CN117470214A - 用于物料搬运车辆的导航对准系统和方法 - Google Patents

用于物料搬运车辆的导航对准系统和方法 Download PDF

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Abstract

本公开总体上涉及用于辅助物料搬运车辆(MHV)的导航对准系统和方法，具体地涉及将MHV操纵进入导航空间、离开导航空间或在导航空间内操纵的导航。

Description

用于物料搬运车辆的导航对准系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年7月29日提交的美国临时专利申请第63/393,718号的权益，该美国临时专利申请通过引用并入本文。
背景技术
已开发出用于运输被装载到一般标准化的运输平台上的货物的物料搬运车辆(MHV)。例如，叉车通常用于抬升被装载到托盘上的货物。在一些实例中，MHV可以操纵此类货物进入或离开半挂拖车或用于运输货物的其他拖车，以供进一步运输。
在一些示例中，MHV能够诸如通过自主地抬升被装载到托盘上的货物并操纵此类货物进入或离开半拖车来自主地导航。MHV可以通过耦合到或接近MHV的自主导航传感器的实现来做到这一点。许多自主导航传感器需要图像处理、无线通信和/或障碍物检测以便准确地自主导航。
发明内容
本公开总体上涉及导航对准系统和方法。更具体地，本公开涉及用于在MHV相对于空间或导航区域(诸如拖车(例如，用于货物运输的拖车)和/或拖车舱(例如，仓库中的月台))导航时辅助MHV的对准和/或导航的导航对准系统和方法。例如，当MHV试图进入封闭空间(例如，拖车)或其他开放或封闭空间、在封闭空间(例如，拖车)或其他开放或封闭空间内操纵和/或退出封闭空间(例如，拖车)或其他开放或封闭空间时，可能会发生这种情况。使用导航对准系统的其他区域可以包括但不限于火车车厢、货运电梯、集结区、储藏室等。例如，MHV可以通过拖车的拖车舱进入拖车。拖车舱可以包括允许MHV进入和/或退出拖车的开口。
布置导航对准系统(诸如以拱形配置布置的导航设备，其被配置成用于完全地或部分地延伸和/或以其他方式完全地或部分地勾勒出仓库中的长途运输(OTR)拖车舱)可以有助于自主导航进入和离开拖车。导航对准系统可以帮助OTR拖车(例如，卡车)的自动装载和卸载，从而实现各种传感器类型等之间的切换，并使可用的基础设施最大化。
在一方面，本公开提供了一种用于辅助物料搬运车辆导航的导航对准系统。该导航对准系统包括：壳体；耦合到壳体的导航控制器，该导航控制器与物料搬运车辆无线地通信；耦合到壳体的照明系统，该照明系统包括至少一个可引导的灯；耦合到壳体的至少一个反射器；通信系统，该通信系统包括耦合到壳体的至少一个天线，该通信系统经由该至少一个天线提供定向Wi-Fi；以及耦合到壳体的滚轮集合，该滚轮集合允许对导航对准系统的导航。
在一些情况下，导航控制器被无线地耦合到导航对准系统。
在各个实施例中，壳体在高度、宽度或深度中的任一个上是可调节的，以便实现不同的形状和大小。在一些情况下，壳体包括第一侧部部分、第二侧部部分和顶部部分，顶部部分将第一侧部部分物理地耦合到第二侧部部分。
在各个实例中，导航控制器直接地和/或间接地与以下各项中的至少一项中的任一项进行通信：导航对准系统、物料搬运车辆、拖车、拖车舱、仓库管理系统和/或任何其他设备。导航控制器可使得导航对准系统或导航对准系统的壳体自主地操纵到与拖车的对准位置、打开照明系统以及打开通信系统。
附加地，在一些情况下，响应于物料搬运车辆丢失的通知，导航对准系统进一步被配置成用于进行以下各项操作中的至少一项：将至少一个可引导的灯引导朝向物料搬运车辆或导航区域、增加至少一个可引导的灯的亮度或移动到新位置。
在一些实施例中，导航对准系统是月台舱门的部件。
在各种情况下，导航对准系统包括至少一个自主导航传感器，该至少一个自主导航传感器用于自主地导航到导航区域附近、进入导航区域、离开导航区域和/或在导航区域内自主地导航。
在一些实例中，物料搬运车辆被配置成用于在实现与导航对准系统的对准时导航路径。
在另一方面，本公开提供了一种用于辅助物料搬运车辆的导航的方法。该方法包括确定导航区域的位置；基于导航区域的位置来提供位置坐标以使导航对准系统移动到导航区域；以及指示导航对准系统向导航区域的至少一部分提供照明和通信信号。
在一些情况下，导航区域是封闭空间。
在各个实例中，该方法进一步包括在物料搬运车辆在导航区域中导航之前将物料搬运车辆与导航对准系统对准。该方法可进一步包括物料搬运车辆在实现与导航对准系统的对准时导航路径。
该方法可附加地包括：当物料搬运车辆经过导航对准系统时检测物料搬运车辆，并基于在物料搬运车辆经过导航对准系统时对物料搬运车辆的检测来协调物料搬运车辆的路径。
在又一方面，本公开提供了一种用于辅助物料搬运车辆导航的导航对准系统。导航对准系统包括：壳体；耦合到壳体的导航控制器，该导航控制器用于与物料搬运车辆无线地通信；以及通信系统，通信系统包括耦合到壳体的至少一个天线，该通信系统用于经由该至少一个天线提供定向Wi-Fi。
在各个实例中，至少一个天线被配置成用于向导航区域提供定向Wi-Fi，并且其中物料搬运车辆被配置成用于当物料搬运车辆在导航区域内导航时连接到定向Wi-Fi。
在一些实施例中，该系统进一步包括至少一个成像传感器。导航控制器被配置成用于从至少一个成像传感器接收数据，并基于从至少一个成像传感器接收到的数据来将导航对准系统的壳体与导航区域对准。导航区域是拖车，并且导航系统的壳体基于从至少一个成像传感器接收到的数据来与拖车的周边对准。
该系统可进一步包括至少一个存在检测传感器。导航控制器被配置成用于从至少一个存在检测传感器接收数据并且确定并且确定以下各项中的至少一项：物料搬运车辆接近导航区域或物料搬运车辆退出导航区域。
