TWI627114B - 馬達系統、馬達器件及車輛轉向及移動之控制方法 - Google Patents

馬達系統、馬達器件及車輛轉向及移動之控制方法 Download PDF

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TWI627114B
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羅伯 安德烈 霍姆柏格
約翰 威廉 澤芬柏格
馬克 費雪
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美商Ｘ開發有限責任公司
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Abstract

本發明提供一種實例馬達系統。該馬達系統包含一轉向馬達，該轉向馬達具有定位於一第一定子內之一第一轉子。該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉。該馬達系統亦包含一牽引馬達，該牽引馬達包含定位於一第二轉子內之一第二定子。該第二轉子包含界定一輪之一牽引表面。該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內。該馬達系統亦包含一輪軸，該輪軸經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。

Description

馬達系統、馬達器件及車輛轉向及移動之控制方法
本發明係有關一種馬達系統、馬達器件及控制方法，特別是關於一種馬達系統、馬達器件及車輛轉向及移動之控制方法。
一倉庫可由各種不同類型之商業實體(包含製造商、批發商及運輸企業)用於貯存貨物。實例貯存貨物可包含原始材料、零件或組件、包裝材料及成品。在一些情況中，倉庫可配備有裝載平台以容許貨物來往於遞送卡車或其他類型之車輛來進行裝載及卸貨。倉庫亦可使用諸列之托板架來容許貯存托板、容納箱之堆疊之平板運輸結構或其他物件。另外，倉庫可使用用於抬高且移動貨物或貨物托板之機器或車輛(諸如起重機及堆高機)。人類操作者可用來操作機器、車輛及其他設備。在一些情況中，該等機器或車輛之一或多者可係藉由電腦控制系統引導之機器人器件。
一自主引導車輛(AGV)可用於在一倉庫內將個別包裝、盒或袋從一個位置運輸至另一位置。此一AGV可係具有複數個輪之一相對小、行動器件。因此，此一器件可包含經組態以旋轉該複數個輪以執行此橫越之複數個馬達系統。舉例而言，一牽引馬達可經組態以使一輪圍繞該輪之一滾動軸旋轉以使該輪向前/向後移動。另外，例如，一轉向馬達可經組態以使該輪圍繞該輪之一轉向軸旋轉以調整該輪之一定向(例如，轉向角)。然而，針對該轉向馬達及該牽引馬達兩者，可能在該AGV中存在有限空 間。因此，此等馬達系統之一小型化設計可係有利的。在一個實例中，此一小型化設計可包含定位於一轉向馬達內之一牽引馬達。在此一實例中，該牽引馬達之轉子可包含一輪表面，藉此將該牽引馬達及輪皆囊封於一個單元中。因此，該馬達系統之高度將不超過該牽引馬達之高度。
在一個實例中，提供一種馬達系統。該馬達系統可包含一轉向馬達，其具有定位於一第一定子中之一第一轉子。該轉向馬達可經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉。該馬達系統亦可包含一牽引馬達，該牽引馬達包含定位於一第二轉子中之一第二定子。該第二轉子可包含界定一輪之一牽引表面。該牽引馬達可經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且該牽引馬達可經定位於該第一轉子中之一開口內。該馬達系統亦可包含一輪軸，該輪軸經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。
