CN116465286A - 多功能机架系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在充电节点附近操作的物料搬运车辆的位置确定系统。系统可以包括：功率接收器，功率接收器被配置成用于：从充电节点接收功率；以及向物料搬运车辆提供电流。系统可以包括：传感器，传感器电耦合到功率接收器，并且传感器被配置成用于测量由功率接收器提供的电流；以及控制器，控制器被配置成用于：基于所测量的电流确定电流分布；以及基于电流分布确定功率接收器到充电节点的距离。系统可以确定物料搬运车辆与充电节点的距离，并且可以基于充电节点的预定位置确定物料搬运车辆的位置。系统可以包括多个功率接收器，每个功率接收器具有电流分布，并且可以基于多个电流分布确定速度和/或方向。

Description

多功能机架系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请基于2022年1月20日提交的，题为“MULTI-FUNCTION RACK SYSTEMS ANDMETHODS(多功能机架系统和方法)”的美国临时专利申请第63/301,228号，本申请要求该临时申请的优先权，并且通过引用将该临时申请以其整体并入本文。
背景技术
电池供电的物料搬运车辆需要定期对其电池进行再充电。再充电通常需要将耗尽的电池从物料搬运车辆中取出，将已充电的电池安装到物料搬运车辆中，并对耗尽的电池进行再充电，或者将物料搬运车辆停放并对耗尽的电池进行再充电。在这两种情况下，仓库资产(例如，电池和/或物料搬运车辆)都无法在正常的时间段内使用，因为对电池进行再充电可能需要数小时。对电池进行再充电导致的停机时间过长可能会对物料搬运车辆和物料搬运车辆所在仓库的生产率和/或盈利能力产生负面影响。此外，大量和/或完全耗尽的电池(例如，80％至100％的放电深度)可能会过早地缩短电池的寿命。
此外，跟踪和/或远程驾驶仓库中的物料搬运车辆存在一些困难。使用有线引导的物料搬运车辆的某些跟踪方法需要技术人员在物料搬运车辆驾驶的路径上安装引导导线。类似地，使用诸如光学标记和/或RFID标签之类的标记的方法需要将标记安装在物料搬运车辆行进的路径上。
另外，对于某些类型的车辆，存在各种政府机构、法律、法规和条例规定的训练要求。例如，OSHA规定雇主有义务训练和监督各种类型的物料搬运车辆的操作者。还要求每三年进行重新认证。在某些实例中，在需要时应当向操作者提供相关主题的进修训练。在所有实例中，在任何行动的执行期间，操作者维持对物料搬运车辆的控制。此外，仓库管理员维持对仓库环境内的物料搬运车辆车队的控制。对操作者的训练和仓库管理员提供的监督要求有适当的操作实践等，包括操作者维持对物料搬运车辆的控制、注意操作环境、以及始终看向行驶方向等。
发明内容
本公开总体上涉及用于与物料搬运车辆一起使用的多功能机架系统和方法。例如，多功能机架可以与物料搬运车辆(诸如仓库和/或其他存储设施中的叉车)一起使用。术语“多功能机架”可以指除了提供存储能力(例如，支撑负载)之外还提供至少一个功能方面的机架布置。例如，多功能机架可以提供存储能力以及为物料搬运车辆提供位置跟踪和/或功率输送。
根据本公开的一些方面，提供了一种用于在充电节点附近操作的物料搬运车辆的位置确定系统。系统可以包括：功率接收器，功率接收器被配置成用于：从充电节点接收电功率；以及向物料搬运车辆提供电流，其中电流基于接收到的电功率；传感器，传感器电耦合到功率接收器，并且传感器被配置成用于测量由功率接收器提供的电流；以及控制器，控制器通信地耦合到传感器，并且控制器被配置成用于：基于所测量的电流确定电流分布；以及基于电流分布确定功率接收器到充电节点的距离。
根据本公开的一些方面，提供了一种用于从充电节点接收功率的功率输送系统。系统可以包括：物料搬运车辆，物料搬运车辆包括：功率接收器，功率接收器耦合到物料搬运车辆，并且功率接收器被配置成用于：从充电节点无线地接收电功率；以及向物料搬运车辆提供电流，其中电流基于接收到的电功率；传感器，传感器电耦合到功率接收器，并且被配置成用于测量由功率接收器提供的电流；以及控制器，控制器电耦合到传感器，并且控制器被配置成用于：基于所测量的电流确定电流分布，其中电流分布包括随距离变化的电流测量；以及基于电流分布确定物料搬运车辆的位置。
根据本公开的一些方面，提供了一种用于确定物料搬运车辆的位置的方法。方法可以包括：经由无线功率接收器从充电节点接收电功率；基于接收到的电功率，经由无线功率接收器向物料搬运车辆提供电流；多次地测量由无线功率接收器提供的电流；基于多个所测量的电流确定电流分布；以及基于电流分布确定功率接收器到充电节点的距离。
本公开的先前以及其他方面和优点将根据以下描述而显现。在说明书中，参考了形成其一部分且在其中通过图示的方式示出了本公开的优选配置的附图。然而，此类配置并不一定表示本公开的全部范围，并因此参考权利要求书和本文以解释本公开的范围。
附图说明
当考虑到以下的具体实施方式时，本发明将会更好地被理解，并且除了上文阐述的那些特征、方面和优点之外的特征、方面和优点将变得显而易见。此类具体实施方式参考了以下附图。
图1示出了根据一个实施例的多功能机架；
图2示意性地表示根据一个实施例的物料搬运车辆和多功能机架；
图3A示意性地表示根据一个实施例的第一随距离变化的电流；
图3B示意性地表示根据一个实施例的第二随距离变化的电流；
图4示出了根据一个实施例的用于定位物料搬运车辆的方法；以及
图5示出了根据一个实施例的示例控制器。
贯穿若干视图，对应的附图标记指示对应的部分。尽管附图表示本公开的实施例，但是附图不一定是按比例的，并且某些特征可以被夸大以更好的示出和解释本公开的实施例。
具体实施方式
