一种无人搬运机器人及搬运控制方法与流程

1.本发明涉及搬运机器人技术领域，具体地说是一种无人搬运机器人及搬运控制方法。


背景技术：

2.社会需求促使移动机器人逐步取代人力，从事一些简单重复的工作。现阶段，对于物体搬运的情景比较多的还是人工采用手推叉车或人工操作搬运工具实现，需要人工的参与，不能实现自动化搬运，人员成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种无人搬运机器人及搬运控制方法，能够实现搬运的自动化、无人化，降低人员成本投入，拓展了机器人的应用，丰富了机器人的应用场景。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种无人搬运机器人，包括叉臂组件、驱动轮组件、从动轮组件、升降装置、导向装置、传感器装置和控制系统，
6.叉臂组件包括两个叉臂和叉臂连接推板，两个叉臂均固定于叉臂连接推板，所述叉臂连接推板连接升降装置，在升降装置的作用下，叉臂连接推板带动两个叉臂升降，实现叉举托盘的运动；
7.驱动轮组件包括驱动轮、驱动轮支架和控制模块，驱动轮支架上固定安装有水平设置的安装底板；所述安装底板上安装控制模块、升降装置和导向装置；驱动轮在从动轮的辅助作用下共同实现无人搬运机器人的移动；
8.从动轮组件包括从动轮和调节装置，用于辅助驱动轮实现运机器人底盘运动；调节装置用于调节从动轮，使得在叉臂上升、下降过程中从动轮始终与驱动轮保持水平；
9.控制系统下达搬运指令后，控制模块启动驱动轮带动机器人底盘运动至托盘位置；传感器装置用于检测托盘摆放位置，并确定托盘叉车槽；升降装置用于调整叉臂高度使其插入托盘，并将托盘举升抬离地面，实现托盘搬运。
10.该无人搬运机器人应用于移动机器人领域，通过其独特的升举结构设计，可面向对象为室外场景下的室外配送，也可实现室内物体搬运，应用广泛，代替人工搬运能够有效节省人力。
11.优选的，所述升降装置件包括u型安装座板和电动推杆，u型安装座板固定在安装底板的底部，所述安装底板开设电动推杆安装过孔；电动推杆竖直设置，其底部穿过电动推杆安装过孔固定安装于u型安装座板，其顶部与叉臂连接推板连接固定；所述电动推杆连接控制系统，由电动推杆的伸缩运动实现叉臂连接推板带动叉臂的上下运动。
12.优选的，所述导向装置包括导杆和导筒，导筒竖直设置，其上下两端均固定安装有导筒盖，所述导筒盖通过螺杆固定于安装底板实现导筒与安装底板固定；导筒上端的导筒
盖上开设有导杆过孔；导杆顶部与叉臂连接推板连接固定，下部穿过所述导杆过孔与导筒配合安装。在电动推杆伸缩运动带动叉臂连接推板上下运动的同时，由导杆与导筒的配合实现上下导向；可对应两个叉臂对称设置两个导向装置，布置在升降装置的两侧。
13.优选的，所述从动轮组件包括从动轮、连杆机构、摆臂、拉杆和连接板，两个从动轮分别通过连杆机构铰接安装在两个叉臂底部的前侧，并通过连杆机构连接摆臂；
14.所述摆臂具有转轴、连接臂a和连接臂b，所述转轴铰接固定于叉臂连接推板，两侧的连接臂a分别通过两侧的连杆机构连接两个从动轮，两侧的连接臂b通过连接板相固定并通过拉杆固定于安装底板。
15.在叉臂连接推板由升降装置带动上下运动的同时，由于叉臂连接推板与安装底板产生了相对移动，摆臂的连接臂b在拉杆的作用下实现实现绕摆臂转轴转动，从而连接臂a也绕摆臂转轴转动，从而通过连杆机构的传递实现从动轮与叉臂的分离。
16.优选的，所述连接板为菱形板。菱形板水平设置，其两端分别与两侧的连接臂b铰接固定。
17.优选的，机器人底盘上安装有外壳体，外壳体安装在安装底板上方，将所述控制模块、升降装置、导向装置封闭在内；外壳体的上部安装传感器装置。
18.优选的，所述外壳体前部设置有充电电极；无人搬运机器人内置电池和电量检测装置，电量检测装置检测到电池电量不足时，控制系统控制无人搬运机器人回桩进行充电。