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是根据本公开的一些方面的包括示例物料搬运车辆(MHV)、拖车和导航对准系统的示例系统架构的框图。
图2是根据本公开的一些方面的准备进入图1的示例拖车的内部车厢的示例MHV的俯视图。
图3是根据本公开的一些方面的图2的MHV在示例导航对准系统的辅助下进入拖车的俯视图。
图4是根据本公开的一些方面的图2的示例导航对准系统的前视图。
图5是根据本公开的一些方面的拖车、拖车舱和导航对准系统的侧视图。
图6是图示出根据本公开的一些方面的示例导航对准系统和导航控制器的示例部件的框图。
图7是图示出根据本公开的一些方面的用于控制图1的导航对准系统的示例过程的流程图。
图8是根据本公开的一些方面的具有被引导到拖车中的照明系统和/或无线通信信号的示例导航对准系统的顶部截面。
图9是根据本公开的一些方面的在导航对准系统的辅助下MHV在拖车的内部车厢内导航的俯视图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任意方面之前，应当理解，本发明在本申请中不限于在下面说明书中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够应用于其他方面，并且能够以各种方式实施或执行。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项目和它们的等效物以及附加的项目。除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“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。进一步地，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。
提供以下讨论以使本领域技术人员能够制作和使用本发明的实施例。对所示出的实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言将容易地是显而易见的，并且在不脱离本发明的实施例的情况下，本文中的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明的实施例不旨在受限于所示出的实施例，而是应当符合与本文公开的原理和特征一致的最宽范围。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。附图描绘了所选实施例并且不旨在限制本发明实施例的范围，附图不必是按比例的。本领域技术人员将认识到，本文中提供的示例具有许多有用的替代方案并且落入本发明实施例的范围内。
还应当理解，物料搬运车辆(MHV)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MHV，并且还可以被提供有各种其他类型的MHV类别和配置(包括例如，升降车、叉车、前伸式卡车、SWING车辆、转塔式卡车、侧装卡车、平衡重式升降车、托盘堆垛机卡车、订单分拣机、转运车和人工卡车(man-up truck))，并且可以常见于仓库、工厂、船厂，以及可能通常需要将托盘、大包装或货物负载从一个地方运输到另一个地方的任何地方。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。
图1图示出根据本公开的一些方面的示例系统架构的框图，该示例系统架构包括示例MHV 110、拖车102(例如，长途运输(OTR)拖车等)和导航对准系统112。另外，图1的系统架构可包括导航控制器118。在一些示例中，导航控制器118可与至少一个MHV(诸如MHV110)通信。另外或替代地，导航控制器118可被配置成用于与导航对准系统112和/或拖车102通信或以其他方式对导航对准系统112和/或拖车102提供接口。在示例中，导航控制器118可以执行存储在存储器中的指令，该指令使得导航控制器118发起取向例程，例如，该取向例程被配置成用于在执行指令时使导航对准系统112相对于拖车102取向。
无论是与另一计算设备(例如，导航对准系统112)集成还是分离，导航控制器118都与可被配置成用于执行存储在存储器中的(一个或多个)操作例程的处理电路相对应。导航控制器118可包括适合用于控制本文所描述的导航对准系统112的各种部件的软件和/或处理电路的任何组合，包括但不限于处理器、微控制器、专用集成电路、可编程门阵列、和任何其他数字和/或模拟部件，以及前述各项的组合，连同用于处理控制信号、驱动信号、功率信号、传感器信号等的输入和输出。所有此类计算设备和环境旨在落入本文所使用的术语“控制器”或“处理电路”的含义内，除非明确提供不同的含义或上下文中另有明确说明。
在一些示例中，导航控制器118可以通过通信网络120与导航对准系统112通信，通信网络120诸如云网络、局域网(LAN)、个域网(PAN)或包括彼此有线和/或无线通信的至少两个计算设备的另一计算网络。在示例中，导航控制器118可以直接地和/或间接地与导航对准系统112、MHV 110、拖车102、仓库管理系统和/或任何其他设备(诸如拖车舱(例如，图2的拖车舱106A))中的任何一个进行通信。在此类示例中，导航控制器118可以例如，诸如通过使导航对准系统112自主地操纵到与拖车102的对准位置、控制(例如，打开/关闭、调整)导航对准系统112的照明系统、控制(例如，打开/关闭、调整)导航对准系统112的通信系统等来控制MHV 110、月台舱门的至少一种操作和/或导航对准系统112的至少一种操作。