在详细解释本公开的任何方面之前，应当理解的是，本公开在其应用上不限于在以下说明书中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本公开能够以其他非限制性示例实施，并且能够以各种方式实践或执行。而且，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被视为限制性的。在本文中，“包括(including)”、“包括(comprising)”或“具有(having)”及其变体的使用意味着涵盖之后列出的条目和它们的等效物以及附加的条目。同样，“A、B和C中的至少一个”等意为指示A或B、或C、或者A、B和/或C的任何组合。除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“固定”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛地使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。
还应当理解的是，本文中使用诸如“第一”、“第二”等的指定而对元素的任何引述不限制这些元素的数量或次序，除非明确阐明此类限制。确切而言，这些指定可以在本文中用作区分两个或更多个元素或者元素实例的便捷方法。因此，对第一元素和第二元素的引述并不意味着这里仅可以采用两个元素或者第一元素必须以某种方式位于第二元素之前。
提供以下讨论以使本领域技术人员能够作出和使用本公开的各方面。对所示配置的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且本文中的一般原理可以应用于其他配置和应用中而不脱离本公开的各方面。因此，本公开的各方面并不旨在限于所示的配置，而是将被赋予与本文所公开的原理和特征相一致的最广泛的范围。参考附图阅读以下具体实施方式，其中，不同附图中的相同要素具有相同的附图标记。不一定按比例绘制的附图描绘了所选的配置并且不旨在限制本公开的范围。本领域技术人员将认识到，本文中提供的非限制性示例具有许多有用的替代方案并且落入本公开的范围内。
应当理解的是，物料搬运车辆被设计为各种类别和配置以执行各种任务。对于本领域技术人员将显而易见的是，本公开不限于任何特定的物料搬运车辆，并且还可以被提供有各种其他类型的物料搬运车辆类别和配置(包括例如，升降车、叉车、前伸式卡车、SWING 辆、转塔式卡车、侧装卡车、平衡重式卡车、托盘堆垛机卡车、订单分拣机、转运车、牵引车和人工卡车(man-up truck))，并且可以常见于仓库、工厂、船厂，以及一般而言，可能需要将托盘、大包装和/或货物负载从一处运输到另一处的任何地方。本文中所公开的各种系统和方法适合用于以下各项中的任一项：操作者控制的物料搬运车辆、行人控制的物料搬运车辆、远程控制的物料搬运车辆、以及自主控制的物料搬运车辆。此外，本公开并不限于物料搬运车辆应用。相反，本公开可以被提供用于其他类型的车辆，诸如汽车、公共汽车、火车、拖拉机拖车、农用车辆、工厂车辆等。
一般而言，本公开提供了用于功率输送和位置确定的系统和方法，例如使用多功能机架，在一些实施例中，多功能机架被配置成用于向物料搬运车辆补充能量，例如提供电能以对电池进行充电或为物料搬运车辆的电动机供电。在一些实施例中，多功能机架可以提供物料搬运车辆所需的一部分功率，而剩余功率可以由物料搬运车辆上的电池提供。虽然此类系统主要是关于物料搬运车辆和存储机架来讨论的，但是应当理解，本公开的各个方面也可以应用于其他车辆和环境。
图1示出了示例性多功能机架系统100。多功能机架系统100可以例如在仓库中使用。多功能机架系统100可以包括存储机架102。在一些实施例中，机架系统100可以包括一个或多个充电节点104。例如，机架系统100可以包括第一充电节点104A、第二充电节点104B和第三充电节点104C。充电节点104A至104C可以定位在存储机架102基座上方的预定高度处。预定高度可以基于仓库中的机架102和/或物料搬运车辆108的类型来选择。例如，预定高度可以基于物料搬运车辆108上的功率接收器的高度(例如，在地面上方)来确定。在一些实施例中，充电节点104A至104C可以耦合到存储机架102的第一层或更高层，这可以允许物料搬运车辆108充电而不影响最低的机架层。
充电节点104A至104C可以沿着机架系统100以规则的间隔间隔开。在一些实施例中，充电节点104A至104C之间的距离可以基于物料搬运车辆的功率要求来确定。例如，在具有相对较高功率要求的应用中，充电节点104A至104C可以比在具有相对较低的功率要求(例如，相隔三英尺)的应用中放置的更接近(例如，相隔一英尺)。充电节点104A至104C的更接近的间隔和/或充电节点104的增加的数量可以为物料搬运车辆108在其沿着多功能机架系统100移动时提供更频繁的接收功率的机会。在一些实施例中，充电节点可以包括连续充电垫112。连续充电垫112可以是任何长度，最高为(例如)存储机架的全长。在一些示例性实施例中，连续充电垫112可以沿着机架系统100的一部分的大部分和/或整个长度延伸。例如，对于具有十二英尺宽部分的存储机架102，连续充电垫112可以是大约十二英尺长。
充电节点104、112可以包括任何合适的用于提供电功率的系统和/或方法。充电节点104、112可以向物料搬运车辆108传送电功率，以便为物料搬运车辆108(例如，电动机)供电和/或对包括在物料搬运车辆108中的电池充电。在一些实施例中，充电节点104、112可以是无线功率发射器，例如电感式(例如，基于线圈的)或电容式无线功率发射器。在一些实施例中，充电节点104A至104C、112可以是基于接触的功率发射器。例如，充电节点104、112可以包括导电表面，该导电表面向电耦合到物料搬运车辆108的接触器壁(例如，简要参考图2的壁114)供应电流。接触器壁114可以包括从物料搬运车辆108延伸到导电表面的壁，并且壁的远端可以包括被配置成用于接触充电节点的导电表面并从充电节点104A至104C、112接收电流的导电表面。
在一些实施例中，机架系统100可以包括可以检测物料搬运车辆108的存在和/或位置的多个传感器。在一些实施例中，机架系统100可以包括第一传感器116A、第二传感器116B、第三传感器116C、第四传感器116D、第五传感器116E和/或第六传感器116F。在一些实施例中，传感器116可以包括至少一个接近度传感器(例如，感应传感器、光学传感器等)，该接近度传感器可以检测在传感器116A至116F中的任何传感器附近的过道中物料搬运车辆108的存在。在一些实施例中，第一传感器116A、第二传感器116B和第三传感器116C可以定位在对应的充电节点104A至104C上方。例如，第一传感器116A可以定位在第一充电节点104A上方，第二传感器116B可以定位在第二充电节点104B上方，和/或第三传感器116C可以定位在第三充电节点104C上方。
