CN114401909A - 用于在网格型三维结构内移动标准元件的三维模块化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于移动贮存物品的模块系统(1)，包括多个相邻的模块(200)和可以在模块化结构中从一个模块移动到相邻的模块的至少一个格子(300)，其中模块包括矩形平行六面体形状的框架(210)，该框架包括组装在一起的杆(212、213、214、215)，模块或格子两者中的至少一个包括至少一个制动器(400)以及其他，模块或格子包括互补的凹痕(700)，致动器或凹痕两者中的一个被固定在框架的杆上，另一个被固定在格子上，致动器和凹痕被配置为配合以将至少部分位于一个模块内的格子平移到相邻的模块，该系统还包括被配置为控制致动器和管理系统内格子的移动的中央控制器(600)。

Description

用于在网格型三维结构内移动标准元件的三维模块化系统

技术领域

本发明涉及自动化存储解决方案领域。

随着工业需求、颗粒物流和电子商务的急剧增长，自动化库存存储和取回解决方案的开发和使用被证明是对于许多利益相关者的决定因素。

背景技术

取决于所解决的需求类型，提出了不同类型的解决方案。

“堆垛起重机(Transtockeur)”类型的技术是指在两个产品货架之间以二维移动的机器。堆垛起重机由移动平台(目前被称为“臂”)组成，其沿所需产品的对面移动，取回产品，并将其带到外部操作员或取回区域。堆垛起重机本质上是一种二维机器，并且可以潜在地在很高的高度上进行操作。

“旋转传送带(Carrousel)”型技术是指皆与带类型的平移系统相连的旋转电梯和集装箱系统。皮带移动集装箱。其原理是将具有所需产品的集装箱带到出口点。这类技术可以被定向成竖直或水平。最常用的旋转传送带类型的技术被称为“竖直旋转存储系统”。

“机器人车队(Flottes robotiques)”类型的技术采用能够取回标准集装箱的移动机器人的车队。某些解决方案采用自主和移动机器人在地面上以二维以能够运输所发现的产品的货架的方式来移动。

其他解决方案采用在库存网格上方二维移动的自主和移动机器人，并由用于放下/拿起位于其下方的产品的系统进行取回。

自动分配器(通常由公众所用，特别是作为饮料或食品分配器)可以管理重量和体积较小的产品。

这些技术不仅性质不同，而且性能也不同，并且因此不适合于相同的用途。

由于在产品货架之间的平台的位移所必要的空置空间，所以堆垛起重机具有较低的紧凑性。此外，此类系统的库存流量取决于所需产品相对于取回区域的位置和平台的不可压缩位移时间。每次平台位移只能取回一个产品。此外，此类系统难以在特定的存储空间配置中实现。

旋转传送带技术具有高度的紧凑性，其代价是可以并行分配的库存流。特别是，由于库存分配率低，需求高峰总是引起排队。此外，旋转传送带的尺寸是标准化的，并占用预定义的体积，这意味着它不能适应所有空间。

移动机器人车队允许适应所需的库存流量，并且只要其循环所需的空间较大，就能够适应许多空间限制。因此，由于机器人的循环所需的空间，使用这种技术的存储系统将表现出有限的紧凑性。

自动分配器非常紧凑，并且因此能够很好地适应有限的存储空间，但其代价是库存分配率有限，并且因此在需求高峰时引起排队。

非自动化存储方法通常用于对体积施加严重限制并要求存储紧凑性的环境中。例如，在动态归档中，其中货架安装在导轨上的移动框架上，这使得可以作为仓库功能的存储容量最大化。然而，这种技术具有非常有限的流量，因为用户必须对货架进行移位，然后取回他所需要的每一种产品，这限制了系统的可访问性和库存分配流程。

因此，对紧凑型存储解决方案提出了技术要求，该解决方案适用于所有类型的空间，特别是受限空间，并且具有较高的分配率，同时限制了手动干预的需要，并且从而便于使用。

发明内容

本发明的总体目标是提供一种紧凑的存储解决方案，其适用于任何类型的存储环境，并且具有较高的分配率。

另一个目的是有助于自动存储系统的安装和维护。

本发明提供了一种用于贮存物品的位移的模块化系统，包括多个相邻的模块以及能够在模块结构中从一个模块移位到相邻的模块的至少一个格子，模块包括矩形平行六面体形状的框架，框架包括组装在一起的杆，包括至少一个致动器的模块和格子中的至少一个，以及包括互补凹痕的模块和格子中的另一个，致动器和凹痕中的一个被附接至框架的杆，致动器和凹痕中的另一个被附接至格子，致动器和凹痕被配置为以如下这样的方式进行配合：使得至少部分位于一个模块中的格子朝向相邻的模块平移，系统还包括中央控制器，其被配置为驱动致动器并管理格子通过系统的位移。

本发明可有利地通过以下特征单独或组合地完成：

-致动器，包括被配置成与所述凹痕接合的驱动元件，以及被配置成将驱动元件缩回到分离位置的离合设备，在分离位置的驱动元件与凹痕具有一定距离，使得驱动元件不会与凹痕相互作用；这可替代地使得可以以这种方式移动格子或释放格子，使得允许其在模块之间的循环；这特别地允许格子在同一模块内的所有三个方向的位移；

-模块的至少一个致动器能够在同一平移方向的两个指向上驱动格子；这使得可以限制致动器的数量；

-模块的致动器能够沿三维平移格子；

-驱动元件在抓紧位置延伸，以与位于格子边缘或倒角上的驱动表面或凹痕接合；

-在其缩回期间中，驱动元件在相对于模块的面倾斜的平面内进行移位，倾斜在30°和60°之间；这使得格子可以在两个方向上被腾出；

-致动器包括竖直致动器，该竖直致动器包括可旋转地安装在框架上的蜗杆、与螺钉配合的螺母、包括突起的螺母，该突起被配置成与沿格子的竖直边缘制成的竖直凹痕配合：当突起与竖直凹痕配合且螺钉被旋转时，对格子进行竖直平移；这使得可以获得显著的系统鲁棒性，以及获得易于实施的静态位置；

