IT201900008214A1 - Veicolo a guida autonoma - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:

“VEICOLO A GUIDA AUTONOMA”

Campo della tecnica

La presente invenzione riguarda un veicolo a guida autonoma, ad esempio un veicolo a guida autonoma a forche.

In particolare l’invenzione riguarda un sistema di movimentazione di un veicolo a guida autonoma.

Stato della tecnica

Sono noti veicoli a guida autonoma, ovvero senza operatore a bordo, indicati con l’acronimo AGV ovvero automated guided vehicle.

In particolare, sono noti veicoli a guida autonoma cosiddetti a forche utilizzati per automatizzare e dare continuità ad alcune fasi di lavorazione quali ad esempio il prelievo ed il deposito da/in un magazzino di contenitori di vario genere e/o materiale solido di vario tipo o comunque lo spostamento degli stessi in uno spazio di lavoro del veicolo a guida autonoma.

Detti veicoli a guida autonoma comprendono generalmente un telaio dotato di una porzione posteriore e di una porzione anteriore lungo una direzione (prevalente) di sviluppo, ed una coppia di forche associate al telaio nella porzione anteriore dello stesso e che si sviluppano in direzione parallela a detta direzione di sviluppo del telaio.

Detti veicoli a guida autonoma comprendono poi un sistema di movimentazione associato al telaio e tramite il quale lo stesso è in appoggio al suolo e movimentato all’interno dello spazio di lavoro.

Nei veicoli a guida autonoma di arte nota detto sistema di movimentazione comprende generalmente due ruote motrici anteriori girevolmente associate al telaio rispetto ad assi di rotazione orizzontali reciprocamente concentrici e fissi, e generalmente una ruota posteriore folle pivotante rispetto al telaio attorno ad un asse di rivoluzione (o di pivot) verticale.

Una esigenza sentita nel settore è quella di incrementare l’affidabilità e la stabilità di tali veicoli a guida autonoma, specie quando essi sono soggetti alla movimentazione di carichi pesanti e permettere di compensare in modo semplice e funzionale le eventuali irregolarità del suolo e/o le varie condizioni di lavoro e/o carico degli stessi.

Uno scopo della presente invenzione è quello di soddisfare almeno tali esigenze dei veicoli a guida autonoma di arte nota.

Un altro scopo è quello di conseguire tale obiettivo nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo relativamente contenuto.

Tali ed altri scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione come riportate nella rivendicazione indipendente.

Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

Esposizione dell’invenzione

In particolare, l’invenzione rende disponibile un veicolo a guida autonoma comprendente un telaio di supporto dotato di una porzione posteriore e di una porzione anteriore rispetto ad una direzione di sviluppo (ad esempio intendendo per anteriore e posteriore due contrapposte estremità assiali del veicolo, non necessariamente in relazione alla direzione di marcia del veicolo che può essere qualunque in funzione delle necessità di trasporto e movimentazione dello stesso), e di un sistema di movimentazione associato al telaio di supporto, in cui detto sistema movimentazione comprende:

- due ruote anteriori motrici, girevolmente associate alla porzione anteriore del telaio, e poste da parti opposte rispetto ad un piano mediano verticale del telaio di supporto parallelo alla direzione di sviluppo,

- due ruote posteriori, girevolmente associate alla porzione posteriore del telaio di supporto, ciascuna delle quali è pivotante rispetto al telaio di supporto intorno ad un proprio asse di rivoluzione, e poste da parti opposte rispetto a detto piano mediano verticale del telaio di supporto,

in cui detti assi di rivoluzione delle ruote posteriori sono reciprocamente paralleli e posti ad una predeterminata distanza non nulla lungo detta direzione di sviluppo del telaio di supporto.

Grazie a tale soluzione, si rende disponibile un veicolo a guida autonoma dotato di un sistema di movimentazione che rende particolarmente stabile il veicolo in qualsiasi condizione di lavoro e/o carico e anche in grado di compensare in modo efficace e funzionale eventuali asperità o affossamenti del suolo.

