ES2948528T3 - Sistema de control con varios modos de funcionamiento de una carretilla elevadora con horquillas - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un sistema para controlar una carretilla elevadora que tiene varios modos de funcionamiento y, en particular, permite el funcionamiento en modo manual o autónomo. La invención también se refiere a una carretilla elevadora equipada con dicho sistema de control. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de control con varios modos de funcionamiento de una carretilla elevadora con horquillas
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención hace referencia a un sistema de control para una carretilla elevadora con horquillas que tiene varios modos de funcionamiento. Más concretamente, la invención hace referencia a un sistema de control para una carretilla elevadora con horquillas normalmente prevista para funcionar en modo manual.
Una carretilla elevadora manual se diseña para ser conducida por un carretillero que disponga del permiso adecuado. De hecho, la conducción y el manejo de un vehículo de este tipo, y de sus diferentes accesorios, requieren una formación específica. Los conductores aprenden a manejar el vehículo, a utilizar las horquillas para transportar materiales y a cumplir con todas las normas de seguridad asociadas al entorno en el que trabajan.
Para evitar estas limitaciones, han aparecido en el mercado carretillas elevadoras totalmente autónomas. Estas carretillas, diseñadas para el transporte de mercancías totalmente autónomo, son relativamente caras y solo proporcionan una posibilidad de utilización en modo autónomo, lo que puede ser un factor limitante para determinadas aplicaciones.
También se conocen por la solicitud de patente WO2013/150244 vehículos que se diseñan normalmente para funcionar en modo manual, y que se adaptan para que permitan un segundo modo de funcionamiento en modo automático. De este modo, es posible realizar numerosos servicios, como por ejemplo aparcacoches, servicios de aparcamiento, etc. Sin embargo, este documento sólo hace referencia a los vehículos de pasajeros, y no tiene en cuenta las características de una carretilla elevadora con horquillas y de un entorno de desarrollo tal como una fábrica.
Del mismo modo, el documento US 5469356 describe un sistema de control para un vehículo de ingeniería civil que permite un modo de funcionamiento manual y un modo de funcionamiento automático del mismo.
El documento WO 2013/033179 describe un sistema de control para una carretilla elevadora que tiene un sistema de navegación y una interfaz de control que permite que la carretilla funcione en modo manual o automático.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proponer un sistema de control para una carretilla elevadora que permita solucionar los inconvenientes mencionados anteriormente. Como preámbulo, es preciso en este caso que los términos "carretilla", "carretilla elevadora" y "carretilla elevadora con horquillas" se utilicen indistintamente en este texto, con el mismo significado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
De este modo, la invención hace referencia a un sistema de control para una carretilla elevadora, formado por:
- Dispositivos de control humano que generan señales de control manual para actuadores de vehículos,
- Un módulo de detección del entorno del vehículo,
- Un módulo de navegación para generar señales de consigna de control en función de una instrucción recibida,
- Un módulo de control que genera señales de control, comprendiendo dicho módulo de control:
- Un submódulo de control automático que genera señales de control autónomo para uno o más actuadores del vehículo, en función de las señales de consigna y de la información procedente del módulo de detección,
- Un submódulo de control asistido que genera señales de control manual corregidas en función de las señales de control manual y de la información procedente del módulo de detección y/o de las señales de consigna de control,
- Un módulo de conmutación dispuesto para seleccionar una o varias señales de control manual y/o una o varias señales de control autónomo y/o una o varias señales de control manual corregidas.
De este modo, la invención permite la implementación de diferentes modos de funcionamiento para controlar una carretilla elevadora, desde totalmente autónomo a totalmente manual, pasando por modos asistidos. Estos modos de funcionamiento se describirán más adelante en relación con la descripción detallada del módulo de conmutación.
La invención también hace referencia a una carretilla elevadora equipada con un sistema de control de acuerdo con la invención. Por lo tanto, todas las características descritas a continuación podrán hacer referencia al sistema de control sólo o a la carretilla elevadora equipada con el sistema de control.
