CN112758852A - 用于无人驾驶地、自主地反应地运行的地面运输工具 - Google Patents

用于无人驾驶地、自主地反应地运行的地面运输工具 Download PDF

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CN112758852A CN202011124622.7A CN202011124622A CN112758852A CN 112758852 A CN112758852 A CN 112758852A CN 202011124622 A CN202011124622 A CN 202011124622A CN 112758852 A CN112758852 A CN 112758852A
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J·席尔德
M·布罗特
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Abstract

本发明涉及一种地面运输工具（1），被设置用来无人驾驶地、自主地反应地、用于待要运输的负载（2）地运行，包括至少：一控制系统（3），该控制系统控制并且操纵所述地面运输工具（1），一评估单元（4），该评估单元产生一用于使地面运输工具（1）停住的信号，其中，用于识别所述负载（2）的和/或上升平台（16）的布置的探测器装置（5）被连接到所述控制系统（3）上，并且其中，当所识别的布置与负载（2）的预定的布置偏离时、并且/或者通过所述上升平台（16）意外的下降来自动地停止所述地面运输工具（1）。

Description

用于无人驾驶地、自主地反应地运行的地面运输工具
技术领域
本发明涉及一种地面运输工具（自动引导的车辆（Automated Guided Vehicle）、AGV），被设置用于无人驾驶地、自主地反应地、用于待要运输的负载地运行。尤其地，本发明应用在为了运输负载的机器人车辆中。也包括起重的地面运输工具以及非堆垛的抬升车还有相应的组合。
背景技术
随着自动化技术的发展，对于负载的操纵被越来越多地赋予意义。
在自主的运输中，所述负载能够通过机械的夹紧或者额外的固定措施或者包裹措施来防止在运输期间的滑动或者甚至损失。在中断所述运输过程（例如由于断电）的情况下，然而可能发生的情况是：丢失关于AGV的装载状态的、尤其是归属于AGV的上升平台的装载状态的（电子地存储的）信息，由此变得有必要的是，中止所述运输过程并且/或者高成本地重置到初始状态上。
发明内容
以此为出发点，当前的发明的任务是：创造一种地面运输工具，被设置用来无人驾驶地、自主地反应地、用于待要运输的负载地运行，该地面运输工具减轻甚至避免所提及的缺点。尤其地，应该实现放弃对于所述负载的夹紧、或者额外的固定措施以及包裹措施，并且应该在中断所述运输过程（例如由于断电）之后实现该运输过程的自动的恢复。
此任务利用一种根据独立权利要求的地面运输工具来解决。本发明另外的方案在从属权利要求中说明。所要表明的是：说明书尤其与附图相关地解释本发明的另外的细节和改进方案，该细节和改进方案与来自权利要求的特征是能组合的。
为此，一种地面运输工具做出了贡献，该地面运输工具用于无人驾驶地、自主地反应地、用于待要运输的负载地运行，，包括至少：
- 一控制系统，该控制系统控制并且操纵所述地面运输工具，
- 一评估单元，该评估单元产生一用于使所述地面运输工具停住的信号，
其中，用于识别所述负载的和/或上升平台的布置的探测器装置被连接到所述控制系统上，并且其中，当所识别的布置与负载的预定的布置偏离时并且/或者通过所述上升平台意外的下降来自动地停止所述地面运输工具。
此外，这里所介绍的地面运输工具所具有的优点是：所述待要运输的负载在装载过程之后能够自由地平放在所述AGV的上升平台上。在行驶期间由于在所述上升平台上的滑动、并且/或者由于该上升平台意外的下降所致的负载的损失得以避免，其方法是：当借助于保险的负载传感器（台车探测传感器、DDS）而获取了这样的情况时，安全地停止所述AGV。
无人驾驶的地面运输工具能够是动力驱动的车辆、如有必要还包含任何挂车，该车辆被指定用来独立地行驶。为此，所述地面运输工具能够与在地面或环境中的引导系统共同作用，该引导系统规定了行驶路径。
“负载”意味着待操纵的物体、包含该物体的质量、尺寸、状态和/或布置。所述负载（只）能由装载物组成。所述负载也能够包括所述装载物以及用于该装载物的运输装置、例如运输车、运货架、地面滑车等。“负载操纵”（该负载操纵能够由所述地面运输工具来执行）尤其被理解为上升、下降、负载交付和/或负载处理。
