CN108773798A - 无人驾驶叉车和自动化仓储系统及叉车运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人驾驶叉车和自动化仓储系统及叉车运行方法，自动化仓储系统，包括仓库和无人驾驶叉车，仓库内平行布局有多道货架，货架之间形成货架通道，无人驾驶叉车可在货架通道内直线方式运行；无人驾驶叉车，包括底盘、设于底盘上的两副门架组件和各门架组件上的升降货叉，一副门架组件和升降货叉对应地操作货架通道一侧货架上的货物；叉车运行方法通过运行仓储系统执行堆垛指令或取货指令；由于无人驾驶叉车的底盘仅沿库货架通道长度方向作直线来回运行，省略无人驾驶叉车所需的导航系统，降低生产成本；同时由于无人驾驶叉车沿货叉通道直线运行，无需考虑叉车的转弯半径，因此货架通道的宽度布局可以降低，可以有效地提高仓库的利用率。

Description

无人驾驶叉车和自动化仓储系统及叉车运行方法

技术领域

本发明涉及一种电动叉车及仓储系统领域，尤其涉及一种无人驾驶叉车和自动化仓储系统及叉车运行方法。

背景技术

叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。叉车广泛应用于港口、货场、工厂车间、仓库和物流中心等。传统的叉车都需要配置驾驶员，对驾驶员的技能要求很高且劳动强度大。由于人力成本上升以及计算机通信技术的发展，在标准化仓库里越来越多地使用无人驾驶叉车。

中国授权公告号为CN205709704U的激光导航无人搬运叉车，其实通过设置第一扫描装置和第二扫描装置来扫描叉车左右两面和后面的障碍物，防止叉车碰撞。

中国授权公告号为CN207158711U的激光导航自动叉车，其同时通过安全传感器、警示灯、急停按钮保证现场工作人员的人身安全；并且可选的激光雷达以满足不同成本、功能需求实现高性价比，激光导航自动叉车更加稳定可靠。

中国授权公告号为CN104442452B的无人驾驶电动无轨三向堆垛叉车，通过车辆控制器PLC控制完成物流的自动化，导向控制精确，数据信息完善，适合于托盘搬运及托盘自动入库和出库操作。

中国申请公布号为CN107038546A的基于RFID叉车智能仓储管理系统及方法，其包括叉车上读取货物的RFID天线以及读卡器，贴在货物架上的第一RFID电子标签，贴在货物上的第二RFID电子标签和控制主机。读卡器与控制主机相连接以将读取的数据信息传输到控制主机，本发明能够简便仓储管理，使货物摆放及数量一目了然，规范仓储管理，使货物更妥善的保管，明确货物走向，使货物流程更加明确。

目前无人驾驶叉车以及在自动化仓储管理的技术趋于成熟，但是无人驾驶叉车的激光导航仪器，涉及光学、计算机通信等学科，技术要求很高，因此其价格相当昂贵，这在制造成本上难以承受。将无人驾驶叉车应用于标准仓库内进行货物的装卸、堆垛时，叉车需要一定的转弯半径，仓库内的相邻两排货架之间的通道一般需要在3米以上，这会影响到仓库的利用效率。

有鉴于此，本领域技术人员试图开发一种新型的无人驾驶叉车及自动化仓储系统，以克服上述技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种沿货架通道直线运行的无人驾驶叉车和叉车运行方法，这可以简化无人驾驶叉车的结构及控制系统；进一步地提供基于上述无人驾驶叉车的自动化仓储系统，因无人驾驶叉车的直线运行，其无需考虑叉车的转弯半径，这能缩小货架通道的宽度，大幅度提高仓库的利用效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：无人驾驶叉车，其特征在于包括沿仓库货架通道长度方向直线运行的底盘、设于底盘上且可在底盘上沿货架通道宽度方向直线运行的两副门架组件和各门架组件上的升降货叉，一副门架组件和升降货叉对应地操作货架通道一侧货架上的货物。

