CN101925869A - 无人搬运车的充电管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种由电池驱动的多台AGV的充电管理方法，该AGV在设有自动充电场所的主路径中循环行驶，所述充电管理方法与充电完成AGV的台数无关，能够将主路径、充电路径始终管理成为固定台数，防止主路径的搬运延迟，所述充电管理方法包括：第1步骤，AGV(1)检测设于主路径(MR)的电池电压检查(8a)，进行AGV(1)的电池的电压测定；第2步骤，在所测定的电池电压降低到需要充电电平的情况下，使AGV(1)变更进入到被设置在自动充电场所(10)的充电路径(CR)中，并停止在充电位置，通过自动充电机(13)对该电池自动充电；和第3步骤，使自动充电后的AGV(1)移动到自动充电场所(10)内的待机场所(14)并待机，并且使在待机场所(14)待机的电池充电完成AGV(1)返回进入到主路径(MR)中。

Description

无人搬运车的充电管理方法及系统
技术领域
本发明涉及一种无人搬运车(AGV：Automated Guided Vehicle)的充电管理方法及系统，用于进行无人搬运车的动力源即电池的自动充电管理。
背景技术
以往，关于这种技术有专利文献1记述的无人搬运装置。
关于AGV的自动充电管理，该无人搬运装置在主路径的充电路径入口使AGV暂且停止，将需要充电的AGV的路径变更为充电路径，并通过自动充电装置进行充电，并使充电完成后的AGV进入主路径(待机场所)待机。
专利文献1：日本特开平3-111910号公报
发明内容
在上述现有技术中，不能实现用于进行如下控制的结构及其施工的简化，即由集中控制装置检测需要充电的AGV的请求，并引导到充电装置处。并且，在等待充电AGV、充电完成AGV增多时，这些AGV将拥堵在充电路径入口，成为使用AGV进行部件等的搬运的生产线顺畅工作的障碍。
并且，由于在充电时需要较长时间，所以存在只能设置在没有搬运物品的空货车路径中的制约。
本发明的课题是提供一种简单且占空间小的无人搬运车的充电管理方法及系统，能够简化用于进行将需要充电的AGV引导到充电路径中的控制的结构及其施工，并且在充电完成AGV的数量增多以及相反为0时，均能够始终按照固定台数来管理主路径、充电路径，不会产生主路径的搬运的延迟，不会妨碍生产线的顺畅工作，并且也不存在充电场所的设置位置的制约。
上述课题是通过按照下述各方式构成无人搬运车的充电管理方法及系统来解决的。
各方式与权利要求同样地划分为各项，并对各项标注序号，根据需要以引用其他项的序号的形式进行记述。这种记述方法毕竟只是为了便于容易理解本发明，不能解释为将本说明书记述的技术特征及其组合限定为在以下各项中记述的内容。并且，当在一项中记述了多个事项的情况下，并非必须始终一起采用这些多个事项，也能够只抽取采用一部分事项。
以下各项中的项(1)对应于权利要求1，项(3)对应于权利要求2，项(4)对应于权利要求3，项(6)对应于权利要求4。项(2)和项(5)不是权利要求涉及的发明。
(1)一种无人搬运车的充电管理方法，用于管理多台无人搬运车的充电，所述无人搬运车分别将电池作为驱动用电源，并在中途设置有自动充电场所的环状的主路径中循环行驶，所述充电管理方法的特征在于，包括：第1步骤，所述无人搬运车检测所述主路径的期望位置上所设置的电池电压检查用的指示器，由此进行内置的所述电池的电压测定；第2步骤，在所述第1步骤中所测定的电池电压降低到需要充电电平的情况下，使所述无人搬运车变更进入到被设置在所述自动充电场所的充电路径中，并停止在预先设定的充电位置，通过自动充电机对该无人搬运车的电池自动充电；和第3步骤，使通过所述第2步骤自动充电后的无人搬运车移动到在所述自动充电场所所设置的电池充电完成无人搬运车的待机场所并待机，并且使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中。