尤其地，所述无人驾驶的地面运输工具能够被设置为：借助于（如有必要固定地安装的）上升平台来移动一运输车（台车）。所述地面运输工具能够例如部分地在所述运输车下方行驶、提起该运输车、以及将某些东西抬起到地面上方，尤其是这样的方式：当所述地面运输工具行驶时，该运输车与地面不再有（直接的）接触。如果所述地面运输工具到达了它的目标位置，那么所述上升平台能够重新下降，并且所述运输车能够被放下。所述上升平台尤其这样地被构造和设置：使得该上升平台能够与一个或多个规定的运输车相耦联。所述地面运输工具能够借助于所述上升平台例如将所述运输车抬起至少10厘米、优选地直至20厘米，使得该地面运输工具也能够驶离达到6%的斜坡，而所述运输车的车轮不碰到地面。
所述控制系统包含一自动的装置，该装置控制（例如激活/停用）并且（必要时由传感器监视地）操纵所述地面运输工具以及它的从属的设备。所述无人驾驶的地面运输工具的系统包括所述控制系统，该控制系统可能是所述地面运输工具的一部分，并且/或者能够与之分离。所述控制系统能够包括一计算单元，该计算单元设置在地面运输工具中或者设置在地面运输工具上。
所述评估单元能够与传感器系统（例如所述探测器装置）优选地电地并且数据传导地相连接，并且被设置用来处理该传感器系统的信号。所述评估单元尤其被设置用来分析所述探测器装置的数据，使得能够清楚地关于所述负载在装载区域中的或者在所述地面运输工具的上升平台上的状态/位置来探测或确定该负载。在所述评估单元中所确定的状态能够与规定的（例如存储的和/或调节的）参数来比较或者受到影响，其中，然后也将调整信号传送到控制装备上，并且在此情况下，所述地面运输工具的运行能够被所述评估单元所影响。所述评估单元能够是独立的（电子的）设备，但是也可能的是：所述评估单元是用于操控所述地面运输工具的控制系统本身的一部分。在评估单元与控制仪器以及传感器系统之间的、所述（至少）一个传导数据的连接部能够连线地或无线地实现。
所述探测器装置被设置用来产生信号，该信号代表所述装载状态和/或该装载状态的变化。所述装载状态和/或该装载状态的变化也能够尤其“间接地”通过这样来探测：确定所述上升平台的位置的变化。此信号能够被所述评估单元所解释，并且促使一指令到达所述控制系统，借此，所述地面运输工具能够借助于制动系统在规定的工作条件下停止，尤其是在所述负载或者运输车（部分地）离开所述装载区域并且/或者与地面接触之前。所述探测器装置另外设置用于：在所述上升平台意外地下降时（也尤其在所述地面运输工具的行驶期间），产生一用于使所述地面运输工具停止的信号。用于识别所述负载的布置的、尤其是识别该负载的滑动的并且/或者用于对于该负载进行定位的所述探测器装置被连接到所述评估单元和/或控制设备上。
所述探测器装置尤其能够设置用于：直接地和/或间接地借助于所述（被激活的）上升平台的状态值来监视、存储和/或与（存储的）参考位置来比较所述负载的一次地设置的、探测的和/或预定的布置。这也能够以接通所述评估单元来进行。在所述负载的期望的或者规定的布置发生偏差时并且/或者例如在所述上升平台非期望地下降时，所述地面运输工具的停止能够借助于所述评估单元自动地（直接地或者说没有人员主动干涉地）来实现。
优选地，所述控制系统包括用于所期望的行驶方向和速度的控制单元、用于所述运动的控制单元以及用于所述地面运输工具的安全性的控制单元。第一控制单元（机器人控制单元（Robot Control Unit）、RCU）、第二控制单元（运动控制单元(Motion ControlUnit)、MCU）以及第三控制单元（安全控制单元(Safety Control Unit)、SCU）优选地是所述控制系统的组成部分。
所述控制系统有利地包括至少一个断电保护的（数据）存储器，该存储器用于（暂时地）存储所述负载和/或上升平台的所识别的或所探测的布置。在装载过程时，装载的和/或上升平台的状态能够存储在所述断电保护的存储器中。存储器的数据能够确保至少在整个的运输过程期间监视所述载物，因为该数据作为参考数据是始终能供使用的，尤其在短暂的断电之后也是能供使用的。所述存储器优选地这样地布线：使得当在断电之后的恢复运行时，装载的状态自己直接地重新能被调用，并且因此能够避免重置到初始状态上，并且能够自动地继续进行所述运输过程。
优选地，所述存储器是保险的（尤其是非易失的）触发器。触发器是一种电子的电路，该电路具有两种稳定的电的状态，并且通过相应的输入信号能够从一种状态切换到另一种状态中（也被称为双稳态的触发级或者说翻转级（Kippstufe））。
