CN114939858B - 运输系统和运输方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种运输系统和运输方法。所述运输车辆包括至少一个搁架；顶板；臂，其附接至所述顶板并且在水平方向上能够伸缩；旋转机构，其通过以竖直方向作为旋转轴将所述顶板旋转来改变所述臂的延伸方向；以及控制单元，其控制所述旋转机构和所述臂的操作。所述控制单元伸缩所述臂以从所述至少一个搁架或安装在外部的搁架拉出物体，将放置了被拉出的所述物体的所述顶板旋转，以及当所述物体已经从所述至少一个搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在搁架中，并且当所述物体已经从搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述至少一个搁架中。

Description

运输系统和运输方法

技术领域

本公开涉及一种运输系统和运输方法。

背景技术

日本未审查专利申请公开第2019-094197号(JP 2019-094197 A)公开了一种运输车辆，所述运输车辆包括装载平台、六轴可移动机械臂和容纳部，并且能够使装载平台升降。

发明内容

根据JP 2019-094197 A中描述的技术，装载平台和机械臂被分开设置并且当机械臂从搁架取出包装件时需要大的力。

本公开是为解决这样的问题而做出的，并且其目的是提供减少机械臂从搁架取出包装件所需的力的运输系统和运输方法。

本实施例中的运输系统是包括运输物体的运输车辆的运输系统。所述运输车辆包括配置为容纳所述物体的至少一个搁架；顶板；臂，其附接至所述顶板并且被配置为在水平方向上伸缩；旋转机构，其通过以竖直方向作为旋转轴将所述顶板旋转预定量来改变所述臂的延伸方向；以及控制单元，其控制所述旋转机构和所述臂的操作。所述控制单元伸缩所述臂以从所述至少一个搁架或安装在外部的搁架拉出所述物体，将放置了已经被拉出的所述物体的所述顶板旋转预定量，以及当所述物体已经从所述至少一个搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述安装在外部的搁架中，并且当所述物体已经从所述安装在外部的搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述至少一个搁架中。

本实施例中的运输方法是运输车辆运输物体的运输方法。所述运输车辆包括配置为容纳所述物体的至少一个搁架；顶板；臂，其附接至所述顶板并且被配置为在水平方向上伸缩；以及旋转机构，其通过以竖直方向作为旋转轴将所述顶板旋转预定量来改变所述臂的延伸方向。所述运输方法包括伸缩所述臂以从所述至少一个搁架或安装在外部的搁架拉出所述物体的步骤；将放置了已经被拉出的所述物体的所述顶板旋转预定量的步骤；以及当所述物体已经从所述至少一个搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述安装在外部的搁架中，并且当所述物体已经从所述安装在外部的搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述至少一个搁架中的步骤。

根据本公开，可以提供减少机械臂从搁架取出包装件所需的力的运输系统和运输方法。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的符号表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据实施例的运输车辆的配置的示意性侧视图；

