CN116161359B - 自动化存取系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动化存取系统，涉及仓储技术领域，该自动化存取系统包括立体仓库、存取机器人和搬运机器人，由存取机器人和搬运机器人配合完成立体仓库的出入库作业。由于该自动化存取系统采用货架所在的地面和/或多排货架的巷道作为物料中转位，因此部署更加灵活，方便现场施工；由于货架所在的地面和/或巷道内形成搬运机器人的行走面，搬运机器人能够在货架的下方及存取机器人的行走轨道下方行走，两套机器人可以独立运行，运行过程中不会互相干扰，使得自动化存取系统的整体取放货效率较高。因此，本发明可以兼顾灵活性、取放货效率和现场施工效率。

Description

自动化存取系统

技术领域

本发明涉及仓储技术领域，尤其是涉及一种自动化存取系统。

背景技术

随着物流产业的飞速发展，自动化立体仓库的应用越来越广泛。自动化立体仓库可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化。然而目前的自动化立体仓库中的物料搬运设备，无法兼顾灵活性、取放货效率和现场施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化存取系统，以兼顾灵活性、取放货效率和现场施工效率。

本发明实施例提供了一种自动化存取系统，包括：立体仓库，所述立体仓库设有至少一排货架，所述货架上设有多个存储层，每个所述存储层设有多个存储位；存取机器人，所述存取机器人沿行走轨道移动，用于在所述货架的不同存储位和物料中转位之间运送物料；搬运机器人，所述搬运机器人在所述货架以及所述存取机器人下方行走，用于在所述物料中转位和出入库对接位置之间搬运物料；所述物料中转位设置在所述货架所在的地面和/或多排所述货架的巷道内，所述货架所在的地面和/或所述巷道内形成所述搬运机器人的行走面；所述货架的下方及所述存取机器人的行走轨道下方具有使所述搬运机器人行走的空间。

进一步地，所述行走轨道沿巷道延伸方向设置在所述巷道的两侧或者所述巷道的任意一侧；或者，所述行走轨道设置在所述货架上；所述搬运机器人的高度小于所述货架的底部存储层的高度，并且所述搬运机器人的高度小于所述行走轨道的高度，使所述搬运机器人在所述物料中转位和所述出入库对接位置之间自由行驶。

进一步地，所述存取机器人包括：第一行走机构，用于带动所述存取机器人沿所述行走轨道移动；存取机构，用于通过可伸缩的货叉组件从所述货架的不同存储位取放物料；第一升降机构，与所述存取机构连接，用于带动所述存取机构沿第一升降通道升降；取放机构，用于在所述存取机构与所述物料中转位之间运送物料；第二升降机构，与所述取放机构相连接，用于带动所述取放机构沿第二升降通道升降；所述第二升降通道与所述第一升降通道在水平面内无重叠。

进一步地，所述取放机构设有容纳舱，所述容纳舱内设置有第一取放组件，所述第一取放组件用于伸出所述容纳舱并取放物料，以及将物料固定在所述容纳舱内；所述第一取放组件能够由所述第二升降通道移动至所述第一升降通道，在所述容纳舱和所述存取机构之间转运物料。

进一步地，所述搬运机器人包括机器人本体，所述机器人本体上设置有第二行走机构，所述第二行走机构用于带动所述机器人本体在其行走面上移动；所述机器人本体中形成有至少一个用于容纳物料的容纳舱，所述容纳舱内设置有第二取放组件，所述第二取放组件用于从物料中转位取放物料，以及将物料固定在所述容纳舱内。

进一步地，所述存取机器人和所述搬运机器人之间形成物料中转位，所述存取机器人沿行走轨道往复移动，将物料中转位上待入库的物料搬运至货架的不同存储位上，将所述货架存储位上待出库的物料搬运至物料中转位；所述搬运机器人将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库。

进一步地，所述搬运机器人将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库，包括：当所述搬运机器人具有多个容纳舱时，多个所述容纳舱能够在物料中转位同时进行物料取放。

进一步地，所述自动化存取系统包括至少一个存取机器人和至少一个搬运机器人，对物料进行出入库或者移库运送；在运送物料出入库及移库的作业过程中，基于所述存取机器人和所述搬运机器人的作业能力对作业任务进行调整。

进一步地，所述基于所述存取机器人和所述搬运机器人的作业能力对作业任务进行调整，包括：在入库时，当物料所在巷道的存取机器人的入库能力饱和，该巷道的物料中转位上需要入库的物料数量大于第一预设数量时，指示搬运机器人将该巷道的物料转运到其他有处理能力的存取机器人所在巷道的物料中转位上进行入库；还包括：在出库或移库时，当物料所在巷道的搬运机器人的出库或移库能力饱和，该巷道的物料中转位上需要出库或移库的物料数量大于第二预设数量时，调用其他巷道的空闲搬运机器人对该巷道的物料进行出库或移库。

本发明实施例提供的自动化存取系统，包括立体仓库、存取机器人和搬运机器人，由存取机器人和搬运机器人两套机器人配合完成立体仓库的出入库作业。由于该自动化存取系统采用货架所在的地面和/或多排货架的巷道作为物料中转位，因此部署更加灵活，方便现场施工；由于货架所在的地面和/或巷道内形成搬运机器人的行走面，搬运机器人能够在货架的下方及存取机器人的行走轨道下方行走，因此两套机器人可以独立运行，运行过程中不会互相干扰，使得自动化存取系统的整体取放货效率较高。因此，本发明实施例提供的自动化存取系统可以兼顾灵活性、取放货效率和现场施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种自动化存取系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种存取机器人在某一状态下的立体图；

