CN108946015B - 搬运设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搬运设备，导向组件利用轮毂电机的自身运动轨迹并根据功能需求施加相应的第一～第四行走止挡和第一～第四换向止挡的约束，以实现原地换向以及以旋转的方式进行货物的升降。本发明的行走、换向以及货物升降所需的所有动力均由轮毂电机行走提供，无需配置转向以及货物升降用的机构和动力，尤其利用车轮的行走轨迹实现无阻尼地换向是本发明的关键技术之一。采用轮毂电机，则行走动力集成在车轮中，这样可以节省设备的内部空间。在导向组件的特定部位设有第一～第四行走止挡和第一～第四换向止挡的约束机构，结合轮毂电机的行走实现了工作模式的切换与锁定。

Description

搬运设备

技术领域

本发明涉及一种搬运设备。

背景技术

自动引导搬运车是当今柔性制造系统和自动化仓储系统中物流运输的有效手段，也是在物流领域中首推的简单有效的自动物料运输方式。无人驾驶的电动车通过运用自动运输系统搬运货物，并能在互不干扰的情况下将货物高效可靠地送达目的地。作为物流设备领域中的新兴设备，自动引导搬运车的使用极大的减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率和服务质量，降低了物流成本。

目前地面的无轨自动搬运设备与货架的有轨自动搬运设备一般不能通用。地面行走的自动搬运设备通常是指自动引导运输车(Automated Guided Vehicle，简称“AGV”)，即装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的或者自动导引的路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。货架上行走的自动搬运设备通常称之为穿梭车(RailGuided Vehicle，简称“RGV”)，以往复或者回环方式，在固定轨道上运行，将货物运送到指定地点或接驳设备。

AGV以轮式移动为特征，属于轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot，简称“WMR”)的范畴，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。AGV以电池为动力，并装有非接触导航(导引)装置，能够独立自动寻址，并通过计算机系统控制实现无人驾驶的运输作业。它的主要功能表现为能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中， AGV最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产，成了现代自动化物流系统中的关键设备之一。

穿梭车主要应用于自动化立体仓库的货架内行走和搬运货物，以提高仓储利用率。采用穿梭车的舱储系统称之为穿梭车式仓储系统，也称为穿梭货架。通常穿梭车与堆垛机配合使用，堆垛机自动识别穿梭车并分配作业巷道，由穿梭车在巷道内存取货物，再由堆垛机完成出入库作业，实现全自动出入库和系统管理。对于密集型货架，需要穿梭车在同一个平面的两个正交方向行走，目前通常采用子母车或多向穿梭车实现横向轨道和纵向轨道上切换运行。其中子母车实际为两台穿梭车，分别为母车和子车，母车的行走方向和子车的行走方向正交垂直，母车不直接从货架存取货物，但可以装载子车及其所携带的货物；多向穿梭车为相互垂直的两套轮系，采用高、低两个方向导轨，通过变轨运行实现正交垂直。

目前常用的AGV通常为直线行走，当需要转向时，则增加一组车轮，并且增加车轮后两组车轮呈垂直布置，即AGV只能在相互垂直的两个方向上行走；或者采用转向机构，但需要一定的转弯半径，无法实现任意角度、零阻尼、原地转向。AGV装卸货物时通常采用独立的升降机构，虽然KIVA机器人已实现了利用原地旋转的原理进行货物升降，但KIVA机器人原地旋转的阻尼较大，对轮胎和地面均有一定程度上的损害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搬运设备。

本发明提供一种搬运设备，包括：车体，固定于车体上的导航组件、运动控制组件、导向组件、升降组件和四个轮毂电机，四个轮毂电机相向倾斜，每个轮毂电机与地面的夹角大于等于45度且小于90度，所述运动控制组件分别与所述导航组件、导向组件、轮毂电机和升降组件连接，其中，

所述导向组件包括：

导向轨道，所述导向轨道包括环形轨道和由四根直线轨道两两垂直连通围成的井字轨道，所述环形轨道设置于与井字轨道中心所围成正方形空间内，所述环形轨道与每根直线轨道部分相切形成重叠部分，所述井字轨道的四个角中的每个角分别包括两根垂直连通的直线轨道的各一个端头，即每个角包括两个端头，与所述直线轨道的未重叠部分的所述环形轨道上，对应于所述井字轨道的四个角分别设有四个逆时针旋转工位和四个顺时针旋转工位，即每个角各设置有一个逆时针旋转工位和一个顺时针旋转工位

滑动于所述导向轨道的环形轨道和/或四根直线轨道内的第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆，四个所述轮毂电机，分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接；

将所述第一车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内的第一行走止挡，将所述第二车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第二行走止挡，将所述第三车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第三行走止挡，将所述第四车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第四行走止挡；

分别对应于所述井字轨道的四个角设置的第一换向止挡、第二换向止挡、第三换向止挡和第四换向止挡，用于分别切断对应角上的环形轨道和/或直线轨道之间的通路；

所述升降组件，包括：

主升降丝杠，所述主升降丝杠的外壁上设置有外螺纹；

与所述主升降丝杠的顶端垂直连接的背驮式载货平台；

设置于所述主升降丝杠的下端的空载升降机构，用于将所述主升降丝杠进行顶升，进而所述主升降丝杠带动所述背驮式载货平台顶升，以由所述背驮式载货平台承载所述待搬运货物；

套设于所述主升降丝杠上的负载升降螺母，所述负载升降螺母的螺母孔中设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述负载升降螺母与所述车体连接，，利用所述车体的旋转实现所述主升降丝杠、所述背驮式载货平台、所述待搬运货物的升降。

进一步的，在上述搬运设备中，所述导航组件，用于将车体的行走目的地信号和车体的当前的位置信号发送给运动控制组件；

所述运动控制组件，用于根据接收的行走目的地信号和车体的当前的位置信号，控制所述导向组件和四个轮毂电机配合，进行车体的直线行走、转向和原地旋转。

进一步的，在上述搬运设备中，所述导航组件包括：

摄像头模组，用于采集车体行走过程中的规划路径的地面上粘贴的图案标识；

陀螺仪，用于采集车体行走过程中的方向信号；

加速度计，用于采集车体行走过程中的距离信号；

导航处理器，用于根据接收的图案标识、方向信号和距离信号生成车体的当前的位置信号，并发送给所述运动控制组件。

进一步的，在上述搬运设备中，所述背驮式载货平台上还设置有物资识别和处理组件，所述物资识别和处理组件用于读取所述待搬运货物上的目的地信息，并根据所述目的地信息生成所述行走目的地信号后，发送到所述导航组件。

进一步的，在上述搬运设备中，还包括与所述运动控制组件连接的保护组件，所述保护组件包括激光传感器和/或红外传感器，用于采集所述车体移动过程的障碍物信息，并根据所述障碍物信息生成障碍物信号后，发送到所述运动控制组件；

所述运动控制组件，用于根据接收的行走目的地信号、车体的当前的位置信号和障碍物信号，控制所述导向组件和四个轮毂电机配合，进行绕开障碍物的车体的直线行走、转向和原地旋转。