图2是示出根据实施例的运输车辆的配置的示意性前视图；

图3是示出根据实施例的运输车辆的配置的示意性平面图；

图4是示出根据实施例的运输车辆的功能的框图；

图5是示出根据实施例的运输车辆已经缩回臂的状态的示意性平面图；

图6是示出根据实施例的运输车辆已经延伸臂的状态的示意性平面图；

图7是示出包括在根据实施例的运输车辆中的搁架的概要的示意图；

图8是示出由根据实施例的运输车辆运输的物体的形状的立体图；

图9是示出根据实施例的运输车辆从搁架取出物体之前的状态的示意性侧视图；

图10是示出根据实施例的运输车辆的臂与物体接合的状态的示意性侧视图；

图11是示出根据实施例的运输车辆已经将物体放置在顶板上的状态的示意性侧视图；

图12是示出安装在根据实施例的运输车辆外部的搁架的概要的示意图；

图13是示出根据实施例的运输车辆已经朝向安装在运输车辆外部的搁架延伸臂的状态的示意性平面图；

图14是示出根据实施例的运输车辆停在安装在运输车辆外部的搁架前方的状态的示意性平面图；

图15是示出根据实施例的运输车辆已经将拉出的物体放置在顶板上的状态的示意性平面图；

图16是示出根据实施例的运输车辆已经将放置了物体的顶板旋转了预定量的状态的示意性平面图；

图17是示出根据实施例的运输车辆已经将物体存放在安装在运输车辆外部的搁架中的状态的示意性平面图；以及

图18是示出根据实施例的运输方法的流程的流程图。

具体实施方式

在下文中，将通过本发明的实施例描述本发明，但是根据权利要求书的范围的本发明不限于以下实施例。此外，作为解决问题的手段，在实施例中描述的配置并不都是不可或缺的。

将参照附图描述根据实施例的运输系统。根据实施例的运输系统包括运输车辆10。运输系统是运输车辆10运输物体的运输系统。该物体可以是可重复利用的运输箱。

运输系统可以设置有控制运输车辆10的行驶的服务器，但是运输车辆10可以由其自身生成运输路线以执行自主移动。根据实施例的运输系统中还能够包括在运输车辆中完成处理并且不包括服务器的系统。

图1、图2和图3分别示出包括在根据实施例的运输系统中的运输车辆10的示意性侧视图、示意性平面图和示意性平面图。图4是示出运输车辆10的功能的框图。运输车辆10包括可移动的移动单元110、伸缩单元120、用于支撑放置的物体的顶板130、旋转机构140、臂150、控制单元100、无线通信单元160以及搁架170。控制单元100执行运输车辆10的控制，该控制包括伸缩单元120、旋转机构140以及臂150的控制。

移动单元110包括车身111、可旋转地设置到车身111上的一对左右轮子112、以及旋转地驱动轮子112的一对电动机113。电动机113经由减速器等旋转轮子112。电动机113响应于来自控制单元100的控制信号来旋转轮子112，从而实现车身111的向前移动、向后移动以及旋转。利用这种配置，车身111能够移动到期望位置。注意，移动单元110的配置是示例，并且本公开不限于此。能够采用任意配置，只要能够将车身111移动到期望位置即可。

伸缩单元120在上下方向上伸缩。伸缩单元120也被称为升降机构。伸缩单元120可以被配置为伸缩型伸缩机构。顶板130设置在伸缩单元120的上端处，并且顶板130通过伸缩单元120的操作来升高或降低。伸缩单元120包括诸如电动机的第一驱动装置121，并且随着第一驱动装置121被驱动而伸缩。即，顶板130随着第一驱动装置121被驱动而升高或降低。第一驱动装置121响应于来自控制单元100的控制信号驱动。在运输车辆10中，能够采用任意配置，只要能够将顶板130移动到期望位置即可。

运输车辆10可以进一步包括用于水平地移动伸缩单元120的机构。在这种情况下，当伸缩单元120在顶板130被降低的状态下在水平方向(例如，运输车辆的行驶方向或与其相反的方向)上移动时，稍后将描述的顶板130可以被配置为容纳在稍后将描述的搁架170中。

顶板130包括，例如用作上面的板构件和用作下面的板构件，以及具有用于在上面与下面之间容纳臂150的空间。板构件的形状，即，顶板130的形状是例如扁平圆盘状，但可以是任意其他形状。顶板130可以沿着臂150的运动路线设置有凹口，使得当臂150移动时，臂150的突起152不会碰到顶板130。

旋转机构140包括如下旋转机构：该旋转机构以竖直方向作为旋转轴将顶板130旋转预定量。预定量是例如90°。旋转机构140可以旋转可旋转地附接至运输车辆10的伸缩单元120，或可以旋转附接至伸缩单元120的上端的顶板130。稍后将描述，旋转机构140能够通过将顶板130旋转预定量来改变臂150的延伸方向。旋转机构140利用诸如电动机的驱动装置来旋转顶板130。

臂150附接至顶板130并且能够在水平方向上伸缩。臂150可以移入和移出顶板130。臂150包括轴151和突起152。突起152从轴151在不同于轴151的方向上延伸并且与物体接合。突起152可以从轴151的末端在垂直于轴151的方向上延伸。即，臂150可以具有L形。