在第3步骤中，使通过第2步骤自动充电后的无人搬运车移动到在自动充电场所所设置的电池充电完成无人搬运车的待机场所并待机，并且使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中，但是关于使电池充电完成无人搬运车移动到待机场所、和使在待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到主路径中的顺序，哪一方在前都可以。
(2)根据项(1)所述的无人搬运车的充电管理方法，其特征在于，在所述自动充电场所设置有多台自动充电机，在所述第2步骤中，使变更进入到所述充电路径中的所述无人搬运车停止在所述多台自动充电机中处于未使用状态的自动充电机的充电位置，通过该自动充电机对所述无人搬运车的电池自动充电。
根据本项的发明，能够提高无人搬运车的电池的自动充电效率。
(3)根据项(1)或项(2)所述的无人搬运车的充电管理方法，其特征在于，在所述第3步骤中，没有在待机场所待机的电池充电完成无人搬运车的情况下，使在所述第2步骤中正在自动充电的无人搬运车不在所述待机场所待机而返回进入到所述主路径中。
根据本项的发明，能够确保主路径中的AGV台数，而且能够减少充电场所的AGV台数。
(4)一种无人搬运车的充电管理系统，用于管理多台无人搬运车的充电，所述无人搬运车分别将电池作为驱动用电源，并在中途设置有自动充电场所的环状的主路径中循环行驶，所述充电管理系统的特征在于，所述充电管理系统具有电池电压检查用的指示器，用于在所述主路径中行驶的无人搬运车在行驶途中进行检测，所述自动充电场所具有从所述主路径分支出来并形成环状而返回到该主路径的充电路径，在该充电路径的中途设置有：自动充电机，用于对进入到该充电路径中并停止在预先设定的充电位置的无人搬运车的电池自动充电；和待机场所，用于使电池充电完成无人搬运车在所述自动充电机和向所述主路径返回的返回口之间待机，所述无人搬运车具有电池电压测定单元，通过检测所述指示器来测定内置的电池的电压，所述充电管理系统具有控制单元，在由所述电池电压测定单元测定的电池电压降低到需要充电电平的情况下，使所述无人搬运车变更进入到被设置在所述自动充电场所的充电路径中，并停止在所述充电位置，使自动充电后的无人搬运车移动到所述待机场所并待机，并且使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中。
根据本项的发明，能够具体实现项(1)的发明。
在本项的发明中，关于使自动充电后的无人搬运车移动到电池充电完成无人搬运车的待机场所并待机、和使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中的顺序，哪一方在前都可以。
(5)根据项(4)所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，在所述自动充电场所设置有多台自动充电机，控制单元使变更进入到所述充电路径中的所述无人搬运车停止在所述多台自动充电机中处于未使用状态的自动充电机的充电位置。
(6)根据项(4)或项(5)所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，没有在所述待机场所待机的电池充电完成无人搬运车的情况下，所述控制单元使正在充电中的所述无人搬运车不在所述待机场所待机而返回进入到所述主路径中。
根据本项的发明，能够提供一种无人搬运车的充电管理系统，能够提高无人搬运车的电池的自动充电效率，并且确保主路径中的AGV台数。
发明效果
根据本发明，在主路径中只增加一个电池电压检查用的指示器，无论在主路径的何处都能够设置自动充电场所，能够简化用于进行将需要充电的AGV引导到充电路径中的控制的结构及其施工。并且，提供一种无人搬运车的充电管理方法及系统，在充电完成AGV增多时以及充电完成AGV的数量相反为0时，均能够始终按照固定台数来管理主路径、充电路径，不会产生主路径的搬运延迟，不会妨碍生产线的顺畅工作，并且高效率地使用自动充电场所的自动充电机，从而能够减少设备费用及空间。