Ventajosamente, los dispositivos de control humano son los presentes en una carretilla elevadora del mercado. Una forma de realización de la invención consiste entonces en añadir los demás elementos del sistema de control, así como las interfaces necesarias, a una carretilla elevadora existente de este tipo, con el fin de transformar una carretilla elevadora manual en una carretilla autónoma o semiautónoma.
En una forma de realización preferida, el módulo de conmutación selecciona las señales de control en función de cuatro modos de funcionamiento:
- Un modo manual en el que sólo se seleccionan señales manuales,
- Un modo totalmente automático en el que sólo se seleccionan las señales autónomas,
- Un modo manual con seguridad asistida, en el que se seleccionan las señales de control manual corregidas por la información procedente del módulo de detección,
- Modo manual con navegación asistida, en el que se seleccionan las señales de control manual corregidas por las señales de consigna de control.
Ventajosamente, este módulo de conmutación se acciona por medio de un selector instalado en la carretilla elevadora. De este modo, aunque un operario desee conducir él mismo la carretilla, un sistema de control de acuerdo con la invención permite aprovechar los equipos instalados para automatizar la carretilla elevadora para proporcionar asistencia a la conducción, facilitando de este modo el trabajo del operario y aumentando la seguridad de los desplazamientos de la carretilla.
En una forma de realización preferida, el módulo de conmutación también permite seleccionar un modo de mantenimiento, en el que todos los elementos del sistema de control, a excepción de los dispositivos de control accionados por el hombre, se desactivan, en particular mediante una desconexión física. Esto permite, por ejemplo, que un fabricante inicial de la carretilla elevadora manual pueda intervenir para realizar acciones de mantenimiento, sin verse obstaculizado por los elementos adicionales del sistema de control.
En otra forma de realización preferida, el módulo de navegación comprende uno o más de los siguientes elementos:
- Sistemas de geolocalización, que permiten conocer la posición de la carretilla elevadora en tiempo real,
- Medios de telecomunicación de transmisión que permiten transmitir información de geolocalización, por ejemplo, a un sistema de gestión general, para que un supervisor conozca en todo momento la posición de las diferentes carretillas en una fábrica,
- Medios de telecomunicación de recepción, que permiten recibir consignas relativas a un recorrido que se debe recorrer, o a acciones que se deben realizar, como, por ejemplo, recoger material en el punto A y descargarlo acto seguido en el punto B. A partir de estos elementos recibidos, el módulo de navegación puede generar entonces señales de consigna de control. Ventajosamente, estas señales de consigna comprenden una o más de las siguientes consignas: una consigna de velocidad, una consigna para el ángulo de giro de las ruedas de la carretilla, una consigna para la elevación de las horquillas, una consigna para el ángulo de inclinación de las horquillas y una consigna para la separación de las horquillas.
Tal como se ha indicado anteriormente, las señales de control que realmente se transmitirán a los actuadores se determinan en función de estas señales de consigna, determinadas por el módulo de navegación, pero también teniendo en cuenta parámetros adicionales del módulo de detección.
De este modo, en una primera forma de realización de ejemplo, el módulo de detección del entorno que comprende un submódulo de gestión de horquillas comprende:
- Sensores de detección de la presencia de carga en las horquillas,
- Sensores de posición de las horquillas.
En función del estado de las horquillas (levantadas o bajadas, llenas o vacías), las señales de control variarán. De hecho, por lo tanto, una carretilla elevadora con las horquillas cargadas no puede circular a la misma velocidad que una carretilla sin carga. Del mismo modo, una carretilla elevadora cuyas horquillas están en posición elevada no puede circular a la misma velocidad o con los mismos ángulos que una carretilla elevadora cuyas horquillas están en posición baja. Estos elementos procedentes del módulo de detección se pueden utilizar para corregir las señales de consigna y hacerlas compatibles con los requisitos de seguridad del entorno de la carretilla.