此外，臂150设置有第二驱动装置153，其响应于从控制单元100接收的控制信号在水平方向(即，沿着轴151的方向，换句话说，臂150的纵向方向)上伸缩。第二驱动装置153可以进一步具有以轴151作为旋转轴来旋转臂151的功能。第二驱动装置153包括例如电动机和线性导向器以伸缩臂150，但是用于执行这些功能的已知机构可以用作第二驱动装置153。臂150的伸缩机构不限于导轨机构。

臂150不限于上述结构。臂150不必设置在顶板130内部，并且可以附接至顶板的上侧或下侧。此外，臂150可以是能够抓取物体的伸缩臂。在这种情况下，臂150可以附接至顶板130的上侧。

这里，图5和图6中示出臂150的移动。图5是示出在臂150缩回的状态下运输车辆10的示意性平面图。图6是示出在臂150延伸的状态下运输车辆10的示意性平面图。

图4中示出的无线通信单元160是用于执行无线通信以根据需要与服务器或机器人进行通信的电路，并且包括例如，无线发射和接收电路以及天线。注意，当运输车辆10不与其他装置进行通信时，可以省略无线通信单元160。

控制单元100是控制运输车辆10的装置，并且包括处理器1001、存储器1002和接口(IF)1003。处理器1001、存储器1002和接口1003经由数据总线等彼此连接。

接口1003是用于与诸如移动单元110、伸缩单元120、旋转机构140、臂150以及无线通信单元160的其他装置进行通信的输入输出电路。

存储器1002由例如易失性存储器和非易失性存储器的组合来组成。存储器1002用来存储包括待由处理器执行的一个或多个命令的软件(计算机程序)、用于执行运输车辆10的各种处理的数据等。

处理器1001可以是例如微处理器、微处理器单元(MPU)或中央处理单元(CPU)。处理器1001可以包括多个处理器。如上所述，控制单元100是用作计算机的装置。

上述程序能够存储在各种类型的非暂时性计算机可读介质中并且供应给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形记录介质。非暂时性计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如软磁盘、磁带、硬盘驱动器)和磁光记录介质(例如磁光盘)、光盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)和可重写光盘(CD-R/W)、以及半导体存储器(例如掩模ROM、可编程ROM(PROM)、可擦PROM(EPROM)、闪存ROM、随机存取存储器(RAM))。此外，程序可以使用各种类型的暂时性计算机可读介质供应给计算机。暂时性计算机可读介质的例子包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由诸如电线和光纤的有线通信线路或无线通信线路向计算机供应程序。

接下来，将描述控制单元100。控制单元100能够通过向移动单元110的各个电动机113发送控制信号来控制各个轮子112的旋转并且将车身111移动到期望位置。

控制单元100可以通过基于由针对轮子112设置的旋转传感器检测的轮子112的旋转信息，执行诸如反馈控制或鲁棒控制的已知控制来控制运输车辆10的移动。此外，控制单元100可以通过基于由针对运输车辆10设置的相机或超声波传感器检测的距离信息和关于移动环境的地图信息控制移动单元110，使运输车辆10自主移动。

此外，控制单元100能够通过向伸缩单元120的第一驱动装置121发送控制信号来控制顶板130的高度。此外，控制单元100能够通过向旋转机构140发送控制信号来控制顶板130的旋转角度。控制单元100能够通过向第二驱动装置153发送控制信号来控制臂150在水平方向上的伸缩。

参照图1到图3，搁架170容纳由运输车辆10运输的物体。搁架170可以设置在运输车辆10的前方和后方，或可以设置在前方或设置在后方。搁架170设置有用于支撑物体的成对轨道172。当搁架170设置在运输车辆10的前方和后方时，两个搁架被布置为使得顶板130被夹在它们之间。

图7是示出包括在运输车辆10中的搁架170和容纳在搁架170中的物体80的示意图。图8是示出物体80的前表面、底面和侧表面的立体图。

搁架70包括壳体171和成对轨道172。如上所述，成对轨道172支撑物体80的两侧。轨道172的各对轨道设置在相同高度以便彼此平行。在容纳在搁架170的各个物体80中，物体80的一侧被轨道172中的一个支撑并且另一侧被另一个轨道172支撑。轨道172两者都被设置为以便从搁架170的前表面延伸到后表面。

