ES2638186T3 - Inversor de accionamiento compartido por diferentes motores en un vehículo - Google Patents

Inversor de accionamiento compartido por diferentes motores en un vehículo Download PDF

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Thomas A. Fuhlbrigge
Carlos Martinez
Harald Joseph STABB
Gregory F. Rossano
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Abstract

Un vehículo que comprende al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29) que además comprende: dos o más motores eléctricos (2, 6, 21, 26, 31), uno (2) de dichos dos o más motores utilizados para la locomoción de dicho vehículo y todos los demás (6, 21, 26, 31) de dichos dos o más motores utilizados para otros fines distintos de la locomoción de dicho vehículo, comprendiendo dichos todos los demás (6, 21, 26, 31) de dichos dos o más motores uno o más motores eléctricos conectados a dicho al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29) con solo uno de dichos dos o más motores (2, 6, 21, 26, 31) estando alimentado en un momento dado; y al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7, 7b) compartida entre dichos dos o más motores (2, 6, 21, 26, 31) y configurada para proporcionar energía a dicho solo uno de dichos dos o más motores (2, 6, 21, 26, 31) en un momento dado, en donde dicha al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7, 7b) está además configurada para almacenar para cada uno de dichos dos o más motores (2, 6, 21, 26, 31) que no están accionados en dicho momento dado, un conjunto asociado de parámetros y datos de configuración con el fin de proporcionar datos para controlar el vehículo.

Description

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DESCRIPCION
Inversor de accionamiento compartido por diferentes motores en un vefnculo
1. Campo de la Invencion
Esta invencion se refiere a robots moviles, vefnculos guiados automaticamente (AGVs), camiones industrials o vefnculos controlados remotamente que estan equipados con un brazo de robot u otros mecanismos accionados, en lo sucesivo denominados individualmente o colectivamente como un vefnculo o vefnculos que pueden ser tripulados o no tripulados.
2. Descripcion de la tecnica anterior
Cada vefnculo(s) comprende motores electricos para un mecanismo de locomocion accionada, esto es, motores de locomocion. Los motores de locomocion como los utilizados aqu significan uno o mas motores de traccion y tambien pueden, dependiendo del tipo de vefnculo, incluir ademas uno o mas motores de traccion, uno o mas motores de direccion y uno o mas motores de freno. El vefnculo(s) tambien comprende motores electricos para otros accionadores, un suministro de energfa y un equipo electrico para distribucion de energfa. Los ejemplos tfpicos de suministro de energfa son las batenas, pequenos motores de combustion o transmision de energfa inductiva del terreno. Ejemplos tfpicos de mecanismo de locomocion incluyen peor no se limitan a ruedas accionadas, orugas, ruedas omnidireccionales ("mecanum"), y patas.
Las unidades inversoras de accionamiento individuales se utilizan para accionar motores de traccion y direccion, esto es, de locomocion del vefnculo asf como los ejes de los brazos de robot u otros accionadores de alta energfa adicionales, tales como por ejemplo, una plataforma elevadora. El documento WO03055714 A1 describe un vefnculo de traccion electrica que comprende una plataforma de vefnculo, una red de comunicacion, una fuente de energfa montada en la plataforma de vefnculo, una pluralidad de ruedas de accionamiento montadas de manera giratoria en la plataforma del vefnculo, una pluralidad de motores electricos acoplados a las respectivas de la pluralidad de ruedas de accionamiento y una pluralidad de modulos de interfaz basados en microprocesador conectados a una pluralidad de motores electricos. Los modulos de interfaz estan configurados para controlar la pluralidad de motores electricos y estan conectados entre sf por medio de una red de comunicacion.
El documento XP054975593 muestra un vefnculo automatizado y un brazo de robot movil.
Sumario de la Invencion
Un vefnculo tiene dos o mas motores electricos. Uno de los dos o mas motores electricos se utiliza para la locomocion del vefnculo. Todos los demas de los dos o mas motores electricos se utilizan para otros fines distintos a la locomocion del vefnculo con solo uno de los dos o mas motores en uso en un momento dado. El vefnculo tambien tiene al menos una unidad inversora para proporcionar energfa a los dos o mas motores pero solo a ese uno de los dos o mas motores que estan en uso en un momento dado.
