CN107932528A - 一种用于智能仓储装卸设备的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能仓储装卸设备的控制系统及控制方法，主控模块通过CAN总线与底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块连接，从而增强了整个控制系统的抗干扰性，提高了控制系统的可靠性；采用循迹模块和超声波避障模块提高了智能装卸装置的智能程度，使智能装卸装置可按照设定的轨迹线运动，同时避免了货物在运载过程中发生碰撞的可能。另外本发明的控制系统具有无线遥控、蓝牙等通讯方式，可满足管理、实时查看、远程控制等要求，本发明能够方便的将传统仓储进行升级改造，能尽可能的利用传统仓储内的现有设备，从而减少资源浪费，降低改造升级的难度。

Description

一种用于智能仓储装卸设备的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于智能仓储装卸设备的控制系统及控制方法。

背景技术

随着电商平台的出现，仓储物流的发展越来越迅猛，诸如阿里巴巴、京东商城等电商纷纷建立全国性的仓储物流中心。在传统的仓储中，虽然配备手推车，铲车等设备，一定程度上减轻了工作人员的劳动强度，但这些设备由于体型偏大或结构设计方面的原因，不能在空间狭小的环境下作业，因此，大多数情况还是人力操作为主，这导致了工作效率，降低了物流的运转的效率。为了提高仓储的工作效率，现在产生了一种智能仓储其主要是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库输送系统、信息识别系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他辅助设备组成，其可协调各类设备动作实现自动出入库作业，但是由于其结构复杂，维修不便，而且由于现在传统的仓储较多，对传统的仓储进行改造升级，必须将整个仓储拆卸重建才能达到现有智能仓储的改造，这样会造成大量传统仓储中的设备浪费；目前亟需一种结构简单，使用方便，且便于对传统仓储改造升级成智能化仓储，尽可能的利用传统仓储中的设备的系统及控制方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于智能仓储装卸设备的控制系统及控制方法，结构简单，使用方便，能方便的对传统仓储进行智能化升级改造，从而降低仓储内工作人员的劳动强度，提高物流的运营效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于智能仓储装卸设备的控制系统，包括主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块，所述主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块和遥控接收模块均设置在全方位移动平台上，所述升降取送模块和微型碰撞模块均设置在升降平台上，机械臂控制模块设置在机械臂上，所述供电模块与主控模块连接，主控模块与底盘电机驱动模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块连接；底盘电机驱动模块由多个电机驱动器组成，每个电机驱动器分别与一个驱动轮电机连接，用于对驱动轮进行转动控制，升降取送模块为步进电机驱动器，其与步进电机连接，用于控制步进电机的工作状态，微型碰撞模块为限位开关，用于对升降平台的升降距离进行限位，机械臂控制模块与机械臂的六个扭矩驱动电机连接，用于控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转；遥控接收模块用于接收遥控信号并将信号解析后传递给主控模块，所述循迹模块由多个灰度传感器组成，用于采集地面的轨迹图像，所述超声波模块用于检测移动方向上是否存在障碍物，供电模块为稳压模块与电池连接组成，用于对主控模块供电。

进一步，所述底盘电机驱动模块通过CAN总线与主控模块连接。

进一步，所述机械臂控制模块通过CAN总线与主控模块连接。

一种用于智能仓储装卸设备的控制方法，具体步骤为：

A、将控制系统初始化并进行自我检测，若确定系统正常运行，则进入下一步骤；

B、主控模块控制蓝牙模块和遥控接收模块开始接收信号，若主控模块接收到蓝牙控制信号或无线遥控信号后，则保持通讯连接并进入下一步骤；

C、主控模块根据蓝牙控制信号或无线遥控信号的数据，控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动；在移动过程中，主控模块控制超声波模块进行工作，超声波模块实时检测行进方向是否存在障碍物并将信号反馈给主控模块，若超声波模块检测到行进方向上存在障碍物，则主控模块通过底盘电机驱动模块调整驱动轮转向并通过循迹模块确定其他路线，移动达到货物所在位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