多功能机架系统100可以被配置成用于与仓库管理系统120通信。例如，仓库管理系统120可以与充电节点104A至104C、连续充电垫112、传感器116A至116F等通信或以其他方式控制充电节点104A至104C、连续充电垫112、传感器116A至116F等。仓库管理系统120可以执行物料搬运车辆的路线规划、充电控制、车辆位置确定、区域监控等功能。在一些实施例中，仓库管理系统120基于来自传感器116A至116F的信息(例如，指示物料搬运车辆108的存在的信息)来打开和关闭充电节点104A至104C和/或连续充电垫112。在一些实施例中，仓库管理系统120可以打开最接近检测到物料搬运车辆108的(多个)传感器116A至116F的相应充电节点104A至104C和/或连续充电垫112。在一些实施例中，如果(多个)传感器116A至116F中的任何一个传感器检测到物料搬运车辆108，则仓库管理系统120可以打开所有充电节点104A至104C和/或连续充电垫112。在一些实施例中，充电节点104A至104C和/或连续充电垫112可以保持持续打开，并且可以不需要传感器116A至116F。在一些实施例中，仓库管理系统120可以根据需要使用信息来调节电压、电流和/或在充电节点104的网络上添加或移除容量，例如，以监测和限制电流消耗，以避免超过功率输送容量或其他预定限制。
现在参考图2，示出了物料搬运车辆108和示例性多功能机架系统212的俯视图。在一些实施例中，物料搬运车辆108和/或多功能机架系统212可以被配置成用于与仓库管理系统120通信。例如，物料搬运车辆的控制器208可以与仓库管理系统120通信。
物料搬运车辆108可以包括一个或多个功率接收器204和电池110。在一些实施例中，物料搬运车辆108可以包括第一功率接收器204A、第二功率接收器204B、第三功率接收器204C和/或第四功率接收器204D。在一些实施例中，功率接收器204A至204D可以分别定位在物料搬运车辆108的右前角、物料搬运车辆108的右后角、物料搬运车辆108的左前角和物料搬运工具108的左后角。在一些实施例中，物料搬运车辆108可以包括在物料搬运车辆108的每一侧上的单个功率接收器204。在一些这样的实施例中，每个功率接收器204可以沿着物料搬运车辆108的每一侧的大部分和/或全部延伸。
功率接收器204可以包括任何合适的用于接收电功率的系统和/或方法。功率接收器可以被配置成用于接收电功率并提供电功率以供物料搬运车辆108使用。在一些实施例中，接收到的电功率可以用于对电池110进行充电，和/或为电动机230或物料搬运车辆的其他功能供电。在一些实施例中，功率接收器204A至204D可以是无线功率接收器，例如，可以从多功能机架212接收无线功率的电感式(例如，线圈)或电容式无线功率接收器。在一些实施例中，功率接收器204A至204D中的每一个可以包括接触器壁114，接触器壁114从物料搬运车辆108延伸，并且被配置为与包括在多功能机架212上的导电表面电耦合(例如，经由接触)，例如，充电节点104A至104C和/或连续充电垫112中的一个。每个接触器臂114的远端可以包括导电表面，该导电表面从包括在多功能机架212中的充电节点220的导电表面接收电流。
充电节点220和功率接收器204的数量和位置可以基于在多功能机架212附近操作的(多个)物料搬运车辆108的配置和安培数要求来选择。例如，较小的物料搬运车辆108可以需要较少的功率传输，因此可以需要较少的充电节点220和/或较少的功率接收器204。较小的物料搬运车辆108可以包括在物料搬运车辆108的每个角处的功率接收器204。又例如，更大或更高电流的物料搬运车辆108可以包括沿着物料搬运车辆108的一侧或多侧中的基本上所有侧的电力接收器204带。
简要参考图5，物料搬运车辆108、多功能机架212和/或仓库管理系统120的各种部件可以在一个或多个控制器500上实现。返回参考图2，在一些实施例中，物料搬运车辆108可以包括控制器208，控制器208通信地耦合到一个或多个功率接收器204A至204D、电池110、电动机230(例如，用于移动车辆的牵引电动机)和/或电传感器206(例如，电流传感器)。通信耦合可以包括电耦合。在一些实施例中，电传感器206可以与物料搬运车辆108的控制器208以外的控制器通信地耦合，例如多功能机架212和/或仓库管理系统120的控制器，如下文所描述的。
电传感器206可以与一个或多个功率接收器204A至204D耦合(这种耦合未在图2中示出)。每个功率接收器可以具有其自己的电传感器206。如将在下文更详细地描述的，电传感器206和控制器208可以一起工作以确定物料搬运车辆108与多功能机架212的距离和/或物料搬运车辆108在多功能机架系统212的操作环境内的位置(例如，在仓库内的位置)。在一些实施例中，控制器208可以包括电池管理单元，以控制和监测电池110的充电、充电状态、执行电池保护功能等。
再次参考图5，控制器500(例如控制器208)可以被配置成用于向/从物料搬运车辆108、多功能机架212和/或仓库管理系统120的各个部件发送和/或接收信息(例如，包括指令、数据、值、信号等)。控制器500可以包括处理器电路510，例如，处理器、DSP、CPU、APU、GPU、微控制器、专用集成电路、可编程门阵列等、任何其他数字和/或模拟部件以及上述部件的组合(无论是分布式的、联网的、本地连接的等)，并且可以进一步包括用于接收和提供控制指令、控制信号、驱动信号、功率信号、传感器信号(例如，电流或电压传感器输出)、数字信号、模拟信号等的输入端和输出端。所有此类计算设备和环境旨在落入如本文所使用的术语“控制器”、“控制单元”“处理器”、“处理设备”或“处理电路”的含义范围内，除非不同的含义被明确提供或者以其他方式在上下文中明确。在一些示例中，控制器500可以包括一个或多个此类处理器设备。
