一种具有自动充电功能的智能搬运车及搬运方法与流程

本发明涉及智能搬运车技术领域，具体为一种具有自动充电功能的智能搬运车及搬运方法。

背景技术：

智能搬运车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

智能搬运车以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，智能搬运车的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。

但是目前自动引导小车的充电口没有设置保护密封盖，如果小车工作在灰尘较多的空间内，长期使用可能会在自动引导小车的充电口内堆积灰尘颗粒，造成充电接触不良，存在极大的安全隐患，并且在自动引导小车在搬运的过程中，只是将物料直接放置在小车的底板上，没有增加夹持机构，导致在搬运的过程中，容易出现物料掉落的情况，严重影响搬运工作效率，以及妨碍其他小车的正常工作。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种具有自动充电功能的智能搬运车及搬运方法，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有自动充电功能的智能搬运车，包括承重底板、安装在承重底板上的充电立桩，以及设置在承重底板上的物料夹持机构，所述物料夹持机构包括设置在承重底板中心位置的置物空腔框架，所述置物空腔框架的内部安装有两个左右水平移动的料架阶梯挡板，并且所述料架阶梯挡板的下表面均设有若干均匀分布的耐磨齿条，所述料架阶梯挡板的下表面还设有两条平行的防斜导向槽，所述置物空腔框架的左右两侧还设有驱动料架阶梯挡板平移的齿轮驱动机构，在所述料架阶梯挡板的末端还设有用于测量料架阶梯挡板移动距离的位置传感器，所述承重底板上还设有上下料请求传感器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述齿轮驱动机构包括固定安装在承重底板上的伺服电机，以及与伺服电机的输出轴连接的作用齿轮，所述置物空腔框架的左右两侧分别设有两个条形长板，并且两个所述条形长板设置在对应料架阶梯挡板的防斜导向槽内部，所述作用齿轮设置在两个条形长板之间，并且所述伺服电机的输出轴通过转动轴承穿过所述两个条形长板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述置物空腔框架的内壁上设有若干组相互平行的限位长板，并且每组所述限位长板形成一个导向板槽，所述料架阶梯挡板包括低阶端和高阶端，所述料架阶梯挡板的低阶端安装在所述导向板槽内，所述料架阶梯挡板的高阶端表面与置物空腔框架的上表面在同一平面上。

作为本发明一种优选的技术方案，所述高阶端的末端设有分段开口槽，所述分段开口槽两端的高阶端还设有竖向夹持板，所述竖向夹持板的内壁上设有波浪耐磨橡胶坎。

作为本发明一种优选的技术方案，所述置物空腔框架的左右两侧均设有安装在置物空腔框架上下两端的倾斜支板，所述料架阶梯挡板的上下两端面均设有开口孔槽，所述倾斜支板还连接有安装在开口孔槽的限位滑块。

作为本发明一种优选的技术方案，所述充电立桩上设置有充电内腔孔，所述充电内腔孔内部设有充电组件，所述充电内腔孔的外侧还设有与充电内腔孔同心的密封外腔体，所述密封外腔体的外表面还设有密封防尘机构。

作为本发明一种优选的技术方案，所述密封防尘机构包括第一半圆板和第二半圆板，所述第一半圆板的最上端和第二半圆板的最下端均设有拱形施力板，所述充电立桩的内部设有伺服电机，所述伺服电机的作用端与拱形施力板固定安装在一起，所述第一半圆板和第二半圆板在靠近弧形边的位置均设有吸附磁块，所述充电立桩的外表面设有弧形弯槽，所述弧形弯槽内铺设有与吸附磁块磁性相反的异性磁垫片。

作为本发明一种优选的技术方案，所述第一半圆板的平行面上设有密封橡胶条，所述第二半圆板的平行面上设有与密封橡胶条相互卡定的“凵”形密封垫。

另外本发明还提供一种具有自动充电功能的智能搬运车的搬运方法，包括如下步骤：

步骤100、上下料请求传感器发出上料请求信号，中央处理器解析并处理信号，通过执行单元控制伺服电机工作，将两个料架阶梯挡板反向相对移动；

步骤200、中央处理器实时接收并且处理两个位置传感器的信号，并且将两个位置传感器之间的距离实时与物料的尺寸对比，中央处理器控制伺服电机停止工作，机械手将物料转移至置物空腔框架上；

