CN114940325A - 运输系统和运输方法 - Google Patents

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古村博隆
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Abstract

本公开涉及运输系统和运输方法。所述运输系统具有运输车辆。所述运输车辆包括两个搁架以及驱动臂，所述两个搁架中的每个被构造为容纳多个箱子，所述驱动臂被布置在所述两个搁架之间的位置处并且将每个所述箱子移入和移出每个所述搁架。所述运输车辆通过改变所述驱动臂的定向将每个所述箱子移入和移出所述两个搁架中的每个。

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一种运输方法。
背景技术
日本未审查专利申请公开第2020-196106号(JP 2020-196106 A)公开了一种运输系统，其被构造为使得机械手装置和容纳装置可以一体地行进。
发明内容
运输机器人有一个问题，即当其将包裹提升至对其自身尺寸来说高的位置时会翻倒。JP 2020-196106 A中描述的技术不能解决这个问题。
本公开是为了解决这样的问题而做出的，并且本公开的目的是提供一种用于在高位置处稳定地操纵包裹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车辆的运输系统。所述运输车辆包括两个搁架以及驱动臂，所述两个搁架中的每个被构造为容纳多个箱子，所述驱动臂被布置在所述两个搁架之间的位置处并且将每个所述箱子移入和移出每个所述搁架。所述运输车辆通过改变所述驱动臂的定向，将每个所述箱子移入和移出所述两个搁架中的每个。
本实施例中的运输方法是包括运输车辆的运输方法。所述运输车辆包括两个搁架以及驱动臂，所述两个搁架中的每个被构造为容纳多个箱子，所述驱动臂被布置在所述两个搁架之间的位置处并且将每个所述箱子移入和移出每个所述搁架。所述运输方法包括通过改变所述驱动臂的定向，利用所述运输车辆将每个所述箱子移入和移出所述两个搁架中的每个的步骤。
根据本公开，可以提供一种用于在高位置处稳定地操纵包裹的运输系统和运输方法。
附图说明
下面将参考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，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据实施例的运输车辆的构造的示意性侧视图；
图2是示出根据实施例的运输车辆的构造的示意性主视图；
图3是示出根据实施例的运输车辆的构造的示意性俯视图；
图4是示出根据实施例的运输车辆的功能的框图；
图5是示出驱动臂面向搁架140a的状态的示意性俯视图；
图6是示出驱动臂面向搁架140b的状态的示意性俯视图；
图7是示出驱动臂面向搁架40的状态的示意性俯视图；
图8是示出包括在运输车辆中的搁架的轮廓的示意图；
图9是图示出将由运输车辆运输的箱子的形状的立体图；
图10是示出包括在运输车辆中的搁架容纳不同尺寸的箱子的状态的示意图；
图11是示出根据实施例的运输车辆从搁架取出箱子之前的状态的示意性侧视图；
图12是示出在根据实施例的运输车辆中设置在箱子中的凹槽与第二臂彼此接合的状态的示意性侧视图；
图13是示出根据实施例的运输车辆已经使用第二臂取出箱子的状态的示意性侧视图；
图14是示出根据实施例的运输车辆可分为运输单元和搁架的示例的示意性侧视图；
图15是示出安装在运输车辆外部的搁架的构造的示意性主视图；
图16是示出根据实施例的运输车辆从搁架140a取出箱子之前的状态的示意性俯视图；
图17是示出根据实施例的运输车辆已经从搁架140a取出箱子的状态的示意性俯视图；
图18是示出根据实施例的运输车辆在取出箱子之后已经旋转了驱动臂120的状态的示意性俯视图；
图19是示出根据实施例的运输车辆已经将箱子存放到搁架140b中的状态的示意性俯视图；以及
图20是示出根据实施例的运输车辆正在运输多种尺寸的箱子的状态的示意性侧视图。