Un vefnculo tiene una multiplicidad de motores electricos. Un numero predeterminado de estos motores se utiliza para proporcionar locomocion al vefnculo y todos los demas de la multiplicidad de motores electricos se utilizan para otros fines distintos de la locomocion del vefnculo. El vefnculo tambien tiene una multiplicidad de unidades inversoras de accionamiento, cada una para proporcionar energfa a uno asociado del numero predeterminado de motores electricos utilizados para proporcionar locomocion al vefnculo y a uno asociado o mas de todos los demas de la multiplicidad de motores electricos utilizados para otros fines distintos de la locomocion del vefnculo pero en un momento dado cada una de la multiplicidad de unidades de inversion de accionamiento proporcionando solo energfa al uno asociado del numero predeterminado de motores electricos que proporcionan locomocion o a uno del uno asociado o mas de los demas motores utilizados para otros fines distintos de la locomocion.
Un metodo para alimentar electricamente un vefnculo que tiene dos o mas motores electricos con solo uno de los dos o mas motores electricos en uso en un momento dado y al menos una unidad inversora de accionamiento. En este metodo:
uno de los dos o mas motores se utiliza para la traccion del vefnculo;
todos los demas de los dos o mas motores son utilizados para fines distintos de la traccion del vefnculo; y
la al menos una unidad inversora de accionamiento para suministrar energfa electrica a los dos o mas motores es compartida entre los dos o mas motores electricos pero la al menos una unidad inversora de accionamiento solo suministra en un momento dado energfa electrica a ese uno de dichos dos o mas motores que estan en uso en dicho momento dado.
Descripcion de los dibujos
La Fig. 1a muestra una vista lateral de una realizacion para un robot movil con ruedas.
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La Fig. 1b muestra una vista inferior del robot mostrado en la Fig. 1a.
La Fig. 2a muestra una realizacion para un vehmulo con ruedas quetiene una plataforma de elevacion.
La Fig. 2b muestra un robot montado en una plataforma de elevacion del vehmulo mostrado en la Fig. 2a.
La Fig. 3 muestra una realizacion en la que una plataforma movil tiene ruedas u orugas en los mecanismos articulados.
La Fig. 4 muestra una realizacion en la que una plataforma movil tiene tres o cuatro ruedas omnidireccionales que son ruedas de mecanum cada una con un motor de traccion.
La Fig. 5 muestra una realizacion en la que el vehmulo tiene mecanismos con patas para la locomocion.
Descripcion detallada
La Fig. 1a muestra una vista lateral de una realizacion para un robot movil con ruedas 10 y la Fig. 1b muestra una vista inferior del robot movil 10. Como se muestra en estas figuras, el robot movil 10 tiene una plataforma movil 8 que tiene dos ruedas accionadas 9 cada una de las cuales con un motor de traccion 2 que puede tener una caja de engranajes opcional, direccion diferencial, y una o mas ruedecillas de soporte 12. Aunque no se muestra en las Figs. 1a y 1b, el robot movil 10 puede tener opcionalmente uno o mas motores de direccion.
El motor movil 10 tambien tiene un inversor de accionamiento 5 y una unidad de conmutacion 7 que se muestra montada en un lado en la Fig. 1a, pero que puede estar situada en cualquier lugar en el robot 10. La unidad de conmutacion 7 puede estar integrada en el inversor de accionamiento 5 o en una unidad separada tal como un rele.
La unidad de conmutacion 7 contiene un tipo de rele de conmutacion que esta considerado para conectarse a las conexiones de accionamiento de un motor tal como el motor 2 o los otros motores descritos mas adelante al inversor de accionamiento 5. Opcionalmente la unidad de conmutacion 7 tambien puede contener un conmutador electromecanico (de tipo rele) o electronico para lmeas de senal entre el motor y el accionamiento de inversor 5. Ejemplos de lmeas de senal son la salida de temperatura de motor, la salida de sensor hall de motor, salida de codificador de motor, salida de tacometro de motor.
