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原文传递一种基于气动抓取的物流小车及其运输方法

专利名称：	一种基于气动抓取的物流小车及其运输方法
摘要：	本发明公开了一种基于气动抓取的物流小车及其运输方法。目前的物流机器人一般使用机械手爪来夹取物件，容易伤害被夹取的物品。本发明一种基于气动抓取的物流小车，包括车体、动力装置、取料机械臂、物料存放装置、四个循迹传感器、真空发生器和控制器。所述的动力装置包括底盘、动力电机和车轮。四个车轮均支承在底盘上，且由四个动力电机分别驱动。取料机械臂包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、第六舵机、转盘、第一连接架、第二连接架、第三连接架、第四连接架、吸盘架和真空吸盘。物料存放装置包括料斗、定板、夹板和装夹驱动组件。本发明中的物料存放装置能够在运输中对不同尺寸的物品进行定位。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州师范大学钱江学院
发明人：	胡克用;刘家乐;叶玮豪;蒋建海;虞佳成;孙红梅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910249032.8
公开号：	CN110127256A
代理机构：	杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	黄前泽
分类号：	B65G1/04(2006.01);B;B65;B65G;B65G1
申请人地址：	310036 浙江省杭州市下沙高教园区学林街16号
主权项：	1.一种基于气动抓取的物流小车，包括车体、动力装置、取料机械臂、物料存放装置、外左循迹传感器、内左循迹传感器、内右循迹传感器、外右循迹传感器、真空发生器和控制器；其特征在于：所述的动力装置包括底盘、动力电机和车轮；四个车轮均支承在底盘上，且由四个动力电机分别驱动；外左循迹传感器、外右循迹传感器对中固定在底盘的头端；内左循迹传感器、内右循迹传感器对中固定在底盘的头端；外左循迹传感器、内左循迹传感器、内右循迹传感器、外右循迹传感器沿底盘的宽度方向排成一排；所述的取料机械臂包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、第六舵机、转盘、第一连接架、第二连接架、第三连接架、第四连接架、吸盘架和真空吸盘；转盘位于底盘的上方，且于底盘构成第一转动副；转盘由第一舵机驱动；所述第一连接架的一端与转盘构成第二转动副，另一端与第二连接架的一端构成第三转动副；第二连接架的另一端与第三连接架的一端构成第四转动副；第四连接架与第三连接架的另一端构成第五转动副；吸盘架的一端与第四连接架构成第六转动副；所述的第二转动副、第三转动副、第四转动副的公共轴线相互平行，且均垂直于第一转动副的公共轴线；第五转动副的公共轴线垂直于第四转动副的公共轴线；第六转动副的公共轴线垂直于第五转动副的公共轴线；第一连接架由第二舵机驱动；第二连接架由第三舵机驱动；第三连接架由第四舵机驱动；第四连接架由第五舵机驱动；吸盘架由第六舵机驱动；吸盘架的另一端固定有真空吸盘；真空吸盘的抽气口与真空发生器的进气口通过电磁换向阀连通；所述的物料存放装置包括料斗、定板、夹板、压力传感器和装夹驱动组件；料斗的横截面呈U形；n块定板依次间隔固定在料斗上，n≥2；n块夹板均与料斗构成滑动副；n块定板、n块夹板依次交错排列；n个压力传感器分别安装在n块夹板上；压力传感器位于对应的夹板与定板之间；所述的装夹驱动组件包括装夹电机、联轴器、丝杠和连接杆；夹板的底部伸出料斗外；任意两块相邻夹板的底部均通过两根连接杆固连；装夹电机固定在料斗的一端；装夹电机的输出轴与丝杠的一端固定；最靠近装夹电机的那块夹板上固定有螺母；丝杠与螺母构成螺旋副；n块定板与n块夹板分别对应，形成n个装夹位。 2.根据权利要求1所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：还包括避障传感器；两个避障传感器与底盘的两端分别固定；所述的取料机械臂还包括扫码器；所述的扫码器固定在第四连接架上；扫码器采用型号为GM65的条码识读模块。 3.根据权利要求2所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：本发明一种基于气动抓取的物流小车还包括控制器；两个循迹传感器的信号输出接口与控制器上的两个光电信号接收接口分别连接；避障传感器的信号输出接口与控制器上的避障信号接收接口连接；第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、第六舵机的控制输入接口与控制器上的六个PWM输出接口分别连接；四个动力电机的供电接口与四个直流电机驱动器的控制输出接口分别连接；四个直流电机驱动器的控制输入接口与控制器的四个电机控制接口分别连接；装夹驱动组件内设置有装夹电机；装夹电机的控制接口与控制器通过电机驱动器连接；所述扫码器的信号输出接口与控制器上的条码信号接收接口。 