BR112021002968A2 - veículo autônomo, como um veículo autoguiado ou um robô móvel autônomo - Google Patents

Abstract

“veículo autônomo, como um veículo autoguiado ou um robô móvel autônomo”. trata-se de um veículo autônomo, por exemplo, um veículo autoguiado (agv) ou um robô móvel autônomo (amr), que tem uma estrutura de suporte (2) tendo uma configuração de chassi duplo geral, com dois chassis longitudinais separados (3r, 3l), paralelos entre si e transversalmente separados, e pelo menos duas estruturas de ponte (c1, c2, l1, l2; g1, g2) que conectam os chassis um ao outro. as estruturas de ponte supracitadas têm extremidades conectadas aos dois chassis por interposição de juntas elásticas (e1, e2, e3), de tal forma que os dois chassis estejam livres para realizar movimentos de oscilação diferenciados com a finalidade de permitir que as rodas frontais e as rodas traseiras do veículo permaneçam em contado com a superfície sobre a qual o veículo está se movendo, mesmo quando essa superfície tem irregularidades e/ou variações de inclinação.

Description

“VEÍCULO AUTÔNOMO, COMO UM VEÍCULO AUTOGUIADO OU UM ROBÔ MÓVEL AUTÔNOMO” Campo da invenção

[0001] A presente invenção se refere, em geral, a veículos autônomos, incluindo com essa expressão tanto denominados Veículos Autoguiados (AGV) quanto denominados Robôs Móveis Autônomos (AMR). De acordo com uma distinção convencional, AGVs exigem tipicamente a provisão de uma infraestrutura, por exemplo, na forma de tiras de piso magnéticas ou luzes de navegação (faróis) para guiar o veículo ao longo de uma determinada rota. AMRs, em vez disso, se movem usando um sistema de navegação e um processador que estão a bordo do robô. AMRs têm capacidades de perceber o ambiente no qual se movem e tomam decisões com base no que percebem e como foram programados, por exemplo, parar, reiniciar e manobrar ao redor de obstáculos que encontram ao longo de sua trajetória.

[0002] A invenção é direcionada a qualquer categoria de veículo autônomo (como um veículo autoguiado ou um robô móvel autônomo) do tipo descrito acima, particularmente, para uso em um ambiente industrial. Além disso, o uso da invenção fora do campo industrial não é excluído.

[0003] Mais especificamente, a invenção se refere a um veículo autônomo ou robô móvel autônomo do tipo que compreende: - uma estrutura de suporte, - uma pluralidade de rodas nas quais o dito suporte é carregado, - pelo menos um motor elétrico carregado pela estrutura de suporte para atuar pelo menos uma das ditas rodas, e - um ou mais circuitos de controle eletrônico carregados pela estrutura de suporte. Técnica anterior

[0004] Veículos do tipo acima são conhecidos e usados há algum tempo na indústria para várias aplicações. Por exemplo, na indústria automotiva, desde o final dos anos 1970 (consulte, por exemplo, a Figura 3 do documento GB 1 564 669 A, do qual o mesmo Requerente possui), são conhecidas instalações de montagem para veículos motorizados nas quais a estrutura de um veículo motorizado foi transportado por meio de um AGV através de um série de estações de montagem, não necessariamente disposta em linha. Com o aumento exponencial que ocorreu nos últimos anos nos custos de investimento necessários para produzir novos veículos, as técnicas mencionadas acima se tornam cada vez mais interessantes, pois permitem, especialmente no caso de produção de veículos de alto padrão, em que o número de veículos a ser produzido na unidade de tempo é relativamente pequeno, o abandono do esquema convencional de uma grande instalação de produção em linha e, em vez da exploração de instalações de produção com um leiaute mais enxuto e mais modular, facilmente reconfigurável de acordo com novas necessidade de produção e/ou facilmente transportável mesmo para um local diferente, para responder a novas demandas de mercado.

[0005] Como parte desses desenvolvimentos, há uma necessidade para a nova geração de veículos autônomos que podem responder completamente a essas necessidades. Objetivo da invenção

[0006] Portanto, um objetivo da presente invenção consiste em fornecer um veículo autônomo que pode operar eficientemente e de modo confiável e que, ao mesmo tempo, tem uma estrutura de baixo custo e extremamente simples.

[0007] Um outro objetivo da invenção consiste em fornecer um veículo autônomo que tem uma estrutura constituída de acordo com critérios de modularidade, com a finalidade de ser facilmente adaptável e/ou reconfigurável de acordo com a aplicação à qual é destinada.

[0008] Um objetivo mais particular adicional da invenção consiste em produzir um veículo autônomo que garanta um transporte seguro e confiável das estruturas ou componentes que são dispostos no mesmo, em particular, garantindo um contato correto e constante de todas as rodas do veículo com a superfície sobre a qual o veículo se move, sem, entretanto, exigir a provisão no veículo de sistemas de suspensão elaborados e dispendiosos.

[0009] Um objetivo adicional da invenção consiste em fornecer um veículo autônomo que pode ser configurado com a finalidade de não interferir nos obstáculos colocados ao longo de sua trajetória, por exemplo, ao passar por cima ou atravessar os mesmos.

[0010] Um objetivo adicional da invenção consiste em fornecer um veículo autônomo que também pode ser convertido rapidamente em uma configuração de tamanho reduzido, para facilitar o transporte.

