CN111747352A - 由两轮自动引导车辆支撑的升降装置 - Google Patents

Abstract

一种移动式升降装置，所述装置具有联接至细长的升降臂的平台，所述细长的升降臂通过在所述升降臂的中央部分处的铰链以交叉构造布置，这使得当所述平台升高或降低时，所述升降臂能够以交叉剪式的方式旋转。所述升降臂的下端联接至自动引导车辆，所述自动引导车辆朝向彼此移动以升高所述平台，彼此远离移动以降低所述平台。致动联接到所述升降臂的锁定机构，以防止所述升降臂移动进而锁定所述平台的高度。

Description

由两轮自动引导车辆支撑的升降装置

技术领域

本申请的技术领域是机器人化制造中的技术流程、产品设计和装配优化的物理操作。

背景技术

剪式升降设备已用于升高和降低平台。剪式升降机可具有以交叉构造布置的升降臂，升降臂具有联接至该升降臂的中心部分的铰链。升降臂的上端可以联接到平台，升降臂的下端可以联接到具有轮子的单个整体可移动结构。联接到升降臂的致动器用于使升降臂在更水平的方向和更竖直的方向之间移动。当升降臂处于水平方向时，平台下降，而当升降臂处于竖直方向时，平台升高。

现有的剪式升降设备的共同缺点是，它们需要附加的专用升降机构来移动升降臂并升高平台。升降机构可以是液压或电动马达，而该液压或电动马达被并入自动引导车辆(automatic guided vehicle,AGV)设计中的线性致动器中。升降机构是需要电源和维护的附加结构。需要一种无需专用升降机构的简化的升降装置。

发明内容

一种移动式升降装置，所述移动式升降装置具有联接到细长的升降臂的平台，所述升降臂升高和降低所述平台。两个AGV由AGV控制器控制，以将所述移动式升降设备移动到任何目的地。所述平台的升高和降低基于两个AGV之间的距离。所述两个AGV可以联接到支撑所述平台中心线的升降臂。所述AGV可以具有从AGV的上表面延伸到升降臂的旋转联接器。所述升降臂的上端可以联接到所述平台的下表面。例如，第一升降臂的上端可以联接至铰链，所述铰链固定至所述平台的端部，并且第二和第三升降臂的上端可联接至在所述平台的相对侧上的滑动机构。所述滑动件允许第二和第三升降臂的上端在所述平台升高时朝向中心线向内移动，在平台降低时向外移动。

所述升降臂可以交叉模式布置，其中第一升降臂的上端联接至所述平台的一端上的铰链，并且第二升降臂和第三升降臂的上端联接至所述平台的第二端，所述第二端在所述第一端的相对侧。所述升降臂的中心部分联接至铰链，当所述平台升高或降低时，所述铰链允许所述升降臂以交叉剪式的方式旋转。可以在所述升降臂上附接锁定机构，以防止所述平台在发生电源故障或AGV控制故障时意外掉落。在一个实施例中，所述锁定机构可以附接到所述升降臂的中央铰链部分。在另一个实施例中，所述锁定机构可以附接到所述滑动件，以防止第二和第三升降臂的上端移动。

附图说明

图1示出了在两个AGV上的升降平台的透视图。

图2示出了在两个AGV上处于升高位置的升降平台的侧视图。

图3示出了在两个AGV上处于降低位置的升降平台的侧视图。

图4示出了在两个AGV上处于降低位置和升高位置的升降平台的侧视图。

图5示出了具有锁定机构的升降臂的透视图。

图6示出了在两个AGV上处于部分升高位置的具有锁定机构的升降平台的侧视图。

图7示出了具有锁定机构的轨道的仰视图。

图8示出了在四个AGV上的升降平台的透视图。

图9示出了AGV上的连接机构的正视图。

具体实施方式

图1示出了移动式升降装置101的实施例的下部透视图，所述移动式升降装置101具有平台103，平台103联接至细长升降臂111、113、121，升降臂111、113、121升高和降低平台103。在该示例中，升降臂111、113、121以交叉模式布置，第一升降臂121的上端联接到平台103的一端上的铰链，第二升降臂111和第三升降臂113的上端联接到平台103的第二端，所述第二端在所述第一端的相对侧。第二升降臂111和第三升降臂113彼此平行，并且第一升降臂121可以位于第二升降臂111和第三升降臂113之间。升降臂111、113、121的中心部分联接到臂铰链131，该臂铰链131允许第一升降臂121相对于第二升降臂111和第三升降臂113绕臂铰链131旋转。

