CN116692724A - 无人驾驶运输系统 - Google Patents

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Abstract

一种无人驾驶运输系统的运输车辆，包括基座结构和承载装置，该承载装置设置在基座结构上方，受电动液压起升装置(15)支撑并可调节高度。所述起升装置(15)包括可逆向输送的液压单元(16)和至少三个液压起升缸(19)，所述液压起升缸(19)通过连接管道连接到所述液压单元。所述液压起升缸(19)彼此平行并被配置为差动缸。液压起升缸(19)的尺寸是阶梯式的，使得第n起升缸(19.n)的有杆腔(26.n)和第n+1起升缸(19.n+1)的无杆腔(27.n+l)具有相同的有效面积，其中n为1到z－1，z表示起升装置(15)的液压起升缸(19)的数量。所述至少三个起升缸(19.1、19.2、19.3、19.4)通过液压串联连接，使得具有相同有效面积的各个腔(26.1、27.2、26.2、27.3、26.3、27.4)通过液压连接点(28a、28b、28c)进行直接液体耦合。第一起升缸的无杆腔(27.1)和第z起升缸的有杆腔(26.z)与可逆向输送的液压单元(16)的连接点(29、30)呈液体连接。

Description

无人驾驶运输系统
技术领域
本发明涉及一种无人驾驶运输系统，其具有多个无人驾驶运输车辆。每个所述无人驾驶运输车辆包括具有底盘、电池驱动的行驶驱动器的基座结构，以及设置在所述基座结构上方的承载装置。其中，所述承载装置通过起升装置以可调节高度的方式支撑在所述基座结构上。
背景技术
无人驾驶运输系统(以下简称“DTS”)及其相关细节在VDI指南2510(VDI-Guideline 2510)中进行了全面描述。它们通常主要由以下部件组成：无人驾驶运输车辆(以下简称“DTV”)、主控制、位置确定和位置检测装置、数据传输装置、以及基础设备和外围设备。VDI指南2510第1、2和3页详细介绍了特殊方面，即此类DTS的基础设备和外围设备、相关接口和安全性。
DTS正在越来越受欢迎。其原因有很多。它们的使用尤其受到经济方面的支持，例如，它们可以用于以相对较低的成本执行采购领域的标准运输任务。然而，在个别情况下，其他各种原因也是决定性的。例如，有可能实现比载人运输车辆更高的运动动力。此外，运输任务可在危险和/或有害于操作员健康的环境中执行。此外，通过取消运输车辆上的操作员，可以相应地提高其运载能力和能量效率；或者运输车辆可以在具有相同的有效负载下体积更加紧凑，从而有利于提高仓储空间的使用面积。
对于各种DTS应用，DTV必须具有可调节高度的承载装置，这种可调节高度的承载装置尤其可以设置在DTV的前部.这种DTV通常对应于无人堆垛车或叉车(参见VDI指南2510的图1)。然而，事实证明这种DTV的使用往往是不利的。一方面，大重量的基座结构影响经济效率，这是安全起升承载物及其安全运输所必需的，其结果是DTV的运行距离和时间相对较短。
此外，当承载物布置在基座结构前方时，需要较大的通行区域。与常规类型的DTS的情况类似，如果DTV的承载装置设置在相应的基座结构上方，从而使承载物像“背负”的方式那样(参见图6，图2.2.2，VDI指南2510的“升降台”)，这两个缺点都可以避免或不那么突出。通过这种配置，可以实现特别轻便、紧凑、可操作且可靠的DTV。这反过来还有利于DTS的能量效率以及其他方面的经济效率(所需的通行区域、行驶动力)。
例如，DE 102011089858A1是关于常规类型DTS的相关现有技术文件之一。US2007/0288123A1也是相关的。
发明内容
本发明目的是基于提供一种常规类型的DTS，其特征在于与现有技术相比，实际适用性进一步提高。特别是，DTS的空间效率特别高，因为它的DTV(为了特大的可容量)只需要最小的用于起升装置的空间。其目的还在于实现高稳定性、高性能和最大能效。
