CN113993769B - 制动自主引导车辆的方法和自主引导车辆 - Google Patents

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Abstract

一种制动AGV(12)的方法，该AGV(12)包括支撑结构(14)和被连接到该支撑结构(14)的至少三个驱动单元(10)，其中每个驱动单元(10)包括：轮(16)，能围绕轮轴线(20)和围绕垂直于该轮轴线(20)的转向轴线(22)旋转；电动轮马达(24)，被布置为用于围绕该轮轴线(20)驱动该轮(16)；轮传感器设备(72)，被布置为用于确定该轮(16)围绕该轮轴线(20)的旋转位置；电动转向马达(26)，被布置为围绕该转向轴线(22)驱动该轮(16)；以及转向传感器设备(42)，被布置为确定轮(16)围绕转向轴线(22)的旋转位置；其中该方法包括：将这些驱动单元(10)的轮(16)定位在无效配置(96)中；以及在无效配置(96)中控制每个轮(16)围绕相应的转向轴线(22)的位置。

Description

制动自主引导车辆的方法和自主引导车辆
技术领域
本发明总体上涉及自主引导车辆。尤其地，提供了制动自主引导车辆的方法和自主引导车辆。
背景技术
自主引导车辆(AGV)通常是自供电的自驱动车辆，用于将材料和其它物品从一个位置运输到另一个位置，而不需要车辆上的驾驶员。AGV通常用于制造场所、仓库、邮局、图书馆、港口码头、机场或一些危险场所和专业工厂。
DE 102009058213 A1公开了一种用于驱动叉车的运输平台的驱动单元。该驱动单元具有底盘，该底盘通过驱动保持器围绕转向轴线可引导地支撑在运输平台中。两个驱动轮被可旋转地支撑在底盘中，并且由用于引导平台的马达来提供彼此独立的不同驱动转矩。这些轮设置有单独的机械驱动系。马达被设计为直驱马达和/或轮毂马达。锁定设备阻挡底盘围绕转向轴线的枢转。旋转角度传感器检测底盘围绕转向轴线的枢转角度。
发明内容
为了将AGV在停车位置保持静止，可以借助于基于零速度的每个轮的轮马达的速度控制来制动AGV。如果所有轮都以这种方式保持速度控制，则AGV可以(例如)通过牢固的推动以在地面上移动。由于各种原因，例如如果AGV携带工业机器人并且帮助执行机器人的工作功能，则这可能是不利的。因此，在许多应用中，AGV需要保持其位置静止。
另一方面，如果借助于所有轮马达的位置控制来制动AGV，则轮马达可能互相摆动。摆动是马达关于其平衡或稳定状态振荡的现象。摆动增加了轮马达的功率消耗，这对于电池供电的AGV是特别不希望的。
此外，AGV可以借助于转向马达和/或轮马达处的机械制动器进行制动。然而，用于AGV的直驱转向马达和直驱轮马达具有低的内摩擦并且没有齿轮箱。因此，这种马达在关闭时可以容易地旋转。当不使用齿轮箱时，用于制动转向马达或轮马达的机械制动器需要相对较大(并且因此更昂贵)，因为来自制动器的制动转矩不能通过齿轮箱放大。
本发明的一个目的是提供一种制动自主引导车辆(AGV)的方法，该方法能够进行有效的制动。
本发明的另一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法能够消除机械制动。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法能够(例如)以低功耗实现高效节能的制动。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法提供强制动作用力。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法能够稳定地制动AGV。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法能够实现AGV的简单和/或成本有效的设计。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法能够在功率损失期间安全可靠地紧急制动正在移动的AGV。
本发明的又一目的是提供一种制动AGV的方法，该方法组合地解决了上述目的中的数个或全部。
本发明的另一个目的是提供一种AGV，该AGV解决了上述目的中的一个、数个或全部。
