一种地面托盘式自主移动机器人AMR及其工作方法

摘要

一种地面托盘式自主移动机器人AMR及其工作方法，包括行走机构、伸缩机构驱动部以及伸缩机构，伸缩机构驱动部与行走机构固连，伸缩机构与伸缩机构驱动部滑动连接；行走机构包括第一驱动部以及主动轮，第一驱动部的动力输出端与主动轮传动连接；伸缩机构驱动部包括第二驱动部、齿轮齿条组件以及滑动导轨，第二驱动部的动力输出端与齿轮齿条组件传动连接，齿轮齿条组件通过滑动导轨与伸缩机构滑动连接；伸缩机构包括升降机构，升降机构与伸缩机构固连。本发明提供的AMR及其工作方法，在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物，减少了人力成本，实现了自动化运送货物。

说明书

技术领域

本发明属于仓储物料搬运技术领域，具体涉及一种地面托盘式自主移动机器人AMR及其工作方法。

背景技术

自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot，AMR)是一种使用车载传感器和处理器来自动移动物料而无需物理导向器或标记的车辆。它可以对于环境进行了解，记住工作位置，并动态规划从一个航路点(环境中的某个位置或目的地)到另一个航路点的路径。

相关技术中，AMR在工作时，位于AMR底部的行走装置将会驱动AMR进行运动，实现运送货物的目的。然而，相关技术中，AMR工作时只能通过行走装置进行移动，并不能实现自主取放货的功能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种地面托盘式自主移动机器人AMR及其工作方法，所要解决的技术问题是如何使AMR在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一个目的是提供一种地面托盘式自主移动机器人AMR，包括至少两个行走机构、伸缩机构驱动部以及至少两个伸缩机构，所述伸缩机构驱动部与所述行走机构固连，所述伸缩机构与所述伸缩机构驱动部滑动连接；所述行走机构、所述伸缩机构驱动部以及所述伸缩机构均相互平行；所述行走机构包括第一驱动部、主动轮以及至少两个第一从动轮，所述第一驱动部的动力输出端与所述主动轮传动连接，所述至少两个第一从动轮设于所述行走机构的两端；所述伸缩机构驱动部包括第二驱动部、齿轮齿条组件、滑动导轨以及至少两个第二从动轮，所述第二驱动部的动力输出端与所述齿轮齿条组件传动连接，所述齿轮齿条组件通过所述滑动导轨与所述伸缩机构滑动连接，所述至少两个第二从动轮设于所述伸缩机构驱动部的两端；所述伸缩机构包括升降机构以及至少两个第三从动轮，所述升降机构与所述伸缩机构固连，所述至少两个第三从动轮设于所述伸缩机构的两端外部与地面接触。

可选的，所述行走机构的数量为两个，所述第一从动轮的数量为两个；所述行走机构还包括第一底板以及第一防尘罩，所述第一驱动部位于所述第一底板与所述第一防尘罩形成的容置空间内；所述主动轮以及所述第一从动轮的一部分位于所述第一底板与所述第一防尘罩形成的容置空间内，另一部分位于所述第一底板的下方与地面接触；所述第一驱动部包括第一伺服电机以及第一减速机，所述第一伺服电机的动力输出端与所述第一减速机的动力输入端连接，所述第一减速机的动力输出端与所述主动轮传动连接；所述地面托盘式自主移动机器人AMR还包括第一伺服驱动器，所述第一伺服驱动器与所述第一伺服电机电连接。

可选的，所述第一驱动部还包括第一链轮、第二链轮、第一链条、第一链条张紧装置以及滚轮轴，所述第一链轮与所述第一减速机的动力输出端套接连接，所述第二链轮以及所述主动轮分别与所述滚轮轴套接连接；所述第一链轮与所述第二链轮通过所述第一链条连接；所述第一链条张紧装置与所述第一链条连接，且位于所述第一链轮与所述第二链轮之间。

