CN112591675A

CN112591675A - 用于待输送的负载的设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具

Info

Publication number: CN112591675A
Application number: CN202011050298.9A
Authority: CN
Inventors: F·勒特林; A·海姆; J·席尔德
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-04-02
Also published as: DE102019215176A1

Abstract

本发明涉及一种用于待输送的负载（2）的地面运输工具（1），其设置用于无驾驶员的自主行动的运行，所述地面运输工具至少包括：控制系统（3），其控制和操纵所述地面运输工具（1）；测评单元（4），其产生用于使所述地面运输工具（1）停住的信号，其中，用于识别待装载的负载（2）的间距的探测装置（5）连接到控制系统（3）上，其中，探测装置（5）包括至少一个传感器，并且其中，控制系统（3）被设置用于根据距待接收的负载（2）的间距来切换地面运输工具（1）的行驶速度。

Description

用于待输送的负载的设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具

技术领域

本发明涉及一种用于待输送的负载的地面运输工具（自动导引运输工具、AGV），该地面运输工具设置用于无驾驶员的自主行动的运行。本发明尤其应用于输送负载的机器人运输工具中。也包括升降式地面运输工具和非堆叠式升降车以及相应的组合。

背景技术

随着自动化技术的进步，对负载的操作越来越重要。

通过感应式传感器件探测待接收的负载的自主的地面运输工具必须由于常用的感应式传感器件的作用范围限制（约1cm）而非常早地以强烈降低的速度接近负载（尤其在考虑反应时间和/或制动时间的情况下）。此外，在没有识别到在超级市场（用于负载的放置区域或存放区域）中的待接收的负载（在传感器的识别区域中没有足够的感应作用的材料）时存在这样的危险，即，地面运输工具将存在的输送货物从超级市场中移出。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，提供一种用于待输送的负载的、被设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具，所述地面运输工具减轻或者甚至避免所述缺点。尤其地，应当以结构上简单的方式实现在负载接收过程中的安全速度的提高。尤其地，通过防止输送货物从超级市场中移出来实现人员保护的提高。此外，为了防止碰撞，应安全地停止地面运输工具的运动。

这些任务利用根据独立权利要求的地面运输工具来解决。本发明的其它设计方案在从属权利要求中给出。应当指出的是，说明书特别是结合附图实施本发明的其他细节和改进方案，这些细节和改进方案可以与权利要求中的特征组合。

一种用于待输送的负载的、设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具对此作出贡献，该地面运输工具至少包括：

- 控制系统，其控制和操纵所述地面运输工具，

- 测评单元，其产生用于使地面运输工具停住的信号，其中，用于识别待装载的负载的间距的探测装置连接到控制系统上，其中，探测装置包括传感器，并且其中控制系统设置用于根据距待接收的负载的间距（尤其主动地或自动地）切换地面运输工具的行驶速度。

在此提出的地面运输工具具有的优点是，待接收的负载通过感应式传感器予以识别。由于感应式传感器的作用范围限制（1cm），AGV以强烈减小的速度（仅）接近负载的最后一厘米。AGV在通过激光扫描仪识别到输送车（滑动台架、Dolly）与通过感应式传感器识别到负载之间所经过的路段例如为约80cm。安全速度的提高通过如下方式实现，即，该路段的第一个70cm借助于安全的车轮测距（例如通过激光扫描仪）来监控并且随后才降低速度。防止输送货物从超级市场中移出并且随之而来的对人员保护的提高通过如下方式来实现，即在未识别到待接收的负载时借助于安全的车轮测距在总共90cm之后结束AGV的向后行驶。

无驾驶员的地面运输工具可以是确定用于主动行驶的、动力驱动的运输工具，必要时包括任意的挂车。为此，地面运输工具可以与地面中或周围环境中的预先给定行驶路线的导引系统配合作用。

