CN114667206B - 用于运输物体的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统及该装置和系统的操作方法 - Google Patents

用于运输物体的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统及该装置和系统的操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运输物体(38)的无人驾驶运输装置(10)，其包括：具有外轮廓(14)的支撑结构(12)；底盘(16)，其附接在所述支撑结构(12)上并具有至少一个第一轮(18)和第二轮(20)，其中所述第一轮(18)和所述第二轮(20)可分别绕第一旋转轴线(D1)和第二旋转轴线(D2)可旋转地安装在所述底盘(16)中；驱动单元(22)，所述第一轮(18)和所述第二轮(20)可以通过所述驱动单元被彼此独立地驱动；以及具有至少一个伸展臂(100)的伸展装置(98)，其中所述伸展臂(100)通过调节单元(106)在第一位置和第二位置之间调节，在所述第一位置所述伸展臂(100)位于所述外轮廓(14)内，在所述第二位置所述伸展臂(100)至少部分地突出超过所述外轮廓(14)。本发明还涉及一种无人驾驶运输系统(81)，其包括多个这种无人驾驶运输装置(10)。

Description

用于运输物体的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统及该 装置和系统的操作方法
技术领域
本发明涉及一种用于运输物体的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统。此外，本发明还涉及一种操作用于运输物体的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统的方法。
背景技术
在工业流程逐步数字化的过程中，物体的运输也越来越自动化。为此，使用了所谓的无人驾驶运输装置和无人驾驶运输系统(ATS)，也称为“自动导引车辆”(AGV)。在无人驾驶运输系统中，许多无人驾驶运输装置组合在一起并像群一样运行。无人驾驶运输系统特别地用在物流和生产中，其中各种物体，例如半成品或其他部件，必须从第一位置运输到第二位置。例如卡车可以自动装卸。
在许多情况下，物体是借助装载载体运输的，例如板条箱，箱子或托盘。DE 102013 017 062 A1公开了一种无人驾驶运输系统，该运输系统具有两个输送滑道，它们可以以叉车的叉子的方式被插入托盘的细长空腔中。该输送滑道有抬升装置，可以将所述托盘稍微抬离地面，然后运输到所需位置并再次降低。
由于输送滑道在纵向上与横向相比具有明显更大的范围，因此机动性受到限制，特别是托盘前面必须有足够的空间以使所述输送滑道与空腔对齐。EP 2 765 101 A1中所示的装置也具有与上述输送滑道类似的延伸部分，因此这里也造成了有限的机动性。
在DE 10 2013 101 561 A1和DE 20 2014 104 780 U1中描述了另外的无人驾驶运输系统，其使用指定无人驾驶运输系统可以移动的路径的参考标记。这导致有限的灵活性，因为在所述参考标记之外的用途是不可能的。此外，重新设置所述参考标记需要相当大的努力。
如上所述，从DE 10 2013 017 062 A1中已知一种无人驾驶运输系统，该无人驾驶运输系统具有两个输送滑道，该输送滑道以叉车的叉子的形式插入托盘的细长空腔中。然而如果所述两个输送滑道并不彼此完全平行并沿着所述托盘的细长空腔的纵向轴线对齐，则在所述托盘需要直行移动时，至少一个输送滑道必须反向转向，这引起摩擦和磨损。
发明内容
本发明的一个实施例的目的是提出一种用于运输物体的无人驾驶运输装置，所述运输装置可以容易地集成到现有的运输过程中，提供良好的机动性和以前没有的附加功能。此外，本发明的实施例的目的在于能够实现运输装置相对于托盘的可再现传动对准，特别是在所述托盘被运输时。
所述目的通过权利要求1和15中的特征来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明的实施例涉及一种用于运输物体的无人驾驶运输装置，其包括：
-具有外轮廓的支撑结构，
-底盘，其附接至所述支撑结构，并具有至少一个第一轮和第二轮，其中所述第一轮以可围绕第一旋转轴线、所述第二轮以可围绕第二旋转轴线以可旋转的方式安装在所述底盘中，
-驱动单元，所述第一轮和所述第二轮可以通过所述驱动单元被彼此独立地驱动，以及
-具有至少两个伸展臂的伸展装置，其中所述伸展臂可以通过调节单元在第一位置和第二位置之间调节，并且所述伸展臂在所述第二位置至少部分地突出超过所述外轮廓。
所述伸展装置具有以下功能：特别地当使用无人驾驶运输装置运输托盘时，所述伸展装置移动到所述托盘的细长空腔中。在这种状态下，所述伸展臂处于第一位置，在所述第一位置中所述伸展臂有利地位于外轮廓内。所述外轮廓应理解为支撑结构的外边缘，所述支撑结构的外边缘也可以由壳体形成。在这方面，处于所述第一位置的伸展臂不突出超过所述外轮廓，并且不妨碍进入所述托盘的细长空腔。当所述无人驾驶运输装置已经到达所述托盘的细长空腔内的期望位置时，所述伸展臂移动到第二位置。所述伸展臂的径向外端与所述托盘的细长空腔的侧壁接触，这一方面导致所述无人驾驶运输装置与所述托盘卡住，并且另一方面导致所述无人驾驶运输装置相对于所述托盘的限定对齐。所述无人驾驶运输装置有利地相对于所述托盘对齐，使得两个轮的旋转轴线垂直或几乎垂直于所述托盘的细长空腔的纵向轴线延伸。如果所述托盘要从一个位置移动到另一位置，则所述托盘主要以直行移动。在这种情况下，所述无人驾驶运输装置不需要纠正反向转向，从而不存在因所述反向转向引起的摩擦或打滑作用于两个轮。与已知的无人驾驶运输装置相比，在运行期间作用在所述无人驾驶运输装置上的负载通过所述伸展装置减少。将所述伸展装置设计成可相对于底盘旋转是有意义的，但不一定必须如此。