附图说明
图1是表示本发明的AGV的充电系统的一个实施方式及生产线的图。
图2是该AGV的整体结构图。
图3是将图1中的AGV的充电系统抽出并放大表示的图。
图4是图3中的自动充电机的结构图。
图5是用表形式表示程序的内容的概况的图。
标号说明
1AGV(无人搬运车)
3电池
8a指示器(电池电压检查用指示器)
9电池电压测定电路(AGV控制部)
10自动充电场所
13自动充电机
14充电完成AGV待机场所
MR主路径
CR充电路径
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。另外，在各附图中，相同标号表示相同或相应的部分。
图1是表示本发明的无人搬运车的充电系统的一个实施方式及生产线的图，图2是该无人搬运车的整体结构图，图3是将图1中的无人搬运车的充电系统抽出并放大表示的图。
如图1所示，AGV 1是无人搬运车，把电池作为驱动用电源，在根据生产线的形式而形成的环状的主路径MR中循环行驶，在图示的示例中是按照箭头“ア”方向循环行驶。在图1中，示例了牵引承载物品的搬运货车(以下简称为货车)2的多台AGV 1。
另外，在图1中示例了S1为前期准备作业工序区域，S2为装配作业工序区域。各区域S1、S2分别由多个小区域构成。
各AGV 1如图2(a)的俯视图、图2(b)的左侧视图所示，除了AGV驱动用电池3之外，还具有行驶磁带检测传感器4、磁性指示器(Magnetic marker)检测传感器5和充电端子6。
其中，所述行驶磁带检测传感器4是检测用于引导AGV 1行驶的行驶磁带7的磁性的传感器，AGV 1通过行驶磁带检测传感器4确认行驶磁带7的位置，并沿该磁带7的延伸方向行驶。行驶磁带7是根据主路径MR和具体情况将在后面叙述的充电路径CR而设置的，因此AGV 1按照主路径MR和充电路径CR行驶。
所述磁性指示器检测传感器5是为了下述目的而设置的传感器，即，检测在主路径MR和充电路径CR的预先设定的位置所设置的磁性指示器8的磁性，对设于AGV 1上的行驶程序的执行地址进行增计数。
所述充电端子6是内置于AGV 1中的电池3的充电用端子，设置在AGV 1的侧面。
另外，关于所述磁性指示器8，在图1、图3中示例了设置4个(8a～8d)的情况，但是当然不限于这4个。
另外，在图1、图3中，磁性指示器8a具有命令执行AGV 1的电池3的电压检查的功能。并且，磁性指示器8b具有下述功能，在通过磁性指示器8a的检测而进行的、即按照预先设定的行驶程序的特定地址接收命令并检查过的电池3的电压降低到需要充电电平的情况下，使该AGV(需要充电AGV)1朝向行进方向(箭头“イ”方向)左转，即进入(变更路径)到充电路径CR中。在已检查的电池3的电压超过需要充电电平的情况下，磁性指示器8b作为虚拟指示器(Dummymarker)发挥作用，使AGV 1继续行进、即按照通常路径行进。
虽然没有图示，但充电位置和充电完成AGV待机场所也设有磁性指示器8，磁性指示器检测传感器5通过检测这些磁性指示器8，对设于AGV 1上的行驶程序的执行地址进行增计数，并向AGV 1的各部分提供各种控制命令，所述充电位置和充电完成AGV待机场所将在后面叙述。另外，在图5中利用表形式示例了所述行驶程序的内容的概况。
各AGV 1还具有光通信机1a以及电池电压测定电路(AGV控制部)9，AGV控制部9通过对具有命令执行电池3的电压检查的功能的磁性指示器8a进行检测，进行电池电压检查。
并且，如图1、图3所示，在主路径MR的中途的适当位置设有自动充电场所10，在该自动充电场所10设置从主路径MR分支出来并形成环状而返回到该主路径MR中的充电路径CR。另外，把从主路径MR到充电路径CR的入口记述为进入口11，把从充电路径CR到主路径MR的出口记述为返回口12。