-致动器包括水平致动器，该水平致动器包括至少一个水平平移器，包括：

o驱动元件，其被配置成以如下这样的方式与在格子上制成的水平凹痕配合，使得对格子进行平移；

o驱动致动器，其被配置为旋转所述驱动元件；

o离合设备，其被配置为选择性地接合驱动元件与格子或从格子脱离驱动元件；

-该离合设备包括可旋转地安装在平移器框架上的可移动臂，该平移器框架可被固定安装在框架上，驱动元件可旋转地安装在可移动臂的一端，以及被配置成旋转可移动臂的离合致动器，驱动元件和驱动致动器也被安装在可移动臂上；这使得可以提高致动器的紧凑性；

-水平平移器还包括可旋转地安装在平移器框架中的输入轴以及由输入轴驱动的分配组件，分配组件被配置为同时旋转离合致动器和驱动致动器；这使得可以限制致动器电机的数量，并且附带地限制其体积、重量和成本；

-离合设备包括离合致动器，其包括：

o可旋转地安装在可移动臂上的凸轮；

o摩擦组件，其被配置为将有限扭矩从分配组件传输至凸轮，并且从而确保凸轮的旋转；

o凸轮滚柱，可旋转地安装在被配置成与凸轮配合的框架上；

-摩擦组件包括：

o插入凸轮和分配组件之间的摩擦垫圈；

o压缩在可移动臂和凸轮之间的压缩弹簧，并被配置为以如下这样的方式提供摩擦力，以确保以摩擦垫圈的方式通过分配组件由凸轮的摩擦进行驱动；

-摩擦组件包括被固定在凸轮上的开口环，凸轮和开口环组件可旋转地安装在支撑轴上，支撑轴由第四滑轮或第二小齿轮旋转，开口环在支撑轴上提供摩擦力，这使得可以驱动凸轮和开口环组件进行旋转；

-水平致动器包括多个水平平移器、传动轴和被配置为驱述传动轴的电机，传动轴被配置为同时驱动水平平移器；这使得可以减少致动器的电机数量，并且从而降低其成本和体积；

-分配组件包括：

o安装在第一中间轴上的第一滑轮，第一中间轴沿着与输入轴的轴线垂直的轴线可旋转地安装在平移器框架上，以及通过分别安装在输入轴和第一中间轴上的第一伞齿轮和第二伞齿轮的方法，由输入轴进行旋转；

o可旋转地安装在轴(其被安装在可移动臂上)上的第二滑轮，第二滑轮被配置为驱动驱动元件；

o与第一滑轮和第二滑轮配合的第一皮带；

o可旋转地安装在轴上的第三滑轮，该第三滑轮可被旋转地固定到第二滑轮；

o第四滑轮可旋转地安装在支撑轴(其被安装在可移动臂上)上，第四滑轮被配置为驱动离合致动器；

o与第三滑轮和第四滑轮配合的第二皮带。

根据另一方面，本发明提供了一种用于根据本发明的贮存物品的位移的模块化系统的模块，包括由多个杆形成的框架，以及被配置成驱动格子在模块中运动的致动器。

根据另一个方面，本发明提供了一种用于根据本发明的贮存物品的位移的模块化系统的格子，包括凹痕，其被配置成以如下这样的方式与致动器配合，以允许格子通过系统进行位移。

根据另一方面，本发明提供了一种用在根据本发明的贮存物品的位移的模块化系统用于在在初始模块和最终模块之间平移目标格子的方法，包括以下步骤：

-S10：确定初始模块和最终模块之间的路径，该路径包括N个模块，

-S20：以使路径腾出的方式来位移位于先前确定路径上的格子，

-S30：朝向最终模块穿过路径的模块来位移目标格子。

在这种方法中，有利地在每次腾出与目标格子相邻的路径的模块时执行步骤S30。

根据另一方面，本发明提供了一种包括代码数据的计算机程序产品，代码数据被配置为由计算单元实施时，针对根据本发明的贮存物品的位移的模块化系统中实施根据本发明的用于格子的位移的方法。

附图说明

本发明的具体特征在阅读通过简单的说明性和非限制性示例的方式给出的本发明的实施例的描述以及所附的附图时将变得显而易见，在所附的附图中，其中：

图1是根据本发明的用于贮存物品的位移的模块化系统的实施例的透视图；

图2a、2b和2c是根据本发明的用于贮存物品的位移的模块化系统的配置的示例的视图；

图3是根据本发明的用于贮存物品的位移的模块化系统的电子和计算机网络的实施例的示意图；

图4是根据本发明的模块的实施例的视图；

图5是根据本发明的格子的实施例的视图；

图6是根据本发明的模块的竖直致动器的实施例的正视图和透视图；

图7a和7b是根据本发明的格子的竖直凹痕的实施例的透视图；

图8是根据本发明的模块的水平平移器的实施例的透视图；

图9是根据本发明的模块的水平平移器的第二实施例的透视图；

图10a、10b和10c是根据本发明的模块的水平平移器的离合致动器的实施例的透视图；更具体地说，图10a、10b和10c详细说明了以摩擦设备的方式驱动凸轮；图10a和10b示出了摩擦设备的第一实施例；图10c示出了摩擦设备的第二实施例；

图11是根据本发明的模块的水平平移器的离合致动器的分离和抓紧位置的实施例的视图；

图12是根据本发明的水平致动器的实施例的视图；

图13a、13b、13c、13d和13e是用于执行向上竖直平移运动的位移方法的示例的视图；

图14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g和14h是用于执行向下竖直平移运动的位移方法的示例的视图；

