码垛机器人及其工作方法与流程

本发明涉及码垛设备领域，具体地说，是涉及一种码垛机器人及其工作方法。

背景技术：

现有的将矩形物（如纸箱、塑料箱等矩形包装件）装载到平板车或货车车箱或集装箱的装车方式为全人工搬运装车，借助叉车将预先堆放好矩形物堆放到车中或者用传输带将矩形物品传输到车上后人工装车。现有技术存在如下缺点：首先，现有的装车方式均需要不同程度的人工搬运，码垛，大多数物品重量大，工人劳动强度大；其次，用叉车的方式还需要将卡板等物品装到车上，占用车厢空间。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种能够充分利用车箱空间且工作效率高、耗费人力成本低的码垛机器人。

本发明的另一目的是提供一种上述码垛机器人的工作方法。

为实现上述主要目的，本发明提供一种码垛机器人，该码垛机器人包括第一输送线、输送线驱动机构、顶升机构、主支架以及沿着第一输送线的传送方向依次布置的翻转机构、分料机构和直推定位机构。第一输送线用于输送物料，主支架支撑第一输送线，直推定位机构用于推送物料至预设位置,输送线驱动机构驱动第一输送线移动。翻转机构包括翻转支架和夹紧装置，翻转机构位于第一输送线的出料端，翻转支架的第一端与主支架铰接，夹紧装置设置在翻转支架的第二端。顶升机构支承第一输送线靠近直推定位机构的一端，顶升机构用于调节第一输送线靠近直推定位机构的一端的高度。

由上述方案可见，第一输送线输送的物料依次经过翻转机构、分料机构，最后被输送至直推定位机构上，直推定位机构将物料推送至车厢内预设位置，输送线驱动机构驱动第一输送线移动，同时直推定位机构移动并推动物料移动，从而使得码垛机器人实现多定点堆叠，并对每个物料进行精确定位。另外，翻转机构能够改变物料的放置方向，从而充分利用车厢内部空间。顶升机构在直推定位机构定点推送物料时，随着堆叠的高度上升，顶升机构将第一输送线连接分料机构的一端顶升，使得码垛机器人很好地适应堆叠的高度。本发明的码垛机器人能够自动输送物料，并且对每个物料进行精确定位，从而充分利用车厢内部空间，而且能够有效提高工作效率，降低工人的劳动强度。

一个优选的方案是，直推定位机构包括承接台、承接台安装座、x向移动驱动机构和z向移动驱动机构，承接台安装座位于分料机构的出料端且垂直于第一输送线设置，承接台设置在承接台安装座上且平行于第一输送线，z向移动驱动机构驱动承接台沿着承接台安装座移动，x向移动驱动机构驱动承接台安装座沿着第一输送线宽度方向移动。

由此可见，x向移动驱动机构驱动承接台安装座沿着第一输送线宽度方向移动，从而带动承接台沿着第一输送线宽度方向移动，z向移动驱动机构驱动承接台沿着承接台安装座移动，另外，由于输送线驱动机构用于驱动第一输送线移动，因此，承接台能够在三维空间中灵活移动，从而实现对物料堆放位置的精确定位。

进一步的方案是，直推定位机构还包括直推件和y向移动驱动机构，直推件设置在承接台上，y向移动驱动机构驱动直推件沿着平行于第一输送线移动的方向移动。

由此可见，当承接台移动至物料的预设堆放位置时，y向移动驱动机构驱动直推件沿着平行于第一输送线移动的方向移动，从而将物料推送至预设的堆放位置。

再进一步的方案是，直推件的数量至少为两个，多个直推件相连接，多个直推件沿着承接台的宽度方向依次布置，承接台上开设有多个沿着承接台的长度方向延伸的导向槽，一个直推件安装在一个导向槽内，y向移动驱动机构驱动直推件沿着导向槽移动。

由此可见，多个直推件的设置可使得物料受力均衡，从而准确放置到预设的堆放位置处。

进一步的方案是，承接台安装座靠近分料机构的一侧设置有移动轨道，移动轨道平行于第一输送线的宽度方向设置，移动轨道的第一侧设置有导轨部，移动轨道的第二侧设置有第二齿条部，导轨部与第二齿条部背向设置。分料机构的出料端设置有滚轮和齿轮，滚轮和齿轮分别设置在移动轨道的两侧，滚轮可沿着导轨部移动，齿轮可沿着第二齿条部移动。