在另一實例中，提供一種器件。該器件可包含：一框架，其包含一頂部表面及一底部表面；及複數個輪，其等耦合至該框架之該底部表面。該複數個輪之各者可包含一轉向馬達，該轉向馬達包含定位於一第一定子內之一第一轉子，其中該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉，且其中該第一定子經耦合至該框架之該底部表面。該複數個輪之各者亦可包含一牽引馬達，該牽引馬達包含定位於一第二轉子內之一第二定子，其中該第二轉子包含一牽引表面，其中該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且其中該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內。該複數個輪之各者亦可包含一輪軸，該輪軸經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸 旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。該器件亦可包含一控制器，該控制器經組態以操作該複數個輪之各者之該轉向馬達及該牽引馬達以便使該器件在一環境內導航行駛。
在又一實例中，提供一種方法，其包含藉由一器件之一控制系統判定該器件之一目標位置。該方法亦可包含藉由該器件之該控制系統操作該器件之複數個輪以使該器件導航行駛至該目標位置。該複數個輪之各者可包含一轉向馬達，該轉向馬達包含定位於一第一定子內之一第一轉子，其中該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉。另外，該複數個輪之各者亦可包含一牽引馬達，該牽引馬達包含定位於一第二轉子內之一第二定子，其中該第二轉子包含一牽引表面，其中該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且其中該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內。此外，該複數個輪之各者亦可包含一輪軸，該輪軸經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。
一般技術者藉由適時參考附圖閱讀以下實施方式將瞭解此等以及其他態樣、優勢及替代例。
100‧‧‧機器人隊伍
110‧‧‧行動組件
112‧‧‧自主引導車輛(AGV)
114‧‧‧自主叉車
116‧‧‧機器人卡車卸貨器
118‧‧‧遞送卡車
120‧‧‧固定組件
122‧‧‧基座機器人
124‧‧‧貯存架
126‧‧‧電池交換/充電站
130‧‧‧托板
140‧‧‧附近托板
150‧‧‧全域控制系統
200‧‧‧器件
202‧‧‧框架
204‧‧‧推進系統
206‧‧‧電力供應器
208‧‧‧感測器系統
210‧‧‧控制系統
212‧‧‧周邊設備
214‧‧‧電腦系統
220‧‧‧輪模組
222‧‧‧輪模組
223‧‧‧輪模組
224‧‧‧輪模組
230‧‧‧輪
232‧‧‧牽引馬達
234‧‧‧轉向馬達
242‧‧‧滾動編碼器
244‧‧‧轉向編碼器
250‧‧‧全球定位系統(GPS)
252‧‧‧慣性量測單元(IMU)
254‧‧‧測距單元
256‧‧‧攝影機
258‧‧‧致動器
262‧‧‧滾動單元
264‧‧‧轉向單元
270‧‧‧操縱器
272‧‧‧通信系統
274‧‧‧觸控螢幕
276‧‧‧麥克風
278‧‧‧揚聲器