图15示出了根据本发明的系统中格子的位移的路径的操作图；

图16更详细地说明了根据本发明的位移路径的转弯；

图17示出了格子位移的过程P1的流程图(从模块A到模块B)；

图18示出了格子位移的过程P2的流程图(从模块A到其相邻的模块C中的一个)；

图19示出了命令传播的过程P3的流程图。

具体实施方式

梗概

参考图1，用于贮存物品的位移的模块化系统1包括多个相邻的模块200，以及能够从模块200移位到相邻的模块200的多个格子300。

系统1的结构由于其包括多个模块200而是模块化的，这些模块200在结构安装期间以适应任何体积约束的方式被定位、然后附接在一起。

这还使得可以有助于任何后续的以升级结构为目的维修操作。因此，如图2a、2b和2c所示，许多配置都是可能的。

在图2a中，模块200形成传统的平行六面体结构。作为系统1的安装约束的功能，具有可访问面的每个模块200表示可以由用户访问的界面。

术语“可访问面”被理解为指模块的面，其不面对与所述模块相邻的模块的任何面。

因此，在图2a所示的实施例中，系统具有界面区域2。实际上，用户可以访问系统1的同一面的所有模块200。

在图2b所示的第二示例中，由于存储空间的形状，系统1具有适于体积约束的形状。在所示的示例中，其显示出了两个界面区域2，例如，它们可能位于建筑物的两个不同楼层上。

在图2c所示的第三个示例中，系统1具有适合于存储空间的架构约束的形状，并且具有三个界面区域2，它们可位于建筑物中用于装载或卸载的不同的接入点处。

因此，系统1的模块化可以有助于和简化库存在一个或多个交付点和一个或多个提取点之间的流动。

因此，通过将模块200连接在一起以形成模块结构(其因此通过同一方法是可拆卸或可修改的)来并置和堆叠模块200就足够了。

有利地，模块200都具有相同的形状；在本实施例中，模块为矩形平行六面体。该架构有助于格子300通过系统1的位移，同时最大化格子300中的可用存储空间。

用于贮存物品的位移的系统1还包括被配置为驱动格子300的多个致动器400，以及被配置为驱动致动器400和管理系统1中存在的格子300的位移的多个命令元件500。

参考图3，中央控制器600被配置为生成不同格子的位移命令指令，并且从而实现格子300的自动位移的方法。

中央控制器600包括处理或计算单元(诸如处理器)，以及包括生成了操作指令的代码数据的一个或多个存储器，所述操作指令被配置成在由处理单元实施时实施格子300通过系统1的位移的方法。

命令元件500可以包括处理或计算单元，诸如处理器，以及能够根据央控制器600接收的命令将能量分配给致动器400的一个或多个预致动器。

中央控制器600和命令元件500形成电子和计算机网络，以这样的方式将命令从中央控制器600传送到模块200或格子300中的每一个。

有利地，命令元件500被固定在模块200上，模块200可以以其机械、电气和电子操作互连。

模块200的机械互连使得可以将模块200固定到其相邻的模块200。

模块200的电互连使得可以传播电能，并且从而为不同的机电系统(诸如致动器400和命令元件500)供电。这使得可以借由有限数量的电源为整个系统供电，并且特别是限制了对集成储能装置的需求，因为其会非常笨重。

在优选的实施例中，每个模块200具有其自己的命令元件500，该命令元件500经由有线电子链路501与相邻的模块200的命令元件500互连，以在系统1内形成全局网络，用于交换命令并将其传输到系统1的任何模块200。

这使得可以限制电磁干扰以及限制系统1的布线。

模块200在其功能和结构上有利地相同，以这样的方式通过规模效应限制格子的生产成本并有助于系统1的维护，每个格子200是可互换的。

模块200

在图4所示的实施例中，模块200包括框架210，并且框架210包括形成矩形平行六面体的多个杆。

在所表示的实施例中，框架210包括：

-沿竖直方向延伸的四个立柱211，该竖直方向与在正常操作条件下的系统的处置有关，

-沿纵向平行延伸的两个第一杆212，每个第一杆212从立柱延伸到第二立柱，

-沿横向平行延伸的两个第二杆213，每个第二杆213从立柱延伸到第二立柱，

-沿纵向平行延伸的两个第三杆214，每个第三杆214从立柱延伸至第二立柱，第三杆214平行于第一杆212延伸，

-沿横向平行延伸的两个第四杆215，每个第四杆215从立柱延伸至第二立柱，第四杆215平行于第二杆213延伸。

在正常操作条件下，框架210以这样的方式布置：第一杆212和第二杆213形成矩形平行六面体的下平面，并且第三杆214和第四杆215形成矩形平行六面体的上平面。

术语“下部”和“上部”沿竖直方向定义。

在所表示的实施例中，模块200还包括被固定到框架210的竖直致动器410、水平致动器420、命令元件500、数据连接器和功率连接器。这特别使得可以避免将致动器400定位在格子300上，并且从而限制格子300的重量，并且从而限制系统1的功耗。这还使得可以有助于向致动器400供电，并限制电池的使用和与电池相关的限制，特别是充电。

被用于将竖直410和水平420致动器设置为运动的电机连接至命令元件500。

数据连接器允许两个相邻的模块的命令元件500相互传输信息。功率连接器被用于将电力从模块200传输到模块200。

在一个实施例中，模块的每个面包括位于该面至少一个角上的功率连接器和数据连接器。同一模块200的两个相对面具有分别位于一个面与相对另一个面的功率连接器和数据连接器。这使得可以通过至少成对地连接不同的相邻的模块200来形成模块结构(而无论所述模块的相邻面是什么)，这有助于组装。

有利地，模块200旨在作为下表面和上表面的面的功率连接器和数据连接器被定位为使得：它们不能连接到模块200的侧面的连接器。这使得可以形成故障保护，并确保在系统1中模块200沿正确取向组装。

模块200可配备有检测设备，该检测设备被配置为检测所述模块200内的格子300的存在或不存在。它可以例如包括光学传感器，或感应式接近传感器或能够检测模块200中格子300的存在的任何其他传感器。

模块200可配备有检测设备，该检测设备被配置为检测所述模块200内的格子300的速度。它可以例如包括光学传感器，或用于通过多普勒效应测量速度的设备，或能够检测模块200中格子300的速度的任何传感器。

中央控制器600能够检测系统1中新模块200的连接、位置和取向，并且被配置为虚拟地建模形成了系统1的模块200。因此，随着新模块200的连接，中央控制器600逐渐更新系统1的虚拟模型。因此，中央控制器600能够在任何时候知道系统1的状态、其几何形状以及系统中满模块和空模块200的分布。