在充电路径CR的中途设有：自动充电机13，用于对进入到充电路径CR中并停止在充电位置CP的AGV 1的电池3自动充电；和待机场所(充电完成AGV待机场所)14，用于使电池充电完成AGV 1在该自动充电机13和返回主路径MR的返回口12之间待机。
所述自动充电机13在本实施方式中设有两台即主自动充电机13a和辅自动充电机13b，在一个自动充电机13a(或13b)正在使用中的情况下，使用处于未使用状态的另一个(空闲)自动充电机13b(或13a)。
各自动充电机13如图4所示具有充电电极单元15、充电器16和充电控制板17。并且，各自动充电机13如图3的放大图所示，当AGV1在自动充电场所10的充电位置CP停止时，伸缩自如的所述充电电极单元15压接在AGV 1的充电端子6(参照图2)上，从而对AGV内置的电池3自动充电。
其中，充电器16形成自动充电机主体的充电电路单元，充电控制板17是为了进行上述的自动充电而控制充电电极单元15和充电器16的控制板。
自动充电机13还具有光通信机18～21。在这种情况下，光通信机18～21被配置在充电路径CR中的进入将要使用的自动充电机13的分支路径附近、进入口11的附近、返回口12的附近、以及主路径MR上的充电路径CR跟前附近位置。
AGV 1的光通信机1a(参照图2)与和自动充电机13的控制板17连接的光通信机18～21之间进行信息传递。
在AGV 1和自动充电机13之间互相进行有关各种控制和状态确认等的通信，例如，控制AGV 1的起动/停止/行驶的程序的执行及其切换、根据来自强制发车的AGV 1侧的存在确认所进行的通过确认和充电中等的状态确认等。并且，通过由安装在AGV 1上的上述行驶程序和运算控制装置等构成的控制部9、及自动充电机13的充电控制板17，进行后面叙述的AGV 1的充电管理。
下面，说明上述实施方式的动作。
说明AGV 1牵引货车2连续循环工作的情况。
AGV 1牵引货车2通过设于主路径MR上的磁性指示器8a时，AGV 1自动实施自身的电池3的电压检查，结果，在确认到电压降低(降低到预先设定的需要充电电平)时，将执行程序从NO 1切换为NO2，从地址1执行该程序NO2(参照图5)。即，通过检测下一个磁性指示器8b来变更路径(左转)，并进入自动充电场所10。
此时，在图示例子的牵引方式中，将承载了物品的货车2保留在主路径MR中，只使AGV 1朝向自动充电场所10进入。因此，承载了物品的AGV 1不能在自动充电场所10长时间停留，所以如果是以往使用的装载一体型的AGV 1，则将自动充电场所10设置在没有承载物品的空货车状态的主路径MR中，但在本实施方式的牵引方式中，能够将自动充电场所10设置在主路径MR1中的任何位置。
并且，在离开主路径MR并朝向充电路径CR(自动充电场所10)进入的途中，通过光通信机19以非接触方式确认AGV 1的通过，将需要充电AGV通过确认信号发送给自动充电机13的控制板17。
然后，自动充电机13接收到需要充电AGV通过确认信号后，向充电完成AGV待机场所14发送充电完成AGV 1的发车命令。在充电完成AGV待机场所14，通过光通信机20确认有无待机AGV 1(充电完成AGV待机场所14内的充电完成AGV)，如果有就使充电完成AGV 1发车。这是为了使主路径MR中的AGV 1的台数始终保持固定。
已发车的充电完成AGV 1返回到主路径MR中，并牵引货车2恢复正常运行，在由光通信机20确认到该充电完成AGV 1通过时，结束向正常运行的恢复(保持台数)处理。
在充电完成AGV待机场所14没有待机AGV 1的情况下，不能发出AGV 1，所以在具有分别在两台自动充电机13a、自动充电机13b中充电的AGV 1的情况下，使通过自动充电机13充电中的AGV 1中充电时间最长的AGV 1强制发车。
并且，新进入到自动充电场所10的AGV 1，通过光通信机1a(参照图2)接收来自处于未使用状态的自动充电机(空闲自动充电机)13的光通信机18的非充电中信号，并停止(Pit in：进站)在该空闲自动充电机13侧的充电位置CP，通过AGV 1与自动充电机13的相互信号控制(未图示通信机)，开始向内置的电池3自动充电。在自动充电结束后，使该AGV 1朝向充电完成AGV待机场所14发车。