在示出的示例中，第一升降臂121的上端联接至上部铰链115，该上部铰链115允许第一升降臂121相对于平台103旋转。升降臂121的下端联接至第一下部铰链129，第一下部铰链129允许第一升降臂121相对于第一AGV 127绕水平轴线旋转。第二升降臂111和第三升降臂113的下端连接至第二下部铰链119，第二下部铰链119允许第二升降臂111和第三升降臂113相对于第二AGV 117绕水平轴线旋转。第一AGV 127中的竖直联接器(coupling)允许第一升降臂121和第一下部铰链129相对于第一AGV 127绕竖直轴线旋转。第二AGV 117中的竖直联接器允许第二升降臂111和第三升降臂113相对于第二AGV117绕竖直轴线旋转。在一个替代实施例中，第三升降臂113平行于第一升降臂121，而不是平行于第二升降臂111，第三升降臂113的上端联接至平台103的下前部的铰链115，第三下端联接至第一AGV 127。

第二升降臂111和第三升降臂113的上端联接至滑动件125，滑动件125在沿着平台103的一部分长度延伸的轨道126内滑动。滑动件125联接至第二升降臂111和第三升降臂113的上端。轨道126可以将滑动件125以及第二升降臂111和第三升降臂113的上端牢固地保持在平台103的底部。在一个实施例中，轨道126可具有两个“C”形截面导轨(rail)，其位于滑动件125的相对外侧上，滑动件125在轨道126内移动，这防止了滑动件125与平台103竖直分离。

滑动件125在轨道126内移动并且可以具有各种设计。在另一个实施例中，滑动件125可以具有由低摩擦材料、例如特氟隆、Delrin或其他润滑聚合物材料制成的表面，所述表面抵靠轨道126滑动。在其他实施例中，滑动件125可以具有轮子、轴承或衬套，所述轮子、轴承或衬套以低摩擦移动抵靠在轨道126上滚动。在其他实施例中，可以使用任何其他滑动机构将第二升降臂111和第三升降臂113的上端联接至到平台103，并允许所述的移动。

移动式升降装置101由具有两个单独轮子的机器人支撑，该机器人可以是自动引导车辆(AGV)117、127，所述AGV 117、127独立地操作并且不彼此刚性联接。在所示的示例中，AGV 117、127可各自具有两个轮子363，所述轮子分别由电动机353驱动。在一个实施例中，电动机353可以是无刷直流(BLDC)电动机。电动机353由可充电电池供电，并由电动机控制器控制。所述电动机控制器可以包括主控制器电路和电功率切换机构。所述电动机控制器可以包括通用中央处理器(CPU)、例如Arduino控制器，和通用输入/输出(GPIO)安装的驱动程序。对于安装在移动式升降装置101上的其他设备(例如，升降锁、摄像机、传感器等)，CPU可能还充当控制单元的角色。

AGV还可以包括无线网络通信方式。例如，通信机制可以是射频(RF)设备，例如Wi-Fi机制或任何其他RF通信收发器系统。这些控制可用于更改每个平台使用的两个AGV之间的间距，以升高和降低平台。在一个实施例中，系统控制器可以将导航控制发送到多个AGV，并且每个AGV可以将位置信息发送回系统控制器，以反馈多个AGV的位置。为了转动每个AGV，一个轮子可以比相对侧的轮子更快地旋转。例如，当左轮旋转得比右轮快时，所述AGV将向右转。AGV可以在平台下自由旋转。可以控制后部AGV使其保持固定的方向，并与平台对准(alighted with)，从而使后部AGV跟随前部AGV。在一个实施例中，AGV可以将放置在平台上的有效载荷(payload)移动到有效载荷装载/卸载位置。可以如上所述那样将平台垂直移动到期望的高度，并且机器人机构可以从所述平台装载或卸载有效载荷。