本发明进一步的优选方案为：所述的两副门架组件在货架通道的长度方向上并行分列在底盘上，两副门架组件在底盘上的运行轨迹为底盘上的两个相互平行区域。

本发明进一步的优选方案为：包括驱动底盘沿货架通道作直线运动的第一驱动机构。

本发明进一步的优选方案为：所述的第一驱动机构为第一伺服电机，所述的底盘上设有多个受第一伺服电机控制的移动轮，伺服电机控制下的移动轮带动底盘沿货架通道作直线运动。

本发明进一步的优选方案为：所述的底盘上分布有两组并行的轨道，所述的门架组件的下部设有滚轮，各门架组件的滚轮在对应的轨道内滚动以实现门架组件在底盘上的直线运动。

本发明进一步的优选方案为：包括驱动门架组件作直线运动的第二驱动机构。

本发明进一步的优选方案为：所述的第二驱动机构包括固定在门架组件底部的第二伺服电机、齿轮和沿底盘宽度方向上铺设的齿条，伺服电机驱动所述的齿轮与所述的齿条啮合，伺服电机驱动所述的齿轮在所述的齿条上的移动从而来驱动门架组件的直线运动。

本发明进一步的优选方案为：所述的门架组件由多级门架构成，门架组件的上下伸缩受升降油缸的控制。

本发明进一步的优选方案为：所述的底盘包括两组相互平行的边框，每个边框包括两根相互平行且间隔一定距离的框条，每组轨道设在每个边框的内侧，中间两个框条相互固定连接。

本发明进一步的优选方案为：初始位置下的门架组件位于底盘的中部区域，且升降货叉的前端不超过框条的前端；门架组件可向框条前端方向直线移动并向前伸出框条。

本发明进一步的优选方案为：底盘内安装有给叉车运行供电所需的蓄电池。

本发明进一步的优选方案为：底盘下侧面设有磁导航传感器，所述的磁导航传感器与铺设在货架通道上的磁条、磁道钉或电缆配合使用。

本发明进一步的优选方案为：自动化仓储系统，包括仓库和无人驾驶叉车，仓库内平行布局有多道货架，货架之间形成货架通道，所述的无人驾驶叉车可在至少一个所述的货架通道内直线方式运行；所述的无人驾驶叉车包括沿仓库货架通道长度方向直线运行的底盘、设于底盘上且可在底盘上沿货架通道宽度方向直线运行的两副门架组件和各门架组件上的升降货叉，一副门架组件和升降货叉对应地操作货架通道一侧货架上的货物。

本发明进一步的优选方案为：所述的货架通道的宽度为200～300厘米之间。

本发明进一步的优选方案为：无人驾驶叉车在仓库中的堆垛方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车接到货物堆垛指令，所述的堆垛指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息；货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车上的一个升降货叉从货架通道的出入口接到货物后，无人驾驶叉车沿所处的X轴坐标下的货架通道内直线运行，当加载有货物的升降货叉移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车停止，随后升降货叉将货物送至货架的Z轴坐标位置。

本发明进一步的优选方案为：无人驾驶叉车在仓库中的取货方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车接到货物取卸指令，所述的取卸指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息，货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车沿所处的X轴坐标下的货架通道内直线运行，当升降货叉移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车停止；随后升降货叉上升至Z轴坐标位置加载目标货物，加载有目标货物的升降货叉复位，随后无人驾驶叉车移动到X轴坐标下的货架通道的出入口。

与现有技术相比，本发明的优点是无人驾驶叉车具有一个底盘、底盘上有两副带货叉的门架组件，两个带货叉的门架组件各负责堆垛或装卸货架通道的其中一侧货架上的货物；由于无人驾驶叉车的底盘仅沿库货架通道长度方向作直线来回运行，省略无人驾驶叉车所需的导航系统，降低生产成本。同时由于无人驾驶叉车沿货叉通道直线运行，无需考虑叉车的转弯半径，因此货架通道的宽度布局可以降低，可以有效地提高仓库的利用率。