根据一个方面，提供了一种制动AGV的方法，该AGV包括支撑结构和连接到该支撑结构的至少三个驱动单元，其中每个驱动单元包括轮，该轮围绕轮轴线和垂直于该轮轴线的转向轴线可旋转；电动轮马达，该电动轮马达被布置为围绕该轮轴线驱动该轮；轮传感器设备，该轮传感器设备被布置为确定该轮围绕该轮轴线的旋转位置；电动转向马达，该电动转向马达被布置为围绕该转向轴线驱动该轮；以及转向传感器设备，该转向传感器设备被布置为确定该轮围绕该转向轴线的旋转位置；其中该方法包括：将这些驱动单元的轮定位在无效配置中；以及，在无效配置中控制每个轮围绕相应转向轴线的位置。
该方面的方法是一种制动处于静止的AGV的方法，即，将AGV保持在停车位置或停止位置。当轮被定位在无效配置中时，AGV不能容易地移动。轮的无效配置包括除了有效配置之外的轮的所有定位。轮的有效配置仅包括所有轮的平行取向和所有轮轴线的取向相交于瞬时旋转中心(ICR)。
通过将轮定位在无效配置中并且控制每个轮围绕转向轴线的位置，可以减小轮之间的作用力，同时能够使AGV稳定地保持在静止位置。轮之间的作用力的减小进而减小了AGV的功耗。用于控制每个轮围绕转向轴线的位置的转向马达的功耗相对较低。
每个轮围绕转向轴线的位置控制可以通过控制每个轮的转向马达位置来执行。因此，可以控制每个转向马达以保持轮围绕转向轴线的目标位置。每个轮的转向马达可以例如借助于比例-积分-微分(PID)控制来控制关联轮的位置。因此，AGV通过转向马达的主动控制来保持在位置。该控制是高度响应的。
转向马达和/或轮马达可以是轮毂马达。备选地或附加地，每个驱动单元可以包括：从动转向构件，该从动转向构件围绕转向轴线可旋转。轮马达可以被连接到从动转向构件。转向马达可以被布置为直接驱动从动转向构件和/或轮马达可以被布置为直接驱动轮。
轮可以被对称地定位在无效配置中。备选地或附加地，每个轮的轮线可以与无效配置中的公共交点相交。在本公开中，轮的轮线垂直于转向轴线和轮轴线。轮线可以与轮的前进方向一致。
交点可以被定位在支撑结构的外部轮廓内。例如，在支撑结构包括框架的情况下，(如从上方看到的)交点可以位于框架内。
备选地或附加地，该交点可以相对于该支撑结构居中。轮的这种定位以最大的力来抵消AGV上的外部转矩。此外，轮的这种定位以对称的反作用力来抵消AGV上的任何外力。相对于支撑结构居中的交点可以与支撑结构的几何中心点重合、垂直地位于支撑结构的几何中心点上方或垂直地位于支撑结构的几何中心点下方。
AGV可以包括四个驱动单元，并且其中轮在失效配置中被定位成X形。因此，两个轮可以沿着第一线定向，并且两个轮可以在相对于第一线成角度的第二线上定向。
在无效配置中，一个、数个或所有驱动单元的轮马达可以关闭。由于用于控制每个轮围绕转向轴线的位置的转向马达的功耗相对较低，如果所有驱动单元的轮马达都关闭，则根据该变体的AGV在制动时的功耗可以非常低。
在无效配置中，两个轮可以被定位在两个不重合的轮线上，并且在无效配置中，两个轮中的每一个可以围绕相应的轮轴线进行位置控制。换句话说，两个轮被控制以在位置控制中保持它们的位置。两个轮中的每一个在围绕轮轴线的不重合轮线上的位置控制可以通过控制两个轮中的每一个的轮马达的位置(例如通过仅控制两个轮的轮马达)来实现。因此，可以控制两个轮中的每一个的轮马达以保持轮围绕轮轴线的目标位置。两个轮中的每一个的轮马达可以(例如)借助于PID控制来控制关联轮的位置。因此，AGV通过转向马达和两个轮马达的主动控制以保持位置。
两个轮位于两条不重合的轮线上意味着两个轮不在同一条线上对齐。两条不重合的轮线可以是平行的。
在无效配置中，其余的轮中的每一个轮可以被围绕相应的轮轴线进行速度控制。因此，除了定位在不重合的轮线上的两个轮是围绕它们相应的轮轴线进行位置控制之外，每个其余的轮可以围绕该轮轴线进行速度控制。其余的轮中的每一个轮的速度控制可以包括：基于零速度来控制其余的轮中的每一个轮。
通过以这种方式控制其余的轮围绕相应的轮轴线的速度，能够进一步减小轮之间的作用力，并且能够将AGV更稳定地保持在静止位置。此外，消除了轮马达彼此摆动的风险。如果所有轮都被设置处于位置控制中或者如果在同一直线上对齐的两个轮被设置处于位置控制中，则可能发生摆动。
例如，在AGV包括三个驱动单元的情况下，第一轮可以围绕轮轴线进行位置控制，第二轮(具有与第一轮的轮线不重合的轮线)可以围绕轮轴线进行位置控制，并且第三轮可以基于零速度围绕轮轴线进行速度控制。在AGV包括四个驱动单元的情况下，第一轮可以围绕轮轴线进行位置控制，第二轮(具有与第一轮的轮线不重合的轮线)可以基于零速度围绕轮轴线进行位置控制，第三轮可以围绕轮轴线进行速度控制，并且第四轮可以基于零速度围绕轮轴线进行速度控制。