进一步的，在上述搬运设备中，所述井字轨道由最上方的水平的直线轨道开始，依逆时针方向，分别为第一直线轨道、第二直线轨道、第三直线轨道和第四直线轨道；

所述井字轨道的右上角的两个端头按顺时针方向依次为第四直线轨道的端头E、第一直线轨道的端头A，所述井字轨道的左上角的两个端头按顺时针方向依次为第一直线轨道的端头B、第二直线轨道的端头F，所述井字轨道的右下角的两个端头按顺时针方向依次为第三直线轨道的端头D、第四直线轨道的端头 H，所述井字轨道的左下角的两个端头按顺时针方向依次为第二直线轨道的端头 G、第三直线轨道端头C；

所述第一行走止挡用于锁定所述端头E或端头A，所述第二行走止挡用于锁定所述端头B或端头F，所述第三行走止挡用于锁定所述端头G或端头C，所述第四行走止挡用于锁定所述端头D或端头H；

所述环形轨道上与每根直线轨道之间的各个连通口中，由对应所述井字轨道的右上角的位置开始顺时针方向依次为I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位、L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位、K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位、J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位；

所述第一换向止挡对应于所述I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位，所述第四换向止挡对应于所述L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位，所述第三换向止挡对应于所述K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位，所述第二换向止挡对应于所述J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于控制所述第一车轮连杆滑动到端头A的位置，并控制所述第一行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头A的位置；控制所述第二车轮连杆滑动到端头B的位置，并控制所述第二行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头B的位置；控制所述第三车轮连杆滑动到端头C的位置，并控制所述第三行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头C的位置；控制所述第四车轮连杆滑动到端头D的位置，并控制所述第四行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头D的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体横向直线行走。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于：

控制轮毂电机带动对应连接的第一车轮连杆由端头A的位置滑动到端头G 的位置，并控制所述第三行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头G的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第二车轮连杆由端头B的位置滑动到端头H 的位置，并控制所述第四行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头H的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第三车轮连杆由端头C的位置滑动到端头E 的位置，并控制所述第一行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头E的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第四车轮连杆由端头D的位置滑动到端头F 的位置，并控制所述第二行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头F的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体纵向直线行走。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于：

控制所述第一行走止挡取消对第一车轮连杆在端头A的位置的限定，控制所述第一行走止挡挡住所述端头E的入口，控制所述第一换向止挡挡住靠近所述端口A和E侧的所述第四直线轨道与第一直线轨道之间的通路及挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，控制所述第二换向止挡挡住所述第一直线轨道和第二直线轨道上进入端口B和端口F的通路，并保证所述第一直线轨道和第二直线轨道分别与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第三换向止挡挡住靠近所述端口C和G侧的所述第二直线轨道和第三直线轨道之间的通路，控制所述第三行走止挡挡住端头C 的入口后，控制所述第一车轮连杆所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，以将所述第一车轮连杆由端头A的位置通过所述环形轨道滑动到端头G位置后，控制所述第三行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头G的位置后；

控制所述第二行走止挡取消对第二车轮连杆在端头B的位置的限定，控制所述第二行走止挡挡住所述端头F的入口，控制所述第二换向止挡挡住靠近所述端口B和F侧的所述第二直线轨道与第一直线轨道之间的通路及挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，控制所述第一换向止挡挡住所述第一直线轨道和第四直线轨道上进入端口A和端口E的通路，并保证所述第一直线轨道和第四直线轨道分别与靠近所述端口E和A侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第四换向止挡挡住靠近所述端口D和端口H侧的所述第四直线轨道和第三直线轨道之间的通路，控制所述第四行走止挡挡住端头D的入口后，控制所述第二车轮连杆所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，以将所述第二车轮连杆由端头B的位置通过所述环形轨道滑动到端头H位置后，控制所述第四行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头H的位置后；

控制所述第三行走止挡取消对第三车轮连杆在端头C的位置的限定，控制所述第三行走止挡挡住靠近所述端口C和G侧的所述端头G的入口，控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道与第三直线轨道之间的通路及挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，控制所述第四换向止挡挡住所述第三直线轨道和第四直线轨道上进入端口H和端口D的通路，并保证所述第三直线轨道和第四直线轨道分别与靠近所述端口H和D侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第一换向止挡挡住靠近所述端口E和端口A侧的所述第四直线轨道和第一直线轨道之间的通路，控制所述第一行走止挡挡住端头A的入口后，控制所述第三车轮连杆所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，以将所述第三车轮连杆由端头C的位置通过所述环形轨道滑动到端头E位置后，控制所述第一行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头E的位置后；

控制所述第四行走止挡取消对第四车轮连杆在端头D的位置的限定，控制所述第四行走止挡挡住所述端头H的入口，控制所述第四换向止挡挡住靠近所述端口D和H侧的所述第四直线轨道与第三直线轨道之间的通路及挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道和第三直线轨道上进入端口C和端口G的通路，并保证所述第二直线轨道和第三直线轨道分别与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第二换向止挡挡住靠近所述端口B和端口F侧的所述第二直线轨道和第一直线轨道之间的通路，控制所述第二行走止挡挡住端头B的入口后，控制所述第四车轮连杆所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，以将所述第四车轮连杆由端头D的位置通过所述环形轨道滑动到端头F位置后，控制所述第二行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头F的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体纵向直线行走，实现了所述搬运设备从横向直线行走到纵向直线行走的原地切换。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于控制车体原地逆时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆从端口A的位置沿逆时针方向移动至J逆时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆从端口B的位置沿顺时针方向移动至I逆时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆从端口C的位置沿逆时针方向移动至L逆时针旋转工位，所述第四车轮连杆从端口D的位置沿顺时针方向移动至K逆时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，以对I逆时针旋转工位的第二车轮连杆进行限位；控制所述第三换向止挡挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，以对K逆时针旋转工位的第四车轮连杆进行限位；控制所述第二换向止挡挡住所述第二直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，以对J逆时针旋转工位的第一车轮连杆进行限位；控制所述第四换向止挡挡住所述第四直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，以对L逆时针旋转工位的第三车轮连杆进行限位后，控制所述轮毂电机提供逆时针的行走动力，以带动车体原地逆时针旋转。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于控制车体原地顺时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆从端口A的位置沿逆时针方向移动至N顺时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆从端口B的位置沿顺时针方向移动至M顺时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆从端口C的位置沿逆时针方向移动至P顺时针旋转工位，所述第四车轮连杆从端口D的位置沿顺时针方向移动至O顺时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住所述第四直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，以对M顺时针旋转工位的第二车轮连杆进行限位；控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，以对O顺时针旋转工位的第四车轮连杆进行限位；控制所述第二换向止挡挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，以对N顺时针旋转工位的第一车轮连杆进行限位；控制所述第四换向止挡挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，以对 P顺时针旋转工位的第三车轮连杆进行限位后，控制所述轮毂电机提供顺时针的行走动力，以带动车体原地顺时针旋转。

