一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法及系统，系统包括叉车机器人和料框，步骤如下，取货时：车体上的总控制器接收调度系统下发的任务，控制车体前进到相应位置，到达预备取货点后准备倒车，并起升货叉架，利用双激光机构的下部激光雷达扫描第一层料框的支腿，然后初步调整位姿，若是取第一层料框就直接前移剪刀叉即可，如果取高层的料框则需要利用竖直拉线编码器判断起升是否到位，然后利用双激光机构的上部激光雷达识别该层料框的支腿，调正位姿之后剪刀叉前移到位，货叉架起升抬起料框；取到料框后前移收回，利用竖直拉线编码器判断货叉架下降到相应位置完成料框取货动作；本发明专利技术的方法实现了机器人自动化运行，且安全性高。且安全性高。且安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及移动式机器人
，更具体地说，是涉及一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会的进步以及物流技术的发展，叉车在企业生产过程中使用的范围、频率越来越高，而叉车的发展也在不断地向安全、环保和智能化的方向发展，无人驾驶的自动叉车已经成为了一个发展趋势。传统的立体仓库虽然能够很好地提高空间利用率，但是配套的设备很多，施工成本也高，并且位置也不能够再随意变动。相比较而言，使用可堆叠的料框搭建的柔性立体仓库能够在工厂中更灵活地进行使用。但是料框的堆叠相比较传统立体仓库来说更加复杂，对于机器人的识别精度要求也更高。目前的机器人已经无法满足无人驾驶以及自动搬运的需求。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种自动堆垛的仓储叉车机器人的控制方法，该方法能提高机器人自动化程度，且安全性好，本专利技术的第二个目的在于提供一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统。
[0004]为了实现上述第一个专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法，该系统包括叉车机器人和料框，所述叉车机器人上设有总控制器、导航激光及控制器单元，两组拉线编码器以及双激光机构，具体步骤如下：
[0006]取货时：车体上的总控制器接收调度系统下发的任务，控制车体先前进到相应位置，到达预备取货点后准备倒车，并起升货叉架，利用双激光机构的下部激光雷达扫描第一层料框的支腿，然后初步调整位姿，若是取第一层料框就直接前移剪刀叉即可，如果取高层的料框则需要利用竖直拉线编码器判断起升是否到位，然后利用双激光机构的上部激光雷达识别该层料框的支腿，调正位姿之后剪刀叉前移到位，货叉架起升抬起料框；取到料框后前移收回，利用竖直拉线编码器判断货叉架下降到相应位置完成料框取货动作；
[0007]放货时：车体上的总控制器接收调度指令控制车体前进到预备放货位，如果放的是第一层的料框则运行直接到位自动放货即可；如果放的是多层的料框则先利用第一层的料框的支腿初步调整车身位置，再利用竖直拉线编码器判断是否起升到位，到位后双激光机构的上部激光雷达用于识别上层料框的支腿，下部激光雷达用于识别下层料框的上方凸起柱，再次调正位姿之后，利用水平拉线编码器和双激光机构共同判断确保前移到位，然后货叉架下降，利用竖直拉线编码器和双激光机构判断下降到位，然后前移的剪刀叉收回并下降到位，完成自动放货任务。
[0008]作为优选方案，所述双激光机构工作时，当货叉架处于最低位时，需要将货叉架起升一小段使得双激光机构仍处于下限位状态，且下部激光雷达不被遮挡，从而下部激光雷
达能对一层的料框下的四个支腿进行识别，根据识别结果调整车辆的姿态，规划运动轨迹。
[0009]作为优选方案，所述双激光机构工作时，当货叉架提升到一定高度且使得双激光机构处于上限位状态时，此时上部激光雷达、下部激光雷达均能够得到较好的扫描范围；上部激光雷达主要用于扫描叉在货叉架上的料框的四条支腿的状态，下部激光雷达则是用于扫描库位上的料框的支腿上端的情况。
[0010]作为优选方案，所述车体的导航主要是通过导航激光及控制器单元的二维激光雷达对所需要运行的范围进行一次建图运行，得到相应的扫描点云，并通过算法过滤掉大部分杂点得到车体运行所需要的地图，在地图上规划好相应的路线后，每次运行时根据当前状态下所扫描到的激光点云状态与地图进行匹配再根据运行的路径轨迹进行最优的估计，从而完成车体的运行导航。
[0011]为了实现上述第二个专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统，用于执行上述任意一项所述的方法，所述叉车机器人包括车体、门架机构以及货叉前移机构，所述车体上设置有总控制器，所述门架机构设置在车体的前部，所述货叉前移机构设置在门架机构上，所述车体的顶部还设有导航激光及控制器单元，所述门架机构上设有两组拉线编码器，分别用于检测货叉架的前移距离和起升距离；所述门架机构上还设有双激光机构，所述车体通过导航激光及控制器单元自动运行至目的地，且通过双激光机构识别料框位置并让货叉架准确叉取料框，转移到目标位置。
[0013]作为优选方案，所述双激光机构包括直线滑块、直线导轨、安装在同一块板且上下布置的两个激光雷达，以及跟随剪刀叉组件上下移动的上限位板和安装在门架机构的外门架底部的下限位板，板与直线导轨固定，且直线导轨与直线滑块滑动配合。