步骤300、中央处理器控制伺服电机工作，两个料架阶梯挡板正向移动，保证物料处于稳定的夹持状态；

步骤400、上下料请求传感器发出下料请求信号，中央处理器解析并处理信号，通过执行单元控制伺服电机工作，将两个料架阶梯挡板反向相对移动；

步骤500、中央处理器控制伺服电机停止工作，机械手将物料从置物空腔框架移走。

作为本发明一种优选的技术方案，在所述步骤200中，当两个所述位置传感器之间的距离实时略大于物料的尺寸时，则中央处理器控制伺服电机停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在搬运车上设置物料夹持机构，可防止物料在搬运的过程中掉落，提高物料在搬运过程中的稳定性，并且提高搬运的工作效率；

(2)本发明的夹持尺寸可变，可对不同尺寸的物料进行夹持作用，提高使用范围；

(3)本发明在充电口增设保护密封盖，防止充电口内堆积灰尘颗粒，造成充电接触不良，提高充电组件的防尘防水能力，从而增加使用时的安全性能。

附图说明

图1为本发明的承重底板侧剖结构示意图；

图2为本发明的物料夹持机构俯视结构示意图；

图3为本发明的齿轮驱动机构结构示意图；

图4为本发明的密封防尘机构结构示意图；

图5为本发明的充电立桩结构示意图；

图6为本发明的搬运方法流程示意图；

图中标号：

1-承重底板；2-充电立桩；3-物料夹持机构；4-齿轮驱动机构；5-位置传感器；6-上下料请求传感器；7-密封防尘机构；

201-充电内腔孔；202-充电组件；203-密封外腔体；

301-置物空腔框架；302-料架阶梯挡板；303-耐磨齿条；304-防斜导向槽；305-限位长板；306-分段开口槽；307-竖向夹持板；308-波浪耐磨橡胶坎；309-倾斜支板；3010-开口孔槽；3011-限位滑块；

3021-低阶端；3022-高阶端；

401-伺服电机；402-作用齿轮；403-条形长板；404-转动轴承；

701-第一半圆板；702-第二半圆板；703-拱形施力板；704-吸附磁块；705-弧形弯槽；706-异性磁垫片；707-密封橡胶条；708-“凵”形密封垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种具有自动充电功能的智能搬运车，在本实施方式中，只对智能搬运车的承重底板1、安装在承重底板1上的充电立桩2，以及设置在承重底板1上的物料夹持机构3进行功能说明，智能搬运车本体还包括其他的功能模块，不包括在本发明的技术方案内，所以在本实施方式中不加以具体的阐述说明。

在本实施方式中，承重底板1为基础结构，主要为其他功能部件提供载位，并且对搬运的物料起到支撑作用，充电立桩2提供可与充电枪头进行匹配充电，为智能搬运车的驱动部件提供电源，物料夹持机构3主要起到夹持物料的功能，防止物料在搬运的过程中掉落，提高搬运的工作效率。

如图2和图3所示，物料夹持机构3主要包括设置在承重底板1中心位置的置物空腔框架301，所述置物空腔框架301的内部安装有两个左右水平移动的料架阶梯挡板302，在本实施方式中，置物空腔框架301的上表面与承重底板1的上表面在同一个平面上，可确保在搬运的过程中，对物料的支撑面积最大，从而提高物料在搬运过程中的稳定性。

作为本实施方式的优选，为了确保料架阶梯挡板302的表面与置物空腔框架301的上表面在同一平面上，提高在物料搬运过程中的稳定性，增大物料的支撑受力面积，料架阶梯挡板302包括低阶端3021和高阶端3022，低阶端3021设置在置物空腔框架301内，而高阶端3022与置物空腔框架301处于同一表面。

另外置物空腔框架301的内壁上设有若干组相互平行的限位长板305，并且每组所述限位长板305形成一个导向板槽，所述料架阶梯挡板302的低阶端3021安装在所述导向板槽内，料架阶梯挡板302在左右移动时，导向板槽可起到上下限位的作用，防止料架阶梯挡板302受力不均发生倾斜，提高料架阶梯挡板302在使用时的稳定性。