控制器500可以包括被配置成用于执行存储在存储器520中的(多个)操作例程530的处理电路510。控制器500可以直接包括存储器520(例如，本地存储器)，或者可以以其他方式通信地耦合到存储器520(例如，远程服务器)。存储器520可以包括任何合适的易失性存储器、非易失性存储器、存储设备(storage)、任何其他合适类型的存储介质、或它们的任何合适的组合。例如，存储器520可以包括RAM、ROM、EEPROM、一个或多个闪存驱动器、一个或多个硬盘、一个或多个固态驱动器、一个或多个光学驱动器等。在一些实施例中，存储器520可以在其上编码用于控制控制器500、物料搬运车辆108、多功能机架212、仓库管理系统120等的操作的计算机程序(例如，操作例程)。在一些实施例中，物料搬运车辆108、多功能机架212和/或仓库管理系统120的各种部件可以完全实现为软件(例如，操作例程)、完全实现为硬件或其任何适合的组合。在一些实施例中，(多个)操作例程530可以包括固件。
再次参考图2，在一些实施例中，多功能机架212可以包括第一部分(或侧面)212A和第二部分(或侧面)212B，例如物料搬运车辆108可以行进通过的过道的左侧和右侧。在一些实施例中，多功能机架212可以包括图1中的机架系统100。多功能机架212可以包括多个充电节点220A至220D，充电节点220A至220D可以与图1中的充电节点104A至104C和/或112相同或基本相似。如下文将描述的，充电节点220A至220D可以用于标识物料搬运车辆108的位置。
在一些实施例中，充电节点220A至220D可以以足够短的距离间隔开，以向物料搬运车辆108提供恒定功率。在一些实施例中，充电节点220A至220D可以间隔大约一英尺、大约一米、大约两米等。如果充电节点220A至220D紧密地间隔在一起，则可以总是有至少一个功率接收器204A至204D从充电节点220A至220D中的至少一个接收功率。在物料搬运车辆108包括位于物料搬运车辆的每一侧上的单个(例如，长的或带状的)功率接收器204的一些实施例中，功率接收器204可以每个同时与多个充电节点220A至220D接口。控制器208，例如经由电池管理单元，可以监测和控制从多个充电节点220A至220D施加到物料搬运车辆108(例如，电动机230)和/或电池110的电流。
在一些实施例中，充电节点220A至220D可以与功率接收器204A至204D通信地耦合。通信耦合可以是单向的(在任一方向上)或双向的。在一些实施例中，充电节点220A至220D可以使用通信协议(例如，功率线通信(PLC)类型协议、通过无线功率传输的通信等)与功率接收器204A至204D通信。例如，可以将调制载波频率添加到由充电节点220A至220D中的一个或多个传送的电流、电压或电磁信号，以向功率接收器204A至204D中的一个或多个传送指令。在一些实施例中，一个或多个充电节点220A至220D和/或一个或多个功率接收器204A至204D可以包括无线发射器和/或接收器，例如被配置成用于发送和/或接收无线数据。在一些实施例中，物料搬运车辆108可以被配置成用于使用与充电节点220A至220D相同的(多个)无线通信标准，例如通过单独的收发器或通过功率接收器204A至204D进行通信。在一些实施例中，充电节点220A至220D可以实现毫米波(例如，60GHz)无线传输，并且一个或多个充电节点220A至220D可以充当锚点。例如，具有已知位置的充电节点220可以用作锚点，并且可以基于飞行时间来确定范围。以此方式，可以使用通信协议经由多功能机架212传送指令(例如，移动命令)、位置信息(例如，由物料搬运车辆108确定的位置信息)等。
现在参考图2以及图3A，示出了功率接收器(例如，功率接收器204A至204D中的一个)处的随距离变化的电流的示例性图。更具体地，功率接收器204A至204D可以是无线功率接收器(例如，感应充电线圈)。功率接收器204A至204D处的电流可以是由充电节点(例如，充电节点220A至220D中的一个)的感应充电线圈感应的在相应功率接收器204A至204D的感应充电线圈中流动的电流。换句话说，当功率接收器204和充电节点220的充电线圈足够接近时，它们可以感应耦合，从而允许在功率接收器204的线圈中产生电流。感应耦合量可以基于功率接收器204和充电节点220之间的距离而变化，例如随着物料搬运车辆108在沿着与物料搬运车辆108在其上操作的地面平行的二维平面的任何方向上(例如，沿着与多功能机架212的方向平行或垂直的路径移动)移动靠近或远离充电节点220而增加或减少。
一个或多个功率接收器204A至204D处的电流可以例如由通信地耦合到控制器208和/或功率接收器204A至204D的电流传感器206测量。基于所测量的电流，可以估计物料搬运车辆沿着多功能机架212的长度的位置以及到多功能机架212的横向距离，如下文将描述的。在一些实施例中，可以例如由耦合的电流传感器在一个或多个充电节点220A至220D处测量电流。
功率接收器204的电流(其在本文中可以称为“耦合电流”)可以基于功率接收器204A至204D与各个充电节点220A至220D的接近度而变化。例如，耦合电流可以在与第一充电节点220(例如，第一充电节点220A)相对应的位置A和与第二充电节点220(例如，第二充电节点220B)相对应的位置B处达到峰值和/或平稳。当物料搬运车辆移动经过第一充电节点(例如，在于多功能机架212的长度平行的路径上)时，功率接收器204(例如，第一功率接收器204A)可以从第一充电节点接收功率，并且耦合电流可以增加、达到峰值、然后减小。当物料搬运车辆108继续经过第二充电节点和功率接收器204(例如，第一功率接收器204A)时，可以从第二充电节点接收功率，耦合电流可以增加。