[0014]作为优选方案，所述直线滑块通过安装板固定在剪刀叉组件的根部，且随剪刀叉组件的根部上下移动，所述上限位板为安装板顶部，所述板的顶部和底部翻折成水平，当剪刀叉组件在高位运行时，板的顶部与安装板顶部相抵，当剪刀叉组件往低位下降时，板的底部与下限位板上表面接触。
[0015]作为优选方案，所述车体下部还设有前进安全机构，所述前进安全机构包括安全触边和避障用激光雷达组成，用于确保叉车在自动运行前进的过程中的安全性。
[0016]作为优选方案，所述货叉架上还设有用于在车辆进行倒车操作时检测周围环境的安全性的倒退避障激光。
[0017]作为优选方案，所述货叉架上还设有用于确认取货到位的撞板机构。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]本专利技术通过设置总控制器使车辆能够通过手动操控的同时也能够通过上位机的控制进入机器人自动运行模式，此外原本的前移式叉车车体在通过改造之后强度和稳定性仍要满足要求，确保安全性；同时在车上安装多个不同作用的激光雷达，在保证基本叉车智能机器人的自动导航和避障功能之外，还要利用激光雷达进行多层料架的识别及自动叉取堆垛的功能，从而使叉车能够在无人的情况下完成在仓库中的基本操作，同时也需要保障安全性。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0021]图1为本专利技术的机器人的整体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的机器人的爆炸结构示意图；；
[0023]图3为本专利技术的门架机构的爆炸结构示意图；
[0024]图4为本专利技术的剪刀叉及货叉架的爆炸结构示意图；
[0025]图5为本专利技术的双激光机构的结构示意图；
[0026]图6为本专利技术的料框的结构示意图；
[0027]图7为本专利技术的货叉在底部、双激光机构在下限位时的工作示意图；
[0028]图8为本专利技术的货叉小幅升起、双激光机构的下部激光雷达露出时的工作示意图；
[0029]图9为本专利技术的货叉升起、双激光机构在上限位时的工作示意图；
[0030]图10为本专利技术在取料框时的运行原理流程图；
[0031]图11为本专利技术的放料框时的运行原理流程图。
[0032]附图标记为：1、导航激光及控制器单元；2、前进安全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法：其特征在于，该系统包括叉车机器人和料框(12)，所述叉车机器人上设有总控制器、导航激光及控制器单元(1)，两组拉线编码器以及双激光机构(8)，具体步骤如下：取货时：车体上的总控制器接收调度系统下发的任务，控制车体先前进到相应位置，到达预备取货点后准备倒车，并起升货叉架，利用双激光机构(8)的下部激光雷达(82)扫描第一层料框(12)的支腿(13)，然后初步调整位姿，若是取第一层料框(12)就直接前移剪刀叉即可，如果取高层的料框(12)则需要利用竖直拉线编码器(5)判断起升是否到位，然后利用双激光机构(8)的上部激光雷达(81)识别该层料框(12)的支腿(13)，调正位姿之后剪刀叉前移到位，货叉架(103)起升抬起料框(12)；取到料框(12)后前移收回，利用竖直拉线编码器(5)判断货叉架(103)下降到相应位置完成料框(12)取货动作；放货时：车体上的总控制器接收调度指令控制车体前进到预备放货位，如果放的是第一层的料框(12)则运行直接到位自动放货即可；如果放的是多层的料框(12)则先利用第一层的料框(12)的支腿(13)初步调整车身位置，再利用竖直拉线编码器(5)判断是否起升到位，到位后双激光机构(8)的上部激光雷达(81)用于识别上层料框(12)的支腿(13)，下部激光雷达(82)用于识别下层料框(12)的上方凸起柱，再次调正位姿之后，利用水平拉线编码器(3)和双激光机构(8)共同判断确保前移到位，然后货叉架(103)下降，利用竖直拉线编码器(5)和双激光机构(8)判断下降到位，然后前移的剪刀叉收回并下降到位，完成自动放货任务。2.根据权利要求1所述的一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法，其特征在于：所述双激光机构(8)工作时，当货叉架(29)处于最低位时，需要将货叉架(29)起升一小段使得双激光机构(8)仍处于下限位状态，且下部激光雷达(82)不被遮挡，从而下部激光雷达(82)能对一层的料框(12)下的四个支腿(13)进行识别，根据识别结果调整车辆的姿态，规划运动轨迹。3.根据权利要求2所述的一种自动堆垛的仓储叉车机器人系统的控制方法，其特征在于：所述双激光机构(8)工作时，当货叉架(29)提升到一定高度且使得双激光机构(8)处于上限位状态时，此时上部激光雷达(81)、下部激光雷达(82)均能够得到较好的扫描范围；上部激光雷达(81)主要用于扫描叉在货叉架上的料框(12)的四条支腿(13)的状态，下部激光雷达(82)则是用于扫描库位上的料框(12)的支腿(13)上端的情况。4.根据权利要求1所述的一种自动堆垛的仓...

【专利技术属性】
技术研发人员：文永翔，应瀚楠，邱方长，吴强，
申请(专利权)人：浙江中力机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：