一種倉儲系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化控制領域，特別是一種自動化倉儲系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術】
[0002]在倉儲系統(tǒng)領域中，自動化的倉儲系統(tǒng)越來越被廣泛使用，許多由人工進行搬運的倉儲的作業(yè)現被自動化機器人所代替，現代倉儲系統(tǒng)中，全自動化、高效、高密度成為倉儲自動化的發(fā)展目標。
[0003]現在廣泛使用的倉儲系統(tǒng)，有很多所使用的并未實現全自動化，需要許多人工來完成整個倉儲的過程，相應提高了人工成本，并且在人工搬運或者操作的過程需要留有一定的空間用于活動，大大降低了倉儲的空間利用率。大部分的倉儲貨架為整體式結構，對于不同環(huán)境的適應性并不夠好，改造或者移動也存在一定的不便。
[0004]現有的自動倉儲系統(tǒng)中，已有多種多樣的機器人代替人工進行搬運儲存貨物。自動化立體倉庫中，常使用高層的儲物貨架，相對減少了其占地面積，對空間利用率有了極大的提高；在搬運和存取物的過程中，則需要使用堆垛機進行這些操作，而這些均為半自動化搬運，需要人工駕駛堆垛機；并且由于堆垛機車身相對比較長，占地面積也比較大，這要求必須留有足夠的空間供其移動，一般需要留有I?2米寬度的巷道，降低了空間利用率。AGV系統(tǒng)作為現代倉儲物流的重要裝備，具有經濟、高度自動化、高柔性等優(yōu)點，AGV通過光學或者磁性導引裝置，沿著設定路線精確移動并完成作業(yè)，但AGV系統(tǒng)也存在不足之處，在倉儲空間內，AGV可以靈活移動并且快速到達指定位置，即使本身的移栽機構可以將貨物放置在貨架上，卻無法放置在高處位置，或者必須配合貨物輸送機構才可以完成，這樣則增加了倉儲成本并降低倉儲效率。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種高密度倉儲系統(tǒng)及其控制方法，用于解決現有的倉儲系統(tǒng)空間利用率低、工作效率低等技術問題。
[0006]技術方案:為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007]一種倉儲系統(tǒng)，包括立體倉儲貨架、倉儲搬運機器人以及控制系統(tǒng)；所述立體倉儲貨架由多個倉儲貨格模塊化搭建而成；所述立體倉儲貨架的頂面設置有水平面內的軌道，所述倉儲搬運機器人上設置有與軌道匹配的移動輪；所述倉儲搬運機器人上設置有儲物箱抓取機構，所述儲物箱抓取機構相對倉儲搬運機器人具有豎直方向上下運動的功能；所述控制系統(tǒng)根據倉儲任務以及倉儲搬運機器人的實時位置和工作狀態(tài)制定實時倉儲搬運機器人最優(yōu)運動方案并作為命令發(fā)送給相應的倉儲搬運機器人；倉儲搬運機器人根據接收到的命令進行移動至指定位置并完成儲物箱的抓取或放置。
[0008]對比現有專利ZL201280041941.9，該專利采用多臺移動臺車在側面移動，用于貨物的輸送，每一豎排倉儲貨架需要配備一組移動臺車進行作業(yè)；而本發(fā)明方案使用一組搬運機器人即可對整個所搭建的倉儲貨架進行貨物的輸送；上述現有專利使用移動臺車工作在倉儲貨架側面，因此需要留出一定的占地空間供給移動臺車工作使用，而本發(fā)明方法中搬運機器人工作在倉儲貨架頂面，并不占用倉儲占地空間，因此對倉儲空間利用率大大提尚O
[0009]并且在本發(fā)明方案中，倉儲搬運機器人的在立體倉儲貨架的頂端進行水平運動和儲物箱抓取機構的豎直升降運動配合，將現有專利如ZL201210052054.3中使用搬運機器人進行貨物搬運、并由升降電梯將貨物提升到各個倉儲層中的技術方案相比，本發(fā)明的方案降低了倉儲系統(tǒng)成本，提高了搬運效率，同時也減少了搬運機器人和升降裝置之間需要配合所產生的出錯率。
[0010]進一步的，在本發(fā)明中，所述立體倉儲貨架的頂面的軌道為橫向和縱向交錯，所述倉儲搬運機器人上的移動輪包括橫向移動輪和縱向移動輪，倉儲搬運機器人上還設置有橫向移動輪和縱向移動輪的切換裝置。當需要進行橫向移動時，需將橫向移動輪放置于橫向軌道上并且縱向移動輪抬起防止碰觸到軌道影響倉儲搬運機器人的運動，反之在需要進行縱向移動時，需要將縱向移動輪放置于縱向軌道上并且橫向移動輪抬起防止碰觸到軌道。上述橫向移動和縱向移動兩種不同運動方向的切換是倉儲搬運機器人根據控制器所發(fā)出的命令并運動到適當的位置進行的，并且切換的位置必然是在橫向軌道和縱向軌道相交的位置處，通過在倉儲搬運機器人上設置紅外傳感器以及編碼器以精確定位倉儲搬運機器人的位置。
[0011]進一步的，在本發(fā)明中，倉儲貨格的邊框為活動式。相對于專利ZL201210052054.3所提及使用倉儲貨架為固定大小貨架，本專利使用為模塊化搭建的立體化倉儲貨架，可根據實際情況進行具體搭建貨架，可極大提高空間利用率，提高倉儲密度。
