一种龙门架式自动分拣装置

技术领域

本发明涉及智能装备领域，具体涉及一种龙门架式自动分拣装置。

技术背景

近年来，随着物流行业的飞速发展，物流量日益增加，货物分拣任务量越来越大。传统人工分拣耗费大量人力，成本高，效率低。随着机器人技术的发展，出现了自动分拣系统，可以在很大程度上代替人工工作，相比人工分拣具有更高的效率。自动分拣系统是指能够识别货物ID属性，并分类运输的系统。随着今年来人工成本的上升，采用高速的自动分拣装置已是基本趋势。

目前，国内外已开展许多关于自动分拣装置的研究。其中，机械臂式自动分拣装置是最常见且最广泛的一种自动分拣装置。其可以在很大程度上代替人工工作，提高分拣效率。然而传统机械臂式分拣机器人，为了确保定位的高精度，往往需要使用价格昂贵的关节电机和相应的的减速器，成本高，控制难度高。统的抓取式机械手，分拣货物时需要完成“抓取货物—移动机械手至储物盒—将货物放入储物盒”一系列动作，一系列动作耗时长，分拣效率低。而另一种典型的自动分拣装置是运输机式自动分检装置，常见的运输机式自动分拣装置有盘式运输机，传送带，辊道式运输机等。运输机式自动分拣装置一般固定在地面上，使用很长的运输通道连接货物的运输入口和运输出口，常见的应用场景有机场货物分拣等。然而运输机式自动分拣装置体积大，往往占据大量的空间，且无法移动，灵活性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有机械臂式自动分拣装置结构复杂、控制难度高、成本高、分拣效率低等缺点，针对运输机式自动分拣装置体积大、无法移动、灵活性低等缺点，提出一种一种龙门架式自动分拣装置，结构简单，无需高精度电机和减速器，控制难度低，成本低，且分拣效率高。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种龙门架式自动分拣装置，包含基座、竖直调节模块、水平调节模块、拨取模块、分拣模块和控制模块；

所述竖直调节模块包括第一固定板、第一竖直光轴、第二竖直光轴、第一竖直直线轴承、第二竖直直线轴承、竖直调节板、竖直工作板、第一储物盒、第二储物盒、竖直直流无刷电机、同步带、第二固定板、以及第一至第四固定杆；

所述第一储物盒、第二储物盒均固定在所述竖直工作板上；

所述第一竖直光轴、第二竖直光轴平行设置在第一固定板和基座之间，其下端均和所述基座垂直固连，上端均和所述第一固定板的下端面垂直固连；

所述竖直调节板通过所述第一竖直直线轴承和所述第一竖直光轴相连、通过第二竖直直线轴承和所述第二竖直光轴相连，使得竖直调节板平行于所述第一固定板且能够在第一固定板和基座之间自由滑动；

所述第一储物盒、第二储物盒均和所述竖直调节板固连，使得所述竖直工作板平行于所述第一固定板且竖直工作板能够随着竖直调节板在第一固定板和基座之间自由滑动；

所述第一固定板上分别设有供所述第一至第四固定杆穿过的通孔；所述第一至第四固定杆均一端和所述竖直调节板的上端面垂直固连，另一端穿过第一固定板上其对应的通孔后和所述第二固定板的下端面垂直固连；

所述同步带的主动轮固定在所述竖直工作板上，同步带的从动轮固定在所述第一固定板的下端面，且所述同步带通过同步带板夹和所述竖直调节板固连；

所述竖直直流无刷电机的输出轴和所述同步带的主动轮转轴同轴固连，用于驱动所述同步带带动竖直调节板上下运动进而带动所述竖直工作板和第二固定板上下运动；

所述水平调节模块包括第一水平光轴、第二水平光轴、第一水平直线轴承、第二水平直线轴承、水平工作板、齿条、齿轮、水平直流无刷电机；

所述第一水平光轴、第二水平光轴两端均通过轴座固定在所述第二固定板的上端面上，且第一水平光轴、第二水平光轴相互平行；

所述水平工作板通过所述第一水平直线轴承和所述第一水平光轴相连、通过所述第二水平直线轴承和所述第二水平光轴相连，使得水平工作板平行于所述第二固定板且能够相对第二固定板沿着第一水平光轴方向自由滑动；

