一种料箱自动拣选机器人论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种料箱自动拣选机器人，包括机器人底盘、控制箱、升降运动机构、末端执行机构、料箱识别定位系统、料箱缓存装置；所述机器人底盘在控制箱的控制下实现前进、后退、左转、右转和原地旋转运动；所述升降运动机构在控制箱的控制下实现末端执行机构垂直方向的升降运动；所述末端执行机构设置在升降运动机构上，在控制箱的控制下通过旋转、伸缩运动到物料箱储存的位置，并且根据料箱大小调整末端执行机构实现料箱的拣取；所述料箱识别定位系统在控制箱的控制下实现单个物料箱的识别和定位；本实用新型可以实现电商仓储单个物料箱的自动拣选，完全替代现在人工拣选的作业模式，解决电商企业网购高峰期招工难的问题。

主设计要求

1.一种料箱自动拣选机器人，其特征在于，包括机器人底盘,所述机器人底盘包括底盘框架、设置在底盘框架底部的驱动轮和前后万向轮；所述底盘框架上设置有控制箱和受控制箱控制的机械臂；所述机械臂上设置有受控制箱控制的末端拣货装置以及料箱识别定位系统；所述末端拣货装置与料箱缓存装置对应，料箱缓存装置设于机械臂的一侧，底部通过机器人底盘支撑。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种料箱自动拣选机器人，其特征在于：所述料箱识别定位系统包括RGB-D相机。

3.根据权利要求1所述的一种料箱自动拣选机器人，其特征在于：所述料箱缓存装置包括支架和支架上从下至上依次设置的若干货箱隔板。

4.根据权利要求1所述的一种料箱自动拣选机器人，其特征在于：所述机械臂包括垂直升降臂和设置在垂直升降臂上的水平旋转装置。

5.根据权利要求1所述的一种料箱自动拣选机器人，其特征在于：所述末端拣货装置包括伸缩臂、勾取装置、托盘和托盘基座，所述伸缩臂和勾取装置设置在托盘上，托盘设置在托盘基座上。

6.根据权利要求1所述的一种料箱自动拣选机器人，其特征在于：所述控制箱与提供动力的电机连接，电机通过运动构件与滑块配合，滑块与托盘连接，托盘设置在托盘基座上，与托盘基座活动连接。

7.根据权利要求1所述的料箱自动拣选机器人，其特征在于，所述控制箱中设有数据库，数据库包括货架及货位号的位置数据。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及3C制造业和仓储物流自动化领域，具体为一种物料箱自动拣选机器人及其控制方法。

背景技术

工业4.0时代，3C制造业从自动化向智能化转变，在实现无人化作业的同时要求更加智能化的系统，以实现更复杂的交互作业、更安全的作业保障和更高效率的作业输出。工业4.0不仅仅是生产环节实现智能化，更是生产与物流的高度融合，对于物流方的高效、柔性提出了更高要求。在消费升级下的市场压力，种类繁多的产品品类的库存管理、难以控制的人力成本，已经成为制造、电商仓储等行业的共同困扰。这些行业对以料箱拣选机器人为核心、高效、准确、可靠和柔性物流解决方案的需求越来越迫切。

现在一些运输的自动机器自动化并不高，部分能够灵活运输拣货的也需要人为操作，总体来说不能高效、准确、灵活地完成物料的料箱拣选任务，机械之间的配合度也不高，机器人运动路线单一，不利于企业生产、仓储的柔性与企业的竞争力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物料箱自动拣选机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种料箱自动拣选机器人，包括机器人底盘、料箱识别定位系统、料箱缓存装置、控制箱、受控制箱控制的机械臂和设置在机械臂上的末端拣货装置；通过料箱识别定位系统识别料箱位置，且所述末端拣货装置和机械臂受控制箱控制，配合将料箱拣取出来且放置在料箱缓存装置中。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述机器人底盘包括底盘框架、设置在底盘框架底部的驱动轮和前后万向轮。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述料箱识别定位系统包括RGB-D 相机，RGB-D相机通过输出料箱带深度信息的点云图，实现单个料箱位置的定位，并获取料箱尺寸信息；通过RGB-D相机输出的料箱图片、二维码或条码信息和数据库中的料箱对应信息进行对比分析，实现料箱的识别和核对。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述料箱缓存装置包括支架和支架上从下至上依次设置的若干货箱隔板，两个相邻货箱隔板标准间距为60cm，两个货箱隔板之间的距离可以调整。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述机械臂包括水平旋转装置和垂直升降臂，水平旋转装置设置在垂直升降臂上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述末端拣货装置包括伸缩臂、勾取装置、托盘和托盘基座，所述伸缩臂和勾取装置设置在托盘上，托盘设置在托盘基座上；所述控制箱通过控制电机转动，使带轮带动皮带运动，滑块配合皮带前后运动，实现托盘相对托盘基座的伸缩运动。

与现有技术相比，本实用新型重点料箱自动拣选机器人，可以在复杂的仓储环境中，不用添加任何导航标识，通过预先储存在控制箱中各货架的位置，自动寻找到所需要拣选的物料箱，并且能自动从货架上拣取出来，实现物料箱的自动拣选，替代现在人工拣选的作业模式，并且，机器人一次可以完成多件物料箱的运输，作业效率得到极大提升，相比于人工拣选作业模式，料箱自动拣选机器人单件料箱的拣选成本远低于人工拣选，因此，料箱自动拣选机器人能够完全替代人工，实现3C制造工厂和电商仓储无人拣货，解决高峰期招工难的问题，降低作业成本。