El motor movil 10 tiene ademas, como se muestra en la Fig. 1a, un robot 13 montado en la plataforma movil 8. El robot 13 tiene un brazo 3 que tiene una o mas articulaciones, esto es, mecanismos de accionamiento 6. Unida al extremo del brazo 3 hay una herramienta 14 que puede tener opcionalmente un mecanismo de accionamiento en la union de la herramienta 14 al brazo 3.
La unidad de conmutacion montada en un lado 7 conecta solo uno de los motores descritos anteriormente a los componentes electrofonicos de energfa (no mostrados) del inversor de accionamiento 5. De este modo, el inversor de accionamiento 5 no alimenta dos o mas de esos motores al mismo tiempo.
Opcionalmente el inversor de accionamiento 5 puede almacenar conjuntos de parametros y datos de configuracion de dos o mas motores diferentes y puede conmutar entre estos datos durante el tiempo de ejecucion, siempre y cuando el motor conectado no este en movimiento.
Como se muestra en la Fig. 1a, el robot movil 10 que podna estar controlado remotamente tiene montado en el sensores 24 tales como camaras o escaneres laser. Los sensores 24 proporcionan datos para el sistema, o para el operador del robot movil 10 que el operador utiliza en su control remoto de la unidad movil 10.
Haciendo ahora referencia a la Fig. 2a, se muestra otra realizacion en la que hay montada una plataforma movil 8 una plataforma de elevacion 4 en lugar del robot 13. Los elementos que tienen los numeros de referencia en la Fig. 2a que son identicos a los mostrados en las Figs. 1a y 1b tienen la misma funcion que el elemento en las Figs. 1a y 1b y de este modo no tienen que ser descritos aqrn con detalle. En esta realizacion, el inversor de accionamiento 5 es compartido entre los motores de traccion 2 y los motores de otros mecanismos accionados tales como el motor 6 para la plataforma de elevacion 4.
Haciendo ahora referencia a la Fig. 2b, se muestra una realizacion en la que un robot 15 esta montado en la plataforma de elevacion 4 que esta montada en la plataforma movil 8. Los elementos que tienen los numeros de referencia en la Fig. 2b que son identicos a los mostrados en la Fig. 2a tienen la misma funcion que el elemento de la Fig. 2a y de este modo no tienen que ser descritos aqrn con detalle. En esta realizacion, el inversor de accionamiento 5 es compartido entre los motores de traccion 2 y los motores de otros mecanismos accionados tales como el motor 6 para la plataforma de elevacion 4 y los motores para los brazos del robot 15. Se debe apreciar que el inversor 5 puede estar compartido entre tres o mas motores que no son utilizados al mismo tiempo por el uso de la unidad de conmutacion 7b.
Haciendo ahora referencia a la Fig. 3, se muestra una realizacion en la que una plataforma movil 16 tiene ruedas u orugas en mecanismos articulados 23 que permiten una mejor movilidad en terreno irregular. En esta realizacion, el inversor de accionamiento 5 es compartido entre el motor 21 del mecanismo articulado 23 y los motores 26 de otros
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mecanismos incorporados. Como se muestra en la Fig. 3, el otro mecanismo incorporado en esta realizacion es una perforadora accionada 25 y los motores 26 mueven la perforadora arriba y abajo y hacia atras y hacia delante como se muestra mediante las flechas en la Fig. 3.
Haciendo referencia ahora a la Fig. 4, se muestra una realizacion en la que una plataforma movil 17 tiene tres o cuatro ruedas omnidireccionales, esto es , ruedas de mecanum 27 cada una con un motor de traccion 2. Un robot 15 esta montado en la plataforma movil 17. En esta realizacion, los inversores de accionamiento 5 son compartidos entre los motores de otros mecanismos accionados, tales como los motores 6 para los ejes de robot 15.
Haciendo ahora referencia a la Fig. 5, se maestra una realizacion en la que un vehnculo 18 tiene mecanismos con patas 29 para la locomocion. Aunque no se muestra en la Fig. 5, el vehnculo 18 puede tener combinaciones de ruedas y patas para la locomocion en lugar de mecanismos con patas 29. Los elementos que tienen los numeros de referencia en la Fig. 5 que son identicos a los mostrados en las Figs. 1 a 4 tienen la misma funcion que el elemento en la Fig. 1 a 4 y de este modo no tienen que ser descritos aqrn con detalle.