280‧‧‧處理器
282‧‧‧資料儲存器
284‧‧‧指令
286‧‧‧編碼器資料
300‧‧‧馬達系統
302‧‧‧轉向馬達
304‧‧‧第一轉子
306‧‧‧第一定子
308‧‧‧牽引馬達
310‧‧‧輪
312‧‧‧開口
314‧‧‧輪軸
316‧‧‧滾動軸
318‧‧‧轉向軸
320‧‧‧中心
322‧‧‧第二定子
324‧‧‧偏移距離/第二轉子
326‧‧‧扭轉軸/叉
400‧‧‧方法
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
圖1A展示根據一實例實施例之一機器人隊伍。
圖1B係繪示根據一實例實施例之一機器人隊伍之組件之一功能方塊圖。
圖2係根據一實例實施例之一器件之一簡化方塊圖。
圖3A係根據一實例實施例之一馬達系統之一俯視圖。
圖3B係根據一實例實施例之一馬達系統之一側視圖。
圖3C係根據一實例實施例之另一馬達系統之一側視圖。
圖3D係根據一實例實施例之一馬達系統之一等角視圖。
圖3E係根據一實例實施例之一馬達系統之一橫截面視圖。
圖3F係根據一實例實施例之具有一馬達系統之一可轉向叉之一等角視圖。
圖4係根據一實例實施例之一方法之一方塊圖。
相關申請案之交叉參考
此申請案主張2015年10月7日申請之美國專利申請案第14/876,923號之優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本文描述實例方法及系統。本文描述之任何實例實施例或特徵未必理解為比其他實施例或特徵更佳或有利。本文描述之實例實施例並不意謂係限制性的。易於理解，所揭示之系統及方法之特定態樣可配置及組合為多種不同之組態，所有該等組態皆如本文中所預期。
此外，圖中展示之特定配置不應視為係限制性的。應理解，其他實施例可包含多於或少於一給定圖中展示之各元件。此外，可組合或省略所繪示元件之一些。此外，一實例實施例可包含未在圖中繪示之元件。
行動操縱器系統可用於各種工業及服務應用中，諸如在危險環境中組裝、檢測及工作。舉例而言，一行動機器人平台可包含感測器(諸如一攝影機)及操作器(諸如一機器人臂)。另外，機器人平台可在遠端操作或自主操作以執行各種任務。各種系統可用於控制此等機器人平台之運動。舉例而言，機器人平台可藉由輪支撐且移動。一控制系統可控制輪來將機器人平台從一個位置移動至另一位置，且可控制機載操縱器來執行各種任 務。
在實例內，提供一器件，其包含在一給定配置中耦合至一框架之複數個輪。例如，該器件可係一機器人操縱器平台或具有藉由複數個輪支撐之框架之任何其他車輛/裝置。在一些場景中，該器件可經組態以使框架從一個位置橫越至另一位置。在一個特定實例中，一自主引導車輛(AGV)可用於在一倉庫內將個別包裝、盒或袋從一個位置運輸至另一位置。此一AGV可係具有複數個輪之一相對小、行動器件。因此，此一器件可包含經組態以旋轉複數個輪以執行此橫越之複數個馬達系統。舉例而言，一牽引馬達可經組態以使一輪圍繞該輪之一滾動軸旋轉以使該輪向前/向後移動。另外，例如，一轉向馬達可經組態以使該輪圍繞該輪之一轉向軸旋轉以調整該輪之一定向(例如，轉向角)。
在一個實例中，一馬達系統可包含一牽引馬達及一轉向馬達。牽引馬達可經定位於一輪表面內，藉此本質上將牽引馬達及輪皆囊封於一個單元中。為使設計小型化，馬達系統可包含轉向馬達之一轉子以及包括轉向馬達之一定子之一外環。牽引馬達可經定位於轉向馬達之轉子之一開口內。馬達系統可進一步包含一輪軸，該輪軸經定位為與牽引馬達同軸且實體耦合至轉向馬達之轉子。以此方式，設計可包含牽引馬達及轉向馬達，且轉向馬達之定子可耦合至AGV之一框架。因此，具有一大直徑之一轉向馬達可被製成為小型化，但仍具有轉向AGV必要之所有扭矩。