Infatti, grazie alle ruote posteriori disallineate il veicolo è dotato di punti di appoggio al suolo, definiti dalla parte inferiore delle ruote (posteriori) sfalsati lungo la direzione di sviluppo del veicolo, cosicché anche qualora una delle ruote posteriori incontri nel suo percorso una criticità del suolo (ovvero una asperità o una buca o altro) l’altra ruota posteriore ha maggiore probabilità di trovarsi in stabile appoggio al suolo permettendo comunque una elevata stabilità del veicolo.

Un altro aspetto dell’invenzione prevede che ciascuna ruota posteriore possa essere singolarmente movimentabile rispetto al telaio di supporto lungo una direzione di movimentazione prevalentemente parallela al rispettivo asse di rivoluzione.

Preferibilmente, ciascuna ruota posteriore può essere associata in modo oscillante rispetto al telaio di supporto attorno ad un asse di oscillazione parallelo a detta direzione di sviluppo del telaio di supporto e appartenente a detto piano mediano verticale del telaio di supporto.

Grazie a tale soluzione, il sistema di movimentazione e il veicolo stesso è ulteriormente più efficace nell’adattarsi alle criticità del suolo e nel rispondere prontamente alle stesse, mantenendo il veicolo perfettamente stabile ed in equilibrio almeno su tre ruote anche in caso di parziali dislivelli (salite/discese o buche), ed in particolare adattandosi a detti eventuali dislivelli presenti grazie all’oscillazione delle ruote posteriori.

Più in dettaglio, le ruote posteriori possono essere movimentate lungo la detta direzione di movimentazione in versi di movimentazioni contrapposti, ovvero quando una ruota posteriore sale verticalmente lungo la direzione di movimentazione, l’altra ruota posteriore scende verticalmente (di una uguale e contrapposta corsa) lungo la direzione di movimentazione.

Più in dettaglio, le ruote posteriori possono essere singolarmente associate ad opposte estremità di un bilanciere, e che detto bilanciere possa essere incernierato, in una zona intermedia dello stesso interposta tra le opposte estremità, al telaio di supporto rispetto a detto asse di oscillazione.

Grazie a tale soluzione, le ruote posteriori sono associate in oscillazione al telaio di supporto nell’ambito di una soluzione particolarmente semplice, ed in particolare si ha in tal modo un’oscillazione combinata e contrapposta delle ruote posteriori che permette di mantenere efficacemente l’equilibrio del veicolo e quindi la stabilità dello stesso.

Un altro aspetto dell’invenzione prevede che le ruote anteriori motrici possano essere disposte simmetricamente rispetto a detto piano mediano verticale del telaio di supporto.

Grazie a tale soluzione, le ruote anteriori sono disposte in maniera particolarmente razionale, contribuendo quindi alla realizzazione di un veicolo particolarmente equilibrato e stabile nelle varie condizioni di utilizzo.

Vantaggiosamente, inoltre, gli assi di rotazione delle ruote anteriori possono essere tra loro concentrici e, ad esempio sono posti in posizioni fisse rispetto al telaio di supporto.

Ad esempio, gli assi di rotazione delle ruote anteriori possono essere ortogonali al piano mediano verticale del telaio di supporto.

Vantaggiosamente, inoltre, ciascuna ruota anteriore è azionata in rotazione (in entrambi i versi di rotazione) o fermata, da un rispettivo motore, ad esempio per operare la sterzatura del veicolo.

Un ulteriore aspetto dell’invenzione prevede che gli assi di rivoluzione delle ruote posteriori possono essere equidistanti da detto piano mediano verticale del telaio di supporto.

Grazie a tale soluzione, anche le ruote posteriori sono disposte in maniera particolarmente razionale, ulteriormente contribuendo alla realizzazione di un veicolo particolarmente equilibrato e stabile nelle varie condizioni di utilizzo.

