一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法，所述大跨度搬运与堆垛机器人包括功能头以及用于驱动所述功能头移动的功能头驱动机构；所述功能头驱动机构包括梁式大车、小车；所述小车的下方设置有升降机构，所述升降机构与所述功能头连接。本发明专利技术的有益效果为：通过非接触高度计以及机器人功能头定位模组，场景检测及路线规划模块可以实时监控搬运及堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度的变化；该堆垛高度检测技术具有精度高、可靠性高等优点；通过该检测技术，可以实现堆垛机器人的自动控制。

A large span robot for handling and stacking and its working method

The present invention discloses a large span handling and stacking robot and its working method. The long-span handling and stacking robot includes a function head and a functional head driving mechanism for driving the moving head. The function head driving mechanism includes a beam type car and a small car, and a lifting mechanism is provided below the car. The lifting mechanism is connected with the function head. The beneficial effect of the invention is: through the non contact altimeter and the robot function head positioning module, the scene detection and route planning module can monitor the change of the stacking height in the running area of the handling and stacking robot in real time; the stacking height detection technology has the advantages of high precision and high reliability; Through the detection technology, automatic control of stacking robot can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法
本专利技术属于环保设备领域，具体涉及一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法。
技术介绍
现有技术中，大型的垃圾焚烧发电站通常设置有垃圾池，以便暂时存储垃圾；垃圾池中的垃圾需要堆垛机器人进行抓取搬运；堆垛机器人需要人员进行目视操作，然而垃圾池周围空气污浊，恶劣的工作环境会对吊车操作人员的健康造成威胁，因此有必要引入自动控制系统。但是现有技术中的吊车自动控制系统存在以下问题：1.现有的吊车自动控制系统大多用于装卸集装箱等具有固定形状的货物，而垃圾为散料，没有固定形状，现有的自动控制系统无法准确对其进行定位；2.对于具有固定形状的货物，控制系统可以通过记录堆放位置以及堆叠层数统计货场中各个区域的堆叠高度，以便规划吊车的运行线路；然而垃圾为散料，无法通过堆叠状准确获取垃圾池内各个区域的堆垛高度，这使得自动控制系统无法准确地抓取垃圾池中的垃圾。综上所述，堆垛高度检测技术以及搬运线路规划方法是垃圾池吊车的自动控制系统的首要技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法，该机器人采用非接触传感器，可以准确地检测出垃圾池内各个区域的垃圾堆垛高度，并根据各区域的堆垛高度进行搬运路线的规划，实现搬运与堆垛机器人的自动化控制。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述大跨度搬运与堆垛机器人包括功能头以及用于驱动所述功能头进行移动的功能头驱动机构；所述功能头驱动机构包括梁式大车、小车；所述小车的下方设置有升降机构，所述升降机构与所述功能头连接。大跨度搬运与堆垛机器人还包括机器人功能头定位模组、非接触高度计以及场景检测及路线规划模块；所述机器人功能头定位模组以及所述非接触高度计均连接所述场景检测及路线规划模块；所述非接触高度计安装在所述功能头的侧面；所述场景检测及路线规划模块用于根据所述非接触高度计以及所述机器人功能头定位模组的检测结果计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度，并根据各个所述区块堆垛高度、所述功能头的所在位置和目标位置规划所述功能头的移动路线。所述场景检测及路线规划模块连接所述堆垛机器人的控制系统。所述非接触高度计包括安全壳、设置在所述安全壳内部的激光测高模块以及加速度传感器；所述安全壳固定安装在所述功能头的侧面，所述安全壳的底部开设有检测窗体，所述检测窗体中镶嵌有钢化玻璃；所述激光测高模块通过万向节悬吊在所述安全壳的内部；所述检测窗体的下方设置有可开合的密封挡板，所述密封挡板的一侧连接有挡板驱动机构；所述挡板驱动机构与所述激光测高模块以及所述加速度传感器连接；当所述激光测高模块检测到的相对高度小于警戒阈值时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板闭合，以便遮挡所述检测窗体；当所述加速度传感器检测到持续时间超过第一时限的竖直向上的加速度时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板开启。所述检测窗体的下方设置有高压冲洗喷嘴以及气体烘干喷嘴；所述高压冲洗喷嘴连接高压水源，所述气体烘干喷嘴通过气体加热装置与气瓶连接；当所述密封挡板处于开启状态时，每隔预定时间，所述高压冲洗喷嘴对所述检测窗体进行冲洗，冲洗后所述气体烘干喷嘴对所述检测窗体进行烘干。也可以在小车上设置非接触高度计。一种大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：在大跨度搬运与堆垛机器人运行的过程中，场景检测及路线规划模块根据非接触高度计以及机器人功能头定位模组的检测结果计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度；所述场景检测及路线规划模块根据各个所述区块的堆垛高度、功能头的位置坐标和目标位置规划所述功能头的移动路线。计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域中各个所述区块的堆垛高度具体包括以下步骤：将所述大跨度搬运与堆垛机器人的所述运行区域沿水平方向划分为由若干个所述区块构成的二维阵列，所述场景检测及路线规划模块的内部存储有各个所述区块的堆垛高度数据；非接触高度计持续测量其下方所述区块的堆垛表面到该非接触式高度计的相对高度，所述功能头定位模组检测所述功能头的位置坐标；所述场景检测及路线规划模块根据所述非接触高度计测量的相对高度以及所述功能头定位模组检测到的位置坐标计算位于所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度，并对所述场景检测及路线规划模块内部存储的堆垛高度数据进行更新。所述功能头定位模组检测到的位置坐标包括所述功能头的竖向高度hz；当所述非接触高度计安装在所述功能头的侧面时，所述场景检测及路线规划模块计算所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度所采用的公式如下所示：Hs=hz–hr其中：Hs为位于所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度，hr为所述非接触高度计至堆垛表面的相对高度。规划所述功能头的移动路线的过程中，所述场景检测及路线规划模块根据各个所述区块的堆垛高度计算所述功能头的移动路径上的障碍物分布情况，所述场景检测及路线规划模块根据所述障碍物的分布情况调整所述功能头的移动路径，并根据调整后的移动路径生成所述大跨度搬运与堆垛机器人的操作指令。在所述功能头的位置坐标以及所述目标位置均位于机械臂的抓取范围内的情况下，梁式大车和小车保持停止状态，所述功能头在升降机构、水平回转平台以及所述机械臂的驱动下移动至目标位置。本专利技术的优点为：通过非接触高度计以及机器人功能头定位模组，场景检测及路线规划模块可以实时监控搬运及堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度的变化；该堆垛高度检测技术具有精度高、可靠性高等优点；通过该检测技术，可以实现堆垛机器人的自动控制。附图说明图1为本专利技术大跨度搬运与堆垛机器人的侧视图；图2为本专利技术中搬运线路规划装置的结构框图；图3为本专利技术中大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域的俯视图；图4为本专利技术中非接触高度计在密封挡板处于闭合状态时的剖视图；图5为本专利技术中非接触高度计在密封挡板处于开启状态时的剖视图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-5，图中标记1-29分别为：大跨度搬运与堆垛机器人1、功能头驱动机构2、功能头3、梁式大车4、小车5、轨道7、运行区域8、功能头定位模组9、非接触高度计10a、非接触高度计10b、场景检测及路线规划模块11、区块12、垂直轨道13、升降机构14、水平回转平台15、回转装置16、机械臂17、安全壳18、激光测高模块19、加速度传感器20、检测窗体21、万向节22、密封挡板23、挡板驱动机构24、高压冲洗喷嘴25、气体烘干喷嘴26、高压水源27、气体加热装置28、气瓶29。实施例：如图1至3所示，本实施例涉及一种大跨度搬运与堆垛机器人，该大跨度搬运与堆垛机器人1包括功能头3以及用于驱动功能头3移动的功能头驱动机构2；功能头驱动机构2包括梁式大车4、小车5；小车5的下方设置有垂直轨道13，垂直轨道13上设置有升降机构14，升降机构14的侧面连接有水平回转平台15，水平回转平台15的回转装置16连接有机械臂17，机械臂17的末端与功能头3连接；功能头3通过机械臂17以及回转平台15与升降机构14连接。如图1所示，垂直轨道13为刚性轨道，这样在升降机构14升降的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述大跨度搬运与堆垛机器人包括功能头以及用于驱动所述功能头进行移动的功能头驱动机构；所述功能头驱动机构包括梁式大车、小车；所述小车的下方设置有升降机构，所述升降机构与所述功能头连接。