由此可见，通过滚轮和齿轮的转动，带动移动轨道移动，从而带动承接台安装座沿着平行于所述第一输送线的宽度方向移动。滚轮、齿轮以及移动轨道相配合的移动机构，可提高承接平台的移动速度且可提高移动机构整体的稳定性。

一个优选的方案是，直推定位机构的数量为两个，两个直推定位机构沿着第一输送线的宽度方向布置。

由此可见，两个直推定位机构轮流工作可大大提高码垛机器人堆叠物料的速度。

一个优选的方案是，码垛机器人还包括转向机构，转向机构设置在翻转机构与分料机构之间，转向机构包括第一传送带和推动机构，第一传送带沿着第一输送线的传送方向延伸，推动机构位于第一传送带的一侧，推动机构包括推杆以及驱动推杆移动的推动驱动机构，推杆的延伸方向平行于第一传送带的宽度方向,推动驱动机构驱动推杆沿着平行于第一传送带的宽度方向移动。

由此可见，由于第一输送线很长，物料在移动过程中可能发生偏移，而且，物料经过翻转机构的翻转后也可能发生偏移，推动机构的推杆用于推动发生偏移的物料进行转向，从而在第一传递带的驱动力下，物料沿着传送方向向前传送，防止偏移的物料继续向前传送时从第一传送带上掉落或者不能进入到分料机构上。另外，设置转向机构还可避免进行人工转向，从而提高工作效率。

一个优选的方案是，翻转机构还包括翻转驱动机构，翻转驱动机构设置在翻转支架的第一端，翻转驱动机构驱动翻转支架转动。翻转支架包括铰接轴以及设置在铰接轴两端并垂直于铰接轴的连接臂，铰接轴横跨第一输送线，夹紧装置设置在连接臂的自由端。夹紧装置包括夹紧驱动机构和至少两个夹紧件，多个夹紧件分别位于两个连接臂上，夹紧驱动机构驱动多个夹紧件靠近或远离。

由此可见，当物料需要翻转时，夹紧驱动机构驱动夹紧件靠近，从而夹紧物料，接着，翻转驱动机构驱动翻转支架绕铰接轴转动，当转动到一定角度后，夹紧驱动机构驱动夹紧件远离，物料被放置到第一传送带上并沿着第一传递带继续向前移动。翻转机构能够将物料翻转至需要放置的方向，从而充分利用车厢内部空间，提高车厢空间利用率。

一个优选的方案是，码垛机器人还包括至少两个前辅助支撑机构，多个前辅助支撑机构均设置在主支架靠近直推定位机构的一端并分别位于主支架的两侧，前辅助支撑机构用于支撑主支架靠近直推定位机构的一端。

由此可见，前辅助支撑机构用于当主支架进入车厢时，前辅助支撑机构在车厢内的底部支撑主支架，增加一个支点，使主支架在工作过程中由于主支架的悬臂过长而产生的冲击和震动降低，从而保证设备稳定地工作。

为实现上述另一目的，本发明提供一种上述码垛机器人的工作方法，码垛机器人还包括停车传感器、检测装置和控制装置，停车传感器用于检测车辆是否停车入位，检测装置用于检测车辆并向控制装置传输车辆信息，控制装置根据车辆信息确定装车方式并向执行机构发出工作信号，执行机构包括输送线驱动机构、顶升机构、翻转机构以及直推定位机构；码垛机器人的工作方法包括如下步骤：停车传感器检测到车辆进入停车位后向控制装置传输车辆停车入位信号；控制装置接收到车辆停车入位信号后向检测装置发送检测车辆的信号；检测装置检测车辆并向控制装置传输车辆信息；控制装置根据车辆信息确定装车方式，控制装置向输送线驱动机构传输输送线工作信号，输送线驱动机构根据输送线工作信号驱动第一输送线移动至车厢内；控制装置向顶升机构传输顶升机构工作信号，顶升机构根据顶升机构工作信号带动第一输送线靠近直推定位机构的一端上下移动；控制装置向翻转机构传输翻转信号，翻转机构根据翻转信号对物料进行翻转；控制装置向直推定位机构传输装车信号，直推定位机构将物料推送至预设位置。