如上所述，在充电完成AGV待机场所14没有待机AGV 1的情况下，使两台自动充电机13a、13b中充电时间最长的AGV 1强制发车。
即，即使向待机AGV 1进行发车指示，但通过光通信机20没有获得发车确认的情况下，对上述进站的顺序较早、或者两台自动充电机中各充电时间定时器的经过时间较长的自动充电机13(充电位置CP)处所进站的AGV 1，进行强制发车指示。
通常，将充电完成AGV 1送出到主路径MR中，但由于强制发车的AGV 1不是充电完成AGV 1，所以在较短时间内返回到自动充电场所10。但是，由于自动充电机13是多台、在本实施方式中设置了两台，所以即使连续进行上述的强制发车，也不会产生零充电，被强制发车的AGV 1能够短时间行驶。
在现有技术中，采取将充电完成AGV 1送出到主路径MR中的方式，所以自动充电场所10的自动充电机13、待机AGV 1的数量增加，导致它们占用的空间和设备费用增大。但是，在本实施方式中，通过使充电未完成AGV 1强制发车，包括主路径MR中的AGV 1的电池3在内，全部电池3以总体平均化消耗来运行。因此，虽然充电次数增加，但能够降低自动充电机13、AGV 1的数量，通过使自动充电机13完全工作，能够更高效率地进行自动充电，而不会对本系统的运用造成影响。
在主路径MR处于非工作状态时，自动充电机13通过日历定时器(Calendar timer)等确认非工作，通过自动充电机13、光通信机21，向自动充电场所10的入口(来自充电路径CR的返回口12)跟前的电池电压检查用的磁性指示器8a附近的AGV 1，输出强制充电指示。
接收到强制充电指示的AGV 1进行与电池电压降低到需要充电电平时相同的移动(行驶)，从而实施自动充电(强制充电)，在处于充电完成(充电已满)状态时，朝向充电完成AGV待机场所14发车，并在该待机场所14待机。并且，在基于这种强制充电指示的充电完成后，自动充电机13通过光通信机21向到达磁性指示器8a附近的下一个AGV 1输出强制充电指示。
在本实施方式中，充电路径CR内的AGV 1始终被管理为3台。因此，在非工作状态下使上述强制充电指示及强制充电反复进行3次，能够使自动充电场所10的入口跟前的AGV 1(电压没有降低到需要充电电平的AGV 1)达到充电已满，并且不需改变主路径MR中的搬运物品的顺序。
在以上叙述的上述实施方式中，在主路径MR的中途增加电池电压检查用的指示器8a，在每当通过该指示器8a时，AGV 1进行自身的电池3的电压检查，在电压降低到需要充电电平时使货车2脱离(保留搬运物品)，只使AGV 1的路径变更为朝向充电路径CR即自动充电场所10。
并且，在AGV 1朝向自动充电场所10进入时，为了补充主路径MR中的AGV 1的台数的不足，使充电完成AGV待机场所14的AGV1返回到主路径MR中，并与保留在主路径MR中的货车2连接，使AGV 1牵引该货车2返回到主路径MR中的正常运行。
由此，只在主路径MR中增加一个指示器8a，就能够在主路径MR中的任何位置设置自动充电场所10。
并且，也不存在像现有技术那样在主路径中的空货车位置设置充电装置(自动充电场所)的制约。
另外，也不需要为了应对多种品种，而使多种类型的多个AGV 1在待机场所待机。
并且，能够发挥将主路径MR、充电路径CR始终管理成为固定台数，并且与充电状态无关地实现稳定运行等效果。
并且，在上述实施方式中，通常在由自动充电机13进行的充电完成后，使AGV 1发车，使其进入充电完成AGV待机场所14待机，使充电完成AGV待机场所14的AGV 1返回到主路径MR中。在充电完成AGV待机场所14没有待机AGV 1的情况下，使充电中的AGV 1强制发车，以确保主路径MR中的AGV 1的台数。