根据另一方面，提供了一种制动AGV的方法，该AGV包括支撑结构和连接到该支撑结构的至少三个驱动单元，其中每个驱动单元包括轮，该轮围绕轮轴线和围绕垂直于该轮轴线的转向轴线可旋转；电动轮马达，该电动轮马达被布置为围绕该轮轴线驱动该轮；轮传感器设备，该轮传感器设备被布置为确定该轮围绕该轮轴线的旋转位置；电动转向马达，该电动转向马达被布置为围绕该转向轴线驱动该轮；以及转向传感器设备，该转向传感器设备被布置为确定该轮围绕该转向轴线的旋转位置；其中该方法包括：将这些驱动单元的两个轮定位在两条不重合的轮线上；控制这些驱动单元的每个轮围绕相应的转向轴线的位置；以及，控制两个轮围绕相应的轮轴线的位置。
该方面的方法是一种制动处于静止的AGV的方法，即，一种将AGV保持在停止位置的方法。根据一个示例，两个不重合轮线上的两个轮围绕相应的轮轴线进行位置控制。在这个方面，只要两个轮位于两条不重合的轮线上，轮就不一定必须位于无效配置中。例如，所有轮可以被平行地定位在两条或更多条线上。当轮被定位在有效配置中时，AGV可以旋转或线性行进。
在位置控制中，不重合轮线上的两个轮被控制以保持它们围绕相应轮轴线的位置。两个轮中的每一个围绕轮轴线的位置控制可以通过控制两个轮中的每一个的轮马达的位置(例如通过仅控制两个轮的轮马达)来执行。因此，可以控制两个轮中的每一个的轮马达以保持轮围绕轮轴线的目标位置。两个轮中的每一个的轮马达可以例如借助于PID控制来控制关联轮的位置。因此，AGV通过两个轮马达的主动控制以保持位置。
在AGV的运动或导航期间，所有轮的轮马达可以进行速度控制，并且所有轮的转向马达可以进行位置控制。当AGV停止时，两个轮的轮马达(在两个不重合的轮线上)可以切换到位置控制。根据该方面，通过在AGV静止时对两个轮的轮马达进行位置控制，使得AGV不能移动。
该方法还可以包括：控制这些驱动单元的其余轮中的每一个围绕相应的轮轴线的速度。因此，除了定位在不重合的轮线上的两个轮是围绕它们相应的轮轴线进行位置控制的之外，其余轮的每一个可以是围绕该轮轴线进行速度控制的。其余轮的每一个的速度控制可以包括：基于零速度来控制其余轮中的每一个。
根据另一方面，提供了一种制动AGV的方法，该AGV包括支撑结构和连接到该支撑结构的至少两个驱动单元，其中每个驱动单元包括：轮，该轮围绕轮轴线和围绕垂直于该轮轴线的转向轴线可旋转；电动轮马达，该电动轮马达被布置为围绕该轮轴线驱动该轮；轮传感器设备，该轮传感器设备被布置为确定该轮围绕该轮轴线的旋转位置；电动转向马达，该电动转向马达被布置为围绕该转向轴线驱动该轮；以及转向传感器设备，该转向传感器设备被布置为确定该轮围绕该转向轴线的旋转位置；其中该方法包括：在主功率模式下通过主电源为驱动单元的轮马达和转向马达供电；基于非零目标轮速度来控制这些驱动单元的每个轮围绕相应的轮轴线的速度；以及，在该主电源中的电压下降或功率损失时紧急制动该AGV；其中该紧急制动包括：围绕相应的轮轴线制动每个轮；以次要功率模式为转向马达供电；以及，基于该轮的目标有效配置来控制每个轮围绕相应的转向轴线。
该方面的方法提供了在功率损失时对正在移动的AGV的安全紧急制动到(例如)停止。在该方法中，可以保持转向马达的供电。通过保持轮的有效配置，AGV可以安全地停止。次要功率模式可以包括(例如)不同于主电源的备选电源。该方面的方法可以例如利用包括两个驱动单元和一个脚轮的AGV来执行。
轮的目标有效配置可以被确定为相应于轮的瞬时旋转中心，该瞬时旋转中心需要轮围绕相应转向轴线的角度调节的最小总和。
次要功率模式可以包括一个或多个轮马达的再生制动，以使得由相应轮马达产生的电能被传输到主电源和/或相应驱动单元的电容器。因此，轮马达作为发马达工作以从制动中获取能量。次要功率模式可以包括借助于一个或多个电容器来为转向马达供电。例如，超级电容器可以设置在每个驱动单元中，用于为转向马达供电。电容器形成备选电源的一个实例。
备选地，次要功率模式可以包括一个或多个轮马达的再生制动，使得当主电源中的电压降低到第一阈值以下时，由一个或多个轮马达产生的电能被传输到主电源；以及，当该主电源中的电压增加到高于第二阈值，高于或等于该第一阈值时，使一个或多个轮马达的极短路。当电压低于第一阈值时，或者当电压已经从低于第一阈值增加到第一阈值和第二阈值之间时，可以借助于轮马达的再生制动来为转向马达供电。当电压高于第二阈值时，或者当电压已经从高于第二阈值降低到第二阈值和第一阈值之间时，可以借助于主电源来为转向马达供电。