根据另一实施例，伸展装置具有另外的驱动单元和传动系统，所述另外的驱动单元通过所述传动系统与调节单元相互作用。原则上，可以使用可以驱动第一轮和第二轮的驱动单元也用于驱动所述调节单元。然而，所述传动系统将变得相对复杂。由于本实施例中的无人驾驶运输装置具有另外的驱动单元，利用所述另外的驱动单元可以驱动伸展装置的调节单元，简化了所述传动系统的结构。
根据进一步发展的实施例，去耦单元布置在传动系统中，通过所述去耦单元可以将另外的驱动单元与调节单元分开。如上所述，伸展臂用于在伸展状态下将运输装置与待运输的物体、特别是托盘夹紧，以防止不受控制的滑动。然而，在夹紧状态下旋转运输装置，特别是为了转向目的，则不可能不费力，因为这样必须克服存在于传动系统和所述另一个驱动单元中的阻力。所述传动系统可以通过所述去耦单元打开或关闭。在打开状态下，所述另外的驱动单元与所述调节单元分离。因此，即使当所述运输装置使用所述伸展臂与待运输的物体、特别是托盘夹紧时，所述运输装置也可以以最小的力量消耗(Kraftaufwand)旋转。
进一步发展的实施例的独特之处在于，伸展装置包括锁定装置，至少当伸展臂处于第二位置时，调节单元可以通过所述锁定装置被锁定。在所述实施例中，另外的驱动单元不必施加保持力来将伸展臂保持在第二位置。所述锁定装置承担保持力的施加，例如通过锁定螺栓等闩锁。在此期间可以关闭另外的驱动单元，由此也可以降低所述另外的驱动单元上的能量消耗和负载。
根据另一实施例，伸展装置具有角度传感器，利用所述角度传感器可以确定伸展臂相对于第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的旋转位置。也可以选择底盘或支撑结构的其他参考轴线来代替旋转轴线。然而，所述旋转轴线特别适合作为参考轴线，因为它们指定了运输装置的行进方向。如上所述，所述伸展装置用于将运输装置与物体、特别是托盘夹紧。特别是当所述运输装置具有去耦装置时，所述运输装置可以在所述托盘下方旋转，而不必将所述伸展臂放置在第一位置并且不必释放夹紧。所述角度传感器可用于确定所述伸展装置相对于所述旋转轴线所处的旋转位置。这使得可以将所述伸展臂相对于需要与所述运输装置夹紧的物体对准，使得所述伸展臂与所述物体的表面尽可能平行地接触。防止倾斜。
进一步发展的实施例的独特之处在于，调节单元具有同步单元，通过所述同步单元可以同步伸展臂的运动。在此实施例中，所述伸展臂同时移动，从而使无人驾驶运输装置例如在托盘的细长空腔中夹紧和对齐所需的时间保持较短。此外，这使得所述无人驾驶运输装置更容易对齐，并防止倾斜。
根据另一实施例，调节单元可以包括每个伸展臂的肘节杆单元，伸展臂可以利用所述肘节杆单元调节并且可以通过同步单元同步致动。可以通过所述肘节杆单元以简单的方式在第一和第二位置之间移动所述伸展臂。所述肘节杆单元特别地可以做成扁平的，因此占用的较小空间。
在另一实施例中，同步单元可以具有与肘节杆单元相互作用的连接链板盘(Kulissenscheibe)。肘节杆单元包括可旋转地彼此连接的至少两个腿。两个腿所围绕的可旋转地彼此连接的旋转轴线可以接合在所述连接链板盘中，由此可以通过旋转所述连接链板盘使伸展臂的运动同步。不需要齿轮等来同步所述伸展臂的运动。
在进一步发展的实施例中，伸展臂可以可滑动地安装在导轨中，所述导轨从无人驾驶运输装置的中心径向向外延伸。在此实施例中，可以使从结构的角度而言简单的手段来指定所述伸展臂在第一位置和第二位置之间的运动。如果所述无人驾驶运输装置具有两个伸展臂，则它们在所述第一位置和所述第二位置之间沿同一轴线运动是有意义的。使用所述导轨，可以使所述伸展臂的运动彼此对齐。
在进一步发展的实施例中，伸展臂可以在其径向外端弹性地连接到支撑元件。所述支撑元件与托盘的细长空腔的侧壁或与待运输的其他物体的表面接触。由于所述支撑元件弹性地连接到所述伸展臂上，所述支撑元件轻轻地撞击所述侧壁或所述表面，因此没有突然的负载作用在所述伸展臂上。这保护了无人驾驶运输装置，特别是伸展装置。
特别地，托盘通常不非常精确地制造。此外，它们的尺寸会在操作过程中发生变化，例如由于潮湿或磨损的影响。这种尺寸偏差可以通过支撑元件的弹性连接来补偿。
在另一个实施例中，伸展臂可以在其径向外端连接到止挡元件，在第一位置的止挡元件抵靠至少一个另外的伸展臂的止挡元件和/或抵靠支撑结构的止挡表面。所述止挡元件指定所述第一位置，以便明确限定所述第一位置。所述止挡元件可以撞击所述支撑结构。然而，所述止挡元件也可以至少撞击另一个止挡元件。
根据另一实施例，无人驾驶运输装置包括与支撑结构相互作用的抬升装置，其用于升高和降低至少一个支撑部分，所述支撑部分与物体相互作用以运输所述物体。原则上，可以将待运输的物体放置在无人驾驶运输装置上，例如通过起重机或叉车，以便随后将所述物体移动到期望的目的地。然而，在这种情况下，必须抬起待运输的物体以便将其从地面上移走。无人驾驶运输装置也可以用于移动本身具有滚轮的物体，例如医院病床或垃圾桶。这些物体不一定必须被抬起才能移动。
然而，通过抬升装置，可以将无人驾驶运输装置移动到待运输物体中的相应凹部中，例如移动到已经提到的托盘的细长空腔中，而所述托盘仍然在地面上。当所述无人驾驶运输装置处于所需位置时，所述抬升装置启动，将所述托盘抬离地面。然后启动伸展装置，以便所述无人驾驶运输装置可以相对于所述托盘对齐。为此目的，支撑部分可旋转地安装在支撑结构中，使得它可以相对于壳体旋转。此外，由于所述无人驾驶运输装置与所述托盘摩擦连接，因此可以很大程度上防止所述托盘相对于所述无人驾驶运输装置滑动。在沿倾斜基底运输所述托盘的情况下，这可能特别重要。因此，也可以在不首先将物体抬起并将其放置在所述无人驾驶运输装置上的情况下运输物体。此外，还可以输送本身没有滚轮等因此不能被拉动的物体。