此外，电流也可以随着物料搬运车辆108横向移动更靠近或进一步远离充电节点220A至220D而变化。在一些实施例中，物料搬运车辆和多功能机架212之间的横向距离可以基于在测量电流的峰值(即，下文所描述的电流分布中的最大值)处的测量的安培数来估计。随着功率接收器204移动得更接近充电节点220A至220D中的一个，测量的安培数值将增加。通过将电流分布中的峰值处的测量的安培数与预定的横向分布进行比较，可以(例如，由车辆控制器208或另一控制器500)确定功率接收器204的横向距离，并且因此可以确定物料搬运车辆108的横向距离。横向分布可以例如通过在功率接收器204和充电节点220之间的最接近点处测量多个横向距离处的安培数值来确定。在一些实施例中，可以通过限定可接受的安培数范围(例如在测量电流的峰值处测量的安培数)，将物料搬运车辆108保持在多功能机架212的某个可接受距离内。在一些实施例中，基于这种测量的安培数，可以向物料搬运车辆发出指令(例如，转向、发动)，以将物料搬运车辆保持在可接收的范围内、将物料搬运车辆移动到最佳距离等。如果这种测量的安培数在可接收的范围之外，则可以向物料搬运车辆108发出指令，以将其转向或以其他方式控制其回到可接受的范围内。
替代地或附加地，如果充电节点220A至220D存在于过道的两侧，并且功率接收器204A至204D存在于物料搬运车辆108的两侧，则(i)物料搬运车辆108的第一侧到多功能机架212A的第一侧和(ii)物料搬运车辆108的第二侧到多功能机架212B的第二侧之间的相对距离可以基于每侧上的最大测量安培数的相对强度来确定。如果多功能机架212的第一侧和第二侧之间的过道的总宽度是已知的，则可以确定每侧上的绝对横向距离。
在一些实施例中，可以相对于时间测量电流(即，随时间变化的电流)，然后转换为距离，或者可以相对于距离测量电流(即，随距离变化的电流)，然后转换为时间。该转换可以基于物料搬运车辆108的速度和/或与车辆移动相关的其他相关遥测。当物料搬运车辆108沿着过道移动时，所产生的变化电流的测量(相对于距离或时间)可以称为“电流分布”。在一些实施例中，控制器208(或另一个通信耦合的控制器500)可以确定每单位时间的位置变化(例如，基于电流分布的曲线或斜率)，然后控制器208可以使用该位置变化来计算物料搬运车辆108的速度和加速度。在一些实施例中，代替和/或除了功率接收器204的电测量之外，电流分布可以通过充电节点220的电测量来确定。
在一些实施例中，电流分布的相应功率接收器204最接近充电节点220的点可能导致解析位置的能力降低。更具体地，电流分布处于峰值的这些位置允许对于较小的耦合电流的变化实现较大的位置变化(即，斜率较浅或为零)。类似地，充电节点220接收很少或没有耦合电流的位置也导致降低的空间分辨率(类似地具有较浅或为零的斜率，或没有信号要解析)。因此，电流分布也可以被配置成用于指示功率接收器204和充电节点220之间的感应耦合的有效性。
参考图3A和图3B，在一些实施例中，多个功率接收器204可以是交错的(例如，策略性地彼此偏移)，以帮助解析空间分辨率降低的此类区域。这样的多个功率接收器204的间隔取决于许多因素，诸如物料搬运车辆108上存在的功率接收器204的数量、充电节点220的数量和间隔、由充电节点220传输的功率、感应线圈尺寸、充电节点是存在于物料搬运车辆108的一侧还是存在于物料搬运车辆108的多侧等。例如，图3B表示在位置上与第一功率接收器204A偏移的第二功率接收器(例如，第二功率接收器204B)的电流分布。当第一功率接收器204A的电流分布为零时(例如，在其超出充电节点220A的范围之后)，第二功率接收器204B可以在其移动通过第一充电节点220A时具有变化的电流分布，该电流分布的峰值被标记为“位置A′”。同样，第二功率接收器204B的电流分布可以在其移动通过第二充电节点220B时具有最大值，该最大值被标记为“位置B′”因此，控制器208仍然可以确定物料搬运车辆108的位置。
在一些实施例中，多个功率接收器204可以以180度的相位偏移以外的方式偏移，以增加控制器108的解析位置的能力。例如，如果第二功率接收器204B定位在物料搬运车辆108上，使得当第一功率接收器204A的电流分布处于最小值(例如，不再在充电节点220的范围内)时第二功率接收器204B的电流分布处于最大值(例如，由第一充电节点220A引起)，则位置分辨率可能会保持降低，因为两个电流分布的斜率都较浅或为零。如果多个功率接收器204被放置成使得当第一功率接收器204A的电流分布处于最大值或最小值时第二功率接收器204B的电流分布不处于最大值或最小值，则可以提高位置分辨率。此外，180度以外的偏移可以帮助解决行进方向上的模糊性。通过如以上所描述的交错的功率接收器204，可以实现更连续的位置分辨率。
在一些实施例中，物料搬运车辆108可以使用测程(odometry)基于诸如车辆控制、速度、轮胎直径、航向方向和/或其他已知因素的信息来确定物料搬运车辆108在操作环境(例如，仓库、过道等)内的相对位置。这样的测程可能不准确，并且准确度可能会因传感器不准确、轮胎磨损、齿轮磨损等而降低。例如通过测程确定的车辆位置可以(例如，由车辆控制器208或另一通信耦合的控制器500)用根据(多个)电流分布(如以上所描述的)确定的位置进行内插，以确定更准确的位置。物料搬运车辆108可以例如经由控制器208用由随距离变化的(或随时间变化的)电流测量确定的位置信息来补充测程。例如，物料搬运车辆108可以知道所有充电节点220的预定位置，并且可以(例如，由控制器208)使用变化的电流测量来确定与充电节点220的接近度。例如，物料搬运车辆108可以确定最接近给定充电节点220的点，该点可以与由车辆测程确定的位置进行比较并用于校正该位置。
在一些实现方式中，本文所公开的设备或系统可以被利用或配置为使用体现本发明方面的方法进行操作。相应地，本文对设备或系统的特定特征、能力或预期目的的描述通常旨在固有地包括为预期目的使用此类特征的方法、实现这些能力的方法以及配置所公开(或其他已知)的部件以支持这些目的或能力的方法的公开。类似地，除非另有指示或限制，否则本文中对制造或使用特定设备或系统的任何方法的讨论(包括配置设备或系统以进行操作)旨在固有地包括公开，作为本发明的实施例，作为此类设备或系统的所用特征和实现能力。