“负载”是指待操作的物体，包括其质量、尺寸、状态和/或布置方式。负载可以（仅）由装载货物组成。负载还可以包括装载货物和用于装载货物的输送装置，例如输送车、托盘、手推车（Bodenroller）等。能够由地面运输工具实施的“负载操作”尤其理解为提升、下降、负载转移和/或负载处理。

控制系统具有自动装置作为内容物，该自动装置控制（例如激活/去激活）并且操纵（必要时通过传感器监控）地面运输工具及其所属的装置。无驾驶员的地面运输工具的系统包括如下控制系统，该控制系统可以是地面运输工具的一部分和/或与其分开。控制系统可以包括如下计算单元，该计算单元设置在地面运输工具中或地面运输工具上。

测评单元可以与传感器系统（例如探测装置）优选导电地和传导数据地连接并且设置用于处理其信号。测评单元尤其设置用于对传感器系统的或探测装置的数据进行分析，从而能够明确地检测或确定朝待接收的负载的间距（在地面运输工具后面的区域中）。借助于测评单元中确定的间距可以利用预先给定的（例如存储的和/或设定的）参数来调整或影响，其中，然后也将调控信号传送给控制装置并且在此可以通过测评单元来影响地面运输工具的运行。测评单元可以是单独的（电子）设备，但测评单元也可以是用于操控地面运输工具本身的控制系统的一部分。在测评单元和控制器以及传感器系统之间的（至少）一个传导数据的连接可以有线或无线地实现。

探测装置设置用于产生如下信号，该信号表示地面运输工具的（向后的）周围区域。该信号可以由测评单元解释并且引起给控制系统的指令，通过其能够使地面运输工具借助于制动系统在预先给定的运行条件下停住，尤其是在低于距（识别的、预先定义的）物体上的可预先给定的安全间距之前停住。用于识别位于（向后的）行驶路径中的负载的探测装置连接到测评单元和/或控制装置上。

探测装置具有（至少）一个传感器，该传感器被设置成和设置用于识别（待接收和/或保持的）负载在地面运输工具的装载区域中的布置方式和/或用于监控地面运输工具的（向后的）周围区域，并且该传感器尤其是连接到控制系统上。

探测装置尤其设置用于监控保护区和/或报警区，即在那里检测在地面运输工具的（向后的）行驶期间进入的人员、物体等。根据行驶方向、速度和/或转向偏转可以监控不同地预先定义的区域。每个预先定义的区域可以由一个报警区和一个保护区组成，其中必要时也可以预先给定多个报警区和/或保护区。如果一个报警区被中断，则测评单元可以促使地面运输工具（仅）降低速度（而不直接停止）。如果一个保护区被中断，则测评单元（自动地，即尤其是在没有人员的主动作用的情况下和/或直接基于测评单元的指示）触发制动功能，其中，例如将驱动装置与电压供给装置分开（可靠地断开转矩（STO））。如果一个保护区不再中断，那么地面运输工具的驱动装置又可以被激活并且因此在例如2秒钟之后自动地继续行驶。

控制系统被设置用于根据距待接收的负载的间距（特别是主动地或自动地）切换地面运输工具的行驶速度，特别是以这样的方式，即，当达到第一间距时，启动第一速度减小，并且当达到第二间距时，启动第二速度减小。在此，第一和/或第二间距可以通过传感器和/或通过计算来测定，优选地，两个间距利用不同的传感器来测定。优选地，速度在接近负载时多次、尤其两次或三次地减小。在此尤其基于如下方面，即在降低之后暂时地预先给定（基本上）恒定的速度。

距待接收的负载的第一间距，例如距地面运输工具的装载区域的前棱边大约80厘米的距离，可以用激光扫描仪进行识别。如果达到该第一间距，则使（向后）行驶的速度（自动地）减小一个预先给定的值，从而使地面运输工具接着较缓慢地接近。当（通过传感器和/或通过计算）确定已经达到第二间距时，例如距地面运输工具的装载区域的前棱边大约10厘米时，（向后）行驶的速度（自动地）进一步减小预先给定的值，使得地面运输工具随后更缓慢地接近。当由地面运输工具的接近传感器在该地面运输工具的装载区域的前棱边处识别到负载时，于是例如可以实现地面运输工具的行驶运动的停止。

