工作驱动伸缩结构收缩，直至取物组件到达初始位置。

119、在一种实现方式中，在取物工作状态下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件背向目标货位移动，包括：

120、根据第四传感器的第四触发信号，和/或，吸盘的内腔真空度处于预设真空度，确定取物组件上具有目标物品；

121、在取物组件上具有目标物品的情况下，第一驱动结构和/或第二驱动结构驱动取物组件背向目标货位移动。

122、在一种实现方式中，物品搬运方法还包括：

123、获取取物组件朝向目标货位的移动距离；

124、在移动距离等于工作距离的情况下，取物组件到达目标货位处；

125、其中，移动距离是由拉线编码器、激光测距传感器、超声波传感器和毫米波传感器中的任意一种检测的。

126、本技术实施例提供的取物机构、搬运机器人及其搬运方法，通过将移动座活动设置在基座上，且在取还目标物品时，移动座在基座上运动；并且，在移动座上设置伸缩结构，伸缩结构具有第一端和第二端，第一端设置在移动座上，第二端可靠近或远离第一端；在第二端设置取物组件，这样，在通过取物组件对目标物品进行取还时能够提升对取物组件的移动速度，即可以有效提升目标物品取还的效率，提升了对目标物品搬运的效率，通过移动座和伸缩结构对取物组件的共同移动(例如与移动座连接的第一驱动结构驱动移动座移动，以及第二驱动结构对伸缩结构的第二端的驱动)，可以有效提升取物组件的移动距离，即便于对位于货架内侧(也称为内深位)的目标物品进行取还；另外，本技术实施例中，通过将取物组件配置为在取还目标物品时通过作用于目标物品的前端面(即目标物品在待取还状态时朝向取物组件的一侧面)，从而搬运目标物品；这样，相比于相关技术，无需将取物组件背向移动座(面向/朝向目标物品)的一端插入至相邻两个目标物品之间的间隙内，也就是说，在对目标物品进行存放时，可以无需再保持相邻两个目标物品之间预留一定间隙，即减小了相邻目标物品之间的存放间隙，有效提升了目标物品的存储密度。

127、此外，本技术实施例中，通过第一驱动结构与移动座连接，并驱动移动座运动，从而带动取物组件移动；并通过第二驱动结构对设置于移动座和取物组件之间的伸缩结构进行驱动，以使伸缩结构伸缩，并驱动与伸缩结构的第二端相连的取物组件移动；这样，第一个方面，实现了在取还货箱时，移动座的移动与伸缩结构的移动的解耦，也就是说，移动座的移动与伸缩结构的移动成为两个独立的移动过程，这样，在其中任意一个的移动发生故障的情况下，另一个仍能保持移动，能够保证取还目标物品的顺利进行，不会对取还目标物品造成干扰，并且能够提升检修更换的效率，提升了货箱取还的作业效率；第二个方面，在对目标物品进行取还的过程中，可以根据实际工况需要选择对取物组件的不同移动方式，提升了取物组件移动的灵活性，能够避免在移动座的移动和取物组件的移动中任意一者发生故障时，必须停机检修的情况发生，提升了货箱取还的作业效率。