應理解，上述實例出於繪示性目的提供，且不應解釋為限制性。因而，本文之實施方案可另外或替代性地包含其他特徵或包含更少特徵，而不脫離本發明之範疇。
現將詳細參考各種實施例，附圖中繪示該等實施例之實例。在以下 實施方式中，陳述許多特定細節以便提供對本揭示內容及所描述實施例之徹底理解。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明。在其他例項中，並未詳細描述眾所周知的方法、程序、組件及電路以免不必要混淆該等實施例之態樣。
實例實施例可涉及部署於一倉庫環境內之一機器人隊伍。更具體言之，固定及行動組件之一組合可部署於該環境內以促進箱、包裝或其他類型之物件之自動化處理。實例系統可涉及箱及/或其他物件至(諸如)貯存貨櫃中或來往於該等遞送車輛之自動化裝載及/或卸貨。在一些實例實施例中，箱或物件可自動組織且放置於托板上。在實例內，使裝載/卸貨卡車之程序及/或自物件產生托板之程序自動化以更易於貯存於一倉庫內及/或來往於倉庫運輸可提供數個工業及企業優勢。
根據各種實施例，使倉庫處對遞送卡車進行裝載及/或卸貨之程序及/或產生托板之程序自動化可包含部署一或多個不同類型之機器人器件以移動物件或執行其他功能。在一些實施例中，可藉由與一輪式基底、一完整動力基底(例如，可在任何方向上移動之一基底)或天花板、牆壁或地板上之軌道耦合而將一些機器人器件製成為行動的。在額外實施例中，一些機器人器件亦可被製成為固定於環境內。舉例而言，機器人操縱器可經定位於一倉庫內之不同經選擇位置處之架高基底上。
如本文使用，術語「倉庫」可係指其中可藉由機器人器件操縱、處理及/或貯存箱或物件之任何實體環境。在一些實施中，一倉庫可係一單一實體建築或結構，其可額外含有特定固定組件(諸如用於貯存物件托板之托板架)。在其他實例中，一些固定組件可在物件處理之前或期間經安裝或另定位於環境內。在額外實例中，一倉庫可包含多個單獨實體結構及 /或亦可包含亦不被一實體結構覆蓋之實體空間。
此外，術語「箱」可係指可放置於一托板上或來往於一卡車或貨櫃裝載或卸貨之任何物件或物品。舉例而言，除矩形固體物外，「箱」可係指罐、桶、輪胎或任何其他「簡單」形狀之幾何形狀物品。另外，「箱」可係指袋、筐、或可容納用於運輸或貯存之一或多個物品之其他類型之貨櫃。舉例而言，塑膠貯存袋、玻璃纖維托盤或鋼筐可藉由機器人在一倉庫內移動或另操縱。本文之實例亦可應用於除箱外之物件，及各種大小及形狀之物件。另外，「裝載」及「卸貨」可各用於暗含另一者。舉例而言，若一實例描述用於裝載一卡車之一方法，則應理解，實質上相同方法亦可用於對該卡車進行卸貨。如本文使用，「托板裝載」係指將箱裝載於一托板上且堆疊或配置該等箱，使得托板上之該等箱可在托板上貯存或運輸。另外，術語「托板裝載」及「托板卸貨」可各用於暗含另一者。
在實例內，一異構倉庫機器人隊伍可用於數個不同應用。一個可能的應用包含訂單履行(例如，針對個別顧客)，其中盒可經打開且來自該等盒之個別物品可包裝至箱內以履行個別訂單。另一可能的應用包含分配(例如，至商店或其他倉庫)，其中混合托板可經構造容納不同類型之產品之群組以運送至商店。一進一步可能的應用包含交叉對接，其可涉及在運送貨櫃之間的運輸而不貯存任何貨物(例如，物品可自四個40英呎拖車移動且裝載於三個較輕型牽引拖車中，且亦可經托板裝載)。許多其他應用亦係可行的。
現在參考圖，圖1A描繪根據一實例實施例之一倉庫場景內之一機器人隊伍。更具體言之，不同類型之機器人器件可形成一異構機器人隊伍100，其可經控制以協作執行與一倉庫環境內之物品、物件或箱之處理相 關之任務。特定實例類型及數個不同機器人器件在此處出於繪示目的展示，但機器人隊伍100可採用更多或更少機器人器件，可省略此處展示之特定類型，且亦可包含未明確展示之其他類型機器人器件。另外，一倉庫環境在此處展示為具有特定類型之固定組件及結構，但在其他實例中亦可使用其他類型、數量及放置之固定組件及結構。