图3为本发明实施例提供的一种存取机器人中存取机构在伸出状态下的立体图；

图4为本发明实施例提供的一种存取机器人中取放机构某一视角的立体图；

图5为本发明实施例提供的另一种存取机器人中取放机构另一视角的立体图；

图6为本发明实施例提供的一种搬运机器人的物料取放状态图；

图7为本发明实施例提供的一种搬运机器人某一视角的立体图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供了一种自动化存取系统，该自动化存取系统包括：立体仓库，立体仓库设有至少一排货架30，货架上30设有多个存储层，每个存储层设有多个存储位；存取机器人10，存取机器人10沿行走轨道移动，用于在货架30的不同存储位和物料中转位之间运送物料；搬运机器人20，搬运机器人20在货架30以及存取机器人10下方行走，用于在物料中转位和出入库对接位置之间搬运物料。

上述物料中转位设置在货架30所在的地面和/或多排货架30的巷道内，货架30所在的地面和/或巷道内形成搬运机器人20的行走面；货架30的下方及存取机器人10的行走轨道下方具有使搬运机器人20行走的空间。

上述货架30可以是轻型货架，货架30可以为一排或多排，例如，图1示出了一排货架30，存取机器人10沿设置在货架30上的行走轨道移动，在货架30的不同存储位存取物料。若货架30为多排，则存取机器人10可以设置在相邻货架30之间的巷道内。

上述存取机器人10和搬运机器人20之间形成至少一个物料中转位，存取机器人10在货架30的不同存储位和物料中转位之间转运物料，搬运机器人20在物料中转位和出入库对接位置之间转运物料。

优选地，上述存取机器人10可以沿行走轨道往复移动，将物料中转位上待入库的物料搬运至货架30的不同存储位上，将货架30存储位上待出库的物料搬运至物料中转位；搬运机器人20将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库。

存取机器人10可以与搬运机器人20配合完成立体仓库的出入库作业，在出库时，存取机器人10将货架30存储位上的物料取出并放至物料中转位，之后经由搬运机器人20将物料中转位缓存的物料运出至出库对接位置；入库时，经由搬运机器人20将物料放至物料中转位，之后存取机器人10将物料中转位上缓存的物料存放至货架30的指定存储位上。其中，运送的物料例如可以是料箱。

优选地，搬运机器人20将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库，包括：当搬运机器人20具有多个容纳舱时，多个容纳舱能够在不同物料中转位同时进行物料取放。

由于搬运机器人20具有多个容纳舱，每个容纳舱中设有取放组件，从而每个容纳舱能够独立操作，同时进行物料取放：例如搬运机器人20搬运待入库的物料到达物料中转位后，另一物料中转位存在待出库的物料，则搬运机器人20在某一容纳舱的取放组件执行放货的同时，另一容纳舱的取放组件能够抓取待出库的物料；又如，当物料中转位或出入库对接位存在多个待搬运的物料时，搬运机器人20的多个容纳舱也能够同时进行物料抓取，从而提高物料运送效率。

上述自动化存取系统在货架30所在的地面和/或多排货架30的巷道形成多个物料中转位，因此部署更加灵活，方便现场施工；行走轨道具有一定高度，因此存取机器人10高于地面架空布置，使存取机器人10的底部具有搬运机器人20行走的空间，货架30所在的地面和/或巷道内形成搬运机器人20的行走面，搬运机器人20能够在货架30的下方及存取机器人10的行走轨道下方的行走面行走，因此两套机器人(存取机器人和搬运机器人)可以独立运行，运行过程中不会互相干扰，使得自动化存取系统的整体取放货效率较高。因此，该自动化存取系统可以兼顾灵活性、取放货效率和现场施工效率。

为了实现自动化的出库作业和入库作业，上述自动化存取系统还包括地面定位系统，以及互连的仓库管理系统和仓库控制系统，仓库控制系统可以通过无线网络系统分别与存取机器人10和搬运机器人20连接；其中，地面定位系统用于为存取机器人10和搬运机器人20提供地面定位，地面定位系统可以包括在地面上贴的定位码，定位码可以是条形码或二维码等；仓库管理系统(Warehouse Management System，简称为WMS)用于进行物料存储管理，仓库控制系统(Warehouse Control System，简称为WCS)用于对存取机器人10和搬运机器人20等进行设备调度。

以货架30为多排，存取机器人10设置在各排货架30的巷道内，物料中转位设置在巷道的地面，搬运机器人20的行走面包括货架及巷道的地面为例，上述自动化存取系统的工作原理如下：

系统出库作业：A1、WMS下发物料出库指令给WCS；A2、WCS接到物料出库指令后，启动对应物料所在巷道的存取机器人10；A3、存取机器人10行驶到需要出库物料所在的位置，将物料从货架30的指定存储位上取出后放置在巷道地面的物料中转位，物料中转位上例如可设有地面定位系统的条形码或二维码，为存取机器人10和搬运机器人20运送物料提供定位；A4、存取机器人10完成此任务后，继续执行下一个出库任务，同时WCS发送相应出库任务给位于地面的搬运机器人20；A5、接收到出库任务的搬运机器人20行驶到物料所在的物料中转位(二维码上方)，由搬运机器人20抓取物料后带着物料驶离物料中转位，将物料输送到指定的出库对接位置，完成任务后执行下一出库任务。

系统入库作业：B1、WMS下发物料入库指令给WCS；B2、WCS接到物料出入库指令后，控制搬运机器人20将物料送到指定入库所在巷道内地面上的物料中转位；B3、搬运机器人20放下物料后离开，执行其他任务，同时WCS发送相应入库任务给存取机器人10；B4、存取机器人10行驶到指定物料所在物料中转位，将物料从该物料中转位抓取后，运送到货架30指定层的指定存储位上，完成任务后执行下一取货入库任务。

