一种爬货架机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种爬货架机器人。

背景技术：

智能仓储是物流过程的一个环节，智能仓储的应用，保证了货品仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对库存货品的批次、保质期等进行管理。

目前，智能仓储是在仓库内设置多个放置货品的货架，仓储机器人根据无线指令的订单将货品所在货架从仓库搬运至员工处理区，工作人员在员工处理区挑拣、扫描商品。但是，这种仓储机器人只能搬运整个货架，对自身的承重等性能要求较高，成本较高，货架的重量、高度等也受到限制，工作人员在货架上找寻订单货品，效率较低。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种爬货架机器人，其无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种爬货架机器人，其特征在于，包括移动底盘，所述移动底盘上前后两侧分别设有爬升机构，所述爬升机构包括对称设置在移动底盘左右两侧的爬升结构，所述爬升结构包括位于内侧的第一爬升组件和位于外侧的第二爬升组件，所述第一爬升组件包括纵向设置的第一支架，所述第一支架的顶部设有第一爬升链轮，所述第一支架的底部设有第二爬升链轮，第一爬升链轮和第二爬升链轮通过第一爬升链条连接，所述第一爬升链条上设有第一爬升板，所述第二爬升组件包括纵向设置的第二支架，所述第二支架的顶部设有第三爬升链轮，所述第二支架的底部设有第四爬升链轮，第三爬升链轮和第四爬升链轮通过第二爬升链条连接，所述第二爬升链条上设有第二爬升板，所述移动底盘上设有控制器、无线通信模块、用于抓取物品的机械臂、用于驱动第二爬升链轮转动的第一驱动机构和用于驱动第四爬升链轮转动的第二驱动机构，所述控制器分别与移动底盘、无线通信模块、机械臂、第一驱动机构和第二驱动机构电连接。

在本方案中，爬货架机器人通过无线通信模块接收远程取货/放货指令，通过移动底盘移动到货品所在货架位置，自动爬到对应放货位，通过机械臂实现取货/放货。货架并排放置，爬货架机器人在两个并排的货架之间进行向上/向下攀爬。

爬货架机器人爬上目标货架的流程如下：

爬货架机器人沿地面移动到目标货架与其相邻货架之间，停在目标放货位的下方，四个第一爬升链条转动带动第一爬升板转动到两个货架第一层放货位的横梁处压在第一层放货位的横梁上，接着，继续转动第一爬升链条将爬货架机器人抬升，直到第二爬升链条上部达到第二层放货位的横梁处，第一爬升链条停止转动，然后，四个第二爬升链条转动带动第二爬升板转动到第二层放货位的横梁处压在第二层放货位的横梁上，再然后，继续转动第二爬升链条将爬货架机器人抬升，直到第一爬升链条上部达到第三层放货位的横梁处，第二爬升链条停止转动，如此循环直到爬货架机器人移动到目标放货位。

爬货架机器人向下爬下货架的流程按照上述流程反向操作，即：四个第二爬升板压在某层放货位的横梁上，转动第二爬升链条将爬货架机器人降下，接着使四个第一爬升板压在下一层放货位的横梁上，转动第一爬升链条将爬货架机器人降下，然后使四个第二爬升板压在再下一层放货位的横梁上，如此循环直到爬货架机器人移动到地面。

作为优选，所述爬升机构还包括第一驱动轴，所述爬升机构中的两个第二爬升链轮都套设在第一驱动轴上，所述第一驱动轴上还套设有第一爬升同步带轮，所述第一驱动机构包括第一爬升驱动电机、第一驱动同步带轮和第一同步机构，所述第一爬升驱动电机用于驱动第一驱动同步带轮转动，所述第一驱动同步带轮通过第一同步机构与两个第一爬升同步带轮连接，所述第一同步机构用于使两个第一爬升同步带轮能够同步反方向同速转动，所述第一爬升驱动电机与控制器电连接。

第一爬升驱动电机驱动第一驱动同步带轮转动，第一驱动同步带轮通过第一同步机构带动两个第一爬升同步带轮同步反向同速转动，两个第一爬升同步带轮分别带动移动底盘上前后两侧的爬升机构的第一驱动轴同步反向转动，从而使位于移动底盘前后两侧的第一爬升链条同步反向转动。