图2示出了处于升高平台103构造的移动式升降装置101的侧视图。铰链可各自具有垂直于所示的平台103长度并且彼此平行的旋转轴。第二升降臂111和第三升降臂113的上端联接至所述滑动件。在升高位置，滑动件、第二升降臂111和第三升降臂113的上端向内朝平台103的中心移动。类似地，AGV 127向内朝平台103的中心移动。

图3示出了处于完全降低的平台103构造的移动式升降装置101的侧视图。在降低位置，滑动件、第二升降臂111和第三升降臂113的上端向外朝平台103的一端移动。在此示例中，第一升降臂121、第二升降臂111和第三升降臂113均处于水平和平行方向。

图4示出了移动式升降装置101的另一侧视图，其示出了平台103完全升高和完全降低的位置之间的差异。注意，在该示例中，当平台103处于升高和降低的构造，AGV 117不移动。当平台103处于降低位置时，第一AGV 127和第二AGV 117之间的间隔为距离X，其代表第一AGV 127和第二AGV 117之间的最大扩展分离距离。距离X可以是预定的最大分离距离。当平台103处于完全升高的位置时，平台103高度为Z，第一AGV 127和第二AGV 117之间的间隔为距离X’，其可以表示最小分离距离。

可以通过AGV控制器191无线控制移动式升降装置101的第一AGV 127和第二AGV117的移动。在降低位置，控制器191可以通过仅由(前导的)第一AGV 127和(跟随的)第二AGV 117的移动来移动移动式升降装置101。牵引力会使第二AGV 117与第一AGV127分离，并且分离距离始终为X。当控制器191指示第一AGV 127和第二AGV 117朝向彼此移动时，平台103可以升高到Z并且分离距离是X'。当控制器191指示第一AGV 127和第二AGV 117保持彼此之间的X’距离时，平台103随着AGV 117、127的移动而保持升高的高度Z。

对于控制器191，更常见的控制方案是在平台103处于降低位置的情况下，将移动式升降装置101移动到有效载荷装载区域。控制器191然后可以使AGV 117、127朝向彼此移动以将平台103升高到所需的高度Z。有效载荷可以被放置在平台103上，并且控制器191随后可以使AGV 117、127彼此远离移动以降低平台103，以便移动式升降装置101能够将有效载荷以降低的、更稳定的位置运输到目的地。在目的地，控制器191可以再次使AGV 117、127朝向彼此移动，以将平台103升高到所需的高度Z，以便可以从平台103移除有效载荷。

图5示出了第一升降臂121、第二升降臂111和第三升降臂113的透视图。在该示例中，第二升降臂111和第三升降臂113的上端联接至滑动件125，滑动件125是能够在联接到平台103底部的轨道内滚动的轮子。第一升降臂121、第二升降臂111和第三升降臂113的中心部分联接至铰链131，铰链131允许第一升降臂121相对于第二升降臂111和第三升降臂113旋转。

锁定机构151可以联接到第一升降臂121，锁定机构151伸出和缩回销153。当锁定机构151缩回销153时，第一升降臂121可以相对于第二升降臂111自由旋转运动。在伸出位置，锁定机构151可以伸出销153，销153可以穿过孔163，以防止第一升降臂121相对于第二升降臂111旋转。

在一个实施例中，锁定机构151附接到第一升降臂121，具有多个孔163的板结构161联接到第二升降臂111。在所示的示例中，板161中的多个孔163可以以放射状布置，其中每个孔163具有相同的内径，并且每个孔163具有相同的、到铰链131的旋转中心距离。板161可以平行于第二升降臂111。当发生电源故障时，锁定机构151可伸出销153；当电源可用并控制锁定机构151缩回销153时，锁定机构151可缩回销153。如果任一支撑AGV发生电源故障，则由第一升降臂121、第二升降臂111和第三升降臂113支撑的平台将保持在升高位置并且不会塌陷。承载重物的平台失控崩塌可能会损坏平台上的产品、升降机构和/或AGV。

