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原文传递一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法

专利名称：	一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种混合箱体机器人智能拆码垛系统及控制方法，解决了多品类、多尺寸的混合箱体来料难以通过一套系统进行码垛和拆垛作业的问题。本发明包括码垛机器人本体、安装在码垛机器人本体底部的码垛机器人底座、安装在码垛机器人本体拾取端的端拾器、安装在码垛机器人本体两侧的垛位输送机、安装在码垛机器人本体后方的托盘输送机、安装在码垛机器人本体前方的辊筒输送机、放置在垛位输送机及托盘输送机上的托盘、用于给码垛机器人本体提供作业范围安全保护的围栏、放置在围栏外部的电气控制柜和安装固定于垛位输送机前端正上方的3D相机。本发明具有占地小、成本低等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	成都川哈工机器人及智能装备产业技术研究院有限公司
发明人：	曹巍;夏密秘;周治宇;陈笑天
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910832488.7
公开号：	CN110498243A
代理机构：	成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	李朝虎
分类号：	B65G61/00(2006.01);B;B65;B65G;B65G61
申请人地址：	610000 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区天府大道北段966号天府国际金融中心四号楼5层【40530-40543】号
主权项：	1.一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，其特征在于，包括：码垛机器人本体(1)、安装在码垛机器人本体(1)底部的码垛机器人底座(2)、安装在码垛机器人本体(1)拾取端的端拾器(3)、安装在码垛机器人本体(1)两侧的垛位输送机(4)、安装在码垛机器人本体(1)后方的托盘输送机(5)、安装在码垛机器人本体(1)前方的辊筒输送机(6)、放置在垛位输送机(4)及托盘输送机(5)上的托盘(7)、用于给码垛机器人本体(1)提供作业范围内安全保护的围栏(9)、放置在围栏(9)外部的电气控制柜(8)和安装固定于垛位输送机(4)前端正上方的3D相机(10)。 2.根据权利要求1所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，其特征在于，所述辊筒输送机(6)由辊筒组成，分为两段驱动，两段速度均可调。 3.根据权利要求2所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，其特征在于，所述辊筒输送机(6)入口端设有识别装置(604)，用于识别箱体外形尺寸、货物类别信息；辊筒输送机(6)出口端安装位移传感器(602)、整形装置(603)，中部间隔安装两级阻挡装置(605)；所述整形装置(603)、两级阻挡装置(605)上分别设有光电传感器，且由气缸驱动；所述两级阻挡装置(605)有两个，分别安装于辊筒输送机(6)不同的两段驱动上。 4.根据权利要求1所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，其特征在于，垛位输送机(4)前后端设有第一阻板(405)，前端两侧设有夹紧机构，夹紧机构包括连接于垛位输送机(4)上位于托盘(7)两侧的夹紧机构挡板(402)、夹紧机构气缸(404)和夹紧机构导杆(403)，所述夹紧机构挡板(402)通过夹紧机构导杆(403)与夹紧机构气缸(404)连接。 5.根据权利要求1所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统，其特征在于，托盘输送机(5)前后端两侧有导向板(502)，托盘(7)叠放在托盘输送机(5)上，前端设有第二阻板(503)。 6.一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的系统；码垛机器人本体(1)、3D相机(10)、电气控制柜(8)和识别装置(604)之间采用MODBUS TCP/IP通讯，以电气控制柜(8)为主站，读取识别装置和3D相机的数据，分析输入码垛箱体的种类、尺寸和拆垛托盘每层箱体的尺寸和三维坐标，控制输送机和码垛机器人执行相应的拆码垛动作；端拾器安装有激光测距传感器，结合3D相机数据，对箱体高度数据进行精确测量，为码垛机器人拆垛时的抓取高度提供数据。 