作为优选，所述爬升机构还包括第二驱动轴，所述爬升机构中的两个第四爬升链轮都套设在第二驱动轴上，所述第二驱动轴上还套设有第二爬升同步带轮，所述第二驱动机构包括第二爬升驱动电机、第二驱动同步带轮和第二同步机构，所述第二爬升驱动电机用于驱动第二驱动同步带轮转动，所述第二驱动同步带轮通过第二同步机构与两个第二爬升同步带轮连接，所述第二同步机构用于使两个第二爬升同步带轮能够同步反方向同速转动，所述第二爬升驱动电机与控制器电连接。

第二爬升驱动电机驱动第二驱动同步带轮转动，第二驱动同步带轮通过第二同步机构带动两个第二爬升同步带轮同步反向同速转动，两个第二爬升同步带轮分别带动移动底盘上前后两侧的爬升机构的第二驱动轴同步反向转动，从而使位于移动底盘前后两侧的第二爬升链条同步反向转动。

作为优选，所述第一驱动轴沿轴向设有贯穿第一驱动轴的通孔，所述爬升机构的第二驱动轴穿过其上的第一驱动轴内的通孔且与第一驱动轴不接触。

作为优选，所述移动底盘底部设有第一摄像头，所述第一摄像头与控制器电连接。第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助爬货架机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。

作为优选，所述第二支架下方设有左右走向的导轨，所述导轨上设有可沿导轨左右移动的滑块，所述第二支架底部与滑块固定连接，所述爬升机构的两个第二支架顶部通过连接条连接，所述移动底盘上设有驱动滑块沿导轨平移的平移驱动机构，所述平移驱动机构与控制器电连接。

爬货架机器人还可在货架上进行平移操作，流程如下：

当爬货架机器人在货架的某层放货位时，先将四个第一爬升板抬升不与该层放货位的横梁接触，接着，控制四个第二支架沿导轨平移，然后，将四个第一爬升板下降压在该层放货位的横梁上，将四个第二爬升板抬升不与该层放货位的横梁接触，再然后，控制移动底盘相对于第二支架沿相同方向平移，如此循环，实现爬货架机器人在货架上平移操作。

作为优选，所述平移驱动机构包括平移驱动电机、平移丝杆、平移丝母和连接杆，所述平移丝杆沿左右走向水平设置，所述平移丝母设置在平移丝杆上，所述连接杆套设在平移丝杆外侧且与平移丝母固定连接，所述连接杆与平移丝杆相互垂直，所述连接杆两端分别与移动底盘左侧的前后两端的滑块固定连接，所述平移驱动电机用于驱动平移丝杆转动，所述平移驱动电机与控制器电连接。

平移驱动电机驱动平移丝杆转动，带动平移丝母平移，平移丝母通过连接杆带动移动底盘左侧的前后两端的滑块平移，爬升机构左侧的第二支架通过连接条带动右侧的第二支架平移。

作为优选，所述第一爬升链条上还设有第一爬升板安装座，所述第一爬升板固定在第一爬升板安装座上，所述第一爬升板安装座两侧都设有第一导向轴承，所述第一支架左右两侧设有供第一导向轴承通过的第一导向通道，所述第二爬升链条上还设有第二爬升板安装座，所述第二爬升板固定在第二爬升板安装座上，所述第二爬升板安装座两侧都设有第二导向轴承，所述第二支架左右两侧设有供第二导向轴承通过的第二导向通道。

作为优选，所述机械臂包括从上至下依次设置托板、中间板和底板，所述中间板左右两侧对称设有导向座，所述导向座沿前后走向设置，所述导向座内侧设有第一导槽，所述托板底面左右两侧对称设有第一导向结构，所述第一导向结构包括若干个排列成一条直线的第一导向轮，所述第一导向轮可沿所在一侧的第一导槽滚动，所述导向座外侧设有第二导槽，所述底板上表面左右两侧对称设有第二导向结构，所述第二导向结构包括若干个排列成一条直线的第二导向轮，所述第二导向轮可沿所在一侧的第二导槽滚动，所述中间板底面设有沿前后走向的第一同步带，所述底板上设有条形通孔，所述条形通孔内设有呈环形的双面同步带以及驱动双面同步带转动的第三驱动机构，所述第一同步带与双面同步带啮合，所述机械臂还包括第二同步带和第三同步带，所述中间板前端设有第三导向轮，所述中间板后端设有第四导向轮，所述第二同步带一端与托板后端固定连接，所述第二同步带绕过第三导向轮，所述第二同步带另一端与底板后端固定连接，所述第三同步带一端与托板前端固定连接，所述第三同步带绕过第四导向轮，所述第三同步带另一端与底板前端固定连接，所述底板前后两端都设有第二摄像头，所述控制器分别与第三驱动机构、第二摄像头电连接。