在一些示例中，导航控制器118可被耦合到导航对准系统112或以其他方式集成到导航对准系统112中。在另一示例中，导航控制器118可被布置在导航对准系统112的外部，诸如通过被布置成(例如，在MHV 110内、在月台舱门内等)与导航对准系统112分离。
在示例中，导航对准系统112可被配置成用于利用导航对准系统112的控制单元的至少一个处理器来实现与导航控制器118相对应的操作。在另一示例中，导航控制器118可以与导航对准系统112分离，诸如被配置成用于使用空中(OTA)信令、有线信令或者在一些实例中，取决于所涉及的任务的环境或性质既使用有线通信又使用无线通信来控制导航对准系统112、MHV 110和/或拖车102中的任一者的远程控制系统。
现在参考图2，示出了根据本公开的一些方面的准备进入示例拖车102的内部车厢104的示例MHV 110的俯视图。在一些示例中，MHV 110可以在没有附加的部件来辅助导航的情况下试图导航进入拖车102、离开拖车102和/或在拖车102内导航。在示例中，拖车102可以(诸如通过反向操作拖车102以使拖车102的车厢104充分靠近拖车舱106A)接近拖车舱106A/106B(例如，月台舱门等)，如图2的说明性示例中所示。在示例中，拖车102可被配置成用于实现距拖车舱106A的目标距离，以有效地允许MHV 110从第一结构108(例如，仓库)操纵进入拖车102的内部车厢104和/或在MHV 110已经在拖车102内的情况下退出拖车102进入第一结构108。
在一些示例中，MHV 110可以包括自主导航传感器集合(图2中未明确示出)。许多自主导航传感器(诸如可耦合到MHV 110的传感器)可利用图像处理、无线通信和/或障碍物检测来自主地导航进入拖车102、离开拖车102和/或在拖车102内自主地导航。
在一些示例中，由于较差的照明、较差的无线通信和/或对于MHV 110而言未知的拖车102内布局(诸如在拖车102内不存在障碍物(例如，其他MHV 110、MHV 110搬运的物料等)的标准布置的情况下)，MHV 110可能在拖车102内执行此类自主导航时遇到困难。
在一些示例中，拖车102可能不包括拖车102的内部车厢104内的足够的照明。在此类示例中，拖车102的内部车厢104可能由于缺乏用于照亮拖车102的内部车厢104的照明而变暗。在此类示例中，具有不足照明的内部拖车车厢104可能导致MHV 110困难，其中MHV110被配置成用于采用视觉引导的导航来操纵进入拖车102的车厢104。
在示例中，拖车102内的较差的通信网络连接性可能导致MHV 110的自主操作的困难。在示例中，Wi-Fi连接可能由于拖车102的壁而减弱。当MHV 110位于拖车102内时、在进入拖车102的过程中等时，Wi-Fi连接可能减弱。在此类实例中，在MHV 110的自主操作在拖车102和/或拖车舱106A中或拖车102和/或拖车舱106A周围执行自主操作时利用从通信网络接收到的信息的情况下，MHV 110可以利用不同的操作模式，诸如手动操作模式。
在另一示例中，在采用车辆的自主操作的导航系统(例如，导航控制器118)缺乏关于拖车102相对于拖车舱106A的对准的足够信息的情况下，对准MHV 110以进入拖车102可能会受到阻碍。
因此，本公开涉及用于提供导航对准系统112的系统、方法和技术，该导航对准系统112能够实现MHV 110在导航区域中的导航。图3是MHV(诸如参考图2描述的MHV 110)的俯视图。在一些示例中，MHV 110可以进入拖车102的内部车厢104。在示例中，导航对准系统112可以操纵到使导航对准系统112与拖车102(诸如与到拖车102中的开口)有效对准的位置。导航对准系统112可以自主地操纵到期望的位置，并且还可以手动地操纵和/或远程地操纵，并且可以与仓库管理系统通信以获取方向和/或坐标，并报告当前位置，所有这些都是仓库范围自主系统的一部分。因此，MHV 110可在导航对准系统112的辅助下进入拖车102。在示例中，当导航对准系统112与拖车102对准时，MHV 110可通过穿过导航对准系统112来导航进入拖车102。在此类示例中，导航对准系统112可以使得MHV 110能够自主导航进入拖车102。
在一些示例中，导航对准系统112可被布置在拖车舱106A上方和/或部分或完全围绕拖车舱106A。另外或替代地，导航对准系统112可以为MHV 110提供对准结构以在进入拖车102之前进行感测。在一些情况下，导航对准系统112可以是月台或拖车舱106A的部件和/或MHV 110的部件。
在此类示例中，MHV 110可以在操纵到与导航对准系统112对准的位置时进入拖车102。在一些示例中，导航对准系统112可以导航通过给定环境(例如，仓库、施工区等)以与拖车102对准。在示例中，取决于月台舱门的大小和间距，导航对准系统112可以在确定拖车102和/或MHV 110正在接近拖车舱106A或同时接近多个拖车舱106A和106B时这样做(参见图2)。
在此类示例中，导航对准系统112可以导航到相对于拖车102、为MHV 110提供可进入的入口通道以通过导航对准系统112进入拖车102的位置。在此类示例中，MHV 110可利用自主控制过程来实现与导航对准系统112的取向，该取向允许MHV 110操纵进入和/或离开拖车102。换句话说，基于导航对准系统112的位置或取向，MHV 110可以相对于导航对准系统112的位置或取向调整其自身的位置和取向，以更容易地操纵进入和/或离开拖车102。
