本發(fā)明涉及自動(dòng)裝備領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人及控制方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)的水果、蔬菜及食用菌采收和工業(yè)生產(chǎn)中，均存在大量的筐體更換與現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大且對(duì)生產(chǎn)效率具有決定性影響，實(shí)現(xiàn)筐體更換與轉(zhuǎn)運(yùn)的自動(dòng)化具有重要的意義?，F(xiàn)有的各類(lèi)自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)輛僅解決了揀取和運(yùn)輸問(wèn)題，而作業(yè)中頻繁的滿(mǎn)筐和空筐調(diào)換仍需人工來(lái)實(shí)現(xiàn)。Yawei Zhan等開(kāi)發(fā)了智能果箱轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（Yawei Zhang, Yunxiang Ye, Zhaodong Wang, Matthew E. Taylor, Geoffrey A. Hollinger, and Qin Zhang. Intelligent In-Orchard Bin-Managing System for Tree Fruit Production. In Proceedings of the Robotics in Agriculture workshop (at ICRA), May 2015.），也僅能實(shí)現(xiàn)地面果箱的揀取搬運(yùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人及控制方法，以實(shí)現(xiàn)一機(jī)的空筐、滿(mǎn)筐自動(dòng)更換和多筐體的自動(dòng)搬運(yùn)。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人，其特征在于：由移動(dòng)小車(chē)（3）、多筐貯放架（4）、筐體取送機(jī)器人組成。多筐貯放架（4）安裝于移動(dòng)小車(chē)（3）的前方，筐體取送機(jī)器人安裝于移動(dòng)小車(chē)（3）的后方，多筐貯放架（4）的中心線(xiàn)和筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)在俯視平面內(nèi)重合，多筐貯放架（4）的中心線(xiàn)和筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)與車(chē)體行進(jìn)方向平行。

所述筐體取送機(jī)器人包括三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）、兩個(gè)外托叉（2）和兩個(gè)內(nèi)托叉（1），兩個(gè)外托叉（2）在兩個(gè)內(nèi)托叉（1）的上方，兩個(gè)外托叉（2）和兩個(gè)內(nèi)托叉（1）沿筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，兩個(gè)外托叉（2）由三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)豎直、水平橫向和水平縱向的對(duì)稱(chēng)移動(dòng)，兩個(gè)內(nèi)托叉（1）由三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)豎直、水平橫向和水平縱向的對(duì)稱(chēng)移動(dòng)。

所述多筐貯放架（4）包括框架、托盤(pán)（9）和多個(gè)托條組，托盤(pán)（9）水平安裝于果箱架（4）的上方，每個(gè)托條組含有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)固定于框架上的托條（7），托條（7）的方向與多筐貯放架（4）的中心線(xiàn)平行，各托條組在豎直方向均勻分布，各托條組的間距大于料筐（6）的高度H。

所述料筐（6）的口大底小，料筐（6）的上部具有對(duì)稱(chēng)的凸邊（11），料筐（6）的中部具有對(duì)稱(chēng)的折口（10），對(duì)稱(chēng)的折口（10）的距離小于對(duì)稱(chēng)的凸邊（11）的距離。

所述的自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人的控制方法，其特征在于由以下步驟構(gòu)成：

步驟一，移動(dòng)小車(chē)（3）向生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）移動(dòng)，直至生產(chǎn)作業(yè)放筐位到達(dá)生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）的后方，并使多筐貯放架（4）的中心線(xiàn)和生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）的中心線(xiàn)在俯視平面內(nèi)重合；

步驟二，收到換筐命令后，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉（1）伸出，兩個(gè)內(nèi)托叉（1）伸到在生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）的滿(mǎn)料的料筐（6）的折口（10）下方；

步驟三，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉（1）上升，兩個(gè)內(nèi)托叉（1）通過(guò)折口（10）將在生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）的滿(mǎn)料的料筐（6）抬起；

步驟四，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉（1）下降并進(jìn)入多筐貯放架（4），將滿(mǎn)料的料筐（6）的凸邊（11）放置到托條（7）上，完成一次滿(mǎn)料的料筐（6）的取放，而后兩個(gè)外托叉（2）縮回；