优选地，控制系统包括用于所期望的行驶方向和速度的控制单元、用于运动的控制单元和用于地面运输工具的安全性的控制单元。第一控制单元（机械手控制单元、RobotControl Unit，RCU）、第二控制单元（运动控制单元、Motion Control Unit，MCU）和第三控制单元（安全性控制单元、Safety Control Unit，SCU）可以是控制系统的组成部分。

有利地，传感器系统包括至少一个感应式传感器。感应式传感器可以构造为感应式接近启动器或感应式位移传感器。

优选地，感应式传感器是接近传感器。适宜地，感应式传感器在地面运输工具的向后的端部处布置在邻接区域中或布置在装载区域附近。感应式传感器可以探测地面运输工具上的装载货物、地面运输工具上的输送车（“滑动台架”）或布置在输送车上的装载货物。

适宜地，探测装置包括激光扫描仪。激光扫描仪利用激光来扫描预先给定的周围区域。在此，由扫描仪发射激光射束，该激光射束然后被周围环境、物体或障碍物再次反射并且由接收光学器件再次接收。在此，激光可以通过枢转的偏转镜被转向。确定并且测评激光从扫描仪到重新接收的运行时间，其中，由此可以推断出到扫描区域中的障碍物的间距。也可以生成一种“图像”，其具有多个所检测的物体彼此间的相对方位。由此也可以对周围环境进行更为复杂的分析。传感器系统在此可这样设置，使得感应式传感器（部分地）监控装载区域并且激光扫描仪（部分地）监控邻接的周围区域。

优选地，激光扫描仪布置在地面运输工具的后部，并且必要时朝向反向行驶区域定向。

有利地，激光扫描仪连接到第三控制单元（SCU）上。

优选地，控制系统包括测评单元，或者测评单元集成到控制系统中。

第二控制单元（MCU）和第三控制单元（SCU）适宜地被设置用于，切换地面运输工具的行驶速度。

优选地，控制系统被设置用于通过车轮测距来监控地面运输工具的行驶路径。

有利地，感应式传感器连接到第三控制单元（SCU）上。

通过在此提出的地面运输工具，在机器人运输工具中改善了负载接收。为此，需要包括利用不同传感器来进行的负载识别和可靠测量的移动路径的特定流程（安全的车轮测距）。

因此，地面运输工具也可以设计有用于数据处理的系统，该系统包括用于利用探测装置实施上述方法步骤的器件。尤其地，该系统被设置用于尤其在使用测评单元的情况下借助于探测装置或传感器来确定距待接收的负载的间距，其中

- 根据距待接收的负载的间距（可能多次地）切换地面运输工具的行驶速度，和/或

- 在确定（可预先给定的）不允许的变化的情况下（至少在报警区中）引起地面运输工具的行驶（无延迟的）停止。

作为预防措施，应当指出，通常仅为了区分而用数字（“第一”、“第二”、…）表示元件，并且不需要预先给定元件的依赖性或顺序。关于传感器，这意味着例如，它们的安装（固定的、跟随的）和/或位置（在支架、夹具等上）可以独立于名称自由地选择或根据技术环境来选择。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明和技术领域。在此，相同的构件以相同的附图标记标识。附图是示意性的并且不是为了说明尺寸比例而设置的。参照一个附图的各个细节所阐述的说明是可提取的并且可以与来自其它附图或前述说明的情况自由组合，除非对于本领域技术人员一定得出其它结果或者明确禁止这样的组合。附图中示意性地示出：