【技术特征摘要】
1.一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述大跨度搬运与堆垛机器人包括功能头以及用于驱动所述功能头进行移动的功能头驱动机构；所述功能头驱动机构包括梁式大车、小车；所述小车的下方设置有升降机构，所述升降机构与所述功能头连接。2.根据权利要求1所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于还包括机器人功能头定位模组、非接触高度计以及场景检测及路线规划模块；所述机器人功能头定位模组以及所述非接触高度计均连接所述场景检测及路线规划模块；所述非接触高度计安装在所述功能头的侧面；所述场景检测及路线规划模块用于根据所述非接触高度计以及所述机器人功能头定位模组的检测结果计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度，并根据各个所述区块堆垛高度、所述功能头的所在位置和目标位置规划所述功能头的移动路线。3.根据权利要求2所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述小车的下方设置有垂直轨道，所述升降机构安装在所述垂直轨道上；所述场景检测及路线规划模块连接所述堆垛机器人的控制系统。4.根据权利要求2所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述非接触高度计包括安全壳、设置在所述安全壳内部的激光测高模块以及加速度传感器；所述安全壳固定安装在所述功能头的侧面，所述安全壳的底部开设有检测窗体，所述检测窗体中镶嵌有钢化玻璃；所述激光测高模块通过万向节悬吊在所述安全壳的内部；所述检测窗体的下方设置有可开合的密封挡板，所述密封挡板的一侧连接有挡板驱动机构；所述挡板驱动机构与所述激光测高模块以及所述加速度传感器连接；当所述激光测高模块检测到的相对高度小于警戒阈值时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板闭合，以便遮挡所述检测窗体；当所述加速度传感器检测到持续时间超过第一时限的竖直向上的加速度时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板开启；所述检测窗体的下方设置有高压冲洗喷嘴以及气体烘干喷嘴；所述高压冲洗喷嘴连接高压水源，所述气体烘干喷嘴通过气体加热装置与气瓶连接；当所述密封挡板处于开启状态时，每隔预定时间，所述高压冲洗喷嘴对所述检测窗体进行冲洗，冲洗后所述气体烘干喷嘴对所述检测窗体进行烘干。5.根据权利要求1所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述小车上设置有非接触高度计。6.一种涉及权利要求1-5中任一所述的大跨度搬运与堆垛机...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏敏，戴至前，朱宏兴，杨松，
申请(专利权)人：上海昂丰装备科技有限公司，上海昂丰矿机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31