例如，如图8中所示，凸缘81设置在物体80的两侧上。随着凸缘81被轨道172从下方支撑，物体80被支撑在搁架170中。注意，搁架81设置在物体80的两侧上以便从前表面延伸到后表面。在图8示出的示例中，凸缘81各自设置在物体80的侧的上部中。然而，凸缘81可以例如设置在下部中，并且可以不必设置在上部中。此外，当轨道172支撑物体80的底面时，物体80不必一定设置有凸缘81。

如上所述，在搁架170中，物体80的两侧被轨道172从下方支撑。物体80能够沿着轨道172在搁架170中在前后方向上移动。即，通过将物体80推向搁架170的后表面，物体80被存放在搁架170中。相反，通过向搁架170的前方拉出物体80，能够从搁架170中取出物体80。

如图8中所示，用于钩住臂150的突起152的凹槽82设置在物体80的底面的预定位置处。凹槽82可以具有例如半圆柱形状，其轴向与拉出物体80的方向一致。物体80是例如长方体容器(箱)。然而，物体80不限于此并且可以是任意物体。用作容器的物体80能够容纳任意其他物体。注意，图8仅是示例。例如，当臂150抓取物体80时，凹槽82不必一定设置物体80中。

接下来，将参照图9到图11描述将存放在搁架170中的物体80放置在顶板130上的方法。运输车辆10的控制单元100通过操作臂150将物体80从搁架170移动到顶板130或将物体80从顶板130移动到搁架170。图9到图11是运输车辆10的示意性侧视图。为了清楚起见，即使当物体80和臂150被隐藏在搁架170中时，也用实线表示它们。此外，搁架170的轨道172未示出。

如图9中所示，首先，控制单元100将臂150延伸预定长度并且将臂150的突起152移动到物体80的底面中的凹槽82。运输车辆10可以包括检测物体80的凹槽82的位置的传感器，诸如相机，并且可以基于传感器的检测结果确定延伸臂150的长度。此时，突起152的突起的方向可以是水平方向。

接下来，如图10中所示，控制单元100以臂150的轴151用作旋转轴来旋转突起152。具体地，控制单元100旋转突起152使得突起152面向上。利用这种操作，突起152进入物体80的凹槽82。运输车辆10可以在臂150的突起面向上的状态下延伸臂150并且然后升高顶板130以将突起152插入凹槽82中。

接下来，运输车辆10缩回钩在凹槽82中的臂150。结果，如图11中所示，物体80被从搁架170拉出并且移动到顶板130。

另一方面，控制单元100将钩住放置在顶板130上的物体80的凹槽82的臂150插入到搁架170中，即，在突起152插入凹槽82的状态下将臂150延伸预定长度，使得顶板130上的物体80能够被存放在搁架170中。

物体80的凹槽82的数量可以是图8中示出的一个，但可以是多于一个。具体地，物体80的底面可以具有布置在物体80的移动方向上的多个凹槽82。在这种情况下，当运输车辆10的控制单元100将容纳在搁架170中物体80移动到顶板130时，控制单元100可以从顶板130侧上的凹槽82顺序地将臂150的末端钩到凹槽82并且重复地执行从搁架170的拉出操作。同样，当运输车辆10的控制单元100将顶板130上的物体80移动到搁架170时，控制单元100可以从搁架170侧上的凹槽82顺序地将臂150的末端钩到凹槽，并且重复地执行到搁架170的推入操作。

此外，具有与搁架170同样配置的搁架70安装在运输车辆10外部。运输车辆10还能够执行相对于安装在外部的搁架70的拉出操作和推入操作。图12是示出安装在运输车辆10外部的搁架70的配置示例的示意性前视图。搁架70可以安装在住宅的外部或内部。