具体实施方式
以下，将通过本发明的实施例来描述本发明，但根据权利要求的范围的本发明不限于以下实施例。并非实施例中描述的所有构造作为解决问题的手段是必不可少的。
将参考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运输诸如可重复使用的装运纸箱的箱子的运输系统。
运输系统可以设置有控制运输车辆10的移动的服务器，但是运输车辆10可以自行生成运输路线以进行自主移动。在根据实施例的运输系统中也可以包括在运输车辆中完成处理且不包括服务器的系统。
图1、图2和图3分别是示意性侧视图、示意性主视图和示意性平面图，示出了包括在根据实施例的运输系统中的运输车辆10的构造。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、驱动臂120、控制单元100、无线通信单元130以及搁架140a和140b。控制单元100执行包括驱动臂120的控制的运输车辆10的控制。运输系统运输容纳在搁架140a和140b中的箱子。
移动单元110包括车辆主体111、可旋转地设置到车辆主体111上的两对车轮112、以及驱动车轮112的旋转的一对马达113。马达113经由减速器等使车轮112旋转。马达113响应于来自控制单元100的控制信号而使车轮112旋转，从而使车辆主体111能够向前移动、向后移动和旋转。通过这种构造，车辆主体111可以移动至期望的位置。注意，移动单元110的构造为示例，并且本公开不限于此。可以应用任何构造，只要能够将车辆主体111移动至期望的位置。两对车轮112可包括从动轮。
驱动臂120布置在搁架140a和140b之间的位置处。驱动臂120将箱子移入和移出每个搁架140a和140b。驱动臂120包括第一臂121、用于支撑放置在其上的箱子的顶板122、旋转机构123和第二臂124。驱动臂120不是必须包括顶板122。在这种情况下，第二臂124附接至第一臂121的上端。
第一臂121在上下方向上延伸和缩回。第一臂121也被称为升降机构。第一臂121可以可旋转地安装在运输车辆10上。第一臂121包括，例如伸缩式延伸-缩回机构。在第一臂121的上端设置有第二臂124或第二臂124所附接的顶板122。因此，第一臂121的操作使第二臂124升高或降低。第一臂121包括诸如马达的第一驱动装置1211，并且随着第一驱动装置1211的操作而延伸和缩回。即，第二臂124在第一驱动装置1211的驱动下升高或降低。响应于来自控制单元100的控制信号来驱动第一驱动装置1211。在运输车辆10中，可以应用任何构造，只要第二臂124的高度可以适当改变。
旋转机构123使第一臂121以竖直轴为中心轴旋转预定量。预定量例如是90°和180°。旋转机构123可以使附接至第一臂121的上端的顶板122旋转。旋转机构123可以通过将第一臂121等旋转预定量来改变驱动臂120的定向，如稍后描述的。旋转机构123通过诸如马达的驱动装置使第一臂121旋转。
如上所述，驱动臂120可以包括顶板122。在这种情况下，第二臂124附接至顶板122。顶板122例如包括作为上面的板构件和作为下面的板构件，并且第二臂124可以容纳在上面和下面之间。板构件的形状，即顶板122的形状，例如是扁平的圆盘状，但也可以是任何其他形状。顶板122可沿第二臂124的运动路线设置有沟槽，使得当第二臂124移动时第二臂124不与顶板122干涉。
第二臂124是在水平方向上延伸和缩回以将箱子移入和移出搁架140a和140b的臂。第二臂124附接至第一臂121的上端或顶板122。第二臂124包括在轴向方向(沿着轴1241的方向，换句话说，第二臂124的纵向方向)上延伸和缩回的轴1241、突起1242和第二驱动装置1243。
突起1242从轴1241沿与轴向方向不同的方向延伸，并且与设置在将要被运输的箱子中的凹槽等接合。突起1242可以在轴1241的末端处在与轴1241垂直的方向上延伸。即，第二臂124的末端可以具有L形。第二臂124的形状不限于此。第二臂124的末端可以具有将要被运输的箱子夹在中间的形状。