格子300

在图5所示的实施例中，格子300包括上板301、下板302以及从下板302延伸到上板301的两个平行侧板303，优选地沿竖直方向。

格子300的板301、302、303一起限定了能够接收内容(库存的物品)的外壳。在所示的实施例中，外壳具有两个开放的侧面，这提高了用户的可接近性。

在未表示的变型中，格子300可包括形成底部的附加侧板，或在另一变型中，可包括旨在形成封闭且可选地密封外壳的附加侧板。可选地，格子可包括排水系统，例如切口，被用于至少部分排空格子的内容物。

在实施例中，墙壁可以具有热绝缘结构和/或电和/或磁绝缘结构，或者具有其他屏蔽。

在实施例中，格子300可以包括电源和/或传感器，例如位置传感器，被配置为与命令元件500或中央控制器600进行通信。

为了允许格子300从一个模块200移位到另一个模块，模块200和格子300包括附接的致动器500和互补的凹痕700，其中一个连接到框架210的立柱211和杆212、213、214、215，并且另一个连接到格子300。

在所表示的实施例中，识别了两种不同类型的凹痕：

-竖直凹痕710，允许格子300沿竖直方向位移，

-水平凹痕720，允许格子300沿纵向和横向位移。

可选地，格子300包括被配置为由模块200的命令元件500所检测的识别元件。以这种方式，系统1中每个格子300的位置始终是已知的。识别元件可以是光学的，例如条形码，由模块200的命令元件500上提供的光学传感器所读取。这使得可以限制附加材料的使用以及限制电磁信号的发射。

可替选地，中央控制器600在其存储器中以知道每个格子300在系统1中的位置的方式来存放由每个格子300进行的所有移动，其与用户在系统1初始化时任意设置的标识符相关联。

致动器400

致动器400和凹痕700被配置为以如下这样的方式配合：使得平移地驱动至少部分地位于模块200中的格子300朝向相邻的模块200。

在优选的实施例中，致动器400包括：

-竖直致动器410，其被配置为竖直移位格子300，

-水平致动器420，其被配置成沿纵向和横向移位格子300。

竖直致动器410

在图6所表示的实施例中，竖直致动器410包括蜗杆螺钉411，其借由上螺钉保持器412和下螺钉保持器413可旋转地安装在框架210上，并由电机驱动。

这种类型的致动器具有减小的体积，同时具有相当的鲁棒性和精度。精度特别是通过螺钉411的螺距和电机分辨率产生的减小效应获得的。此外，这种类型的致动器的鲁棒性使其可以限制电机制动器在重力作用下获得稳定静态位置的需求。

在所表示的实施例中，上部412和下部413螺钉保持器被附接到框架210的立柱211上。

在螺钉411上发现适用于螺钉411的螺母414。螺母414包括突起415。

参考图7a和7b，竖直凹痕710在位于沿格子300竖直边缘的突起上制得。

竖直凹痕710包括限定它们之间的空洞712的一系列开垛口711。在每个凹痕上都有一个盲槽713。

盲槽713包括支撑面714，该支撑面714描绘在盲槽713的顶部。支撑面714被配置为形成用于竖直致动器410的突起415的支承面。

盲槽713还包括障碍物表面715，该障碍物表面715被配置成对竖直致动器410的突起415形成障碍，并且从而防止其旋转。

以这种方式，当旋转螺钉411时，通过摩擦旋转突起415，突起415接触障碍物表面715，该障碍物表面715限制突起415的旋转，并且从而限制螺母414的旋转，从而使螺母414和因此的突起415相对于螺钉411平移。

然后，突起415与支撑面714接触，支撑面714具有使格子300平移的效果。

突起415的这个位置被定义为抓紧位置。

可选但有利的是，盲槽713还包括挡边716，其由从支撑面714相对于障碍物表面715延伸的部分表面形成。挡边716被配置成在突起415和支撑面714之间的摩擦损失的情况下避免突起415从盲槽713中脱离。

例如，在向下平移运动期间可能会遇到这种情况。

在竖直致动器410的操作期间，当突起415与框架210的立柱211接触时，被锁定在其旋转运动下，并且经由螺母414和螺钉411之间的螺旋耦合以竖直平移的方式进行移位。竖直平移可沿螺钉411的旋转指向来向上或向下。

螺钉411的“向上指向”被定义为驱动螺母414被旋转锁定在向上竖直平移中的旋转指向。类似地，螺钉411的“向下指向”被定义为驱动螺母414被旋转锁定在向下竖直平移中的旋转指向。

类似地，当突起415与开垛口711接触时，被锁定在其旋转运动下，并且以竖直平移进行移位。

如果沿着开垛口711在竖直平移下移位的突起415到达盲槽713的水平，并且螺钉411以向上指向转动，则突起415停止其竖直平移运动，这是因为其不再被旋转锁定，并且恢复旋转运动。

然后，突起415回到与障碍物表面715接触，并且从而如先前使格子300平移。

当沿开垛口711在竖直平移下移位的突起415到达空洞712的水平时，突起415恢复旋转运动，并且然后穿过空洞712。

水平致动器420

水平致动器420包括一个或多个水平平移器421。

参考图8，每个水平平移器421包括：

-驱动元件422，其被配置为以平移格子300的方式与格子300的水平凹痕720配合；

-驱动致动器423，其被配置为旋转驱动元件422；

-离合设备424，其被配置为有选择地将驱动元件422与格子300接合或从格子300脱离驱动元件422。

通过使得驱动元件422能够缩回，离合设备424因此可以清除空间，并允许格子300在与缩回的驱动元件422的驱动方向不同的方向上的循环。这特别使得可以在同一模块200内沿所有三个方向驱动格子300。具体地说，如果驱动元件422和格子300之间的接触对于在第一方向上驱动格子300是必要的，则该接触反抗格子300在另一方向上的循环。缩回驱动元件422的可能性消除了该障碍，并且因此允许格子300在同一模块200内的三个方向上发生潜在位移。

在所表示的实施例中，离合设备424包括可旋转地安装在平移器框架426(其被固定安装在框架210上)上的可移动臂425、可旋转地安装在可移动臂425一端的驱动元件422，以及被配置成可旋转地驱动可移动臂425的离合致动器427。驱动元件422和驱动致动器423也安装在可移动臂425上。