本公开的各种技术的示例优点包括将拖车102和/或拖车舱106A(例如，月台舱门)之间的对准和导航指令传递到接近的MHV 110的能力。在另一示例中，MHV 110可通过无线通信网络或以其他方式经由无线信令与任何此类计算设备(包括导航对准系统112)通信。在示例中，MHV 110可以从导航对准系统112接收指示导航对准系统112处于目标位置的导航指令，使得MHV 110可以在进入或退出拖车102之前将其自身与导航对准系统112对准。
另外或替代地，导航对准系统112可以有利地实现MHV 110的各种各样的不同配置。因此，导航对准系统112可以有利地允许各种各样的不同形状的MHV 110的自主操作。在示例中，在导航对准系统112提供沿MHV 110的路径的导航辅助的情况下，特定形状的MHV110能够操纵进入拖车102和/或拖车102的内部车厢104内。
另外或替代地，导航对准系统112可以有利地允许多个MHV 110的自主操作。在非限制性示例中，导航对准系统112可以建立队列并确定用于操纵进入拖车102和/或拖车102的内部车厢104内的第一MHV、用于操纵进入拖车102和/或拖车102的内部车厢104内的下一MHV等，直到拖车102被卸载或与第一结构108相关联的所有物品被卸载。导航对准系统112可以提供沿队列中的MHV中的每一个MHV的路径的导航辅助并向每一个MHV提供指令以确保第一MHV与下一MHV保持间隔。
此类MHV 110可被配置成用于在实现与导航对准系统112的对准时导航路径。在示例中，MHV 110可以确定用于(自主地或以其他方式)导航进入拖车102的路径。MHV 110或者导航控制器118(如果被分开地定位)可以使用空间坐标来计算路径或其至少一部分，以允许MHV 110在进入或退出拖车102时使用导航对准系统112。在此类实例中，空间坐标可以采用相对位置坐标来与MHV 110通信。在示例中，导航控制器118可以定义相对于导航对准系统112的位置的位置坐标，以便利用导航对准系统112的位置作为用于定义路径的参考系。
在示例中，针对路径的路径定义可以包括用于使MHV 110进行以下操作的指令：将其自身沿着导航对准系统112的轴线居中、以及朝向导航对准系统112前进特定时间量和/或特定距离，并且一旦MHV 110检测到MHV 110已经导航通过并经过导航对准系统112，则执行特定的导航操纵。在一些示例中，MHV 110可以利用(诸如导航对准系统112在各个示例中可提供的)拖车102内的照明，以辅助导航进入拖车102、离开拖车102或在拖车102内导航。类似地，MHV 110可利用(诸如导航对准系统112在各个示例中可提供的)定向无线通信信号(例如，定向Wi-Fi)，以辅助导航进入拖车102、离开拖车102或在拖车102内导航。可以使用其他无线通信协议，诸如但不限于和近场通信。
在另一示例中，本公开的导航对准系统112可以附加地或替代地辅助从拖车102自动装载和卸载，从而能够在(自主MHV 110上的)各种传感器类型之间进行切换并且跨各个物料搬运车辆(MHV)环境(例如，仓库、拖车102的内部、施工区等)最大化可用资源。
现在参考图4，示出了根据本公开的一些方面的示例导航对准系统112的前视图。在一些示例中，导航对准系统112可以包括壳体116，在一些示例中，壳体116可以类似于拱形物或隧道的形状。在示例中，导航对准系统112通常可以勾勒出拖车舱106A(例如，月台舱门)的轮廓，尽管这不是必需的。在示例中，导航对准系统112可以勾勒出沿拖车舱106A的顶部部分和侧部部分的拖车舱106A的轮廓。在此类示例中，导航对准系统112可以勾勒出拖车舱106A的轮廓，而不必与拖车舱106A的底部部分对准，这进而可以导致导航对准系统112在此类示例中采取包括第一侧部部分、第二侧部部分和将第一侧部部分物理地耦合到第二侧部部分的顶部部分的拱形结构的形式。
虽然导航对准系统112在一些实例中被描述为例如包括拖车舱106A的大小的拱形物，但是本公开的技术不限于此，并且应当理解，导航对准系统112可以具有许多不同的形状和大小。在示例中，导航对准系统112可以在高度、宽度或深度中的任一个上是可调节的，以便实现不同的形状和大小。在示例中，特定的MHV 110和/或拖车舱106A可以具有不同的形状或大小，并且特定的导航对准系统112因此可以是例如可以辅助MHV 110进行各种操纵任务的完全封闭的形状，而不是拱形结构。在其他情况下，导航对准系统112的大小和形状可被设计成有利地允许各种不同形状的MHV 110在其下方经过。替代地，导航对准系统112的大小和形状可被设计成有利地允许特定形状的MHV 110在其下方经过。
在一些示例中，作为非限制性示例，导航对准系统112可以包括照明系统、至少一个反射器414、通信系统以及滚轮集合406，该照明系统包括至少一个灯412，该通信系统包括用于提供定向Wi-Fi或其他无线通信协议的至少一个天线410(例如，收发器)。
在一些示例中，照明系统(例如，可以具有彼此间隔开的两个或更多个灯412)可以被安装到导航对准系统112的内周。在另一示例中，照明系统可在来自照明系统的光可被引导到拖车102中的位置处被安装到导航对准系统112。在示例中，导航对准系统112可包括可被引导以照射到拖车102中以用于视觉系统引导的可引导的和/或可远程控制的灯412。以此方式，例如，拖车102的内部车厢104可以被照亮并且使得能够在拖车102内进行视觉系统引导。
在一些示例中，至少一个反射器414(例如，图4所示的五个反射器414)可被布置在导航对准系统112的前部404、后部、侧部和/或顶部402上。在一些示例中，反射器414可以为传感器(例如，MHV 110上的传感器)提供反射表面以进行检测和/或相对其进行对准。在一些示例中，导航对准系统112可以包括安装在导航对准系统112的前部404、后部和/或顶部402上的反射器414，自动引导车辆(AGV)可以使用反射器414进行激光三角测量。