[0011] Finalmente, um outro objetivo da invenção consiste em alcançar todos os objetivos supracitados com uma construção e estrutura de montagem simples e econômicas. Sumário da invenção

[0012] Tendo em vista o alcance de um ou mais dos objetivos supracitados, a invenção se refere a um veículo do tipo indicado no começo da presente descrição, caracterizado por: - a estrutura de suporte tem uma configuração de chassi duplo, geral com dois chassis separados, paralelos entre si e transversalmente separados, e pelo menos duas estruturas de ponte que conectam os ditos chassis um ao outro, - o veículo compreende duas rodas frontais e duas rodas traseiras localizadas próximas às extremidades frontal e traseira dos dois chassis, - as pelo menos duas estruturas de ponte supracitadas têm extremidades conectadas aos dois chassis por interposição de juntas elásticas, - de tal forma que os dois chassis estejam livres para realizar movimentos de oscilação diferenciados com a finalidade de permitir que as duas rodas frontais e as duas rodas traseiras permaneçam em contato com a superfície sobre a qual o veículo se move, mesmo quando essa superfície tem irregularidades e/ou variações de inclinação.

[0013] Graças às características supracitadas, os dois chassis que são parte da estrutura veicular têm capacidade de realizar oscilações diferenciadas, para permitir que as rodas sigam as irregularidades e variações de inclinação da superfície sobre a qual o veículo se move, os próprios chassis sendo configurados para seguir o perfil do solo por gravidade, ou por seu próprio peso, ou, em qualquer caso, devido ao peso do equipamento carregado pelo veículo. O resultado supracitado é obtido sem a necessidade de associar sistemas de suspensão sofisticados (e. consequentemente, dispendiosos) às rodas de veículo.

[0014] Em uma modalidade preferencial, as rodas frontais e as rodas traseiras formam parte de conjuntos de rodas que constituem módulos separados, rigidamente conectados às extremidades frontais e às extremidades traseiras dos dois chassis que formam parte da estrutura veicular. De preferência, dois dos conjuntos de rodas compreendem, cada um, uma roda de direcionamento e motriz e incluem um primeiro motor elétrico para acionar a roda e um segundo motor elétrico para direcionar a roda. Os outros dois conjuntos de roda compreendem, cada um, uma roda não motriz de pivotamento.

[0015] Novamente, no caso da modalidade preferencial supracitada, os dois chassis têm, cada um, uma estrutura de material metálico, compreendendo uma parede superior, uma parede inferior e duas paredes laterais. De preferência, cada chassi tem um ou mais espaços de confinamento, dotados de portas passíveis de abertura, para conter uma ou mais unidades de processamento e controle eletrônicas e o cabeamento relevante, assim como uma ou mais baterias elétricas para alimentar os motores elétricos das rodas.

[0016] De acordo com uma característica preferencial adicional da invenção, as pelo menos duas estruturas de ponte supracitadas compreendem um primeiro membro transversal e um segundo membro transversal que têm, cada um, um corpo cilíndrico tubular com duas extremidades opostas conectadas pelos dois chassis por interposição de duas juntas elásticas incluindo, cada uma, um corpo anular de material elastomérico, coaxiais ao corpo cilíndrico do membro transversal.

[0017] De acordo com uma característica preferencial adicional, as pelo menos duas estruturas de ponte supracitadas também compreendem uma primeira e uma segunda placas de suporte de ferramenta, dispostas em planos horizontais e tendo, cada uma, extremidade oposta apoiada nas superfícies dos dois chassis, e que são,

cada uma, conectadas à respectiva superfície de suporte pela interposição de um ou mais suportes elásticos de material elastomérico. Na modalidade preferencial, em que cada chassi tem uma estrutura metálica compreendendo uma parede superior, uma parede inferior e duas paredes laterais, a superfície de suporte de cada placa de suporte de ferramenta no chassi é definida por uma parede de fundo de um recesso formado em um lado interno do chassi e aberto tanto no lado interno quanto no lado superior do chassi.

[0018] A configuração de “base” do veículo de acordo com a invenção pode obviamente ser dotado de qualquer tipo de equipamento que torne a mesma adequada para uma aplicação específica. Por exemplo, um dispositivo de elevação (“elevador”) de qualquer tipo pode ser disposto em cada placa de suporte, configurado para variar a altura de uma estrutura carregada acima do veículo.

[0019] De preferência, os dois chassis também compreendem uma pluralidade de rodas auxiliares com múltiplos elementos de rolamento do tipo conhecido como “rodas omni”.

[0020] Graças a todas as características acima, o veículo tem capacidade de atender às necessidades de uma operação eficiente e confiável, e, em particular, à necessidade de garantir que todas as rodas do veículo sempre permaneçam em contato com a superfície sobre a qual o veículo se move, mesma quando essa superfície apresentar irregularidades ou variações de inclinação, sem exigir ao mesmo tempo a adoção de estruturas complexas, pesadas e dispendiosas.

[0021] Em uma modalidade adicional, as duas estruturas de ponte que formam parte do veículo de acordo com a invenção estão na forma de duas estruturas de pórtico, cada uma incluindo dois elementos verticais que se elevam verticalmente a partir dos dois chassis, e que têm extremidades superiores conectadas por um membro transversal, de tal forma que o espaço entre os dois chassis esteja completamente livre, cada elemento vertical de cada estrutura de pórtico tendo uma extremidade inferior conectada a um respectivo chassi da estrutura de suporte veicular por interposição de uma junta elástica.

[0022] Graças às características supracitadas, nessa modalidade, o veículo de acordo com a invenção tem capacidade de passar por uma estação de operação sem interferir no equipamento disposto na dita estação, tendo capacidade de superar o obstáculo ao se posicionar ao lado do mesmo.

[0023] De preferência, nessa modalidade, os dois membros transversais das duas estruturas de pórtico são conectados entre si por um quadro superior.