根据另一实施例，支撑结构的外轮廓在俯视图中基本上关于旋转轴线旋转对称，其中支撑部分和/或第一轮和第二轮布置在外轮廓内或与外轮廓齐平和/或伸展臂布置在外轮廓中的第一位置中。第一和第二旋转轴线通常基本上平行于基底，所述第一轮和第二轮在基底上滚动。这个基底例如是卡车的装载区域或车间的地板。当无人驾驶运输装置按预期使用时，特别是当它在所述基底上滚动时，所述旋转轴线应该基本上垂直于所述基底延伸。所述外轮廓应理解为支撑结构的外边缘，所述支撑结构的外边缘也可以由壳体形成。
在进一步发展的实施例中，运输装置可以具有传感器单元用于感测(er缸ssen)所述运输装置周围区域，所述传感器单元布置在由外轮廓和第一旋转轴线或第二旋转轴线界定的传感器区段中，所述传感器单元被设计成仅感测第一旋转轴线或第二旋转轴线侧的布置有所述传感器单元一侧的部分的周围区域。
现有技术中已知的无人驾驶运输装置具有传感器单元，通过所述传感器单元可以感测近距离周围环境。例如，可以识别障碍物并启动适当的措施。根据所述障碍物的类型，所述无人驾驶运输装置可以绕过或停止。由于所述无人驾驶运输装置对周围区域的人们构成了不可忽视的危险，并且为了实现平稳运行，必须对所述周围区域进行持续(lückenlos)监控。因此，所述传感器单元必须能够感测360°的周围区域。为此所需的传感器相对复杂。
在此实施例中，传感器单元被布置成可以感测最大180°的周围区域。特别地，由于可以将外轮廓设计为旋转对称的，并且能够大致原地转动无人驾驶运输装置，因此不需要倒车。因此，仅需要感测180°的周围区域。所述传感器单元被布置成在行驶方向上感测所述无人驾驶运输装置前方的周围区域。由此可以更简单地构造所述传感器单元，并且可以更低成本地提供相应的无人驾驶运输装置。
在进一步改进的实施例中，运输装置可以具有电能存储器，所述电能存储器在俯视图中部分地突出超过支撑结构的外轮廓，其中所述电能存储器可移动地附接在支撑结构上。
同样，所述俯视图涉及预期用途，其中第一轮和第二轮在基底上滚动。在所述俯视图中沿着已经提到的旋转轴线观察。根据实施例，外轮廓可以相对于旋转轴线旋转对称，从而当无人驾驶运输装置围绕所述旋转轴线旋转时，没有偏心部分撞击例如托盘空腔的壁。例如用于驱动轮和操作传感器单元所需的电能存储器部分地伸出支撑结构的外轮廓，使得所述电能存储器形成偏心部分。这可以增加所述电能存储器包围的空间及其装载能力。然而，存在所述电能存储器在旋转时撞到相邻物体的风险，例如上所述托盘空腔的壁。然而，所述电能存储器可移动地附接在所述支撑结构上，因此如果例如它碰到所述托盘空腔的壁，也不妨碍无人驾驶运输装置的进一步旋转。因此，在本实施例中，可以在所述无人驾驶运输装置的机动性不受限的情况下增加所述电能存储器的装载能力。
在另外的实施例中，电能存储器可以以围绕旋转轴线可旋转的方式附接到支撑结构上。特别地，当所述支撑结构的外轮廓相对于所述旋转轴线旋转对称时，有利地将所述电能存储器也以围绕旋转轴线可旋转的方式附接到支撑结构上。为此目的，可以设置环形槽，所述电能存储器与相应设计的突出部形状配合地接合在所述环形槽中。特别地，当无人驾驶运输装置将要原地旋转并且所述电能存储器撞到相邻物体时，旋转不受到阻碍。
根据另一实施例，电能存储器可拆卸地附接到支撑结构。电能存储器与支撑结构的可拆卸的附接使得可以简化充电过程。特别地，可以在短时间内将空电能存储器更换为满载的电能存储器。所述空的电能存储器可以在所述满载的电能存储器确保无人驾驶运输装置运行的时间段内进行充电。可以自动将空的电能存储器替换为满载的电能存储器，从而一方面可以及时地进行替换，另一方面只需短时间中断操作且无需用户干预。
本发明的实施例涉及一种无人驾驶运输系统，其包括：
-根据前述实施例之一的多个无人驾驶运输装置，
-用于控制或调节无人驾驶运输装置的控制单元，以及
-通信装置，通过所述通信装置可以在控制单元和无人驾驶运输装置之间交换信息。
无人驾驶运输系统包括多个无人驾驶运输装置，其数量可以任意选择。最小数量应该是两个。根据待运输的物体，三个或四个运输装置将是最合适的。然而，运输系统也可以包括多个子组，例如每个子组具有四个运输装置，在这种情况下，子组中的运输装置的数量不必相同。
为了能够用多个无人驾驶运输装置运输物体，必须协调这些运输装置，为此使用控制单元。此外，为了能够实现协调，必须在控制单元和无人驾驶运输装置之间交换信息，为此使用通信装置。所述通信装置可以使用无线网络，例如WLAN网络、蓝牙网络等。为此，每个运输装置和控制单元都具有发射器-接收器单元。所述发射器-接收器单元也可以中继站使用并作为中继器运行，以保持WLAN网络的稳定性。特别地，如果某些运输装置位于货物后面，则WLAN网络可能不够用。在WLAN网络较弱的地区，中继器功能也能增强了WLAN网络。
无人驾驶运输系统待执行的任务可以在控制单元中定义。特别是可以识别待运输的物体。此外，还可以定义待运输物体的当前位置和目标位置。
附图说明
图1A为根据本发明的用于运输物体的运输装置的第一实施例的透视图，
图1B为图1A中所示的运输装置的实施例的大致但未按比例的俯视图，
图2为根据本发明的运输装置的第二实施例的透视图，
图3A为运输装置的抬升装置的分离透视分解图，
图3B为根据第一实施例的被集成到抬升装置中的力测量装置的分离示意图，
图3C为根据第二实施例的集成到抬升装置中的力测量装置的分离示意图，
图4为根据第三实施例的根据本发明的运输装置的支撑结构的一部分的基本示意图，电能存储器可移动地附接到所述支撑结构上，
图5为由运输系统运输的物体的俯视图，
图6A为根据本发明的运输装置的第三实施例的侧视图，其具有伸展装置，
图6B为图6A所示的根据本发明的运输装置的第三示例性实施例的俯视图，
图6C为沿图6B中限定的截面A-A的运输装置的第三实施例的截面图，
图6D为沿图6B中限定的截面B-B的运输装置的第三实施例的截面图，
图6E为图6D中标记的区段Q的放大图，
图6F为去耦单元(Entkopplungseinheit)的执行元件的分离示意图，