第二驱动装置1243响应于来自控制单元100的控制信号在水平方向上延伸和缩回第二臂124。第二驱动装置1243可以进一步以轴1241为旋转轴旋转第二臂124。第二驱动装置1243包括例如使第二臂124延伸和缩回的马达和线性引导件，但是其他已知的机构也可以用于这些操作。第二臂124的延伸-缩回机构不限于导轨机构，可以采用任何构造。
接下来，将参考图5至图7描述驱动臂120的定向。可以说驱动臂120的定向代表第二臂124延伸的方向。即，可以说上述旋转机构123改变第二臂124的定向。
运输车辆10可以通过改变驱动臂120的定向将箱子移入和移出搁架140a和140b。此外，运输车辆10可以能够通过改变驱动臂120的定向将箱子移入和移出安装在运输车辆10外部的搁架。
图5是示出驱动臂120面向搁架140a的方向的状态的示意性俯视图。此时，运输车辆10可以将箱子移入和移出搁架140a。图6是示出驱动臂120面向搁架140b的方向的状态的示意性俯视图。此时，运输车辆10可以将箱子移入和移出搁架140b。通过使用旋转机构123将第一臂121等旋转180°，运输车辆10从图5的状态转换至图6的状态。因此，在将箱子移出搁架140a之后，运输车辆10可以将第一臂121等旋转180°并将箱子存放在搁架140b中。结果，运输车辆10可以在搁架140a和140b之间转移箱子。稍后将描述搁架140a和140b的结构。
图7示出了驱动臂120面向安装在运输车辆10外部的搁架40的方向的状态。稍后将描述搁架40的结构。此时，运输车辆10可以将箱子移入和移出搁架40。通过使用旋转机构123将第一臂121等旋转90°，运输车辆10从图5的状态转换至图7的状态。在这种情况下，运输车辆10可以将移出搁架140a的箱子存放在交货目的地的搁架40中。类似地，运输车辆10也可以从搁架40中取出箱子并将箱子存放在搁架140a或140b中。
图4所示的无线通信单元130是用于根据需要执行无线通信以与服务器或机器人进行通信的电路，并且例如包括无线发送和接收电路以及天线。注意，当运输车辆10不与其他装置通信时，可以省略无线通信单元130。
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、第一臂121、旋转机构123、第二臂124以及无线通信单元130的其他装置通信的输入输出电路。
存储器1002例如由易失性存储器和非易失性存储器的组合组成。存储器1002用于存储包括处理器执行的一个或多个命令、用于执行运输车辆10的各种处理的数据等的软件(计算机程序)。
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。
可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储上述程序并将其提供给计算机。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示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、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)、可重写光盘(CD-R/W)和半导体存储器(例如，掩膜ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、闪存ROM、随机存取存储器(RAM))。此外，可以使用各种类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由诸如电线和光纤的有线通信路径，或无线通信路径将程序提供给计算机。
接下来，将描述控制单元100。控制单元100可以通过将控制信号发送至移动单元110的每个马达113来控制每个车轮112的旋转并将车辆主体111移动至期望的位置。