D、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终完成抓取货物并将其放置在全方位移动平台的载重板上，然后主控模块重新启动底盘电机驱动模块和循迹模块工作，使全方位移动平台继续沿着轨迹线移动，直至到达货物存储位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

E、根据货物所需存放的货架高度，主控模块通过升降取送模块控制步进电机开始工作，进而带动升降平台升高至所需高度后，取送机构将载重板推送至货架上，然后升降平台下降一定距离后，使货物与载重板分离，取送机构将载重板收回，此时货物留在货架上进而完成货物的存放过程；

F、如需将货物从货架中取出，则主控模块通过升降取送模块控制升降平台达到所需高度，然后取送机构将载重板推送至货物底部，主控模块控制升降平台升高使载重板与货物接触后，取送机构将载重板回收，主控模块通过升降取送模块控制升降平台下降直至触碰微型碰撞模块后停止，然后主控模块控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动达到货物取下位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

G、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终将载重板上的货物抓取并使其放置在货物取下位置。

与现有技术相比，本发明采用主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块相结合方式，主控模块通过CAN总线与底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块连接，从而增强了整个控制系统的抗干扰性，提高了控制系统的可靠性；采用循迹模块和超声波避障模块提高了智能装卸装置的智能程度，使智能装卸装置可按照设定的轨迹线运动，同时避免了货物在运载过程中发生碰撞的可能。另外本发明的控制系统具有无线遥控、蓝牙等通讯方式，可满足管理、实时查看、远程控制等要求，并且本发明的控制系统可作为一个模块嵌入到其他应用程序中，从而能够方便的将传统的仓储进行升级改造，能尽可能的利用传统仓储内的现有设备，从而减少资源浪费，降低改造升级的难度，另外通过本发明改造升级后的仓储，具有降低仓储内工作人员的劳动强度，提高物流的运营效率。最终使本发明具有很好的推广价值和社会价值。

附图说明

图1是本发明采用的智能仓储装卸设备的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明的电原理框图；

图5是本发明中超声波模块的电路图。

图中：1、机架；1.1、上板；1.2、下板；1.3支撑梁；2、驱动电机；3、麦克纳姆轮；4、减震器；4.1、气压减震器；4.2、弹簧减震器；5、减震器安装支架；5.1、支架一；5.2、支架二；5.3、连接耳板；5.4、铰接支座；6、U型梁；7、上固定板；8、中支撑板；9、下固定板；10、丝杠螺母副；10.1、丝杠；10.2、螺母；11、步进电机；12、联轴器；13、取送机构；13.1、承重板；13.2、电动伸缩杆；14、固定支架；15、旋转基座；16、大臂；17、小臂；18、肘部旋转机构；19、腕部；20、抓攫器；21、轴承座一；22、轴承座二；23、主轴；24、导柱；25、导向套；26、摄像头安装架；27、摄像头；28、电池；29、主控制板；30、循迹模块。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1至3所示，本发明采用的智能仓储装卸设备包括全方位移动平台、升降平台和机械臂；其中，全方位移动平台包括机架1、驱动电机2、麦克纳姆轮3和减震器4，机架1由上板1.1、下板1.2和连接在上、下板之间且位于上、下板四角的支撑梁1.3组成，机架1两端设有减震器安装支架5，麦克纳姆轮3和驱动电机2安装在U型梁6上，减震器4一端固定在减震器安装支架5上，另一端固定在U型梁6上；

升降平台包括上固定板7、中支撑板8、下固定板9、丝杠螺母副10和步进电机11，下固定板9固定在上板1.1上，丝杠10.1穿过下固定板9，步进电机11设置在上板1.1下端，步进电机11通过联轴器12与丝杠10.1的底部相连，丝杠10.1上端套装在上固定板7上，中支撑板8连接在螺母10.2上，中支撑板8上连接有取送机构13，取送机构由承重板13.1和两个电动伸缩杆13.2组成，电动伸缩杆13.2一端固定在螺母10.2上，另一端固定在承重板13.1下端；