图7A为根据本发明的运输装置的第四实施例的透视图，其具有伸展装置，
图7B为根据第四实施例的根据本发明的运输装置的伸展装置的分离俯视图，所述伸展装置处于第一位置，
图7C为处于第二位置的图7B中所示的伸展装置的仰视图，
图8为使用运输系统装载多个物体的装载区域，以及
图9为使用运输系统的车间。
具体实施方式
根据本发明的运输装置101的第一实施例在图1A和1B中示出。图1A以透视图示出了运输装置101，而图1B示出了图1A中所示的运输装置101的俯视图，其中图1B不是按比例的并且仅具有基本性质。
运输装置101具有支撑结构12，在实施例中，所述支撑结构由具有外轮廓14的壳体13形成。所述外轮廓14表示所述支撑结构12或所述壳体13的外表面和边缘。底盘16附接至所述支撑结构12，其中第一轮18和第二轮20围绕第一旋转轴线D1和第二旋转轴线D2可旋转存放。在所示实施例中，所述第一旋转轴线D1和第二旋转轴线D2重合，从而存在共同的旋转轴线D。
运输装置101还包括驱动单元22，所述驱动单元22也附接到支撑结构12。在这种情况下，所述驱动单元22具有第一驱动电机24和第二驱动电机26，其中所述第一驱动电机24与第一轮18相邻布置，所述第二驱动电机26与第二轮20相邻布置。所述第一驱动电机24通过第一变速器(Getriebe)28连接到所述第一轮18，所述第二驱动电机26通过第二变速器30连接到所述第二轮20，从而由所述第一驱动电机24和所述第二驱动电机26提供的旋转运动可以直接传输到所述第一轮18和所述第二轮20。所述第一驱动电机24可以独立于所述第二驱动电机26运行，从而所述第一轮18和所述第二轮20也可以在不同方向和不同速度下驱动，从而可以转动运输装置101。
此外，运输装置101包括抬升装置32，其在图3A中单独示出。所述抬升装置32设置有心轴螺母34，所述心轴螺母34可以通过第三驱动电机36围绕旋转轴线R旋转。所述旋转轴线R垂直于共同旋转轴线D运行，并且当按预期使用时垂直运行。所述心轴螺母34与不可旋转的心轴37相互作用，所述心轴37又连接到支撑部分39，在运输装置101的第一实施例中，所述支撑部分39被设计为可相对于壳体13旋转的转盘式。如果所述心轴螺母34通过第三驱动电机36绕所述旋转轴线R旋转，则所述心轴37和与其连接的支撑部分39沿所述旋转轴线R移动。关于运输装置101的预期用途，当第一轮18和第二轮20在图1A和1B中未示出的基底上滚动时，所述支撑部分39根据第三驱动电机36的旋转方向升高或降低。为了运输物体38，例如托盘40(见图5)，所述运输装置101被移动到所述托盘40的空腔中，然后抬升装置32被启动，使得所述支撑部分39被升起。所述支撑部分39因此与所述托盘40接触，因此所述托盘40被抬升而与基底不接触。然后可以使用所述运输装置101将所述托盘40带到期望的位置。
参考图3A，可以看出抬升装置32的支撑部分39具有圆盘42和连接到所述圆盘42的栓钉垫(Noppenmatte)44。所述栓钉垫44例如可以胶合到所述圆盘42上。所述圆盘42通过夹紧套筒46与心轴37连接。同时，所述夹紧套筒46也将朝向所述圆盘42敞开的盘式壳体48附接在所述心轴37上。O形环50插入所述夹紧套筒的环绕槽中，并且将所述夹紧套筒46相对于所述圆盘42密封。轴向滚柱轴承52布置在所述盘式壳体48中，使得支撑部分39能够相对于所述盘式壳体48和运输装置101的其余部分旋转。在所述轴向滚柱轴承52与所述圆盘42之间布置有橡胶圈54。所述橡胶圈54允许所述圆盘42和所述轴向滚柱轴承52之间的倾斜运动，所述倾斜运动是由所述支撑部分39的不均匀负载引起的。
此外，根据第一实施例的力测量装置561布置在盘式壳体48中，在图3B中单独示出。在第一实施例中，所述力测量装置561包括总共六个电容式力传感器58，可分为分别具有三个力传感器58的第一组60和第二组62。第一组60的力传感器58的主表面相对于运输装置101的预期用途位于水平平面中，而第二组62的力传感器58的主表面垂直于所述第一组60的力传感器58的主表面对齐。所述第一组60的力传感器58设计为圆环扇形，而所述第二组62的力传感器设计为圆柱扇形。当所述运输装置101按预期使用时，所述第二组62的力传感器58的主表面位于垂直平面内。代替所述电容式力传感器58，也可以使用电阻式力传感器，应变仪或压力电子设备。
图3C示出力测量装置562的第二实施例，其与根据第一实施例的力测量装置561的本质区别在于，它仅具有三个电容式力传感器58，它们可以分配给第一组60。
在这两种情况下，都可以测量水平作用力和垂直作用力。此外，根据力传感器58的机械安装方式，可以测量倾斜，旋转和滑动运动。
在力测量装置561的第一实施例中，第一组60的力传感器58用于确定垂直作用力。第二组62的力传感器58用于确定水平作用力。由于力传感器58分成第一组60和第二组62，不同的负载情况可以比力测量装置562的第二实施例中的情况更精确地相互区分。原则上随着力传感器58数量的增加，可以更好地描述各种载荷情况，因此致力于增加力传感器58的数量。然而，这增加了空间需求。第一组60的力传感器58垂直于第二组62的力传感器58的布置一方面提高了可以描述负载情况的精度，另一方面保持了为此所需的安装空间在合理范围内。
力传感器58与评估单元63相互作用，从而可以确定作用在支撑部分39上的力。此外，通过所述评估单元63可确定力如何分布在所述支撑部分39上。由于指定所述支撑部分39在抬升装置32中安装的自由度，可以指定要确定的某些负载情况，例如倾斜。此外，能够确定的载荷取决于力传感器58相对于所述支撑部39的布置。
可以以各种方式使用关于作用在支撑部分39上的力的大小和分布的信息，这将在后面更详细地讨论。在这一点上，应该只参照可以防止运输装置101过载。如果作用在所述支撑部分39上的力超过一定水平，则可以中断所述支撑部分39的抬升，并且可以通过信号发生器64(见图1B)输出相应的指示信号。所述指示信号例如可以以光学和/或声学形式输出。