所述齿条固定在所述水平工作板的下端面、和所述第一水平光轴平行；

所述水平直流无刷电机固定在所述第二固定板上，其输出轴和所述齿轮的转轴同轴固连；所述齿轮、齿条啮合；

所述拨取模块包括固定支架、工业相机、第一舵机、连接板和拨片；

所述工业相机通过所述固定支架固定在所述水平工作板的下端面，用于拍摄分拣对象的图片并将其传递给所述控制模块；

所述第一舵机固定在所述水平工作板的上端面边缘，其输出轴和所述连接板的一端垂直固连；所述连接板的另一端和所述拨片垂直固连；所述第一舵机用于带动拨片转动、将外部传送装置传送到拨片下的分拣对象拨到拨片斜下方的分拣模块中；

所述分拣模块包括分拣轨道、档片和第二舵机；

所述分拣轨道包含接入轨道、第一输出轨道和第二输出轨道，其中，所述接入轨道上端设置在所述拨片的斜下方，接入轨道的下端分别和所述第一输出轨道、第二输出轨道的上端相连；所述第一输入轨道的下端联通第一储物盒，第二输入轨道的下端联通第二储物盒；

所述第二舵机设置在所述接入轨道、第一输出轨道、第二输出轨道的连接处，其输出轴和所述挡片固连，用于带动挡片转动、使得挡片挡住第一输出轨道或第二输出轨道，进而使得分拣对象滑入第一储物盒或第二储物盒；

所述控制单元分别和所述工业相机、第一舵机、第二舵机、竖直直流无刷电机、水平直流无刷电机电气相连，用于根据外界指令控制竖直直流无刷电机、水平直流无刷电机工作，并根据工业相机拍摄的图像控制第一舵机、第二舵机工作。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 结构简单，成本低：传统机械臂式分拣机器人，为了确保较高的定位精度，往往需要使用价格昂贵的关节电机和相应的的减速器，成本高。本发明采用龙门架式移动定位平台，只需要普通的无刷直流电机，配合同步带传动和齿轮齿条传动，即可达到到很高的定位精度，成本更低，结构更简单；

2. 控制难度低：传统机械臂式分拣机器人，往往需要使用复杂的控制算法，需要多个关节电机的协同配合，控制难度更高。本发明采用龙门架式移动定位平台，竖直调节模块和水平调节模块的运动相互独立，控制难度更低，更适用于物流货架场景中的分拣；

3. 分拣效率高：传统的抓取式机械手，分拣货物时需要完成“抓取货物—移动机械手至储物盒—将货物放入储物盒”一系列动作，一系列动作耗时长，分拣效率低。而本发明采用拨片，只需要使用拨片拨取货物即可完成分拣动作，且可以实现连续取物，分拣效率高；

4. 体积小，灵活性高：传统运输机式自动分拣使用很长的运输通道连接货物的运输入口和运输出口，装置体积大，往往占据大量的空间，且无法移动，灵活性低。本发名采用的龙门架式自动分拣装置体积小，且可以结合轮式底盘，机动灵活地运输货物。

附图说明

图1是本发明的结构左视图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明中分拣轨道的俯视图；

图4是本发明应用于圆盘式输送机的场景示意图。

图中，1-拨片，2-高速舵机，3-工业相机，4-连接板，5-齿条，6-齿轮，7-固定支架，8-水平直流无刷电机，9-第一水平直线轴承，10-水平工作板，11-第一水平光轴，12-第二固定板，13-第一固定杆，14-第一固定板，15-第一竖直直线轴承，16-竖直调节板，17-第一竖直光轴，18-同步带，19-竖直直流无刷电机，20-控制模块，21-基座，22-竖直工作板，23-舵机，24-分拣轨道，25-档片,26-第一储物盒，27-第二储物盒，28-圆盘式输送机，29-货物。

具体实施步骤

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。

如图1、图2所示，本发明公开了一种龙门架式自动分拣装置，包含基座、竖直调节模块、水平调节模块、拨取模块、分拣模块和控制模块；

所述竖直调节模块包括第一固定板、第一竖直光轴、第二竖直光轴、第一竖直直线轴承、第二竖直直线轴承、竖直调节板、竖直工作板、第一储物盒、第二储物盒、竖直直流无刷电机、同步带、第二固定板、以及第一至第四固定杆；

所述第一储物盒、第二储物盒均固定在所述竖直工作板上；

所述第一竖直光轴、第二竖直光轴平行设置在第一固定板和基座之间，其下端均和所述基座垂直固连，上端均和所述第一固定板的下端面垂直固连；

所述竖直调节板通过所述第一竖直直线轴承和所述第一竖直光轴相连、通过第二竖直直线轴承和所述第二竖直光轴相连，使得竖直调节板平行于所述第一固定板且能够在第一固定板和基座之间自由滑动；