[0024] Também no caso dessa modalidade, a configuração de “base” do veículo também pode ser dotada de qualquer tipo de equipamento que torna a mesma adequada para uma aplicação específica. Puramente a título de exemplo, nos elementos verticais de ambas as estruturas de pórtico, os respectivos membros deslizantes podem ser montados de uma maneira verticalmente deslizável, rigidamente conectados entre si por uma estrutura de interconexão. Esses membros deslizantes formam um aparelho verticalmente móvel que pode, por exemplo, ser rebaixado uma vez que o veículo está em uma posição de trabalho em uma estação de montagem de uma instalação industrial, a fim de permitir que operações sejam executadas em uma estrutura carregada por esse aparelho verticalmente móvel.

[0025] De acordo com uma variante adicional da invenção, a estrutura de suporte pode ser constituída de tal forma que seja dobrável em uma configuração inoperante de tamanho reduzido, com os dois chassis adjacentes entre si. Por exemplo, no caso específico da última modalidade mencionada acima, em cada elementos vertical de cada estrutura de pórtico, um elemento vertical auxiliar é articulado ao redor de um eixo geométrico vertical, ao qual o membro transversal superior da estrutura de pórtico é conectado, de tal forma que o veículo tenha capacidade de considerar uma configuração de tamanho reduzido, por exemplo, para facilitar o transporte, na qual os dois chassis são adjacentes entre si e as duas estruturas de pórtico são dispostas em planos inclinados em relação a um plano perpendicular à direção longitudinal dos chassis.

[0026] No caso dessa modalidade, se um quadro superior for fornecido conectando as duas estruturas de pórtico, esse quadro superior é montado de uma maneira removível, de modo que possa ser removido antes de transformar o veículo na configuração de espaço reduzido.

[0027] Ainda no caso dessa última modalidade, nos elementos verticais auxiliares de ambas as estruturas de pórtico, os respectivos membros deslizantes são montados de uma maneira verticalmente deslizável, e são conectados entre si por um feixe de interconexão que têm extremidades opostas articuladas aos dois membros deslizantes ao redor de eixos geométricos verticais, de tal forma que permita que o veículo considere a configuração de tamanho reduzido mencionada acima, com os dois chassis adjacentes entre si e as duas estruturas de pórtico dispostas em planos inclinados em relação a planos perpendiculares à direção longitudinal dos chassis.

[0028] Todas as características supracitadas permitem que o veículo seja transformado em uma configuração de tamanho reduzido em um tempo extremamente rápido, por exemplo, a fim de preparar para transporte para um outro local de produção. Também nesse caso, conforme pode ser observado, esse resultado é obtido com meios extremamente simples de econômicos.

[0029] A configuração de base do veículo de acordo com a invenção na versão com uma estrutura de pórtico também pode ser disposta com braços robotizados direta ou indiretamente carregados pelas duas estruturas de pórtico. Essa variante pode, por exemplo, ser explorada em uma instalação compreendendo uma linha de montagem, uma pluralidade de AGVs disposta para prosseguir ao longo de dita linha e para receber componentes na mesma. O veículo que carrega braços robóticos pode estar posicionado ao lado da linha de montagem e programado para coletar componentes de posições estacionárias no lado da linha e depositar os mesmos nos AGVs que prosseguem ao longo da linha. A combinação de dois tipos de veículos autônomos permite a otimização de eficiência, aproveitando as suas respectivas especificidades. Descrição detalhada da invenção

[0030] Características e vantagens adicionais da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição a segui com referência aos desenhos anexos, fornecidos puramente a título de exemplo não limitante, em que: - a Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade de um veículo de acordo com a presente invenção,

- a Figura 2 é uma vista em perspectiva adicional do veículo da Figura 1, - a Figura 3 é uma vista plana do veículo das Figuras 1 e 2, - a Figura 4 é uma vista em perspectiva parcial em seção parcialmente transversal do veículo das Figuras 1 a 3, - a Figura 5 é uma vista em perspectiva parcial em seção parcialmente transversal do veículo da Figuras 1 a 3, - as Figuras 6, 7 são vistas em perspectiva do veículo das Figuras 1 a 3 que mostram espaços de confinamento definidos dentro da estrutura veicular, com as portas relativas na condição aberta, - a Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade do veículo de acordo com a invenção, - a Figura 9 é uma vista em perspectiva parcial em seção parcialmente transversal do veículo da Figura 8, - a Figura 10 é uma vista em perspectiva de uma terceira modalidade do veículo de acordo com a invenção, - a Figura 11 é uma vista em perspectiva parcial em seção parcialmente transversal de um detalhe da estrutura veicular da Figura 10, - as Figuras 12, 13 são vistas em perspectivas adicionais que ilustram detalhes adicionais do veículo da Figura 10, - as Figuras 14A, 14B, 14C ilustram o veículo da Figura 10 em três etapas sucessivas da operação necessária para transformar o veículo em uma configuração de tamanho reduzido, adequada para transporte, - a Figura 15 é uma vista plana do veículo da Figura 10 na configuração de tamanho reduzido; - as Figuras 16A, 16B são vistas em perspectivas de uma modalidade de um conjunto de rodas motrizes usado no veículo de acordo com a invenção, e - a Figura 17 é uma vista em perspectiva esquemática de uma variante adicional do veículo de acordo com a invenção.

[0031] Com referência às Figuras 1 a 3, o número 1 indica, em sua totalidade, um veículo autônomo ou robô móvel autônomo que pode ser usado em uma instalação industrial, em particular, em uma instalação de montagem de veículo motorizado, para transportar uma estrutura de veículo motorizado, por exemplo, uma carroceria de veículo motorizado ou uma submontagem de carroceria através de uma ou mais estações de montagem, ou para transportar, por exemplo, qualquer outro componente de veículo motorizado ou submontagem através de uma ou mais estações de usinagem e montagem. Conforme já indicado acima, entretanto, precisa ser entendido que o veículo de acordo com a invenção é de aplicação geral, tanto no campo industrial quanto no campo não industrial.