可选的，所述第二从动轮的数量为两个；所述伸缩机构驱动部还包括第二底板以及第二防尘罩，所述第二驱动部以及所述齿轮齿条组件均位于所述第二底板与所述第二防尘罩形成的容置空间内；所述第二从动轮的一部分位于所述第二底板与所述第二防尘罩形成的容置空间内，另一部分位于所述第二底板的下方与地面接触；所述第二驱动部包括第二伺服电机以及第二减速机，所述齿轮齿条组件包括齿轮以及齿条，所述第二伺服电机的动力输出端与所述第二减速机的动力输入端连接，所述第二减速机的动力输出端与所述齿轮传动连接，所述齿轮与所述齿条传动连接；所述伸缩机构驱动部还包括直角转接板，所述滑动导轨通过所述直角转接板分别与所述齿条以及所述伸缩机构滑动连接。

可选的，所述第二驱动部还包括第三链轮、第四链轮、第二链条、第二链条张紧装置以及齿轮轴，所述第三链轮与所述第二减速机的动力输出端套接连接，所述第四链轮以及所述齿轮分别与所述齿轮轴套接连接；所述第三链轮与所述第四链轮通过所述第二链条连接；所述第二链条张紧装置与所述第二链条连接，且位于所述第三链轮与所述第四链轮之间。

可选的，还包括第二伺服驱动器，所述第二伺服驱动器与所述第二伺服电机电连接。

可选的，所述伸缩机构的数量为两个，所述第三从动轮的数量为两个；所述伸缩机构还包括U型槽底座以及升降平板，所述升降机构位于所述U型槽底座与所述升降平板形成的容置空间内；所述升降机构包括第三驱动部以及至少两个升降部，所述第三驱动部与所述至少两个升降部传动连接；所述第三驱动部包括第三伺服电机、第三减速机、联轴器、丝杠轴承座、滚珠丝杠、升降驱动块以及驱动连杆，所述第三伺服电机的动力输出端与所述第三减速机的动力输入端连接，所述第三减速机的动力输出端与所述联轴器的一端连接，所述联轴器的另一端与所述滚珠丝杠连接；所述滚珠丝杠的两端均匹配设有丝杠轴承座，所述升降驱动块与所述滚珠丝杠转动连接，用于将回转运动转换为直线运动，所述升降驱动块位于两个所述丝杠轴承座之间；所述升降驱动块通过所述驱动连杆与所述至少两个升降部传动连接。

可选的，所述升降部的数量为两个；所述升降部包括滚动导轨槽、滚动轴、长连杆、转动连接轴以及短连杆，所述滚动轴与所述滚动导轨槽滚动连接，所述长连杆的底端通过所述滚动轴与所述驱动连杆传动连接，所述长连杆的顶端与所述升降平板连接；所述短连杆的底端与所述U型槽底座连接，所述短连杆的顶端通过所述转动连接轴与所述长连杆转动连接。

可选的，还包括第三伺服驱动器，所述第三伺服驱动器与所述第三伺服电机电连接。

本发明的另一个目的是提供一种地面托盘式自主移动机器人AMR的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，启动所述行走机构内的所述第一驱动部，所述第一驱动部带动所述主动轮运动，所述主动轮带动所述第一从动轮、所述第二从动轮以及所述第三从动轮运动，使所述地面托盘式自主移动机器人AMR移动至取货位置；

步骤二，启动所述伸缩机构驱动部内的所述第二驱动部带动所述齿轮齿条组件运动，所述齿轮齿条组件通过所述滑动导轨带动所述伸缩机构伸入货物的下方；

步骤三，启动所述伸缩机构内的所述升降机构带动货物升高，货物离开地面后所述伸缩机构驱动部带动所述伸缩机构缩回，随后所述升降机构带动货物下降，使所述地面托盘式自主移动机器人AMR完成取货；

步骤四，启动所述行走机构将货物运送至目的地后，所述升降机构带动货物升高，所述伸缩机构驱动部带动所述伸缩机构伸出，所述升降机构带动货物下降，货物与地面接触，随后所述伸缩机构驱动部带动所述伸缩机构缩回，所述地面托盘式自主移动机器人AMR运送工作完成。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR，使AMR在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物，减少了人力成本，提高了搬运效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的立体结构示意图；

