CN112591689A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具（1），所述地面运输工具用于待输送的负载（2）并且至少包括：控制系统（3），其控制和操纵所述地面输送工具（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，用于识别位于行驶路径中的人员和/或物体的探测装置（5）连接到控制系统（3）上，其中，控制系统（3）设置用于，检查探测装置（5）的保护区（24）和/或警报区（25），并且其中，保护区（24）和/或警报区（25）能够根据地面运输工具（1）的位置和/或探测到的在地面运输工具（1）的行驶路径中的障碍物来自动地切换。
Description
技术领域
本发明涉及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（自动导引运输工具、AGV）。本发明尤其应用于输送负载的机器人运输工具。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。
在实践中大多通过使用具有PLrd （按照ISO 13849-1：2006的性能等级）的激光扫描仪来尝试防止与人员的碰撞。
为了卸载输送货物而驶入到所谓的“超级市场” （放置或存放区域）中，其中，为了接近卸载位置而关断激光扫描仪，这导致在驶入时不能或以不充分的安全性识别在超级市场中已经存在的输送货物。因此，超级市场被视为仅授权人员才能进入的危险区域。这些人员在AGV驶入到危险区域中时通常通过闪光和声信号得到警报。此外，被陷入危险区域中的人员大多可以通过紧急停机按键使AGV停住。一些AGV则必须以一定的相对于彼此的安全间距将输送货物卸载，这导致空间需求增加。也已知的是，将驶入区域视为危险区域并且因此将其作为人行道阻挡。
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、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。尤其是应以结构上简单的方式实现在危险区域中卸载输送货物时提高人员保护、取消附加的紧急停机按键和/或降低空间需求。另一个目标可以体现于，在驶入到危险区域中时实现安全地驶越人行道，其中，安全地防止激光扫描仪关断或过早地切换到具有PLd的窄的保护区。
这些任务利用一种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，特别是结合附图的描述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。
如下地面运输工具有助于此，该地面运输工具设置用于无驾驶员的自主行动的运行，该地面运输工具用于待运输的负载并且至少包括：
- 控制系统，其控制和操纵所述地面运输工具，
- 测评单元，该测评单元产生使得地面运输工具停住的信号，其中，用于识别位于行驶路径中的人员和/或物体的探测装置连接到控制系统上，其中，控制系统设置用于，检查探测装置的保护区和/或警报区，并且其中，保护区和/或警报区能根据地面运输工具的位置和/或探测到的地面运输工具的行驶路径中的障碍物自动地切换。
在此提出的地面运输工具具有的优点是，在通过向后的激光扫描仪（借助于警报区）已经识别超级市场中的障碍物之后，激活较窄的保护区能够实现对陷入的人员的识别。AGV无触碰地停住并且不再需要附加的紧急停机按键。在正常情况下（没有陷入的人员），较窄的保护区“观察”在输送货物支架（滑动台架、Dolly）下方，装载的输送货物放置到其上，其中最佳地利用“超级市场车道”中的空间。通过安全地监控的车轮测距，确保到窄的保护区上的切换在危险区域中才发生。也就是说，在开始向后行驶之前选择用于安全地横穿人行道所需的激光扫描仪区并且在预先给定的移动路径强制地予以维持。
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。
控制系统具有如下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，从而能够在关于人员、对象、物体的方位/位置方面明确地检测或确定所述人员、对象、物体（在地面运输工具后面的区域中）。在测评单元中确定的方位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，通过其能够借助于制动系统使地面运输工具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）行驶路径中的人员和/或物体的探测装置连接到测评单元和/或控制装置上。
探测装置尤其设置用于监控保护区和/或警报区，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警报区和一个保护区组成，其中必要时也可以预先给定多个警报区和/或保护区。如果一个警报区被中断，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。
探测装置（必要时测评单元和/或控制系统也）设置用于根据地面运输工具的（当前）位置和/或（当前）探测到的在地面运输工具的行驶路径中的障碍物自动地切换当前待使用的保护区和/或警报区。
根据第一示例，控制系统识别特殊的行驶循环（例如根据速度、行驶方向等）或行驶路段（例如根据地面上的导引路段），其中，根据这些参数自动地预先给定/激活探测装置的与此匹配地预先给定的保护区和/或警报区。为此，在控制系统、测评单元和/或探测装置中可以存在如下数据组，在所述数据组中，根据地面运输工具的位置来进行保护区和/或警报区的尺寸设计或划分。自动的切换例如可以在驶入到定义的超级市场中时进行。
另一示例是，控制系统（必要时利用测评单元和/或探测装置）识别当前的保护区和/或警报区中的具体模式并且然后自动地预先给定/激活探测装置的不同的预先给定的保护区和/或警报区。如果例如借助于其外部的车轮识别出负载支架（滑动台架），则保护区和/或报警区必要时渐缩，从而使得地面运输工具可进一步复位并且然后保护区和/或警报区域在车轮之间延伸并且延伸到负载支架下方。
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，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（人员、物体等）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。
激光扫描仪优选地布置在地面运输工具的后部。因此，观察方向或由此生成的保护区和/或警报区特别地从地面运输工具的后部在可预先给定的区域上、例如在整个地面运输工具宽度上延伸。
适宜地，控制系统包括一个测评单元。有利地，测评单元集成到控制系统中。
优选地，激光扫描仪连接到第三控制单元（SCU）上。
有利地，第二控制单元（MCU）和第三控制单元（SCU）被设置用于，借助于激光扫描仪的预先给定的保护区和警报区来检查周围环境中的障碍物。
优选地，在激光扫描仪中预先定义多个保护区（在地面运输工具前面、后面和旁边的区域）。
适宜地，第三控制单元（SCU）被设置用于激活和/或去激活保护区。
优选地，控制系统被设置成通过车轮测距来监控地面运输工具的行驶路径。
利用在此提出的地面运输工具，安全控制装置和行驶控制装置借助于激光扫描仪的预先给定的保护区和警报区来检查周围环境中的障碍物。最迟当在保护区中识别出非预期的物体时，安全控制装置使运输工具停住。多个保护区（在运输工具前面、后面或旁边的区域）在激光扫描仪中被预先定义并且可以通过安全控制装置予以激活或去激活。
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，该系统设置用于，特别是在使用测评单元的情况下借助于探测装置确定位于行驶路径中的人员和/或物体，其中
- 所述保护区和/或警报区能够根据地面运输工具的位置和/或探测到的在地面运输工具的行驶路径中的障碍物自动地切换，和/或