进一步的，在上述搬运设备中，所述运动控制组件，用于：

控制所述空载升降机构升起，使得空载升降机构的顶部与主升降丝杠的下端部配合，通过控制所述空载升降机构的旋转带动所述主升降丝杠的旋转，使得所述主升降丝杠带动背驮式载货平台空载上升或下降，当背驮式载货平台上部与所述待搬运货物充分接触后，再通过控制车体原地逆时针旋转或原地顺时针旋转，带动所述负载升降螺母相对于主升降丝杠的旋转运动，使得主升降丝杠带动背驮式载货平台连同所述待搬运货物上升或下降。

本搬运设备的主要优点有：

1)轮系采用斜向轮，每个轮毂电机与地面的夹角大于等于45度且小于90 度，可实现几乎零阻尼原地换向和360度原地旋转；

2)基于几乎零阻尼换向的功能，利并用轮毂电机的行走和导向组件，实现车体不动的情况下，原地转向，本发明中，第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中滑动时，轮毂电机转动时，车体保持不动，实现第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中的位置转换；第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中受到第一～第四行走止挡或第一或第四换向止挡的约束，导致第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆无法在导向轨道中滑动时，轮毂电机转动会带动车体一起移动；

3)利用丝杠螺母以及车体原地旋转的原理，实现货物的升降，降低了升降功率、简化了升降机构、提高了额定载重量；

4)可采用包括“惯性导航加图像校准”在内的任意导航技术，适用于各种环境，尤其是克服了船用环境下的导航技术难点；

5)具有多套系留装置，可以实现货物能牢固与车体固定，同时也可以使得本搬运设备在借助各种助力设施下实现爬坡和船舶行业应用。

6)本发明的搬运设备具有体积小、重量轻等特点，可适用于密集型仓储。

7)本发明的搬运设备通用性强，可以实现地面与货架之间连续输送，无需换乘或接驳。

附图说明

图1是本发明一实施例的搬运设备的结构图；

图2a是本发明一实施例的搬运设备的斜向车轮的示意图；

图2b是本发明一实施例的搬运设备的斜向车轮绕Z点旋转的示意图；

图3是本发明一实施例的导向组件的示意图；

图4是本发明一实施例的横向行走时的车轮连杆的位置图；

图5是本发明一实施例的纵向行走时的车轮连杆的位置图；

图6是本发明一实施例的逆时针原地旋转时的车轮连杆的位置图；

图7是本发明一实施例的顺时针原地旋转时的车轮连杆的位置图；

图8是本发明一实施例的升降组件的示意图；

图9是本发明一实施例的导向组件的的十六个位置示意图；

图10是本发明一实施例的为横向行走时的车轮连杆、行走止挡位置示意图

图11是本发明一实施例的车轮一从横向行走向纵向行走的换向原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种搬运设备，包括：车体6，固定于车体6上的导航组件1、运动控制组件2、导向组件3、升降组件4和四个在地面9行走的轮毂电机5，四个轮毂电机5相向倾斜，每个轮毂电机5与地面的夹角大于等于 45度且小于90度，所述运动控制组件2分别与所述导航组件1、导向组件3、轮毂电机5和升降组件4连接，其中，

所述导向组件1包括：

如图3所示，导向轨道11，所述导向轨道包括环形轨道111和由四根直线轨道112、113、114、115两两垂直连通围成的井字轨道，所述环形轨道设置于与井字轨道中心所围成正方形空间内，所述环形轨道11与每根直线轨道112、 113、114、115部分相切形成重叠部分，所述井字轨道的四个角中的每个角分别包括两根垂直连通的直线轨道的各一个端头，即每个角包括两个端头F、B、C、 G、H、D、E、A，与所述直线轨道的未重叠部分的所述环形轨道上，对应于所述井字轨道的四个角分别设有四个逆时针旋转工位和四个顺时针旋转工位，即每个角各设置有一个逆时针旋转工位和一个顺时针旋转工位，如图9所示，分别为N、J、O、K、P、L、M、I；

如图4～7、10～11所示，滑动于所述导向轨道11的环形轨道111和/或四根直线轨道112、113、114、115内的第一车轮连杆12、第二车轮连杆13、第三车轮连杆14和第四车轮连杆15，四个所述轮毂电机5，分别与所述第一车轮连杆12、第二车轮连杆13、第三车轮连杆14和第四车轮连杆15连接，即一个轮毂电机5与对应的一根车轮连杆连接；

将所述第一车轮连杆12锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内的第一行走止挡16，将所述第二车轮连杆13锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第二行走止挡17，将所述第三车轮连杆14锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第三行走止挡18，将所述第四车轮连杆15锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第四行走止挡19；

分别对应于所述井字轨道的四个角设置的第一换向止挡20、第二换向止挡 21、第三换向止挡22和第四换向止挡23，用于分别切断对应角上的环形轨道 111和/或直线轨道112、113、114、115之间的通路；

所述升降组件24，包括：

主升降丝杠241，所述主升降丝杠241的外壁上设置有外螺纹；

与所述主升降丝杠241的顶端垂直连接的背驮式载货平台242；

设置于所述主升降丝杠241的下端的空载升降机构243，用于将所述主升降丝杠241进行顶升，进而所述主升降丝杠241带动所述背驮式载货平台242顶升，以由所述背驮式载货平台242承载所述待搬运货物；

套设于所述主升降丝杠241上的负载升降螺母244，所述负载升降螺母244 的螺母孔中设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述负载升降螺母244与所述车体6连接，利用所述车体的旋转实现所述主升降丝杠、所述背驮式载货平台、所述待搬运货物的升降。

在此，导向组件利用轮毂电机5的自身运动轨迹并根据功能需求施加相应的第一～第四行走止挡17～19和第一～第四换向止挡20～23的约束，以实现原地换向以及以旋转的方式进行货物的升降。本发明的行走、换向以及货物升降所需的所有动力均由轮毂电机5行走提供，无需配置转向以及货物升降用的机构和动力，尤其利用轮毂电机5的行走轨迹实现无阻尼地换向是本发明的关键技术之一。采用轮毂电机5，则行走动力集成在车轮中，这样可以节省设备的内部空间。在导向组件的特定部位设有第一～第四行走止挡17～19和第一～第四换向止挡20～23的约束机构，结合轮毂电机的行走实现了工作模式的切换与锁定。

本发明典型运行情况主要有“车体行走”、“车体不动下车轮连杆换向”、“车体原地旋转”三种工作模式，这三种模式之间可以随时任意切换。其中，“车体原地旋转”主要用于实现货物的升降和调整车体姿态，调整车体姿态后可以实现车体任意方向斜向行走。本发明利用轮毂电机按与地面的夹角大于等于45度且小于90度的角度斜向布置和导向组件的配合，在保持车体原地不动的情况下，实现上述三个工作模式之间的任意切换，转弯半径为零。

本发明采用斜向轮，即每个轮毂电机5与地面的夹角大于等于45度且小于 90度，可实现车体6保持不动的情况下零阻尼原地换向、原地旋转，实现任意方向行走的零转弯半径切换，并利用其车体原地旋转的原理实现货物的升降，实现自动引导、自主装卸。