上述自动化存取系统包括至少一个存取机器人10和至少一个搬运机器人20，对物料进行出入库或者移库运送；例如，可根据货架30的存储容量在不同的货架30或者巷道内设置不同数量的存取机器人10，在巷道内设置适配数量的搬运机器人20；或者可根据货架30上物料的出入库频次高低为不同的货架30及巷道设置适配数量的存取机器人10和搬运机器人20；在一种优选的实施方式中，该自动化存取系统的搬运机器人20可适用于所有的货架30和/或巷道，调度系统(即仓库控制系统)可根据作业任务对搬运机器人20进行实时调度；进一步，在运送物料出入库及移库的作业过程中，也可基于存取机器人10和搬运机器人20的作业能力对作业任务进行实时调整。

优选地，上述基于存取机器人10和搬运机器人20的作业能力对作业任务进行调整，包括：在入库时，当物料所在巷道的存取机器人10的入库能力饱和，但是巷道的地面仍有大量物料需要入库时(即该巷道的物料中转位上需要入库的物料数量大于第一预设数量时，该第一预设数量可以根据实际需求设置)，搬运机器人20可以基于软件的调度，将缓存在该巷道的物料中转位上例如大于第一预设数量的物料移动到其他有处理能力的存取机器人10所在巷道的物料中转位上进行入库。

优选地，上述基于存取机器人10和搬运机器人20的作业能力对作业任务进行调整，还包括：在出库或移库作业时，当物料所在巷道的搬运机器人20的出库或移库能力饱和，该巷道的物料中转位上需要出库或移库的物料数量大于第二预设数量时，调用其他巷道的空闲搬运机器人20对该巷道的物料进行出库或移库作业。其中，该第二预设数量可以根据实际需求设置。

优选地，入库时，WCS可以基于流量分配，调度搬运机器人20将物料均分到每条巷道的物料中转位。

本发明实施例提供的自动化存取系统，解决了出入库输送机的占地问题，利用搬运机器人20解决入库前的分流及缓存和出库的合流功能，出入库物料不需要占据货架30的实际存储位，也不需要穿梭车系统那样的层间输送机；具有AMR系统的灵活性，同时不需要采用专用货架，可以采用轻型货架，减少定制的轨道，让设备具备现场快速施工的特性；让设备拥有像堆垛机系统和穿梭车系统那样超高的取放货效率的同时，现场施工又可以像AMR系统一样更高效。

进一步地，上述自动化存取系统还可以立体叠加布置：通过在货架的一个或多个中间高度位置铺设平台，将单一巷道在垂直方向上分区，每个区域均布置有存取机器人10和搬运机器人20，如此让存取机器人10和搬运机器人20的数量增加，可以获得更高的整体出入库效率。

综上，本发明实施例提供的自动化存取系统具有如下有益效果：1、物料的出入库及移库中转不通过输送机实现，物料直接被转运在地面物料中转位上等待搬运机器人20中转，设备成本低，现场施工更快，出入库效率更高。2、存取机器人10高于地面架空布置，在货架30的存储位和地面的物料中转位之间转运物料，搬运机器人20在物料中转位和出入库对接位置之间运送物料，可以实现存取机器人10和搬运机器人20的独立运行，两者在运行过程中不互相干扰，系统的冗余度以及稳健性更强。3、将物料放置在地面中转，使立体仓库的部署更灵活，并且自动化存取系统能够根据存取机器人10和搬运机器人20的作业能力实时对作业任务进行调整，极大提高物料的运送效率。

下面将参照图2至图5，以存取机器人10设置在多排货架30之间的巷道内为例，对上述存取机器人10进行详细介绍。

优选地，上述存取机器人10移动所需的行走轨道可以沿巷道延伸方向设置在巷道的两侧或者巷道的任意一侧，行走轨道可以设置在地面或巷道中。在一种实现方式中，行走轨道可以直接安装在货架30的横梁上。

优选地，为了实现将物料从货架30上取出后快速的转运到地面的物料中转位，或者将物料从地面的物料中转位抓取后快速的转运到货架30上，如图2所示，上述存取机器人10包括：第一行走机构，用于带动存取机器人10沿行走轨道移动；存取机构120，用于通过可伸缩的货叉组件从货架30的不同存储位取放物料；第一升降机构130，与存取机构120连接，用于带动存取机构120沿第一升降通道升降；取放机构140，用于在存取机构120与物料中转位之间运送物料；第二升降机构150，与取放机构140相连接，用于带动取放机构140沿第二升降通道升降。

上述存取机构120为抓取物料的机构，可以实现将物料存放到货架30上，或者从货架30上将物料取下。存取机构120安装在第一升降机构130上，第一升降机构130可以带动存取机构120在竖直方向(即笛卡尔坐标系的Z轴方向)上进行升降，即带动存取机构120沿竖直方向延伸的第一升降通道升降。

上述取放机构140可以实现将存取机构120从货架30上取出后的物料，快速的放置到物料中转位，或者将物料中转位的物料抓取后，快速的转运到存取机构120上。取放机构140安装在第二升降机构150上，第二升降机构150可以带动取放机构140在竖直方向上进行升降，即带动取放机构140沿竖直方向延伸的第二升降通道升降。

如图2所示，取放机构140可以由第二升降通道移动至第一升降通道内，从存取机构120上取放物料；另外，取放机构140也可以在第二升降通道内升降，从物料中转位取放物料。