- 在确定（可预先给定的）不允许的变化（至少在警报区中）时，引起地面运输工具的行驶的（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、随动的）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
下面借助于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，激光扫描仪和驱动马达连接到所述控制系统上；
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；
图4a至4e示出了在此提出的地面运输工具的运行的第一实施方式；并且
图5a至5e示出了在此提出的地面运输工具的运行的第二实施方式。
具体实施方式
图1示出了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和例如也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）连接到控制系统3上，其中，探测装置5包括激光扫描仪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。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。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同样可以考虑用于识别升降单元14的位置。用19来表示存储器元件。
图3示出具有装载的负载2的根据图1的地面运输工具1的侧视图。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朝远离地面输送工具1的方向定向。负载传感器（方位传感器）用6表示。
图4和图5示出了地面运输工具1的运行的两种实施方式。用24表示窄的保护区并且用25表示激光扫描仪8的宽的警报区。
图4a至4e说明在此提出的地面运输工具的运行的第一实施方式。为此，基本的流程逻辑可以概括如下：
1. 第一控制单元9向第二控制单元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，后部的激光扫描仪8的警报区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上。
5．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），并且当达到预先给定的移动路径（Y）时，通过第二控制单元10将速度设置为v＝0 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。）
流程具体地：
步骤1：
在驶入到超级市场中之后，除了保护区24之外还接入警报区25，通过该警报区应识别出卸载位置或已经位于超级市场中的下一个输送车22 （滑动台架）（图4a）。
步骤2：
地面运输工具1如此长时间地向后行驶，直到警报区25触发。然后切换到一个较窄的保护区24上。该保护区24不仅能够识别陷入的人员，而且能够将输送车22放置在已经存在的（固定的）输送车22.1、22.2、22.3上，因为保护区24在正常情况下在所述输送车下方观察（图4b、4c）。
步骤3：
地面运输工具1继续向后行驶通过安全的车轮测距监控的路段Y并且放下输送货物（图4d、4e）。
在通过向后的激光扫描仪8（借助于警报区25）已经识别到超级市场中的障碍物之后，较窄的保护区域24的激活能够实现对于所陷入的人员的识别。地面运输工具1无触碰地停住并且不再需要附加的紧急停机按键。在正常情况下（没有陷入的人员），较窄的保护区24在输送货物（输送车22）下方“观察”，经装载的输送货物放置到其上，其中最佳地利用在“超级市场车道”中的空间。
特别的优点还在于，在危险区域中卸载输送货物时提高人员保护，取消附加的紧急停机按键和降低空间需求。
图5a至5e说明了在此提出的地面运输工具的运行的第二实施方式。为此，基本的流程逻辑可以概括如下：
1. 第一控制单元9向第二控制单元10传递所希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由实际转速计算出移动路径（安全的车轮测距），根据期望的行驶方向切换所需的激光扫描仪区并且在预先给定的移动路径（X）强制地予以维持。
流程具体地：
步骤1：
在地面输送工具1已经转到中间车道27上之后开始向后行驶（图5a、5b）。
步骤2：
激活后部的激光扫描仪8的保护区24并且使地面运输工具向后行驶X厘米的路段。X厘米通过安全的车轮测距来监控并因此确保地面运输工具安全地驶入到超级市场（危险区域）中（图5c、5d）。
通过安全地监控的车轮测距确保，在危险区域中才进行到窄的保护区24的切换。也就是说，在开始向后行驶之前选择用于安全地横穿行人行道26所需的激光扫描仪区并且在预先给定的移动路径强制地予以维持。
步骤3：
此外，地面运输工具1向后行驶并且将负载2 （输送货物）放下（图5e）。
有利地，在驶入到危险区域中时安全驶过人行道26。在此，安全地防止激光扫描仪8的关断或过早地切换到具有PLd的窄的保护区24上。
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。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 警报区
26 人行道
27 中间车道
A、B 运动方向
X、Y 路段。
Claims (10)
1.一种设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具（1），所述地面运输工具用于待输送的负载（2）并且至少包括：
- 控制系统（3），其控制和操纵所述地面输送工具（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，用于识别位于行驶路径中的人员和/或物体的探测装置（5）连接到控制系统（3）上，其中，控制系统（3）设置用于，检查探测装置（5）的保护区（24）和/或警报区（25），并且其中，保护区（24）和/或警报区（25）能够根据地面运输工具（1）的位置和/或探测到的在地面运输工具（1）的行驶路径中的障碍物来自动地切换。
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）以及用于所述地面运输工具（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）包括激光扫描仪（8）。
4.根据权利要求3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。
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，所述控制系统（3）包括测评单元（4）。
6.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（11）上。
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，所述第二控制单元（10）和所述第三控制单元（11）设置用于，借助于所述激光扫描仪（8）的预先给定的保护区（24）和警报区（25）来检查周围环境中的障碍物。
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，多个保护区（24）在所述激光扫描仪（8）中被预先定义。
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，所述第三控制单元（11）设置用于激活或去激活所述保护区（24）。
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。
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