CN109906415A - 用于检测运载工具相对于轨道的位置的轨道传感器 - Google Patents

用于检测运载工具相对于轨道的位置的轨道传感器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于追踪遥控运载工具相对于轨道的位置的方法及运载工具，运载工具遵循设定路线，轨道铺设在形成网格的框架结构上，运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，用于在网格上的相应的x方向和y方向上移动运载工具，方法包括：接收根据设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息；使附接到运载工具的传感器指向沿着运载工具的路线的轨道上；当根据设定路线在x方向和y方向上移动运载工具时，检测和监视所通过的轨道交叉；当所通过的轨道交叉的数量接近沿着设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，向控制器发送信号，控制运载工具的轮子的驱动器。

Description

用于检测运载工具相对于轨道的位置的轨道传感器
技术领域
本公开涉及一种方法和遥控运载工具，用于遵循设定路线的运载工具相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道的设定路线的位置。
背景技术
用于从存储系统拾取存储箱的遥控运载工具或机器人是已知的。在EP1037828B1中给出了相关现有技术的存储系统的详细描述，并且在挪威专利NO317366B1和WO2015193278A1中详细公开了适用于这种存储系统的现有技术运载工具的细节。这种现有技术的存储系统包括三维存储网格，所述三维存储网格包含堆叠在彼此顶部上直到一定高度的多个存储箱。存储网格通常被构造为通过顶部的轨或轨道互连的铝柱，多个遥控运载工具或机器人被布置在所述存储网格上以横向移动。每个运载工具配备有用于将运载工具从一个位置移动到另一位置的电动机以及用于驱动适于拾取、携带和放置存储在存储网格中的箱的升起装置。电源向运载工具中包括的电动机和驱动器供电，例如，可充电电池。运载工具通常经由无线链路与控制系统通信，并且可以在需要时在充电站处再充电。
轮子的旋转可以通过连接到轮子的带或通过位于轮子处或至少部分地位于轮子内的单独的驱动装置驱动。最后的示例将提供响应式机器人，其具有对开始位置和停止位置之间的加速和减速的高度控制。
当机器人在轨道上移动时，控制它从开始位置加速并减速到停止位置。开始位置和停止位置将取决于在从存储网格中的一个存储列拾取箱并将其放入另一存储列之前为机器人设定路线。机器人的设定路线通常包括若干开始位置和停止位置。用于特定机器人的路线将由监控系统建立，所述监控系统控制所有存储箱及其内容以及处理箱的运载工具的位置。
当操作和控制相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道遵循设定路线的机器人时，始终追踪所有运行的机器人及其位置是至关重要的。可以以不同方式获取机器人的位置。一种方式是追踪机器人相对于框架结构的顶部的轨道的位置。可以利用位于机器人外部的追踪装置或通过集成在机器人中的装置来获取位置。
通过使用集成的追踪装置，机器人本身将能够追踪其位置。然而，集成追踪装置是非常复杂的系统，并且不一定非常精确。
需要一种简单而精确的方法来检测机器人相对于框架结构的位置。
根据本发明，机器人的位置由集成的追踪装置检测，所述追踪装置追踪相对于铺设为网格结构的轨道在x方向和y方向上通过的交叉的数量。
发明内容
本发明通过这样的方法来限定：一种用于追踪遵循设定路线的遥控运载工具相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道的位置的方法，所述运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，以用于在所述网格上的相应的x方向和y方向上移动运载工具，所述方法包括：
-接收根据所述设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息；
-使附接到所述运载工具的传感器指在沿着所述运载工具的所述路线的所述轨道上；
-当根据所述设定路线在x方向和y方向上移动所述运载工具时，检测和监视所通过的轨道交叉；
-当所通过的轨道交叉的数量接近沿着所述设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，向控制器发送信号，控制所述运载工具的所述轮子的所述驱动器。
所述方法的进一步特征在从属权利要求中限定。
本发明还通过一种遥控运载工具来限定，所述遥控运载工具能够追踪遵循设定路线的所述运载工具的相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道的位置，所述运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，所述驱动器用于在所述网格上的相应的x方向和y方向上移动运载工具，所述运载工具包括：
-用于接收根据所述设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息的装置；
-传感器，附接到所述运载工具并且指向沿着所述运载工具的所述路线的轨道；
-检测和监视装置，用于在根据所述设定路线在x方向和y方向上移动所述运载工具时监视通过的轨道交叉；
-控制器，用于在所通过的轨道交叉的数量接近沿着所述设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，控制运载工具的所述驱动器。
所述遥控运载工具的进一步特征在从属权利要求中限定。
具体实施方式
现将参照附图描述本发明，附图中：
图1示出配备有根据本发明的传感器的机器人；
图2示出光如何从网格反射；
图3示出使用轨道传感器检测机器人相对于轨道的位置的原理图；
图4示出当在网格结构的x方向和y方向上移动机器人时生成的光学传感器信号。
本发明包括遥控运载工具(在下文中，称为机器人)，用于追踪遵循设定路线的机器人相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道的位置。
图1以透视图示出这种机器人的示例。机器人具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，所述驱动器用于使机器人在网格上沿着相应的不同方向移动。第一组轮子和第二组轮子彼此垂直地定向。为了清楚起见，示出笛卡尔坐标系，其中，x轴和y轴与矩形运载工具主体的主方向对齐。