由上述方案可见，第一输送线输送的物料依次经过翻转机构、分料机构，最后被输送至直推定位机构上，直推定位机构将物料推送至车厢内预设位置，输送线驱动机构驱动第一输送线移动，同时直推定位机构移动并推动物料移动，从而使得码垛机器人实现多定点堆叠，并对每个物料进行精确定位。另外，翻转机构能够改变物料的放置方向，从而充分利用车厢内部空间。顶升机构在直推定位机构定点推送物料时，随着堆叠的高度上升，顶升机构将第一输送线连接分料机构的一端顶升，使得码垛机器人很好地适应堆叠的高度。本发明的码垛机器人能够自动输送物料，并且对每个物料进行精确定位，从而充分利用车厢内部空间，而且能够有效提高工作效率，降低工人的劳动强度。本发明的码垛机器人能够自动检测车厢的尺寸，并自动计算码垛的方式，能够更加充分合理地利用车厢的空间。

附图说明

图1是本发明码垛机器人实施例向车厢输送物料时的状态图。

图2是本发明码垛机器人实施例的结构示意图。

图3是本发明码垛机器人实施例中顶升机构、翻转机构、转向机构、分料机构和直推定位机构的结构示意图。

图4是本发明码垛机器人实施例中翻转机构的结构示意图。

图5是图3中a处的局部放大图。

图6是本发明码垛机器人实施例中直推定位机构的结构示意图。

图7是本发明码垛机器人实施例中直推定位机构部分部件的结构分解图。

图8是本发明码垛机器人实施例的部分部件的结构示意图。

图9是本发明码垛机器人实施例中前辅助支撑机构的结构示意图。

图10是本发明码垛机器人实施例的工作流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

为了实施例中各零部件相对位置关系及运行关系被更加清楚地描述，本发明的各别附图中示出了方向统一的三维坐标系，旨在表明各图中零部件的视角不同时，其表达的零部件仍具有统一的坐标方向性，并在以下说明中引用。此外，考虑到图面尺寸限制，同一零部件在不同的图中比例不尽统一，只为更清楚地对本发明加以说明。

参见图1和图2，本实施例的码垛机器人包括第一输送线1、第二输送线9、输送线驱动机构2、顶升机构3、主支架4、侧方定位机构41、前辅助支撑机构42以及沿着第一输送线1的传送方向依次布置的翻转机构5、转向机构6、分料机构7和两个直推定位机构8。第一输送线1用于输送物料，主支架4用于支撑第一输送线1，输送线驱动机构2设置在第一输送线1的下方并驱动第一输送线1移动。直推定位机构8用于推送物料至预设位置,两个直推定位机构8沿着第一输送线1的宽度方向布置。顶升机构3支承第一输送线1靠近直推定位机构8的一端，顶升机构3顶升第一输送线1的出料端，顶升机构3用于调节第一输送线1靠近直推定位机构8的一端的高度。

侧方定位机构41包括辅助支架411、辅助支架412、辅助支架413和辅助支架414，其中，辅助支架411和辅助支架412分别设置在主支架4的两侧，且均位于靠近第二输送线9的出料端的位置上，辅助支架413和辅助支架414分别设置在主支架4的两侧，并均位于顶升机构3的两侧，各辅助支架均与主支架4邻接在主支架的两侧支撑主支架4，因此侧方定位机构41能够抵消主支架4在前移和工作过程中在该主支架4的左右两侧产生的震动，从而使码垛机器人能够稳定地工作。

第一输送线1包括第一传动带11以及驱动第一传动带11转动的传动带驱动机构，第二输送线9与第一输送线1平行设置并设置在第一输送线1的上方，第二输送线9的出料端通过倾斜设置的传送带与第一输送线连接。第二输送线9上的物料下移至第一输送线1上，能够提高第一输送线1的输送效率，同时也能加快分料机构7的分料效率。第一输送线1与第二输送线9上可安装有产品位置感应器，例如红外线传感器，产品位置感应器用于自动调节两条输送线的输送速度，并且两条输送线之间的传送速度需相互配合，便于第二输送线9上的产品落入第一输送线1产品之间的间隙中。在第二输送线9上设置有固定支架91，固定支架91朝向第二输送线9的一侧设置有红外线传感器。