根据本发明，解决上述问题的方法是：在常规的无人驾驶运输系统(DTS)中，至少一个装有可调节高度的承载装置的无人驾驶运输车辆(DTV)的起升装置配置为电动液压的，并包含一个供给单元。该供给单元具有一个可逆向输送的液压单元和至少三个液压起升缸。这些液压起升缸通过连接管道来连接到供给单元，这些液压起升缸彼此平行，并且被配置为差动缸。其中液压起升缸的尺寸以梯级方式设置，即，第n个起升缸的有杆腔和第n+1个起升缸的无杆腔具有相同的有效面积，其中，n为1至z－1，z表示起升装置中液压起升缸的数量。至少三个起升缸以液压方式串联连接，使得在每种情况下，具有相同有效面积的工作空间通过液压方式直接连接，并且第一个起升缸的无杆腔和第Z个起升缸的有杆腔与可逆向输送的液压单元液体连接。
由于有至少三个起升缸的液压串联连接(在采用四个起升缸的情况下，通常布置在基本上呈矩形的承载装置的角落区域)，其被配置为差动缸并且其强制耦合也通过这种方式实现。因此，液压起升系统可以在特别高的性能密度下配置得特别简单、节省空间和可靠。起升和下降运动可单独通过控制可逆向输送的液压单元来实现所需的输送方向；因此，可省略用于控制或调节各个起升缸的各自负载的控制阀。液压单元的可逆向输送功能特别优选地通过可逆的电机泵单元来实现；然而，本发明的液压单元还可以通过阀来实现可逆向输送的功能。
当液压单元(相对于不同的输送速率)配备变速电机泵单元时，上述优点尤其明显。这就产生了最高的能量效率，鉴于DTV由电池供电(包括其移动和其他功能)，这是一个特别显著的优势。这使得电池在给定的使用情况下特别紧凑和轻便，这反过来有利于DTV的性能数据。
根据本发明的DTS特别适用多种应用场合，其中包括DTV必须在行驶层面上方的不同高度自动装载和卸载，和/或DTV在载有承载物的情况下行驶以对承载物进行后续运输和/或负载，和/或使用转移辅助设备把承载物从一个DTV转移到另一个DTV。
如果起升装置的起升缸直接支撑在与基座结构相关联的车轮支架上，则通过承载装置的“背负”布置(见上文)可以达到特别显著的重量优势。因此，形成了四条最短的直接负载路径，从承载装置通过起升缸和车轮支架/车轮到达行驶层面。因此，基座结构可以基本上不受车轮支架外部的负载产生的力的影响，从而可以实现特别轻量。
优选地，DTS包含控制装置(主控制)，DTV通过通信链路连接到该控制装置，其中起升装置可通过控制装置进行控制。因此，在这种配置中，DTV和控制装置之间不仅就各个DTV的位置及其运动进行通信，而且还就各自DTV的起升装置的操作进行通信，即，承载装置的升高与降低由控制装置控制(至少可选)。通过这种方式，DTV的使用具有最大的灵活性，这反映在特别高的时间和能源效率上。
进一步优选地，根据本发明的DTS被配置成使得DTV的起升缸具有连接在相应活塞上的溢流装置，该溢流装置在活塞的最大回缩位置处起作用，该最大回缩位置对应于所定义的承载装置的最低位置。通过机械止动，形成从相应的有杆腔到无杆腔的单向液压短通路。在活塞的最大回缩位置，这些溢流装置可以通过相应的有杆腔向无杆腔的液体输送，实现两个腔之间的平衡。
这种平衡又允许定期比较四个起升缸的活塞位置，即它们的重新同步。通过这种方式(例如，由于轻微泄漏或类似原因)，起升缸之间的行程差会定期自动抵消。因此，因行程差持续增加而导致的功能损害被排除了。此外，当所有串联的起升缸缸体都达到其最大活塞回缩位置时，可以(定期)按照从有杆腔到无杆腔的流动方向进行冲洗，以排出可能的气泡。这种操作行为是非常有益的，因为它有利于起升缸的最佳同步。