在本公开的全文中，每个驱动单元的轮马达被布置为围绕相应的轮轴线直接驱动轮，和/或每个驱动单元的转向马达可以被布置为围绕相应的转向轴线直接驱动轮。轮马达可以是外转轮。转向马达可以是内转轮或外转轮。
根据另一方面，提供了一种AGV，其被配置为执行根据本公开的任何方法。
附图说明
通过以下结合附图的实施例，本公开的进一步细节、优点和方面将变得显而易见，其中：
图1示意性地表示用于AGV的驱动单元的截面图；
图2示意性地表示制动AGV的一个示例的俯视图；
图3示意性地表示制动AGV的另一示例的俯视图；
图4示意性地表示制动AGV的另一示例的俯视图；
图5示意性地表示制动AGV的另一示例的俯视图；以及
图6示意性地表示制动AGV的另一示例的俯视图。
具体实施方式
在下文中，将描述制动自主引导车辆的方法和自主引导车辆。相同或相似的附图标记将用于表示相同或相似的结构特征。
图1示意性地示出了用于自主引导车辆(AGV)12的驱动单元10的一个示例的截面图。在图1中仅部分地示出了AGV 12。AGV 12包括支撑结构14(仅部分示出)和连接到支撑结构14的多个驱动单元10(图1中仅示出一个)。
驱动单元10包括轮16和从动转向构件18。轮16围绕轮轴线20可旋转。从动转向构件18和轮16围绕转向轴线22可旋转。轮轴线20垂直于转向轴线22。此外，轮轴线20与转向轴线22相交。在图1中，轮轴线20是水平的并且转向轴线22是竖直的。轮轴线20为驱动单元10提供第一自由度。转向轴线22为驱动单元10提供第二自由度。
驱动单元10还包括电动同步轮马达24。轮马达24被布置为围绕轮轴线20旋转地驱动轮16。在该示例中，轮马达24被布置为直接驱动轮16，即在轮马达24和轮16之间没有任何中间齿轮。
驱动单元10还包括电动同步转向马达26。转向马达26被布置为围绕转向轴线22旋转地驱动从动转向构件18。转向马达26和轮马达24可以例如分别提供至少5Nm的转矩。
转向马达26被布置为直接驱动从动转向构件18，即在转向马达26和从动转向构件18之间没有任何中间齿轮。图1中的示例的从动转向构件18包括基部部分28和从基部部分28向下延伸的两个臂30。
驱动单元10还包括转向轴32和两个转向轴承34，该转向轴承34用于围绕转向轴线22旋转地支撑从动转向构件18。转向轴32被刚性地连接到AGV 12的支撑结构14。转向马达26包括转向定子36、转向转子38和转向线圈40。转向转子38被布置在基部部分28内。转向线圈40被布置在转向定子36上。在该示例中，基部部分28是转向转子38的整体部分。
驱动单元10还包括转向传感器设备42。转向传感器设备42确定从动转向构件186围绕转向轴线22的旋转位置，并且因此确定轮16围绕转向轴线22的旋转位置。转向传感器设备42包括有源部分和无源部分，该有源部分由霍尔效应转向传感器44构成并且该无源部分由多极转向编码器环46构成。转向编码器环46可以例如包括128个极。由此，转向传感器设备42构成相对便宜的高分辨率编码器，以用于精确确定转向转子38、从动转向构件18和轮16围绕转向轴线22的旋转位置。
驱动单元10还包括转向驱动电子器件48。转向驱动电子器件48(例如)借助于PWM控制来控制转向马达26的操作。驱动单元10还包括转向电路板50。霍尔效应转向传感器44和转向驱动电子器件48被设置在转向电路板50上。转向编码器环46被连接到电动转向构件18。驱动单元10还包括电容器52，该电容器52被布置在转向电路板50上。
驱动单元10还包括：转向复位开关54，该转向复位开关54用于使转向马达26复位。转向复位开关54包括转向复位传感器56和转向复位磁体58。转向复位传感器56被设置在转向电路板50上。转向复位磁体58被设置在基部部分28上。
轮马达24包括轮定子60、轮转子62和轮线圈64。轮定子60被布置在轮16内侧。轮线圈64被布置在轮定子60上。轮16包括轮毂66。轮毂66是轮转子62的整体部分。驱动单元10还包括轮轴68和两个轮轴承70，该轮轴承70用于围绕轮轴线20可旋转地支撑轮16。轮轴68被刚性地连接到从动转向构件18的臂部30。