这使得可以限制水平平移器421的体积。

在一个实施例中，水平平移器421包括可被旋转地安装在平移器框架426中的输入轴428，以及由输入轴428驱动的分配组件429，分配组件429被配置为同时旋转地驱动离合致动器427和驱动致动器423。这使得可以极大地限制设备的重量以及水平平移器421所需的电机的数量。

在所表示的实施例中，分配组件429包括：

-第一中间轴430，其沿与输入轴428的轴线垂直的轴线可旋转地安装在平移器框架426上，第一中间轴430借由分别安装在输入轴428和第一中间轴430上的第一伞齿轮432和第二伞齿轮433而由输入轴428进行旋转；

-第一小齿轮434，其被安装在第一中间轴430上，被固定到第二伞齿轮433；

-第二小齿轮435，其可旋转地安装在支撑轴436(其被安装在可移动臂425上)上，第二小齿轮通过与第一小齿轮434相互作用而被旋转，第二小齿轮被配置为驱动离合致动器427；

-第二中间轴431，其可旋转地安装在可移动臂425上，并且包括第三小齿轮437，该第三小齿轮437以如下方式与第二小齿轮435和驱动致动器423配合，使得通过伞齿轮432、433，以及第一小齿轮434、第二小齿轮435和第三小齿轮437而将输入轴428的功率传输至驱动元件422。

在所表示的实施例中，驱动致动器423包括可旋转地安装在轴439(其安装在可移动臂425上)上的驱动小齿轮438。

驱动元件422包括被固定到驱动小齿轮438的滚柱440，其中驱动元件422与格子300的水平凹痕720配合。

在实施例中，滚柱440为圆柱形，并且水平凹痕720为相对于水平面倾斜的平面。因此，这使得可以在当格子300水平移位时，同时提供格子300的导向和驱动。水平凹痕的倾斜角度可以在30°和60°之间，优选为45°。

在所表示的实施例中，水平凹痕720位于格子300的下边缘上。水平凹痕720可以是全部沿着所述边缘应用的倒角，其可以有利地被具有高摩擦系数的材料带(诸如橡胶)覆盖。

在图9所表示的另一个实施例中，分配组件429包括：

-安装在第一中间轴430上的第一滑轮441，其中第一中间轴430沿着与输入轴428的轴线垂直的轴线可旋转地安装在平移器框架426上，并且借由分别安装在输入轴428以及第一中间轴430上的第一伞齿轮432和第二伞齿轮433而由输入轴428进行旋转；

-可被旋转地安装在轴439(其被安装在可移动臂425上)上的第二滑轮443，其中第二滑轮443被配置为驱动驱动元件422；

-与第一滑轮441和第二滑轮443配合的第一皮带442；

-可旋转地安装在轴439上的第三滑轮445，其中第三滑轮445可旋转地固定到第二滑轮443；

-可旋转地安装在支撑轴436(其被安装在可移动臂425上)上的第四滑轮446，其中第四滑轮446被配置为驱动离合致动器427；

-与第三滑轮445和第四滑轮446配合的第二皮带444。

皮带的使用使得可以限制设备零件的数量以及分配组件429的制造成本。

参考图10a、10b和10c，离合致动器427包括可旋转地安装在支撑轴436上的凸轮447。凸轮447由摩擦设备455进行旋转。摩擦设备被配置为向凸轮447传输有限扭矩。因此，如果凸轮447被障碍物旋转锁定，则分配组件429可以继续操作，尽管凸轮447被固定。

在图10a所示的实施例中，摩擦设备455包括插入第二小齿轮435和凸轮447之间的摩擦垫圈448。在图9所示的实施例中，摩擦垫圈448位于第四滑轮446和凸轮447之间。因此，摩擦垫圈448通过传递来自第二小齿轮435或来自第四滑轮446的扭矩来进行凸轮447的摩擦以确保驱动。安装在支撑轴436上并在可移动臂425和凸轮447之间压缩的压缩弹簧449，使得可以提供驱动凸轮447所需的摩擦力。

在图10c所示的另一个实施例中，摩擦设备455包括被固定到凸轮447的开口环454。凸轮447和开口环454组件可旋转地安装在支撑轴436上。在本实施例中，支撑轴436由第四滑轮446或第二小齿轮435进行旋转。开口环454在支撑轴436上提供摩擦力，这使得可以将支撑轴436的扭矩传递到凸轮447并且从而使凸轮447和开口环454组件旋转。这样的结构使得可以限制摩擦设备455的变形，并有助于其组装。

凸轮447被配置为与可旋转安装在框架210上的凸轮滚柱449进行配合。

凸轮447具有相对于穿过凸轮447的旋转轴线的平面的对称轮廓。这使得无论输入轴428的旋转方向如何，都可以与离合设备424进行离合。

参考图11，凸轮447的轮廓被配置成在第一角度位置呈现支撑轴436和凸轮滚柱449的旋转轴线之间的第一距离A，并且在第二角度位置呈现支撑轴436和凸轮滚柱449的旋转轴线之间的第二距离B。

第一距离A以这样的方式配置：使得离合设备424处于分离位置，在该分离位置中驱动元件423与格子300脱离。这样，无论所述格子300的位移如何，格子300都不会与驱动元件422相互作用。

第二距离B以这样的方式配置：使得离合设备424处于抓紧位置，在该抓紧位置中驱动元件422与格子300的水平凹痕720配合。

有利地，离合设备424以这样的方式配置：使得驱动元件422在相对于竖直和水平方向倾斜的平面内延伸，并朝向框架210的内部。通过这种方式，改进了框架210的侧面的腾出。此外，这使得可以在不使用伞齿轮的情况下驱动驱动元件422并延伸离合设备424。这种共享使得可以减少零件数量并且提高效率。相对于水平面的倾角在30°和60°之间，并且优选为45°。