参见图3和图4，翻转机构5包括翻转支架51、夹紧装置52和翻转驱动机构53，翻转机构5位于第一输送线1的出料端，翻转支架51的第一端与主支架4铰接，夹紧装置52设置在翻转支架51的第二端。翻转驱动机构53设置在翻转支架51的第一端，翻转驱动机构53驱动翻转支架51转动。翻转支架51包括铰接轴511以及设置在铰接轴511两端并垂直于铰接轴511的连接臂512，铰接轴511横跨第一输送线1，夹紧装置52设置在连接臂512的自由端。夹紧装置52包括两个夹紧驱动机构521和两个夹紧件522，两个夹紧件522分别位于两个连接臂512上，一个夹紧驱动机构521驱动一个夹紧件522移动，两个夹紧驱动机构521配合驱动两个夹紧件522靠近或远离。

参见图3和图5，转向机构6设置在翻转机构5与分料机构7之间，转向机构6包括第一传送带61和推动机构，第一传送带61沿着第一输送线1的传送方向延伸，推动机构位于第一传送带61的一侧，推动机构包括推杆621以及驱动推杆621移动的推动驱动机构622，推杆621的延伸方向平行于第一传送带61的宽度方向,推杆621上设置有第一齿条部6211，推动驱动机构622包括推杆621电机以及连接在推杆621电机的驱动轴上的第一齿轮623，第一齿轮623与第一齿条部6211啮合。推动驱动机构622驱动推杆621沿着平行于第一传送带61的宽度方向移动。

参见图3、图6和图7，直推定位机构8包括承接台81、直推件82、承接台安装座83、x向移动驱动机构84、y向移动驱动机构85和z向移动驱动机构86。直推件82设置在承接台81上，承接台安装座83位于分料机构7的出料端且垂直于第一输送线1设置，承接台81设置在承接台安装座83上且平行于第一输送线1，x向移动驱动机构84驱动承接台安装座83沿着第一输送线1宽度方向移动，即x向移动驱动机构84驱动承接台安装座83沿着图6中x向移动，z向移动驱动机构86驱动承接台81沿着承接台安装座83移动，即z向移动驱动机构86驱动承接台81沿着图6中z向移动，y向移动驱动机构85驱动直推件82沿着平行于第一输送线1移动的方向移动，即y向移动驱动机构85驱动直推件82沿着图6中y向移动。

直推件82的数量至少为两个，多个直推件82相连接，多个直推件82沿着承接台81的宽度方向依次布置，承接台81包括上盖和下盖，上盖和下盖围成容置空间，y向移动驱动机构85位于容置空间内，该容置空间中还设置有连接板821，直推件82的第一端铰接在连接板821上，y向移动驱动机构85的驱动轴与连接板821固定连接，承接台81的上盖开设有多个沿着承接台81的长度方向延伸的导向槽811，一个直推件82安装在一个导向槽811内且直推件82的第二端从导向槽811中伸出，y向移动驱动机构85驱动直推件82沿着导向槽811移动。

承接台安装座83靠近承接台81一侧设置有齿条部832，齿条部832在承接台安装座83沿着z向移动，承接台81的底部设置有电机，电机的驱动轴固定有与齿条部832啮合的齿轮，电机驱动齿轮转动，从而带动承接台81沿着齿条部832移动。

承接台安装座83靠近分料机构7的一侧设置有两个平行设置的移动轨道831，移动轨道831平行于第一输送线1的宽度方向设置，移动轨道831的第一侧设置有导轨部8311，移动轨道831的第二侧设置有第二齿条部8312，导轨部8311与第二齿条部8312背向设置。分料机构7的出料端设置有滚轮87和齿轮88，滚轮87和齿轮88分别设置在移动轨道831的两侧，滚轮87可沿着导轨部8311移动，齿轮88可沿着第二齿条部8312移动。两个移动轨道831的第二齿条部8312相对设置。