上述溢流装置可在起升缸的缸体中设置。但是，特别有利的是，如果溢流装置在结构上集成在各自的活塞中，特别是如果它们各自包含一个止回阀组，其包括两个作用于相反方向的止回阀，其中，用于阻挡液体从有杆腔流向无杆腔的止回阀，可以通过导杆对其进行机械式解锁。在最大活塞回缩位置，导杆通过撞击固定在缸体上的相应止动面来动作，从而打开止回阀，以使得相关缸体的两个腔之间建立液压连接－－－也就是从有杆腔到无杆腔的方向建立液压连接。唯一的单向液压短通路对承载装置的起升运动没有影响；所有起升缸同步启动。
进一步优选地，在根据本发明的DTS中，在第一起升缸的无杆腔与液压单元的相关连接处设置可液压打开的止回阀，其控制连接处与液压单元的另一连接处通过控制线连接。可液压打开的止回阀是一种将承载装置维持在相应的指定的起升位置的止回阀，它有效地防止液压液通过液压单元进入油箱，从而防止(负载的)承载装置逐渐下沉。此外也不再需要(偶尔)通过液压单元提供液压液使承载装置维持在其升起的位置，这对DTS的能量效率至关重要，因此对于只有有限电池电量的DTV的运行时间至关重要。
本发明的另一优选实施例的特征在于，在第一起升缸的无杆腔与上述可液压打开的止回阀的连接处设置节流止回阀，使得止回阀在承载装置起升时打开阀门，在承载装置下降时关闭阀门。因此，当承载装置下降时，节流阀功能被激活，从而实现负载变化期间的无抖动反向运动。然而，最重要的是，当承载装置的下降运动(与起升模式相比以相反方向运动)不是由液压单元的工作引起，而是由于手动操作安装在油箱管路中的截止阀(该截止阀在可液压打开的止回阀与节流止回阀的连接处岔出)而引起的时候，该节流阀起到关键的作用。
附图说明
在下文中，使用图中所示的优选实施例更详细地解释本发明，其中：
图1展示了无人驾驶运输系统的示意图，
图2也以部分示意图的形式展示了图1所示的无人驾驶运输系统的无人驾驶运输车辆的构造。
图3展示了图2所示的无人驾驶运输车辆的完整回路图，以及
图4以放大图的形式展示了图3所示的完整回路图的细节部分。
具体实施方式
如现有技术已知的那样，图1所示的无人驾驶运输系统(DTS)包括控制装置1和若干无人驾驶运输车辆(DTV)。DTV2和控制装置1之间通过无线通信链路进行数据交换。
DTV2各有一个基本形状为大致平坦的长方体的基座结构3和一个位于其上方的承载装置4。例如，承载装置4被设置为具有一个用于支撑承载物L的板6承载物的升降台5，并在很大程度上延伸覆盖到基座结构3的延伸部分；然而，众所周知，承载装置4可根据特定的负载L而进行相应改变承载物。
根据如图2所示的其中一个DTV 2和图3中相应的完整回路图，DTV 2的基座结构3也以这样的方式包括底盘7和电池驱动的行驶驱动器8。底盘7包含(本发明的如图所示的实施例；任何其他底盘配置，特别是符合VDI指南2510的配置，包括带Mecanum驱动的底盘，都可以作为替代配置)两个驱动轮9和四个支撑轮10。支撑轮10布置在基座结构3的拐角附近；它们被配置为被动脚轮11。两个驱动轮9靠近底座结构3的左右侧轮廓，大约分别位于底盘7纵向侧的中间。它们可以围绕一个相对于DTV的纵向方向l横向延伸的共同的静止轴X旋转，并且可以安装弹簧，以提供一个向地面施加的压力。行驶驱动器8包括两个独立的电力驱动马达12，其中每个电力驱动马达12分别作用于对应的一个驱动轮9上。由DTV控制装置13控制的两个电力驱动马达12由蓄能器14供电。在这方面，根据VDI指南2510的定义，有一个差动驱动器，通过对两个电力驱动马达12的相应控制，允许DTV2的直线行驶(向前和向后)、曲线行驶、及原地转动。