参考图1A和图1B，运输装置101具有传感器单元66，通过所述传感器单元66可以感测运输装置101的周围环境。特别是可以确定轮在其上滚动的基底的障碍物和性质。所述传感器单元66可以包括摄像头67，超声波传感器69，基于激光的传感器71或基于雷达的传感器等，即使在不同的条件下也可以以足够的精度感测周围环境。所述传感器单元66布置在传感器区段68中，所述传感器区段68由外轮廓14和共同旋转轴线D或通过所述共同旋转轴线D和旋转轴线R延伸的平面界定。根据该定义，所述运输装置101具有两个这样的传感器区段68，但所述传感器单元66仅设置在这些传感器区段68之一中。这种布置的结果是，所述传感器单元66只能感测在所述共同旋转轴线D上或穿过它的平面上的一侧布置有所述传感器单元66的那部分环境。
此外，运输装置101配备有电能存储器70，从而可以为相关部件供应电能。
特别地从图1B可以看出，外轮廓14至少部分地相对于旋转轴线R旋转对称。此外，支撑部分39以及第一轮18和第二轮20布置在所述外轮廓14内。因此，没有部件径向突出超过所述外轮廓14。这样做的效果是，当运输装置101原地转动时，可以通过适当控制第一轮18和第二轮20来实现，只要相邻物体位于至少对应于所述外轮廓14围绕所述旋转轴线R的半径的距离处，就不会有偏心部分能撞击到相邻的物体以及影响转动。
从图1A可以看出，在壳体13的下边缘布置有刷毛部分72，所述刷毛部分72由大量在此不能清楚地看到的毛刷组成。如上所述，第一轮18和第二轮20布置在共同的旋转轴线D上。因此，运输装置101可以围绕所述旋转轴线D倾斜，使得所述壳体13搁置在基底上的共同旋转轴线D的一侧，然后当所述运输装置101移动时，沿着底座拖拽。所述刷毛部分72防止了这种磨擦，所述刷毛部分72也对运输装置101具有稳定作用。此外，所述刷毛部分72具有扫帚的作用，因此至少较小的颗粒被去除，并且不会不利地影响轮18，20在所述基底上的滚动。
替代地，为了使运输装置101围绕共同旋转轴线D稳定，也可以使用一个或多个支撑轮(未示出)。
在所示实施例中，运输装置101还配备有自稳定装置74(图1B)，其可以确定运输装置101围绕共同旋转轴线D的倾斜度和倾斜度变化，并且可以将此抵消。所述自稳定装置74例如可以具有陀螺仪或倾斜传感器。如果所述自稳定装置74确定围绕共同旋转轴线D的倾斜度超过临界程度，则所述自稳定装置74可以启动对策。所述对策可以是例如第一轮18和/或第二轮20针对性的加速或减速。替代地，可以驱动此处未示出的平衡轴，或者可以移动同样未示出的重物。所有措施都用于在运输装置101内围绕旋转轴线D产生抵消倾斜的扭矩，以便将倾斜降低回临界程度以下的值。需要说明的是，所述自稳定装置74只能在没有物体通过运输装置101运输的情况下使用。
此外，运输装置101配备有通信装置76，所述运输装置101可以利用所述通信装置76与其他通信伙伴交换信息，这将在后面更详细地讨论。
图2示出了根据本发明的运输装置102的第二实施例的透视图。根据第二实施例的运输装置102以与根据第一实施例的运输装置101大致相同的方式构造。此外，所述运输装置102具有提手78，所述提手78可旋转地附接至支撑结构12。所述运输装置101因此可以被所述提手78以桶的方式抓住和运输。
图4基于基本透视图示出了根据第三实施例的根据本发明运输装置103的支撑结构12的一部分，其中所述支撑结构12被设计为壳体13。在所述壳体13的两个弯曲的外表面AW之一上布置有两个环形的扇形槽80，电能存储器70能够以形状配合的方式接合在所述槽中，并且能够与所述壳体13可拆卸地连接。在所述实施例中，所述存储器70因此以背包的方式布置在所述壳体13的外部，并且形成偏心部分。所述存储器70可以在围绕旋转轴线R旋转时在两个槽80内移动。因此，运输装置101可以在空间内一定范围内就地移动，这些空间在两个平面外表面AP上仅比所述壳体13稍宽。这样的空间可以是托盘40的空腔。当旋转时，所述存储器70碰撞所述托盘40的壁，并且由于所述运输装置101沿所述槽80的旋转运动而围绕所述运输装置101的旋转轴线R旋转。所述存储器70不妨碍所述运输装置101的进一步旋转。
图5示出了物体38的俯视图，所述物体可以用根据本发明的运输系统81运输。在图5中，所述物体38被设计为托盘40，在所述托盘上可以放置未详细示出的诸如箱子等物体。所示托盘40具有三个横梁82，总共五块木板84钉在其上。在每个横梁82中布置有两个在图5中看不到的凹部，所述凹部分别与相邻横梁82的凹部对齐布置。
运输系统81包括总共七个运输装置10，它们在图1A和1B中描述，并且在图5中仅在基本示出。运输装置10中的六个分别移动到横梁82中的凹部之一中。然后抬升装置32被升起，使得托盘40可以从基底上移走，然后被运输到期望的位置。从图5还可以看出，第七运输装置101没有被引入托盘40的凹部中。所述第七运输装置101被配置为所谓的主机86，而其他六个运输装置10被设计为从机88。所述主机86特别地用于感测周围环境，因为它位于所述托盘40的外部，并且因此与所述从机88相比可以更好地识别周围环境。使用通信设备76，所述主机86可以向所述从机88发送命令，特别是与障碍物有关的命令。
主机86伴随从机88直到托盘40已经被运输到期望的位置。然后相应地启动抬升装置32，从而将所述托盘40放回基底上。然后所述从机88移出所述托盘40，并且可以用于运输另一物体。七个运输装置10在结构上可以相同。然而，也可以为主机86设置功率特别强大的主机传感器单元90，从而可以在特别大的区域上感测周围环境。
在运输装置10具有相同构造设计的情况下，每个运输装置10都可以被定义为主机86或从机88。因此可以以不同的方式使用所述运输装置10。如上所述，主机86用于尽可能广泛地感测托盘40的周围环境。为此，传感器单元66需要高于平均水平的电能。由于也可以使用其他运输装置10中的作为主机86，因此可以防止运输装置101的存储器70比其他运输装置10的存储器70更快地清空。所有运输装置10也被均匀加载，这可以防止一个或多个运输装置10比其他运输装置10更快磨损并需要维护。运输另一物体38可用另运输装置10作为主机86。