本发明可以用作为自动引导运输车、搬运机器人、货架穿梭车等使用，能实现地面、坡道、货架、输送设备上自主引导的行走、换向以及自动装卸货物，可快速实现物资的转运，适用于现代工业的智能工厂和智能制造的车间物料自动存储以及船舶物流舱储系统，也是现代工业的智能工厂和智能制造以及智能仓库和智能物流的一个重要组成部分。

如图8所示，本发明为背驼式搬运设备，具有自装卸功能，由升降组件以及车体原地旋转实现。升降组件24包括主升降丝杠241、背驮式载货平台242、空载升降机构243、负载升降螺母244、轴承及其支撑机构245。其中，背驮式载货平台242与主升降丝杠241垂直固定连接；空载升降机构243安装于主升降丝杠241的正下方，具有旋转升降功能；负载升降螺母244与车体6固定连接，配合主升降丝杠241实现负载的升降。主升降丝杠241与所述背驮式载货平台242下部的主升降丝杠241上还设置有的轴承及其支撑机构245，以防止所述背驮式载货平台242产生晃动。

本发明的搬运设备一实施例中，所述导航组件1，用于将车体6的行走目的地信号和车体的当前的位置信号发送给运动控制组件2；

所述运动控制组件2，用于根据接收的行走目的地信号和车体的当前的位置信号，控制所述导向组件3和四个轮毂电机5配合，进行车体6的直线行走、转向和原地旋转。

本发明的搬运设备一实施例中，所述导航组件1包括：

摄像头模组，用于采集车体行走过程中的规划路径的地面上粘贴的图案标识；

陀螺仪，用于采集车体行走过程中的方向信号；

加速度计，用于采集车体行走过程中的距离信号；

导航处理器，用于根据接收的图案标识、方向信号和距离信号生成车体的当前的位置信号，并发送给所述运动控制组件。

在此，本发明采用自动导航技术，配置有导航组件，主要由导航处理器、摄像头模组、陀螺仪、加速度计组成。为适应多种使用环境，尤其为满足船舶行业的应用，自动导航采用基于图像校准的惯性导航技术。陀螺仪和加速度计采集的数据输出至导航处理器，导航处理器生成的车体的当前的位置信号反馈至所述运动控制。实际应用工程中，在规划路径的地面上粘贴有若干二维码或其它事先约定的图案标识。当本发明设备行走途经这些图标时，由摄像头模组采集图标信息，并输出至导航处理器，以达到对所处的位置进行识别以及对自动惯性导航进行校对和修正的效果。

如图2所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述背驮式载货平台242上还设置有物资识别和处理组件7，所述物资识别和处理组件7用于读取所述待搬运货物上的目的地信息，并根据所述目的地信息生成所述行走目的地信号后，发送到所述导航组件。

本发明的搬运设备一实施例中，还包括与所述运动控制组件2连接的保护组件，所述保护组件包括激光传感器和/或红外传感器，用于采集所述车体移动过程的障碍物信息，并根据所述障碍物信息生成障碍物信号后，发送到所述运动控制组件2；

所述运动控制组件2，用于根据接收的行走目的地信号、车体的当前的位置信号和障碍物信号，控制所述导向组件3和四个轮毂电机4配合，进行绕开障碍物的车体6的直线行走、转向和原地旋转。

如图3所示，导向组件3利用斜向轮毂电机5的运动轨迹，提供无阻尼的换向通道及第一～第四行走止挡16～19和第一～第四换向止挡20～23约束，实现换向和各种运动姿态。导向组件3由一个导向轨道11(环形轨道111和由四根直线轨道112～115两两垂直连通围成的井字轨道)、四个换向止挡20～23、四个行走止挡16～19组成，其中，换向止挡20～23兼顾作为原地转向止挡。如图9所示，导向轨道11共设有十六个“位置”，四个斜向轮毂电机5的车轮连杆12～15处于不同的特定位置，车体将呈现不同的姿态和运行模式。各工作模式车轮连杆在导向组件中所处的位置图分别如下：图4为车体横向行走时的第一～第四车轮连杆12～15的位置，图5为车体纵向行走时的第一～第四车轮连杆12～15的位置，图6为车体逆时针原地旋转时的第一～第四车轮连杆12～ 15的位置，图7为车体顺时针原地旋转时的第一～第四车轮连杆12～15的位置。

本发明的搬运设备一实施例中，如图9所示，所述井字轨道由最上方的水平的直线轨道112开始，依逆时针方向，分别为第一直线轨道112、第二直线轨道113、第三直线轨道114和第四直线轨道115；

所述井字轨道的右上角的两个端头按顺时针方向依次为第四直线轨道的端头E、第一直线轨道的端头A，所述井字轨道的左上角的两个端头按顺时针方向依次为第一直线轨道的端头B、第二直线轨道的端头F，所述井字轨道的右下角的两个端头按顺时针方向依次为第三直线轨道的端头D、第四直线轨道的端头 H，所述井字轨道的左下角的两个端头按顺时针方向依次为第二直线轨道的端头 G、第三直线轨道端头C；

如图10和11所示，所述第一行走止挡16用于锁定所述端头E或端头A，所述第二行走止挡用于锁定所述端头B或端头F，所述第三行走止挡用于锁定所述端头G或端头C，所述第四行走止挡用于锁定所述端头D或端头H；

所述环形轨道上与每根直线轨道之间的各个连通口中，由对应所述井字轨道的右上角的位置开始顺时针方向依次为I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位、L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位、K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位、J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位；

所述第一换向止挡对应于所述I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位，所述第四换向止挡对应于所述L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位，所述第三换向止挡对应于所述K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位，所述第二换向止挡对应于所述J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位。

在此，如图9所示，设导向组件2的十六个位置分别为A、B、C…P。

如图3和4、9、10所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于控制所述第一车轮连杆12滑动到端头A的位置，并控制所述第一行走止挡16将所述第一车轮连杆12限定于端头A的位置；控制所述第二车轮连杆 13滑动到端头B的位置，并控制所述第二行走止挡17将所述第二车轮连杆13 限定于端头B的位置；控制所述第三车轮连杆14滑动到端头C的位置，并控制所述第三行走止挡18将所述第三车轮连杆14限定于端头C的位置；控制所述第四车轮连杆滑动15到端头D的位置，并控制所述第四行走止挡19将所述第四车轮连杆15限定于端头D的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆12、第二车轮连杆13、第三车轮连杆14和第四车轮连杆15连接的四个轮毂电机带动所述车体横向直线行走。

在此，如图10所示，所有的第一至第四行走止挡处于“纵向”状态，实现所述第一行走止挡16将所述第一车轮连杆12限定于端头A的位置，第二行走止挡17将所述第二车轮连杆13限定于端头B的位置，第三行走止挡18将所述第三车轮连杆14限定于端头C的位置，第四行走止挡19将所述第四车轮连杆 15限定于端头D的位置，此时，给轮毂电机提供行走动力，则本搬运设备将横向直线行走。