相应地，本公开的一些实施例可以包括用于确定物料搬运车辆的位置的方法。参考图4，示出了用于位置确定的方法400的非限制性示例。位置确定方法400可以例如在车辆控制器208或另一耦合的控制器500中实现为存储在存储器520中(例如，软件)并且可由处理器510执行的操作例程530。位置确定方法400可以包括测量来自一个或多个功率接收器204的电流值(410)、基于所测量的电流值确定一个或多个电流分布(420)、基于(一个或多个)电流分布确定物料搬运车辆108的位置(430)、以及输出物料搬运车辆108的位置(440)。在一些实施例中，位置确定方法400可以实现在仓库管理系统120上。
在步骤410处，可以测量来自一个或多个功率接收器204的电流值。电流值可以例如由电流传感器206测量。每个电流值可以是在给定时间点在功率接收器204处感测到的安培数。在一些实施例中，在步骤410处，可以在离散时间点测量一个或多个功率接收器(例如，功率接收器204A至204D)的多个电流值。在步骤420处，可以例如由控制器208或仓库管理系统120基于来自步骤410的测量电流值来确定一个或多个电流分布。在一些实施例中，可以为多个功率接收器(例如，功率接收器204A至204D)中的每一个功率接收器确定电流分布。在一些实施例中，可以通过自动增益控制或其他已知的方法对电流值进行归一化，以允许计算单元维度分析。
在步骤430处，可以基于一个或多个电流分布来确定物料搬运车辆108的位置。在一些实施例中，确定位置430可以包括确定物料搬运车辆108的速度和方向。在一些实施例中，位置确定方法400可以确定多功能机架212中包括的两个充电节点220之间的物料搬运车辆的位置。如以上所描述的，给定功率接收器220处的安培数可以随着功率接收器被移近第一充电节点(例如，充电节点220A)而增加，随着功率接收器被移离第一充电节点而减小，并且随着功率接收器接近第二充电节点(例如，充电节点220B)而再次增加。在一些实施例中，位置确定方法400可以确定前一组时间点的电流值是一直在减小、一直在增加还是保持大致相同。例如，如果电流值一直在减小，则位置确定方法400可以确定物料搬运车辆108正在远离第一充电节点220A；如果电流值一直在增加，则位置确定方法400可以确定物料搬运车辆108正在接近第二充电节点220B；以及如果电流值保持大致相同，则位置确定方法400可以确定物料搬运车辆108位于第一充电节点220A附近。
在一些实施例中，确定物料搬运车辆108的位置430可以包括基于多个电流值(即，(多个)电流分布)确定物料搬运车辆108的行进方向和/或速度。可以通过比较电流值在时间点之间的变化多少来确定速度，较大的变化指示较高的速度。行进的方向可以指示物料搬运车辆是否正在平行于多功能机架212移动。例如，在一些实施例中，如果在同一车辆侧的所有功率接收器204处感测到的电流值都在减小，则可以确定卡车正在远离多功能机架。如以上所进一步描述的，通过适当地布置功率接收器204，还可以确定沿着多功能机架的行进方向(例如，沿着过道向前还或向后)。
在使用单个功率接收器204(例如，每个车辆侧)的一些实施例中，单个功率接收器204的电流分布可以用于估计其相对于充电节点220的位置。例如，电流分布的反函数可以指示到充电节点220的相对距离。利用单个功率接收器204，物料搬运车辆108的方向和绝对位置可以结合其他输入(诸如车辆速度、转向角等)来解析。为了清楚起见，电流分布可以提供功率接收器204到充电节点220的相对距离。这然后可以被转换为物料搬运车辆108的相对距离和/或位置，因为功率接收器204在物料搬运车辆108上位置将是预定的。功率接收器204以及类似的物料搬运车辆108相对于给定充电节点220的位置在本文中可以称为相对于给定充电节点220的“局部位置”或“偏移”。
在使用多个功率接收器204(例如，每个车辆侧)的一些实施例中，可以以类似于模拟或正弦编码器的方式使用多个电流分布。当电流分布移动通过高耦合(即，电流分布的最大值)到低耦合(即，电流分布的最小值)的相位时，可以计算功率接收器204(以及因此物料搬运车辆108)相对于充电节点的位置(即，偏移)。在一些实施例中，方向(例如，沿着多功能机架212向前或向后)和速度可以直接从多个电流分布中解析，并且可能不需要额外的输入(诸如车辆速度、转向角等)。
在一些实施例中，用于模拟编码器(诸如正弦编码器)的方法可以用于基于多个电流分布来确定位置(例如，局部位置)、速度和方向。例如，如果两个功率接收器204A、204B位于物料搬运车辆108的第一侧上，使得当沿着物料搬运车辆108的预期的行进路径移动经过给定的充电节点220时，它们产生的电流分布大约或以其他方式有效地成90度异相，那么其中一个电流分布(“A”)可以被视为正弦信号，而另一个电流分布(“B”)可以被视为余弦信号。预期的行进路径可以包括，例如，物料搬运车辆108沿着过道向前或向后移动，平行于多功能机架212的方向。可以对信号执行信号处理以例如基于正交编码方案来确定速度和方向。在一些实施例中，信号可以被数字化(在信号处理之前或之后)。信号的相位可以由arctan(A/B)确定，arctan(A/B)可以指示相对于给定充电节点220的位置。位置的分辨率可以取决于所使用的插值函数。例如，标准的1024插值函数可以针对充电节点220放置的每个周期确定1024个离散位置。
将认识到，例如，如果多个功率接收器204A、204C位于物料搬运车辆108的相对侧上，并且充电节点220存在于过道的每一侧上(例如，多功能机架212A上的充电节点220C和多功能机架212B上的充电节点220B)，则可以使用相同的方法。在一些实施例中，充电节点220B、220C可以沿着机架212A、212B以相同的距离布置(例如，彼此直接穿过过道)，并且功率接收器204A、204C可以彼此偏移(例如，以创建有效的90度相位)，使得它们不在物料搬运车辆108上对准。在其他实施例中，功率接收器204A、204C可以布置在物料搬运车辆108的每一侧上的相同位置处(例如，彼此直接穿过车辆)，并且充当节点220B、220C可以彼此偏移(例如，以创建90度的相位)，使得它们不在过道上对准。以此方式，相应的正弦和余弦相关信号仍然可以由物料搬运车辆108的相对侧上的功率接收器204A、204C获得。