所述触发器按目的地被设置用于：在所述地面运输工具的装载过程时并且/或者在该装载过程之后不久存储所述负载的和/或上升平台的布置。这能够例如通过对于相关的传感器的查询以及根据查询结果对于所述触发器的切换来进行。
所述触发器优选地被设置用于：当在断电之后的恢复运行时，使得所述负载的和/或上升平台的布置直接地能供使用、并且/或者重新被存储、以及自动地继续进行所述运输过程。
所述探测器机构有利地包括一下部的上升平台传感器以及一上部的上升平台传感器。所述下部的上升平台传感器能够探测所述上升平台的下部的（必要时不活跃的）状态。所述上部的上升平台传感器能够探测所述上升平台的上部的（必要时活跃的）状态。借此能够清楚地确定所述上升平台的状态。
所述下部的上升平台传感器以及上部的上升平台传感器优选地连接到所述第三控制单元（SCU）上。
用于识别所述负载的布置的负载传感器按目的地连接到所述第三控制单元（SCU）上。也可能的是：所述负载传感器的信号对于上部的上升平台传感器的信号累积地或替代地使用。
优选地，所述负载传感器是一种感应的接近传感器。感应的接近传感器以磁性的场来工作，该磁性的场构造在开放的磁路中的传感器前面。（传导地或者说导电地）金属的物体（例如所述运输车）的靠近依据所述磁场的待要感应的衰减。所述接近传感器作为非接触的传感器来工作，并且当发现所述磁场变化时能够输出一切换信号。
所述负载传感器有利地布置在所述地面运输工具的装载区域处。
优选地，所述控制系统包括一评估单元。该评估单元按目的地集成到所述控制系统中。
所述负载的在行驶期间由于在所述上升平台上的滑动或者由于上升平台意外的下降而来的损失尤其地通过安全地停止所述AGV来避免。在装载过程时，所述装载的状态优选地通过保险的触发器来存储，该触发器确保在整个的运输过程期间监视所述装载物。对于所述触发器的重置在结束所述卸载过程之后才通过激活所述下部的上升平台传感器来进行。
当上升平台意外地下降（上部的上升平台传感器的安全的状态）时，所述负载在行驶期间由于上升平台因机械的或者电的错误所致的意外的下降而来的损失通过使得所述AGV安全地停止来得以避免。在提起了一负载之后仅仅在安全地受到监视地向后行驶到卸载区域中之后，才使得所述上升平台的受控制的下降得以释放。
在机器人运输车辆中，上升平台和负载的状态是重要的安全方面。因此，在这里所介绍的地面运输工具中设置一用于所述装载状态的、断电保护的存储器。另外的有利的特征是“使用”该存储器（用于根据存储内容来操控所述上升平台的逻辑、错误逻辑、设置、重置）。
因此，所述地面运输工具也能够设有用于数据处理的系统，包括用于以所述探测器装置来执行所述方法的前面所提及的步骤的措施。尤其地，所述系统被设置用于：借助于探测器装置来确定所述负载的和/或上升平台的布置、尤其是在装入所述评估单元的情况下，其中
- 评估单元识别所述负载的布置的偏差和/或上升平台的下降，并且
- 在发现（能预定地）不允许的偏差时，促使所述地面运输工具的行驶（立即）停止。
事先考虑地应该指出的是：带有数词（“第一”、“第二”）的元件的标记常常只是用来进行区分，并且不一定规定了该元件的依赖性或顺序。例如考虑到传感器，这意味着该传感器的安装（静止地、共同行驶地）和/或地点（在载具、抓具等上）能够独立于所述标记地自由地或者根据技术情况来选择。
本发明和技术环境接下来根据附图进一步地来解释。在此，同样的构件以同样的附图标记来标明。图示示意性地、不用于表示尺寸关系地来设置。参照附图的各个细节所提出的所述解释能够用源自其它的附图的事实来提炼，或者能够与前面的描述自由地组合，除非对于专业人员来说无法反驳地得出其它的方式，或者明确地禁止这种组合。
附图说明
示意性地展示了：
图1：带有控制系统和探测器装置的无人驾驶的、自主地反应的地面运输工具的俯视图；
图2：带有所述控制系统的方块线路图，所述探测器装置和断电保护的存储器连接到该控制系统上；
图3：带有装载了的负载和传感器系统的、根据图1的所述地面运输工具的侧视图；
图4：用于第一逻辑线路的线路图；以及
图5：用于第二逻辑线路的线路图。
附图标记列表：
1 地面运输工具
1.1 装载面
2 负载
3 控制系统
4 评估单元
5 探测器装置
6 负载传感器
7 传感器系统
8 激光扫描仪
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 上升和下降装置
15 旋转传感器
16 上升平台
17 数据传导的连接部
18 制动系统
19 存储器
20.1、20.2、20.3 地面运输工具的车轮
21 装载物
22 运输车
23.1、23.2 运输车的车轮