附图说明

图1为本实用新型料箱自动拣选机器人的整体组成图；

图2为本实用新型机械臂组成图；

图3为本实用新型末端拣货装置组成图；

图4为本实用新型RGB-D相机外形图；

图5为本实用新型物料箱缓存装置组成图；

图6为本实用新型物料箱自动拣选机器人工作流程图；。

附图标记中：机器人底盘1、控制箱2、机械臂3、料箱识别定位系统4、末端拣货装置5、料箱缓存装置6、水平旋转装置31、垂直升降臂32、RGB-D 相机41、伸缩臂51、勾取装置52、托盘53、托盘基座54、货箱隔板61、支架62。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种料箱自动拣选机器人，包括机器人底盘1、料箱识别定位系统4、料箱缓存装置6、控制箱2、受控制箱2控制的机械臂3和设置在机械臂3上的末端拣货装置5；通过料箱识别定位系统4识别料箱位置，且末端拣货装置5和机械臂3受控制箱2控制，配合将料箱拣取出来且放置在料箱缓存装置6中。机器人底盘1包括底盘框架、设置在底盘框架底部的驱动轮和前后万向轮。料箱识别定位系统4包括RGB-D相机41， RGB-D相机41通过输出料箱带深度信息的点云图，实现单个料箱位置的定位，并获取料箱尺寸信息；通过RGB-D相机41输出的料箱图片、二维码或条码信息和数据库中的料箱对应信息进行对比分析，实现料箱的识别和核对。料箱缓存装置6包括支架61和支架61上从下至上依次设置的若干货箱隔板62，两个相邻货箱隔板62标准间距为60cm，两个货箱隔板62之间的距离可以调整。机械臂3包括水平旋转装置31和垂直升降臂32，水平旋转装置31设置在垂直升降臂32上。末端拣货装置5包括伸缩臂51、勾取装置52、托盘53 和托盘基座54，伸缩臂51和勾取装置52设置在托盘53上，托盘53设置在托盘基座54上；控制箱2通过控制电机转动，使带轮带动皮带运动，滑块配合皮带前后运动，实现托盘53相对托盘基座54的伸缩运动。

工作原理：如图1所示，一种物料箱自动拣选机器人，包括机器人底盘1、控制箱2、机械臂3、料箱识别定位系统4、末端拣货装置5、料箱缓存装置6；控制箱2可以控制机器人运动并完成拣货作业；机械臂3可以实现垂直方向的升降运动以及水平旋转运动；料箱识别定位系统4可以实现单个料箱的识别和定位；末端拣货装置5设置在机械臂3上，可以通过旋转、升降、伸缩运动到料箱缓存装置6。

如图2所示，机械臂3包括水平旋转装置631和垂直升降臂32，水平旋转装置631设置在垂直升降臂32上；如图6所示，的料箱识别定位系统4包括RGB-D相机41，通过RGB-D相机41输出料箱带深度信息的点云图，从而实现料箱位置的定位，并获取到料箱长度和高度信息；通过RGB-D相机41输出的料箱彩色图片和数据库中的料箱图片进行对比分析，实现料箱的识别和核对，不需要人为操作。

如图3所示，末端拣货装置5包括伸缩臂51、勾取装置52、托盘53和托盘基座54，勾取装置52和伸缩臂51设置在托盘53结构上，托盘53设置在托盘基座54上。

如图3所示，控制箱2发送运动指令，电机转动带动齿轮运动，进而带动伸缩臂51运动，从而实现伸缩臂51伸缩运动，设置在伸缩臂51上的勾取装置52旋转一个角度，勾住料箱，从而实现拣选料箱的功能；托盘53设置在托盘基座54上，控制箱2发送运动指令，电机通过运动构件实现滑块的运动，运动构件不限制，其中可为：电机转动带动带轮运动，进而带动皮带运动，滑块跟着皮带进行前后运动，从而实现托盘53相对托盘基座54的伸缩运动。

如图5所示，的料箱缓存装置6包括支架7662和从下之上依次放置在支架7662中的若干货箱隔板7461，在支架7662上每隔60cm可以放置一层货箱隔板7661，货箱隔板7661的层数和间隔距离可调，料箱可以直接放置在货箱隔板7661上，也可以在货箱隔板7661上再放置一个容器，把料箱放置到容器中，该容器为电商仓储常用的拣选筐，拣选筐尺寸可供选择，能够高效、准确、灵活地完成物料的料箱拣选任务。

如图6所示，物料箱自动拣选机器人的控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)控制箱2接收到拣货任务单，拣货任务单中包含待拣取的各料箱所在的货架及货位号；

(2)通过控制箱2控制机器人底盘1运动到待拣取料箱所在的货架及货位号前；

(3)控制箱2控制垂直升降臂32升降运动，使末端拣货装置5的托盘 53运动到待拣选料箱的底部高度，并且面向料箱；

(4)通过RGB-D相机41拍摄到待拣取料箱，得出料箱和末端拣货装置5 之间的相对位置信息；

(5)控制箱2控制末端拣货装置5的托盘53接近待拣取料箱的底部；伸缩臂51伸入料箱两侧面，然后打开勾取装置52，就能够把料箱拖出；伸缩臂51带着料箱往回收缩，当料箱离开货架时，就会被托盘53托举住；

(6)料箱被运送至料箱缓存装置6处，控制箱2控制伸缩臂51再次向外伸长，此时托盘53不向外伸张，当料箱推出托盘53外延后，关闭勾取装置52释放料箱，然后，伸缩臂51往回收缩，料箱就自动释放到料箱缓存装置6中；

(7)拣货机器人启动走向下一个拣货点，同时，通过控制箱2控制机械臂3和末端拣货装置5恢复到初始位置；

(8)当拣货机器人完成拣货单中所有料箱的拣选后，拣货机器人把所有料箱带到设定目的地。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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主设计要求

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