一种智能装卸机器人
技术领域
本发明属于机器人
技术领域
，具体涉及一种智能装卸机器人。背景技术
仓储管理系统，是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，综合批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现完善的企业仓储信息管理。目前所有的立体仓库均需要人加设备再加信息系统来共同协作完成，人员主要包括货车司机、收货人员、打单人员、叉车司机、拣货补货人员、包装人员、快递公司人员等；设备主要有货车、叉车、输送流水线、仓储货架、拣货推车、电脑系统、打印机、称重设备、分拣流水线等；信息系统：WMS仓储管理系统；WMS设备管理系统；OMS订单管理系统；PDA显示终端，电脑显示终端等。
机器人调度系统，负责无人装卸机器人的任务管理、调度以及运行维护。通过车辆定位，路径规划，合理安排，多机器人的协调工作，并实时计算监控机器人的运行状态和任务执行情况。分析记录机器人的能源热度以及告警信息，及时安排机器人自主充电，通知运维人员处理突发状况，以保证整个系统的可靠运行。
目前在自动化和信息化程度较低的传统制造业工厂，在生产完产品以后，产品的入库，出库，库存调拨，库存盘点，批次管理，质检管理，即时库存管理等都依靠人工来完成，仓库外的装车，卸车等动作也都是依靠人员驾驶叉车来完成。例如涤纶短纤维的生产工厂，生产车间生产完成时，需要由4辆叉车手动搬送货物到成品库，入库时由1名库管进行登记，但只能登记数量，做不到入库产品信息的精确管理，货物也是直接堆放在地面上。在需要发货或者收货时，则需要4辆叉车装车或卸车，1名指挥人员在卡车上调度，1名库管进行数量登记。从整个仓库的出入库及装卸车都需要大量的人工参与，自动化程度很低，效率也较为低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能装卸机器人，解决目前的仓储管理系统的卸货效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种智能装卸机器人，包括车身、设于车身上的机械臂、电源、车轮和驱动系统，所述车身设有主控单元，主控单元电连接有无线通信模块，其特征在于，所述机械臂上设置有视觉传感器，视觉传感器用于扫描当前视角画面，并通过主控单元对视角画面进行分析，进而控制装卸机器人的定位与移动；所述机械臂包括依次连接的云台、手臂和爪具，机械臂通过云台安装在所述车身上，云台在舵机控制下旋转，使得视觉传感器改变视角。
根据上述技术，通过所述机械臂上设置有视觉传感器，视觉传感器用于扫描当前视角画面，并通过主控单元对视角画面进行分析，进而控制装卸机器人的定位与移动；所述机械臂包括云台，云台在第三舵机控制下旋转，使得视觉传感器改变视角，如此，在于传统装卸机器人相比，视觉传感器位于机械臂上，机械臂通过云台可以旋转，可以实现机器人的270度视觉范围，在机械人往回反复的路程中，通过转动云台切换机器人前后视角，可以直接控制机器人前进或后退，提高机器人视觉范围的同时提高控制效率；全程实现无人化的高效率自动装卸货物，解决目前的仓储管理系统的装卸货效率低的问题。
在一种可能的设计中，所述车身上设置有RFID读取器，所述RFID读取器与主控单元电连接，所述RFID读取器用于读取集装箱上的RFID标签信息并传给主控单元；主控单元通过无线通信模块将读取的RFID标签信息上传给仓库管理系统。通过RFID读取器读取随箱的RFID标签信息，RFID标签信息中可以含有货物相关信息，例如货物种类，货物数量，货物总质量，货物日期等等，通过RFID标签以及RFID读取器读取快速便捷。
在一种可能的设计中，所述视觉传感器为3D视觉相机。
在一种可能的设计中，所述主控单元还电连接有多个雷达，多个所述雷达设置在车身本体的四周，雷达用于检测障碍物。通过机器视觉引导机器人对货物进行抓取，码放到集装箱内，根据雷达和3D视觉对货物进行码放；装卸机器人自动计算位置和空间，实现精确的自动空间位置感应。
在一种可能的设计中，所述无线通信模块采用Wifi和/或ZigBee协议。
在一种可能的设计中，所述主控单元控制电机和舵机，使电机实现正反转、刹车和停止功能，控制舵机旋转角度、速度和力矩，并读取舵机反馈数据。
在一种可能的设计中，所述车身上方设置有传送带，所述传送带通过主控单元进行控制。通过设置传送带，可以避免机器人的机械臂一直抓取货物，在行走过程中货物容易掉落的问题，机械臂抓取或货物后将货物放在传送带上，通过传送进行交付货物到下一节点装置，较少机械臂的使用，可以做到节约电能，延长机械臂的使用寿命，延长机器人的待机时长。