所提出的运输装置104的第四实施例在图6A中使用侧视图示出，并且在图6B中使用俯视图示出。图6C至6E示出了所提出的运输装置104的第四实施例的剖视图。根据第四实施例的运输装置104的基本结构在很大程度上对应于前述实施例的基本结构，因此下面只讨论不同之处。
根据第四实施例的运输装置104包括伸展装置98，在运输装置104的第四实施例中，所述伸展装置98包括两个伸展臂100，所述伸展臂可以通过调节单元106在第一位置和第二位置之间进行调节。在图6B中，两个伸展臂100显示在第二位置，其中所述伸展臂100突出超过支撑结构12的外轮廓14。在未示出的第一位置中，所述伸展臂100位于外轮廓14内，使得当运输装置104原地旋转时，不存在会碰撞相邻物体38并因此阻碍旋转的偏心部分。所述伸展臂100可滑动地安装在导轨102中，所述导轨102由布置在支撑部分39中的凹槽形成。所述导轨102从所述运输装置104的中心开始径向向外延伸，从而使所述伸展臂100可以在径向方向上移动。
为了在第一位置和第二位置之间移动伸展臂100，除了调节单元106之外，伸展装置98还包括另外的驱动单元107，这将在下文特别是参考图6C到6E更详细地描述。所述调节单元106和另外的驱动单元107通过传动系统109一起工作。所述传动系统109相对于旋转轴线R偏心地运行，并且包括彼此啮合的第一齿轮111和第二齿轮113，这特别地可以从图6A中看出。所述第一齿轮111与支撑部分39抗扭地连接。这样，可以将另外的驱动单元107的旋转运动传递给所述调节单元106。通过旋转运动，伸展臂100可以在第一位置和第二位置之间移动。稍后将更详细地讨论在此使用的机制。
如前所述，心轴37以旋转固定的方式安装在支撑结构12中。为了能够相对于壳体13移动支撑部分39并且因此也能够移动伸展装置98，提供了相应的轴承单元119。为了能够确定所述伸展装置98的旋转位置，例如相对于第一旋转轴线D1和/或第二旋转轴线D2，提供了角度传感器121。
去耦单元115布置在传动系统109中，通过所述去耦单元可以选择性地打开和关闭所述传动系统109。所述去耦单元115具有以下目的：伸展臂100用于将运输装置104与要运输的物体38，特别是托板40(见图5)在第二位置拉紧，以防止不受控制打滑。然而，在拉紧状态下旋转运输装置104，特别是为了转向目的，不可能不费力，因为否则必须克服存在于传动系统109和另外的驱动单元107中的阻力。
去耦单元115包括凸轮盘117，其在图6F中单独示出。所述凸轮盘117与另外的驱动单元107的输出轴124抗扭地但可轴向移动地连接。所述凸轮盘117在侧表面具有有螺旋路线和特定节距的槽120。锚固在支撑结构12中的销122伸入所述槽120中(图6E)。如果所述凸轮盘117由所述输出轴124旋转，则除了旋转运动之外，所述凸轮盘还执行平行于旋转轴线R的平移运动。所述凸轮盘117的平移运动被传递到设计为环形的耦合元件126。为此，所述耦合元件126通过第一端面128与所述凸轮盘117接触。在第二端面130上，所述耦合元件126具有第一端面啮齿132，所述端面啮齿根据位置可以啮合到第二齿轮113对应的第二端面啮齿134中。在图6E所示的操作状态下，所述第一端面啮齿132和第二端面啮齿134未啮合。如果所述第一端面啮齿132和第二端面啮齿134啮合，则另外的驱动单元107的输出轴124的旋转运动被传递到第一齿轮111，由此所述伸展臂100移动。根据所述输出轴124的旋转方向，所述耦合元件126通过所述凸轮盘117朝向所述第二齿轮113或远离它移动。因此，所述第一端面啮齿132和第二端面啮齿134可以耦合或去耦。为了确保所述凸轮盘117和耦合元件126之间的接触，所述耦合元件126与复位弹簧136相互作用。
例如，如果伸展臂100从第二位置移动到第一位置，并且另外的驱动单元107在到达第一位置之后进一步沿此方向旋转，则这导致支撑部分39旋转。以这种方式，伸展装置98以及因此伸展臂100可以被带到相对于支撑结构12或壳体13的任何旋转位置。可以通过角度传感器121确定所述旋转位置。当所述伸展臂到达第二位置时也是如此。
根据本发明的运输装置105的第五实施例在图7A中以透视图示出。所述根据第五实施例的运输装置105的结构与运输装置104的第四实施例的结构大体相同，特别是就传动系统109和调节单元106的结构而言。
伸展装置98包括总共六个伸展臂100，它们在图7B中处于第一位置并且在图7C中处于第二位置。所述伸展臂100也处于图7A中的第一位置。可以看出，当所述伸展臂100处于第一位置时，所述伸展臂100不会突出超过支撑结构12的外轮廓14。如在运输装置104的第四实施例中，所述伸展臂100可位移地安装在导轨102中，其中所述导轨102从布置在支撑部分39中的凹槽延伸，使得所述支撑部分39形成相应数量的扇形元件104(见图7A)。出于说明的原因，所述扇形元件104未在图7C中示出。
导轨102从运输装置104的中心开始径向向外延伸，使得伸展臂100也可以在径向方向上移动，这也可以从图7B和7C的比较中看出。调节单元106在每个伸展臂100都包括肘节杆单元108，其可以通过转动同步单元110被拉伸或压缩，所述同步单元110在所示实施例中包括连接链板(Kulissenscheibe)112。通过拉伸所述肘节杆单元108将所述伸展臂100径向向外移动到第二位置，并且通过压缩所述肘节杆单元108将所述伸展臂100移动到第一位置。因为所述连接链板112以相同的方式与所有的肘节杆单元108相互作用，所以当所述连接链板112旋转时，所有的伸展臂100同时移动。