如图3和5、9、11所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于：

控制轮毂电机5带动对应连接的第一车轮连杆12由端头A的位置滑动到端头G的位置，并控制所述第三行走止挡18将所述第一车轮连杆限定于端头G 的位置后；

控制轮毂电机5带动对应连接的第二车轮连杆13由端头B的位置滑动到端头H的位置，并控制所述第四行走止挡19将所述第二车轮连杆13限定于端头 H的位置后；

控制轮毂电机5带动对应连接的第三车轮连杆14由端头C的位置滑动到端头E的位置，并控制所述第一行走止挡16将所述第三车轮连杆14限定于端头E 的位置后；

控制轮毂电机5带动对应连接的第四车轮连杆15由端头D的位置滑动到端头F的位置，并控制所述第二行走止挡17将所述第四车轮连杆限定于端头F的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆12、第二车轮连杆13、第三车轮连杆14和第四车轮连杆15连接的四个轮毂电机5带动所述车体6纵向直线行走，实现所述搬运设备从横向直线行走到纵向直线行走的原地切换。

在此，如图11所示，所有的第一至第四行走止挡16～19处于“横向”状态，实现所述第三行走止挡18将所述第一车轮连杆12限定于端头G的位置，第四行走止挡19将所述第二车轮连杆13限定于端头H的位置，第一行走止挡 16将所述第三车轮连杆14限定于端头E的位置，第二行走止挡17将所述第四车轮连杆19限定于端头F的位置，此时，给轮毂电机5提供行走动力，则本搬运设备将纵向直线行走。

如图3和9、11所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于：

控制所述第一行走止挡16取消对第一车轮连杆12在端头A的位置的限定，控制所述第一行走止挡16挡住所述端头E的入口，控制所述第一换向止20挡住靠近所述端口A和E侧的所述第四直线轨道115与第一直线轨道112之间的通路及挡住所述第一直线轨道112与靠近所述端口A和E侧的环形轨道111之间的通路；控制所述第二换向止21挡住所述第一直线轨道112和第二直线轨道 113上进入端口B和端口F之间的通路，并保证所述第一直线轨道112和第二直线轨道113分别与靠近所述端口B和F侧的环形轨道111之间的通路畅通；控制所述第三换向止挡22挡住靠近所述端口C和G侧的所述第二直线轨道113 和第三直线轨道114之间的通路，控制所述第三行走止挡18挡住端头C的入口后，控制所述第一车轮连杆12所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，以将所述第一车轮连杆12由端头A的位置通过所述环形轨道111滑动到端头G 位置后，控制所述第三行走止挡18将所述第一车轮连杆限定于端头G的位置后；

控制所述第二行走止挡17取消对第二车轮连杆13在端头B的位置的限定，控制所述第二行走止挡17挡住所述端头F的入口，控制所述第二换向止挡21 挡住所述靠近所述端口B和F侧的第二直线轨道113与第一直线轨道112之间的通路及挡住所述第一直线轨道112与靠近所述端口B和F侧的环形轨道11之间的通路，控制所述第一换向止挡20挡住所述第一直线轨道112和第四直线轨道115上进入端口A和端口E的通路，并保证所述第一直线轨道112和第四直线轨道115分别与靠近所述端口E和A侧的环形轨道111之间通路畅通，控制所述第四换向止挡23挡住靠近所述端口D和端口H侧的所述第四直线轨道115 和第三直线轨道114之间的通路，控制所述第四行走止挡23挡住端头D的入口后，控制所述第二车轮连杆13所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，以将所述第二车轮连杆13由端头B的位置通过所述环形轨道111滑动到端头H 位置后，控制所述第四行走止挡19将所述第二车轮连杆13限定于端头H的位置后；

控制所述第三行走止挡18取消对第三车轮连杆14在端头C的位置的限定，控制所述第三行走止挡18挡住所述端头G的入口，控制所述第三换向止挡23 挡住靠近所述端口C和G侧的所述第二直线轨道113与第三直线轨道114之间的通路及挡住所述第三直线轨道114与靠近所述端口C和G侧的环形轨道111 之间的通路，控制所述第四换向止挡23挡住所述第三直线轨道和第四直线轨道上进入端口H和端口D之间的通路，并保证所述第三直线轨道114和第四直线轨道115分别与靠近所述端口H和D侧的环形轨道111之间的通路畅通，控制所述第一换向止挡20挡住靠近所述端口E和A侧的所述第四直线轨道115和第一直线轨道112之间的通路，控制所述第一行走止挡挡16住端头A的入口后，控制所述第三车轮连杆14所连接的轮毂电机5提供逆时针方向的行走动力，以将所述第三车轮连杆14由端头C的位置通过所述环形轨道111滑动到端头E 位置后，控制所述第一行走止挡16将所述第三车轮连杆限定于端头E的位置后；

控制所述第四行走止挡19取消对第四车轮连杆15在端头D的位置的限定，控制所述第四行走止挡19挡住所述端头H的入口，控制所述第四换向止挡23 挡住靠近所述端口D和H侧的所述第四直线轨道115与第三直线轨道114之间的通路及挡住所述第三直线轨道114与靠近所述端口D和H侧的环形轨道111 之间的通路，控制所述第三换向止挡22挡住所述第二直线轨道113和第三直线轨道114上进入端口C和端口G之间的通路，并保证所述第二直线轨道113和第三直线轨道114分别与靠近所述端口C和G侧的环形轨道111之间的通路畅通，控制所述第二换向止挡21挡住靠近所述端口B和F侧的所述第二直线轨道 113和第一直线轨道112之间的通路，控制所述第二行走止挡17挡住端头B的入口后，控制所述第四车轮连杆15所连接的轮毂电机5提供顺时针方向的行走动力，以将所述第四车轮连杆15由端头D的位置通过所述环形轨道111滑动到端头F位置后，控制所述第二行走止挡17将所述第四车轮连杆15限定于端头F 的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆12、第二车轮连杆13、第三车轮连杆14和第四车轮连杆15连接的四个轮毂电机5带动所述车体6纵向直线行走。

如图10和11所示，横向行走完成后，切断车轮动力，待设备彻底停稳后，四个车轮依次换向，以实现纵向行走。保持车轮二、三、四停止，保持行走止挡二、三、四处于纵向状态；将第一行走止挡从纵向状态切换至横向状态，以解除第一行走止挡对第一车轮连杆在端头A位置的限定，将第一换向止挡设置为处于横向状态，以挡住所述I逆时针旋转工位，第二换向止挡处于横斜状态，以保持所述N顺时针旋转工位和J逆时针旋转工位畅通，第三换向止挡处于纵向状态，挡住端头C位置；第一车轮连杆所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，第一车轮连杆将从端头A的位置自动移动至端头G的位置；将第三行走止挡三从纵向状态切换至横向状态，以将所述第一车轮连杆限定于端头G 的位置，至此，完成了第一车轮连杆的所连接的轮毂电机从横向切换至纵向。