DTV 2的升降台5通过起升装置15以可调节高度的方式支撑在基座结构3上。起升装置15配置为电动液压式，它包括供给单元，该供给单元包括具有可逆变速电机泵单元17以及油箱18的液压单元16。起升装置15还包括四个配置为差动缸的液压起升缸19。它们的工作轴Y彼此平行并竖直设置，从而使相应的活塞杆20连接到升降台5的板6，而相应的缸体缸体21通过力传递的方式连接到底座结构3。本实施例中选择以下设置方式，其中起升装置15的起升缸19直接支撑在连接在基座结构3上的车轮支架22上，即以承载方式直接连接到车轮支架22上。起升缸19的缸体缸体21各自牢固地连接到旋转轴承24的上环23上，旋转轴承24的下环与可绕垂直于上环23的轴旋转，该轴与相应的起升缸19的竖直轴Y重合，，该下环集成在用于支撑相应的支撑轮10的车轮支架叉25上。
四个液压起升缸19的尺寸以梯级方式设置，其中，第一起升缸19.1的有杆腔26.1和第二起升缸19.2的无杆腔27.2、第二起升缸19.2的有杆腔26.2和第三起升缸19.3的无杆腔27.3、第三起升缸19.3的有杆腔26.3和第四起升缸19.4的无杆腔27.4分别具有相同的有效面积。四个起升缸19.1、19.2、19.3和19.4分别通过液压连接管道28a、28b和28c进行液压式串联。第一起升缸的有杆腔26.1与第二起升缸19.2的无杆腔27.2直接耦合，第二起升缸19.2的有杆腔26.2与第三起升缸19.3的无杆腔27.3直接耦合，第三起升缸19.3的有杆腔26.3与第四起升缸19.4的无杆腔27.4直接耦合。第一起升缸19.1的无杆腔27.1和第四个起升缸19.4的有杆腔26.4分别连接到可逆向输送的液压单元16的连接处29、30。根据液压单元16的输送方向，四个起升缸19的活塞杆20通过这种方式强制液压耦合，等距地同步伸缩，其中起升或下降速度可以通过改变马达泵单元17中的马达31的速度来调节。
如图4所示，四个起升缸19中的每一个都有一个连接在相应的活塞32中的溢流装置33。溢流装置33被配置为止回阀组35，其结构上集成到活塞32中，即分别设置在连接无杆腔27和有杆腔26的溢流孔34中。止回阀组35包括两个反向作用的止回阀36。用于阻止液体从有杆腔26流向无杆腔27的止回阀(本实施例中设置于底部)可通过导杆37进行机械解锁。在活塞即将达到最大回缩位置之前，导杆37撞击活塞底部38，从而单向打开相应的溢流孔34，允许液体从有杆腔26流向无杆腔27。承载装置4的(最低)位置由机械止动决定。
在第一起升缸19.1的无杆腔27.1的连接点39与相应的液压单元16的连接点29处，设置有可液压打开的止回阀40，其控制端口40a通过控制管道41连接到液压单元16的另一个连接点30。此外，在第一起升缸19.1的无杆腔27.1与可液压打开的止回阀40的连接点39a设置有节流止回阀42。从可液压打开的止回阀40与节流止回阀42的连接点39b处，分出设有手动截止阀44的油箱管路43；作为过载保护，再分支出另一个设有减压阀46的油箱管路45。
根据图3所示的完整回路图，通过DTV控制单元13控制的蓄能器14为液压单元16的两个电力驱动马达12和电力马达31供电。因此，DTV控制装置13控制DTV 2的行驶功能和起升功能。就这两种功能而言，相应的DTV 2与控制单元1进行双向数据交换，即通过连接到DTV控制装置13并配备无线传输和接收设备47的通信模块48在DTV侧进行双向数据交换。

Claims (10)

1.无人驾驶运输系统，具有多个无人驾驶运输车辆(2)，每个所述无人驾驶运输车辆(2)包括具有底盘(7)和由电池驱动的行驶驱动器(8)的基座结构(3)以及设置在所述基座结构(3)上方的承载装置(4)；所述行驶驱动器(8)包括驱动马达(12)，所述无人驾驶运输车辆(2)包括差动器，通过差动器对驱动马达(12)的相应控制，所述无人驾驶运输车辆能够直线行驶、曲线行驶、及原地转动；其中至少一辆所述的无人驾驶运输车辆(2)的承载装置(4)通过起升装置(15)以可调节高度的方式支撑在所述基座结构(3)上，其特征在于：