销153放置在每个不同的孔163中可以各自具有不同的平台103锁定高度。在该示例中，当将销153插入最低的孔163中时，可以实现最高的锁定平台高度。相反，当将销153插入最高的孔163(最靠近平台103的孔163)时，可以实现最低的锁定平台高度。在完全降低的位置，由于平台103已经处于最低位置，并且在AGV发生电源故障时也不会掉落，因此锁定机构151无需将销153放入孔163中。

图6示出了联接至第一AGV 127和第二AGV 117的升降机构的侧视图，升降机构可以与锁定机构151协同的方式移动。可以采取特定的步骤顺序以将平台103锁定在期望的高度。锁定机构151可以缩回销153，从而解锁锁定机构151，第一升降臂121可以绕铰链131相对于第二升降臂111旋转，并且平台103可以竖直移动。

然后，可以控制AGV 117、127来移动平台103，使AGV 117、127朝向彼此移动以使它们分开特定的距离。该被控制的距离可以小于完全降低的位置，并大于完全升高的位置。当第一AGV 127和第二AGV 117分开的距离与平台103的目标高度位置相对应时，如所描述的，锁定机构151可以伸出销153，销153可以穿过对准的孔163并锁定平台103的高度。

如果孔163未对准，则将需要调整AGV 117、127之间的距离。在一个实施例中，锁定机构151可以检测销153何时伸出但尚未插入穿过孔163。AGV 127可以对这种情况做出响应，AGV 127通过非常缓慢地朝向AGV 117移动或远离AGV 117移动直到销153与孔163对准并且伸出销153到孔163中。一旦销153插入孔163中，升降机构被锁定，第一升降臂121不能相对于第二升降臂111绕铰链131旋转，并且平台103不会垂直移动。

放置在平台103上的物体的重量以及平台103本身的重量将导致孔163产生剪切力，因为它试图移除与销153位置对准的状态。因此，为了使锁定机构151脱离接合，可以控制AGV117、127朝向彼此移动，使得第一升降臂121和第二升降臂111少量旋转，从而使得销153与孔163对准。由于销153上的剪切力被去除，可以致动锁定机构151以从孔163中缩回销153，然后第一升降臂121和第二升降臂111可以自由旋转。

在另一实施例中，高度锁定机构171可以联接到轨道126，并且一系列孔177可以形成在轨道126的侧面。锁定机构171可以联接到一系列弹簧加载的销175，销175与每个孔177对准。当锁定机构171处于解锁构造时，销175全部缩回，并且滑动件125可以在轨道126内自由移动，第一升降臂121可以相对于第二升降臂111绕铰链131旋转。当锁定机构171处于锁定构造时，销175通过无阻碍的孔177进入轨道126。与滑动件125对准的销175不会进入轨道126。然而，销175会在滑动件125的相对侧上进入轨道126，并防止滑动件125在轨道126中移动。插入的销175还将防止第一升降臂相对于第二升降臂绕着铰链旋转，这也将防止平台103垂直移动。当电源可用时，锁定机构171可以处于锁定或解锁构造，而当电源不可用时，锁定机构171处于锁定构造。

尽管已经将装置描述为具有安装在平台的中心线下方的两个AGV，但是在其他实施例中，如图8所示，四个或更多AGV 117、127可以在较大平台104下以并联构造使用，这可以增加平台稳定性。平台104的形状可以是矩形或正方形，并且AGV 117、127可以粗略地定位在正方形或矩形平台104的各个角部处。AGV 117、127可以布置成使得升降机构的升降臂111、113、121可以基本彼此平行。可以控制AGV 117、127，以使得相对的升降机构可以协同的方式(in a coordinated manner)操作，从而使平台104的两侧以相同的速率同时升高和降低，使得平台104在垂直方向移动时始终与地面平行。在一个实施例中，诸如加速度计之类的传感器可以安装在平台上以测量平台的水平对准。如果检测到对准误差，则可以调节AGV 117、127以校正对准误差。一旦升降机构将平台104升高到期望的高度，就可以接合锁定机构，从而能简单维持平台104的平面对准。