高阶端3022的末端设有分段开口槽306，所述分段开口槽306两端的高阶端3022还设有竖向夹持板307，所述竖向夹持板307的内壁上设有波浪耐磨橡胶坎308，料架阶梯挡板302高阶端3022的面积大于料架阶梯挡板302低阶端3021的面积，从而在对物料的夹持作用时，竖向夹持板307的夹持面积比较大，则进一步保持物料在使用时的稳定性，波浪耐磨橡胶坎308用于增加夹持物料时的摩擦力，从而防止物料在搬运时发生移动。

需要补充说明的是，所述竖向夹持板307内设有压力传感器8，从而确定对物料比较合适的夹持压力，对物料起到夹持稳定和保护的作用。

在料架阶梯挡板302作用过程中，料架阶梯挡板302的低阶端3021可在置物空腔框架301内移动，从而可扩大或者缩小夹持的范围，可对不同大小尺寸的物料进行搬运操作，料架阶梯挡板302的具体移动过程在下述齿轮驱动机构4工作中体现。

所述料架阶梯挡板302的下表面均设有若干均匀分布的耐磨齿条303，所述料架阶梯挡板302的下表面还设有两条平行的防斜导向槽304，所述置物空腔框架301的左右两侧还设有驱动料架阶梯挡板302平移的齿轮驱动机构4，齿轮驱动机构4用于驱动料架阶梯挡板302左右平移，从而调节夹持范围。

所述齿轮驱动机构4包括固定安装在承重底板1上的伺服电机401，以及与伺服电机401的输出轴连接的作用齿轮402，所述作用齿轮402上的齿条通过与耐磨齿条303啮合用以驱动料架阶梯挡板302左右移动。

所述置物空腔框架301的左右两侧分别设有两个条形长板403，并且两个所述条形长板403设置在对应料架阶梯挡板302的防斜导向槽304内部，在料架阶梯挡板302移动过程中，通过防斜导向槽304在条形长板403上移动，从而防止料架阶梯挡板302受力不均时发生倾斜，保证作用齿轮402的正常工作，可实现对料架阶梯挡板302位置的稳定调整。

所述作用齿轮402设置在两个条形长板403之间，并且所述伺服电机401的输出轴通过转动轴承404穿过所述两个条形长板403，转动轴承404用于减少伺服电机401输出轴受到的摩擦力，减少摩擦发热，从而提高资源利用率。

所述置物空腔框架301的左右两侧均设有安装在置物空腔框架301上下两端的倾斜支板309，所述料架阶梯挡板302的上下两端面均设有开口孔槽3010，所述倾斜支板309还连接有安装在开口孔槽3010的限位滑块3011，在料架阶梯挡板302左右移动时，倾斜支板309的限位滑块3011在开口孔槽3010内移动，主要起到限位的作用，防止料架阶梯挡板302在移动时发生左右方向的倾斜，同时也防止料架阶梯挡板302在移动时发生前后方向的倾斜，提高料架阶梯挡板302在夹持作用时的稳定性。

在本实施方式中，对齿轮驱动机构4和物料夹持机构3共同作用的工作原理进行解释：

首先，料架阶梯挡板302的低阶端3021安装在置物空腔框架301的导向板槽内，料架阶梯挡板302的低阶端3021可在置物空腔框架301内左右移动，对不同尺寸的物料进行夹持，提高使用范围；

其次，伺服电机401在控制下进行正方向或者反方向运动，带动料架阶梯挡板302左右方向移动，从而可控制料架阶梯挡板302的夹持范围，并且在料架阶梯挡板302移动的同时，限位长板305、防斜导向槽304和倾斜支板309均可对料架阶梯挡板302的移动进行限位导向，从而防止料架阶梯挡板302在移动时发生倾斜，保证伺服电机401的正常工作；

最后，在上料操作时，料架阶梯挡板302向外移动，待物料上装后，料架阶梯挡板302向内移位夹持物料，通过上述不间歇的循环过程，达到对物料的夹持搬运作用。

本装置中通过压力传感器8检测压力，通过控制器发出指令来控制相应的执行模块来限定夹持作用力的大小，保证物料将不会被过大的压力所破坏，同时也保证不会使物料脱落的夹持作用。

