[发明专利]一种大跨度搬运与堆垛机器人及其工作方法

权利要求书

1.一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述大跨度搬运与堆垛机器人包括功能头以及用于驱动所述功能头进行移动的功能头驱动机构；所述功能头驱动机构包括梁式大车、小车；所述小车的下方设置有升降机构，所述升降机构与所述功能头连接；

还包括机器人功能头定位模组、非接触高度计以及场景检测及路线规划模块；所述机器人功能头定位模组以及所述非接触高度计均连接所述场景检测及路线规划模块；所述非接触高度计安装在所述功能头的侧面；所述场景检测及路线规划模块用于根据所述非接触高度计以及所述机器人功能头定位模组的检测结果计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度，并根据各个所述区块堆垛高度、所述功能头的所在位置和目标位置规划所述功能头的移动路线；

所述非接触高度计包括安全壳、设置在所述安全壳内部的激光测高模块以及加速度传感器；所述安全壳固定安装在所述功能头的侧面，所述安全壳的底部开设有检测窗体，所述检测窗体中镶嵌有钢化玻璃；所述激光测高模块通过万向节悬吊在所述安全壳的内部；所述检测窗体的下方设置有可开合的密封挡板，所述密封挡板的一侧连接有挡板驱动机构；所述挡板驱动机构与所述激光测高模块以及所述加速度传感器连接；当所述激光测高模块检测到的相对高度小于警戒阈值时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板闭合，以便遮挡所述检测窗体；当所述加速度传感器检测到持续时间超过第一时限的竖直向上的加速度时，所述挡板驱动机构驱动所述密封挡板开启；所述检测窗体的下方设置有高压冲洗喷嘴以及气体烘干喷嘴；所述高压冲洗喷嘴连接高压水源，所述气体烘干喷嘴通过气体加热装置与气瓶连接；当所述密封挡板处于开启状态时，每隔预定时间，所述高压冲洗喷嘴对所述检测窗体进行冲洗，冲洗后所述气体烘干喷嘴对所述检测窗体进行烘干；

所述小车的下方设置有垂直轨道，所述升降机构安装在所述垂直轨道上；所述场景检测及路线规划模块连接所述堆垛机器人的控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人，其特征在于所述小车上设置有非接触高度计。

3.一种涉及权利要求1-2中任一所述的大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，其特征在于所述工作方法包括以下步骤：在大跨度搬运与堆垛机器人运行的过程中，场景检测及路线规划模块根据非接触高度计以及机器人功能头定位模组的检测结果计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域内各个区块的堆垛高度；所述场景检测及路线规划模块根据各个所述区块的堆垛高度、功能头的位置坐标和目标位置规划所述功能头的移动路线。

4.根据权利要求3所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，其特征在于计算所述大跨度搬运与堆垛机器人的运行区域中各个所述区块的堆垛高度具体包括以下步骤：将所述大跨度搬运与堆垛机器人的所述运行区域沿水平方向划分为由若干个所述区块构成的二维阵列，所述场景检测及路线规划模块的内部存储有各个所述区块的堆垛高度数据；非接触高度计持续测量其下方的堆垛表面到该所述非接触高度计的相对高度，所述功能头定位模组检测所述功能头的位置坐标；所述场景检测及路线规划模块根据所述非接触高度计测量的相对高度以及所述功能头定位模组检测到的位置坐标计算位于所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度，并对所述场景检测及路线规划模块内部存储的堆垛高度数据进行更新。

5. 根据权利要求4所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，其特征在于所述功能头定位模组检测到的位置坐标包括所述功能头的竖向高度hz；当所述非接触高度计安装在所述功能头的侧面时，所述场景检测及路线规划模块计算所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度所采用的公式如下所示：

Hs = hz – hr

其中： Hs为位于所述非接触高度计下方的所述区块的堆垛高度，hr为所述非接触高度计至堆垛表面的相对高度。

6.根据权利要求3所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，其特征在于规划所述功能头的移动路线的过程中，所述场景检测及路线规划模块根据各个所述区块的堆垛高度计算所述功能头的移动路径上的障碍物分布情况，所述场景检测及路线规划模块根据所述障碍物的分布情况调整所述功能头的移动路径，并根据调整后的移动路径生成所述大跨度搬运与堆垛机器人的操作指令。

7.根据权利要求3所述的一种大跨度搬运与堆垛机器人的工作方法，其特征在于在所述功能头的位置坐标以及所述目标位置均位于机械臂的抓取范围内的情况下，梁式大车和小车保持停止状态，所述功能头在升降机构、水平回转平台以及所述机械臂的驱动下移动至目标位置。