第一杆402和第二杆403上的开口被制成使得当离合设备424处于分离位置时，水平平移器421至少部分容纳在所述杆中。这使得可以改进设备的紧凑性。

可选地，水平致动器420包括角度止动器452，其被配置为限制可移动臂425相对于框架210的旋转运动的幅度。

角度止动器452可以以如下这种方式被定位在可移动臂425的一端：使得在可移动臂425达到某个角度位置时其与框架210接触。

止动凸舌453可以以如下这种方式体现在凸轮447上：使得当止动凸舌453与凸轮滚柱449接触时限制凸轮447的旋转。

可选地，止动凸舌453以如下这样的方式被定位：使得当止动凸舌453与凸轮滚柱449接触时，可移动臂425处于顶部位置。

有利地，止动凸舌453以如下这样的方式被配置：使得当爪形止动凸舌453与凸轮滚柱449接触时，能够获得可移动臂425的稳定的顶部位置。

可选地，水平致动器420包括角度止动器452和止动凸舌453，这提高了水平致动器420的鲁棒性。角度止动器452和止动凸舌453的组合效应归因于角度止动器452通过对可移动臂425的角度位移的机械限制而防止了止动凸舌453移动经过凸轮滚柱449。

在未表示的替代方案中，角度止动器452体现在框架上，并且被配置为当可移动臂425达到某个角度位置时限制可移动臂425的移动。

在优选得实施例中，参考图12，水平致动器420包括多个水平平移器421、传动轴450以及被配置为驱动传动轴450的电机451，其中传动轴450被配置为同时驱动水平平移器421。

这使得可以借由单个电机同时驱动水平致动器420的所有水平平移器421，这使得可以促进同步并限制水平致动器420的电机数量，从而限制成本、故障风险以及水平致动器420的体积。

水平平移器421以如下这样的方式彼此定位：使得同一模块200或两个相邻的模块200的两个相邻水平平移器421之间的距离小于水平凹痕720长度的一半。这使得可以在驱动格子300时避免格子300的倾倒。

在一种变型中，第一杆212和第二杆213配备有导辊(未示出)，其被配置为格子300在两个相邻的模块200之间的位移期间支撑格子300，这使得可以限制驱动和引导格子300所需的水平平移器421的数量。

电机451对传动轴450的驱动可以是直接的，也可以是间接的，例如借由滑轮和皮带组件，这使得甚至在发生振动或错位的情况下也可以保持操作。此外，这促进了水平致动器420的紧凑性。

设备的操作

为了对格子300执行向上的竖直平移运动，位移方法可以如下所示：

-参考图13a，突起415被定位于上部螺钉保持器412(图13a上未示出)和下部螺钉保持器413之间的任何高度；

-参考图13b，向下指向驱动螺钉411，直到突起415碰到框架210的立柱211为止；如上所述，突起415随后沿立柱211下降；

-参考图13c，突起415下降直到其到达预定的底部阈值为止；

-参考图13d，然后向上指向驱动螺钉411，直到突起415进入盲槽713中的接合位置为止；

-参考图13e，格子300因此被向上驱动。

为了产生格子300的向下的竖直平移运动，位移方法可以如下所示：

-参考图14a，突起415定位于上部螺钉保持器412(图14a中未示出)和下部螺钉保持器413之间的任何高度处；螺钉411被向下指向驱动；

-参照图14b，如上所述，突起415一旦与立柱211接触，然后沿其下降；

-参考图14c，当突起415达到离初始位置最近的空洞712的水平时，螺钉411向上指向转动并穿过凹痕712，直到突起415穿过凹痕712并到达框架210的立柱211为止；

-参考图14d，螺钉411继续向上指向转动，并且突起415抵靠立柱211被旋转锁定，这导致了突起415向上位移达至预定义的顶部阈值；

-参考图14e，当突起415达到离初始位置最近的空洞712的水平时，螺钉411向下指向转动并穿过空洞712，直到突起415到达框架210的立柱211为止；

-参考图14f，突起415一旦与立柱211接触，就沿着其下降；

-参考图14g，当突起415到达最高的盲槽713时，螺钉411向上指向转动，直到突起415进入接合位置为止。

-参考图14h，螺钉411然后向下指向转动，使格子300下降。

为了使格子300在某种指向上(被任意地称为前方向)在传动轴450的方向进行水平平移的移动，位移方法可以如下所示：

-凸轮447的初始角度位置为底部位置。

-传动轴450由电机451旋转，传动轴450旋转每个输入轴428，然后通过每个第一伞齿轮432旋转每个第二伞齿轮433。

-第二伞齿轮433旋转第一小齿轮434，第一小齿轮434旋转第二小齿轮435，第二小齿轮435旋转第三小齿轮437，第三小齿轮437旋转驱动小齿轮438，驱动小齿轮438旋转滚柱440。

-通过与摩擦垫圈448摩擦，凸轮447被旋转并离开底部位置。凸轮447转动，直到其到达两个顶部位置之一，在那里离合设备424处于抓紧位置。然后，可移动臂425抵着防止凸轮447进一步转动的止动器452到达顶部位置。凸轮447保持锁定在顶部位置，并与摩擦垫圈448摩擦，摩擦垫圈448在第二小齿轮435的作用下继续转动。

-在顶部位置，滚柱440进入与格子300的水平凹痕720接触。处于旋转状态的滚柱440通过摩擦300驱动格子。

一旦移动完成，就可以缩回水平平移器421的离合设备424。

-通过以与先前指向相反的指向(该方向将被任意称为向后方向)转动电机451，凸轮447通过摩擦以与其先前上升相反的指向进行旋转。

-一个或多个止动器不再阻止凸轮447转动，因此凸轮447转动直到到达底部位置为止。

-通过停止电机451，离合设备424保持在凸轮447的底部位置。

方法P1：目标格子的位移的方法(从模块A到模块B)