伸展装置98包括锁定装置138，至少当伸展臂100处于第二位置时，调节单元106可以通过所述锁定装置138锁定。在运输装置的第五实施例中，所述锁定装置138以下列方式实施：连接链板112与肘节杆单元108相互作用，使得所述肘节杆单元108的两条腿在第二位置向外移动超过180°角，因此被过压并且在第二位置抵靠止挡件140。因此所述伸展臂100被锁定在第二位置，而无需施加锁定力。这使得即使在传动系统109打开时也可以将所述伸展臂100保持在第二位置。这样所述锁定装置138主要由调节单元106本身形成，因此不必为此设置附加元件。然而，替代地，所述锁定装置138可以包括一个或多个可移动螺栓等，所述调节单元138可以通过这些可移动螺栓等锁定。
此外，在伸展臂100的每个径向外端上都连接有止挡元件114。特别地从图7A和图7B可以看出，所述止挡元件114在第一位置一方面撞击到两个相邻的止挡元件114上。此外，所述止挡元件114也撞击扇形元件104。这样明确定义了伸展臂100的第一位置。
支撑元件116可移动地附接到每个止挡元件114，其中所述支撑元件116通过弹簧118被预张紧。
如特别在图5中所示，可以例如用总共六个运输装置10运输托盘40。如果使用根据第四或第五实施例的运输装置104、105，所述运输装置被移动到所述托盘40的空腔中，直到它们处于已经提到的横梁82的区域中。伸展装置98在此处于第一位置。
如果运输装置104、105已经到达空腔内的期望位置，则首先启动抬升装置，由此抬升托盘40。然后启动伸展装置98，从而伸展臂100从第一位置位移到第二位置。在此，支撑元件116与托盘40空腔的侧壁接触，这样所述运输装置104、105通过摩擦配合连接到所述托盘40。在此，弹簧118被压缩以避免碰撞式负载。此外，所述支撑元件116可以以浮动方式安装，从而可以与所述弹簧118一起抵消生产误差。因此所述运输装置104、105以限定的方式相对于所述托盘40对齐。因此，所述托盘40不再能够相对于所述运输装置104、105位移。现在可以通过所述运输装置105将所述托盘40移动到期望的目的地。
如上所述，根据第五实施例的运输装置105与根据第四实施例的运输装置104的不同之处特别地在于伸展臂100的数量。如果伸展臂100的数量较多，可以因此省去角度传感器121，因为伸展装置98可以自身对齐，使得所述伸展臂100在很大程度上平行于物体38的表面延伸，运输装置104被所述物体拉紧。
图8示出了运输系统81，其具有总共六个运输装置10，它们分布在车间92内。通过琐所述运输系统81运输的各种物体存储在所述车间92中。所述运输系统81包括控制单元94，通过所述控制单元94可以控制或调节所述运输装置10。如上所述，所述运输装置10配备有通信装置76(见图1B)，使得能够相互交换信息。所述控制单元94也配备有这样的通信装置76，使得不仅可以在所述运输装置10之间交换信息，而且还可以在所述运输装置10和所述控制单元94之间交换信息。所述控制单元94例如可以定义所述运输装置10要执行的任务，所述任务可以包括例如将各种物体38从位置运输到目的地位置。如上所述，所述运输装置10位于车间92内。所述控制单元94可以布置在所述车间92外，但也可以布置在所述车间92内。通信装置76使用无线网络，例如WLAN或蓝牙，来交换信息。然而，根据物体的设计和大小，并不总能保证WLAN在整个车间92中的可用范围足够大。然而，运输系统的功能取决于足够可用的WLAN。为了稳定WLAN网络，可以将部分或全部的运输装置10以中继器或中继站的方式运行，以确保在所述车间92的角落或在物体的后面或下面也可以使用WLAN。如结合图5所述，一个或多个运输装置10可以作为主机86运行。如还提到的，所述主机86主要用于感测要运输的物体38的周围环境，但是所述主机86也可以定位成，WLAN网络至少对分配给它的从机88可用。
图9示出装载区域96，例如是根据本发明的运输系统81装载的卡车的装载区域。由于通过力测量装置56可确定作用在根据上述实施例之一的至少一个运输装置10的支撑部分39上的力，此信息也可用于尽可能均匀地装载卡车的装载区域96。在图9所示的示例中，所述装载区域96将装载总共六个托盘40，它们具有相同的重量，但运输系统81最初不能假设这一点。首先，所述传送系统81将总共三个托盘40彼此相邻放置在第一排中，并记录相关托盘40在所述装载区域96上的精确位置和重量。然后运输装置101将第四个托盘40运输到第二排，最后是第三排中的第五和第六托盘40。在第六个和最后托盘40也已经被运输到所述装载区域96上之后，所述运输系统81接收到没有其他托盘40将被装载到所述装载区域96上的信息。所述运输系统81确定，所述装载区域96存在装载不均。所述运输系统81改变第四装载区域96的位置，使得所述装载区域96现在被均匀装载。所述第四装载区域96的位置如箭头所示改变。
如上所述，运输装置10每个都具有信号发生器64(见图1B)。当托盘40重到超过相关运输装置10的最大负载时，信号发生器64可以发出指示信号。超过最大负载可以使用力测量装置56感测。
此外，从图9可以看出，运输装置10的传感器单元66沿相反方向对齐。运输装置10感测托盘40一侧的周围环境，而另运输装置10感测所述托盘40另一侧的周围环境。
附图标记列表
10 运输装置
101-105 运输装置
12 支撑结构
13 壳体
14 外轮廓
16 底盘
18 第一轮
20 第二轮
22 驱动单元
24 第一驱动电机
26 第二驱动电机
28 第一变速器
30 第二变速器
32 抬升装置
34 心轴螺母
36 第三驱动电机
37 心轴
38 物体
39 支撑部分
40 托盘
42 圆盘
44 栓钉垫
46 夹紧套筒
48 盘式壳体
50 O形环
52 轴向滚柱轴承
54 橡胶圈
56 力测量装置
58 力传感器
60 第一组
62 第二组
63 评估单元
64 信号发生器
66 传感器单元
67 摄像头
68 传感器区段
69 超声传感器