上述第二升降通道与第一升降通道在水平面内无重叠，因此取放机构140与存取机构120可同时升降。如图2所示，取放机构140从存取机构120取放物料时，取放机构140位于存取机构120的上方。

上述存取机器人10通过存取机构120、第一升降机构130、取放机构140和第二升降机构150的配合，可以实现将物料从货架30上取出后快速的放置到物料中转位，或者将物料从物料中转位抓取后快速的放置到货架30上，实现货架30上任意层或者任意高度的物料取放货作业，取放货效率较高，提升了出入库作业的工作效率。

上述第二升降通道与第一升降通道在水平面内无重叠，二者是相互独立的两个通道，使得存取机构120的升降和取放机构140的升降互不干涉，可以同时进行货架30上物料的存取和物料中转位上物料的取放，进一步提升了取放货效率，从而提升了出入库作业的工作效率。

优选地，上述取放机构140设有容纳舱，容纳舱内设置有第一取放组件，第一取放组件用于伸出容纳舱并取放物料，以及将物料固定在容纳舱内；第一取放组件能够由第二升降通道移动至第一升降通道，在容纳舱和存取机构之间转运物料。

上述第一升降机构130可以带动存取机构120升降至货架30的不同存储位取出物料，并由取放机构140转运至第二升降通道，将物料固定至取放机构140的容纳舱内，第二升降机构150可以带动取放机构140升降，将物料由取放机构140的容纳舱转运至物料中转位；或者，取放机构140抓取物料中转位的物料并固定至其容纳舱内，第二升降机构150带动取放机构140升降，取放机构140由第二升降通道将物料转运至第一升降通道的存取机构120中，第一升降机构130带动存取机构120升降至货架30的不同存储位存放物料。

上述物料中转位设置在货架30所在的地面或多排货架30的巷道内，取放机构140具有容纳物料的容纳舱，如此取放机构140可以实现从货架30所在的地面或多排货架30的巷道内的物料中转位接收物料到其容纳舱内，以及将其容纳舱内固定的物料转运至存取机构120中或物料中转位的功能。

优选地，如图2所示，上述存取机器人10还包括机器人框架100，第一行走机构、存取机构120、第一升降机构130、取放机构140和第二升降机构150均安装在机器人框架100上。在一种实现方式中，如图2所示，第一升降机构130和第二升降机构150可以采用如下相同的结构：包括电机、同步带轮、从动轮和同步带，同步带设置在同步带轮和从动轮上，电机通过驱动同步带轮旋转带动同步带升降，进而带动相应机构(存取机构120或取放机构140)在竖直方向上移动。为了确保存取机构120和取放机构140在高速运动中稳定运行，存取机构120会沿着机器人框架100上设置的、位于第一升降通道内多个导轨做往复运动，取放机构140会沿着机器人框架100上设置的、位于第二升降通道内的多个导轨做往复运动。

优选地，如图2所示，第一行走机构包括设置在机器人框架100底部的第一驱动行走轮111，第一驱动行走轮111用于沿行走轨道移动。

优选地，为了保证存取机器人10运行稳定，上述主体框架的顶部设置有辅助轨道；如图2所示，第一行走机构还包括设置在机器人框架100顶部的辅助行走轮112，辅助行走轮112用于沿辅助轨道移动。需要说明的是，上述第一驱动行走轮111和辅助行走轮112的位置可以互换，辅助行走轮112也可以全部或部分替换为第一驱动行走轮111。

优选地，如图3所示，上述存取机构120包括第一升降平台121和货叉组件122；第一升降平台121与第一升降机构130连接，通过第一升降机构130带动第一升降平台121在第一升降通道内升降；第一升降平台121用于承载物料，货叉组件122与第一升降平台121连接，货叉组件122用于在货架30的不同存储位存取物料。

货叉组件122可以相对于第一升降平台121，朝向货架30的存储位伸出，以从货架30的存储位取放物料。货叉组件122可以单向取放物料，也可以双向取放物料。货叉组件122可以采用一级伸缩结构，也可以采用二级伸缩结构，其中，二级伸缩结构的行程更长，可以适应不同尺寸的物料，实现货架上多深位的物料存取。需要说明的是，若第一升降平台121的足够容纳两个以上物料或不同尺寸的物料，那么一级伸缩结构也可以适应不同尺寸的物料，实现不同尺寸的物料存取，还可以同时取放双深度货位的两个物料等，这些都在本发明的保护范围之内。

本实施例提供了一种夹抱式双向伸缩结构的货叉组件122，如图3所示，第一升降平台121的两侧分别设置有框架板1211，货叉组件122包括内伸缩组件和外伸缩组件，内伸缩组件包括第一齿板1221，外伸缩组件包括内侧板1222和多个拨杆1223；第一齿板1221的两个面分别与框架板1211和内侧板1222滑动连接，滑动方向与巷道延伸方向垂直；多个拨杆1223设置在内侧板1222的两端，拨杆1223在推放及夹取物料时处于水平状态(即水平位)，在不推放或不夹取物料时处于竖直状态(即竖直位)。图3中，货叉组件122相对于第一升降平台121伸出至物料存储位，拨杆1223处于竖直状态。

具体地，内伸缩组件和外伸缩组件均设置有导向机构，导向机构配置为相配合的导轨和滑块。以内伸缩组件的导向机构为例，对导向机构进行介绍：导向机构配置为设置在框架板1211上的导轨和设置在第一齿板1221上的滑块，或者，导向机构配置为设置在框架板1211上的滑块和设置在第一齿板1221上的导轨；导轨与滑块配合，用于对第一齿板1221的伸缩移动进行导向。