Ancora, un ulteriore aspetto dell’invenzione prevede che gli assi di oscillazione delle ruote posteriori possano essere posti ad una reciproca distanza non nulla lungo una direzione perpendicolare a detto piano mediano verticale del telaio di. Grazie a tale soluzione, le ruote posteriori risultano disposte in maniera particolarmente efficace nel garantire la stabilità del veicolo nelle varie condizioni di utilizzo.

Ancora, un aspetto dell’invenzione può prevedere che il telaio di supporto comprenda una porzione anteriore e una contrapposta porzione posteriore (distanziate lungo la direzione di sviluppo del telaio di supporto), e una coppia di forche associate anteriormente al telaio di supporto alla porzione anteriore dello stesso.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La figura 1 è una vista laterale in trasparenza di un veicolo a guida autonoma secondo l’invenzione.

La figura 2 è una vista dall’alto in trasparenza del veicolo a guida autonoma di figura 1.

La figura 3 è una vista frontale di un bilanciere e di ruote posteriori di un sistema di movimentazione del veicolo a guida autonoma di figura 1.

Modo migliore per attuare l’invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 10 un veicolo a guida autonoma.

In particolare, nella forma di attuazione illustrata, il veicolo 10 è un veicolo cosiddetto a forche, ovvero dotato di forche 15 per la presa in carico e lo spostamento di carichi, quali ad esempio di pallet e/o casse e/o altri contenitori e/o materiale solido vario all’interno di uno spazio di lavoro del veicolo 10.

Il veicolo 10 comprende innanzitutto un telaio di supporto 20 rigido, ovvero non deformabile a flessione o torsione sotto gli usuali carichi di lavoro per cui è previsto, ad esempio realizzato in materiale metallico.

Il telaio di supporto 20 si sviluppa, in modo preferenziale lungo una direzione di sviluppo A (antero-posteriore), ed è dotato di una porzione cosiddetta posteriore 25 e di una contrapposta porzione cosiddetta anteriore 30 lungo detta direzione di sviluppo A.

Le forche 15 sono quindi associate anteriormente al telaio di supporto 20, preferibilmente in corrispondenza di detta porzione anteriore 30 dello stesso, e sono mobili (verticalmente), per mezzo di un gruppo di attuazione, fissato al telaio di supporto 20 stesso, il quale gruppo di attuazione configurato per permettere ad esempio l’abbassamento/innalzamento delle forche 15 (e/o la divaricazione delle stesse).

In pratica, la porzione anteriore 25 è anche la porzione del telaio di supporto 20 posta dal lato delle forche (ovvero è la porzione lato forche) o dell’utensile di sollevamento/presa dei carichi e la posizione posteriore 30 è la porzione del telaio di supporto 20 posta dal lato opposto delle forche (ovvero è la porzione opposta al lato forche) o posta dalla parte opposta dell’utensile di sollevamento/presa dei carichi.

Il veicolo 10 comprende poi un sistema di movimentazione associato al telaio di supporto 20 tramite il quale il telaio di supporto 20 è movimentato sul suolo di appoggio S.

Il sistema di movimentazione comprende innanzitutto due ruote anteriori 35 motrici, girevolmente associate al telaio di supporto 20 attorno ad un rispettivo asse di rotazione R centrale in corrispondenza della porzione anteriore 30 dello stesso. L’asse di rotazione R è sostanzialmente orizzontale (ovvero parallelo al suolo di appoggio S) e ad esempio posto in una posizione fissa del telaio di supporto 20. Le ruote anteriori 35 possono essere singolarmente motorizzate, come nella presente forma di attuazione, ovvero possono essere ciascuna dotata di un rispettivo motore M che la pone in rotazione rispetto al proprio asse di rotazione R mediante un sistema di trasmissione del moto, ad esempio un sistema di trasmissione a cinghia.