控制单元100可以基于由为车轮112设置的旋转传感器检测到的车轮112的旋转信息，通过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可以通过基于由为运输车辆10设置的诸如相机或超声波传感器的距离传感器检测到的距离信息和关于移动环境的地图信息，控制移动单元110来使运输车辆10自主移动。
此外，控制单元100可以通过向驱动臂120的第一臂121发送控制信号来控制第二臂124的高度。控制单元100可以通过向旋转机构123发送控制信号来控制驱动臂120的定向(第一臂121或顶板122的旋转角度)。此外，控制单元100通过向第二驱动装置1243发送控制信号来控制第二臂124的延伸和缩回。这里，控制单元100还可控制第二臂124的突起1242的定向。
接下来，将参考图1至图3描述搁架140a和140b。在下文中，当搁架140a和140b彼此不区分时，搁架140a和140b可以被统称为搁架140。搁架140容纳由运输车辆10运输的箱子。搁架140设置在运输车辆10的前部和后部。搁架140a和搁架140b中的每个都可以容纳多个箱子。搁架140各具有用于支撑箱子的成对的轨道142。
图8是示出包括在运输车辆10中的搁架140和容纳在搁架140中的箱子50的示意图。图9是示出箱子50的前表面、底表面和侧表面的立体图。车轮可以附接至搁架140的下部。
搁架140包括外壳141和成对的轨道142。如上所述，成对的轨道142支撑箱子50的两侧。每对轨道142的轨道设置在相同的高度以便彼此平行。在容纳在搁架140中的每个箱子50中，箱子50的一侧由轨道142中的一个支撑，而另一侧由轨道142中的另一个支撑。两个轨道142都设置为从搁架140的前表面延伸至后表面。
例如，如图9所示，在箱子50的两侧设置有凸缘51。由于凸缘51从下方被轨道142支撑，箱子50被支撑在搁架140中。注意，凸缘51设置在箱子50的两侧以从前表面延伸至后表面。在图9所示的示例中，凸缘51各设置在箱子50的侧面的上部。然而，凸缘51例如可以设置在下部，而不一定设置在上部。此外，当轨道142支撑箱子50的底表面时，箱子50不一定必须设置有凸缘51。
如上所述，在搁架140中，箱子50的两侧由轨道142从下方支撑。然后，箱子50可以在搁架140中沿着轨道142在前后方向上移动。即，通过将箱子50推向搁架140的后表面，将箱子50存放在搁架140中。相反，通过向搁架140的前面拉出箱子50，可以将箱子50从搁架140中取出。
如图9所示，用于钩住第二臂124的突起1242的凹槽52设置在箱子50的底表面的预定位置处。凹槽52可具有例如半圆柱形状，其轴向方向与拉出箱子50的方向一致。箱子50例如为长方体容器，但是箱子50不限于此，并且可以有任何形状。注意，图9只是示例。例如，当第二臂124保持箱子50时，凹槽52不是必须设置在箱子50中。
如图10所示，搁架140可以被构造为容纳具有预先设定的多种尺寸的箱子。由轨道142a支撑的箱子50a小于由轨道142b支撑的箱子50b。搁架140不包括轨道142c，从而可以在其中容纳大尺寸的箱子50b。尽管在图10中容纳有两种尺寸的箱子50，搁架140可以能够容纳三种或更多种尺寸的箱子。
接下来，将参考图11至图13描述取出存放在搁架140中的箱子的方法。运输车辆10的控制单元100通过操作第二臂124将箱子50移入和移出搁架140。图11至图13是示意性地示出运输车辆10的侧视图的图示。为了清楚起见，即使当箱子50和第二臂124隐藏在搁架140a中时，它们也由实线表示。此外，未示出搁架140的轨道142。
如图11所示，首先，控制单元100将第二臂124延伸预定长度并且将第二臂124的突起1242移动至箱子50的底表面中的凹槽52。运输车辆10可以包括诸如检测箱子50的凹槽52的位置的相机的传感器，并基于传感器的检测结果确定第二臂124的延伸长度。此时，突起1242的突起方向可以是水平方向。
接下来，如图12所示，控制单元100将第二臂124的突起1242插入箱子50的凹槽52中。控制单元100可以旋转第二臂124使得突起1242面向上。控制单元100可以在突起1242面向上的情况下延伸第二臂124，然后升高顶板122和第二臂124以将突起1242插入凹槽52中。