En otra forma de realización, el submódulo de gestión de las horquillas comprende medios para detectar una incoherencia en la carga de las horquillas, y para emitir una señal de parada en caso de incoherencia. De hecho, si el submódulo de gestión de las horquillas detecta que los objetos cargados en las horquillas se han caído, o que estos objetos no están centrados correctamente, es necesario detener inmediatamente el desplazamiento de la carretilla para evitar accidentes. En este caso, la señal de parada se transmite a los módulos de control para que generen las señales de control correspondientes, es decir, señales de control de parada de emergencia.
En otra forma de realización de ejemplo, el módulo de detección del entorno comprende un submódulo de detección de zonas de protección que comprende al menos un láser que permite detectar la presencia de un obstáculo en una zona que rodea al vehículo.
De hecho, una carretilla elevadora opera en un entorno limitado, como por ejemplo una fábrica o un almacén, por lo que debe tener en cuenta los diferentes obstáculos, tanto materiales como humanos, para evitar cualquier colisión que pueda dañar el equipo y poner en peligro a los operarios que trabajan en el entorno de la carretilla. Como antes, estos elementos permiten corregir las señales de consigna para tener en cuenta el entorno.
Del mismo modo, los dispositivos de control humano son los que generalmente se instalan en las carretillas elevadoras comerciales, incluidos en el grupo que comprende: un pedal de aceleración, un pedal de freno, un volante, un selector de sentido de marcha del vehículo, una palanca que controla la elevación, la inclinación y la separación de las horquillas.
Gracias a todos los elementos de este sistema de control, una carretilla elevadora de acuerdo con la invención se puede desplazar por terrenos accidentados o irregulares sin ningún problema para transportar palés y bobinas, a velocidades de hasta 4 m/s. De hecho, la presencia de los sistemas de seguridad, por medio del módulo de detección del entorno, permiten aumentar la velocidad sin riesgo para el entorno que rodea la carretilla, ya que se sabe que los sistemas de seguridad entrarán en funcionamiento en caso de problema. Por lo tanto, una carretilla de este tipo permite aumentar la productividad garantizando al mismo tiempo la seguridad en la fábrica o el almacén, y hacerlo a un coste razonable, ya que se pueden añadir elementos a una carretilla existente sin realizar cambios sustanciales en la arquitectura básica de la carretilla.
En términos generales, todas las funcionalidades descritas anteriormente en forma de módulos se pueden descomponer físicamente de diferentes maneras y se pueden gestionar mediante sistemas electrónicos compartidos o separados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Otros objetivos y ventajas de la invención quedarán claros a partir de la siguiente descripción de una forma de realización preferida pero no restrictiva, ilustrada por las siguientes figuras en las que:
• La figura 1 muestra un diagrama esquemático de bloques de un sistema de control de acuerdo con la invención,
• La figura 2 permite detallar el funcionamiento del módulo de conmutación en un sistema de acuerdo con la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA MEJOR FORMA DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra un módulo de control 1 que comprende un conjunto de circuitos electrónicos que permiten generar señales de control autónomas o señales de control manuales corregidas para una carretilla elevadora 6.
Las señales de control generadas de este modo se transmiten al módulo de conmutación 2, que selecciona las señales que se transmitirán realmente a los actuadores del vehículo. Este módulo de conmutación se describirá en detalle con la ayuda de la figura 2.
El módulo de control 1 recibe como entrada señales de consigna procedentes del módulo de navegación 3. Estas señales de consigna comprenden, en particular, una señal de velocidad y una señal de ángulo de giro de la carretilla, que se transcribe en una señal de accionamiento del volante. Las señales de consigna también comprenden señales para la gestión de las horquillas, en particular la altura, la inclinación y la separación de las horquillas.
El módulo de navegación 3 comprende medios de geolocalización, así como también una memoria en la que se almacena un mapa del lugar en el que se pretende que opere la carretilla, por ejemplo, una fábrica o un almacén. El mapa se puede cargar directamente en la memoria procedente de una fuente externa, pero también se puede establecer directamente con el módulo de navegación mediante el aprendizaje durante los primeros desplazamientos de la carretilla en un lugar a cartografiar.