机械臂包括固定支架14、旋转基座15、大臂16、小臂17、肘部旋转机构18、腕部19和抓攫器20，固定支架14连接在上板1.1上，固定支架将机械臂固定在上板上，旋转基座15底部连接在固定支架14上，大臂16与旋转基座15铰接，大臂16包括四连杆机构和第一驱动机构，第一驱动机构带动四连杆机构上下摆动以及伸展或弯曲，肘部旋转机构14的连接座交接在大臂的四连杆机构上段，肘部旋转机构18的输出端与小臂17相连，小臂17的末端连接腕部2，所述腕部为自由式舵盘，腕部的输出端与抓攫器20相连。所述减震器4包括气压减震器4.1和弹簧减震器4.2，减震器安装支架5包括支架一5.1和支架二5.2，支架一5.1支撑在下板1.2上，支架一5.1的两端具有连接耳板5.3，U型梁6上固定有铰接支座5.4，所述气压减震器4.1铰接在连接耳板5.3和铰接支座5.4之间；支架二5.2一端固定在支架一5.1的上端，另一端延伸至U型梁6的正上方，支架二5.2与U型梁6之间连接弹簧减震器4.2，弹簧减震器4.2由弹簧、螺柱和螺母组成，螺柱底部固定在U型梁6上，上端穿过支架二5.2上的通孔并由螺母固定，弹簧套装在支架二5.2与U型梁6之间的螺柱上。

如图4所示，一种用于智能仓储装卸设备的控制系统，包括主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块，所述主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块和遥控接收模块均设置在全方位移动平台上，所述升降取送模块和微型碰撞模块均设置在升降平台上，机械臂控制模块设置在机械臂上，所述供电模块与主控模块连接，主控模块与底盘电机驱动模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块连接；底盘电机驱动模块由多个电机驱动器组成，每个电机驱动器分别与一个驱动轮电机连接，用于对驱动轮进行转动控制，升降取送模块为步进电机驱动器，其与步进电机连接，用于控制步进电机的工作状态，微型碰撞模块为限位开关，用于对升降平台的升降距离进行限位，机械臂控制模块与机械臂的六个扭矩驱动电机连接，用于控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转；遥控接收模块用于接收遥控信号并将信号解析后传递给主控模块，所述循迹模块由多个灰度传感器组成，用于采集地面的轨迹图像，所述超声波模块用于检测移动方向上是否存在障碍物，供电模块为稳压模块与电池连接组成，用于对主控模块供电。

进一步，所述底盘电机驱动模块通过CAN总线与主控模块连接。

进一步，所述机械臂控制模块通过CAN总线与主控模块连接。

一种用于智能仓储装卸设备的控制方法，具体步骤为：

A、将控制系统初始化并进行自我检测，若确定系统正常运行，则进入下一步骤；

B、主控模块控制蓝牙模块和遥控接收模块开始接收信号，若主控模块接收到蓝牙控制信号或无线遥控信号后，则保持通讯连接并进入下一步骤；

C、主控模块根据蓝牙控制信号或无线遥控信号的数据，控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动；在移动过程中，主控模块控制超声波模块进行工作，超声波模块实时检测行进方向是否存在障碍物并将信号反馈给主控模块，若超声波模块检测到行进方向上存在障碍物，则主控模块通过底盘电机驱动模块调整驱动轮转向并通过循迹模块确定其他路线，移动达到货物所在位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

D、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终完成抓取货物并将其放置在全方位移动平台的载重板上，然后主控模块重新启动底盘电机驱动模块和循迹模块工作，使全方位移动平台继续沿着轨迹线移动，直至到达货物存储位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

E、根据货物所需存放的货架高度，主控模块通过升降取送模块控制步进电机开始工作，进而带动升降平台升高至所需高度后，取送机构将载重板推送至货架上，然后升降平台下降一定距离后，使货物与载重板分离，取送机构将载重板收回，此时货物留在货架上进而完成货物的存放过程；

F、如需将货物从货架中取出，则主控模块通过升降取送模块控制升降平台达到所需高度，然后取送机构将载重板推送至货物底部，主控模块控制升降平台升高使载重板与货物接触后，取送机构将载重板回收，主控模块通过升降取送模块控制升降平台下降直至触碰微型碰撞模块后停止，然后主控模块控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动达到货物取下位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