所述第一储物盒、第二储物盒均和所述竖直调节板固连，使得所述竖直工作板平行于所述第一固定板且竖直工作板能够随着竖直调节板在第一固定板和基座之间自由滑动；

所述第一固定板上分别设有供所述第一至第四固定杆穿过的通孔；所述第一至第四固定杆均一端和所述竖直调节板的上端面垂直固连，另一端穿过第一固定板上其对应的通孔后和所述第二固定板的下端面垂直固连；

所述同步带的主动轮固定在所述竖直工作板上，同步带的从动轮固定在所述第一固定板的下端面，且所述同步带通过同步带板夹和所述竖直调节板固连；

所述竖直直流无刷电机的输出轴和所述同步带的主动轮转轴同轴固连，用于驱动所述同步带带动竖直调节板上下运动进而带动所述竖直工作板和第二固定板上下运动；

所述水平调节模块包括第一水平光轴、第二水平光轴、第一水平直线轴承、第二水平直线轴承、水平工作板、齿条、齿轮、水平直流无刷电机；

所述第一水平光轴、第二水平光轴两端均通过轴座固定在所述第二固定板的上端面上，且第一水平光轴、第二水平光轴相互平行；

所述水平工作板通过所述第一水平直线轴承和所述第一水平光轴相连、通过所述第二水平直线轴承和所述第二水平光轴相连，使得水平工作板平行于所述第二固定板且能够相对第二固定板沿着第一水平光轴方向自由滑动；

所述齿条固定在所述水平工作板的下端面、和所述第一水平光轴平行；

所述水平直流无刷电机固定在所述第二固定板上，其输出轴和所述齿轮的转轴同轴固连；所述齿轮、齿条啮合；

所述拨取模块包括固定支架、工业相机、第一舵机、连接板和拨片；

所述工业相机通过所述固定支架固定在所述水平工作板的下端面，用于拍摄分拣对象的图片并将其传递给所述控制模块；

所述第一舵机固定在所述水平工作板的上端面边缘，其输出轴和所述连接板的一端垂直固连；所述连接板的另一端和所述拨片垂直固连；所述第一舵机用于带动拨片转动、将外部传送装置传送到拨片下的分拣对象拨到拨片斜下方的分拣模块中；

所述分拣模块包括分拣轨道、档片和第二舵机；

如图3所示，所述分拣轨道包含接入轨道、第一输出轨道和第二输出轨道，其中，所述接入轨道上端设置在所述拨片的斜下方，接入轨道的下端分别和所述第一输出轨道、第二输出轨道的上端相连；所述第一输入轨道的下端联通第一储物盒，第二输入轨道的下端联通第二储物盒；

所述第二舵机设置在所述接入轨道、第一输出轨道、第二输出轨道的连接处，其输出轴和所述挡片固连，用于带动挡片转动、使得挡片挡住第一输出轨道或第二输出轨道，进而使得分拣对象滑入第一储物盒或第二储物盒；

所述控制单元分别和所述工业相机、第一舵机、第二舵机、竖直直流无刷电机、水平直流无刷电机电气相连，用于根据外界指令控制竖直直流无刷电机、水平直流无刷电机工作，并根据工业相机拍摄的图像控制第一舵机、第二舵机工作。

如图4所示，下面以圆盘式输送机为工作场景举例说明其工作原理，首先分别通过水平调节模块和竖直调节模块，使得拨片移动到圆盘机式输送装置某一工位上方，且分拣轨道的接入轨道位于拨片的斜下方。圆盘式输送机带动货物旋转，当货物旋转到拨片下方时，工业相机对货物进行识别，判断货物类别。当识别货物为第一类货物时，电子控制单元控制分拣轨道上的挡片旋转，挡住分拣轨道上流向第二物盒的出口。然后拨片上的舵机带动拨片旋转，使得拨片击打货物，使得货物飞入接入轨道中。由于流向第二储物盒的出口已被挡片挡住，故货物只能流向第一储物盒中，至此完成一次分拣。随后圆盘机旋转一个工位，将第二个货物输送至拨片上方，紧接着重复上述步骤，完成下一次分拣。自动分拣装置将不断重复上述分拣步骤，直至完成分拣。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。