图2为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的透视结构示意图；

图3为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的图2中的A处局部示意图；

图4为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的图2中的B处局部示意图；

图5为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的图2中的C处局部示意图；

图6为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的升降机构的局部示意图；

图7为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的升降机构的局部示意图；

图8为本发明一个示例性实施例提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR的工作状态示意图；

图中：

1、行走机构；101、第一底板；102、第一防尘罩；103、第一伺服电机；104、第一减速机；105、第一链轮；106、第一链条张紧装置；107、第一链条；108、第二链轮；109、主动轮；110、第一从动轮；111、滚轮轴；

2、伸缩机构驱动部；201、第二底板；202、第二防尘罩；203、第二伺服电机；204、第二减速机；205、第三链轮；206、第二链条；207、第四链轮；208、齿轮轴；209、齿轮；210、齿条；211、滑动导轨；212、直角转接板；213、第二从动轮；214、第二链条张紧装置；

3、伸缩机构；301、U型槽底座；302、升降平板；303、第三从动轮；

4、升降机构；401、第三伺服电机；402、第三减速机；403、联轴器；404、丝杠轴承座；405、滚珠丝杠；406、升降驱动块；407、滚动导轨槽；408、长连杆；409、滚动轴；410、短连杆；411、驱动连杆；412、转动连接轴；

5、第一伺服驱动器；6、第二伺服驱动器；7、第三伺服驱动器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种地面托盘式自主移动机器人AMR，包括两个行走机构1、伸缩机构驱动部2以及两个伸缩机构3，伸缩机构驱动部2与行走机构1固连，伸缩机构3与伸缩机构驱动部2滑动连接；行走机构1、伸缩机构驱动部2以及伸缩机构3均相互平行；其中，伸缩机构驱动部2位于两个行走机构1的内侧；两个伸缩机构3位于伸缩机构驱动部2的两侧，且分别位于两个行走机构1与伸缩机构驱动部2之间。该行走机构1用于带动AMR进行位移，该伸缩机构驱动部2用于驱动伸缩机构3的伸出与回缩。可选的，在另一示例中，该行走机构1以及伸缩机构3的数量为四个，四个行走机构1均与伸缩机构驱动部2固连，四个伸缩机构3均与伸缩机构驱动部2滑动连接。

如图2和图3所示，行走机构1包括第一驱动部、主动轮109以及两个第一从动轮110，第一驱动部的动力输出端与主动轮109传动连接，用于给主动轮109提供动力；两个第一从动轮110设于行走机构1的两端，从而跟随主动轮109一起运动，优选的，该第一从动轮110为万向轮，可使AMR转向更加流畅；可选的，在另一示例中，第一从动轮110的数量为三个，该第一从动轮110均设于该行走机构1内。

如图1、图2、图4和图5所示，伸缩机构驱动部2包括第二驱动部、齿轮齿条组件、滑动导轨211以及两个第二从动轮213，第二驱动部的动力输出端与齿轮齿条组件传动连接，齿轮齿条组件通过滑动导轨211与伸缩机构3滑动连接，从而实现将第二驱动部的回转运动转换为伸缩机构3的直线运动；两个第二从动轮213设于伸缩机构驱动部2的两端；可选的，在另一示例中，第二从动轮213的数量为三个，该第二从动轮213均设于该伸缩机构驱动部2内。

如图1、图2和图6所示，伸缩机构3包括升降机构4以及两个第三从动轮303，升降机构4与伸缩机构3固连，两个第三从动轮303设于伸缩机构3的两端外部与地面接触。可选的，在另一示例中，第三从动轮303的数量为三个，该第三从动轮303均设于该伸缩机构3内。

在本实施例中，当启动行走机构1内的第一驱动部时，第一驱动部带动主动轮109运动，主动轮109带动第一从动轮110、第二从动轮213以及第三从动轮303运动，地面托盘式自主移动机器人AMR移动至取货的位置；进一步的，伸缩机构驱动部2内的第二驱动部带动齿轮齿条组件运动，齿轮齿条组件通过滑动导轨211带动伸缩机构3伸入货物的底部；更进一步的，伸缩机构3内的升降机构4带动货物升高，货物离开地面后伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3缩回，随后升降机构4带动货物下降；更进一步的，行走机构1将货物运送至目的地后，升降机构4带动货物升高，随后伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3伸出，升降机构4带动货物下降，货物与地面接触后伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3缩回，此时地面托盘式自主移动机器人AMR运送工作完成，可进行下一趟任务。