驱动单元10还包括轮传感器设备72。轮传感器设备72可以是与转向传感器设备42相同的类型。轮传感器设备72确定轮16围绕轮轴线20的旋转位置。轮传感器设备72包括有源部分和无源部分，该有源部分由霍尔效应轮传感器74构成并且该无源部分由多极轮编码器环76构成。轮编码器环76可以例如包括128个极。因此，轮传感器设备72构成相对便宜的高分辨率编码器，以用于准确确定轮转子62和轮16围绕轮轴线20的旋转位置。
驱动单元10还包括轮驱动电子器件78。轮驱动电子器件78(例如)通过PWM控制来控制轮马达24的操作。驱动单元10还包括轮电路板80。霍尔效应轮传感器74和轮驱动电子器件78被设置在轮电路板80上。轮编码器环76被连接到轮毂66。驱动单元10还包括电容器52，该电容器52被布置在轮电路板80上。
驱动单元10还包括轮复位开关82，该轮复位开关82用于使轮马达24复位。轮复位开关82包括轮复位传感器84和轮复位磁体86。轮复位传感器84被设置在轮电路板80上。轮复位磁体86被设置在轮毂66上。
驱动单元10还包括加速度计88。加速度计88确定轮16的加速度。加速度计88(例如)可以是低成本微加工微机电系统(micromachined microelectromechanical system，MEMS)加速度计。在该示例中，加速度计88被设置在轮电路板80上。然而，加速度计88可以位于驱动单元10中的其它地方。
图2示意性地示出了制动AGV 12的一个示例的俯视图。AGV 12包括四个驱动单元10a－10d，从而包括四个轮16a－16d。每个驱动单元10a－10d是图1所示的类型。然而，AGV12可以包括少于四个驱动单元10或多于四个驱动单元10。
在图2中，每个驱动单元10a－10d被连接到支撑结构14的拐角。支撑结构14在此被例示为框架。驱动单元10a－10d被放置在正方形中。
轮16a－16d是用于在表面(诸如水平地板90)上驱动AGV 12的牵引轮。图1还示出了用于参考目的的笛卡尔坐标系X、Y、Z。地板90被布置在XY平面中。
AGV 12还包括中央控制系统(未示出)。中央控制系统被设置在支撑结构14中。中央控制系统经由控制器局域网络(CAN)总线(未示出)与每个驱动单元10a－10d进行信号通信。AGV 12还包括主电源92，例如电池，该主电源92用于通过直流(DC)总线(未示出)来为每个驱动单元10a－10d供电。还可以在DC总线上设置另外的电容器。
图2中的每个驱动单元10a－10d与图1中的类型相同。图2中的AGV 12不包括任何机械制动器。
图2示出了每个轮16a－16d的轮线94a－94d。第一轮线94a垂直于第一轮轴线20a和第一转向轴线22a。第二轮线94b垂直于第二轮轴线20b和第二转向轴线22b。第三轮线94c垂直于第三轮轴线20c和第三转向轴线22c。第四轮线94d垂直于第四轮轴线20d和第四转向轴线22d。
轮子16a－16d被定位在无效配置96中。在该示例中，轮16a－16d被定位成X形。第一轮线94a与第三轮线94c重合。第二轮线94b与第四轮线94d重合。轮子16a－16d被对称地定位在无效配置96中。
在该示例中，每条轮线94a－94d与公共交点98相交。交点98位于支撑结构14的外部轮廓内，即位于框架内侧。在该示例中，交点98相对于支撑结构14居中，即与支撑结构14的几何中心点100对齐。
在图2中，每个轮16a－16d的转向马达26控制轮16a－16d围绕相应的转向轴线22a－22d的位置。此外，每个轮16a－16d的轮马达24被关闭。因此，AGV 12以低功耗稳定地保持静止。通过将轮16a－16d定位在根据图2的无效配置96中，实际上没有作用在支撑结构14上的水平力将被传递给驱动单元10a－10d的转向马达26。
图3示意性地示出了制动AGV 12的另一示例的俯视图。AGV 12与图2中的类型相同。轮子16a－16d被定位在无效配置96中。轮16a－16d被对称地定位在无效配置96中。
同样在该示例中，每个轮线94a－94d与支撑结构14的外部轮廓内的公共交点98相交。然而，交点98相对于支撑结构14的几何中心点100偏移。
在图3中，每个轮16a－16d的转向马达26控制轮16a－16d围绕相应的转向轴线22a－22d的位置。此外，每个轮16a－16d的轮马达24被关闭。因此，AGV 12以低功耗稳定地保持静止。