在一些示例中，导航对准系统112可以包括至少一个天线410。天线410可以产生定向无线信号(例如，定向Wi-Fi)。在此类示例中，导航对准系统112可以包括指向拖车102的定向Wi-Fi接入点。在示例中，导航对准系统112可以使天线410移动(例如，旋转、平移等)并且将定向Wi-Fi信号引导到拖车102中，以在拖车102内部提供无线接入点。在此类示例中，经由拖车102内部的天线410提供无线接入点可以维持自主MHV 110在拖车102的内部车厢104内导航和操作的能力。附加地，经由拖车102内部的天线410提供无线接入点可以允许导航控制器118与拖车102的内部车厢104内的MHV 110通信并提供指令(例如，地图等)。
在一些示例中，导航控制器118可以操纵滚轮集合406。在一些示例中，该滚轮集合406可以以各种不同的布置耦合到导航对准系统112。该滚轮集合406可被布置在导航对准系统112的底部上并且可以接合MHV 110在其上行进的地板(例如，月台地板)。在一些示例中，滚轮集合406可以包括至少一个轮子、(一个或多个)轨道和/或其他此类结构。
在示例中，导航控制器118可以控制滚轮集合406以操纵导航对准系统112。在示例中，当滚轮集合406被耦合到导航对准系统112时，导航控制器118可以引起对滚轮406的调节。由此，滚轮集合406可以使导航对准系统112能够自动地行进通过给定环境。在一些示例中，导航对准系统112可以手动地从一个位置移动到另一位置。
在一些情况下，导航对准系统112可具有一个或多个相机408或其他成像传感器。一个或多个相机408可用于帮助相对于拖车102、拖车舱和/或MHV 110定位导航对准系统112。
在各个实施例中，导航对准系统112可进一步具有一个或多个存在检测传感器416(例如，相机、对象检测传感器等)。一个或多个存在检测传感器416可用于检测MHV 110向拖车102的接近或MHV 110从拖车102的退出或用于检测MHV 110何时在导航对准系统112下方或旁边经过。一个或多个存在检测传感器416可由导航对准系统112和/或导航控制器118用来协调一个或多个MHV(例如，协调MHV 110的路径、基于对MHV 110是正在进入拖车102还是正在离开拖车102的确定来协调MHV 110的路径、协调队列中的两个或更多个MHV使得在给定时间仅一个MHV在拖车102中或者使得在给定时间仅一个MHV在导航对准系统112下方经过，等等)和/或确定一个或多个MHV相对于导航对准系统的位置或取向。
在一些实例中，导航对准系统112可以具有一个或多个条形码扫描仪(图4中未示出)或图像传感器(例如，相机408)以对MHV 110在其通过导航对准系统112时携带的一个或多个箱子或一个或多个产品进行扫描或成像。以此方式，当一个或多个箱子或一个或多个产品进入和退出空间(例如，拖车102或仓库)时，它们可以被自动地跟踪、计数、检查或验证。导航对准系统112可与仓库管理系统(WMS)通信以在一个或多个箱子或产品进入或退出仓库时跟踪、计数、检查或验证它们。
应当理解，灯412、反射器414、定向Wi-Fi天线410、滚轮406、相机408、存在检测传感器416、条形码扫描仪等的布置可以根据所图示的配置来被修改。在示例中，灯412的数量、反射器414的数量、天线410的数量和/或滚轮406的数量可以多于或少于所示的量。
图5是根据本公开的一些方面的拖车102、拖车舱106A和导航对准系统112的侧视图。如所示，拖车102可以例如通过倒车或后退到拖车舱106A来接近拖车舱106A。在此类实例中，拖车102相对于拖车舱106(例如，特定的月台舱门、多个月台舱门集合等)的对准可以取决于多种因素，诸如拖车102的操作者的能力。作为示例，相对于经验丰富的驾驶员，新手驾驶员可以实现与拖车舱106A较小程度的对准，而经验丰富的驾驶员进而可以实现相对于自主操作者较小程度的对准。
在此类示例中，仓库管理系统(WMS)和/或导航对准系统112可以确定拖车102在拖车舱106A处的存在。在一些实施例中，WMS可以自主地将导航对准系统112引导至拖车舱106A。在其他实施例中，导航对准系统112可以自主地操纵到使得导航对准系统112与拖车102对准的位置。在示例中，导航对准系统112可以操纵到使得导航对准系统112以进入拖车102的开口为中心的位置。在此类示例中，导航对准系统112可以向滚轮集合406提供电功率和/或机械功率，以便转动并驱动导航对准系统112与拖车102对准。
在一些示例中，导航对准系统112可以利用成像技术和传感器(例如，相机等)来测量拖车102的开口，诸如以确定拖车开口的周边。在此类示例中，导航对准系统112可以利用此类测量来操纵到以拖车102为中心或以其他方式与拖车102对准的位置。如所示，导航对准系统112可以包括在导航对准系统112的正面上和在导航对准体系112的背面上的反射器414。在一些示例中，导航对准系统112可以仅包括在导航对准系统112的正面或背面上的反射器414。应当理解，虽然被示出为包括特定配置中的反射器414，但是本公开的技术不限于此。在一些示例中，除了用于照亮拖车102内部的灯集合412之外或代替用于照亮拖车102内部的灯集合412，导航对准系统112可以不具有用于反射光或其他电磁波的反射器，但可以包括内置灯以使其自身对诸如MHV 110之类的其他车辆可见。在一些情况下，导航对准系统112可以具有反射器以及内置灯。