El vehnculo 18 tiene un mecanismo incorporado que es un dispositivo de disparo 19 con una pistola 36, que opcionalmente puede tener un mecanismo de puntena por inclinacion sobre disco 37. La pistola 36 puede disparar una sonda 35 o un sensor (no mostrado). Puede ser necesario disparar o lanzar la sonda 35 o el sensor en o sobre algo que necesite ser monitorizado. Ejemplos son un sensor de vibracion con un iman que se lanza sobre una caja de engranajes para grabar un patron de sonido; o un sensor de oxfgeno que se lanza en una balsa de tratamiento de aguas residuales para controlar la calidad o purificacion; o un termometro con un iman que se lanza sobre una tubena para medir su temperatura.
La pistola 36 puede ser disparada con aire a presion, por ejemplo, descargando un deposito de presion 23. El aire es suministrado al deposito de presion 32 mediante un compresor de aire que tiene un motor regulador 31. La sonda 35 es o bien abandonada o bien recuperada con un cordel 34 que es desenrollado en el disparo y se vuelve a enrollar en una polea 33 para su recuperacion. El cordel 34 tambien puede ser utilizado para ofrecer alimentacion de energfa y lmeas de datos a la sonda 35.
Los cuatro inversores de accionamiento 5 mostrados en la Fig. 5 son compartidos entre el motor 21 del mecanismo articulado 29 y los motores del dispositivo de disparo 19 y el motor 31. Los cuatro inversores de accionamiento 5 pueden accionar o bien el mecanismo articulado 29 que aqrn son cuadro patas, o bien otros motores tales como los utilizados en la bomba, polea, disco, e inclinacion. Esto es solo un ejemplo de muchas otras posibilidades de como los motores comparten los inversores de accionamiento 5.
Se entendera que la descripcion de la(s) realizacion(es) esta destinada solo a ser ilustrativa, en lugar de exhaustiva, de la presente invencion. Los expertos en la tecnica seran capaces de realizar ciertas adiciones, eliminaciones, y/o modificaciones en la realizacion(es) de la materia objeto descrita sin que se salga del esprntu de la invencion o de su campo, como esta definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES
    1. Un vehnculo que comprende al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29) que ademas comprende: dos o mas motores electricos (2, 6, 21,26, 31), uno (2) de dichos dos o mas motores utilizados para la locomocion de dicho vehnculo y todos los demas (6, 21, 26, 31) de dichos dos o mas motores utilizados para otros fines distintos de la locomocion de dicho vehnculo, comprendiendo dichos todos los demas (6, 21, 26, 31) de dichos dos o mas motores uno o mas motores electricos conectados a dicho al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29) con solo uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) estando alimentado en un momento dado; y
    al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7, 7b) compartida entre dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) y configurada para proporcionar energfa a dicho solo uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) en un momento dado, en donde dicha al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7, 7b) esta ademas configurada para almacenar para cada uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) que no estan accionados en dicho momento dado, un conjunto asociado de parametros y datos de configuracion con el fin de proporcionar datos para controlar el vehnculo.
  2. 2. El vehfculo de la reivindicacion 1, en el que dicha al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7, 7b) conmuta entre dicho conjunto asociado almacenado de parametros para cada uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21,26, 31) cuando dicha unidad inversora de accionamiento (5, 7) conmuta entre proporcionar energfa a uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) a otro de dichos dos o mas motores (2, 6, 21,26, 31).
  3. 3. El vehfculo de la reivindicacion 1, en el que dicho vehfculo comprende una plataforma movil (8, 16, 17).
  4. 4. El vehfculo de la reivindicacion 3, en el que dicha plataforma movil (8) comprende dos ruedas accionadas (9) cada una de las cuales tiene un motor de traccion asociado (2).