由于技术限制，典型的无线电定位系统(诸如UWB)和仓库中使用的其他位置服务可能具有一米量级的典型分辨率。在根据本说明书的示例性实施例中，具有以两米间隔间隔开220并使用1024插值的充电节点，位置准确度可以在大约两毫米(2000mm/1024)的量级上。有利的，根据本说明书的系统和方法可以具有改进的位置分辨率，同时还为物料搬运车辆提供功率补充。
以上所描述的方法可以确定功率接收器204和/或物料搬运车辆108相对于充电节点220的局部位置。确定物料搬运车辆的位置430可以进一步包括确定物料搬运车辆在操作环境(例如，仓库)内的绝对位置。物料搬运车辆108的绝对位置可以通过将所确定的局部位置与相应充电节点220的绝对位置相结合来确定。在一些实施例中，每个充电节点220的绝对位置可以被预定并存储(例如，在存储器520中)以供位置确定方法400使用。在一些实施例中，每个充电节点220可以具有唯一标识符。唯一标识符可以例如由相应充电节点220使用通信协议传送到物料搬运车辆108。物料搬运车辆108然后可以在存储器中查找相应充电节点220的绝对位置，并且通过将查找的值与所确定的局部位置相结合来确定物料搬运车辆108的绝对位置。
在一些实施例中，仓库管理系统120可以知道哪个充电节点220是激活的，例如基于传感器116、充电节点220的电测量的变化(例如，由耦合到充电节点220的传感器测量的)、充电节点220从物料搬运车辆108(例如使用通信协议从功率接收器204)接收的通信等。在一些实施例中，仓库管理系统120可以使用任何合适的通信方法将相应充电节点标识符和/或相应充电节点的绝对位置传送到物料搬运车辆108。物料搬运车辆108然后可以如以上所讨论的确定其绝对位置。在一些实施例中，物料搬运车辆108可以使用任何合适的通信方法将其局部位置传送到仓库管理系统120。仓库管理系统120然后可以如以上所讨论的确定物料搬运车辆108的绝对位置。因此，物料搬运车辆108的局部位置和相应充电节点220的绝对位置可以被传送到任何合适的计算系统(例如，控制器500)，以确定物料搬运车辆108的绝对位置。
在步骤440处，位置确定过程400可以输出所确定的物料搬运车辆的位置。在一些实施例中，在步骤440处，位置确定过程400可以输出所确定的速度、行进方向和/或到机架的横向距离。在一些实施例中，该信息可以例如由物料搬运车辆108使用任何合适的通信方法输出到仓库管理系统120。在一些实施例中，该信息可以由仓库管理系统120输出到物料搬运车辆108。在一些实施例中，输出440所确定的位置信息可以包括将其存储在存储器中，例如，控制器500的存储器520。
在各种实施例中，仓库管理系统120和/或物料搬运车辆108(例如，经由控制器208)可以生成命令以基于绝对位置、速度和/或行进方向来驾驶物料搬运车辆108。例如，如果物料搬运车辆没有经过足够多的充电节点和/或具有特定标识符的充电节点以使其到达指定目的地，则仓库管理系统120可以生成继续沿着多功能机架212行进的命令。作为另一示例，仓库管理系统120可以基于计算出的速度生成使物料搬运车辆加速或减速的命令。作为又另一示例，如果行进方向指示物料搬运车辆正在平行于多功能机架移动，则仓库管理系统120可以生成向右转向或向左转向的命令，以使物料搬运车辆移动得更接近多功能机架。作为进一步的示例，仓库管理系统120可以生成将物料搬运车辆108停在适当的隔间或机架处的命令，使得物料搬运车辆108的操作员不会超过或低于正确的隔间或机架，从而提高效率。
使用本公开的方面，可以实现有效地定位物料搬运车辆和向物料搬运车辆提供功率的多功能机架。多功能机架可以允许物料搬运车辆继续操作，而无需停下来对卡车电池进行再充电，还可以替代导线引导系统的一些功能。多功能机架可以减少或消除对远程充电系统和电池室的需求。此外，当与锂离子电池(LIB)等较新的电池技术相结合时，多功能机架可以提供使用较小安培-小时电池的能力，从而减少仓库的初始资本支出。此外，更小的电池空间要求可以减小卡车的体积，从而可能实现更高效的仓库设计。
另外，对于某些类型的车辆，存在各种政府机构、法律、法规和条例规定的训练要求。例如，OSHA规定雇主有义务训练和监督各种类型的物料搬运车辆的操作者。还要求每三年进行重新认证。在某些实例中，在需要时应当向操作者提供相关主题的进修训练。在所有实例中，在任何行动的执行期间，操作者维持对物料搬运车辆的控制。此外，仓库管理员维持对仓库环境内的物料搬运车辆车队的控制。对操作者的训练和仓库管理员提供的监督要求有适当的操作实践等，包括操作者维持对物料搬运车辆的控制、注意操作环境、以及始终看向行驶方向等。
尽管可使用诸如顶、底、较低、中、横向、水平、垂直、前等等之类的各种空间和方向术语来描述本公开的示例，但理解此类术语仅仅相对于附图中所示出的取向来使用。取向可以反转、旋转或以其他方式改变，使得上部是下部并且反之亦然，水平变为垂直，等等。
在本说明书内，已经以使得能够书写清楚且简洁的说明书的方式描述了实施例，但是旨在并将被理解的是，实施例可以是以不同方式组合的或分离的而不背离本发明。例如，将理解，本文所描述的所有优选特征都可适用于本文所描述的本发明的所有方面。
因此，虽然已经结合特定实施例和示例描述了本发明，但是本发明不必受如此限制，并且许多其他实施例、示例、使用、修改以及对所述实施例、示例和使用的偏离旨在被所附权利要求所涵盖。本文引述的每一项专利和出版物的全部公开内容通过引用并入本文，如同每一项此类专利或出版物通过引用单独并入本文那样。
在所附权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于在充电节点附近操作的物料搬运车辆的位置确定系统，所述位置确定系统包括：
功率接收器，所述功率接收器被配置成用于：
从所述充电节点接收电功率；以及
向所述物料搬运车辆提供电流，其中所述电流基于接收到的电功率；
传感器，所述传感器电耦合到所述功率接收器，并且所述传感器被配置成用于测量由所述功率接收器提供的所述电流；以及
控制器，所述控制器通信地耦合到所述传感器，并且所述控制器被配置成用于：
基于所测量的电流确定电流分布；以及
基于所述电流分布确定所述功率接收器到所述充电节点的距离。
2.如权利要求1所述的位置确定系统，其特征在于，所述电流分布包括随距离变化的电流测量。