搁架70包括壳体71、成对轨道72和隔板73。壳体71对应于运输车辆10的搁架170的壳体171。成对轨道72对应于运输车辆的搁架170的成对轨道172。因此，将省略具体的描述。在图12的示例中，设置了两个隔板，但是隔板的数量根本不限于此。此外，不必一定设置隔板73。如图12中所示，搁架70可以被配置为容纳不同尺寸的物体80。运输车辆10的搁架170也可以被配置为容纳不同尺寸的物体80。

如图13中所示，当物体80被放入和取出搁架70时，运输车辆10可以停在搁架70的前方。在图13中，运输车辆10的侧表面和搁架70的前表面彼此相对。运输车辆10能够伸缩臂150以从搁架70拉出物体80，并且延伸臂以将物体80存放在搁架70中。

接下来，将参照图14到图17具体地描述运输车辆10对物体80的运输方法。图14到图17是运输车辆10和搁架70的示意性平面图。首先，运输车辆10将容纳在搁架170中的物体80运输到递送目的地。在运输期间，运输车辆10可以在顶板130降低的状态下行驶。

首先，如图14中所示，运输车辆10停在安装在递送目的地处的搁架70的前方。然后，运输车辆10将顶板130升高到容纳物体80的位置，并且然后伸缩臂150以从搁架70拉出物体80。具体地，运输车辆10首先延伸臂150并且使150与物体80接合。然后，运输车辆10通过缩回臂150从搁架170取出物体80。结果，运输车辆10将物体80放置在顶板130上(参见图15)。

接下来，如图16中所示，运输车辆10将放置了拉出的物体80的顶板130围绕竖直轴旋转90°。因此，臂150的延伸方向从朝向搁架170的方向改变为朝向搁架70的方向。结果，运输车辆10能够使用臂150将物体存放在搁架70中。接下来，运输车辆10延伸臂150以将物体80存放在搁架70中。图17示出在运输车辆10将物体80存放在搁架70中之后，已经缩回臂150的状态。

此外，运输车辆10可以通过相同的过程将物体80从安装在外部的搁架70传送到运输车辆10的搁架170。具体地，运输车辆10首先伸缩臂150以从搁架70拉出物体80。然后，运输车辆10将放置了拉出的物体80的顶板130旋转预定量。结果，臂150的延伸方向变成朝向搁架170的方向。最后，运输车辆10延伸臂150以将物体80存放在搁架70中。然后，运输车辆10将容纳在搁架170中的物体80递送到递送目的地。

在上述示例中，运输车辆10将放置了拉出的物体80的顶板130旋转了90°，但是顶板130的旋转角度不限于90°。例如，运输车辆10可以在车身111的前方或后方设置有搁架170，并且在这种情况下，运输车辆10能够在其前部面对搁架70的前表面的情况下停止。在将存放在运输车辆10的搁架170中的物体80放置在顶板130上之后，通过将顶板130旋转180°，运输车辆10能够将物体存放在安装在外部的搁架70中。这同样适用于当将物体80从安装在外部的搁架70移动到安装在运输车辆10中的搁架170时。

当搁架170设置在车身的前方和后方时，运输车辆10能够将容纳在其中一个搁架170中的物体80放置在顶板130上并且通过将顶板130旋转180°以将物体80存放在另一个搁架170中。结果，运输车辆10能够平衡容纳在前方和后方搁架170中的物体80的数量(例如，重量)。

图18是示出根据实施例的运输方法的流程的流程图。假设运输车辆10停在安装在递送源处的搁架70的前方。递送源可以是仓库。首先，运输车辆10从安装在递送源处的搁架70拉出待运输的物体80(步骤S101)。然后，运输车辆10将放置了物体80的顶板130旋转预定量(步骤S102)。然后，运输车辆10将放置在顶板130上的物体80存放在运输车辆10的搁架170中(步骤S103)。然后，运输车辆10运输物体80(步骤S104)并且停在安装在递送目的地处的搁架70的前方。递送目的地可以是住宅。

接下来，运输车辆10从运输车辆10的搁架170拉出物体80(步骤S105)。然后，运输车辆10将放置了物体80的顶板130旋转预定量(步骤S106)。最后，运输车辆10使用臂150将放置在顶板130上的物体80存放在搁架70中(步骤S107)。