在本实施例中，AMR在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动位置，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物，减少了人力成本，提高了搬运效率，实用性高。

作为一种可选实施方式，如图3所示，行走机构1还包括第一底板101以及第一防尘罩102，第一驱动部位于第一底板101与第一防尘罩102形成的容置空间内；主动轮109以及第一从动轮110的一部分位于第一底板101与第一防尘罩102形成的容置空间内，另一部分位于第一底板101的下方与地面接触；第一驱动部包括第一伺服电机103以及第一减速机104，第一伺服电机103的动力输出端与第一减速机104的动力输入端连接，第一减速机104的动力输出端与主动轮109传动连接，用于给主动轮109提供动力；地面托盘式自主移动机器人AMR还包括第一伺服驱动器5，第一伺服驱动器5与第一伺服电机103电连接。

在本实施例中，第一防尘罩102的设置能有效的防止灰尘进入行走机构1的内部，当第一伺服驱动器5给第一伺服电机103发送驱动信号后，第一伺服电机103通过第一减速机104调整扭矩后，将动力传输给主动轮109，从而带动AMR进行位移。

作为一种可选实施方式，如图3所示，第一驱动部还包括第一链轮105、第二链轮108、第一链条107、第一链条张紧装置106以及滚轮轴111，第一链轮105与第一减速机104的动力输出端套接连接，第二链轮108以及主动轮109分别与滚轮轴111套接连接；第一链轮105与第二链轮108通过第一链条107连接；第一链条张紧装置106与第一链条107连接，且位于第一链轮105与第二链轮108之间。

在本实施例中，该第一链条张紧装置106的设置可以有效地防止第一链条107拖链，该滚轮轴111通过轴承座固定于第一底板101上。可选的，可根据实际工况下主动轮109对转速和扭力的需求，灵活调整第一链轮105和第二链轮108的尺寸大小。

作为一种可选实施方式，如图4和图5所示，伸缩机构驱动部2还包括第二底板201以及第二防尘罩202，第二驱动部以及齿轮齿条组件均位于第二底板201与第二防尘罩202形成的容置空间内；第二从动轮213的一部分位于第二底板201与第二防尘罩202形成的容置空间内，另一部分位于第二底板201的下方与地面接触；第二驱动部包括第二伺服电机203以及第二减速机204，齿轮齿条组件包括齿轮209以及齿条210，第二伺服电机203的动力输出端与第二减速机204的动力输入端连接，第二减速机204的动力输出端与齿轮209传动连接，齿轮209与齿条210传动连接；伸缩机构驱动部2还包括直角转接板212，滑动导轨211通过直角转接板212分别与齿条210以及伸缩机构3滑动连接；地面托盘式自主移动机器人AMR还包括第二伺服驱动器6，第二伺服驱动器6与第二伺服电机203电连接。

在本实施例中，第二防尘罩202的设置能有效的防止灰尘进入伸缩机构驱动部2的内部，当第二伺服驱动器6给第二伺服电机203发送驱动信号后，第二伺服电机203通过第二减速机204调整扭矩后，将动力传输给齿轮209，齿轮209将回转运动转换为齿条210的直线运动，从而通过直角转接板212和滑动导轨211带动伸缩机构3实现伸出与回缩运动。

作为一种可选实施方式，如图4和图5所示，第二驱动部还包括第三链轮205、第四链轮207、第二链条206、第二链条张紧装置214以及齿轮轴208，第三链轮205与第二减速机204的动力输出端套接连接，第四链轮207以及齿轮209分别与齿轮轴208套接连接；第三链轮205与第四链轮207通过第二链条206连接；第二链条张紧装置214与第二链条206连接，且位于第三链轮205与第四链轮207之间。

在本实施例中，该第二链条张紧装置214的设置可以有效地防止第二链条206拖链，该齿轮轴208通过轴承座固定于第二底板201上。可选的，可根据实际工况，对伸缩机构3伸出与回缩的速度以及扭力的需求，灵活调整第三链轮205和第四链轮207的尺寸大小。