在所述料架阶梯挡板302的末端还设有用于测量料架阶梯挡板302移动距离的位置传感器5，所述承重底板1上还设有上下料请求传感器6，位置传感器5和上下料请求传感器6均与中央处理器连接，中央处理器控制相应的执行模块来限定料架阶梯挡板302的移动范围，以及伺服电机401的正反转，从而实现上料下料，以及物料夹持的作用。

如图4所示，所述充电立桩2上设置有充电内腔孔201，所述充电内腔孔201内部设有充电组件202，所述充电内腔孔201的外侧还设有与充电内腔孔201同心的密封外腔体203，充电组件202为充电接头，并且充电接头还连接有充电电线，可对蓄电池进行充电使用。

所述密封外腔体203的外表面还设有密封防尘机构7，密封防尘机构7实现对充电内腔孔201的密封作用，起到防尘和防水作用，避免损坏内部充电组件202。

如图5所示，密封防尘机构7包括第一半圆板701和第二半圆板702，所述第一半圆板701的最上端和第二半圆板702的最下端均设有拱形施力板703，所述充电立桩2的内部设有伺服电机401，所述伺服电机401的作用端与拱形施力板703固定安装在一起，第一半圆板701和第二半圆板702的移动主要由伺服电机401驱动，其中伺服电机401驱动第一半圆板701顺时针移动，伺服电机401也驱动第二半圆板702顺时针移动，从而将第一半圆板701和第二半圆板702相对打开进行充电操作。

所述第一半圆板701和第二半圆板702在靠近弧形边的位置均设有吸附磁块704，所述充电立桩2的外表面设有弧形弯槽705，所述弧形弯槽705内铺设有与吸附磁块704磁性相反的异性磁垫片706，在第一半圆板701和第二半圆板702相对转动的时候，吸附磁块704在弧形弯槽705里滑动，从而提高第一半圆板701和第二半圆板702在转动时的稳定性。

所述第一半圆板701的平行面上设有密封橡胶条707，所述第二半圆板702的平行面上设有与密封橡胶条707相互卡定的“凵”形密封垫708，在第一半圆板701和第二半圆板702密封闭合时，密封橡胶条707和“凵”形密封垫708相互卡定，提高防尘防水能力。

在智能搬运车需要充电的时候，伺服电机401驱动第一半圆板701和第二半圆板702相对打开，搬运车向系统发出请求指令，请求充电，在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电，将充电枪头插入充电内腔孔201内；当充电完成之后，伺服电机401驱动第一半圆板701和第二半圆板702相对闭合，从而将充电内腔孔201关闭进行防尘防水。

基于上述的搬运车物料夹持机构，如图6所示，本发明还另外提供一种具有自动充电功能的智能搬运车的搬运方法，包括如下步骤：

步骤一、上下料请求传感器发出上料请求信号，中央处理器解析并处理信号，通过执行单元控制伺服电机工作，将两个料架阶梯挡板反向相对移动,不断增大料架阶梯挡板之间的距离，对不同尺寸的物料进行夹持搬运。

步骤二、中央处理器实时接收并且处理两个位置传感器的信号，并且将两个位置传感器之间的距离实时与物料的尺寸对比，当两个所述位置传感器之间的距离实时略大于物料的尺寸时,中央处理器控制伺服电机停止工作，机械手将物料转移至置物空腔框架上。

步骤三、当物料放置在置物空腔框架后，中央处理器控制伺服电机工作，两个料架阶梯挡板正向移动，保证物料处于稳定的夹持状态，减小两个料架阶梯挡板之间的距离，从而将料架阶梯挡板对物料进行夹持，使得料架阶梯挡板内的压力传感器达到设定值。

步骤四、当物料移至卸料区后，上下料请求传感器发出下料请求信号，中央处理器解析并处理信号，通过执行单元控制伺服电机工作，将两个料架阶梯挡板反向相对移动，不断增大料架阶梯挡板之间的距离，脱离两个料架阶梯挡板的夹持作用。

步骤五、中央处理器控制伺服电机停止工作，机械手将物料从置物空腔框架移走，重复步骤二～步骤四，减少重新归位移动料架阶梯挡板，提高在搬运过程中的简单实用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。