24 电池
25 第一逻辑线路
26 第二逻辑线路
27 触发器
28 第一输入端
29 第二输入端
30 第三输入端
31 第四输入端
32 第一输出端
33 第二输出端
34 第一与门
35 第二与门
36 第三与门
37 复位元件
38 卸载区域
39 铁元件
40 下部的上升平台传感器
41 上部的上升平台传感器
A、B、C、D 运动方向。
具体实施方式
图1展示了带有控制系统3和探测器装置5（见图2）的无人驾驶的、自主地反应的地面运输工具的俯视图。
这里所介绍的装载了负载2（见图3）的地面运输工具1至少包括控制系统3——该控制系统控制并且操纵所述地面运输工具1、以及评估单元4（见图2）——该评估单元产生一用于使地面运输工具1停住的信号。探测器装置5（见图2）包括一用于识别所述负载2的布置的负载传感器6、以及用于识别一上升和下降装置14（见图3）的上升平台16的非期望的下降的下部的上升平台传感器40和上部的上升平台传感器41。控制系统3包括用于所期望的行驶方向和速度的第一控制单元9、用于所述运动的第二控制单元10以及用于所述地面运输工具1的安全的第三控制单元11。在具体的应用中，存在两个用于地面运输工具1的行驶运动的第一马达12，这两个马达配备有保险的转速传感器15（“SIL2”表示安全等级并且根据要求也可以是SIL1或3）。另外的马达13服务于所述（上升平台的）上升和下降装置14的运动，该马达通过对于装载面位置所进行的感应的探测而被监视（无旋转传感器）。在地面运输工具1的后端处布置了激光扫描仪8，该激光扫描仪监视一卸载区域38以及所述负载2。
图2阐明了带有所述控制系统3的方块线路图，所述探测器装置5连接到该控制系统上。所述下部的上升平台传感器40、上部的上升平台传感器41以及负载传感器6经由评估单元4通过一数据传导的连接部17而连接到电子的控制系统3上。所述第二控制单元10经由旋转编码器15（额定转速）与用于车辆运动的两个第一马达12进行连接。制动系统18连接到控制系统3上，该控制系统能够将一用于使地面运输工具1停住的信号产生到所述第一马达12上。所述制动系统18也能够单独地或者与所述第一马达12组合起来地对地面运输工具1产生影响。此外，用来对于所述上升和下降装置14进行驱动的第二马达13被连接到所述控制系统3上。用19把触发器27（见图4和图5）表示为断电保护的存储器，该触发器与控制3相连接。电池18连接到所述触发器27上，以便在断电期间在存储器19中维持所述程序。
图3示出了带有一装载了的负载2的根据图1的所述地面运输工具1的侧视图。存在着感应的接近传感器、例如带有固有的安全功能的传感器来作为负载传感器6。所述负载传感器6布置在所述地面运输工具1的装载面1.1的后侧处并且指向所述负载2的方向。所述负载2在此由装载物21和运输车22（台车）组成，借助该运输车能够运输所述装载物21。用20.1、20.2和20.3表示所述地面运输工具1的车轮。用23.1和23.2表示所述运输车22的车轮。在所述地面运输工具1的装载面1.1上以剪叉升降结构安装了所述上升和下降装置14，在该上升和下降装置的上方的端部处存在一上升平台16。所述上升平台16承载着带有装载物21的运输车22。用C和D表示所述上升和下降装置14的、上升平台16的、运输车22的以及装载物21的沿着高度方向的运动方向。此外在所述装载面1.1的后侧处，上下重叠地安装了所述下部的上升平台传感器40以及上部的上升平台传感器41，该上升平台传感器指向所述上升平台16的方向。在上升平台16上安装了（传导的或者说导电的）铁元件39、例如螺旋件，该铁元件与感应的上升平台传感器40和41并且与负载传感器6共同起作用、或者说能被它们在测量技术上探测。
图4示出了用于逻辑线路25的第一实施方式的线路图。所述负载传感器6、上部的上升平台传感器41以及下部的上升平台传感器40连接在第一输入端28、第二输入端29或者第三输入端30上。所述输入端28和输入端29引导到第一与门34，触发器27和第二与门35排列在它们后面。所述第三输入端30与所述触发器27连接着。在触发器27后面排列了第一输出端32以及所述第二与门35。在所述第二与门35后面排列着第二输出端33。为此的基本的流程逻辑能够示例性地总结如下：
1.所述第一控制单元9把期望的行驶方向和速度发送到所述第二控制单元10上。
2.所述第二控制单元10把期望的行驶方向进一步地发送到所述第三控制单元11上，计算所述额定转速，并且将其发送到所述马达上。
3.所述第三控制单元11经由负载传感器6（逻辑的1）和上部的上升平台传感器41（逻辑的1）而识别的是：已装载了负载2并且把此状态存储在保险的触发器27中。