步驟五，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）進(jìn)而帶動(dòng)兩個(gè)外托叉（2）伸出，兩個(gè)外托叉（2）伸到托盤(pán)（9）上的最上方空的料筐（6）的凸邊（11）下方，進(jìn)而兩個(gè)外托叉（2）托起空的料筐（6）并將空的料筐（6）送至生產(chǎn)作業(yè)放筐位（5）處放下，而后兩個(gè)外托叉（2）縮回；

步驟六，如此往復(fù)，直至多筐貯放架（4）貯放滿(mǎn)滿(mǎn)料的料筐（6）；

步驟七，移動(dòng)小車(chē)（3）啟動(dòng)，將滿(mǎn)料的料筐（6）送至集中處理區(qū)；

步驟八，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉（1）伸出，兩個(gè)內(nèi)托叉（1）伸到托條（7）上滿(mǎn)料的料筐（6）的折口（10）下方；

步驟九，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉（1）上升，兩個(gè)內(nèi)托叉（1）通過(guò)折口（10）將托條（7）上滿(mǎn)料的料筐（6）抬起并放到集中處理區(qū)，然后兩個(gè)內(nèi)托叉（1）縮回；

步驟十，三直角坐標(biāo)機(jī)器人（8）進(jìn)而帶動(dòng)兩個(gè)外托叉（2）伸出，兩個(gè)外托叉（2）伸到集中處理區(qū)的空的料筐（6）的凸邊（11）下方，進(jìn)而兩個(gè)外托叉（2）托起空的料筐（6）并將空的料筐（6）送至托盤(pán)（9）上放下，而后兩個(gè)外托叉（2）縮回；

步驟十一，如此往復(fù)，直至托盤(pán)（9）上放滿(mǎn)空的料筐（6），再進(jìn)行下一周期的料筐（6）更換和自動(dòng)搬運(yùn)。

本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明利用內(nèi)外托叉在單臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)器人的上下布置和料筐的上凸邊、下折口結(jié)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)的空筐、滿(mǎn)筐自動(dòng)更換和多筐體的自動(dòng)搬運(yùn)，結(jié)構(gòu)與控制簡(jiǎn)便，滿(mǎn)足了農(nóng)業(yè)的水果、蔬菜及食用菌采收和工業(yè)生產(chǎn)中的大量筐體更換與現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)需要。

附圖說(shuō)明

圖1為自動(dòng)換筐搬運(yùn)的俯視示意圖。

圖2為自動(dòng)換筐搬運(yùn)的側(cè)視示意圖。

圖3為多筐貯放架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為托盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.內(nèi)托叉，2.外托叉，3.移動(dòng)小車(chē)，4. 多筐貯放架，5.生產(chǎn)作業(yè)放筐位，6.料筐，7.托條，8.三直角坐標(biāo)機(jī)器人，9.托盤(pán)，10.折口，11.凸邊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做過(guò)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1及圖2所示，自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人由移動(dòng)小車(chē)3、多筐貯放架4、筐體取送機(jī)器人組成。多筐貯放架4安裝于移動(dòng)小車(chē)3的前方，筐體取送機(jī)器人安裝于移動(dòng)小車(chē)3的后方，多筐貯放架4的中心線(xiàn)和筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)在俯視平面內(nèi)重合，多筐貯放架4的中心線(xiàn)和筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)與車(chē)體行進(jìn)方向平行。

其中筐體取送機(jī)器人包括三直角坐標(biāo)機(jī)器人8、兩個(gè)外托叉2和兩個(gè)內(nèi)托叉1，兩個(gè)外托叉2在兩個(gè)內(nèi)托叉1的上方，兩個(gè)外托叉2和兩個(gè)內(nèi)托叉1沿筐體取送機(jī)器人的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，兩個(gè)外托叉2由三直角坐標(biāo)機(jī)器人9帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)豎直、水平橫向和水平縱向的對(duì)稱(chēng)移動(dòng)，兩個(gè)內(nèi)托叉1由三直角坐標(biāo)機(jī)器人8帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)豎直、水平橫向和水平縱向的對(duì)稱(chēng)移動(dòng)。