机器人还包括用于接收具有轨道交叉(track crossings)的数量的信息的指令的装置，以根据设定路线在x方向和y方向上在开始位置与停止位置之间通过。
传感器附接到机器人并且沿着机器人的路线指向轨道。在本发明的一个实施例中，传感器是检测来自轨道的光的反射的光学传感器。
图2示出使用光学传感器作为用于检测机器人相对于轨道和网格结构的位置的轨道传感器的原理。当机器人沿着x方向或y方向沿着轨道移动时，光从轨道反射。当机器人通过轨道交叉时，检测到的光的反射强度将改变。
在本发明的一个实施例中，至少一个传感器附接到一侧，沿着机器人的x方向运行，而另一传感器附接到另一侧，沿着机器人的y方向运行。这意味着当机器人在x方向和y方向中的任一方向上移动时，至少一个传感器可以是激活的。
在本发明的一个实施例中，传感器连接到位于机器人每侧的轮支撑件。如图1中所示，轮支撑件通常将保持两个轮子。激活的轮支撑件使轮子与轨道之间能够接触。在轮子从机器人的主体下降到轨道中的同时，位于机器人的相对的侧上的一对轮支撑件激活。
在本发明的一个实施例中，使用光学传感器。也可以使用用于检测机器人相对于轨道的位置的其他或另外的传感器，例如，声学传感器。不同类型的传感器的组合是可行的。
遥控运载工具还包括连接到传感器的检测和监视装置。这将使得能够在根据设定路线在x方向和y方向上移动运载工具时监视所通过的轨道交叉。
运载工具还包括用于根据所通过的轨道交叉的数量来控制运载工具的驱动的控制器。当接近沿着设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，控制器将使机器人减速。
本发明还包括一种用于追踪遵循设定路线的遥控运载工具或机器人相对于铺设在形成网格的框架结构上的轨道的位置的方法。运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，用于在网格上沿着相应的x方向和y方向移动运载工具。所示方法包括几个步骤。
第一步是接收根据设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息。该信息被发送给遥控运载工具的控制器。
下一步是使附接到运载工具的传感器指向沿着运载工具的路线的轨道。这在上面描述并在图2中示出。
一个实施例包括将至少一个传感器附接到机器人的一侧，即，在机器人的x方向上的一侧，并且将另一传感器附接到另一侧，即，在机器人的y方向上的另一侧，其中，机器人的x方向和y方向对应于机器人正在移动所沿着的轨道的网格结构的x方向和y方向。
所述方法的另一实施例包括将至少一个传感器附接到轮支撑件。通过这样做，传感器将下降到轨道部分中，并且当它所连接到的轮支撑件激活(即，建立了轮与轨道之间的接触)时，传感器将更接近它所指向的轨道。
当机器人沿着轨道移动时，它将在从开始位置到停止位置的途中通过一个或多个交叉处。
图3示出这一原理：其中，配备有光学传感器的机器人接收来自轨道的反射光。当机器人移动通过轨道交叉时，由于没有光被反射，因此反射的光的强度将下降。
本发明的下一步是检测和监视在根据设定路线在x方向和y方向上移动运载工具时所通过的轨道交叉。轨道交叉的检测基于测量的反射光的强度。如果使用其他类型的传感器，则检测基于对接收信号的变化的检测。
图4示出当在铺设为网格结构的轨道的x方向和y方向上移动机器人时产生的光学传感器信号。基于传感器信号，机器人能够将轨道保持在所通过的轨道交叉的数量。
图4A示出轨道交叉的示例，其中，在x方向上存在双轨道，并且在y方向上存在单轨道。在x方向上运行的机器人将具有指向y方向的传感器(参照图3)。因此，传感器将检测单轨道构造。当机器人在y方向上运行时，传感器将检测双轨道构造。图4A中的字母B和C指的是图4B和4C中所示的相应信号。
图4B示出当机器人在图4A中所示的y方向上运行时的光强度(I)与时间(t)的关系。如图中所示，如果传感器从其指向的轨道接收到强反射信号，则光强度将是高的。当传感器通过轨道交叉时，由于没有反射信号，因此信号将下降。由于双轨道构造，因此将发生反射光的强度的临时峰值。在通过轨道交叉之后，反射信号的强度I将再次变高，直到下一个轨道交叉。
图4C示出如图4B中所示的类似的反射信号，但由于单轨道构造而使得检测信号中仅有一次下降。
本发明的最后一步是当所通过的轨道交叉的数量接近沿着设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数时向控制器发送信号，控制机器人的轮子的驱动。
以这种方式，控制器可以在机器人将要改变方向的下一个交叉处之前控制机器人的精确减速。
本发明的一个实施例包括：布置如上所述的放置在包括成组轮子的激活的(active)轮支撑件上的传感器，以用于检测轨道交叉；以及布置位于未激活(passive)的轮支撑件上的传感器，以用于测量距下一轨道交叉的距离。这可以用于提供预警信号，告诉控制器下一个轨道交叉即将到来。
根据本发明的一个实施例，传输到控制器的信号可以用于执行运载工具的减速和加速的精确控制，以沿着x方向和y方向遵循设定路线。
下面描述如何在上述遥控运载工具上实现本发明的方法的示例。
铺设在形成网格的框架结构上的轨道可以与电子表格中的单元类似地寻址。例如，如果存储网格包括用于存储箱的100个列或单元，则每个单元可以被赋予唯一的标识。在x方向上具有10个单元并且在y方向上具有10个单元的网格将制成在100个单元上运行的二维轨道构造。
当控制机器人的移动时，控制器将对机器人要从哪个单元拾取箱以及要将箱放入哪个单元保持追踪。基于此，控制器将建立机器人所遵循的路线。
例如，如果机器人要从单元C2拾取箱，并要将其放置在单元H8中，并且单元C8和H2被其他机器人阻挡，则控制器可以设置以下路线。路线的第一段是从C2到C5，下一段是从C5到H5，最后一段是从H5到H8。根据上述路线，机器人必须启动和停止三次。它将首先在y方向上驱动，然后在x方向上驱动，最后在y方向上驱动。机器人将接收根据所述路线的在每个开始位置和停止位置之间通过的轨道交叉的数量。
附接到机器人的传感器和包含在机器人中的检测装置将检测在每个方向上通过的轨道交叉的数量。当通过的交叉的数量接近于在每段路上通过的轨道交叉的总数时，信号被发送到控制器，控制机器人的运动。以这种方式，控制器将准确知道何时应开始减速以及加速的速率和持续时间。
根据本发明，机器人的位置通过集成的追踪装置检测，追踪装置用于检测相对于在铺设为网格结构的轨道在x方向和y方向上通过的交叉的数量。
本发明的特征还可以在包括在机器人中或在外部装置中的其他距离测量装置中使用。
根据本发明的所述方法将提供一种检测机器人相对于框架结构的位置的简单而精确的方法。这使得机器人能够在铺设在框架结构上的轨道上快速有效地移动。