参考图15a、15b、15c、15d，表示目标格子300的位移的方法的不同步骤。

在所表示的方法中，竖直方向是相对于系统1正常运行条件下的系统的配置，操作的横向和纵向为水平方向。

-在所表示的方法中，一个或多个目标格子300经由路径800的模块200进行移位，路径800被定义为：

o路径800是一组成对相邻的N个模块200(模块1、模块2、…、模块n-1、模块n、模块n+1、…、模块N)。

o术语“路径长度”是指形成路径的模块数N。

o对于路径的给定模块n，路径顺序中的先前的模块被称为先前模块n-1。o对于路径的给定模块n，路径顺序中的后续的模块被称为后续模块n+1。o路径的开始模块称为初始模块801。

o路径的结束模块称为最终模块802。

o路径“A-B”是初始模块801为模块A且最终模块802为模块B的路径。

-处于“满状态”803的模块是在给定时间包含格子的模块，

-处于“空状态”804的模块是在给定时间不包含格子的模块。

-如图16所示，路径的转弯805是所述路径的模块n，使得先前模块n-1、所述模块n和后续模块n+1不对齐。

在所描述的方法中，术语“基本位移”被用于指格子从一个模块到其相邻的模块之一的位移，以及术语“命令”是指由中央控制器600生成的指向模块的基本位移指令，以及“序列”是指指向多个模块的同时命令集。

术语“目标格子”被用于指将从模块A传送到模块B的一个或多个格子，以将其与存储在结构中(并要被移位以腾出目标格子的路径)的格子区分开来。

图17示出了格子P1的位移的方法的步骤。

在第一宏步骤S10中，中央控制器600实施被配置为确定模块A和模块B之间的最相关路径“A-B”的程序。中央控制器600根据两个非限制性标准执行该确定：最短路径长度(最小N)和该路径中转弯805的最小数量。

在步骤S10期间，初始模块801和最终模块802位于由系统1的模块200形成的网格中。

生成由格子300的基本位移分量组成的位移向量，以评估格子300应经历的位移。

然后估计不同的路径，并且每个路径包含位移向量的分量。

然后，每个路径根据每个相应路径中包含的转弯805的数量来评估。

包含最少转弯805的路径以如下这样的方式被转换成寻址到模块200的基本位移指令的序列：使得格子300从初始模块801被带到最终模块802。

接下来，在第二宏步骤S20中，腾出在宏步骤S10中所确定的路径，这在下文描述的几个步骤中完成。

在步骤S21中，中央控制器600针对属于所确定路径“A-B”的每个模块M验证其是否处于“满状态”803或“空状态”804。如果其处于“空状态”804，则不需要执行任何操作。

如果处于“满状态”803，则需要执行若干操作以腾出路径。在步骤S22中，中央控制器600确定处于路径“A-B”下的“空状态”的模块V，且对其而言，路径“M-V”具有最短长度N。该路径被称为逃逸路径806。

接下来，在步骤S23中，中央控制器生成一系列基本位移命令，该命令被传播到属于逃逸路径806的不同模块(如下文在指令传播方法P3中所述)。

最后，在步骤S24中，逃逸路径806的每个模块然后根据所接收到的命令(如下文中所述的格子的基本位移方法P2中)将格子移位到其后续模块，以使得初始模块801从满状态变为空状态，并且最终模块802从空状态变为其满状态。

在第三宏步骤S30中，目标格子从在宏步骤S10中已确定并在宏步骤S20中腾出的路径“A-B”的一端向前移动到另一端。要做到这一点，以下几个步骤是必要的，并且在下文描述。

在步骤S31中，中央控制器生成一系列基本位移命令，该命令被传播到路径“A-B”的不同模块。

接下来，在步骤S32中，路径“A-B”的每个模块然后根据所接收到的命令将格子移位到其后续模块，以这样的方式使格子从模块A移位到模块B。然后完成格子的位移的方法P1。

有利地，可以在宏步骤S20结束之前启动宏步骤S30。具体地，如果路径的后续模块n+1处于空状态，则目标格子300可以从模块n移位到后续模块n+1。这使得可以加速目标格子300的位移。

关于格子P1的整体位移的方法，在多个并行位移的情况下，以增加系统1的流量的方式，有利地并行构造多条路径。

方法P2：格子基本位移的方法(从模块A到其相邻的模块C之一)

在所表示的方法中，要移位的格子一开始在位于被指示为“模块A”的模块找到。

下文详细说明了格子的基本位移方法P2的步骤，如图18中的流程图所示的。

在第一步骤S41中，中央控制器生成并在模块网络中传播消息(如下文在命令传播方法P3中所述)，该消息包括存在于模块A中的格子朝向其相邻的模块C之一的基本位移命令。

然后并行执行两个步骤。在步骤S42中，模块A的命令元件500接收将格子移位到相邻的模块C的命令，并且在步骤S43中，模块C的命令元件500接收用以接收来自模块A的格子的命令。

在步骤S42后续的步骤S44中，模块A的命令元件500驱动所述模块的电机。

在步骤S45中，与运动相关联的模块A的致动器400延伸，并且已经延伸的模块A的其他致动器400同时缩回。如果与运动相关联的致动器400已处于伸出位置，则它们仅以运动被设置。这使得可以在步骤S46中沿模块C的方向平移格子。

在步骤S43后续的步骤S47中，模块C的命令元件500驱动所述模块的电机。

在步骤S48中，与运动相关联的模块C的致动器400延伸，并且已经延伸的模块C的其他致动器400同时缩回。如果与运动相关联的致动器400已处于伸出位置，则它们仅以运动被设置。

在步骤S48之后，步骤S49，在步骤S46开始的平移的连续性中，继续将格子从模块A平移到模块C，直到格子位于模块C内部。然后，格子的基本位移方法P2结束。

方法P3：命令传播方法

下文详细阐述了命令传播方法P3的步骤，如图19中的流程图所示。

在第一步骤S51中，中央控制器600生成一系列序列。

在第二步骤S52中，中央控制器600生成“消息”，包括必须进行基本位移的模块列表，以及关于执行这些基本位移的方向和指向的数据。

在第三步骤S53中，中央控制器600向以电子方式连接到中央控制器600的第一模块发送消息。

接收器模块在步骤S54中经由其命令元件500检查其是否已经接收到消息。否则它不会再做任何事情。如果它尚未接收到消息，则在步骤S55中检查它是否是消息中包含的模块列表的一部分。如果是，则在步骤S56中，接收器模块考虑该指令。否则，接收器模块进入步骤S56。