19.本发明还要求保护一种无人搬运机器人搬运控制方法，采用上述的无人搬运机器人实现物品托盘搬运，搬运实现过程如下：
20.步骤101、根据控制系统下达的搬运指令，无人搬运机器人运动到托盘所在位置；
21.步骤102、无人搬运机器人通过自带的传感器装置，检测托盘的摆放位置，确定托盘叉车槽；
22.步骤103、根据托盘叉车槽位置，无人搬运机器人借助传感器装置自动对正并倒车，直至叉臂完全插入托盘下；
23.步骤104、叉臂自动举升，将托盘抬离地面，无人搬运机器人载着托盘向目标点运动。
24.优选的，所述传感器装置为多传感器，包括激光雷达、深度相机、超声波传感器；用于实现目标定位及无人搬运机器人运动过程中的避障。
25.优选的，电量检测装置检测到电量不足时，控制系统控制无人搬运机器人根据建图导航进行回桩充电。
26.本发明的一种无人搬运机器人及搬运控制方法与现有技术相比，具有以下
27.有益效果：
28.该无人搬运机器人及搬运控制方法可在自动控制的情况下实现托盘物品搬运，实现自动化、无人化，能够有效降低人员成本投入，拓展了机器人的应用，丰富了机器人的应用场景。
附图说明
29.图1是本发明实施例提供的无人搬运机器人整体外观视图；
30.图2是本发明实施例提供的无人搬运机器人内部结构示图；
31.图3是本发明实施例提供的摆臂的示图；
32.图4是本发明实施例提供的无人搬运机器人托举状态示意图；
33.图5是本发明实施例提供的无人搬运机器人搬运控制方法实现流程示图。
34.图中，1、叉臂，2、叉臂连接推板，3、外壳体，4、驱动轮，5、传感器装置，6、充电电极，7、安装底板,8、导筒，9、导筒盖，10、导杆，11、固定销，12、螺杆，13、电动推杆，14、u型安装座板，15、摆臂，15-1、转轴，15-2、连接臂a，15-3、连接臂b，16、连接板，17、拉杆，18、安装板，19、从动轮，20、控制模块。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
36.本发明实施例提供了一种无人搬运机器人，包括叉臂组件、驱动轮组件、从动轮组件、升降装置、导向装置、传感器装置5和控制系统。
37.如图1-2所示，叉臂组件包括两个叉臂1和叉臂连接推板2，两个叉臂1均固定于叉臂连接推板2，所述叉臂连接推板2连接升降装置，在升降装置的作用下，叉臂连接推板2带动两个叉臂1升降，实现叉举托盘的运动。
38.驱动轮组件包括驱动轮4、驱动轮支架和控制模块20，驱动轮支架上固定安装有水平设置的安装底板7；所述安装底板7上安装控制模块20、升降装置和导向装置。控制模块20用于控制驱动轮4转向，驱动轮4自带轮毂电机，可实现转动运动；驱动轮4在从动轮19的辅助作用下共同实现无人搬运机器人的移动。
39.如图2所示，所述升降装置件包括u型安装座板14和电动推杆13，u型安装座板14固定在安装底板7的底部，所述安装底板7开设电动推杆安装过孔；电动推杆13竖直设置，其底部穿过电动推杆安装过孔固定安装于u型安装座板14，其顶部通过固定销和安装板与叉臂连接推板2连接固定；所述电动推杆13连接控制系统，由电动推杆13的伸缩运动实现叉臂连接推板2带动叉臂1的上下运动。
40.如图2所示，所述导向装置对应两个叉臂1对称设置两个导向装置，分别布置在升降装置的两侧。导向装置包括导杆10和导筒8，导筒8竖直设置，其上下两端均固定安装有导筒盖9，所述导筒盖9通过螺杆12固定于安装底板7实现导筒9与安装底板7的固定；导筒8上端的导筒盖9上开设有导杆过孔；导杆10顶部通过固定销11和安装板与叉臂连接推板2连接固定，下部穿过所述导杆过孔与导筒8配合安装。在电动推杆13伸缩运动带动叉臂连接推板2上下运动的同时，由导杆10与导筒8的配合实现上下导向。
41.如图2所示，从动轮组件包括从动轮19和调节装置，用于辅助驱动轮4实现运机器人底盘运动；调节装置用于调节从动轮19，使得在叉臂1上升、下降过程中从动轮19始终与驱动轮4保持水平。