[0032] O veículo 1 compreende uma estrutura de suporte 2 montada sobre as rodas que tem uma configuração de chassi duplo geral, com dois chassis separados 3R, 3L, paralelos entre si e transversalmente separados, e uma pluralidade de estruturas de ponte que conectam os ditos chassis um ao outro.

[0033] Nas soluções ilustradas aqui, o veículo tem capacidade de se mover em qualquer direção e, em particular, tanto em uma direção principal longitudinal A quanto em uma direção transversal, perpendicular à direção principal, que é equipado com rodas motrizes que também podem ser direcionadas em 90 graus, e rodas não motrizes de pivotamento. Mais geralmente, em um veículo com rodas direcionáveis, mas que não têm capacidade de serem direcionadas em 90 graus, os dois chassis 3L, 3R podem ser dispostos na direção de avanço principal A supracitada (conforme ilustrado nos desenhos), ou mesmo em uma direção transversal, perpendicular à direção de avanço principal.

[0034] Nas modalidades ilustradas aqui, cada um dos chassis 3R, 3L tem uma estrutura que consiste em paredes de aço soldadas e/ou aparafusadas em conjunto e tem uma configuração alongada, com uma parede superior 30, uma parede inferior 31, uma parede lateral interna 32 e uma parede lateral externa 33.

[0035] Nas extremidades frontal e traseira dos dois chassis 3R, 3L, quatro conjuntos de rodas R1, R2, R3, R4 são conectados rigidamente. Conforme pode ser visto nos desenhos, cada um dos ditos conjuntos de rodas tem um invólucro que tem uma configuração cilíndrica geral com um eixo geométrico vertical. Dois desses conjuntos de rodas, por exemplo, os conjuntos R2, R3 ao longo da diagonal (mas poderiam ser os dois conjuntos frontais ou os dois conjuntos traseiros carregados pelo mesmo chassi) carregam uma roda de direcionamento e motriz 500 (Figuras 16A, 16B) e cada um inclui um primeiro motor elétrico M1 para ativar a roda 500 e um segundo motor elétrico M2 para direcionar a roda.

[0036] Todo o modelo constituinte de cada um dos conjuntos R1 a R4 está comercialmente disponível e, considerado separadamente, não está dentro do escopo da presente invenção. Os outros conjuntos de rodas, por exemplo, os conjuntos R1, R4, apresentam apenas uma roda não motriz de pivotamento e são, portanto, desprovidos de motores elétricos.

[0037] O veículo pode ser equipado com um sistema de condução autônomo de qualquer tipo conhecido. Dependendo de se é um AGV ou AMR (consulte a distinção no começo dessa descrição), infraestruturas podem ser fornecidas, por exemplo, na forma de tiras magnéticas no solo ou luzes de navegação (faróis) para guiar no veículo ao longo de uma determinada rota, ou sistemas e processadores de navegação a bordo podem ser fornecidos no veículo, que têm capacidade de perceber o ambiente e, consequentemente, controlar o movimento do veículo.

[0038] No exemplo ilustrado, cada um dos módulos supracitados R1 a R4 carrega um dispositivo D que forma parte do sistema de condução e controle do veículo, que permite que o veículo seja conduzido de acordo com qualquer trajetória predeterminada no piso da instalação na qual é usado. Esses sistemas são conhecidos por si só e possibilitam que o controle do movimento do veículo seja obtido, sem a necessidade de que uma pista que guia veículo seja fornecida no piso da instalação, como foi o caso para os AGVs de primeira geração. Por exemplo, os sistemas de guia e controle podem incluir, de uma maneira conhecida por si só para aqueles elementos versados na técnica, emitir feixe de laser e receber dispositivos configurados para cooperar com uma pluralidade de refletores estacionários disposta na instalação para constituir referências úteis para guiar o veículo através da instalação. Os dispositivos D também podem incluir sistemas de segurança incluindo sensores de proximidade e/ou sensores de contato para bloquear o movimento do veículo nos arredores de qualquer obstáculo.

[0039] No interior da estrutura dos chassis 3R, 3L, espaços de confinamento são obtidos para uma ou mais unidades de controle eletrônico do veículo, para baterias elétricas para alimentar os motores elétricos do veículo, para conexão de cabeamento aos motores elétricos e aos sistemas de condução e segurança dos quais o veículo é fornecido, assim como para transmissão sem fio e unidades de recepção para conectar os elementos eletrônicos a bordo do veículo a um ou mais controladores eletrônicos estacionários fornecidos no sistema ou, ademais, a controladores na forma de computadores portáteis, por exemplo, computadores do tipo tablet, que podem ser usados por operadores da instalação.

[0040] Os espaços de confinamento supracitados são acessíveis por meio de portas passíveis de abertura P, como é mais bem mostrado nas Figuras 1, 2 e 6, 7.

[0041] Novamente com referência às Figuras 1 a 3, as estruturas dos dois chassis 3R, 3L são conectadas entre si por meio de dois membros transversais centrais C1, C2 que têm um corpo tubular cilíndrico com extremidades opostas conectadas aos dois chassis 3R, 3L por interposição de juntas elásticas.

[0042] Como é mais bem observado na Figura 4, cada um dos dois membros transversais C1, C2 tem um corpo metálico cilíndrico e tubular cujo eixo geométrico B é transversal e perpendicularmente direcionado em relação à direção longitudinal A do veículo. Cada extremidade do corpo cilíndrico 4 é soldada a um flange 5, na forma de uma placa perpendicular ao eixo geométrico B. O flange 5 é conectado por parafusos 6 (consulte novamente a Figura 4) a uma contraplaca 7 soldada à estrutura do respectivo chassi 3R ou 3L. Entre os flanges 5, 7, um corpo anular de material elastomérico E1 é interposto.