在步骤S57中，接收器模块的命令元件500将消息传播到与接收器模块相邻的模块。这些模块中的每一个转到步骤S54，并继续进行，直到所有模块都接收到消息为止，在这种情况下，命令传播方法P3结束。

这种方法P3在诸如系统1的网络类型的架构中特别有利。这使得可以设置点和数据由最近邻居通过模块传输，从而使得可以限制系统1操作所需的布线。此外，它还简化了当模块200损坏时的更换。

Claims (13)

1.一种用于贮存物品的位移的模块化系统(1)，包括：

多个相邻的模块(200)和至少一个格子(300)，所述格子(300)能够在模块化结构中从一个模块(200)移位到相邻的模块(200)，

其中，所述模块(200)包括矩形平行六面体形状的框架(210)，所述框架包括组装在一起的杆(212、213、214、215)，所述模块(200)和格子(300)中的至少一个包括至少一个致动器(400)，并且所述模块(200)和格子(300)中的另一个包括互补的凹痕(700)，所述致动器(400)和凹痕(700)中的一个被附接到所述框架(210)的杆(212、213、214、215)，所述致动器(400)和凹痕(700)中的另一个被附接到格子(300)，所述致动器(400)和凹痕(700)被配置为以如下这样的方式配合：使得将至少部分位于一个模块(200)中的格子(300)朝向相邻的模块(200)平移，

其中，系统(1)还包括中央控制器(600)，其被配置为驱动所述致动器(400)并管理所述格子(300)在系统(1)中的位移，并且其中所述致动器(400)包括被配置为与所述凹痕(700)接合的驱动元件(422)和被配置为将所述驱动元件(422)缩回进入分离位置的离合设备(424)，在所述分离位置中所述驱动元件(422)与所述凹痕(700)具有一定距离，使得所述驱动元件(422)不与所述凹痕(700)相互作用。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述模块(200)的致动器(400)能够沿3个维度平移格子(300)。

3.根据权利要求1或2中的一项结合权利要求2所述的系统(1)，其中，在其缩回期间，所述驱动元件(422)在相对于所述模块(200)的面倾斜的平面内位移，所述倾斜在30°和60°之间。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的系统(1)，其中，所述致动器(400)包括竖直致动器(420)，所述竖直致动器(420)包括可旋转地安装在所述框架(210)上的螺钉(411)、与所述螺钉(411)配合的螺母(414)，所述螺母(414)包括突起(415)，其被配置为以如下这样的方式与沿着所述格子(300)的竖直边缘制成的竖直凹痕(710)配合：使得当所述突起(415)与所述竖直凹痕(710)配合并且所述螺钉(411)被旋转时，对所述格子(300)进行竖直平移。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的系统(1)，其中，所述致动器(400)包括水平致动器(420)，所述水平致动器(420)包括至少一个水平平移器(421)，其包括：

-驱动元件(422)，其被配置成以如下这样的方式与在所述格子(300)上制成的水平凹痕(720)配合：使得对所述格子(300)进行平移；

-驱动致动器(423)，其被配置成旋转所述驱动元件(422)；

-离合设备(424)，其被配置成选择性地接合所述驱动元件(422)和所述格子(300)或将驱动元件(422)与所述格子(300)脱离。

6.根据权利要求5所述的系统(1)，其中，所述水平致动器(420)包括多个水平平移器(421)、传动轴(450)和被配置为驱动所述传动轴(450)的电机(451)，所述传动轴(450)被配置为同时驱动所述水平平移器(421)。

7.根据权利要求5或6中的一项所述的系统(1)，其中，所述离合设备(424)包括：

-可旋转地安装在平移器框架(426)上的可移动臂(425)，所述平移器框架(426)被固定安装在所述框架(210)上，所述驱动元件(422)可旋转地安装在可移动臂(425)的一端，以及

-被配置为旋转所述可移动臂(425)的离合致动器(427)，所述驱动元件(422)和驱动致动器(423)也被安装在所述可移动臂(425)上。

8.根据权利要求7所述的系统(1)，其中，所述水平平移器(421)还包括可旋转地安装在平移器框架(426)中的输入轴(428)以及由所述输入轴(428)驱动的分配组件(429)，所述分配组件(429)被配置为同时驱动所述离合致动器(427)以及所述驱动致动器(423)旋转。

9.根据权利要求8所述的系统(1)，其中，所述离合设备(424)包括离合致动器(427)，其包括：

-可旋转地安装在所述可移动臂(425)上的凸轮(447)；

-摩擦组件(455)，其被配置为将有限扭矩从所述分配组件(429)传输到所述凸轮(447)，并且从而确保驱动所述凸轮(447)旋转；

-凸轮滚柱(449)，其可旋转地安装在所述框架(210)上，被配置成与所述凸轮(447)配合。

10.一种用于根据权利要求1至9中的一项所述的贮存物品的位移的模块化系统(1)的模块(200)，包括：由多个杆形成的框架(210)，以及被配置为通过所述模块(200)驱动格子(300)运动的致动器(400)。

11.一种根据权利要求1至9中的一项所述的用于贮存物品的位移的模块化系统(1)的格子(300)，包括凹痕(700)，其被配置成以如下这样的方式与所述致动器(400)配合：使得允许通过系统(1)进行所述格子(300)的位移。

12.一种针对根据权利要求1至9中的一项所述的用于贮存物品的位移的模块化系统(1)用于在初始模块(801)和最终模块(802)之间位移目标格子(300)的方法，包括以下步骤：

-S10：确定所述初始模块(801)和所述最终模块(802)之间的路径，所述路径包括N个模块(200)；

-S20：以使路径腾出的方式来位移位于先前确定的路径上的格子(300)；

-S30：朝向最终模块(802)穿过所述路径的模块(200)来位移所述目标格子(300)，其中位移所述目标格子的步骤在每次腾出与所述目标格子相邻的路径的模块时执行。

13.一种包括代码数据的计算机程序产品，所述代码数据被配置为当由计算单元实施时实施针对根据权利要求1至9中的一项所述的用于贮存物品的位移的模块化系统(1)的根据权利要求10所述的用于格子(300)的位移的方法。

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