在一种可能的设计中，所述视觉传感器位于安装爪具的手臂上，且视觉传感器的视觉角度与爪具抓取方向一致。
在一种可能的设计中，所述爪具是吸盘式爪具。
有益效果：
1、本发明提供的一种智能装卸机器人，通过所述机械臂上设置有视觉传感器，视觉传感器用于扫描当前视角画面，并通过主控单元对视角画面进行分析，进而控制装卸机器人的定位与移动；所述机械臂包括云台，云台在第三舵机控制下旋转，使得视觉传感器改变视角，如此，在于传统装卸机器人相比，视觉传感器位于机械臂上，机械臂通过云台可以旋转，可以实现机器人的270度视觉范围，在机械人往回反复的路程中，通过转动云台切换机器人前后视角，可以直接控制机器人前进或后退，提高机器人视觉范围的同时提高控制效率；全程实现无人化的高效率自动装卸货物，解决目前的仓储管理系统的装卸货效率低的问题；
2、本发明提供的一种智能装卸机器人，通过RFID读取器读取随箱的RFID标签信息，RFID标签信息中可以含有货物相关信息，例如货物种类，货物数量，货物总质量，货物日期等等，通过RFID标签以及RFID读取器读取快速便捷；通过机器视觉引导机器人对货物进行抓取，码放到集装箱内，根据雷达和3D视觉对货物进行码放；装卸机器人自动计算位置和空间，实现精确的自动空间位置感应；
3、本发明提供的一种智能装卸机器人，通过设置传送带，可以避免机器人的机械臂一直抓取货物，在行走过程中货物容易掉落的问题，机械臂抓取或货物后将货物放在传送带上，通过传送进行交付货物到下一节点装置，较少机械臂的使用，可以做到节约电能，延长机械臂的使用寿命，延长机器人的待机时长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种智能装卸机器人立体的结构示意图；
图2为本发明提供的一种智能装卸机器人左视的结构示意图。
图中附图标记为：
1-车身，2-控制柜，3-轮子，4-云台，5-手臂，6-爪具，7-视觉传感器，8-传送带，9-雷达。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
如图1、图2所示，本发明第一方面提供的所述智能装卸机器人，包括车身1、设于车身上的机械臂、电源、车轮3和电机，所述车身设有主控单元，所述机械臂上设置有视觉传感器7，视觉传感器用于扫描当前视角画面，并通过主控单元对视角画面进行分析，进而控制装卸机器人的定位与移动；所述机械臂包括依次连接的云台4、手臂5和爪具6，机械臂通过云台安装在所述车身上，云台在舵机控制下旋转，使得视觉传感器改变视角。具体实施时，所述机械臂采用六轴机械臂，增加机械臂的灵活性。具体实施时，所述主控单元设置于控制柜2中。具体实施时，所述主控单元控制驱动系统的驱动电机，使电机实现正反转、刹车和停止功能，主控单元控制机械臂的舵机旋转角度、速度和力矩，并读取舵机反馈数据。
在一种可能的实施方式中，所述车身上设置有RFID读取器，所述RFID读取器用于读取集装箱上的RFID标签信息并传给主控单元；主控单元通过无线通信模块将读取的RFID标签信息上传给仓库管理系统。
在一种可能的实施方式中，所述视觉传感器为3D视觉相机。
在一种可能的实施方式中，所述主控单元还电连接有多个雷达9，多个所述雷达设置在车身本体的四周，雷达用于检测障碍物。
在一种可能的实施方式中，所述无线通信模块采用Wifi和/或ZigBee协议。
在一种可能的实施方式中，所述车身上方设置有传送带，所述传送带通过主控单元进行控制。作为示例的，所述传送带中可以设置称重装置，所述称重装置电连接主动单元；还可以设置货箱测量装置以及自动贴标装置。通过设置称重装置可以获取货物的单个重量。所述车身上设置有贴标装置，所述贴标装置电连接主控单元，所述主控单元将称重信息以及货箱测量信息匹配相应的条码，并控制所述贴标装置打印所述条码然后张贴在货箱上，同时主控单元将称重信息、货箱测量信息以及匹配到的相应条码号上传给仓库管理系统。通过设置贴标装置，将货物信息通过条形码打印并张贴，方便下一节点读取货物重量以及体积信息，体积信息可以通过视觉和雷达装置进行测量，提高实用性。
在一种可能的实施方式中，所述视觉传感器位于安装爪具的手臂上，且视觉传感器的视觉角度与爪具抓取方向一致。
在一种可能的实施方式中，所述爪具是吸盘式爪具。
具体的，实施时，分为卸货流程和存货流程，其中卸货流程如下：
集装箱靠近月台；卡车司机打开集装箱后门并固定好门；
卡车司机启动智能装卸机器人；输入需要卸货的集装箱月台编号；
机器人自动导航行走到月台号，自动校准与集装箱的方位参数；
机器人读取随箱的RFID系统上的数据；