70 电能存储器
71 基于激光的传感器
72 刷毛部分
74 自稳定装置
76 通信装置
78 提手
80 槽
81 运输系统
82 横梁
84 木板
86 主机
88 从机
90 主机传感器单元
92 车间
94 控制单元
96 装载区域
98 伸展装置
100 伸展臂
102 导轨
104 扇形元件
106 调节单元
107 另外的驱动单元
108 肘节杆单元
109 传动系统
110 同步单元
111 第一齿轮
112 连接链板盘
113 第二齿轮
114 止挡元件
115 去耦单元
116 支撑元件
117 凸轮盘
118 弹簧
119 轴承单元
120 槽
121 角度传感器
122 销
124 输出轴
126 耦合元件
128 第一端面
130 第二端面
132 第一端面啮齿
134 第二端面啮齿
136 复位弹簧
138 锁定装置
140 止挡件
AP 平坦外表面
AW 弯曲外表面
D 共同旋转轴线
D1 第一旋转轴线
D2 第二旋转轴线
R 旋转轴线。

Claims (12)

1.一种用于运输物体(38)的无人驾驶运输装置(10)，其包括：
-具有外轮廓(14)的支撑结构(12)，
-底盘(16)，其附接在所述支撑结构(12)上，并具有至少一个第一轮(18)和第二轮(20)，其中所述第一轮(18)和所述第二轮(20)分别围绕第一旋转轴线(D1)和第二旋转轴线(D2)能够旋转地安装在所述底盘(16)中，
-驱动单元(22)，所述第一轮(18)和所述第二轮(20)能够通过所述驱动单元被彼此独立地驱动，以及
-具有至少一个伸展臂(100)的伸展装置(98)，其中所述伸展臂(100)能够通过调节单元(106)在第一位置和第二位置之间调节，所述伸展臂(100)在所述第二位置至少部分地突出超过所述外轮廓(14)，
所述伸展臂(100)可移位地安装在的导轨(102)中，所述导轨从所述无人驾驶运输装置(10)的中心径向向外延伸，
所述调节单元(106)具有同步单元(110)，通过所述同步单元(110)能够同步所述伸展臂(100)的运动，并且
每个伸展臂(100)的所述调节单元(106)都包括肘节杆单元(108)，利用所述肘节杆单元能够调节所述伸展臂(100)，并且所述肘节杆单元能够与所述同步单元(110)同步地致动。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述伸展装置(98)具有另外的驱动单元(107)和传动系统(109)，所述另外的驱动单元(107)与所述传动系统(109)和所述调节单元(106)相互作用。
3.根据权利要求2所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，在所述传动系统(109)中布置有去耦单元(115)，通过所述去耦单元(115)能够将所述另外的驱动单元(107)与所述调节单元(106)分离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述伸展装置(98)包括锁定装置(138)，至少当所述伸展臂(100)处于第二位置时，所述调节单元(106)能够通过所述锁定装置(138)锁定。
5.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述伸展装置(98)具有角度传感器(121)，借助所述角度传感器能够确定所述伸展臂(100)相对于所述第一旋转轴线(D1)和/或所述第二旋转轴线(D2)的旋转位置。
6.根据权利要求5所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述同步单元(110)具有与所述肘节杆单元相互作用的连接链板盘(112)。
7.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述伸展臂(100)在其径向外端弹性地连接到支撑元件(116)。
8.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述伸展臂(100)在其径向外端连接到止挡元件(114)，所述止挡元件(114)在所述第一位置抵靠在至少一个另外的伸展臂(100)的止挡元件(114)上和/或所述支撑结构(12)的止挡表面上。
9.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述无人驾驶运输装置(10)包括与所述支撑结构(12)相互作用的抬升装置(32)，所述抬升装置用于升高和降低至少一个支撑部分(39)，所述支撑部分与物体(38)相互作用以便运输所述物体。
10.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，其特征在于，
-在俯视图中，所述支撑结构(12)的所述外轮廓(14)基本上关于旋转轴线(R)旋转对称，并且
○支撑部分(39)和/或所述第一轮(18)和所述第二轮(20)布置在所述外轮廓(14)内或与所述外轮廓(14)齐平和/或
○所述伸展臂(100)在所述第一位置布置在所述外轮廓(14)内。
11.根据权利要求1所述的无人驾驶运输装置(10)，
其特征在于，所述无人驾驶运输装置(10)具有电能存储器(70)，所述电能存储器(70)在俯视图中部分地突出超过所述支撑结构(12)的外轮廓(14)，其中所述电能存储器(70)能够移动地附接到所述支撑结构(12)。
12.一种无人驾驶运输系统(81)，其包括：
-多个根据前述权利要求中任一项所述的无人驾驶运输装置(10)，
-用于控制或调节所述无人驾驶运输装置(10)的控制单元(94)，以及
-通信装置(76)，在所述控制单元(94)和所述无人驾驶运输装置(10)之间能够通过所述通信装置交换信息。
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