42.调节装置包括连杆机构、摆臂15、拉杆17和连接板16，两个从动轮19分别通过连杆机构铰接安装在两个叉臂1底部的前侧，并通过连杆机构连接摆臂15；
43.如图2和图3所示，所述摆臂15具有转轴15-1、连接臂a15-2和连接臂b15-3，所述转轴15-1铰接固定于叉臂连接推板2，两侧的连接臂a15-2分别通过两侧的连杆机构连接两个从动轮19，两侧的连接臂b15-3通过连接板16相固定并通过拉杆17固定于安装底板7，拉杆17通过固定销和安装板与安装底板7连接固定。连接板16为菱形板，菱形板水平设置，其两
端分别通过轴肩螺栓与两侧的连接臂b15-3铰接固定。
44.在叉臂连接推板2由升降装置带动上下运动的同时，由于叉臂连接推板2与安装底板7产生了相对移动，连接臂b15-3在拉杆17的作用下实现绕摆臂转轴15-1转动，从而连接臂a15-2也绕摆臂转轴15-1转动，从而通过连杆机构的传递实现从动轮19与叉臂1的分离，使得从动轮19始终与驱动轮4保持水平。所述的连杆机构常见应用于手推叉车。
45.机器人底盘上安装有外壳体3，外壳体3安装在安装底板7上方，将所述控制模块、升降装置、导向装置封闭在内；外壳体3的上部安装传感器装置5。
46.外壳体3的前部设置有充电电极6；无人搬运机器人内置电池和电量检测装置，电量检测装置检测到电池电量不足时，控制系统控制无人搬运机器人回桩进行充电。
47.控制系统下达搬运指令后，控制模块20启动驱动轮4带动机器人底盘运动至托盘位置；传感器装置5用于检测托盘摆放位置，并确定托盘叉车槽；升降装置用于调整叉臂1的高度使其插入托盘，并将托盘举升抬离地面，实现托盘搬运。如图4所示，是无人搬运机器人升举前s01和升举后s02的两个状态。
48.该无人搬运机器人应用于移动机器人领域，通过其独特的升举结构设计，可面向对象为室外场景下的室外配送，也可实现室内物体搬运，应用广泛，代替人工搬运能够有效节省人力。
49.本发明实施例还提供一种无人搬运机器人搬运控制方法，采用上述的无人搬运机器人实现物品托盘搬运，搬运实现过程如下：
50.步骤101、根据控制系统下达的搬运指令，无人搬运机器人运动到托盘所在位置；
51.步骤102、无人搬运机器人通过自带的传感器装置，检测托盘的摆放位置，确定托盘叉车槽；
52.步骤103、根据托盘叉车槽位置，无人搬运机器人借助传感器装置自动对正并倒车，直至叉臂完全插入托盘下；
53.步骤104、叉臂自动举升，将托盘抬离地面，无人搬运机器人载着托盘向目标点运动。
54.其中，所述传感器装置为多传感器，包括激光雷达、深度相机、超声波传感器等；用于实现目标定位及无人搬运机器人运动过程中的避障。
55.当电量检测装置检测到电量不足时，控制系统控制无人搬运机器人根据建图导航进行回桩充电。
56.通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
57.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

技术特征：
1.一种无人搬运机器人，其特征在于，包括叉臂组件、驱动轮组件、从动轮组件、升降装置、导向装置、传感器装置和控制系统，叉臂组件包括两个叉臂和叉臂连接推板，两个叉臂均固定于叉臂连接推板，所述叉臂连接推板连接升降装置；驱动轮组件包括驱动轮、驱动轮支架和控制模块，驱动轮支架上固定安装有水平设置的安装底板；所述安装底板上安装控制模块、升降装置和导向装置；从动轮组件包括从动轮和调节装置，用于辅助驱动轮实现运机器人底盘运动；控制系统下达搬运指令后，控制模块启动驱动轮带动机器人底盘运动至托盘位置；传感器装置用于检测托盘摆放位置，并确定托盘叉车槽；升降装置用于调整叉臂高度使其插入托盘，并将托盘举升抬离地面，实现托盘搬运。2.