G、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终将载重板上的货物抓取并使其放置在货物取下位置。

Claims (4)

1.一种用于智能仓储装卸设备的控制系统，其特征在于，包括主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、机械臂控制模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块，所述主控模块、供电模块、底盘电机驱动模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块和遥控接收模块均设置在全方位移动平台上，所述升降取送模块和微型碰撞模块均设置在升降平台上，机械臂控制模块设置在机械臂上，所述供电模块与主控模块连接，主控模块与底盘电机驱动模块、升降取送模块、蓝牙模块、循迹模块、超声波模块、遥控接收模块和微型碰撞模块连接；底盘电机驱动模块由多个电机驱动器组成，每个电机驱动器分别与一个驱动轮电机连接，用于对驱动轮进行转动控制，升降取送模块为步进电机驱动器，其与步进电机连接，用于控制步进电机的工作状态，微型碰撞模块为限位开关，用于对升降平台的升降距离进行限位，机械臂控制模块与机械臂的六个扭矩驱动电机连接，用于控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转；遥控接收模块用于接收遥控信号并将信号解析后传递给主控模块，所述循迹模块由多个灰度传感器组成，用于采集地面的轨迹图像，所述超声波模块用于检测移动方向上是否存在障碍物，供电模块为稳压模块与电池连接组成，用于对主控模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能仓储装卸设备的控制系统，其特征在于，所述底盘电机驱动模块通过CAN总线与主控模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能仓储装卸设备的控制系统，其特征在于，所述机械臂控制模块通过CAN总线与主控模块连接。

4.一种用于智能仓储装卸设备的控制方法，其特征在于，具体步骤为：

A、将控制系统初始化并进行自我检测，若确定系统正常运行，则进入下一步骤；

B、主控模块控制蓝牙模块和遥控接收模块开始接收信号，若主控模块接收到蓝牙控制信号或无线遥控信号后，则保持通讯连接并进入下一步骤；

C、主控模块根据蓝牙控制信号或无线遥控信号的数据，控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动；在移动过程中，主控模块控制超声波模块进行工作，超声波模块实时检测行进方向是否存在障碍物并将信号反馈给主控模块，若超声波模块检测到行进方向上存在障碍物，则主控模块通过底盘电机驱动模块调整驱动轮转向并通过循迹模块确定其他路线，移动达到货物所在位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

D、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终完成抓取货物并将其放置在全方位移动平台的载重板上，然后主控模块重新启动底盘电机驱动模块和循迹模块工作，使全方位移动平台继续沿着轨迹线移动，直至到达货物存储位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

E、根据货物所需存放的货架高度，主控模块通过升降取送模块控制步进电机开始工作，进而带动升降平台升高至所需高度后，取送机构将载重板推送至货架上，然后升降平台下降一定距离后，使货物与载重板分离，取送机构将载重板收回，此时货物留在货架上进而完成货物的存放过程；

F、如需将货物从货架中取出，则主控模块通过升降取送模块控制升降平台达到所需高度，然后取送机构将载重板推送至货物底部，主控模块控制升降平台升高使载重板与货物接触后，取送机构将载重板回收，主控模块通过升降取送模块控制升降平台下降直至触碰微型碰撞模块后停止，然后主控模块控制循迹模块采集地面的轨迹图像经灰度处理后传递给主控模块，主控模块控制底盘电机驱动模块开始工作，使驱动轮转动带动全方位移动平台移动，同时主控模块继续获取循迹模块采集的地面轨迹信息，并分析处理后通过底盘电机驱动模块调整驱动轮的方向，使全方位移动平台沿着轨迹线移动达到货物取下位置后，主控模块控制底盘电机驱动模块和循迹模块停止工作并进入下一步骤；

G、主控模块通过机械臂控制模块控制机械臂的基座旋转、抓攫器的闭合、腕部转动、小臂的旋转、肘部转动和大臂翻转的动作，最终将载重板上的货物抓取并使其放置在货物取下位置。