如圖3所示，其中多筐貯放架4包括框架、托盤(pán)9和多個(gè)托條組，托盤(pán)9水平安裝于果箱架4的上方，每個(gè)托條組含有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)固定于框架上的托條7，托條7的方向與多筐貯放架4的中心線(xiàn)平行，各托條組在豎直方向均勻分布，各托條組的間距大于料筐6的高度H。

如圖4所示，其中料筐6的口大底小，料筐6的上部具有對(duì)稱(chēng)的凸邊11，料筐6的中部具有對(duì)稱(chēng)的折口10，對(duì)稱(chēng)的折口10的距離小于對(duì)稱(chēng)的凸邊11的距離。

本發(fā)明的自動(dòng)換筐搬運(yùn)機(jī)器人的控制流程為：

（1）移動(dòng)小車(chē)3向生產(chǎn)作業(yè)放筐位5移動(dòng)，直至生產(chǎn)作業(yè)放筐位到達(dá)生產(chǎn)作業(yè)放筐位5的后方，并使多筐貯放架4的中心線(xiàn)和生產(chǎn)作業(yè)放筐位5的中心線(xiàn)在俯視平面內(nèi)重合；

（2）收到換筐命令后，三直角坐標(biāo)機(jī)器人8帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉1伸出，兩個(gè)內(nèi)托叉1伸到在生產(chǎn)作業(yè)放筐位5的滿(mǎn)料的料筐6的折口10下方；

（3）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉1上升，兩個(gè)內(nèi)托叉1通過(guò)折口10將在生產(chǎn)作業(yè)放筐位5的滿(mǎn)料的料筐6抬起；

（4）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉1下降并進(jìn)入多筐貯放架4，將滿(mǎn)料的料筐6的凸邊11放置到托條7上，完成一次滿(mǎn)料的料筐6的取放，而后兩個(gè)外托叉2縮回；

（5）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8進(jìn)而帶動(dòng)兩個(gè)外托叉2伸出，兩個(gè)外托叉2伸到托盤(pán)9上的最上方空的料筐6的凸邊11下方，進(jìn)而兩個(gè)外托叉2托起空的料筐6并將空的料筐6送至生產(chǎn)作業(yè)放筐位5處放下，而后兩個(gè)外托叉2縮回；

（6）如此往復(fù)，直至多筐貯放架4貯放滿(mǎn)滿(mǎn)料的料筐6；

（7）移動(dòng)小車(chē)3啟動(dòng)，將滿(mǎn)料的料筐6送至集中處理區(qū)；

（8）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉1伸出，兩個(gè)內(nèi)托叉1伸到托條7上滿(mǎn)料的料筐6的折口10下方；

（9）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8再帶動(dòng)兩個(gè)內(nèi)托叉1上升，兩個(gè)內(nèi)托叉1通過(guò)折口10將托條7上滿(mǎn)料的料筐6抬起并放到集中處理區(qū)，然后兩個(gè)內(nèi)托叉1縮回；

（10）三直角坐標(biāo)機(jī)器人8進(jìn)而帶動(dòng)兩個(gè)外托叉2伸出，兩個(gè)外托叉2伸到集中處理區(qū)的空的料筐6的凸邊11下方，進(jìn)而兩個(gè)外托叉2托起空的料筐6并將空的料筐6送至托盤(pán)9上放下，而后兩個(gè)外托叉2縮回；

（11）如此往復(fù)，直至托盤(pán)9上放滿(mǎn)空的料筐6，再進(jìn)行下一周期的料筐6更換和自動(dòng)搬運(yùn)。

步驟2中，當(dāng)面向人工操作的生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，料筐6裝滿(mǎn)后，由人工按動(dòng)換筐鍵發(fā)出換筐命令；而在全自動(dòng)生產(chǎn)作業(yè)中，則由自動(dòng)計(jì)數(shù)或傳感器檢測(cè)來(lái)判斷料筐6裝滿(mǎn)并發(fā)出換筐命令。