在一些情况下，成像技术和传感器可进一步用于在MHV 110在拖车102的内部车厢104内操纵时跟踪或观察MHV 110，并且在MHV 110在拖车102的内部车厢104内操纵时向导航控制器118提供关于MHV 110的位置和取向的反馈。基于对拖车102内的MHV 110的位置或取向的确定，导航对准系统112和/或导航控制器118可以向MHV 110提供指令以在拖车102内进行操纵。在一些情况下，这些指令可以响应于来自MHV 110的其在拖车102内丢失(例如，当一个或多个传感器由于较差的照明或其他问题而在内部车厢104内不工作时)的通知而被发送。MHV 110可以向导航控制器118发送或传送MHV 110丢失的指示。
替代地，响应于MHV丢失的通知，导航控制器118可以基于成像传感器来确定MHV的位置并且将灯412引导朝向拖车102中的MHV的位置以点亮MHV 110的路径或导航区域。在一些情况下，响应于MHV丢失的通知，导航对准系统112和/或导航控制器118可以增加灯412的亮度。在其他情况下，响应于MHV丢失的通知，导航控制器118可以使导航对准系统112操纵到更好的位置(例如，移动到拖车102中、移动靠近拖车102、操纵到导航区域等)以将光引导到拖车102中。在各个实例中，导航对准系统112和/或导航控制器118可以确定MHV 110已经丢失其与Wi-Fi的连接性并使用一个或多个成像传感器来将天线410引导朝向拖车102中的MHV并向拖车102中的MHV提供定向Wi-Fi。
在各个实施例中，成像技术和传感器可进一步用于绘制供MHV遵循并在拖车102内操纵的路径。导航控制器118可以基于使用成像技术和传感器接收到的图像来发送MHV要遵循的所提出的路径。例如，导航控制器118可以记录一个或多个感兴趣的导航区域(例如，箱子、托盘、拖车102内的位置等)并向MHV提供到达这些感兴趣的区域的所提出的路线。
图6是图示出根据本公开的一些方面的包括导航对准系统112和导航控制器118的示例导航对准系统600的示例部件的框图。在一些示例中，导航控制器118可以包括在导航对准系统112外部操作的单独的检测系统。在另一示例中，导航对准系统112可以包括导航控制器118，导航控制器118可以被包括在与导航对准系统112相同的处理系统内。例如，当导航对准系统112的控制单元602和导航控制器118的控制单元610被包括为导航对准系统的一部分时，它们可以利用相同的处理电路来实现。
在示例中，导航对准系统112可以使用处理器604执行存储在存储器606中的指令或操作例程608，该指令或操作例程608使得导航对准系统112发起操作例程，例如被配置成在执行指令时使导航对准系统112相对于拖车102取向的操作路线选择。导航控制器118可以使用处理器612执行存储在存储器614中的指令或操作例程616，该指令或操作例程616使得导航控制器118发起操作例程，例如，该操作例程被配置成用于在执行指令时使导航对准系统112相对于拖车102取向。
导航对准系统可以包括具有一个或多个传感器(例如，定位系统620、陀螺仪622、加速度计624等)的惯性系统618。导航对准系统112可包括定位系统620(例如，全球定位系统(GPS)等)、陀螺仪622、加速度计624、成像器626和/或用于确定邻近导航对准系统112的各种障碍物的位置和定位的任何其他可行设备。导航对准系统112可以被配置成用于提供与导航对准系统112的位置和取向相关联的信息。例如，陀螺仪622可以包括微机电系统(MEMS)陀螺仪或光纤陀螺仪。陀螺仪622可以被配置成用于向处理器提供取向信息。定位系统620或GPS单元可以包括从GPS卫星获取时钟和其他信号的接收器，并且可被配置成用于提供实时位置信息。导航对准系统112可进一步包括被配置成用于提供运动输入数据的加速度计624。
在一些示例中，导航对准系统112可以包括至少一个障碍物检测传感器628。在此类示例中，导航对准系统112可以利用障碍物检测传感器628来检测拖车102相对于导航对准系统112的位置的失准。在此类示例中，导航控制器118可以操纵导航对准系统112与拖车102对准。在一些示例中，导航控制器118和/或WMS可以指示导航对准系统112的滚轮集合406例如相对于拖车舱106A和/或拖车102自主地操纵导航对准系统112。
在一些示例中，导航控制器118被配置成使导航对准系统112操纵到特定位置。在示例中，导航控制器118可将无线信号集合传送到导航对准系统112、MHV 110、拖车102和/或拖车舱106A。在示例中，导航控制器118可以利用收发器632来将无线控制信号传送到导航对准系统112的收发器630。无线控制信号可以使导航对准系统112操纵到特定位置。
在示例中，导航控制器118可以相对于拖车舱106A(例如，月台舱门)和/或拖车102操纵导航对准系统112。在示例中，导航控制器118可以传送命令信号，该命令信号被配置成用于引起对MHV 110相对于拖车舱106A和/或拖车102的MHV位置的调整。在一些示例中，导航控制器118可以操纵滚轮集合406。在一些示例中，MHV 110可以沿着特定路线自主地导航。在此类示例中，MHV 110可以采用传感器来确定拖车102的位置(例如，空间坐标)。
导航对准系统112的控制单元602还可与导航对准系统112的制动控制系统634通信以接收速度信息，诸如导航对准系统112的各个轮子速度。附加地或替代地，车辆速度信息可由推进驱动系统636和/或车辆速度传感器以及其他可设想的技术提供给控制单元。推进驱动系统可以提供用于使导航对准系统112以受控的速度在指定行驶方向上移动的动力。
在一些示例中，导航对准系统112的控制单元602可与导航对准系统112的转向系统638耦合以操作导航对准系统112的转向轮子。转向系统638可包括方向盘和转向角传感器。在一些实施例中，导航对准系统112的方向盘可与导航对准系统112的转向轮子机械地耦合，使得方向盘经由内部扭矩或连杆与转向轮子协同移动。在此类实例中，转向系统可以包括扭矩传感器，该扭矩传感器感测指示由导航对准系统112的手动操作者手动干预的方向盘上的扭矩(例如，紧握和/或转动)。