Nel presente caso, quindi, il sistema di movimentazione permette inoltre di effettuare la sterzatura del veicolo 10 controllando la velocità di rotazione delle ruote anteriori 35, ovvero facendo ruotare una ruota anteriore 35 ad una velocità minore (o nulla o controrotante) e l’altra ruota anteriore 35 ad una velocità maggiore, ottenendo così l’effetto sterzante come noto al tecnico del settore.

In alternativa, le ruote anteriori 35 sono poste in rotazione attorno al rispettivo asse di rotazione mediante un unico motore M, ed il motore M può essere cinematicamente connesso ad entrambe le ruote anteriori 35 mediante un sistema di trasmissione del moto opportuno.

In dettaglio, come visibile dalle figure, le ruote anteriori 35 possono essere poste in rotazione intorno ad uno stesso asse di rotazione R, ovvero possono essere poste in rotazione intorno a rispettivi assi di rotazione R reciprocamente concentrici.

Dette ruote anteriori 35 sono quindi associate al telaio di supporto 20 con un unico grado di libertà rotazionale.

Le ruote anteriori 35 sono disposte da parti opposte rispetto ad un piano mediano verticale V del telaio di supporto 20 parallelo a detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20 stesso.

Preferibilmente le ruote anteriori 35 sono disposte simmetricamente rispetto a detto piano mediano verticale V, ovvero equidistanti da esso, preferibilmente con i loro assi di rotazione R ortogonali a tale piano mediano verticale V.

Le ruote anteriori 35 sono preferibilmente omologhe tra loro, ovvero presentano preferibilmente uguali dimensioni.

Ad esempio, le ruote anteriori 35 possono essere poste ad una predeterminata distanza (non nulla) l’una dall’altra, lungo una direzione ortogonale a detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20.

Il sistema di movimentazione comprende poi due ruote posteriori 40, ad esempio folli, ciascuna delle quali è girevolmente associata alla porzione posteriore 25 del telaio di supporto 20 attorno ad un proprio asse di rotazione R centrale (sostanzialmente parallelo al suolo di appoggio S quando la rispettiva ruota posteriore 40 appoggia al suolo di appoggio stesso).

Le ruote posteriori 40 sono preferibilmente omologhe tra loro, ovvero presentano preferibilmente uguali dimensioni.

Dette ruote posteriori 40 sono poste da opposte parti rispetto a detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20.

Preferibilmente, ciascuna ruota posteriore 40 è pivotante rispetto al telaio di supporto 20 intorno ad un proprio asse di rivoluzione W (sostanzialmente verticale) giacente su un rispettivo piano di giacitura ortogonale a detta direzione di sviluppo A.

In particolare, gli assi di rivoluzione W delle ruote posteriori 40 sono reciprocamente preferibilmente paralleli e sono posti (sfalsati) ad una predeterminata distanza reciproca non nulla lungo detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20.

Ovvero, i rispettivi piani di giacitura degli assi di rivoluzione W delle ruote posteriori 40 sono tra loro paralleli e distanziati di detta predeterminata distanza reciproca non nulla lungo detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20.

In altre parole, un asse di rivoluzione W dei due assi di rivoluzione W delle ruote posteriori 40 è avanzato rispetto all’altro asse rivoluzione W dei due assi di rivoluzione W delle ruote posteriori 40 lungo la direzione di sviluppo A.

Ulteriormente, gli assi di rivoluzione W sono posti ad una reciproca distanza non nulla lungo detta direzione perpendicolare a detto piano mediano verticale V del telaio di supporto, ad esempio minore (o uguale) della distanza tra le ruote anteriori 35.

Ciascuna ruota posteriore 40 è, inoltre, mobile (in traslazione e/o rotazione) rispetto al telaio di supporto 20 lungo una direzione di movimentazione prevalentemente parallela al rispettivo asse di rivoluzione W.