进一步地，如图3所示，第一升降平台121上固定有第一夹紧装置123，第一夹紧装置123与第一升降机构130的同步带固定连接，从而第一升降平台121可以在同步带的带动下在竖直方向上升降。

进一步地，如图3所示，第一升降平台121上设有第一导向轮124，第一导向轮124可以沿机器人框架100上设置的、位于第一升降通道内相应的导轨移动，第一导向轮124在第一升降平台121的升降过程中起导向作用，以确保存取机构120在升降过程中稳定运行。

进一步地，为了保证物料落在第一升降平台121上，上述第一升降平台121还设置有辅助导向条。

上述存取机构120集成有伸缩式的货叉组件122和导向结构(辅助导向条)，实现取放货动作。当需要取货的时候，第一升降平台121与物料对齐，位于两侧的货叉组件122可以沿着物料的侧边伸出至物料后方，到达指定位置后通过将内侧板1222两端的拨杆1223转动至水平位来夹抱物料，然后货叉组件122退回，将物料运送到第一升降平台121上，其中辅助导向条可以保证物料落在第一升降平台121上。当需要放货时，货叉组件122通过处于水平位的拨杆1223，将物料由第一升降平台121推放至货架30的指定存储位，然后拨杆1223转动至竖直位，货叉组件122退回即可。

优选地，如图4所示，取放机构140包括第一伸缩组件142，第一伸缩组件142用于带动取放机构140由第二升降通道移动至第一升降通道内，从存取机构120上取放物料；第一伸缩组件142还用于带动取放机构140伸缩移动至物料中转位，在物料中转位和取放机构140的容纳舱之间运送物料。

进一步地，如图4和图5所示，取放机构140还包括第二升降平台141、第一升降组件143和用于取放物料的第一夹抱组件144；第二升降平台141与第二升降机构150连接，第二升降机构150带动第二升降平台141在第二升降通道内升降；第一伸缩组件142一方面与第二升降平台141连接，一方面与第一升降组件143连接，第一升降组件143还与第一夹抱组件144连接。

具体地，第一伸缩组件142带动第一升降组件143和第一夹抱组件144伸出至物料中转位以取放物料，或带动第一升降组件143和第一夹抱组件144在第二升降通道和第一升降通道之间移动，在存取机构120和取放机构140之间转运物料，以及将物料固定在存取机构120的容纳舱内；第一升降组件143带动第一夹抱组件144从物料中转位或存取机构120上取放物料。

优选地，如图4所示，第一伸缩组件142包括第一伸缩板1421和驱动机构，第一伸缩板1421和第一升降组件143连接，驱动机构配置为丝杆螺母机构，丝杆螺母机构的第一螺母1422固定连接至第一伸缩板1421，第一丝杆1423通过第二支撑板1424设置在第二升降平台141上；通过设置在第二升降平台141上的电机1425和第一同步带1426驱动第一丝杆1423旋转，带动第一伸缩板1421相对于第二升降平台141伸缩移动。

具体地，电机1425连接有同步带轮，第一丝杆1423的第二支撑板1424内设置有同步带轮，第一同步带1426设置在这两个同步带轮上；电机1425回转驱使其所连接的同步带轮转动，带动第一同步带1426移动，第一同步带1426带动第一丝杆1423上的同步带轮转动，使第一丝杆1423与电机1425同方向回转运动；第一螺母1422通过第一丝杆1423的回转运动实现直线运动，继而带动第一伸缩板1421相对于第二升降平台141伸缩移动。电机1425的正反转方向可以控制第一伸缩板1421的移动方向。

优选地，第一伸缩组件142还包括导向机构，导向机构配置为设置在第一伸缩板1421上的第一滑块和设置第二升降平台141上的第一导轨；或者，如图5所示，导向机构配置为设置在第一伸缩板1421上的第一导轨1427和设置在第二升降平台141上的第一滑块；第一导轨1427和第一滑块配合，用于对第一伸缩组件142的伸缩移动进行导向和支撑。

第一伸缩板1421的左右两侧可以分别设置一套导向机构，在第一伸缩组件142的伸缩移动过程中，第一导轨1427和第一滑块配合实现导向功能；当第一伸缩组件142带动第一升降组件143和第一夹抱组件144伸出至存取机构120上方时，第一导轨1427和第一滑块配合来提供支撑。

优选地，如图5所示，上述第一升降组件143包括升降板1431和升降机构，升降板1431与第一夹抱组件144连接；升降机构配置为，在升降板1431上设有凸轮1432，在第一伸缩组件142的第一伸缩板1421上设有腰型槽1433，凸轮1432与腰型槽1433配合，通过凸轮1432的旋转带动升降板1431升降，升降板1431带动第一夹抱组件144取放物料。

具体实现时，腰型槽1433可开设在第一伸缩板1421的侧板上。凸轮1432可设置在升降板1431的连接板上。通过电机带动凸轮1432在腰型槽1433内运动，从而带动升降板1431升降，凸轮1432上下运动的行程即为升降板1431的升降高度。

由于凸轮1432的转动可能导致升降板1431存在左右运动，上述第一升降组件143还包括导向机构，如图5所示，导向机构配置为设置在升降板1431上的导向条1434，以及设置在第一伸缩板1421上的导向孔；导向条1434和导向孔配合，用于对升降板1431的升降进行导向。

优选地，如图4所示，第一夹抱组件144包括夹抱杆1441和驱动机构，驱动机构配置为双向丝杆螺母机构，双向丝杆螺母机构的第二丝杆1442通过同步带轮和第二同步带连接至第一升降组件143的升降板1431，夹抱杆1441配置为与丝杆螺母机构的第二螺母固定连接，沿物料的两侧对物料进行取放。