Claims (10)

1.一种用于追踪遥控运载工具相对于轨道的位置的方法，所述遥控运载工具遵循设定路线，所述轨道铺设在形成网格的框架结构上，所述运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，以用于在所述网格上的相应的x方向和y方向上移动所述运载工具，所述方法包括：
-接收根据所述设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息；
-使附接到所述运载工具的传感器指向沿着所述运载工具的所述路线的所述轨道上；
-当根据所述设定路线在x方向和y方向上移动所述运载工具时，检测和监视所通过的轨道交叉；
-当所通过的轨道交叉的数量接近沿着所述设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，向控制器发送信号，控制所述运载工具的所述轮子的所述驱动器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将至少一个传感器附接到所述机器人的在x方向上的一侧，并且将另一传感器附接到所述机器人的在y方向上的另一侧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述至少一个传感器附接到轮支撑件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，布置放置于激活的轮支撑件上的传感器，以用于检测轨道交叉，所述激活的轮支撑件包括在所述轨道上运行的成组的轮子；布置位于未激活的轮支撑件上的传感器，以用于测量距下一轨道交叉的距离。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，使用发送到所述控制器的信号，以用于执行沿着x方向和y方向的遵循所述设定路线的所述运载工具的减速和加速的精确控制。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用光学传感器。
7.遥控运载工具，用于追踪所述运载工具的相对于轨道的位置，所述运载工具遵循设定路线，所述轨道铺设在形成网格的框架结构上，所述运载工具具有连接到驱动器的第一组轮子和第二组轮子，以用于在所述网格上的相应的x方向和y方向上移动运载工具，所述运载工具包括：
-用于接收根据所述设定路线的在x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的数量的信息的装置；
-传感器，附接到所述运载工具并且指向沿着所述运载工具的路线的轨道；
-检测和监视装置，用于在根据所述设定路线在x方向和y方向上移动所述运载工具时监视通过的轨道交叉；
-控制器，用于在所通过的轨道交叉的数量接近沿着所述设定路线的在相应的x方向和y方向上的在开始位置与停止位置之间通过的轨道交叉的总数量时，控制运载工具的所述驱动器。
8.根据权利要求7所述的遥控运载工具，其中，至少一个传感器连接到所述机器人的在x方向上的一侧，另一传感器连接到所述机器人的在y方向上的另一侧。
9.根据权利要求8所述的遥控运载工具，其中，所述至少一个传感器连接到轮支撑件。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的遥控运载工具，其中，所述传感器为光学传感器。
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