然后，运输车辆10缩回第二臂124。因此，箱子50被从搁架140中拉出，如图13所示。
另一方面，控制单元100将钩到箱子50的凹槽52的第二臂124插入到搁架140中，即，在突起1242插入到凹槽52中的情况下使第二臂124延伸预定长度，以便箱子50可以存放在搁架140中。
箱子50的凹槽52的数量可以是一个，如图9所示，但可以是多于一个。具体地，箱子50的底表面可以具有在箱子50的移动方向上配置的多个凹槽52。在这种情况下，当容纳在搁架140中的箱子50从搁架140中拉出时，运输车辆10的控制单元100可以将第二臂124的末端从驱动臂120侧的凹槽52起依次钩入凹槽52中以从搁架140拉出箱子50，从而从搁架140重复拉出操作。类似地，当箱子50被存放在搁架140中时，运输车辆10的控制单元100可以将第二臂124的末端从搁架140侧的凹槽起依次钩入凹槽中，从而对搁架140重复推入操作。
在图1至图3中，搁架140与运输车辆10是一体化的。然而，搁架140a和搁架140b中的至少一个可以被构造为可与运输车辆10分离和重新连接。在这种情况下，运输车辆10可以根据将要被运输的箱子的数量选择具有适当尺寸的搁架140。
图14是运输车辆10的示意性侧视图，运输车辆10构造成可分离成搁架140a、搁架140b和包括驱动臂120的运输单元150，所述搁架140a、搁架140b和包括驱动臂120的运输单元150是可重新连接的。搁架140a、搁架140b和运输单元150各包括一对车轮112。
运输车辆10包括连接机构114a和连接机构114b。运输单元150通过连接机构114a连接至搁架140a，并且通过连接机构114b连接至搁架140b。连接机构可以采用任何构造。
这里，包括在运输单元150中的车轮112可以是用于使运输车辆10行进的驱动轮，包括在搁架140a和140b中的车轮112可以是从动轮。在这种情况下，仅运输单元150需要设置有驱动机构，并且搁架140a和搁架140b不是必须设置有驱动机构。在这种情况下，运输车辆10在包括在运输单元150中的驱动轮上行进。
接下来，将描述安装在运输车辆10外部并且具有与搁架140类似的构造的搁架40。运输车辆10还可以相对于安装在外部的搁架40执行箱子50的拉出操作和推入操作。图15是示出安装在运输车辆10外部的搁架40的构造示例的示意性主视图。搁架40可以安装在住宅的外部或内部。
搁架40包括外壳41、成对的轨道42和隔板43。外壳41对应于运输车辆10的搁架140的外壳141。成对的轨道42对应于运输车辆的搁架140的成对的轨道142。因此，将省略详细描述。在图15的示例中，设置有两个隔板43，但是隔板43的数量没有任何限制。此外，不是必须设置隔板43。
根据实施例的运输系统不是必须包括安装在运输车辆10外部的搁架40。例如，运输车辆10可以在搁架140a和搁架140b之间移动箱子50以平衡容纳在搁架140a中的箱子50的数量与容纳在搁架140b中的箱子50的数量。
运输车辆10的控制单元100可以移动箱子50，使得例如容纳在搁架140a中的箱子的数量等于容纳在搁架140b中的箱子的数量。此外，运输车辆10可以移动箱子50，使得容纳在搁架140a中的箱子50的重量之和等于容纳在搁架140b中的箱子50的重量之和。容纳在每个搁架140中的箱子50的数量和容纳在每个搁架140中的箱子50的重量之和可以通过控制单元100管理。通过平衡两个搁架140，运输车辆10可以进一步提高车辆主体的稳定性。
接下来，将参考图16至图19具体描述运输车辆10将箱子50从搁架140a移动至搁架140b的方法。如图16所示，假设驱动臂120面向搁架140a。首先，运输车辆10将顶板122或第二臂124升高至容纳将要被转移的箱子50的高度。
接下来，如图17所示，第二臂124伸出和缩回以将箱子50从搁架140a拉出。已经被拉出的箱子50由第二臂124和顶板122支撑。