在一些实施例中，例如，导航对准系统112的控制单元602和/或导航控制器118的控制单元610可与导航对准系统112的通信和/或警报系统640和/或与导航控制器118的通信和/或警报系统642耦合以用于向各个设备或人员通知导航对准系统112的移动。在非限制性示例中，导航对准系统112可被配置成用于当其倒车时或当在导航对准系统112移动时在导航对准系统112附近检测到人时制造一种或多种噪音。替代地，导航对准系统112和/或导航控制器118可被配置成用于向MHV、电话或仓库管理系统发送导航对准系统112正在移动到新位置的一个或多个通知或警报。
在一些示例中，导航控制器118可包括用于检测导航对准系统112或MHV 110的位置的位置检测系统644。位置检测系统644可以分析或检测一个或多个基准点646或参考点以检测导航对准系统和/或MHV 110的位置。导航控制器118可进一步包括路线生成系统644，该路线生成系统644用于确定导航对准系统112的路线以将其与拖车舱106A和/或拖车102对准或者用于生成供MHV 110遵循通过导航对准系统112以到达目标目的地的路线。
图7是图示出根据本公开的一些方面的用于控制导航对准系统112的示例过程的流程图。虽然参考导航控制器118描述了下面的操作，但是应当理解，导航控制器118可以是导航对准系统112的操作部分，并且因此，导航对准系统112可以在有或没有来自单独的导航控制器118的辅助的情况下执行下面概述的操作，如在一些实例中可以是该情况。
在框702处，导航控制器118可被配置成用于确定导航区域的位置，并且在所描述的示例中，导航区域是拖车102。在一些示例中，导航控制器118可以确定何时已经检测到拖车102。在示例中，导航控制器118可以检测朝向拖车舱106A/106B移动的拖车102。在示例中，导航控制器118可以确定拖车102的进入位置(例如，到拖车102的内部车厢104的开口或门口)。
在框704处，导航控制器118可以与WMS通信并且可以被配置成用于基于拖车102的位置来提供位置坐标以使导航对准系统112与拖车舱106A的开口和/或拖车102的开口对准。在一些示例中，导航控制器118可以使导航对准系统112接合其滚轮406，以自主地操纵导航对准系统112与拖车舱106A和/或拖车102对准。在示例中，导航对准系统112可以相对于月台舱门进行操纵以与拖车102对准。
在框706(可选的)处，导航控制器118可被配置成用于使导航对准系统112提供照明以照亮拖车102的内部车厢104。在一些示例中，导航对准系统112可以在确定与拖车102充分对准时打开灯集合412。在一些示例中，导航对准系统112可以使至少一个灯412将光引导到拖车102中和/或拖车102和/或拖车舱106A内或接近拖车102和/或拖车舱106A的特定位置处。
在框708(可选的)处，导航控制器118可被配置成用于使得导航对准系统112将无线通信信号引导到拖车的内部车厢中。在示例中，导航对准系统112可以接合定向Wi-Fi系统以将无线通信信号引导到拖车102的内部车厢104中。在此类示例中，MHV 110可以经由定向Wi-Fi系统通过无线网络120进行通信以接收用于拖车102内的持续自主操作的位置坐标。这是因为，例如，网络通信可能原本由于例如与拖车102的内壁的干扰而在拖车102内部不可操作。因此，导航对准系统112可以提供引导到拖车102中的无线信号，例如以允许拖车102内部的MHV 110与拖车102外部的计算设备通信，该计算设备可以向MHV 110发送自主控制指令。
图8是根据本公开的一些方面的具有被引导至拖车的照明系统的示例导航对准系统的顶部截面。在一些示例中，导航对准系统112可以利用灯412来照亮拖车102的内部车厢104。在此类示例中，当MHV 110通过将其灯412引导到拖车中来照亮拖车102的内部车厢时，MHV 110可以在导航对准系统112的辅助下自动地导航到拖车102中。在一些示例中，MHV110可利用视觉引导来导航通过拖车102并在拖车102的内部车厢104内执行任务。
图9是根据本公开的一些方面的在导航对准系统112的辅助下示例MHV 110在拖车102的内部车厢104内导航的俯视图。在一些示例中，MHV 110可以通过拖车舱106A进入拖车102的内部车厢104。导航对准系统112可以在进入拖车102时为MHV 110提供辅助。在一些示例中，导航对准系统112可以进入拖车102以为MHV 110到达拖车102的内部车厢104内的目标目的地902提供进一步的辅助。在示例中，导航对准系统112可以接收MHV 110的目标目的地902，并且因此可以将其自身与目标目的地902对准，如所示。因此，MHV 110可以导航通过导航对准系统112以到达目标目的地902。当导航对准系统112通过拖车舱106A进入拖车102的内部车厢104时，导航对准系统112可进一步提供被引导的照明以照亮MHV到目标目的地的路径并照亮目标目的地902。
虽然在各个示例中被描述为当MHV 110进入拖车102时辅助MHV 110，但是应当理解的是，导航对准系统112可以附加地或替代地用于辅助MHV 110退出拖车102。在示例中，MHV 110可以位于目标目的地902处并且可以接收退出拖车102的指令。MHV 110可以检测导航对准系统112并且朝向导航对准系统112导航，导航对准系统112可被定位接近拖车舱106A以引导MHV 110退出拖车102。