两个夹抱杆1441分别通过第二螺母与第二丝杆1442的两端固定连接，第二丝杆1442通过丝杆支撑板固定至升降板1431，并通过设置于该第二丝杆1442上的同步带从动轮与第二同步带配合，同步带轮设置于升降板1431的另一侧，通过电机驱动该同步带轮转动，从带动第二丝杆1442转动，使得两个夹抱杆1441相互靠近或远离，实现两个夹抱杆1441的开合，从而取放机构140可以夹起或放下物料。

优选地，如图4所示，上述第一夹抱组件144还包括导向机构，导向机构配置为设置在升降板1431上的第二导轨1443和设置在夹抱杆1441上的第二滑块1444，第二导轨1443和第二滑块1444配合，用于对夹抱杆1441取放物料进行导向。

优选地，上述第二导轨1443可以为直线导轨，升降板1431的下表面固定两个第二导轨1443，两个第二导轨1443平行布置在第二丝杆1442的两侧；两个夹抱杆1441安装在一套可沿Z轴方向垂直升降的升降板1431下方，每个夹抱杆1441的两端分别通过第二滑块1444和两个第二导轨1443配合，两个第二导轨1443为夹抱杆1441的移动作导向、支撑。

上述取放机构140可以通过可活动的两个夹抱杆1441，将物料从存取机构120的上方搬离第一升降平台121。第一伸缩组件142带动第一升降组件143和第一夹抱组件144，从第二升降通道移动到第一升降通道中第一升降平台121的上方，通过第一夹抱组件144抓取到第一升降平台121上的物料后垂直抬升，物料脱离存取机构120后，第一伸缩组件142复位，物料被固定在容纳舱内，然后第一升降组件143带动携带有物料的第一夹抱组件144沿着Z轴方向，向物料中转位方向运动，到达最底端后，第一夹抱组件144的两个夹抱杆1441打开，将物料平稳放置在物料中转位。取放机构140也可以从物料中转位夹取物料后，将物料运送至存取机构120的第一升降平台121上，通过存取机构120存放至货架30的指定存储位。第一夹抱组件144中夹抱杆1441的具体形状设计，可以匹配物料形状来做定制。

进一步地，如图4至图5所示，第二升降平台141上固定有第二夹紧装置145，与第二升降机构150的同步带固定连接，从而第二升降平台141可以在同步带的带动下在竖直方向上升降。

进一步地，如图4至图5所示，第二升降平台141上设置有第二导向轮146，沿机器人框架100上设置的、位于第二升降通道内的相应导轨移动，对第二升降平台141的升降起导向作用。

优选地，上述取放机构140与存取机构120在行走轨道的延伸方向上相邻设置，以便于取放机构140的第一伸缩组件142能够沿行走轨道的延伸方向，带动第一升降组件143和第一夹抱组件144移动至存取机构120上方。

优选地，上述存取机器人10还包括两套定位机构，两套定位机构分别用于货架30上存储位的定位和地面上物料中转位的定位。优选地，针对货架30上存储位的定位，可以采用视觉定位机构或者光电定位机构来实现定位。

优选地，上述视觉定位机构可以包括摄像设备和定位码，摄像设备设置在存取机器人10上，定位码设置在行走轨道上和货架30的每个存储位处，行走轨道的每个定位码对应一列存储位的位置。摄像设备可以是相机，定位码可以是二维码或条形码等。

优选地，上述光电定位机构可以包括光电传感器和定位孔，光电传感器设置在存取机器人10上，定位孔开设在行走轨道上和货架30的每个存储位处，行走轨道的每个定位孔对应一列存储位的位置。光电定位机构可以是在行走轨道上开设定位孔，通过光电传感器发射的光照射这些定位孔，向相应的PLC反馈电平信号(例如，有定位孔的位置无反射光，光电传感器产生低电平信号；无定位孔的位置有反射光，光电传感器产生高电平信号)，并且需要结合编码器来收集第一驱动行走轮111旋转的圈数来换算行走的距离，以实现定位。

针对地面上物料中转位的定位，同样也可以选用摄像设备和定位码，摄像设备设置在存取机器人10上，定位码间隔贴在地面上，利用摄像设备拍摄地面上设置的定位码进行物料中转位的定位识别。

上述存取机器人10还包括供电系统，供电系统用于为存取机器人10提供动力，确保存取机器人10在运行中可以稳定地运作。

下面将参照图6至图7，对上述搬运机器人20进行详细介绍。

如图6至图7所示，该搬运机器人20包括机器人本体200；机器人本体200上设置有第二行走机构，第二行走机构用于带动机器人本体200在其行走面201上自由移动；机器人本体200上形成有至少一个用于容纳物料270的容纳舱230；容纳舱230内设有第二取放组件240；第二取放组件240用于从搬运机器人20的行走面201上取放物料270，以及将物料270固定在容纳舱230内。

优选地，上述机器人本体200内的容纳舱230设置在机器人本体200面向行走面201的一侧，从而搬运机器人20搬运物料270时整体体积小，使得搬运机器人20行走起来较为灵活。

上述机器人本体200为搬运机器人20的主体框架，第二行走机构和第二取放组件240均安装在该主体框架上。机器人本体200内形成有容纳舱230，容纳舱230可以为至少一个，例如，如图6和图7所示，容纳舱230为两个。