第三驱动机构驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第一同步带水平移动，由于第一同步带固定在中间板上，所以第一同步带水平移动带动中间板水平移动。第二同步带绕过中间板的第三导向轮，两端分别固定在托板后端、底板后端，第三同步带绕过中间板的第四导向轮，两端分别固定在托板前端、底板前端。中间板向前移动，通过第二同步带带动托板前移，中间板向后移动，通过第三同步带带动托板后移，从而实现中间板、托板两级联动。

托板用于托放货品或存有货品的周转箱。第二摄像头用于确定机械臂与货架上货品/周转箱之间的相对位置，便于微调机械臂的位置，使得更精确地取放货品/周转箱，还能确认是否是需要取下的货品/周转箱。

本实用新型的有益效果是：（1）无需搬运整个货架，成本较低，货架尺寸不受限制，提高工作人员拣选货品的效率，且其工作占用空间小，可以使仓库内货架密度大大提高。（2）爬货架机器人可在货架上平移运动，便于更准确的取放货品。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是图2的a-a剖视图；

图4是图1的后视图；

图5是图4的b-b剖视图；

图6是图5的c-c剖视图；

图7是图1的右视图；

图8是实施例的电路原理连接框图；

图9是机械臂的结构示意图；

图10是图9的左视图；

图11是图9的仰视图；

图12是爬货架机器人在仓储区域工作的示意图。

图中：1、移动底盘，2、第一支架，3、第一爬升链轮，4、第二爬升链轮，5、第一爬升链条，6、第一爬升板，7、第二支架，8、第三爬升链轮，9、第四爬升链轮，10、第二爬升链条，11、第二爬升板，12、控制器，13、无线通信模块，14、机械臂，15、第一驱动轴，16、第一爬升同步带轮，17、第一爬升驱动电机，18、第一驱动同步带轮，19、第一同步机构，20、第二驱动轴，21、第二爬升同步带轮，22、第二爬升驱动电机，23、第二驱动同步带轮，24、第二同步机构，25、第一摄像头，26、导轨，27、滑块，28、连接条，29、平移驱动电机，30、平移丝杆，31、平移丝母，32、连接杆，33、第一爬升板安装座，34、第一导向轴承，35、第一导向通道，36、第二爬升板安装座，37、第二导向轴承，38、第二导向通道，39、托板，40、中间板，41、底板，42、导向座，43、第一导槽，44、第一导向轮，45、第二导槽，46、第二导向轮，47、第一同步带，48、条形通孔，49、双面同步带，50、第二同步带，51、第三同步带，52、第三导向轮，53、第四导向轮，54、第二摄像头，55、驱动轮，56、伺服电机，57、万向轮，58、底座，59、第三驱动机构，60、货架，61、周转箱。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

本实施例的一种爬货架机器人，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，包括移动底盘1，移动底盘1上前后两侧分别设有爬升机构，爬升机构包括对称设置在移动底盘1左右两侧的爬升结构，爬升结构包括位于内侧的第一爬升组件和位于外侧的第二爬升组件，第一爬升组件包括纵向设置的第一支架2，第一支架2的顶部设有第一爬升链轮3，第一支架2的底部设有第二爬升链轮4，第一爬升链轮3和第二爬升链轮4通过第一爬升链条5连接，第一爬升链条5上设有第一爬升板6，第二爬升组件包括纵向设置的第二支架7，第二支架7的顶部设有第三爬升链轮8，第二支架7的底部设有第四爬升链轮9，第三爬升链轮8和第四爬升链轮9通过第二爬升链条10连接，第二爬升链条10上设有第二爬升板11，移动底盘1上设有控制器12、无线通信模块13、用于抓取物品的机械臂14、用于驱动第二爬升链轮4转动的第一驱动机构和用于驱动第四爬升链轮9转动的第二驱动机构，移动底盘1底部设有第一摄像头25，控制器12分别与移动底盘1、无线通信模块13、机械臂14、第一摄像头25、第一驱动机构和第二驱动机构电连接。