参见图3、图8和图9，码垛机器人还包括两个前辅助支撑机构42，两个前辅助支撑机构42均设置在主支架4靠近直推定位机构8的一端并分别位于主支架4的两侧，前辅助支撑机构42用于支撑主支架4靠近直推定位机构8的一端。前辅助支撑机构42包括固定支架420、高度调节杆421、电机422和两个支撑滚轮423，固定支架420固定安装在主支架4上，固定支架420套设在高度调节杆421外，高度调节杆421在竖直方向上延伸，固定支架420上设置有多个导向轮4201，导向轮4201与高度调节杆421接触并用于引导高度调节杆421在竖直方向上移动，两个支撑滚轮423安装在高度调节杆421的第一端，高度调节杆421上设置有齿条部4211，齿条部4211从高度调节杆421的中部延伸至高度调节杆421的第二端，其中部分导向轮4201分别设置在齿条部4211的两侧，电机422的驱动轴固定有与齿条部4211啮合的齿轮，电机422驱动齿轮转动，从而带动高度调节杆421沿着竖直方向移动，使得高度调节杆421上的支撑滚轮423能够处于收起状态或者支撑在车厢内的底部的状态。在其他实施方式中，支撑滚轮423的数量可根据需要进行改变，另外，也可以采用高度调节杆421与主支架4铰接的方式来控制支撑滚轮423处于收起状态或支撑状态。

前辅助支撑机构42的作用是当主支架4进入车厢时，前辅助支撑机构42在车厢内的底部支撑主支架4，增加一个支点，使主支架4在工作过程中由于主支架4的悬臂过长而产生的震动降低，从而保证设备稳定地工作。

参见图1和图10，码垛机器人还包括停车传感器、检测装置和控制装置，停车传感器用于检测车辆是否停车入位，检测装置用于检测车辆并向控制装置传输车辆信息，控制装置根据车辆信息确定装车方式并向执行机构发出工作信号，执行机构包括输送线驱动机构2、顶升机构3、翻转机构5、转向机构6以及直推定位机构8。

码垛机器人的工作方法包括如下步骤。

首先，执行步骤s1，停车传感器检测到车辆进入停车位后向控制装置传输车辆停车入位信号。

接着，执行步骤s2，控制装置接收到车辆停车入位信号后向检测装置发送检测车辆的信号；

接着，执行步骤s3，检测装置检测车辆并向控制装置传输车辆信息。比如，检测装置检测车辆的类型信息，检测车辆为平板车，普通货车还是箱式货车。以及检测装置可以检测车厢尺寸和车厢停放的实际位置等信息。

接着，执行步骤s4，控制装置根据车辆信息以及内部存储的矩形物料的尺寸和数量来判断是否可以装车以及确定装车方式。如果可以装车，执行步骤s5以及步骤s7，控制装置向执行机构输出工作信号，具体地，控制装置向输送线驱动机构2传输输送线工作信号，输送线驱动机构2根据输送线工作信号驱动第一输送线1移动至车厢内；控制装置向顶升机构3传输顶升机构3工作信号，顶升机构3根据顶升机构3工作信号带动第一输送线1靠近直推定位机构8的一端上下移动。当物料需要翻车时，控制装置向翻转机构5传输翻转信号，翻转机构5根据翻转信号对物料进行翻转。控制装置向直推定位机构8传输装车信号，直推定位机构8将物料推送至预设位置。如果不可以装车，则执行步骤s6，采用人工处理。

最后，装车完毕后，司机开走车辆。

由上可见，第一输送线输送的物料依次经过翻转机构、分料机构，最后被输送至直推定位机构上，直推定位机构将物料推送至车厢内预设位置，输送线驱动机构驱动第一输送线移动，同时直推定位机构移动并推动物料移动，从而使得码垛机器人实现多定点堆叠，并对每个物料进行精确定位。另外，翻转机构能够改变物料的放置方向，从而充分利用车厢内部空间。顶升机构在直推定位机构定点推送物料时，随着堆叠的高度上升，顶升机构将第一输送线连接分料机构的一端顶升，使得码垛机器人很好地适应堆叠的高度。本发明的码垛机器人能够自动输送物料，并且对每个物料进行精确定位，从而充分利用车厢内部空间，而且能够有效提高工作效率，降低工人的劳动强度。本发明的码垛机器人能够自动检测车厢的尺寸，并自动计算码垛的方式，能够更加充分合理地利用车厢的空间。