并且，在非工作时，通过日历定时器等向电池电压检查用的指示器8a附近的AGV 1输出强制充电指示，由此能够使主路径MR中(电池消耗中)的AGV 1朝向充电路径CR、即自动充电场所10进入并自动充电。
由此，多台充电途中的AGV 1在主路径MR中行驶，虽然时间短，但也能够行驶，并在此期间对下一个AGV 1充电，由此能够平均利用全部AGV 1的电池3，能够实现最大限度地利用自动充电机13的高效率的充电系统。
并且，在上述的需要充电AGV 1连续的情况下，由于设有主、辅两台自动充电机13(13a、13b)，所以按照AGV 1的进站顺序、或者根据充电时间定时器的确认使充电时间最长的AGV 1强制发车并返回到主路径MR中，所以不会产生例如蛇形行驶等行驶特性不良和AGV 1的停止。
另外，在非工作时，通过自动充电机13、光通信机21指示强制充电，使自动充电场所10内的充电完成AGV 1返回到主路径MR中，能够对自动充电场所10的入口跟前的AGV 1充电，对于AGV 1组能够恢复整体降低的电池电压，而不需改变主路径MR中的搬运物品的顺序。
另外，在上述的实施方式中，使用了利用磁性的磁带、指示器、传感器，但不限于此。并且，AGV与自动充电机之间的互相通信也不限于光通信。

Claims (4)

1.一种无人搬运车的充电管理方法，用于管理多台无人搬运车的充电，所述无人搬运车分别将电池作为驱动用电源，并在中途设置有自动充电场所的环状的主路径中循环行驶，所述充电管理方法的特征在于，包括：
第1步骤，所述无人搬运车检测所述主路径的期望位置上所设置的电池电压检查用的指示器，由此进行内置的所述电池的电压测定；
第2步骤，在所述第1步骤中所测定的电池电压降低到需要充电的电平的情况下，使所述无人搬运车变更进入到被设置在所述自动充电场所的充电路径中，并停止在预先设定的充电位置，通过自动充电机对该无人搬运车的电池自动充电；和
第3步骤，使通过所述第2步骤自动充电后的无人搬运车移动到在所述自动充电场所设置的电池充电完成无人搬运车的待机场所并待机，并且使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中。
2.根据权利要求1所述的无人搬运车的充电管理方法，其特征在于，
在所述第3步骤中，在待机场所没有待机的电池充电完成无人搬运车的情况下，使在所述第2步骤中正在自动充电的无人搬运车不在所述待机场所待机而返回进入到所述主路径中。
3.一种无人搬运车的充电管理系统，用于管理多台无人搬运车的充电，所述无人搬运车分别将电池作为驱动用电源，并在中途设置有自动充电场所的环状的主路径中循环行驶，所述充电管理系统的特征在于，
所述充电管理系统具有电池电压检查用的指示器，用于在所述主路径中行驶的无人搬运车能够在行驶途中进行检测，
所述自动充电场所具有从所述主路径分支出来并形成环状而返回到该主路径的充电路径，在该充电路径的中途设置有：自动充电机，用于对进入到该充电路径中并停止在预先设定的充电位置的无人搬运车的电池自动充电；和待机场所，用于使电池充电完成无人搬运车在所述自动充电机和向所述主路径返回的返回口之间待机，
所述无人搬运车具有电池电压测定单元，通过检测所述指示器来测定内置的电池的电压，
所述充电管理系统具有控制单元，在由所述电池电压测定单元测定的电池电压降低到需要充电的电平的情况下，使所述无人搬运车变更进入到被设置在所述自动充电场所的充电路径中，并停止在所述充电位置，使自动充电后的无人搬运车移动到所述待机场所并待机，并且使在该待机场所待机的电池充电完成无人搬运车返回进入到所述主路径中。
4.根据权利要求3所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，
在所述待机场所没有待机的电池充电完成无人搬运车的情况下，所述控制单元使正在充电中的所述无人搬运车不在所述待机场所待机而返回进入到所述主路径中。
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