根据权利要求1所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，所述升降装置件包括u型安装座板和电动推杆，u型安装座板固定在安装底板的底部，所述安装底板开设电动推杆安装过孔；电动推杆竖直设置，其底部穿过电动推杆安装过孔固定安装于u型安装座板，其顶部与叉臂连接推板连接固定；所述电动推杆连接控制系统。3.根据权利要求1或2所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，所述导向装置包括导杆和导筒，导筒竖直设置，其上下两端均固定安装有导筒盖，所述导筒盖通过螺杆固定于安装底板实现导筒与安装底板固定；导筒上端的导筒盖上开设有导杆过孔；导杆顶部与叉臂连接推板连接固定，下部穿过所述导杆过孔与导筒配合安装。4.根据权利要求1所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，所述从动轮组件包括从动轮、连杆机构、摆臂、拉杆和连接板，两个从动轮分别通过连杆机构铰接安装在两个叉臂底部的前侧，并通过连杆机构连接摆臂；所述摆臂具有转轴、连接臂a和连接臂b，所述转轴铰接固定于叉臂连接推板，两侧的连接臂a分别通过两侧的连杆机构连接两个从动轮，两侧的连接臂b通过连接板相固定并通过拉杆固定于安装底板。5.根据权利要求4所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，所述连接板为菱形板，菱形板水平设置，其两端分别与两侧的连接臂b铰接固定。6.根据权利要求1所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，机器人底盘上安装有外壳体，外壳体安装在安装底板上方，将所述控制模块、升降装置、导向装置封闭在内；外壳体的上部安装传感器装置。7.根据权利要求6所述的一种无人搬运机器人，其特征在于，所述外壳体前部设置有充电电极；无人搬运机器人内置电池和电量检测装置。8.一种无人搬运机器人搬运控制方法，其特征在于，通过权利要求1-7任一项所述的无人搬运机器人实现物品托盘搬运，搬运实现过程如下：步骤101、根据控制系统下达的搬运指令，无人搬运机器人运动到托盘所在位置；步骤102、无人搬运机器人通过自带的传感器装置，检测托盘的摆放位置，确定托盘叉车槽；步骤103、根据托盘叉车槽位置，无人搬运机器人借助传感器装置自动对正并倒车，直至叉臂完全插入托盘下；步骤104、叉臂自动举升，将托盘抬离地面，无人搬运机器人载着托盘向目标点运动。
9.根据权利要求8所述的一种无人搬运机器人搬运控制方法，其特征在于，所述传感器装置为多传感器，包括激光雷达、深度相机、超声波传感器；用于实现目标定位及无人搬运机器人运动过程中的避障。10.根据权利要求8或9所述的一种无人搬运机器人搬运控制方法，其特征在于，电量检测装置检测到电量不足时，控制系统控制无人搬运机器人根据建图导航进行回桩充电。

技术总结
本发明公开了一种无人搬运机器人及搬运控制方法，属于搬运机器人技术领域，包括叉臂组件、驱动轮组件、从动轮组件、升降装置、导向装置、传感器装置和控制系统，叉臂组件包括两个叉臂和叉臂连接推板，两个叉臂均固定于叉臂连接推板，所述叉臂连接推板连接升降装置；控制系统下达搬运指令后，控制模块启动驱动轮带动机器人底盘运动至托盘位置；传感器装置用于检测托盘摆放位置，并确定托盘叉车槽；升降装置用于调整叉臂高度使其插入托盘，并将托盘举升抬离地面，实现托盘搬运。本发明能够实现搬运的自动化、无人化，降低人员成本投入，拓展了机器人的应用，丰富了机器人的应用场景。丰富了机器人的应用场景。丰富了机器人的应用场景。


技术研发人员：孔强
受保护的技术使用者：山东新一代信息产业技术研究院有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/19