El módulo de navegación comprende además medios de recepción de datos procedentes de un servidor remoto, por ejemplo, mediante Wi-Fi. Estos datos recibidos corresponden a tareas a realizar por la carretilla y comprenden, por ejemplo, la identificación de las rutas a realizar, o de las mercancías a cargar y descargar. Para este propósito, el módulo de navegación 3 también recibe información del módulo de detección 4. Este módulo de detección permite, por ejemplo, informar al módulo de navegación de la presencia de obstáculos en el entorno de la carretilla, o incluso de la posición de las horquillas.
Este módulo de detección 4 también se comunica directamente con el módulo de control 1, por ejemplo, para corregir las consignas de control en función de parámetros externos que no hayan sido tenidos en cuenta por el módulo de navegación, y que podrían poner en peligro la seguridad de la carretilla o de los operarios.
El módulo de control 1 también recibe información de un conjunto de sensores 5, por ejemplo, sensores que permiten detectar una anomalía en la carga. Cuando se recibe este tipo de información, se puede activar entonces un procedimiento de parada de emergencia de la carretilla. Este procedimiento de emergencia consiste, por ejemplo, en actuar en serie sobre un botón de parada de emergencia inicialmente presente en la carretilla elevadora, lo que provoca el corte de la alimentación eléctrica de la carretilla y la parada de la carretilla liberando la presión sobre los frenos multidisco. De este modo, el procedimiento de emergencia actúa exactamente como si un operario hubiese pulsado el botón de emergencia.
A continuación, describiremos en detalle el módulo de conmutación con la ayuda de la figura 2. Este módulo de conmutación se conecta a la interfaz eléctrica 10 de la carretilla 11. Esta interfaz es la que originalmente estaba presente en la carretilla 11 y está conectada a todos los actuadores y sensores presentes originalmente en la carretilla. El módulo de conmutación se conecta a un selector instalado en la carretilla, que permite seleccionar el modo de funcionamiento.
El módulo de conmutación comprende un conjunto de conmutadores 12a, 12b, 12c.... que permiten conmutar entre las señales procedentes directamente de los dispositivos accionados por el hombre y las señales procedentes del módulo de control 1.
De este modo se observa un conmutador para las palancas 13a de la carretilla, que permiten seleccionar el sentido de marcha de la carretilla, y también permiten controlar el funcionamiento de las horquillas en modo manual.
También se observa un conmutador para el pedal del freno 13b, otro para el pedal del acelerador 13c y otro para el volante 13e.
De esta figura se desprende que el volante es un caso especial, ya que las señales eléctricas de control del ángulo de giro se deben transformar en señales hidráulicas y transmitirse directamente a la carretilla 11 mediante una conexión hidráulica. Para este propósito, un sistema de control de acuerdo con la invención comprende de forma ventajosa una válvula hidráulica que permite transformar las señales.
De acuerdo con el modo de funcionamiento elegido, uno o más de estos elementos se activan o desactivan utilizando un selector instalado en el vehículo, de la siguiente manera:
Módulo de conmutación de modo manual:
- Módulo de control: desactivado
- Módulo de navegación: desactivado
- Módulo de detección: desactivado
- Procedimiento de parada de emergencia: activado
- En este caso, el módulo de conmutación seleccionará las señales procedentes directamente de los dispositivos humanos para transmitirlas a la interfaz eléctrica 10. Por lo tanto, los conmutadores estarán en la posición indicada en la figura 2.
Módulo de conmutación de modo manual con seguridad asistida:
- Módulo de control: activado
- Módulo de navegación: desactivado
- Módulo de detección: activado
- Procedimiento de parada de emergencia: activado
- En este caso, el módulo de conmutación seleccionará las señales manuales, corregidas en función de la información procedente del módulo de detección. Por lo tanto, los conmutadores estarán en la posición indicada en la figura 2.
Módulo de conmutación de modo manual con navegación asistida:
- Módulo de control: activado
- Módulo de navegación: activado
- Módulo de detección: desactivado
- Procedimiento de parada de emergencia: activado
- En este caso, el módulo de conmutación seleccionará las señales autónomas procedentes del módulo de navegación. Por lo tanto, los conmutadores estarán en la posición indicada en la figura 2.