  5. 5. El vehfculo de la reivindicacion 4, que ademas comprende un robot (13) o una plataforma elevadora (4) montados en dicha plataforma movil (8, 16, 17), teniendo dicho robot (13) un brazo (3) con uno o mas de dichos mecanismos accionados con un motor asociado (6) que recibe energfa de dicha al menos una unidad inversora de accionamiento (5).
  6. 6. El vehfculo de la reivindicacion 1, que ademas comprende medios de deteccion visuales (24) configurados para proporcionar datos de deteccion de dicho vehfculo (10, 18), estando dichos medios de deteccion visuales (24) conectados a un control remoto de unidad.
  7. 7. El vehfculo de la reivindicacion 1, que ademas comprende una unidad de conmutacion (7) montada en dicho vehfculo (10) para conectar con dicha unidad inversora de accionamiento (5) solo ese uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) que es para recibir energfa de la unidad inversora de accionamiento (5) en dicho momento dado.
  8. 8. El vehfculo de la reivindicacion 3, en el que ademas dicha plataforma movil (16) comprende ruedas u orugas en los mecanismos articulados accionados por motor (23) y dicho uno de dichos dos o mas motores electricos (21) utilizados para la locomocion de dicha plataforma movil (16) son dichos motores de accionamiento de mecanismo articulado.
  9. 9. El vehfculo de la reivindicacion 8, que ademas comprende un mecanismo (25) incorporado a dicha plataforma movil (16) y configurado para accionar una herramienta unida, teniendo dicho mecanismo incorporado (25) otros (26) de dichos dos o mas motores para operar dicho mecanismo incorporado (25).
  10. 10. El vehfculo de la reivindicacion 3, en el que dicha plataforma movil (17) tiene tres o mas ruedas omni- direccionales (27) para la locomocion con cada uno asociado de tres o mas de dichos dos o mas motores (2).
  11. 11. El vehfculo (18) de la reivindicacion 1, que ademas comprende mecanismos con patas (29) para la locomocion, cada uno con un motor asociado.
  12. 12. El vehfculo de la reivindicacion 1, que ademas comprende una combinacion de ruedas y mecanismos con patas (29) para la locomocion cada uno con un motor asociado (2).
  13. 13. Un metodo para alimentar electricamente un vehfculo (10, 18) que tiene al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29) y dos o mas motores electricos (2, 6, 21, 26, 31) con solo un motor de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) alimentados en un momento dado y al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7) se conecta a dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31), comprendiendo dicho metodo:
    utilizar uno de dichos dos o mas motores para la traccion para dicho vehfculo (10, 18);
    usar todos los demas de dichos dos o mas motores para funciones distintas de la traccion de dicho vehfculo, comprendiendo todos los demas (6, 21, 26, 31) de dichos dos o mas motores uno o mas motores electricos conectados a dicho al menos un mecanismo accionado (3, 4, 13, 15, 29); y
    compartir entre dichos dos o mas motores electricos (2, 6, 21, 26, 31) dicha al menos una unidad inversora de accionamiento (5, 7) para suministrar ene^a electrica a solo uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31), suministrando dicha al menos una unidad inversora de accionamiento en un momento dado energfa electrica a ese uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) que esta accionado en dicho momento dado,
    5 almacenar para cada uno de dichos dos o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) que no esta accionado en dicho momento dado un conjunto asociado de parametros y datos de configuracion con el fin de proporcionar datos; y
    controlar el vehnculo usando dichos datos.
  14. 14. El metodo de la reivindicacion 13, que comprende ademas:
    almacenar dichos conjuntos de parametros y datos de configuracion de dos o mas motores diferentes de dichos dos 10 o mas motores (2, 6, 21, 26, 31) conmutando entre los motores durante el tiempo de ejecucion de dicho vehfculo (10, 18), con tal de que cada uno de dichos motores no este en movimiento.
  15. 15. El metodo de la reivindicacion 13, que comprende ademas:
    proporcionar medios de deteccion visuales (24) en dicho vehfculo (10, 18) con el fin de proporcionar datos de deteccion de dicho vehfculo (10, 18);
    15 controlar remotamente dicho vehfculo (10, 18) utilizando dichos datos de deteccion recibidos de dichos medios de deteccion (24).
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