[0043] O conjunto das duas placas 5, 7 com o corpo anular elástico E1 constitui uma junta elástica que tem capacidade de deformar elasticamente, tanto em relação a movimentos relativos das placas 5, 7 correspondentes a uma torção ao redor do eixo geométrico B, quanto a movimentos relativos na direção do eixo geométrico B ou em uma direção perpendicular ao mesmo. Dessa forma, a cedência elástica ocorre de modo a ter cedências em direções preferenciais com a finalidade de tornar o veículo adaptável apenas nas direções desejadas e, ao mesmo tempo, suficientemente rígido em direções nas quais a geometria geral do veículo precisa ser mantida.

[0044] Graças às características supracitadas, os membros transversais C1, C2 conectam os dois chassis 3R, 3L em conjunto, deixando os mesmos, entretanto, livres para ter oscilações diferenciadas que permitem que o veículo permaneça com todas as quatro rodas em contato com o piso mesmo quando esse piso apresenta irregularidades e/ou variações de inclinação. Durante o uso, a estrutura do veículo 1 é forçada por seu próprio peso e/ou pelo peso adicional do equipamento carregado no veículo, a seguir o perfil da superfície sobre a qual o veículo se move, mantendo todas as rodas em contado com essa superfície, graças à possibilidade de oscilações diferenciadas dos dois chassis 3R, 3L, que é dada pelos membros transversais C1, C2, assim como pelos elementos de conexão adicionais que são descritos doravante no presente documento.

[0045] Com referência, em particular, às Figuras 3 e 5, as estruturas dos dois chassis 3R, 3L também são conectadas entre si por duas placas de suporte de ferramenta L1, L2. As placas L1, L2 são placas de aço, dispostas em um plano horizontal logo acima do plano definido pelas paredes inferiores 31 dos dois chassis 3R, 3L.

[0046] Conforme pode ser observado na Figura 5 em relação à placa L2, cada uma das extremidades das placas L1, L2 se estende para o interior do espaço interno do respectivo chassi 3R ou 3L, além da parede interna 32, e é ´presa por parafusos 8 (Figura 5) à parede inferior 31 do chassi por interposição de blocos de material elastomérico E2.

[0047] Conforme indicado acima, as placas L1, L2 podem ser usadas para carregar componentes e/ou ferramentas com os quais o veículo pode ser equipado, assim como sustentar peças a serem transportadas no próprio veículo.

[0048] Em particular, cada uma das placas L1, L2 pode ser usada para montar um dispositivo de elevação de qualquer tipo conhecido (por exemplo, um cilindro de fluido de eixo geométrico vertical ou um dispositivo de elevação de pantógrafo), que permite variação da posição de altura da estrutura carregada no veículo. A posição rebaixada das placas L1, L2 em relação ao plano das paredes superiores 30 dos dois 3R, 3L permite que esses dispositivos de elevação não sobressaiam ou apenas sobressaiam levemente acima do plano das paredes 30 quando os mesmos estão na configuração completamente rebaixada.

[0049] Voltando aos suportes elásticos E2 que conectam as extremidades das placas L1, L2 aos dois 3R, 3L, esses suportes elásticos também deixam uma certa possibilidade de movimento relativo aos chassis, garantindo a operação correta do veículo, enquanto mantém o contato de todas as rodas do veículo com o piso mesmo quando o último apresenta irregularidades e/ou variações de inclinação, sem exigir, entretanto, qualquer complicação de construção, e, em particular, sem exigir a adoção de sistemas particularmente sofisticados em associação às rodas do veículo. O resultado do supracitado é, portanto, uma estrutura extremamente simples, que pode ser produzida e montada em um tempo curto e com um custo de produção bem baixo.

[0050] Uma vantagem adicional da estrutura descrita acima é que a mesma é construída de acordo com um critério de modularidade, usando um pequeno número de componentes padronizáveis e, portanto, que têm capacidade de serem reconfigurados de uma forma simples e rápida para serem adaptados às necessidades de cada aplicação específica. Em particular, os membros transversais C1, C2 e as placas L1, L2 podem ser substituídos por componentes similares de comprimento diferente, para modificar a dimensão transversal do veículo, de acordo com a configuração e dimensões da estrutura a ser transportada. Os conjuntos de rodas R1 a R4 constituem o mesmo número de módulos que também podem ser substituídos facilmente por diferentes tipos de módulos ou que podem ser montados de acordo com diferentes configurações, por exemplo, para fornecer rodas motrizes em ambas as extremidades frontais ou em ambas as extremidades traseiras dos dois chassis 3R, 3L. Os mesmos chassis 3R e 3L podem ser substituídos por chassis de comprimento diferente, dependendo dos requisitos de aplicação.

[0051] Novamente com referência às Figuras 1, 2 e 3, a estrutura veicular compreende finalmente uma parede frontal W1 e uma parede traseira W2 que conectam os conjuntos de rodas R1, R2 e R3, R4 em conjunto. As paredes W1, W2 não têm uma função de carga e são conectadas aos respectivos conjuntos de rodas por meio de elementos de conexão flexíveis de qualquer tipo conhecido (não mostrado), as paredes (que também poderiam ser omitidos completamente) não impedem os movimentos diferenciados dos dois chassis 3R, 3L.

[0052] De preferência, os dois chassis também compreendem uma pluralidade de rodas auxiliares com múltiplos elementos de rolamento, do tipo “roda omni” (não ilustrada).