在機器人隊伍100內展示之一個實例類型的機器人器件為一AGV 112，該AGV 112可係具有輪之一相對小、行動器件，該等輪可用來在倉庫內將個別包裝、盒或袋從一個位置運輸至另一位置。機器人器件之另一實例類型為一自主叉車114，即具有一堆高機之一行動器件，其可用於運輸諸托板之箱及/或抬高諸托板之箱(例如，以將托板放置於一架上用於貯存)。一額外實例類型之機器人器件係一機器人卡車裝載器/卸貨器116，即具有一機器人操縱器以及用以促進來往於卡車或其他車輛對該等箱進行裝載及/或卸貨之其他組件(諸如光學感測器)之一行動器件。舉例而言，機器人卡車卸貨器116可用於將箱裝載至可停靠在倉庫附近之遞送卡車118上。在一些實例中，遞送卡車118之移動(例如，將包裝遞送至另一倉庫)亦可與隊伍內之機器人器件協調。
亦可或替代地包含除此處繪示之行動器件外之其他類型之行動器件。在一些實例中，一或多個機器人器件可在地面上使用除輪外之不同模式之運輸模式。舉例而言，一或多個機器人器件可係空運的(例如，四軸飛行器)，且可用於諸如移動物件或收集環境之感測器資料的任務。
在進一步實例中，機器人隊伍100亦可包含可定位於倉庫內之各種固定組件。在一些實例中，一或多個固定機器人器件可用於移動或另處理箱。舉例而言，一基座機器人122可包含在經固定至倉庫內之地板之一基 座上抬高之一機器人臂。可控制基座機器人122以在其他機器人之間分配箱及/或對諸托板之箱進行堆疊且取消堆疊。舉例而言，基座機器人122可自附近托板140拾取且移動箱且將該等箱分配至個別AGV 112以運輸至倉庫內之其他位置。
在額外實例中，機器人隊伍100可採用定位於一倉庫空間內之額外固定組件。舉例而言，高密度貯存架124可用來貯存倉庫內之托板及/或物件。貯存架124可經設計且定位以促進與隊伍內之一或多個機器人器件(諸如自主叉車114)互動。在進一步實例中，特定地面空間亦可或替代地經選擇且用於貯存托板或箱。舉例而言，托板130可在經選擇位置處定位於倉庫環境內達特定時間段以容許托板被機器人器件之一或多者拾取、分配或另處理。
圖1B係繪示根據一實例實施例之一機器人倉庫隊伍100之組件之一功能方塊圖。機器人隊伍100可包含各種行動組件之一或多者，諸如AGV 112、自主叉車114、機器人卡車裝載器/卸貨器116及遞送卡車118。機器人隊伍100可額外包含定位於一倉庫或其他環境內之一或多個固定組件，諸如基座機器人122、高密度貯存貨櫃124及電池交換/充電站126。在進一步實例中，在圖1B內繪示之不同數目及類型之組件可包含於一隊伍內，可省略特定類型，且亦可將額外功能及/或實體組件添加至藉由圖1A及圖1B繪示之實例。為協調單獨組件之動作，一全域控制系統150(諸如一遠端、基於雲端之伺服器系統)可(例如，透過無線通信)與系統組件之一些或所有及/或與個別組件之單獨局部控制系統通信。
在實例內，固定組件120之特定者可在部署機器人隊伍100之剩餘部分之前安裝。在一些實例中，一或多個行動機器人可經帶入以在判定特定 固定組件120(諸如基座機器人122或電池交換站126)之放置之前對一空間進行地圖繪製。一旦地圖資訊係可用的，則系統可判定(例如，藉由運行模擬)如何在可用空間內佈局固定組件。在特定情況中，可選擇一佈局以最小化所需之固定組件之數量及/或由該等組件使用之空間之數量。固定組件120及行動組件110可在單獨的階段中部署或一次性全部部署。在額外實例中，行動組件110之特定者可僅在特定時間段期間帶入或被帶入以完成特定任務。