图4示意性地示出了制动AGV 12的另一示例的俯视图。AGV 12与图2中的类型相同。轮子16a－16d被定位在无效配置96中。轮16a－16d被对称地定位在无效配置96中。
在该示例中，第一轮线94a和第二轮线94b在支撑结构14外侧相交。第三轮线94c和第四轮线94d在支撑结构14的几何中心点100处相交。
在图4中，每个轮16a－16d的转向马达26控制轮16a－16d围绕相应的转向轴线22a－22d的位置。此外，每个轮16a－16d的轮马达24被关闭。因此，AGV 12以低功耗稳定地保持静止。
图5示意性地示出了制动AGV 12的另一示例的俯视图。AGV 12与图2中的类型相同。
在图5中，AGV 12的轮子16a－16d被定位在有效配置102中。第一轮线94a与第四轮线94d重合，第二轮线94b与第三轮线94c重合。第一轮16a和第四轮16d位于公共的第一线上并且第二轮16b和第三轮16c位于公共的第二线上，该第二线与第一线平行并且偏离第一线。因此，第一轮16a和第二轮16b位于两条不重合的轮线94a和94b上。
在图5中，每个轮16a－16d的转向马达26控制轮16a－16d围绕相应的转向轴线22a－22d的位置。此外，第一轮16a的轮马达24控制第一轮16a围绕第一轮轴线20a的位置，并且第二轮16b的轮马达24控制第二轮16b围绕第二轮轴线20b的位置。第三轮16c的轮马达24基于零速度参考来控制第三轮16c围绕第三轮轴线20c的速度，并且第四轮16d的轮马达24基于零速度参考来控制第四轮16d围绕第四轮轴线20d的速度。因此，AGV 12以低功耗稳定地保持静止。
图6示意性地示出了制动AGV 12的另一示例的俯视图。AGV 12与图2中的类型相同。
在图6中，AGV 12沿弯曲路径行进。箭头104表示AGV 12的当前方向。第一轮16a遵循第一路径106a，第二轮16b遵循第二路径106b，第三轮16c遵循第三路径106c，并且第四轮16d遵循第四路径106d。
轮16a－16d的轮轴线20a－20d在瞬时旋转中心(ICR)108处相交。因此，每个路径106a－106d是圆形的并且以ICR 108为中心。
在图6中的AGV 12的运动期间，第一轮16a由相关联的转向马达26驱动以如箭头110a所示围绕第一转向轴线22a旋转，第二轮16b由相关联的转向马达26驱动以如箭头110b所示围绕第二转向轴线22b旋转，第三轮16c由相关联的转向马达26驱动以如箭头110c所示围绕第三转向轴线22c旋转。第四轮16d由相关联的转向马达26驱动以如箭头110d所示围绕第四转向轴线22d旋转。
在AGV 12的正常操作期间，可以通过借助于相关联的轮马达24向一个或多个轮16a－16d施加负转矩来实现电制动。在AGV 12的制动期间，当需要的制动转矩低于某一速度依赖转矩时，每个轮马达24将产生电流以反馈给主电源92。如果要求较高的制动转矩，则制动将消耗来自主电源92的电流。在AGV 12的正常操作期间，每个轮16a－16d的转向马达26和轮马达24由主电源92以主功率模式控制。
在下文中，将描述在功率损失期间紧急制动AGV 12的方法。功率损失可能由于各种原因而发生，例如电缆被损坏或保险丝被熔断。
当任何驱动单元10a－10d的转向驱动电子器件48或轮驱动电子器件78检测到主电压下降时，它立即关断相关联的转向马达26或轮马达24。转向驱动电子器件48或轮驱动电子器件78在CAN上向其他转向驱动电子器件48和其他轮驱动电子器件78发送需要紧急停止AGV 12的消息。很可能，其他转向驱动电子器件48和其他轮驱动电子器件78也将检测到电压下降。
转向驱动电子器件48和轮驱动电子器件78上的电容器52将保持足够高的电压，以在紧急制动的初始化期间，例如在几毫秒期间，保持转向驱动电子器件48和轮驱动电子器件78起作用。
在AGV 12的紧急制动期间，轮16a－16d需要保持在有效配置102中，以使得轮16a－16d能够继续旋转，并且使得AGV 12能够在制动期间保持其行驶方向104。否则，可能发生AGV 12的不希望的行为，例如当承载直立负载时AGV 12可能发生倾翻。
当使用直驱转向马达26时，AGV 12的有效配置102的维护是特别重要的，因为这些转向马达26具有非常低的内摩擦，并且在没有主动控制时容易失去其角度。