[0053] A Figura 8 mostra uma segunda modalidade do veículo de acordo com a invenção. Nessa modalidade, a estrutura dos dois chassis 3R, 3L, assim como a disposição dos conjuntos de rodas R1 a R4 nas extremidades frontal e traseira dos dois chassis permanecem inalteradas. Entretanto, nesse caso, os membros transversais C1, C2, as placas de suporte de ferramenta L1, L2 e também as paredes frontal e traseira W1, W2 são eliminados completamente; as estruturas de pinte que conectam os dois chassis 3R, 3L em conjunto sendo duas estruturas de pórtico G1, G2. Cada uma das estruturas de pórtico G1, G2 compreendem dois elementos verticalizados verticais UR, UL que se elevam verticalmente a partir dos dois chassis 3R, 3L em áreas adjacentes às extremidades frontais e às extremidades traseiras dos dois chassis, respectivamente. Os elementos verticais UR, UL têm suas extremidades superiores conectadas por membros transversais T1, T2. Além disso, na modalidade preferencial mostrada aqui, os dois membros transversais superiores T1, T2 das duas estruturas de pórtico G1, G2 são conectadas rigidamente entre si por um quadro de conexão T que, no exemplo ilustrado, inclui um feixe central longitudinal 9 e dois pares de feixe de reforço 10 que conectam a parte central do feixe 9 com porções de extremidade do respectivo membro transversal T1, T2. Dessa forma, as duas estruturas de pórtico G1, G2, juntamente com o quadro superior T, constituem uma única estrutura rígida carregada pelos dois chassis 3R, 3L. A vantagem dessa disposição é que, dessa forma, o veículo pode ser usado em uma estação de montagem ou processamento sem interferir em um obstáculo representado por uma estrutura que está na estação, que tem capacidade de atravessar esse obstáculo.

[0054] No caso dessa modalidade também, a configuração de “base” do veículo pode ser dotada de qualquer tipo de equipamento que torna a mesma adequada para uma aplicação específica. A título de exemplo, na solução ilustrada aqui, um membro deslizante S é montado de modo deslizável sobre os elementos verticais UR, UL de cada estrutura de pórtico G1, G2. No exemplo ilustrado, o membro deslizante S pode ser operado por meio de um sistema de parafuso e porca, incluindo duas porcas N associadas ao membro deslizante S e engatadas por colunas rosqueadas V que são axialmente estacionárias e que são acionadas em rotação por respectivos motores elétricos (não ilustrados). A atuação dos motores elétricos provoca o deslocamento vertical do membro deslizante S. Novamente, no caso da modalidade preferencial ilustrada aqui, os dois membros deslizantes S associados às duas estruturas de pórtico G1, G2 são conectadas rigidamente entre si por um feixe longitudinal B1.

[0055] A estrutura que consiste nos membros deslizantes S e no feixe B1 pode ser usada para suportar uma estrutura ou um componente que pode ser rebaixado uma vez que o veículo parou em uma estação de montagem, para carregar a dita estrutura para o dito componente nos arredores do equipamento operativo.

[0056] No caso das modalidades da Figura 8, a manutenção de todas as rodas do veículo em contato com a superfície sobre a qual o veículo se move é garantida pela possibilidade de os dois chassis 3R, 3L terem movimentos diferenciados reduzidos. Esse resultado também é obtido nesse caso devido ao fato de que as estruturas que constituem as pontes entre os dois chassis 3R, 3L, ou, de preferência, nesse caso, as duas estruturas de pórtico G1, G2, são conectadas aos chassis por meio de juntas elásticas. Em particular, conforme mostrado em detalhe na Figura 9, cada um dos elementos verticais UR, UL tem uma porção de extremidade inferior que é ancorada ao respectivo chassi por interposição de blocos de material elastomérico E3. Com referência à Figura 9, no exemplo de modalidade ilustrado, a parte inferior de cada elemento vertical UR, UL tem uma porção horizontal 11 que se estende para cima da parede superior 30 do respectivo chassi, que, então, se estende para o interior de uma porção vertical 12 cuja extremidade inferior é soldada a uma placa horizontal 13. A placa horizontal 13 é conectada por meio de parafusos 14 à parede inferior 31 do respectivo chassi por interposição dos suportes elásticos E3.

[0057] As Figuras 10 a 15 se referem a um outro desenvolvimento da modalidade da Figura 8, em que também é possível transformar o veículo em uma configuração de tamanho reduzido, por exemplo, para facilitar o transporte. As Figuras 14A, 14B, 14C mostram três etapas sucessivas de uma operação por meio da qual o veículo pode ser dobrado na configuração de tamanho reduzido, com os dois chassis 3R, 3L disposto adjacentes entre si e longitudinalmente deslocados. Com esse propósito, prevê-se primeiramente que o quadro superior T seja conectado de modo removível às duas estruturas de pórtico G1, G2. No exemplo ilustrado na Figura 10, o quadro T consiste em dois feixes dispostos em um formato de X, que têm suas extremidades conectadas de modo removível às extremidades superiores dos elementos verticais UR, UL das duas estruturas de pórtico G1, G2. A conexão removível pode ser feita, por exemplo, por parafusos.

[0058] No caso dessa modalidade, cada um dos elementos verticais UR, UL das duas estruturas de pórtico G1, G2 tem sua extremidade inferior conectada ao respectivo chassi pelos blocos elásticos E3 de material elastomérico (Figura 11) conforme já descrito com referência à modalidade das Figuras 8 e 9. Nesse caso, entretanto, um elemento vertical auxiliar 16 é articulado a cada elemento vertical ao redor de um eixo geométrico vertical X (consulte a Figura 13), por meio de dobradiças

15. Novamente, nesse caso, os dois membros transversais T1, T2 das duas estruturas de pórtico G1, G2 são conectados às extremidades superiores dos dois elementos verticais auxiliares 16. Adicionalmente, os membros deslizantes S são montados de modo deslizável sobre os dois elementos verticais auxiliares 16 de cada estrutura de pórtico.