所述起升装置(15)配置为电动液压；所述起升装置(15)包括一个供给单元，该供给单元具有可逆向输送的液压单元(16)和至少三个液压起升缸(19)，所述液压起升缸(19)通过连接管道连接到所述供给单元，所述液压起升缸(19)彼此平行并且配置为差动缸；所述液压起升缸(19)的尺寸以梯级形式设置，使得第n起升缸(19.n)的有杆腔(26.n)和第n+1起升缸(19.n+1)的无杆腔(27.n+l)具有相同的有效面积，其中所述n为1到z-1，z表示所述起升装置(15)的液压起升缸(19)的数量；所述至少三个液压起升缸(19.1、19.2、19.3、19.4)通过液压串联连接，使得具有相同有效面积的各个腔(26.1、27.2、26.2、27.3、26.3、27.4)通过液压连接点(28a、28b、28c)进行直接液体耦合；所述第一起升缸的无杆腔(27.1)和第z起升缸的有杆腔(26.z)与所述可逆向输送的液压单元(16)的连接点(29、30)呈液体连接。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：所述无人驾驶运输系统包括控制装置(1)，所述控制装置(1)与所述无人驾驶运输车辆(2)通过通信链路连接，所述起升装置(15)可通过所述控制装置(1)进行控制。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：所述液压起升缸(19)具有连接在相应活塞(32)上的溢流装置(33)，所述溢流装置(33)在所述活塞(32)的最大回缩位置处起作用，所述最大回缩位置对应于被机械止动定义的所述承载装置的最低位置，通过所述机械止动形成从相应的有杆腔(26)到无杆腔(27)的单向液压短通路。
4.根据权利要求3所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：所述溢流装置(33)结构上集成到相应的所述活塞(32)中，并且每个所述溢流装置(33)包括止回阀组(35)，所述止回阀组(35)具有可通过导杆(37)进行机械解锁的止回阀(36)。
5.根据权利要求1所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：在第一起升缸(19.1)的无杆腔(27.1)的连接点(39)与相应的所述液压单元(16)的连接点(29)处设置有可液压打开的止回阀(40)，所述可液压打开的止回阀(40)的控制端口(40a)通过控制管道(41)连接到所述液压单元(16)的另一个连接点(30)。
6.根据权利要求5所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：在所述第一起升缸(19.1)的无杆腔(27.1)与所述可液压打开的止回阀(40)的连接点(39a)处设置有节流止回阀(42)。
7.根据权利要求6所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：从所述可液压打开的止回阀(40)与所述节流止回阀(42)的连接点(39b)岔出具有手动操作的截止阀的油箱管路。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：从所述可液压打开的止回阀(40)与所述节流止回阀(42)的连接点(39b)岔出具有减压阀(46)的油箱管路(45)。
9.根据权利要求1所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：所述可逆向输送的液压单元(16)具有可逆变速电机泵单元(17)。
10.根据权利要求1所述的无人驾驶运输系统，其特征在于：所述起升装置(15)的液压起升缸(19)直接支撑在车轮支架(22)上。
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