同理，将第二行走止挡从纵向状态切换至横向状态、第二换向止挡处于横向状态、第一换向止挡处于横斜状态、第四换向止挡处于纵向状态，第二车轮连杆所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，第二车轮连杆将从端口B 的位置自动移动至端口H的位置后，将所述第四行走止挡从纵向状态切换至横向状态，完成了第二车轮连杆所连接的轮毂电机的换向。

相同的原理依次类推，将逐一完成车轮三和车轮四从横向切换至纵向。完成四个车轮的换向后，给车轮提供行走动力，即可使得本搬运设备纵向直线行走。

如图6所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于控制车体6原地逆时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆12从端口A的位置沿逆时针方向移动至J逆时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆13从端口B的位置沿顺时针方向移动至I逆时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆14从端口C的位置沿逆时针方向移动至L 逆时针旋转工位，所述第四车轮连杆15从端口D的位置沿顺时针方向移动至K 逆时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住20所述第一直线轨道112与靠近所述端口A和 E侧的环形轨道111之间的通路，以对I逆时针旋转工位的第二车轮连杆13进行限位，保证第二车轮连杆13在环形轨道111内无法逆时针滑动；控制所述第三换向止挡22挡住所述第三直线轨道114与靠近所述端口C和G侧的环形轨道 111之间的通路，以对K逆时针旋转工位的第四车轮连杆15进行限位，保证第四车轮连杆15在环形轨道111内无法逆时针滑动；控制所述第二换向止挡21 挡住所述第二直线轨道113与靠近所述端口B和F侧的环形轨道111之间的通路，以对J逆时针旋转工位的第一车轮连杆12进行限位，保证第一车轮连杆12 在环形轨道111内无法逆时针滑动；控制所述第四换向止挡23挡住所述第四直线轨道115与靠近所述端口D和H侧的环形轨道111之间的通路，以对L逆时针旋转工位的第三车轮连杆14进行限位，保证第三车轮连杆14在环形轨道111 内无法逆时针滑动后，控制所述轮毂电机5提供逆时针的行走动力，以带动车体原地逆时针旋转。

在此，当设备横向直线行走至指定位置后，切断车轮动力，待设备彻底停稳后，四个车轮依次通过类似上述的换向过程，从原位置移动至指定位置。

以切换为逆时针原地旋转为例，利用上述换向相同的原理，第一车轮连杆从端口A的位置沿逆时针方向移动至J逆时针旋转工位，所述第二车轮连杆从端口B的位置沿顺时针方向移动至I逆时针旋转工位，所述第三车轮连杆从端口C的位置沿逆时针方向移动至位置L，所述第四车轮连杆从端口D的位置沿顺时针方向移动至K逆时针旋转工位后，第一换向止挡和第三换向止挡处于横向状态、换向止挡二和四处于纵向状态，轮毂电机提供逆时针行走动力后，即可使得本发明的搬运设备原地逆时针旋转。值得注意的是，此工况下，不能给车轮提供顺时针行走的动力。

如图7所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于控制车体原地顺时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆12从端口A的位置沿逆时针方向移动至N顺时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆13从端口B的位置沿顺时针方向移动至M 顺时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆14从端口C的位置沿逆时针方向移动至P顺时针旋转工位，所述第四车轮连杆15从端口D的位置沿顺时针方向移动至O顺时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住20所述第四直线轨道115与靠近所述端口A和 E侧的环形轨道111之间的通路，以对M顺时针旋转工位的第二车轮连杆13进行限位，保证第二车轮连杆13在环形轨道111内无法顺时针滑动；控制所述第三换向止挡22挡住所述第二直线轨道113与靠近所述端口C和G侧的环形轨道 111之间的通路，以对O顺时针旋转工位的第四车轮连杆15进行限位，保证第四车轮连杆15在环形轨道111内无法顺时针滑动；控制所述第二换向止挡21 挡住所述第一直线轨道112与靠近所述端口B和F侧的环形轨道111之间的通路，以对N顺时针旋转工位的第一车轮连杆12进行限位，保证第一车轮连杆 12在环形轨道111内无法顺时针滑动；控制所述第四换向止挡23挡住所述第三直线轨道114与靠近所述端口D和H侧的环形轨道111之间的通路，以对P顺时针旋转工位的第三车轮连杆14进行限位，保证第三车轮连杆14在环形轨道 111内无法顺时针滑动后，控制所述轮毂电机5提供顺时针的行走动力，以带动车体6原地顺时针旋转。

在此，若需切换为顺时针原理旋转，则车轮连杆的位置分别为位置N、M、 P、O，相应的，四个换向止挡的位置也作相应调整。给车轮提供顺时针行走动力，使设备原地顺时针旋转。同样，不能给车轮提供逆时针行走的动力。

具体的，如图2a和2b所示，将四个轮毂电机斜向安装，由四个轮毂电机车轮分别连接，第一至第四车轮连杆，第一至第四车轮连杆连接并支撑车体。设每个轮毂电机的轴线与地面的交点为Z点，则：当第一至第四车轮连杆无所述第一换向止挡、第二换向止挡、第三换向止挡和第四换向止挡的约束时，每个轮毂将以Z点为圆心、以每个轮毂电机的地面9的着地点与Z点之间直线距离为半径进行圆周运动，尤其当四个轮毂电机的轴线与地面的四个交点重合为同一Z点时，四个轮毂电机将全部以Z点为圆心在所述环形轨道进行圆周运动，但此时车体保持不动，这是实现车体原地旋转的基本原理；

当第一至第四车轮连杆在“行走位置”即端头E或端头A，端头B或端头 F，端头D或端头H，端头G或端头C并受所述第一换向止挡、第二换向止挡、第三换向止挡和第四换向止挡约束时，四个轮毂电机将直线行走，如纵向或横向直线行走；

当所述第一至第四车轮连杆在“原地旋转位置”即所述环形轨道内靠近所述I逆时针旋转工位或M顺时针旋转工位，靠近L逆时针旋转工位或P顺时针旋转工位，靠近K逆时针旋转工位或O顺时针旋转工位，靠近J逆时针旋转工位或N顺时针旋转工位并受所述第一至第四换向止挡约束时，四个轮毂电机将带动车体原地旋转；

另外，车体原地旋转一定角度后再结合所述直线行走，可实现斜向直线行走。

如图8所示，本发明的搬运设备一实施例中，所述运动控制组件，用于：

控制所述空载升降机构243升起，使得空载升降机构243的顶部与主升降丝杠241的下端部配合，通过控制所述空载升降机构243的旋转带动所述主升降丝杠241的旋转，使得所述主升降丝杠241带动背驮式载货平台243空载上升或下降，当背驮式载货平台243上部与所述待搬运货物充分接触后，再通过上述方式控制车体原地逆时针旋转或原地顺时针旋转，带动所述负载升降螺母 244相对于主升降丝杠241的旋转运动，使得主升降丝杠241带动背驮式载货平台242连同所述待搬运货物上升或下降，实现所述待搬运货物的装卸。

在此，背驮式载货平台的上表面可设置吸盘或摩擦系数较大的材料，以在背驮式载货平台上部与所述待搬运货物充分接触后，背驮式载货平台上部通过吸盘与所述待搬运货物连接在一起后，实现搬运设备驮着待搬运货物一起行走。