[0059] Novamente, no caso dessa modalidade, o feixe B1 que conecta os dois membros deslizantes S é conectado a cada membro deslizante S de uma maneira articulada ao redor de um eixo geométrico vertical X1, conforme mostrado na Figura

12.

[0060] Graças à estrutura e à disposição supracitadas, toda a estrutura do veículo pode ser transformada, uma vez que o quadro superior T é removido, na condição dobrada de tamanho reduzido que é ilustrada nas Figuras 14C, 15.

[0061] A Figura 14A mostra uma vista em perspectiva do veículo na configuração operacional de uso. A Figura 14B mostra o veículo com o quadro superior T removido. As Figuras 14C e 15 são uma vista em perspectiva e uma vista plana do veículo na configuração dobrada, na qual os dois chassis 3R, 3L são adjacentes entre si, em uma posição de deslocamento longitudinal, e as duas estruturas de pórtico G1, G2 são dispostas em planos inclinados em relação a um plano perpendicular à direção longitudinal dos chassis. Também deve ser observado que, no exemplo específico ilustrado nas Figuras 10 a 15, a conexão de cada um dos elementos verticais UR, UL ao respectivo chassi é reforçada por um braço horizontal 13 que se estende para cima da parede superior 30 do respectivo chassi a partir da porção 11 do elemento vertical (consulte a Figura 11) e continuando (consulte a Figura 10) com uma porção 14 perpendicular à porção 13 e disposta transversalmente acima da parede superior 30, e uma porção de extremidade verticalmente direcionada 15, que é ancorada à parede lateral interna do respectivo chassi.

[0062] Conforme fica claro a partir da descrição acima, a variante das Figuras 10 a 15 apresenta, além de todas as vantagens que foram descritas acima com referência às outras modalidades da invenção, a vantagem adicional de tornar a operação de transporte do veículo para um outro local de produção extremamente simples e rápida, pois é possível dobrar o veículo em uma configuração de espaço reduzido, sem ter que realizar operações de desmontagem complexas.

[0063] Obviamente, a configuração escolhida para dar à estrutura do veículo a possibilidade de ser dobrada em uma configuração geral reduzida, com os dois chassis em posições adjacentes entre si, também pode ser diferente daquela ilustrada aqui puramente a título de exemplo.

[0064] Conforme já indicado, qualquer que seja a configuração de “base” do veículo, pode ser, então, implementada com equipamento adicional, dependendo das necessidades específicas de cada aplicação.

[0065] A Figura 17 mostra um exemplo adicional, no caso em que a estrutura-base do veículo, em uma configuração com estruturas de pórtico, conforme descrito com referência às Figuras 8 e 10, é completada com braços robóticos 600. Os braços robóticos 600 são robôs manipuladores de cabeça para baixo de qualquer tipo conhecido carregados pelas superestruturas que são montadas sobre os chassis 3R, 3L e que incluem as duas estruturas de pórtico G1, G2. No exemplo ilustrado, os braços 600 são carregados por feixes superiores longitudinais T que conectam as estruturas de pórtico G1, G2. Os braços robóticos 600 podem ser usados para coletar componentes P de uma ou mais posições estacionárias (por exemplo, prateleiras) no lado da linha, e depositar componentes coletados sobre paletes que, por sua vez, são movidos por AGVs 700 que prosseguem ao longo de uma linha de montagem L. O veículo de acordo com a invenção é disposto ao lado da linha. A combinação de dois tipos de veículos autônomos (veículo 1 com estruturas de pórtico e veículos 700) permite otimizações de eficiência, aproveitando as suas respectivas especificidades.

[0066] Obviamente, sem prejuízo ao princípio da invenção, os detalhes de construção e as modalidades podem variar amplamente em relação àqueles descritos e ilustrados puramente a título de exemplo, sem se afastar do escopo da presente invenção.

Claims (21)

REIVINDICAÇÕES

1. Veículo autônomo, como um veículo autoguiado (AGV) ou um robô móvel autônomo (AMR) compreendendo: - uma estrutura de suporte (2), - uma pluralidade de rodas nas quais a dita estrutura de suporte (2) é carregada, - pelo menos um motor elétrico carregado pela estrutura de suporte (2), para atuar pelo menos uma das ditas rodas, e - um ou mais circuitos de controle eletrônico carregados pela estrutura de suporte (2), sendo que o dito veículo é caracterizado pelo fato de que: - a estrutura de suporte tem uma configuração de chassi duplo geral, com dois chassis separados (3R, 3L), paralelos entre si e transversalmente separados, e pelo menos duas estruturas de ponte (C1, C2, L1, L2; G1, G2) que conectam os ditos chassis (3R, 3L) um ao outro, - a dita pluralidade de rodas compreende duas rodas frontais e duas rodas traseiras localizadas próximas às extremidades frontais e traseiras dos dois chassis (3R, 3L), e - as ditas pelo menos duas estruturas de ponte (C1, C2, L1, L2; G1, G2) têm extremidades conectadas aos dois chassis por interposição de juntas elásticas (E1, E2, E3), - de tal forma que os dois chassis (3R, 3L) estejam livres para realizar movimentos de oscilação diferenciados com a finalidade de permitir que as duas rodas frontais e as duas rodas traseiras permaneçam em contato com a dita superfície sobre a qual o veículo se move, mesmo quando essa superfície tem irregularidades e/ou variações de inclinação.

2. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas rodas frontais e as ditas rodas traseiras formam parte de conjuntos de rodas que constituem módulos separados (R1, R2, R3, R4), rigidamente conectados às extremidades frontais e às extremidades traseiras dos dois chassis (3R, 3L).

3. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois dos ditos conjuntos de rodas (R2, R3) compreendem, cada um, uma roda de direcionamento e motriz e incluem um primeiro motor elétrico para acionar a roda e um segundo motor elétrico para direcionar a roda.

4. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que dois dos ditos conjuntos de rodas (R1, R4) compreendem, cada um, uma roda não motriz de pivotamento.

5. Veículo autônomo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos chassis (3R, 3L) tem uma estrutura de material metálico, compreendendo uma parede superior (30), uma parede inferior (31) e duas paredes laterais (32, 33).

6. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos chassis (3R, 3L) tem um ou mais espaços de confinamento, dotados de portas passíveis de abertura (P) para conter uma ou mais unidades de processamento e controle eletrônicas e o cabeamento relativo.

7. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas pelo menos duas estruturas de ponte compreendem um primeiro membro transversal (C1) e um segundo membro transversal (C2) que têm um corpo tubular cilíndrico (4) tendo duas extremidades opostas conectadas aos dois chassis (3R, 3L) por interposição de duas juntas elásticas incluindo, cada uma, um corpo anular de material elastomérico (E1), coaxiais ao corpo cilíndrico (4) do membro transversal (C1, C2).

8. Veículo autônomo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 7, caracterizado pelo fato de que as ditas pelo menos duas estruturas de ponte compreende uma primeira e uma segunda placas de suporte de ferramenta (L1, L2), dispostas em planos horizontais e tendo, cada uma, extremidade oposta apoiada nas superfícies de suporte dos dois chassis (3R, 3L), cada uma conectada à respectiva superfície de suporte por interposição de um ou mais suportes elásticos (E2) de material elastomérico.

9. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada chassi (3R, 3L) tem uma estrutura de material metálico, compreendendo uma parede superior (30), uma parede inferior (31) e duas paredes laterais, e em que a superfície de suporte de cada placa de suporte de ferramenta (L1, L2) no chassi é definida por uma parede inferior (31) do chassi.

10. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de elevação configurado para variar a posição de altura de uma estrutura transportada acima do veículo é disposto acima de cada placa de suporte de ferramenta (L1, L2).

11. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dois chassis (3R, 3L) compreendem rodas auxiliares com múltiplos elementos de rolamento do tipo “roda omni”.

12. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as duas estruturas de ponte estão na forma de duas estruturas de pórtico (G1, G2), cada uma incluindo os elementos verticais (UR, UL), que se elevam verticalmente a partir dos dois chassis (3R, 3L) e tendo extremidades superiores conectadas por um membro transversal (T1, T2), de tal forma que o espaço entre os dois chassis (3R, 3L) esteja completamente livre, cada elemento vertical (UR, UL) de cada estrutura de pórtico (G1, G2) tendo uma extremidade inferior conectada a um respectivo chassi (3R, 3L) da estrutura de suporte (2) do veículo por interposição de uma junta elástica (E3).

13. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os dois membros transversais (T1, T2) das duas estruturas de pórtico (G1, G2) são conectados entre si por um quadro superior (T).

14. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um membro deslizante (S) é montado sobre os dois elementos verticais (UR, UL) de pelo menos uma das duas estruturas de pórtico (G1, G2) de uma maneira verticalmente deslizável.

15. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os respectivos membros deslizantes (S) são montados de uma maneira verticalmente deslizável sobre os elementos verticais (UR, UL) de ambas as estruturas de pórtico (G1, G2), que são conectados rigidamente entre si por uma estrutura de interconexão (B1).

16. Veículo autônomo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 12, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte (2) é formada com a finalidade de ser dobrável em uma configuração inoperante de tamanho reduzido, com os dois chassis adjacentes entre si.

17. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, em cada elemento vertical (UR, UL) de cada estrutura de pórtico (G1, G2), um elemento vertical auxiliar (16) é articulado ao redor de um eixo geométrico vertical (X), ao qual o membro transversal superior (T1, T2) da estrutura de pórtico (G1, G2) é conectado, de tal forma que o veículo tenha capacidade de considerar uma configuração dobrada de tamanho reduzido, na qual os dois chassis (3R, 3L) são adjacentes e longitudinalmente deslocados entre si, e as duas estruturas de pórtico (G1, G2) são dispostas em planos inclinados em relação a um plano perpendicular à direção longitudinal dos chassis.

18. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os dois membros transversais (T1, T2) das duas estruturas de pórtico (G1, G2) são conectados entre si por um quadro superior (T) que é montado de modo removível, de modo que o quadro (T) possa ser removido antes de transformar o veículo na configuração dobrada de tamanho reduzido.

19. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os respectivos membros deslizantes (S) são montados verticalmente sobre os elementos verticais auxiliares (16) de ambas as estruturas de pórtico (G1, G2), que são conectados entre si por um feixe de interconexão (B) que têm extremidades opostas articuladas aos dois membros deslizantes (S) ao redor de eixos geométricos verticais (X1).

20. Veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as duas estruturas de pórtico (G1, G2) sustentam direta ou indiretamente braços robóticos (600).

21. Instalação caracterizada pelo fato de que compreende uma linha de montagem (L), uma pluralidade de AGVs (700) disposta para prosseguir ao longo da dita linha e receber componentes na mesma e pelo menos um veículo autônomo (1), conforme definido na reivindicação 20, disposto ao lado da linha de montagem (L) e programado para coletar componentes (P) por meio dos ditos braços robóticos (600) de uma ou mais posições estacionárias no lado da linha e depositar os componentes (P) coletados sobre AGVs (700) que prosseguem ao longo da linha.