接下来，如图18所示，运输车辆10将驱动臂120引向搁架140b。即，运输车辆10控制旋转机构123使第一臂121或顶板122绕竖直轴旋转180°。这里，箱子50由顶板122和第二臂124支撑。接下来，如图19所示，运输车辆10延伸第二臂124并将箱子50存放在搁架140b中。运输车辆10可在将箱子50存放在搁架140b中之前，调整顶板122或第二臂124的高度。在将箱子50存放在搁架140b中之后，运输车辆10缩回第二臂124。
通过平衡两个搁架140，运输车辆10可以进一步提高车辆主体的稳定性。进一步地，通过提高车辆主体的稳定性，运输车辆10可以降低在高位置处使用驱动臂120的操作过程中翻倒的风险。
此外，当搁架140可以容纳不同尺寸的箱子50时，如图10所示，运输车辆10将存放在其中一个搁架140中的箱子50转移至另一个搁架140，从而在其中一个搁架140中提供空间。因此，即使当搁架140a和140b没有足够的空间以容纳大的箱子50时，运输车辆10也可以容纳和运输大的箱子50。
参考20，搁架140a容纳箱子50a1和尺寸大于箱子50a1的箱子50b1。此外，搁架140b容纳具有与箱子50a1相同尺寸的箱子50a2、50a3和50a4。
此时，运输车辆10不能在搁架140a或搁架140b中存放与箱子50b1具有相同尺寸的箱子。然而，例如，当箱子50a3或箱子50a4从搁架140b转移至搁架140a时，运输车辆10可以将与箱子50b1具有相同尺寸的箱子存放在搁架140b中。
以下，将描述根据实施例的运输车辆的效果。当将驱动臂升高至对于小型转移机器人的宽度和高度来说高的位置时，转移机器人可能会有翻倒或掉落包裹的风险。根据实施例的运输车辆在驱动臂的两侧包括搁架，并且运输车辆的尺寸较大，因此可以降低当驱动臂升高时翻倒的风险。此外，在根据实施例的运输系统中，不需要同时使用用于运输箱子的车辆和较小的运输机器人。
根据实施例的运输车辆在车辆的前部和后部设置有搁架，并且可以使得驱动臂难以从外部看到。因此，可以减少对周围环境的威胁感。
本发明不限于上述实施例，并且可以在不脱离其范围的情况下进行适当修改。

Claims (8)

1.一种运输系统，其包括运输车辆，其中：
所述运输车辆包括
两个搁架，所述两个搁架中的每个被构造为容纳多个箱子，以及
驱动臂，其被布置在所述两个搁架之间的位置处并且将每个所述箱子移入和移出每个所述搁架；并且
所述运输车辆通过改变所述驱动臂的定向将每个所述箱子移入和移出所述两个搁架中的每个。
2.根据权利要求1所述的运输系统，其中所述两个搁架中的每个被构造为容纳预先设定的多种尺寸的箱子。
3.根据权利要求1或2所述的运输系统，其中：
所述运输车辆还包括控制所述驱动臂的操作的控制单元；并且
所述控制单元在所述两个搁架之间移动箱子以平衡容纳在所述两个搁架中的一个中的箱子的数量与容纳在所述两个搁架中的另一个中的箱子的数量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的运输系统，其中所述两个搁架中的至少一个被构造为能够与所述运输车辆分离并且能够重新连接至所述运输车辆。
5.根据权利要求4所述的运输系统，其中：
所述运输车辆构造成能够分离成所述两个搁架和包括所述驱动臂的运输单元，所述两个搁架和所述运输单元能够彼此重新连接；并且
所述运输车辆在包括在所述运输单元中的驱动轮上行进。
6.一种运输方法，其包括运输车辆，所述运输车辆包括两个搁架以及驱动臂，所述两个搁架中的每个被构造为容纳多个箱子，所述驱动臂被布置在所述两个搁架之间的位置处并且将每个所述箱子移入和移出每个所述搁架，所述运输方法包括通过改变所述驱动臂的定向，利用所述运输车辆将每个所述箱子移入和移出所述两个搁架中的每个的步骤。
7.根据权利要求6所述的运输方法，其中所述两个搁架中的每个被构造为容纳预先设定的多种尺寸的箱子。
8.根据权利要求6或7所述的运输方法，还包括在所述两个搁架之间移动箱子以平衡容纳在所述两个搁架中的一个中的箱子的数量与容纳在所述两个搁架中的另一个中的箱子的数量的控制步骤。
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