Nell’esempio illustrato, le ruote posteriori 40 sono singolarmente (o congiuntamente) oscillanti rispetto al telaio di supporto 20 attorno ad un asse di oscillazione T parallelo a detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20 (in modo che ciascuna ruota posteriore 40 risulti mobile (in oscillazione) rispetto al telaio di supporto 20 lungo un arco di movimentazione (centrato sull’asse di oscillazione T) che si sviluppa longitudinalmente in una direzione prevalente parallela al rispettivo asse di rivoluzione W.

Preferibilmente detto asse di oscillazione T è appartenente a detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20.

In particolare, nella forma di attuazione illustrata, le ruote posteriori 40 sono associate al telaio di supporto 20 mediante un bilanciere 45.

Detto bilanciere 45 si presenta sostanzialmente come una piastra rigida, ovvero non deformabile sotto gli usuali carichi cui è sottoposta, ad esempio metallica e allungata lungo un proprio asse longitudinale.

Il bilanciere 45 è quindi associato al telaio di supporto 20 disposto con il proprio asse longitudinale ortogonale a detto piano di mezzeria verticale V del telaio di supporto 20 stesso.

Ciascuna ruota posteriore 40 è associata pivotante a detto bilanciere 45 mediante un perno di pivot che definisce detto asse di rivoluzione W della rispettiva ruota posteriore 40.

In dettaglio, le ruote posteriori 40 sono singolarmente associate pivotanti a detto bilanciere 45 in corrispondenza di contrapposte estremità assiali dello stesso lungo detto asse longitudinale, ed i perni di pivot sono disposti sfalsati lungo detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20, come sopra descritto, ovvero distanti della predeterminata distanza reciproca non nulla lungo detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20.

Ciascun perno di pivot è inserito in un foro passante ad asse centrale ortogonale all’asse longitudinale del bilanciere 45 e ortogonale a detta direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20.

Ad esempio, detti fori passanti sono realizzati equidistanti da un piano di mezzeria del bilanciere 45 ortogonale al suo asse longitudinale.

Ulteriormente, detti fori passanti (ovvero gli assi di rivoluzione W) possono essere disposti da parti opposte (ad esempio equidistanti) da un piano di mezzeria verticale parallelo all’asse longitudinale del bilanciere 45 (ortogonale a detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20).

Ulteriormente, ciascun perno di pivot è inserito con ridotto gioco nel rispettivo foro passante e fissato mobile in rivoluzione al bilanciere 45 a definire detto asse di rivoluzione W per la rispettiva ruota posteriore 40.

Preferibilmente, il perno di pivot, ovvero la sua estremità inferiore (ad esempio biforcata a forcella) è connessa all’asse di rotazione R della rispettiva ruota posteriore 40 per supportarla in rotazione (folle) attorno a tale asse di rotazione R. L’asse di rivoluzione W della singola ruota posteriore 40 è ortogonale all’asse di rotazione R della stessa ruota posteriore 40 ed è, ad esempio, non incidente ad esso.

Nella forma di attuazione illustrata, il bilanciere 45 è incernierato al telaio di supporto 20 mediante un perno di cerniera che definisce l’asse di oscillazione T suddetto.

Preferibilmente, detto perno di cerniera è disposto con un proprio asse centrale longitudinale, che definisce detto asse di oscillazione T, parallelo alla direzione di sviluppo A del telaio di supporto 20 e giacente su detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20.

Il perno di cerniera, ovvero l’asse di oscillazione T, è posto in una zona intermedia del bilanciere 45 interposta tra le opposte estremità dello stesso, ovvero è assialmente interposto tra gli assi di rivoluzione W delle ruote posteriori 40 associate al bilanciere 45.

Nella forma di attuazione illustrata il bilanciere 45 presenta un foro passante centrale e detto foro passante presenta un asse centrale appartenente al piano di mezzeria del bilanciere 45 ortogonale all’asse longitudinale del bilanciere stesso, ovvero l’asse di oscillazione T appartiene al piano di mezzeria del bilanciere 45 ortogonale all’asse longitudinale del bilanciere stesso.