Modo totalmente autónomo:
- Módulo de control: activado
- Módulo de navegación: activado
- Módulo de detección: activado
- Procedimiento de parada de emergencia: activado
- En este caso, el módulo de conmutación seleccionará las señales autónomas procedentes del módulo de control 1.
Con la lectura de esta descripción se constata que un sistema de acuerdo con la invención es muy fácil de instalar en una carretilla elevadora existente, ya que los módulos adicionales se interconectan fácilmente con la arquitectura eléctrica y electrónica existente. Además, un sistema de control de este tipo aprovecha de forma ventajosa los sensores, botones, selectores, etc. ya presentes en la carretilla, lo que reduce aún más los costes de equipamiento de las carretillas existentes.
En términos generales, un sistema de acuerdo con la invención permite transformar fácilmente y con costes moderados una carretilla elevadora manual en una carretilla elevadora autónoma y con un coste moderado, respetando al mismo tiempo las limitaciones de seguridad debidas al entorno específico en el que dichas carretillas se colocan para operar.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de control para una carretilla elevadora (11), formado por:
- Dispositivos de control humano que generan señales de control manual para actuadores del vehículo,
- Un módulo de detección del entorno del vehículo (4),
- Un módulo de navegación (3) que permite generar señales de consigna de control en función de una instrucción recibida,
- Un módulo de control (1) que genera señales de control, comprendiendo este módulo de control:
° Un submódulo de control automático que genera señales de control autónomo para uno o más actuadores del vehículo, en función de las señales de consigna y de la información procedente del módulo de detección,
° Un submódulo de control asistido que genera señales de control manual corregidas en función de las señales de control manual y de la información procedente del módulo de detección y/o de las señales de consigna de control, - Un módulo de conmutación (2) dispuesto para seleccionar una o varias señales de control manual y/o una o varias señales de control autónomas y/o una o varias señales de control manual corregidas.
2. Sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el módulo de conmutación (2) se dispone para seleccionar las señales de control en función de cuatro modos de funcionamiento:
- Un modo manual en el que sólo se seleccionan las señales manuales,
- Un modo totalmente automático en el que sólo se seleccionan las señales autónomas,
- Un modo manual con seguridad asistida, en el que se seleccionan las señales de control manual corregidas por la información procedente del módulo de detección,
- Un modo manual con navegación asistida, en el que se seleccionan las señales de control manual corregidas por las señales de consigna de control.
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el módulo de conmutación (2) también permite seleccionar un modo de mantenimiento, en el que todos los elementos del sistema de control, a excepción de los dispositivos accionados por el hombre, se desactivan.
4. Sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de navegación (3) comprende medios de telecomunicación con un ordenador remoto.
5. Sistema de control de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el módulo de navegación (3) comprende además medios de geolocalización.
6. Sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que las señales de consigna de control comprenden una consigna de velocidad, una consigna de ángulo de giro de las ruedas de la carretilla, una consigna de elevación de las horquillas, una consigna de ángulo de inclinación de las horquillas, una consigna de separación de las horquillas.
7. Sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de detección del entorno (4) comprende un submódulo de gestión de las horquillas, que comprende:
- Sensores de detección de la presencia de carga en las horquillas,
- Sensores de posición de las horquillas.
8. Sistema de control de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el submódulo de gestión de las horquillas comprende medios para detectar incoherencias en la carga de las horquillas y para emitir una señal de parada en caso de incoherencia.
9. Sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de detección del entorno (4) comprende un submódulo de detección de zonas de protección, que comprende al menos un láser que permite detectar la presencia de un obstáculo en una zona que rodea al vehículo.
10. Sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los dispositivos de control humano están incluidos en el grupo que comprende: un pedal de acelerador (13c), un pedal de freno (13b), un volante (13e), un selector del sentido de marcha del vehículo, una palanca de control (13a) de la elevación, de la inclinación y de la separación de las horquillas.
I I .Carretilla elevadora (11) que comprende un sistema de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
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