上述搬运机器人20的行走面201可以是货架30所在的地面，也可以是货架30下方的地面和出入库对接位置所在地面。例如，货架30较高时，为了提高出入库效率，可在两排货架30的中间高度位置铺设平台，搬运机器人20在该平台的台面上行驶，因此搬运机器人20的行走面201还可以是在两排货架30的中间高度位置铺设的平台的台面。

当搬运机器人20在行走面201上行走时，设置于容纳舱230内的第二取放组件240，可以实现直接从行走面201上取放物料270，并且该搬运机器人20可以在其行走面上按照软件系统的调度要求在物料中转位和出入库对接位置之间任意穿梭，因此在具有AMR的灵活性、保证取放货效率的同时，不会因需要设置缓存位而占用货架的存储位，增大了货架的存储密度。

可以理解，该搬运机器人20还可以在其行走面上不同的物料中转位之间搬运物料，也可将物料搬运至指定的存储点或工作站，例如分拣台等。

当搬运机器人20具有多个容纳舱230时，多个容纳舱230能够在物料中转位同时进行物料270取放。第二取放组件240可以通过夹抱方式固定物料270，例如，如图6所示，左侧容纳舱230内的物料270处于夹抱提升状态，右侧容纳舱230内的物料270处于未夹抱状态，且位于行走面201上。

优选地，上述搬运机器人20的高度小于货架30的底部存储层的高度，并且搬运机器人20的高度小于存取机器人10行走所需的行走轨道的高度，使搬运机器人20在物料中转位和出入库对接位置之间自由行驶，进行物料的运送。

优选地，上述搬运机器人20在实际应用场景中，可使搬运机器人20低于存取机器人10和货架30底部存储层的底面，由于运送的物料270可以通过第二取放组件240固定在容纳舱230内，而该容纳舱230设置于机器人本体200面向其行走面的一侧，因此该搬运机器人20可以在货架30下方的地面或存取机器人10下方的地面、货架30的巷道地面等行走面自由行驶，取放货效率较高，因此出入库作业的工作效率较高。

优选地，上述机器人本体200上还设置有视觉识别装置，视觉识别装置用于在搬运机器人20运行过程中进行避障和定位。视觉识别装置可以实现搬运机器人20运行过程中的避障和定位，还可以用于导航，以确保搬运机器人20可以准确地到达指定目的地，并且不会与任何障碍物发生碰撞。

进一步地，如图6至图7所示，上述视觉识别装置包括行走识别装置250和取货探测装置260；行走识别装置250设置在机器人本体200面向其行走方向的端面上，例如，可设置在与搬运机器人20的行走方向垂直的端面上，用于对搬运机器人20的行走进行导向和避障；取货探测装置260设置在机器人本体200面向物料或物料中转位的端面上，例如可设置在与搬运机器人20的行走方向平行的端面上，用于对第二取放组件240取放物料270进行定位。

上述行走识别装置250可以为多个，如图6至图7所示，机器人本体200的与搬运机器人20的面向行走方向的两个端面上分别设置一个行走识别装置250，以实现两个方向的行驶。取货探测装置260与第二取放组件240对应设置，如图7所示，第二取放组件240为两个，机器人本体200的两个相应端面上均设置两个取货探测装置260，以实现两个方向的物料270取放。

上述行走识别装置250和取货探测装置260可以是摄像设备，如相机或摄像头。取货探测装置260结合地面定位系统进行定位，地面定位系统包括在地面上贴的定位码。

进一步地，为了确保搬运机器人20能够持续作业，还设有充电装置。搬运机器人20可以在运行设定时长或电量低于预设电量阈值时，进行自动充电。

如图6所示，上述第二行走机构包括第二驱动行走轮211。第二驱动行走轮211可以为多个，本实施例对第二驱动行走轮211的数量不做限定。通过电机驱动相应第二驱动行走轮211移动，实现该搬运机器人20的移动。

优选地，上述第二行走机构还可以包括多个从动行走轮。可以根据机器人本体200的容纳舱230设计，确定从动行走轮的数量和位置分布。

优选地，上述第二驱动行走轮211可以采用差速驱动方式，差速驱动方式可以实现原地旋转功能，让该搬运机器人20可以在地面位置上自由行驶到任意区域。

优选地，上述从动行走轮为万向调节轮。万向调节轮具有任意方向的行走功能。如图6和图7所示，容纳舱230为两个，第二行走机构包括两个第二驱动行走轮211和四个万向调节轮212，四个万向调节轮212对称设置在机器人本体200的两侧。

如图7所示，第二取放组件240包括第二伸缩组件241、第二升降组件242和夹取物料270的第二夹抱组件243；第二伸缩组件241一方面与机器人本体200连接，另一方面和第二升降组件242连接，第二升降组件242与第二夹抱组件243连接；第二伸缩组件241带动第二升降组件242和第二夹抱组件243伸出至物料270上方或物料中转位的上方，以及缩回至容纳舱230，第二伸缩组件241的伸缩方向与搬运机器人20的行走方向相交；第二升降组件242通过升降带动第二夹抱组件243取放物料270。

第二升降组件242具有竖直方向的升降功能。该第二取放组件240采用垂直起吊方式，实现了直接从诸如地面的行走面201上取放物料270的功能。

优选地，上述第二伸缩组件241包括第二伸缩板和驱动机构，第二伸缩板和第二升降组件242连接；驱动机构配置为：在第二伸缩板上设有第二齿板，在机器人本体200上设有第二链轮和第二链条，通过第二齿板和第二链条配合使第二伸缩板相对于机器人本体200伸缩移动。

优选地，第二链轮和第二链条安装在板架上，板架与机器人本体200固定连接；通过设置在内部的电机驱动第二链轮转动，带动第二链条在第二齿板上运动，使第二伸缩板相对于机器人本体200伸缩移动。