Il telaio di supporto 20 presenta un asse centrale giacente su detto piano mediano verticale V del telaio di supporto 20, il quale è atto ad essere inserito coassialmente nel foro passante realizzato nel bilanciere 45.

Il bilanciere 45 è quindi associato in modo basculante al telaio di supporto 20 in modo che l’asse di oscillazione T giaccia sul piano mediano verticale V del telaio di supporto 20.

L’oscillazione del bilanciere 45 può essere limitata in un predeterminato arco di oscillazione permesso.

L’oscillazione del bilanciere 45 è libera, ovvero non imposta da attuatori.

Il funzionamento del veicolo 10 è sostanzialmente il seguente.

Il veicolo 10 appoggia al suolo di appoggio S mediante le ruote anteriori 35 e almeno una ruota posteriore 40.

Quando un carico viene posto sulle forche 15 o quando il veicolo 10 è in appoggio su un suolo di appoggio S sconnesso, le condizioni di appoggio del veicolo 10 possono variare e il sistema di movimentazione sopra descritto (in particolare le ruote posteriori 40, il loro sfasamento lungo la direzione di sviluppo A e il relativo meccanismo di movimentazione definito preferibilmente dal bilanciere 45) è tale da compensare tale variazione di condizioni di appoggio per ottimizzare l’equilibrio e la stabilità del veicolo 10.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un veicolo (10) a guida autonoma comprendente un telaio di supporto (20) dotato di una porzione cosiddetta posteriore (25) e di una porzione cosiddetta anteriore (30) rispetto ad una direzione di sviluppo (A), e di un sistema di movimentazione associato al telaio di supporto (20), in cui detto sistema movimentazione comprende: - due ruote anteriori (35) motrici, girevolmente associate alla porzione cosiddetta anteriore (30) del telaio di supporto (20), e poste da parti opposte rispetto ad un piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20) parallelo alla direzione di sviluppo (A), - due ruote posteriori (40), girevolmente associate alla porzione cosiddetta posteriore (25) del telaio di supporto (20), ciascuna delle quali è pivotante rispetto al telaio di supporto (20) intorno ad un proprio asse di rivoluzione (W), e poste da parti opposte rispetto a detto piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20), in cui detti assi di rivoluzione (W) delle ruote posteriori (40) sono reciprocamente paralleli e posti ad una predeterminata distanza non nulla lungo detta direzione di sviluppo (A) del telaio di supporto (20).
2. 2. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna ruota posteriore (40) possa essere singolarmente movimentabile rispetto al telaio di supporto (20) lungo una direzione di movimentazione prevalentemente parallela al rispettivo asse di rivoluzione (W).
3. 3. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui le ruote posteriori (40) sono oscillanti rispetto al telaio di supporto (20) attorno ad un asse di oscillazione (T) parallelo a detta direzione di sviluppo (A) del telaio di supporto (20) e appartenente a detto piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20).
4. 4. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 3, in cui le ruote posteriori (40) sono singolarmente associate ad opposte estremità di un bilanciere (45), detto bilanciere (45) potendo oscillare rispetto al telaio di supporto (20) attorno a detto asse di oscillazione (T).
5. 5. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui le ruote anteriori (35) motrici sono disposte simmetricamente rispetto a detto piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20).
6. 6. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui gli assi di rivoluzione (W) delle ruote posteriori (40) sono equidistanti da detto piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20).
7. 7. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui gli assi di rivoluzione (W) delle ruote posteriori (40) sono posti ad una reciproca distanza non nulla lungo una direzione perpendicolare a detto piano mediano verticale (V) del telaio di supporto (20).
8. 8. Il veicolo (10) secondo la rivendicazione 1, che comprende una coppia di forche (15) associate anteriormente al telaio di supporto (20) alla porzione cosiddetta anteriore (30) dello stesso.