本发明的搬运设备一实施例中，所述背驮式载货平台的两侧的车体上有L 字型系留机构8，用于穿入所述待搬运货物底部的系留孔后，将所述待搬运货物固定于所述背驮式载货平台上。

由多台本发明的搬运设备可组成智能搬运系统，可由综合控制系统对多台本发明的搬运设备进行调度和控制，并具有包括智能接口在内的物资信息管理系统，物资信息管理系统与物资识别和处理组件通信，便于物资识别和处理组件根据所述目的地信息准确生成所述行走目的地信号。

本发明的搬运设备可以电池为动力，电池设置于车体内，另外可配置对电池进行充电的充电装置。当本发明的搬运设备可在自我监测到电池的电量低于阈值后，设备自动寻找充电装置进行自动充电，无需人工操作。

本搬运设备的主要优点有：

1)轮系采用斜向轮，每个轮毂电机与地面的夹角大于等于45度且小于90 度，可实现几乎零阻尼原地换向和360度原地旋转；

2)基于几乎零阻尼换向的功能，利并用轮毂电机的行走和导向组件，实现车体不动的情况下，原地转向，本发明中，第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中滑动时，轮毂电机转动时，车体保持不动，实现第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中的位置转换；第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆在导向轨道中受到第一～第四行走止挡或第一或第四换向止挡的约束，导致第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆无法在导向轨道中滑动时，轮毂电机转动会带动车体一起移动；

3)利用丝杠螺母以及车体原地旋转的原理，实现货物的升降，降低了升降功率、简化了升降机构、提高了额定载重量；

4)可采用包括“惯性导航加图像校准”在内的任意导航技术，适用于各种环境，尤其是克服了船用环境下的导航技术难点；

5)具有多套系留装置，可以实现货物能牢固与车体固定，同时也可以使得本搬运设备在借助各种助力设施下实现爬坡和船舶行业应用。

6)本发明的搬运设备具有体积小、重量轻等特点，可适用于密集型仓储。

7)本发明的搬运设备通用性强，可以实现地面与货架之间连续输送，无需换乘或接驳。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种搬运设备，其特征在于，包括：车体，固定于车体上的导航组件、运动控制组件、导向组件、升降组件和四个轮毂电机，四个轮毂电机相向倾斜，每个轮毂电机与地面的夹角大于等于45度且小于90度，所述运动控制组件分别与所述导航组件、导向组件、轮毂电机和升降组件连接，其中，

所述导向组件包括：

导向轨道，所述导向轨道包括环形轨道和由四根直线轨道两两垂直连通围成的井字轨道，所述环形轨道设置于与井字轨道中心所围成正方形空间内，所述环形轨道与每根直线轨道部分相切形成重叠部分，所述井字轨道的四个角中的每个角分别包括两根垂直连通的直线轨道的各一个端头，即每个角包括两个端头，与所述直线轨道的未重叠部分的所述环形轨道上，对应于所述井字轨道的四个角分别设有四个逆时针旋转工位和四个顺时针旋转工位，即每个角各设置有一个逆时针旋转工位和一个顺时针旋转工位；

滑动于所述导向轨道的环形轨道和/或四根直线轨道内的第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆，四个所述轮毂电机，分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接；

将所述第一车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内的第一行走止挡，将所述第二车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第二行走止挡，将所述第三车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第三行走止挡，将所述第四车轮连杆锁定于井字轨道的对应角的任一个端头内第四行走止挡；

分别对应于所述井字轨道的四个角设置的第一换向止挡、第二换向止挡、第三换向止挡和第四换向止挡，用于分别切断对应角上的环形轨道和/或直线轨道之间的通路；

所述升降组件，包括：

主升降丝杠，所述主升降丝杠的外壁上设置有外螺纹；

与所述主升降丝杠的顶端垂直连接的背驮式载货平台；

设置于所述主升降丝杠的下端的空载升降机构，用于将所述主升降丝杠进行顶升，进而所述主升降丝杠带动所述背驮式载货平台顶升，以由所述背驮式载货平台承载所述待搬运货物；

套设于所述主升降丝杠上的负载升降螺母，所述负载升降螺母的螺母孔中设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述负载升降螺母与所述车体连接，利用所述车体的旋转实现所述主升降丝杠、所述背驮式载货平台、所述待搬运货物的升降。

2.如权利要求1所述的搬运设备，其特征在于，所述导航组件，用于将车体的行走目的地信号和车体的当前的位置信号发送给运动控制组件；

所述运动控制组件，用于根据接收的行走目的地信号和车体的当前的位置信号，控制所述导向组件和四个轮毂电机配合，进行车体的直线行走、转向和原地旋转。

3.如权利要求2所述的搬运设备，其特征在于，所述导航组件包括：

摄像头模组，用于采集车体行走过程中的规划路径的地面上粘贴的图案标识；

陀螺仪，用于采集车体行走过程中的方向信号；

加速度计，用于采集车体行走过程中的距离信号；

导航处理器，用于根据接收的图案标识、方向信号和距离信号生成车体的当前的位置信号，并发送给所述运动控制组件。

4.如权利要求2所述的搬运设备，其特征在于，所述井字轨道由最上方的水平的直线轨道开始，依逆时针方向，分别为第一直线轨道、第二直线轨道、第三直线轨道和第四直线轨道；

所述井字轨道的右上角的两个端头按顺时针方向依次为第四直线轨道的端头E、第一直线轨道的端头A，所述井字轨道的左上角的两个端头按顺时针方向依次为第一直线轨道的端头B、第二直线轨道的端头F，所述井字轨道的右下角的两个端头按顺时针方向依次为第三直线轨道的端头D、第四直线轨道的端头H，所述井字轨道的左下角的两个端头按顺时针方向依次为第二直线轨道的端头G、第三直线轨道端头C；

所述第一行走止挡用于锁定所述端头E或端头A，所述第二行走止挡用于锁定所述端头B或端头F，所述第三行走止挡用于锁定所述端头G或端头C，所述第四行走止挡用于锁定所述端头D或端头H；

所述环形轨道上由对应所述井字轨道的右上角的位置开始顺时针方向依次为I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位、L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位、K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位、J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位；

所述第一换向止挡对应于所述I逆时针旋转工位、M顺时针旋转工位，所述第四换向止挡对应于所述L逆时针旋转工位、P顺时针旋转工位，所述第三换向止挡对应于所述K逆时针旋转工位、O顺时针旋转工位，所述第二换向止挡对应于所述J逆时针旋转工位和N顺时针旋转工位。

5.如权利要求4所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于控制所述第一车轮连杆滑动到端头A的位置，并控制所述第一行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头A的位置；控制所述第二车轮连杆滑动到端头B的位置，并控制所述第二行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头B的位置；控制所述第三车轮连杆滑动到端头C的位置，并控制所述第三行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头C的位置；控制所述第四车轮连杆滑动到端头D的位置，并控制所述第四行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头D的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体横向直线行走。