[0012]進一步的，在本發(fā)明中，所述倉儲搬運機器人上設置有充電電極，所述立體倉儲貨架上設置有與充電電極匹配的充電裝置。在倉儲搬運機器人可以及時充電保持良好工作狀
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[0013]進一步的，在本發(fā)明中，所述倉儲搬運機器人上設置有GPS定位裝置，GPS定位裝置將倉儲搬運機器人的位置實時發(fā)送給控制系統(tǒng)。
[0014]作為有優(yōu)選的，在本發(fā)明中，立體倉儲貨架的四周設置有擋板，用于防止搬運機器人不慎離開軌道。
[0015]進一步的，在本發(fā)明中，根據最優(yōu)運動方案的需要，當倉儲搬運機器人運動至需要改變移動方向的位置時進行換輪操作；所述橫向移動輪和縱向移動輪的切換裝置先放下將要移動的方向輪，然后抬起之前移動的方向輪，完成換輪過程，搬運機器人再次啟動。
[0016]進一步的，在本發(fā)明中，所述儲物箱抓取裝置通過懸臂伸出于倉儲搬運機器人本體，所述懸臂上設置有電動滾輪，懸臂下方設置有抓取平板，所述電動滾輪帶動抓取平板上下運動。通過控制電動滾輪對抓取平板進行上升或下降的控制，使得抓取平板在豎直方向的運動位置得到準確控制。
[0017]進一步的，在本發(fā)明中，所述抓取平板上設有定位裝置和夾爪，所述儲物箱上設置有與定位裝置匹配的定位孔。儲物箱上還可設置有利于夾爪抓取的抓取孔。
[0018]本發(fā)明的倉儲系統(tǒng)適用的具體的搬運方法包括以下步驟:
[0019]S1、安裝調試:將立體倉儲貨架置于倉庫水平地面上固定，儲物箱緊密安放在立體倉儲貨架上，將所需數量的倉儲搬運機器人放置在軌道上并置于預設的初始位置處，進行倉儲系統(tǒng)整體調試；
[0020]S2、倉儲系統(tǒng)啟動:各臺倉儲搬運機器人上電啟動，控制器上電啟動，系統(tǒng)完成初始化，記錄每臺倉儲搬運機器人位置，等待搬運任務；
[0021]S3、讀取任務:系統(tǒng)讀取人工發(fā)出的任務指令，根據取物/儲物任務系統(tǒng)自動進行最優(yōu)計算分析選取適合的倉儲搬運機器人，并進行路徑規(guī)劃，將執(zhí)行指令發(fā)送至相應的倉儲搬運機器人；
[0022]S4、搬運:倉儲搬運機器人在上個任務完成位置或初始位置等待，根據接收到的運動指令，向目標位置移動，并實時反饋位置信息；移動到目標位置時，倉儲搬運機器人主動放下抓取平板，檢測到抓取平板與儲物箱配合完成，打開抓取夾爪，夾緊儲物箱，抬起抓取平板，取出儲物箱，反饋抓取完成信息，由控制器重新規(guī)劃移動路徑，將儲物箱移至放置位置，放下儲物箱，松開夾爪，抬起抓取平板，反饋搬運完成信息，等待新指令；若長時間沒有指令發(fā)出，則返回初始位置，完成整個搬運過程；
[0023]S5、充電:倉儲搬運機器人由電池提供動力，具有自我監(jiān)控的功能；當倉儲搬運機器人電池需要充電時，主動通知控制系統(tǒng)，隨后前往充電裝置進行自動充電。
[0024]有益效果:
[0025]本發(fā)明提供的高密度倉儲系統(tǒng)能夠極大利用空間，提高倉儲系統(tǒng)效率；所使用的倉儲貨架采用模塊化倉儲貨格組裝而成，根據倉儲空間進行合理搭建，高度以及占地面積都可以自由調整，空間利用率高，環(huán)境適應性良好，解決倉儲密度問題；倉儲搬運機器人在倉儲貨架頂面沿軌道移動，不需要額外的占地空間供其活動，提升了空間利用率，并且嚴格按照軌道行駛，提升了搬運過程的準確性；倉儲搬運機器人采用鋼帶吊住抓取平板，通過垂直升降抓取平板來實現貨物高低不同位置的搬運，減少了立體庫所用的提升堆垛裝置，節(jié)省了空間及成本；控制器對儲物箱數據進行記錄，搬運過程對貨物進行快速查找，并采用紅外傳感器和編碼器對搬運機器人的精確定位，對其進行任務分配及運動軌跡規(guī)劃，多臺搬運機器人同時工作，相互之間不產生影響，大大提高倉儲系統(tǒng)運行效率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的高密度倉儲系統(tǒng)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的搬運機器人俯視剖視圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的搬運機器人主視剖視圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0030]請參閱圖1，其為本發(fā)明的高密度倉儲系統(tǒng)的結構簡圖。如圖所示，所述的高密度倉儲系統(tǒng)包括:立體倉儲貨架，所述立體倉儲貨架為由多個倉儲貨格模塊化搭建而成，每個倉儲貨格中可放置儲物