3.如权利要求1所述的位置确定系统，其特征在于，所述功率接收器是无线功率接收器。
4.如权利要求1所述的位置确定系统，所述位置确定系统包括多个功率接收器，并且其中所述控制器被配置成用于确定：
所述多个功率接收器中的第一功率接收器的第一电流分布；以及
所述多个功率接收器中的第二功率接收器的第二电流分布。
5.如权利要求4所述的位置确定系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于基于所述第一电流分布和所述第二电流分布，确定选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述功率接收器相对于所述充电节点的方向；以及所述功率接收器相对于所述充电节点的速度。
6.如权利要求5所述的位置确定系统，其特征在于，所述第一功率接收器和所述第二功率接收器布置在所述物料搬运车辆上，以使得当所述物料搬运车辆在预期的行进路径上移动通过所述充电节点时，所述第一功率接收器的电流分布与所述第二功率接收器的电流分布偏移约90度的相位。
7.如权利要求1所述的位置确定系统，其特征在于，所述功率接收器电耦合到选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述物料搬运车辆的电池；以及所述物料搬运车辆的电动机。
8.如权利要求1所述的位置确定系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
基于所确定的所述功率接收器与所述充电节点的距离来确定所述物料搬运车辆与所述充电节点的距离；以及
基于所述充电节点的预定位置和所确定的所述物料搬运车辆与所述充电节点的距离来确定所述物料搬运车辆的位置。
9.一种用于从充电节点接收功率的功率输送系统，所述功率输送系统包括：
物料搬运车辆，所述物料搬运车辆包括：
功率接收器，所述功率接收器耦合到所述物料搬运车辆，并且所述功率接收器被配置成用于：
从所述充电节点无线地接收电功率；以及
向所述物料搬运车辆提供电流，其中所述电流基于接收到的电功率；
传感器，所述传感器电耦合到所述功率接收器，并且被配置成用于测量由所述功率接收器提供的所述电流；以及
控制器，所述控制器电耦合到所述传感器，并且所述控制器被配置成用于：
基于所测量的电流确定电流分布，其中所述电流分布包括随距离变化的电流测量；以及
基于所述电流分布确定所述物料搬运车辆的位置。
10.如权利要求9所述的功率输送系统，其特征在于：
所述物料搬运车辆包括多个功率接收器；并且
所述控制器被配置成用于确定：
所述多个功率接收器中的第一功率接收器的第一电流分布；以及
所述多个功率接收器中的第二功率接收器的第二电流分布。
11.如权利要求10所述的功率输送系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于基于所述第一电流分布和所述第二电流分布，确定选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述物料搬运车辆相对于所述充电节点的方向；以及所述物料搬运车辆相对于所述充电节点的速度。
12.如权利要求11所述的功率输送系统，其特征在于，所述第一功率接收器和所述第二功率接收器布置在所述物料搬运车辆上，以使得当所述物料搬运车辆在预期的行进路径上移动通过所述充电节点时，所述第一功率接收器的电流分布与所述第二功率接收器的电流分布偏移约90度的相位。
13.如权利要求9所述的功率输送系统，其特征在于，所述功率接收器电耦合到选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述物料搬运车辆的电池；以及所述物料搬运车辆的电动机。
14.如权利要求9所述的功率输送系统，其特征在于，确定所述物料搬运车辆的所述位置包括：
确定所述功率接收器到所述充电节点的距离；以及
从通信地耦合到所述控制器的存储器接收所述充电节点的预定位置。
15.一种用于确定物料搬运车辆的位置的方法，所述方法包括：
经由无线功率接收器从充电节点接收电功率；
基于接收到的电功率，经由所述无线功率接收器向所述物料搬运车辆提供电流；
多次地测量由所述无线功率接收器提供的所述电流；
基于多个所测量的电流确定电流分布；以及
基于所述电流分布确定所述功率接收器到所述充电节点的距离。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述物料搬运车辆包括多个功率接收器，并且其中确定所述电流分布包括：
确定所述多个功率接收器中的第一功率接收器的第一电流分布；以及
确定所述多个功率接收器中的第二功率接收器的第二电流分布。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
基于所述第一电流分布和所述第二电流分布，确定选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述功率接收器相对于所述充电节点的方向；以及所述功率接收器相对于所述充电节点的速度。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，向所述物料搬运车辆提供功率包括向选自由以下各项组成的群组中的至少一项提供功率：所述物料搬运车辆的电池；以及所述物料搬运车辆的电动机。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
基于所确定的所述功率接收器与所述充电节点的距离，确定所述物料搬运车辆与所述充电节点的距离；以及
基于所述充电节点的预定位置和所确定的所述物料搬运车辆与所述充电节点的距离来确定所述物料搬运车辆的位置。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，确定所述物料搬运车辆与所述充电节点的距离包括确定选自由以下各项组成的群组中的至少一项：所述物料搬运车辆的速度；以及所述物料搬运车辆的转向角。
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