板架上靠近第二齿板的齿处设有第三支撑板，用于将第二链条抬高，以避免第二链条带动第二齿板运动的过程中，第二链条和第二齿板的配合与第二链轮产生干涉。由第二链条带动第二齿板运动实现第二伸缩组件241的伸缩，从而第二伸缩组件241能够在取放货方向上沿机器人本体的任意一侧伸出至物料或物料中转位的上方，实现取放货。

第二伸缩组件241的行程可以由第二链轮的驱动电机进行控制。进一步优选地，在机器人本体200上设有接近开关，用于控制第二伸缩组件241的行程。第二伸缩组件241还包括导向机构，导向机构配置为设置在第二伸缩板上的第三滑块和设置机器人本体200上的第三导轨；或者，导向机构配置为设置在第二伸缩板上的第三导轨和设置在机器人本体200上的第三滑块；第三导轨和第三滑块配合，用于对第二伸缩组件241的伸缩移动进行导向和支撑。

上述第二升降组件242与存取机器人10的第一升降组件143的结构相同，第二夹抱组件243与存取机器人10的第一夹抱组件144的结构相同，这里不再赘述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种自动化存取系统，其特征在于，包括：

立体仓库，所述立体仓库设有至少一排货架，所述货架上设有多个存储层，每个所述存储层设有多个存储位；

存取机器人，所述存取机器人沿行走轨道移动，用于在所述货架的不同存储位和物料中转位之间运送物料；

搬运机器人，所述搬运机器人在所述货架以及所述存取机器人下方行走，用于在所述物料中转位和出入库对接位置之间搬运物料；

所述物料中转位设置在所述货架所在的地面和/或多排所述货架的巷道内，所述货架所在的地面和/或所述巷道内形成所述搬运机器人的行走面；

所述货架的下方及所述存取机器人的行走轨道下方具有使所述搬运机器人行走的空间；

所述存取机器人包括：

第一行走机构，用于带动所述存取机器人沿所述行走轨道移动；

存取机构，用于通过可伸缩的货叉组件从所述货架的不同存储位取放物料；

第一升降机构，与所述存取机构连接，用于带动所述存取机构沿第一升降通道升降；

取放机构，用于在所述存取机构与所述物料中转位之间运送物料；

第二升降机构，与所述取放机构相连接，用于带动所述取放机构沿第二升降通道升降；

所述第二升降通道与所述第一升降通道在水平面内无重叠。

2.根据权利要求1所述的自动化存取系统，其特征在于，所述行走轨道沿巷道延伸方向设置在所述巷道的两侧或者所述巷道的任意一侧；或者，所述行走轨道设置在所述货架上；

所述搬运机器人的高度小于所述货架的底部存储层的高度，并且所述搬运机器人的高度小于所述行走轨道的高度，使所述搬运机器人在所述物料中转位和所述出入库对接位置之间自由行驶。

3.根据权利要求1所述的自动化存取系统，其特征在于，所述取放机构设有容纳舱，所述容纳舱内设置有第一取放组件，所述第一取放组件用于伸出所述容纳舱并取放物料，以及将物料固定在所述容纳舱内；

所述第一取放组件能够由所述第二升降通道移动至所述第一升降通道，在所述容纳舱和所述存取机构之间转运物料。

4.根据权利要求1所述的自动化存取系统，其特征在于，所述搬运机器人包括机器人本体，所述机器人本体上设置有第二行走机构，所述第二行走机构用于带动所述机器人本体在其行走面上移动；

所述机器人本体中形成有至少一个用于容纳物料的容纳舱，所述容纳舱内设置有第二取放组件，所述第二取放组件用于从物料中转位取放物料，以及将物料固定在所述容纳舱内。

5.根据权利要求1-4的任一项所述的自动化存取系统，其特征在于，所述存取机器人和所述搬运机器人之间形成物料中转位，所述存取机器人沿行走轨道往复移动，将物料中转位上待入库的物料搬运至货架的不同存储位上，将所述货架存储位上待出库的物料搬运至物料中转位；

所述搬运机器人将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库。

6.根据权利要求5所述的自动化存取系统，其特征在于，所述搬运机器人将待入库的物料搬运至物料中转位，将物料中转位待出库的物料搬运出库，包括：

当所述搬运机器人具有多个容纳舱时，多个所述容纳舱能够在物料中转位同时进行物料取放。

7.根据权利要求1所述的自动化存取系统，其特征在于，所述自动化存取系统包括至少一个存取机器人和至少一个搬运机器人，对物料进行出入库或者移库运送；

在运送物料出入库及移库的作业过程中，基于所述存取机器人和所述搬运机器人的作业能力对作业任务进行调整。

8.根据权利要求7所述的自动化存取系统，其特征在于，

所述基于所述存取机器人和所述搬运机器人的作业能力对作业任务进行调整，包括：

在入库时，当物料所在巷道的存取机器人的入库能力饱和，该巷道的物料中转位上需要入库的物料数量大于第一预设数量时，指示搬运机器人将该巷道的物料转运到其他有处理能力的存取机器人所在巷道的物料中转位上进行入库。

9.根据权利要求7所述的自动化存取系统，其特征在于，

所述基于所述存取机器人和所述搬运机器人的作业能力对作业任务进行调整，包括：

在出库或移库时，当物料所在巷道的搬运机器人的出库或移库能力饱和，该巷道的物料中转位上需要出库或移库的物料数量大于第二预设数量时，调用其他巷道的空闲搬运机器人对该巷道的物料进行出库或移库。