7.根据权利要求6所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，其特征在于，包括码垛和拆垛两种工作模式；码垛模式包括以下步骤： A1、输送单元的托盘输送机构把托盘运输至待码放区，箱体输送机构运输箱体经过整形机构整形，再通过识别装置(604)，读出箱体的物料信息，同时位移传感器把测量出的箱体尺寸数据发送给控制单元，然后把箱体输送到机器人抓取点； A2、控制单元根据箱体尺寸数据采用垛型规划算法获得最佳垛型和该垛型每个箱体的码放坐标点，并把规划好的垛型数据发送给机器人码垛单元； A3、机器人码垛单元作为执行端，根据箱体尺寸数据和规划的垛型抓取箱体码放到托盘上； A4、当托盘的箱体全部码放完成，输送单元把完成的托盘运输出去，并自动放入新的空托盘；拆垛模式包括以下步骤： B1、输送单元把待拆垛的托盘运输到指定位置； B2、3D相机和激光测距传感器同时对托盘进行检测，把垛型信息、箱体尺寸、抓取点等数据发送给控制单元； B3、机器人按照控制单元获取的数据执行拆垛动作； B4、输送单元把拆分好的箱体输送出去。 8.根据权利要求7所述的一种混合箱体机器人智能拆码垛系统的控制方法，其特征在于，所述跺型规划算法包括以下步骤： C1、通过识别装置和位移传感器得知箱体的长(L)宽(W)高(H)，并根据托盘尺寸(LMAX*WMAX)、码放高度(HMAX)、码放方向(A)和码放间隙(i)，以托盘左下角为原点O，建立O(X,Y)坐标系； C2、将托盘分为L1和L2两个区域，码放方向A＝0时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组(m1，n1)；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组(m2，n2)，则有如下公式： (L+i)m1+(W+i)m2＜LMAX+i (W+i)n1＜WMAX+i (L+i)n2＜WMAX+i 通过以上公式可求得二维数组(m1，n1)和(m2，n2)对应的数量，即托盘每层码放的数量S1，并通过公式： L2＝LMAX-L1 求得L1和L2区域的长度；在码放方向A＝1时，L1区域箱体横向码放，并建立箱体二维数组(m1，n1)；L2区域箱体纵向码放，并建立箱体二维数组(m2，n2)，则有如下公式： (W+i)n1+(L+i)n2＜WMAX+i (L+i)m1＜LMAX+i (W+i)m2＜LMAX+i 通过以上公式可求得二维数组(m1，n1)和(m2，n2)对应的数量，即托盘每层码放的数量S2，并通过公式： L2＝WMAX-L1 求得L1和L2区域的长度，对比两种不同码放方向，选取托盘所能容纳数量S1或S2中最大值对应的(m1，n1)和(m2，n2)作为码垛方案； C3、在码放方向A＝0，令L1区域坐标为(1,1)的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1，Y轴方向偏移量为DY1，有如下公式： DX1＝L1-m1(L+i) DY1＝[WMAX-n1(W+i)+i]/2 令L2区域坐标为(1,1)的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2，Y轴方向偏移量为DY2，有如下公式： DX2＝L1 DY2＝[WMAX-n2(L+i)+i]/2 在码放方向A＝1时，令L1区域坐标为(1,1)的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX1’，Y轴方向偏移量为DY1’，有如下公式： DX1'＝[LMAX-m1(L+i)+i]/2 DY1'＝L1-n1(W+i) 令L2区域坐标为(1,1)的箱体左下角相对于O(X,Y)原点的X轴方向偏移量为DX2’，Y轴方向偏移量为DY2’，有如下公式： DX2'＝[LMAX-m2(W+i)+i]/2 DY2'＝L1 通过以上步骤求得DX1,DY1,DX2,DY2或DX1’,DY1’,DX2’,DY2’，带入以下公式：可得到L1区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标(X1,Y1)；带入以下公式：可得到L2区域的箱体中心在O(X,Y)坐标系中的坐标(X2,Y2)；最后根据预设的垛盘高度和箱体高度，算出每层箱体的高度，从而规划出完整的垛型数据及每个箱体的码放坐标点。
所属类别：	发明专利