附图说明

图1为仓库内平行布局多道货架的部分示意图；

图2为无人驾驶叉车在货架通道上直线运行的示意图一；

图3为无人驾驶叉车在货架通道上直线运行的示意图二；

图4无人驾驶叉车在货架通道上取放货物时的运行示意图；

图5为无人驾驶叉车在货架通道上取放货物时的侧视图；

图6为无人驾驶叉车的整体结构示意图一；

图7为无人驾驶叉车的整体结构示意图二；

图8为无人驾驶叉车的整体结构示意图三；

图9为无人驾驶叉车的整体结构示意图四；

图10为无人驾驶叉车的整体结构示意图五；

图11为图8中A处放大图；

图12为图9中B处放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

自动化仓储系统，包括标准化的仓库，仓库内平行布局有多道货架，货架之间以形成货架通道，无人驾驶叉车1可以在一个或两个以上的货架通道内直线方式运行。货架通道的宽度一般在200～300厘米之间，仓库的货架通道设置成240厘米或280厘米宽度比较合适。仓库内的货架的高度2-12米，本发明的无人驾驶叉车1适用于高货架和窄通道的仓库，这样可以有效地提高仓库的利用率。

如图1所示，为一个仓库内的货架布局示意图，一个货架通道5对应有左右两个货架6，货物6通过托盘置放在货架6上，货架通道的位置表示为X，两列货架分别表示为X1和X2，货架通道5的长度方向表示为Y，货架6的高度表示为Z。货物在货架6上的坐标表示为(X1、Y、Z)或(X2、Y、Z)。

如图2至图5所示，当一个无人驾驶叉车1负责两个以上的货架通道5时，无人驾驶叉车1需要在仓库的边侧通道区域10进行两个直角转弯；当无人驾驶叉车1因货架通道5变更而需要转弯时，无人驾驶叉车1的车体方向保持不变，以满足无人驾驶叉车1在不同货架通道5对货架6上的货物处理时保持车体方向的不变。

如图2至图5所示，无人驾驶叉车1，包括沿仓库货架通道5长度方向直线运行的底盘2、设于底盘2上且可在底盘2上沿货架通道5宽度方向直线运行的两副门架组件3和各门架组件3上的升降货叉4，一副门架组件3和升降货叉4对应地操作货架通道5一侧货架6上的货物7。操作具体是指无人驾驶叉车利用门架组件和升降货叉将货物堆垛到货架上或从货架上取卸的过程。升降货叉4的朝向基本上垂直于货架通道5的长度方向，在制造工艺以及为了对准托盘上的货叉孔，允许升降货叉4的朝向有略微偏差或略微修正。

图6至图10所示，升降货叉4呈L型结构，其包括两个叉臂41，通过机械结构连接在门架组件3上，具体结构可以采用常规技术来实现。

也就是说两副门架组件3各自负责升降货叉4的朝向所在那列货架6。货架6具有一定的高度，这可以通过升降货叉4的自动升降来实现货物的堆垛和取卸。具体地，无人驾驶叉车1的直线移动的控制，门架组件3在底盘2上的前后伸缩及升降货叉4的上升和下降的高度等无人控制系统采用电脑实现；该无人控制系统均可以通过现有技术中的控制系统和软件来实现，此处不再详细展开。

如6至图10所示，底盘2为一个呈矩形结构的整体框架，底盘2的宽度略小于货架通道5的宽度，以不影响底盘2在货架通道5内直线移动即可。底盘2的长度方向上分布有两副可在底盘宽度方向上移动的门架组件3。该两副门架组件3可相互独立运行，但是两副门架组件3依靠同一个底盘2在货架通道5内沿货架通道5的长度方向作直线移动。

两副门架组件3以货架通道5的长度方向上并行分列在底盘2上，两副门架组件3在底盘2上的运行轨迹为底盘上的两个相互平行区域。在仓库实际的运行过程中，其中一个门架组件3和升降货叉4进行堆垛或取卸；而另一个门架组件3和升降货叉4处于无作业状态；当然，为了提高货物的装卸效率，两副门架组件3和升降货叉4也同时处理作业。

另一个具体方案为：两副门架组件3也可以对称相反方向地布置在底盘2上，门架组件3在底盘2上的移动为在底盘2的一条直线上的上前后相反方向移动，具体结构为两副门架组件3相互背靠地方式布置，这在窄货架通道的前提下，门架组件在底盘上的结构会相对地复杂化。