机器视觉扫描集装箱内货物存放堆叠状态，引导无人车运转到合适的距离；引导机械手对货物进行抽取；抽取出来的货物存放到流水线上，流水线把货物输送到后段贴标机进行测量，称重，贴条码；
机器视觉不断进行扫描，以引导无人车进入集装箱内进行一个一个货物的取货作业；
取货完成后把取货数据与读取的RFID数据进行自动比对，信息上传给WCS系统。
完成取货。
具体存货流程：
自动装卸机器人行走到集装箱内最前端位置；具体位置由无人车上的雷达和3D视觉相机引导；
货物从自动贴标机被输送机输送到装卸机器人上的最前端位置；同时货物信息通过无线信息系统传送给了机器人；机器视觉引导机器人对货物进行抓取，码放到集装箱内，根据雷达和3D视觉对货物进行码放；装卸机器人自动计算位置和空间；
无人车边码放边后退，码放结束后声光报警和无线传输给卡车司机关厢；所有的作业数据同步到集装箱内安装的RFID数据卡；
完成存货。
综上，本发明提供的一种智能装卸机器人，通过所述机械臂上设置有视觉传感器，视觉传感器用于扫描当前视角画面，并通过主控单元对视角画面进行分析，进而控制装卸机器人的定位与移动；所述机械臂包括云台，云台在第三舵机控制下旋转，使得视觉传感器改变视角，如此，在于传统装卸机器人相比，视觉传感器位于机械臂上，机械臂通过云台可以旋转，可以实现机器人的270度视觉范围，在机械人往回反复的路程中，通过转动云台切换机器人前后视角，可以直接控制机器人前进或后退，提高机器人视觉范围的同时提高控制效率；全程实现无人化的高效率自动装卸货物，解决目前的仓储管理系统的装卸货效率低的问题；通过RFID读取器读取随箱的RFID标签信息，RFID标签信息中可以含有货物相关信息，例如货物种类，货物数量，货物总质量，货物日期等等，通过RFID标签以及RFID读取器读取快速便捷；通过机器视觉引导机器人对货物进行抓取，码放到集装箱内，根据雷达和3D视觉对货物进行码放；装卸机器人自动计算位置和空间，实现精确的自动空间位置感应；通过设置传送带，可以避免机器人的机械臂一直抓取货物，在行走过程中货物容易掉落的问题，机械臂抓取或货物后将货物放在传送带上，通过传送进行交付货物到下一节点装置，较少机械臂的使用，可以做到节约电能，延长机械臂的使用寿命，延长机器人的待机时长；通过设置贴标装置，将货物信息通过条形码打印并张贴，方便下一节点读取货物重量以及体积信息，体积信息可以通过视觉和雷达装置进行测量，提高实用性。
作为示例的，在无人仓库管理中；包括存货作业和发货作业，其中，所述存货作业包括以下步骤：
通过订单管系统OMS系统接收生产货物厂家的仓库预约信息；根据仓库预约信息计算储位；通过仓库管理系统WMS系统分配储位；
集装箱卡车运输货物到达指定仓库月台，通过设置于仓库门口的PDA系统召唤自动装卸机器人，机器人进入卡车内进行卸货作业，机器人卸货时对货物进行拍照、扫码、称重和测体积操作，将获取的相应信息上传给所述WMS系统；
通过伸缩流水线与AGV小车建立连接，把货物输送给AGV小车；AGV小车行走到升降机出入口对接位置，通过AGV小车与升降机载货平台上的流水线进行货物交互，使得货物进入升降机内部；升降机根据WCS指令升降到指定货架储位层，等待穿梭车接货；
穿梭车根据WCS指令到达升降机对接口，货物通过穿梭车和升降机的流水线进行货物交互，货物进入穿梭车内部，穿梭车运行到达指定储位后，穿梭车通过自动货车把货物从穿梭车上搬运到货架上，放置完成后货叉回原位；完成存货；
所述发货作业包括以下步骤：
通过OMS接收订单信息，然后将订单信息发送给WMS系统，并将需要发货的货物位置发送给仓储控制系统WCS系统；穿梭车根据仓储控制系统WCS的指令进行运行，到达指定储位位置口，伸出货叉，取下货物存放到穿梭车内；穿梭车行走把货物送到升降机对接位置，穿梭车通过流水线把货物输送到升降机载货平台上，升降机下行，等待AGV小车对接；
AGV小车从升降机载货平台上接过货物，行走到自动贴标机位置口，把货物通过流水线输送到自动贴标机上；
自动贴标机读取货物上的条码，WMS根据订单信息生产客户订单信息，自动打印出面单后自动贴到货物的箱子上，完成贴标；流水线把货物送到后段的DWS系统设备上，相机对箱子进行拍照、读取箱体上的条码以及测量出箱体的体积后将相关信息后上传给WCS系统；
分拣机根据DWS上传的信息对包裹进行路线区分，到达指定的集装箱路线后，通过流水线与装卸机器人进行货物交互；装卸机器人根据DWS上传的信息计算出货物在集装箱内的存放方式，机器人把货物存入集装箱。
最后应说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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