作为一种可选实施方式，如图6和图7所示，伸缩机构3还包括U型槽底座301以及升降平板302，升降机构4位于U型槽底座301与升降平板302形成的容置空间内；升降机构4包括第三驱动部以及两个升降部，两个升降部分别位于第三驱动部的两侧，第三驱动部与两个升降部传动连接；第三驱动部包括第三伺服电机401、第三减速机402、联轴器403、丝杠轴承座404、滚珠丝杠405、升降驱动块406以及驱动连杆411，第三伺服电机401的动力输出端与第三减速机402的动力输入端连接，第三减速机402的动力输出端与联轴器403的一端连接，联轴器403的另一端与滚珠丝杠405连接；滚珠丝杠405的两端均匹配设有丝杠轴承座404，升降驱动块406与滚珠丝杠405转动连接，用于将回转运动转换为直线运动，升降驱动块406位于两个丝杠轴承座404之间；升降驱动块406通过驱动连杆411与两个升降部传动连接；地面托盘式自主移动机器人AMR还包括第三伺服驱动器7，第三伺服驱动器7与第三伺服电机401电连接。可选的，在另一示例中，该升降部的数量为三个，该升降部均与驱动连杆411连接。

在本实施例中，当第三伺服驱动器7给第三伺服电机401发送驱动信号后，第三伺服电机401通过第三减速机402调整扭矩后，将动力传输给联轴器403，联轴器403带动滚珠丝杠405进行回转运动，滚珠丝杠405将回转运动转换为升降驱动块406的直线运动，升降驱动块406带动驱动连杆411直线运动，驱动连杆411带动两个升降部实现升降功能。

作为一种可选实施方式，升降部包括滚动导轨槽407、滚动轴409、长连杆408、转动连接轴412以及短连杆410，滚动轴409与滚动导轨槽407滚动连接，长连杆408的底端通过滚动轴409与驱动连杆411传动连接，长连杆408的顶端与升降平板302连接；短连杆410的底端与U型槽底座301连接，短连杆410的顶端通过转动连接轴412与长连杆408转动连接。

在本实施例中，驱动连杆411带动滚动轴409在滚动导轨槽407内直线滚动的同时，带动长连杆408与短连杆410做相反方向的倾斜运动，从而实现升降平板302的升高与下降。

为了更好的理解本发明，下面结合附图和一个具体实施例对本发明作更进一步的说明。需要说明的是，该具体实施例所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，不限定本发明保护的范围。

本实施例中，为了解决能使AMR在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物的问题，使用上述任一实施例中记载的地面托盘式自主移动机器人AMR，该地面托盘式自主移动机器人AMR的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，启动行走机构1内的第一驱动部，第一驱动部带动主动轮109运动，主动轮109带动第一从动轮110、第二从动轮213以及第三从动轮303运动，随后地面托盘式自主移动机器人AMR移动至取货位置；

步骤二，启动伸缩机构驱动部2内的第二驱动部带动齿轮齿条组件运动，齿轮齿条组件通过滑动导轨211带动伸缩机构3伸入货物的下方；

步骤三，启动伸缩机构3内的升降机构4带动货物升高，货物离开地面后伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3缩回，随后升降机构4带动货物下降，使所述地面托盘式自主移动机器人AMR完成取货；

步骤四，启动行走机构1将货物运送至目的地后，升降机构4带动货物升高，伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3伸出，升降机构4带动货物下降，货物与地面接触，随后伸缩机构驱动部2带动伸缩机构3缩回，地面托盘式自主移动机器人AMR运送工作完成。

在本实施例中，如图8所示，该货物的均放置在托盘上，上述伸缩机构3与托盘下方的托槽大小匹配，可供伸缩机构3伸入该托槽中。

综上所述，本发明提供的一种地面托盘式自主移动机器人AMR，使AMR在工作时不仅可以通过行走机构带动货物移动，还能通过伸缩机构以及升降机构对货物进行自主取货和放置货物，减少了人力成本，提高了搬运效率，实用性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。