图9示出了AGV 127的实施例的正视截面图，其中第一升降臂121联接至第一AGV铰链129。轴130可以延伸穿过第一升降臂121的下端并限定水平旋转轴线。第一AGV铰链129可以联接到竖直轴217，竖直轴217可以绕AGV 127顶部的竖直轴线旋转。轴217可以是具有圆柱形外表面的圆柱形结构，其向下延伸到头管(head tube)203中，头管203联接到AGV的上部中央部分。在所示的实施例中，头管203可以结合到AGV的框架。

轴承安装在头管203中以允许轴217平滑地旋转。在一个实施例中，上径向轴承207安装在头管203的上圆柱表面内，下推力轴承(lower thrust bearing)205安装在头管203的上圆柱表面内。上径向轴承207的外径可以与头管203的上圆柱形表面的内径大致相同，并且下推力轴承205的外径可以与头管203的下圆柱形表面的内径大致相同。

支架筒(holder cup)213安装在上径向轴承207和下推力轴承205内。支架筒213可具有上圆柱形表面和下圆柱形表面。支架筒213的上圆柱形表面的外径可以与上径向轴承207的内径基本相同，并且支架筒213的下圆柱形表面的外径可以与下推力轴承205的内径基本相同。可以将锁紧环209压缩并放置在上径向轴承207上方的头管203的内径内。然后，可以将锁紧环209放置在头管203的内径中形成的凹槽中，以保持头管203中的上径向轴承207、支架筒213和下推力轴承205。在一个实施例中，防尘罩231可以放置在上径向轴承207上方以防止周围颗粒的污染。防尘罩231可在上径向轴承207上方的头管内径中抵靠支架筒213的上部放置。在一个实施例中，支架筒213围绕具有内凹圆柱形表面的弹性体(elastomer)211。圆柱形金属壳219放置在弹性体211的凹圆柱形表面中，当AGV 127从轴217、升降机构和平台104上移除时，圆柱形金属壳219为轴217提供滑动表面。上径向轴承的内径的下表面可以与突出部相邻，以便在锁定环209已被安装在头管203中之后，防止支架筒213被从头管203向上拉出。

尽管图示和描述AGV使用上径向轴承207和下推力轴承205为球轴承，但是在其他实施例中，可以使用其他允许轴217在头管203内在轴向和径向载荷下以低摩擦自由旋转的其他旋转机构，例如衬套(bushing)、滚针轴承、滚子轴承、滚子推力轴承或任何其他机构。

在各种实施例中，本发明包括大致如本文所描绘和描述的组件、方法、过程、系统和/或装置，包括各种实施例、其子组合及其子集。本领域技术人员将理解如何制作和使用本发明。在各种实施例中，本发明包括在缺少本文或各种实施例中未描绘和/或描述的项目的情况下提供的设备和过程，也包括缺少在先前设备或过程中可能已经使用的项目(例如，出于提高性能、简化操作和/或降低实施成本)的情况下提供的设备和过程。相反，如所附权利要求所反映的，在少于任何单个前述公开的实施例的所有特征时也存在创造性层面。

Claims (15)

1.一种升降装置，其特征在于，所述升降装置包括：

平台；

第一升降臂，所述第一升降臂具有第一上端，所述第一上端联接至在所述平台下表面的铰链；

第二升降臂，所述第二升降臂具有第二上端，所述第二上端联接至滑动件，所述滑动件在安装在所述平台下表面上的轨道内移动；

升降臂铰链，所述升降臂铰链联接到所述第一升降臂和所述第二升降臂的中心部分；

第一自动引导车辆AGV，所述第一AGV具有第一联接器，所述第一联接器附接至所述第一升降臂的第一下端；以及

第二AGV，所述第二AGV具有第二联接器，所述第二联接器附接至所述第二升降臂的第二下端；

其中，所述升降装置具有降低构造和升高构造；处于所述降低构造时，所述平台降低，且所述第一联接器与所述第二联接器之间的距离保持在最大预定距离；处于所述升高构造时，所述平台升高，且所述第一联接器与所述第二联接器之间的距离小于所述最大预定距离并等于最小预定距离。