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，将领会，本文所描述的所有优选特征都可适用于本文中描述的所公开的技术的所有方面。
因此，虽然已经结合特定实施例和示例描述了所公开的技术，但是所公开的技术不必受如此限制，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所公开的技术的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于辅助物料搬运车辆导航的导航对准系统，所述导航对准系统包括：
壳体；
耦合到所述壳体的导航控制器，所述导航控制器与所述物料搬运车辆无线地通信；
耦合到所述壳体的照明系统，所述照明系统包括至少一个能引导的灯；
耦合到所述壳体的至少一个反射器；
通信系统，所述通信系统包括耦合到所述壳体的至少一个天线，所述通信系统经由所述至少一个天线提供定向Wi-Fi；以及
耦合到所述壳体的滚轮集合，所述滚轮集合允许对所述导航对准系统的导航。
2.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述导航控制器被无线地耦合到所述导航对准系统。
3.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述壳体在高度、宽度或深度中的任一者上是能调节的，以便实现不同的形状和大小。
4.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述壳体包括第一侧部部分、第二侧部部分和顶部部分，所述顶部部分将所述第一侧部部分物理地耦合到所述第二侧部部分。
5.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述导航控制器直接地和/或间接地与以下各项中的至少一项中的任一项进行通信：所述导航对准系统、所述物料搬运车辆、拖车、拖车舱、仓库管理系统和/或任何其他设备。
6.如权利要求5所述的导航对准系统，其中，所述导航控制器使得所述导航对准系统或所述导航对准系统的所述壳体自主地操纵到与所述拖车的对准位置、打开所述照明系统以及打开所述通信系统。
7.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，响应于所述物料搬运车辆丢失的通知，所述导航对准系统进一步被配置成用于进行以下各项操作中的至少一项：将所述至少一个能引导的灯引导朝向所述物料搬运车辆或导航区域、增加所述至少一个能引导的灯的亮度或移动到新位置。
8.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述导航对准系统是月台舱门的部件。
9.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述导航对准系统包括至少一个自主导航传感器，所述至少一个自主导航传感器用于自主地导航接近、进入、离开导航区域和/或在导航区域内自主地导航。
10.如权利要求1所述的导航对准系统，其中，所述物料搬运车辆被配置成用于在实现与所述导航对准系统的对准时导航路径。
11.一种用于辅助物料搬运车辆导航的方法，所述方法包括：
确定导航区域的位置；
基于所述导航区域的所述位置来提供位置坐标，以使导航对准系统自主地移动到所述导航区域；以及
指示所述导航对准系统向所述导航区域的至少一部分提供照明和通信信号。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述导航区域是封闭空间。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述物料搬运车辆在所述导航区域中导航之前将所述物料搬运车辆与所述导航对准系统对准。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括所述物料搬运车辆在实现与所述导航对准系统的对准时导航路径。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
当所述物料搬运车辆经过所述导航对准系统时检测所述物料搬运车辆；以及
当所述物料搬运车辆经过所述导航对准系统时，基于对所述物料搬运车辆的检测来协调所述物料搬运车辆的路径。
16.一种用于辅助物料搬运车辆导航的导航对准系统，所述导航对准系统包括：
壳体；
耦合到所述壳体的导航控制器，所述导航控制器与物料搬运车辆无线地通信；以及
通信系统，所述通信系统包括耦合到所述壳体的至少一个天线，所述通信系统经由所述至少一个天线提供定向Wi-Fi。
17.如权利要求16所述的导航对准系统，其中，所述至少一个天线被配置成用于向导航区域提供定向Wi-Fi，并且其中所述物料搬运车辆被配置成用于当所述物料搬运车辆在所述导航区域内导航时连接到所述定向Wi-Fi。
18.如权利要求16所述的导航对准系统，进一步包括至少一个成像传感器，其中所述导航控制器被配置成用于从所述至少一个成像传感器接收数据并且基于从所述至少一个成像传感器接收到的所述数据来将所述导航对准系统的所述壳体与导航区域对准。
19.如权利要求18所述的导航对准系统，其中，所述导航区域是拖车，并且其中所述导航对准系统的所述壳体基于从所述至少一个成像传感器接收到的所述数据来与所述拖车的周边对准。
20.如权利要求16所述的导航对准系统，进一步包括至少一个存在检测传感器，其中所述导航控制器被配置成用于从所述至少一个存在检测传感器接收数据并且确定以下各项中的至少一项：所述物料搬运车辆接近导航区域或所述物料搬运车辆退出导航区域。
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