无人驾驶叉车1包括驱动底盘2沿货架通道5作直线运动的第一驱动机构，第一驱动机构为第一伺服电机21，底盘2上设有4个移动轮22，移动轮22的设置使底盘2更轻松地沿货架通道5的长度方向作直线运动。具体地，移动轮22包括有两个主动轮221和两个从动轮222。主动轮221上各装一个第一伺服电机21，两个第一伺服电机21分别驱动一个主动轮221，分别驱动底盘2向两个不同的方向移动，使无人驾驶叉车1分别作来回运行。

底盘2上分布有两组并行的轨道23，门架组件3的下部设有滚轮31，各门架组件3的滚轮31在对应的轨道23内滚动以实现门架组件3在底盘2上的直线运动，以减少门架组件3移动过程中的摩擦力。无人驾驶叉车1还包括驱动门架组件3作直线运动的第二驱动机构。

如图12所示，第二驱动机构包括固定在门架组件3底部的第二伺服电机32、齿轮33和沿底盘2宽度方向上铺设的齿条34，第二伺服电机32驱动齿轮33与齿条34啮合，第二伺服电机32驱动齿轮33在齿条34上的移动从而来驱动门架组件3的直线运动。第二伺服电机32与齿轮34之间设有蜗轮蜗杆组成的变速箱37，同时能增加第二伺服电机32的输出力矩。

门架组件3由多级门架构成，门架组件3的上下伸缩受升降油缸38的控制。门架组件3和门架组件3上的升降货叉4连接以及驱动结构、运行模式可以与常规的叉车相同，此处不做详细的介绍。

如图11所示，底盘2包括两组相互平行的边框24，每组边框24包括两根相互平行且间隔一定距离的框条241，每组轨道23设在每根框条241的内侧，中间两根框条241相互之间采用高强度的螺钉固定连接。基于强度和可靠度的考虑，框条241由钢材制成。轨道23由另外的C型钢材制成，并固定连接在框条241的内侧。

两根框条241之间通过联接板组件242进行联接，联接板组件分为两根框条之间的下侧联接板2422和上侧联接板2421，联接板组件242位于所在门架组件3的后侧，联接板组件242之间形成一个容纳通道243。门架组件3的后侧连接有平衡板35，有两个滚轮31安装在门架组件3的底部两侧位置，另有两个滚轮31安装在平衡板35的两侧，门架组件3在轨道内移动时的稳定性就非常好。门架组件3向后移动时，门架组件3后侧的平衡板35可以伸进联接板组件242的通道243内。

门架组件3的下部有一个框罩36，以将门架组件3的底部罩起来，框罩36与平衡板35相互连接固定。

初始位置下的门架组件3位于底盘2的中部区域，且升降货叉4的前端不超过框条241的前端；无人驾驶叉车1的底盘2在货架通道5内移动时，升降货叉4不会碰到货架6。门架组件3可向框条241前端方向直线移动并向前伸出框条241。门架组件3在底盘2的中部区域，无人驾驶叉车1在空载或重负载情况下，无人驾驶叉车1的重心以及平衡性比较好，叉车不会因加载重物出现不稳的情况。

底盘2内安装有给叉车运行供电所需的蓄电池。蓄电池同时作为无人驾驶的配重，由于底盘2需要供门架组件3的移动，因此底盘2的宽度相对较大，底盘2的边框由钢材制成，其相对较大的底面积和重量也作为无人驾驶叉车1的配重；以承受升降货叉在高位时且重载时的平衡力，另由于底盘2上的一个门架组件3加载货物，而另一个门架组件3和相对应的底盘均可以成为配重，因此无人驾驶叉车1的稳定性会非常可靠。蓄电池置放在联接板组件242位置，属于底盘2的后侧位置，门架组件3位于底盘2的前侧位置，蓄电池起到底盘2配重的作用。