2.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

旋转联接器，所述旋转联接器具有竖直旋转轴，所述竖直旋转轴在所述第一升降臂的第一下端和所述第一AGV之间。

3.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

旋转联接器，所述旋转联接器具有竖直旋转轴，所述竖直旋转轴在所述第二升降臂的第二下端和所述第二AGV之间。

4.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述滑动件具有：

轮子，所述轮子抵靠在所述轨道的内表面滚动；或

轴承，所述轴承抵靠在所述轨道的内表面滚动；或

低摩擦表面，所述低摩擦表面抵靠在所述轨道的内表面滑动。

5.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

第三升降臂，所述第三升降臂具有第三上端和第三下端，所述第三上端联接至所述平台下前部的铰链，所述第三下端联接至所述第一AGV，其中所述第三升降臂平行于所述第一升降臂。

6.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

第三升降臂，所述第三升降臂具有第三上端和第三下端，所述第三上端联接至所述平台下后部的滑动件，所述第三下端联接至所述第二AGV，其中所述第三升降臂平行于所述第二升降臂。

7.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述平台具有平坦的上表面。

8.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

控制器，所述控制器用于控制所述第一AGV和所述第二AGV的移动；

其中，所述控制器控制所述第一AGV和所述第二AGV而使所述第一联接器和所述第二联接器朝向彼此移动以升高所述平台，并控制所述第一AGV和所述第二AGV而使所述第一联接器和所述第二联接器彼此远离移动至所述最大预定距离以完全降低所述平台。

9.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

控制器，所述控制器用于控制所述第一AGV和所述第二AGV的移动；

其中，所述控制器控制所述第一AGV和所述第二AGV独立移动，同时保持所述第一联接器和所述第二联接器之间的预定距离。

10.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

控制器，所述控制器用于控制所述第一AGV和所述第二AGV的移动；

其中，所述控制器控制所述第一AGV和所述第二AGV独立移动，同时保持所述第一联接器和所述第二联接器之间的固定距离小于所述最大预定距离。

11.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

第三升降臂，所述第三升降臂具有第三上端，所述第三上端联接至所述平台的下表面；

第四升降臂，所述第四升降臂具有第四上端，所述第四上端联接至所述平台的下表面的第二滑动件；

第二升降臂铰链，所述第二升降臂铰链联接至所述第三升降臂和所述第四升降臂的中心部分；

第三自动引导车辆AGV，所述第三AGV具有第三联接器，所述第三联接器附接到所述第三升降臂的第三下端；以及

第四AGV，所述第四AGV具有第四联接器，所述第四联接器附接到所述第四升降臂的第四下端。

12.根据权利要求11所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

控制器，所述控制器用于控制所述第一AGV、所述第二AGV、所述第三AGV和所述第四AGV的移动；

其中，所述控制器控制所述第一AGV和所述第二AGV保持所述第一联接器和所述第二联接器之间的固定距离，并且所述控制器控制所述第三AGV和所述第四AGV保持所述第三联接器和所述第四联接器之间的固定距离。

13.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

锁定机构，所述锁定机构联接至所述第一升降臂和所述第二升降臂，其中所述锁定机构具有防止所述第一升降臂相对于所述第二升降臂绕所述铰链旋转的锁定位置，并且所述锁定机构具有允许所述第一升降臂相对于所述第二升降臂绕所述铰链旋转的解锁位置。

14.根据权利要求1所述的升降装置，其特征在于，所述升降装置还包括：

锁定机构，所述锁定机构联接至所述轨道，其中所述锁定机构具有防止所述滑动件和所述第二升降臂相对于所述平台移动的锁定位置，以及允许所述滑动件和所述第二升降臂相对于所述平台移动的解锁位置。

15.根据权利要求13或14所述的升降装置，其特征在于，所述锁定机构包括多个孔和销，所述销在所述锁定位置插入穿过所述多个孔中的一个孔，以及所述销在所述解锁位置缩回。

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