在下文中，将描述根据实施例的运输系统的效果。根据实施例的运输车辆包括附接至顶板的臂，并且当移动物体时，物体能够被暂时地放置在顶板上。因此，根据实施例的运输系统能够减小物体的移动所需的力。

当顶板被升高到对于小型传送机器人的宽度和深度来说较高的位置时，存在传送机器人倾倒或掉落物体的风险。根据实施例的运输车辆包括在运输机器人的一侧或两侧上的搁架并且运输车辆的尺寸大，因此可以减小当升高顶板时倾倒的风险。此外，在根据实施例的运输系统中，对于运输，不必同时使用用于运输物体的车辆和较小型运输机器人。

根据实施例的运输车辆可以在顶板的两侧设置有支架。在这种情况下，能够使机器人(顶板、臂、升降机构等))难以从外部看到，使得能够减少对周围环境的威胁感。此外，当顶板被容纳在搁架中时，能够进一步强调这样的效果。此外，通过在顶板的两侧上设置搁架，能够进一步提高稳定性。

本发明不限于以上实施例，并且能够在不背离要旨的情况下进行适当地变型。

Claims (3)

1.一种运输系统，包括运输物体的运输车辆，其中：

所述运输车辆包括：

至少一个搁架，其被配置为容纳所述物体，

顶板，

臂，其附接至所述顶板并且被配置为在水平方向上伸缩，

旋转机构，其通过以竖直方向作为旋转轴将所述顶板旋转预定量来改变所述臂的延伸方向，以及

控制单元，其控制所述旋转机构和所述臂的操作；并且

所述控制单元

伸缩所述臂以从所述至少一个搁架或安装在外部的搁架拉出所述物体，

将放置了已经被拉出的所述物体的所述顶板旋转预定量，以及

当所述物体已经从所述至少一个搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述安装在外部的搁架中，并且当所述物体已经从所述安装在外部的搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述至少一个搁架中,所述运输车辆设置有两个搁架作为所述至少一个搁架，并且所述两个搁架被布置为使得所述顶板被夹在所述两个搁架之间，

用于钩住所述臂的突起的凹槽设置在所述物体的底面的预定位置处，其中，所述运输车辆进一步包括用于升高和降低所述顶板的升降机构，并且所述控制单元进一步控制所述升降机构，

其中，所述运输车辆进一步包括用于水平地移动所述升降机构的机构，并且所述顶板被配置为：当在所述顶板被降低的状态下水平地移动所述升降机构时，所述顶板被容纳在所述至少一个搁架中。

2.根据权利要求1所述的运输系统，其中所述控制单元将放置了已经被拉出的所述物体的所述顶板旋转90°。

3.一种运输方法，其中运输车辆运输物体，所述运输车辆包括

至少一个搁架，其被配置为容纳所述物体，

顶板，

臂，其附接至所述顶板并且被配置为在水平方向上伸缩，以及

旋转机构，其通过以竖直方向作为旋转轴将所述顶板旋转预定量来改变所述臂的延伸方向，所述运输方法包括：

伸缩所述臂以从所述至少一个搁架或安装在外部的搁架拉出所述物体的步骤；

将放置了已经被拉出的所述物体的所述顶板旋转预定量的步骤；以及

当所述物体已经从所述至少一个搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述安装在外部的搁架中，并且当所述物体已经从所述安装在外部的搁架拉出时，延伸所述臂以将所述物体存放在所述至少一个搁架中的步骤，

所述运输车辆设置有两个搁架作为所述至少一个搁架，并且所述两个搁架被布置为使得所述顶板被夹在所述两个搁架之间，

用于钩住所述臂的突起的凹槽设置在所述物体的底面的预定位置处，

其中，所述运输车辆进一步包括用于升高和降低所述顶板的升降机构，并且所述控制单元进一步控制所述升降机构，

其中，所述运输车辆进一步包括用于水平地移动所述升降机构的机构，并且所述顶板被配置为：当在所述顶板被降低的状态下水平地移动所述升降机构时，所述顶板被容纳在所述至少一个搁架中。