6.如权利要求5所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于：

控制轮毂电机带动对应连接的第一车轮连杆由端头A的位置滑动到端头G的位置，并控制所述第三行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头G的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第二车轮连杆由端头B的位置滑动到端头H的位置，并控制所述第四行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头H的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第三车轮连杆由端头C的位置滑动到端头E的位置，并控制所述第一行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头E的位置后；

控制轮毂电机带动对应连接的第四车轮连杆由端头D的位置滑动到端头F的位置，并控制所述第二行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头F的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体纵向直线行走。

7.如权利要求6所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于：

控制所述第一行走止挡取消对第一车轮连杆在端头A的位置的限定，控制所述第一行走止挡挡住所述端头E的入口，控制所述第一换向止挡挡住靠近所述端口A和E侧的所述第四直线轨道与第一直线轨道之间的通路及挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，控制所述第二换向止挡挡住所述第一直线轨道和第二直线轨道上进入端口B和端口F的通路，并保证所述第一直线轨道和第二直线轨道分别与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第三换向止挡挡住靠近所述端口C和G侧的所述第二直线轨道和第三直线轨道之间的通路，控制所述第三行走止挡挡住端头C的入口后，控制所述第一车轮连杆所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，以将所述第一车轮连杆由端头A的位置通过所述环形轨道滑动到端头G位置后，控制所述第三行走止挡将所述第一车轮连杆限定于端头G的位置后；

控制所述第二行走止挡取消对第二车轮连杆在端头B的位置的限定，控制所述第二行走止挡挡住所述端头F的入口，控制所述第二换向止挡挡住靠近所述端口B和F侧的所述第二直线轨道与第一直线轨道之间的通路及挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，控制所述第一换向止挡挡住所述第一直线轨道和第四直线轨道上进入端口A和端口E的通路，并保证所述第一直线轨道和第四直线轨道分别与靠近所述端口E和A侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第四换向止挡挡住靠近所述端口D和端口H侧的所述第四直线轨道和第三直线轨道之间的通路，控制所述第四行走止挡挡住端头D的入口后，控制所述第二车轮连杆所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，以将所述第二车轮连杆由端头B的位置通过所述环形轨道滑动到端头H位置后，控制所述第四行走止挡将所述第二车轮连杆限定于端头H的位置后；

控制所述第三行走止挡取消对第三车轮连杆在端头C的位置的限定，控制所述第三行走止挡挡住靠近所述端口C和G侧的所述端头G的入口，控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道与第三直线轨道之间的通路及挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，控制所述第四换向止挡挡住所述第三直线轨道和第四直线轨道上进入端口H和端口D的通路，并保证所述第三直线轨道和第四直线轨道分别与靠近所述端口H和D侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第一换向止挡挡住靠近所述端口E和端口A侧的所述第四直线轨道和第一直线轨道之间的通路，控制所述第一行走止挡挡住端头A的入口后，控制所述第三车轮连杆所连接的轮毂电机提供逆时针方向的行走动力，以将所述第三车轮连杆由端头C的位置通过所述环形轨道滑动到端头E位置后，控制所述第一行走止挡将所述第三车轮连杆限定于端头E的位置后；

控制所述第四行走止挡取消对第四车轮连杆在端头D的位置的限定，控制所述第四行走止挡挡住所述端头H的入口，控制所述第四换向止挡挡住靠近所述端口D和H侧的所述第四直线轨道与第三直线轨道之间的通路及挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道和第三直线轨道上进入端口C和端口G的通路，并保证所述第二直线轨道和第三直线轨道分别与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路畅通，控制所述第二换向止挡挡住靠近所述端口B和端口F侧的所述第二直线轨道和第一直线轨道之间的通路，控制所述第二行走止挡挡住端头B的入口后，控制所述第四车轮连杆所连接的轮毂电机提供顺时针方向的行走动力，以将所述第四车轮连杆由端头D的位置通过所述环形轨道滑动到端头F位置后，控制所述第二行走止挡将所述第四车轮连杆限定于端头F的位置后；

控制分别与所述第一车轮连杆、第二车轮连杆、第三车轮连杆和第四车轮连杆连接的四个轮毂电机带动所述车体纵向直线行走，实现所述搬运设备从横向直线行走到纵向直线行走的原地切换。

8.如权利要求5所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于控制车体原地逆时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆从端口A的位置沿逆时针方向移动至J逆时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆从端口B的位置沿顺时针方向移动至I逆时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆从端口C的位置沿逆时针方向移动至L逆时针旋转工位，所述第四车轮连杆从端口D的位置沿顺时针方向移动至K逆时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，以对I逆时针旋转工位的第二车轮连杆进行限位；控制所述第三换向止挡挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，以对K逆时针旋转工位的第四车轮连杆进行限位；控制所述第二换向止挡挡住所述第二直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，以对J逆时针旋转工位的第一车轮连杆进行限位；控制所述第四换向止挡挡住所述第四直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，以对L逆时针旋转工位的第三车轮连杆进行限位后，控制所述轮毂电机提供逆时针的行走动力，以带动车体原地逆时针旋转。

9.如权利要求5所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于控制车体原地顺时针旋转，包括用于：

控制所述第一车轮连杆从端口A的位置沿逆时针方向移动至N顺时针旋转工位，控制所述第二车轮连杆从端口B的位置沿顺时针方向移动至M顺时针旋转工位，控制所述第三车轮连杆从端口C的位置沿逆时针方向移动至P顺时针旋转工位，所述第四车轮连杆从端口D的位置沿顺时针方向移动至O顺时针旋转工位后；

控制所述第一换向止挡挡住所述第四直线轨道与靠近所述端口A和E侧的环形轨道之间的通路，以对M顺时针旋转工位的第二车轮连杆进行限位；控制所述第三换向止挡挡住所述第二直线轨道与靠近所述端口C和G侧的环形轨道之间的通路，以对O顺时针旋转工位的第四车轮连杆进行限位；控制所述第二换向止挡挡住所述第一直线轨道与靠近所述端口B和F侧的环形轨道之间的通路，以对N顺时针旋转工位的第一车轮连杆进行限位；控制所述第四换向止挡挡住所述第三直线轨道与靠近所述端口D和H侧的环形轨道之间的通路，以对P顺时针旋转工位的第三车轮连杆进行限位后，控制所述轮毂电机提供顺时针的行走动力，以带动车体原地顺时针旋转。

10.如权利要求8或9所述的搬运设备，其特征在于，所述运动控制组件，用于：

控制所述空载升降机构升起，使得空载升降机构的顶部与主升降丝杠的下端部配合，通过控制所述空载升降机构的旋转带动所述主升降丝杠的旋转，使得所述主升降丝杠带动背驮式载货平台空载上升或下降，当背驮式载货平台上部与所述待搬运货物充分接触后，再通过控制车体原地逆时针旋转或原地顺时针旋转，带动所述负载升降螺母相对于主升降丝杠的旋转运动，使得主升降丝杠带动背驮式载货平台连同所述待搬运货物上升或下降。