底盘2下侧面设有磁导航传感器，磁导航传感器与铺设在货架通道5上的磁条11、磁道钉或电缆配合使用。磁条11、磁道钉或电缆以直线方式铺设在货架通道5上，无人驾驶叉车依靠磁导航传感器沿货架通道5直线运行。

无人驾驶叉车1在仓库中的堆垛方法，包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车1接到货物堆垛指令，堆垛指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息；货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车1上的一个升降货叉4从货架通道5的出入口接到货物后，无人驾驶叉车1沿所处的X轴坐标下的货架通道5内直线运行，当加载有货物的升降货叉4移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车1停止，随后升降货叉4将货物送至货架的Z轴坐标位置。

无人驾驶叉车1在仓库中的取货方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车1接到货物取卸指令，取卸指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息，货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车沿所处的X轴坐标下的货架通道5内直线运行，当升降货叉4移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车1停止；随后升降货叉4上升至Z轴坐标位置加载目标货物，加载有目标货物的升降货叉4复位，随后无人驾驶叉车1移动到X轴坐标下的货架通道5的出入口C处。

以上对本发明所提供的无人驾驶叉车和自动化仓储系统及叉车运行方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.无人驾驶叉车，其特征在于包括沿仓库货架通道长度方向直线运行的底盘、设于底盘上且可在底盘上沿货架通道宽度方向直线运行的两副门架组件和各门架组件上的升降货叉，一副门架组件和升降货叉对应地操作货架通道一侧货架上的货物。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶叉车，其特征在于所述的两副门架组件在货架通道的长度方向上并行分列在底盘上，两副门架组件在底盘上的运行轨迹为底盘上的两个相互平行区域。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶叉车，其特征在于包括驱动底盘沿货架通道作直线运动的第一驱动机构。

4.根据权利要求3所述的无人驾驶叉车，其特征在于所述的第一驱动机构为第一伺服电机，所述的底盘上设有多个受第一伺服电机控制的移动轮，伺服电机控制下的移动轮带动底盘沿货架通道作直线运动。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶叉车，其特征在于所述的底盘上分布有两组并行的轨道，所述的门架组件的下部设有滚轮，各门架组件的滚轮在对应的轨道内滚动以实现门架组件在底盘上的直线运动。

6.根据权利要求5所述的无人驾驶叉车，其特征在于包括驱动门架组件作直线运动的第二驱动机构。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶叉车，其特征在于所述的第二驱动机构包括固定在门架组件底部的第二伺服电机、齿轮和沿底盘宽度方向上铺设的齿条，第二伺服电机驱动所述的齿轮与所述的齿条啮合，第二伺服电机驱动的齿轮在所述的齿条上的移动从而来驱动门架组件的直线运动。

8.根据权利要求5所述的无人驾驶叉车，其特征在于所述的底盘包括两组相互平行的边框，每组边框包括两根相互平行且间隔一定距离的框条，每组轨道设在每根框条的内侧，中间两根框条相互固定连接。

9.自动化仓储系统，包括仓库和如权利要求1-8任一所述的无人驾驶叉车，仓库内平行布局有多道货架，货架之间形成货架通道，所述的无人驾驶叉车可在至少一个所述的货架通道内直线方式运行。

10.如权利要求1-8所述的无人驾驶叉车在仓库中的堆垛方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车接到货物堆垛指令，所述的堆垛指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息；货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车上的一个升降货叉从货架通道的出入口接到货物后，无人驾驶叉车沿所处的X轴坐标下的货架通道内直线运行，当加载有货物的升降货叉移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车停止，随后升降货叉将货物送至货架的Z轴坐标位置。

11.如权利要求1-8所述的无人驾驶叉车在仓库中的取货方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)无人驾驶叉车接到货物取卸指令，所述的取卸指令包括货物信息和与货物信息对应的货架信息，货架信息包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标；

2)无人驾驶叉车沿所处的X轴坐标下的货架通道内直线运行，当升降货叉移动至Y轴坐标处，无人驾驶叉车停止；随后升降货叉上升至Z轴坐标位置加载目标货物，加载有目标货物的升降货叉复位，随后无人驾驶叉车移动到X轴坐标下的货架通道的出入口。