4.根据权利要求3所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：所述的控制器采用STM32F4系列的单片机。 5.根据权利要求2所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：所述的避障传感器采用超声波测距传感器；所述的外左循迹传感器、内左循迹传感器、内右循迹传感器、外右循迹传感器的型号均为TCRT5000。 6.根据权利要求1所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：所述的第一舵机固定在底盘上，且输出轴与转盘固定；第二舵机固定在转盘上，且输出轴与第一连接架固定；第三舵机固定在第二连接架上，且输出轴与第一连接架固定；第四舵机固定在第三连接架上，且输出轴与第二连接架固定；第五舵机固定在第三连接架上，且输出轴与第四连接架固定；第六舵机固定在第四连接架上，且输出轴与吸盘架的一端固定。 7.根据权利要求1所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：所述的动力电机两两一组对中固定在底盘的两侧；四个动力电机的输出轴与四个车轮分别固定。 8.根据权利要求1所述的一种基于气动抓取的物流小车，其特征在于：所述的物料存放装置共有两个；两个物料存放装置分别位于底盘的两端。 9.如权利要求1所述的一种基于气动抓取的物流小车的运输方法，其特征在于：步骤一、布置行进轨道；行进轨道呈环形，分别经过仓库的卸货点和存放点；行进轨道的宽度大于两个第一循迹传感器的间距，且小于两个第二循迹传感器的间距；步骤二、动力装置停止在卸货点；取料机械臂驱动真空吸盘移动至与被运输物品接触的状态；之后，真空发生器启动，使得真空吸盘吸住被运输物品；步骤三、取料机械臂驱动真空吸盘移动，使得被真空吸盘吸住的被运输物品到达其中一个空置的装夹位内；之后，真空发生器关闭，使得真空吸盘与被运输物品分离；步骤四、重复执行步骤二至三，直到卸货点处没有被运输物品，或者所有装夹位内均装有物品时，进入步骤五；步骤五、两个装夹电机均正转，使得所有装夹位内的被运输物品均被夹住；步骤六、动力装置沿着行进轨道行进；行进过程中，设定外左特征值x1、内左特征值x2、内右特征值x3和外右特征值x4；外左循迹传感器、内左循迹传感器、内右循迹传感器、外右循迹传感器均以100Hz的频率对行进轨道进行检测；每当外左循迹传感器、内左循迹传感器、内右循迹传感器、外右循迹传感器完成一次检测时，重新设定外左特征值x1、内左特征值x2、内右特征值x3、外右特征值x4，设定方法如下：若外左循迹传感器在前十次检测中，若检测到行进轨道的次数大于或等于8，则控制器将外左特征值x1置为1；若检测到行进轨道的次数小于或等于2，则控制器将外左特征值x1置为0；若检测到行进轨道的次数大于2且小于8，则控制器不更改外左特征值x1；若内左循迹传感器在前十次检测中，若检测到行进轨道的次数大于或等于8，则控制器将内左特征值x2置为1；若检测到行进轨道的次数小于或等于2，则控制器将内左特征值x2置为0；若检测到行进轨道的次数大于2且小于8，则控制器不更改内左特征值x2；若内右循迹传感器在前十次检测中，若检测到行进轨道的次数大于或等于8，则控制器将内右特征值x3置为1；若检测到行进轨道的次数小于或等于2，则控制器将内右特征值x3置为0；若检测到行进轨道的次数大于2且小于8，则控制器不更改内右特征值x3；若外右循迹传感器在前十次检测中，若检测到行进轨道的次数大于或等于8，则控制器将外右特征值x4置为1；若检测到行进轨道的次数小于或等于2，则控制器将外右特征值x4置为0；若检测到行进轨道的次数大于2且小于8，则控制器不更改外右特征值x4；控制器根据外左特征值x1、内左特征值x2、内右特征值x3、外右特征值x4的取值，控制各动力电机的转速；若x2＝1，x3＝1，x1＝0，x4＝0，则四个动力电机均以行进转速转动；若x2＝1，x3＝0，x1＝0，x4＝0，则位于左侧的两个动力电机的转速调整至第一纠正转速；若x2＝1，x3＝0，x1＝1，x4＝0，则位于左侧的两个动力电机的转速调整至第二纠正转速；若x2＝0，x3＝0，x1＝1，x4＝0，则位于左侧的两个动力电机的转速调整至第三纠正转速；若x2＝0，x3＝1，x1＝0，x4＝0，则位于右侧的两个动力电机的转速调整至第一纠正转速；若x2＝0，x3＝1，x1＝0，x4＝1，则位于右侧的两个动力电机的转速调整至第二纠正转速；若x2＝0，x3＝0，x1＝0，x4＝1，则位于右侧的两个动力电机的转速调整至第三纠正转速；第三纠正转速<第二纠正转速<第一纠正转速<行进速度；步骤七、到达存放点后，动力装置停止行进，两个装夹电机均反转，使得所有装夹位内的被运输物品均被松开；步骤八、工作人员取出各装夹位内的被运输物品；动力装置沿着行进轨道向前行进，返回卸货点。 10.根据权利要求9所述的一种基于气动抓取的物流小车的运输方法，其特征在于：所述行进轨道的顶面高于地面，且呈黑色。
所属类别：	发明专利