当紧急制动过程已经开始时，每个驱动单元10a－10d的轮驱动电子器件78开始控制相关联的轮马达24上的最大再生制动转矩，直到总线电压超过第二阈值。在再生制动期间，以次要功率模式向转向马达26供电。当总线电压达到第二阈值时，每个驱动单元10a－10d的轮驱动电子器件78将相关联的轮马达24的极短路，以将制动能量转储到轮马达24的绕组中。由此，制动转矩增大。所有的极可以(例如)被连接到电气接地或电源正极。由此，将为每个驱动单元10a－10d产生等于轮马达24的失速转矩的制动转矩。然后，制动能量将被转换成绕组中的热量。轮马达24的极可以被被动地短路，例如借助于在功率损失时默认闭合的3通道继电器。
当总线电压下降到低于第一阈值(低于第二阈值)时，再生制动被恢复。这样，可以在紧急制动期间确保所有转向马达26的电力供给。
第一阈值和第二阈值之间的差可以是预定义的滞后值。第二阈值(例如)可以是24V，第一阈值可以是20V。
无论转向马达26是借助于轮马达24的再生制动供电，还是通过主电源92供电，转向马达26都被控制为与ICR 108一致。当AGV 12中发生功率损失时，一个或多个转向马达26可能具有非零角速度。在图6中，每个轮16a－16d具有围绕相应的转向轴线22a－22d的非零角速度，如箭头110a－110d所示。
直到所有转向马达26的角速度低于预定值以前，在每个时间步长中计算新的ICR108。在每个时间步长中，计算ICR 108，该ICR 108要求轮16a－16d相对于其当前位置围绕相应转向轴线22a－22d的角度调节的总和最小。因此，迭代地校正ICR 108。
例如，检测到相关联的转向马达26的角速度高于预定义值的转向驱动电子器件48可以基于零速度来控制相关联的转向马达26的速度。检测到相关联的转向马达26的角速度低于预定值的转向驱动电子器件48可以基于从最新ICR 108导出的位置来控制相关联的转向马达26的位置。为了不使总线电压消耗太多，每个驱动单元10a－10d的转向驱动电子器件48可以根据总线电压来限制控制电流。
继续上述过程，直到每个轮16a－16d围绕相应轮轴线20a－20d的速度太低而不能产生足够的电流来保持转向驱动电子器件48的功能。
尽管已经参照示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本发明不限于上述内容。例如，可以理解，部件的尺寸可以根据需要改变。因此，本发明仅由所附权利要求的范围来限定。

Claims (15)

1.一种制动自主引导车辆(12)的方法，所述自主引导车辆(12)包括支撑结构(14)和至少三个驱动单元(10)，所述至少三个驱动单元被连接到所述支撑结构(14)，其中每个驱动单元(10)包括：
－轮(16)，能够围绕轮轴线(20)并围绕垂直于所述轮轴线(20)的转向轴线(22)旋转；
－电动轮马达(24)，被布置为围绕所述轮轴线(20)驱动所述轮(16)；
－轮传感器设备(72)，被布置为用于确定所述轮(16)围绕所述轮轴线(20)的旋转位置；
－电动转向马达(26)，被布置为围绕所述转向轴线(22)来驱动所述轮(16)；以及
－转向传感器设备(42)，被布置为确定所述轮(16)围绕所述转向轴线(22)的旋转位置；
其中所述方法包括：
－将所述驱动单元(10)的所述轮(16)定位在无效配置(96)中，所述无效配置包括所述轮的如下定位，其中所有轮的取向是非平行的，或者所有轮轴线的取向不相交于瞬时旋转中心；以及
－在所述无效配置(96)中围绕相应的所述转向轴线(22)对每个轮(16)进行位置控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述轮(16)在所述无效配置(96)中被对称地定位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述无效配置(96)中每个轮(16)的轮线(94)相交于一公共的交点(98)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述交点(98)被定位在所述支撑结构(14)的外部轮廓内。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述交点(98)相对于所述支撑结构(14)居中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述自主引导车辆(12)包括四个驱动单元(10)，并且其中所述轮(16)在所述无效配置(96)中被定位成X形。