爬升机构还包括第一驱动轴15，爬升机构中的两个第二爬升链轮4都套设在第一驱动轴15上，第一驱动轴15上还套设有第一爬升同步带轮16，第一驱动机构包括第一爬升驱动电机17、第一驱动同步带轮18和第一同步机构19，第一爬升驱动电机17用于驱动第一驱动同步带18轮转动，第一驱动同步带轮18通过第一同步机构19与两个第一爬升同步带轮16连接，第一同步机构19用于使两个第一爬升同步带轮16能够同步反方向同速转动，第一爬升驱动电机17与控制器12电连接。

爬升机构还包括第二驱动轴20，爬升机构中的两个第四爬升链轮9都套设在第二驱动轴20上，第二驱动轴20上还套设有第二爬升同步带轮21，第二驱动机构包括第二爬升驱动电机22、第二驱动同步带轮23和第二同步机构24，第二爬升驱动电机22用于驱动第二驱动同步带轮23转动，第二驱动同步带轮23通过第二同步机构24与两个第二爬升同步带轮21连接，第二同步机构24用于使两个第二爬升同步带轮21能够同步反方向同速转动，第二爬升驱动电机22与控制器12电连接。

第一驱动轴15沿轴向设有贯穿第一驱动轴15的通孔，爬升机构的第二驱动轴20穿过其上的第一驱动轴15内的通孔且与第一驱动轴15不接触。

第一爬升驱动电机驱动第一驱动同步带轮转动，第一驱动同步带轮通过第一同步机构带动两个第一爬升同步带轮同步反向同速转动，两个第一爬升同步带轮分别带动移动底盘上前后两侧的爬升机构的第一驱动轴同步反向转动，从而使位于移动底盘前后两侧的第一爬升链条同步反向转动。第一同步机构由若干个同步带轮和同步带构成。

第二爬升驱动电机驱动第二驱动同步带轮转动，第二驱动同步带轮通过第二同步机构带动两个第二爬升同步带轮同步反向同速转动，两个第二爬升同步带轮分别带动移动底盘上前后两侧的爬升机构的第二驱动轴同步反向转动，从而使位于移动底盘前后两侧的第二爬升链条同步反向转动。第二同步机构由若干个同步带轮和同步带构成。

第二支架7下方设有左右走向的导轨26，导轨26上设有可沿导轨26左右移动的滑块27，第二支架7底部与滑块27固定连接，爬升机构的两个第二支架7顶部通过连接条28连接，移动底盘1上设有驱动滑块27沿导轨26平移的平移驱动机构，平移驱动机构与控制器12电连接。

在本方案中，第一摄像头用于识别仓储区域地面上的导向线或导航二维码，帮助爬货架机器人定位，配合移动底盘，实现在仓储区域自由移动。爬货架机器人通过无线通信模块接收远程取货/放货指令，通过移动底盘移动到货品所在货架位置，自动爬到对应放货位，通过机械臂实现取货/放货。

如图12所示，货架60并排放置，货架上的放货位用于放置周转箱61，每个周转箱内放有同一种货品，爬货架机器人在两个并排的货架之间进行向上/向下攀爬，爬货架机器人的机械臂用于将自身携带上的周转箱取下放到仓储区域的货架上，或者将仓储区域的货架上的周转箱取下放到自身上。

爬货架机器人爬上目标货架的流程如下：

爬货架机器人沿地面移动到目标货架与其相邻货架之间，停在目标放货位的下方，四个第一爬升链条转动带动第一爬升板转动到两个货架第一层放货位的横梁处压在第一层放货位的横梁上，接着，继续转动第一爬升链条将爬货架机器人抬升，直到第二爬升链条上部达到第二层放货位的横梁处，第一爬升链条停止转动，然后，四个第二爬升链条转动带动第二爬升板转动到第二层放货位的横梁处压在第二层放货位的横梁上，再然后，继续转动第二爬升链条将爬货架机器人抬升，直到第一爬升链条上部达到第三层放货位的横梁处，第二爬升链条停止转动，如此循环直到爬货架机器人移动到目标放货位。

爬货架机器人向下爬下货架的流程按照上述流程反向操作，即：四个第二爬升板压在某层放货位的横梁上，转动第二爬升链条将爬货架机器人降下，接着使四个第一爬升板压在下一层放货位的横梁上，转动第一爬升链条将爬货架机器人降下，然后使四个第二爬升板压在再下一层放货位的横梁上，如此循环直到爬货架机器人移动到地面。