图1示出了具有控制系统和探测装置的无驾驶员的自主行动的地面运输工具的俯视图；

图2示出了具有控制系统的框图，在该控制系统上连接有感应式传感器和激光扫描仪；

图3示出了具有装载的负载和激光扫描仪的根据图1的地面运输工具的侧视图；并且

图4a至4e示出了根据图3的具有装载的负载的地面运输工具的俯视图，其具有激光视野和用于运行在此提出的地面运输工具的流程图（Ablaufschema）。

具体实施方式

图1示出无驾驶员的自主行动的地面运输工具1的俯视图，该地面运输工具具有控制系统3、负载传感器6 （方位传感器）和激光扫描仪8。

在此提出的具有用于待输送的负载2（参见图3）的装载区域1.1的地面运输工具1至少包括控制和操纵地面运输工具1的控制系统3和产生用于使所述地面运输工具1停住的信号的测评单元4（参见图2）。探测装置5（参见图2）用于识别负载2的布置方式并且连接到控制系统3上，其中，探测装置5包括作为负载传感器6的感应式传感器和激光扫描仪8。控制系统3包括用于期望的行驶方向和速度的第一控制单元9、用于运动的第二控制单元10和用于地面运输工具1的安全性的第三控制单元11。用12表示用于地面运输工具1的行驶运动的第一马达并且用13表示用于升降装置14 （参见图2）的高度调节的第二马达。用15表示第一旋转感应器（额定转速）并且用16表示第二旋转感应器、例如SIL-2旋转感应器。用A、B表示运动方向。地面运输工具1可以是主动穿梭车（AS）。

图2说明了具有用于在此提出的地面运输工具1的控制系统3的框图。负载传感器6和激光扫描仪8通过测评单元4通过传导数据的连接17连接到电子控制系统3上。第二控制单元10通过第一转速感应器15 （额定转速）与第一马达12连接。第二转速感应器16与第三控制单元11连接。制动系统18连接到控制系统3上，该控制系统可以产生信号到第一马达12上以使地面运输工具1停住。制动系统18也可以单独地或与第一马达12组合地作用于地面运输工具1。此外，用于驱动升降装置14的第二马达13连接到控制系统3上。探测装置5同样可以用于识别升降单元14的定位。用19来表示存储器元件。

图3示出了具有装载的负载2的根据图1的地面运输工具1的侧视图，并且示出了作为负载传感器6的感应式传感器、例如感应式接近传感器。负载传感器6安装在地面运输工具1的装载面1.1的背侧上并且朝负载2的方向定向。在此，负载2由装载货物21和输送车22构成，利用输送车可以输送装载货物21。地面运输工具1的车轮用20.1、20.2和20.3表示。用23.1和23.2表示输送车22的车轮。激光扫描仪8安装在地面运输工具1的后部。激光视野8.1朝向远离地面运输工具1的方向进行定向。

图4a至4e示出根据图2的具有装载的货物的地面运输工具1的俯视图，其具有激光扫描仪8和激光视野8.1和流程图。为此，基本的流程逻辑可以概括如下：

1. 第一控制单元9向传递第二控制单元10传递期望的行驶方向和速度。

2. 第二控制单元10向第三控制单元11进一步传递期望的行驶方向，计算额定转速，并将其传递给马达。

3. 安全的SIL2旋转感应器将马达的实际转速传送给第三控制单元11。

4. 第三控制单元11识别到，后部的激光扫描仪8的报警区25何时触发并且将该激光扫描仪8切换到较窄的保护区24。

5. 第三控制单元11识别到，后部的激光扫描仪8的报警区25何时触发并且将该激光扫描仪8切换到较窄的保护区24。第三控制单元11由实际转速计算移动路径（安全的车轮测距）并且为第二控制单元10预先给定提高的速度v＝100 mm/s。（第三控制单元11的额定速度比第一控制单元9的期望速度优先）