4.如果在运输行驶期间所述负载2（负载传感器=逻辑的0）滑动，那么所述第三控制单元11经由第二控制单元10将速度设置为v = 0 mm/s。（所述第三控制单元11的额定速度相对于所述第一控制单元9的期望速度具有优先权）。
5.所述第三控制单元11经由下部的上升平台传感器40（逻辑的1）识别了所述负载2的卸载、并且将所述触发器27复位。
图5说明了用于逻辑线路26的第二实施方式的图解。逻辑线路26很大程度地对应于所述根据图4的逻辑线路25，然而带有的区别是：复位元件37连接到第四输入端31上，在该输入端后面排列了第三与门36。为此的基本的流程逻辑能够示例性地总结如下：
1.所述第一控制单元9把期望的行驶方向和速度发送到所述第二控制单元10上。
2.所述第二控制单元10把期望的行驶方向进一步地发送到所述第三控制单元11上，计算额定转速并且将其发送到所述马达上。
3.所述第三控制单元11经由负载传感器6（逻辑的1）以及上部的上升平台传感器41（逻辑的1）识别的是：已装载了负载2并且把此状态存储在保险的触发器27中。
4. 如果在运输行驶期间所述上升平台16意外地下降（逻辑的0），那么所述第三控制单元11经由第二控制单元10将速度设置为v = 0 mm/s。（所述第三控制单元11的额定速度相对于所述第一控制单元9的期望速度具有优先权）。
5.在例如通过激光扫描仪8安全地被监视的向后行驶之后，受控制的下降被开启到卸载区域38（见图1）中（卸载=逻辑的1）。
这里所介绍的无人驾驶的、自主地反应的地面运输工具1（AGV）优选地应用在例如工厂、贮存仓库、超级市场或医院中。基于传感器（例如激光扫描仪、感应的接近传感器、超声波传感器和/或3D摄像头）避免了（尤其与人员和/或物体的）碰撞和/或方位迷失。例如带有或不带运输车（台车）的运货架、箱子、架子、单件或小型货物载体（KLTs）被运输。

Claims (10)

1.一种地面运输工具（1），被设置用来无人驾驶地、自主地反应地、用于待要运输的负载（2）地运行，包括至少：
- 一控制系统（3），该控制系统控制并且操纵所述地面运输工具（1），
- 一评估单元（4），该评估单元产生一用于使所述地面运输工具（1）停住的信号，
其中，将用于识别所述负载（2）的和/或上升平台（16）的布置的探测器装置（5）连接到所述控制系统（3）上，并且其中，当所识别的布置与负载（2）的预定的布置偏离时、并且/或者通过所述上升平台（16）的意外下降来自动地停止所述地面运输工具（1）。
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）包括用于所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）以及为了地面运输工具（1）的安全的控制单元（11）。
3.根据权利要求1或2所述的地面运输工具（1），其中，所述控制系统（3）包括至少一个断电保护的存储器（19），用于存储所述负载（2）的和/或上升平台（16）的所识别的布置。
4.根据权利要求3所述的地面运输工具（1），其中，所述存储器（19）是触发器（27）。
5.根据权利要求4所述的地面运输工具（1），其中，所述触发器（27）被设置用于：在所述地面运输工具（1）的装载过程时，存储所述负载（2）的和/或上升平台（16）的布置。
6.根据前述权利要求4或5中任一项所述的地面运输工具（1），其中，所述触发器（27）被设置用于：在断电之后恢复运行的情况下，直接重新存储所述负载（2）的和/或上升平台（16）的布置，并且自动地继续进行所述运输过程。
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，所述探测器装置（5）包括下部的上升平台传感器（40）以及上部的上升平台传感器（41）。
8.根据权利要求7所述的地面运输工具（1），其中，所述下部的上升平台传感器（40）以及上部的上升平台传感器（41）连接到第三控制单元（11）上。
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，负载传感器（6）被设置用于识别所述负载（2）的布置，并且该负载传感器是感应的接近传感器。
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，所述评估单元（4）集成到所述控制系统（3）中。
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