爬货架机器人还可在货架上进行平移操作，流程如下：

当爬货架机器人在货架的某层放货位时，先将四个第一爬升板抬升不与该层放货位的横梁接触，接着，控制四个第二支架沿导轨平移，然后，将四个第一爬升板下降压在该层放货位的横梁上，将四个第二爬升板抬升不与该层放货位的横梁接触，再然后，控制移动底盘相对于第二支架沿相同方向平移，如此循环，实现爬货架机器人在货架上平移操作。

平移驱动机构包括平移驱动电机29、平移丝杆30、平移丝母31和连接杆32，平移丝杆30沿左右走向水平设置，平移丝母31设置在平移丝杆30上，连接杆32套设在平移丝杆30外侧且与平移丝母31固定连接，连接杆32与平移丝杆30相互垂直，连接杆32两端分别与移动底盘1左侧的前后两端的滑块27固定连接，平移驱动电机29用于驱动平移丝杆30转动，平移驱动电机29与控制器12电连接。

平移驱动电机驱动平移丝杆转动，带动平移丝母平移，平移丝母通过连接杆带动移动底盘左侧的前后两端的滑块平移，爬升机构左侧的第二支架通过连接条带动右侧的第二支架平移。

第一爬升链条5上还设有第一爬升板安装座33，第一爬升板6固定在第一爬升板安装座33上，第一爬升板6安装座两侧都设有第一导向轴承34，第一支架2左右两侧设有供第一导向轴承34通过的第一导向通道35，第二爬升链条10上还设有第二爬升板安装座36，第二爬升板11固定在第二爬升板安装座36上，第二爬升板安装座36两侧都设有第二导向轴承37，第二支架7左右两侧设有供第二导向轴承37通过的第二导向通道38。两个第一导向通道位于第一爬升链条靠外一段的左右两侧，两个第二导向通道位于第二爬升链条靠外一段的左右两侧。

如图9、图10、图11所示，机械臂14包括从上至下依次设置托板39、中间板40和底板41，中间板40左右两侧对称设有导向座42，导向座42沿前后走向设置，导向座42内侧设有第一导槽43，托板39底面左右两侧对称设有第一导向结构，第一导向结构包括若干个排列成一条直线的第一导向轮44，第一导向轮44可沿所在一侧的第一导槽45滚动，导向座42外侧设有第二导槽45，底板41上表面左右两侧对称设有第二导向结构，第二导向结构包括若干个排列成一条直线的第二导向轮46，第二导向轮46可沿所在一侧的第二导槽45滚动，中间板40底面设有沿前后走向的第一同步带47，底板41上设有条形通孔48，条形通孔48内设有呈环形的双面同步带49以及驱动双面同步带49转动的第三驱动机构59，第一同步带47与双面同步带49啮合，机械臂14还包括第二同步带50和第三同步带51，中间板40前端设有第三导向轮52，中间板40后端设有第四导向轮53，第二同步带50一端与托板39后端固定连接，第二同步带50绕过第三导向轮52，第二同步带50另一端与底板41后端固定连接，第三同步带51一端与托板39前端固定连接，第三同步带51绕过第四导向轮53，第三同步带51另一端与底板41前端固定连接，底板41前后两端都设有第二摄像头54，控制器12分别与第三驱动机构59、第二摄像头54电连接。

第三驱动机构驱动双面同步带转动，双面同步带转动带动第一同步带水平移动，由于第一同步带固定在中间板上，所以第一同步带水平移动带动中间板水平移动。第二同步带绕过中间板的第三导向轮，两端分别固定在托板后端、底板后端，第三同步带绕过中间板的第四导向轮，两端分别固定在托板前端、底板前端。中间板向前移动，通过第二同步带带动托板前移，中间板向后移动，通过第三同步带带动托板后移，从而实现中间板、托板两级联动。第三驱动机构包括主驱动轮、两个从同步带轮以及驱动主驱动轮转动的电机，电机与控制器电连接。

托板用于托放周转箱。第二摄像头用于确定机械臂与货架上周转箱之间的相对位置，便于微调机械臂的位置，使得更精确地取放货品/周转箱，还能确认是否是需要取下的货品/周转箱。

移动底盘1包括底座58、设置在底座58底部的两个行走模块和设置在底座58底部的若干个万向轮57，行走模块包括驱动轮55和驱动驱动轮55转动的伺服电机56，控制器12与伺服电机56电连接。