6. 在70cm的安全监控的移动路径之后，第三控制单元11向第二控制单元10预先给定用于通过感应式传感器（负载传感器6）进行识别所需的降低的速度。

7. 在待接收的输送车22 （滑动台架）被感应式传感器识别到之后，第三控制单元11通过第二控制单元10将速度设置为V = 0 mm/s。

8. 如果在总共90cm的安全监控的移动路径之后没有识别到输送车22，则第三控制单元11通过第二控制单元10将速度设置为v＝0 mm/s。

流程具体地：

步骤1：

在识别出待接收的输送车22之后（路段a），切换到较窄的保护区24并且地面运输工具1驶过通过安全的车轮测距来监控的70cm的路段（v＝100 mm/s）（参见图4a、4b）。

步骤2：

此后，由于安装在地面运输工具1的前部结构的后部的后壁上的感应式负载传感器6（“滑动台架探测”传感器）的作用范围限制（大约1cm、路段c），地面运输工具1以减慢的速度向后继续行驶，直到识别到输送车22并且地面运输工具1停住（参见图4c、4d）。

步骤3：

如果由于某种原因没有识别到输送车22，则通过安全的测距确保地面运输工具在最大90cm （路段b）之后中断向后行驶（参见图4e）。

在此提出的无驾驶员的、自主行动的地面运输工具1 （AGV）优选例如应用在工厂、仓库、超级市场或医院中。基于传感器，例如激光扫描仪、感应式接近传感器、超声波传感器和/或3D摄像机，避免碰撞（尤其与人员和/或对象）和/或迷失方向感。输送例如托盘、箱子、架子、零件或者说有或没有输送车（滑动台架）的小型负荷支架（KLT）。

附图标记列表

1 地面运输工具

1.1 装载区域

2 负载

3 控制系统

4 测评单元

5 探测装置

6 负载传感器

7 传感器系统

8 激光扫描仪

8.1 激光视野

9 第一控制单元

10 第二控制单元

11 第三控制单元

12 第一马达

13 第二马达

14 升降装置

15 第一旋转感应器

16 第二旋转感应器

17 传导数据的连接

18 制动系统

19 存储器元件

20.1、20.2、20.3 地面运输工具的车轮

21 装载货物

22 输送车

22.1、22.2、22.3 固定的输送车

23.1、23.2 输送车的车轮

24 保护区

25 报警区

A、B 运动方向

a 第一路段

b 第二路段

c 第三路段。

Claims

1.一种用于待输送的负载（2）的地面运输工具（1），该地面运输工具设置用于无驾驶员的自主行动的运行，所述地面运输工具至少包括：

- 控制系统（3），其控制和操纵所述地面运输工具（1），

- 测评单元（4），其产生用于使所述地面运输工具（1）停住的信号，

其中，用于识别待装载的负载（2）的间距的探测装置（5）连接到控制系统（3）上，其中，探测装置（5）包括至少一个传感器，并且其中，控制系统（3）被设置用于根据距待接收的负载（2）的间距来切换地面运输工具（1）的行驶速度。

2.根据权利要求1所述的地面运输工具（1），其中，所述控制系统（3）包括用于期望的行驶方向和速度的控制单元（9）、用于运动的控制单元（10）以及用于地面运输工具（1）的安全性的控制单元（11）。

3.根据权利要求1或2所述的地面运输工具（1），其中，所述探测装置（5）包括感应式负载传感器（6）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述感应式传感器布置在所述地面运输工具（1）的装载面（1.1）的背侧。

5.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述探测装置（5）包括激光扫描仪（8）。

6.根据权利要求5所述的地面运输工具（1），其中，所述激光扫描仪（8）布置在所述地面运输工具（1）的后部。

7.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述激光扫描仪（8）连接到所述第三控制单元（10）上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述控制系统（3）包括测评单元（4）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述第二控制单元（9）和所述第三控制单元（10）设置用于切换所述地面运输工具（1）的行驶速度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述控制系统（3）被设置用于通过车轮测距来监控所述地面运输工具（1）的行驶路径。

11.根据权利要求3或4所述的地面运输工具（1），其中，所述感应式传感器连接到所述第三控制单元（10）上。