7.根据权利要求1所述的方法，其中一个、多个或所有驱动单元(10)的所述轮马达(24)在所述无效配置(96)中被关闭。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在所述无效配置(96)中，两个轮(16)被定位在两个不重合的轮线(94)上，并且其中在所述无效配置(96)中，所述两个轮(16)中的每个轮被围绕相应的所述轮轴线(20)进行位置控制。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述无效配置(96)中，其余的轮(16)中的每个轮被围绕相应的轮轴线(20)进行速度控制。
10.一种制动自主引导车辆(12)的方法，所述自主引导车辆(12)包括支撑结构(14)和至少三个驱动单元(10)，所述至少三个驱动单元(10)被连接到所述支撑结构(14)，其中每个驱动单元(10)包括：
－轮(16)，能够围绕轮轴线(20)并围绕垂直于所述轮轴线(20)的转向轴线(22)旋转；
－电动轮马达(24)，被布置为围绕所述轮轴线(20)来驱动所述轮(16)；
－轮传感器设备(72)，被布置为确定所述轮(16)围绕所述轮轴线(20)的旋转位置；
－电动转向马达(26)，被布置为围绕转向轴线(22)驱动所述轮(16)；以及
－转向传感器设备(42)，被布置为确定所述轮(16)围绕所述转向轴线(22)的旋转位置；
其中所述方法包括：
－将所述驱动单元(10)的两个轮(16)定位在两个不重合的轮线(94)上；
－围绕相应的转向轴线(22)对所述驱动单元(10)的每个轮(16)进行位置控制；以及
－围绕相应的轮轴线(20)对所述两个轮(16)进行位置控制。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括围绕相应的轮轴线(20)对所述驱动单元(10)的其余的轮(16)中的每个轮进行速度控制。
12.一种制动自主引导车辆(12)的方法，所述自主引导车辆(12)包括支撑结构(14)和至少两个驱动单元(10)，所述至少两个驱动单元(10)被连接到所述支撑结构(14)，其中每个驱动单元(10)包括：
－轮(16)，能够围绕轮轴线(20)并围绕垂直于所述轮轴线(20)的转向轴线(22)旋转；
－电动轮马达(24)，被布置为围绕所述轮轴线(20)驱动所述轮(16)；
－轮传感器设备(72)，被布置为确定所述轮(16)围绕所述轮轴线(20)的旋转位置；
－电动转向马达(26)，被布置为围绕所述转向轴线(22)驱动轮(16)；以及
－转向传感器设备(42)，被布置为确定所述轮(16)围绕所述转向轴线(22)的旋转位置；
其中所述方法包括：
－以主功率模式通过主电源(92)为所述驱动单元(10)的所述轮马达(24)和所述转向马达(26)供电；
－基于非零目标轮速度来围绕相应的轮轴线(20)对所述驱动单元(10)的每个轮(16)进行速度控制；以及
－在所述主电源(92)中电压下降或功率损失时，紧急制动所述自主引导车辆(12)；
其中所述紧急制动包括：
－围绕相应的所述轮轴线(20)制动每个轮(16)；
－以次要功率模式为所述转向马达(26)供电；以及
－基于所述轮(16)的目标有效配置(102)来控制每个轮(16)围绕相应的转向轴线(22)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述轮(16)的所述目标有效配置(102)被确定为对应于所述轮(16)的瞬时旋转中心(108)，所述瞬时旋转中心要求所述轮(16)围绕相应的转向轴线(22)的角度调节的总和最小。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述次要功率模式包括一个或多个轮马达(24)的再生制动，使得由相应的所述轮马达(24)产生的电能被传输到所述主电源(92)和/或相应的所述驱动单元(10)的电容器(52)。
15.一种自主引导车辆(12)，被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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