在一些實例中，全域控制系統150可包含指派任務給隊伍100內之不同機器人器件之一中央計畫系統。中央計畫系統可採用各種排程演算法來判定哪些器件將在哪些時刻完成哪些任務。舉例而言，可使用一拍賣類型系統，其中個別機器人對不同任務進行競標，且中央計畫系統可將任務指派給機器人以最小化總成本。在額外實例中，中央計畫系統可最佳化一或多個不同資源(諸如時間、空間或能量利用)。在進一步實例中，一計畫或排程系統亦可併入箱拾取、包裝或貯存之幾何及物理之特定態樣。
計畫控制亦可分佈遍及個別系統組件。舉例而言，全域控制系統150可根據一全域系統計畫發佈指令，且個別系統組件亦可根據單獨局部計畫操作。另外，不同層級之細節可包含於一全域計畫內，其中其他態樣留下供個別機器人器件來局部計畫。舉例而言，行動機器人器件可由一全域計劃器指派目標終點，但可局部計畫或修改到達該等目標終點之完整路線。
在額外實例中，一中央計畫系統可結合個別機器人器件上之局部視覺使用以協調機器人隊伍100內之機器人之功能。舉例而言，一中央計畫系統可用於使機器人相對更靠近機器人需要前往的位置。然而，中央計畫系統可能難以按毫米精確度命令機器人，除非機器人被栓至軌道或使用其 他量測組件來精確控制機器人位置。個別機器人器件之局部視覺及計畫因此可用於實現不同機器人器件之間的靈活性。一一般計劃器可用於使一機器人靠近一目標位置，此時機器人之局部視覺可接管。在一些實例中，多數機器人功能可經位置控制以使機器人相對更靠近目標位置，且接著當需要局部控制時可使用視覺及交握。
在進一步實例中，視覺交握可使兩個機器人能夠藉由AR標籤或其他特性識別彼此，且執行隊伍100內之協作操作。在額外實例中，物品(例如，待運送之包裝)亦可或替代地具有視覺標籤，該等視覺標籤可由機器人器件用來使用局部視覺控制執行對物品之操作。特定言之，標籤可用於促進由機器人器件操縱物品。舉例而言，一托板上之特定位置上之一或多個標籤可用於通知一堆高機在何處或如何抬高托板。
在額外實例中，固定及/或行動組件之部署及/或計畫策略可隨時間最佳化。舉例而言，一基於雲端之伺服器系統可併入來自隊伍內之個別機器人及/或來自外部源之資料及資訊。接著可隨時間細化策略以使隊伍能夠使用更少空間、更少時間、更少動力、更少電力或最佳化其他變量。在一些實例中，最佳化可跨越多個倉庫，可能包含具有機器人隊伍之其他倉庫及/或傳統倉庫。舉例而言，全域控制系統150可將關於遞送車輛之資訊及設施之間的轉運時間併入中央計畫中。
在一些實例中，一中央計畫系統有時可能發生故障，諸如當一機器人卡住時或當包裝在一位置掉落且丟失時。因此，局部機器人視覺亦可藉由插入冗餘來處理中央計劃器發生故障之情況而提供穩固性。舉例而言，當一自動托板車經過且識別一物件時，托板車可將資訊發送至一遠端、基於雲端之伺服器系統。此資訊可用於確定中央計畫中之誤差，幫助定位機 器人器件或識別丟失之物件。
在進一步實例中，一中央計畫系統可動態更新含有機器人隊伍100及經受機器人器件處理之物件之實體環境之一地圖。在一些實例中，地圖可使用關於動態物件(例如，移動機器人及藉由機器人移動之包裝)之資訊連續更新。在額外實例中，一動態地圖可含有一倉庫內(或跨多個倉庫)之組件之當前組態或放置兩者之資訊以及關於短期內預期內容之資訊。舉例而言，地圖可展示移動機器人之當前位置及未來機器人之預期位置，其等可用於協調機器人之間的活動。地圖亦可展示經受處理之物品之當前位置以及物品之預期未來位置(例如，一物品現在何處及預期將運送出物品之時間)。
在額外實例中，一些或所有機器人可在程序內之不同時點掃描物件上之標籤。掃描可用來尋找可應用至個別組件或特定物品以促進找到或追蹤組件及物品之視覺標籤。當物品藉由機器人操作或運輸時，此掃描可產生持續四處移動之物品之一蹤跡。一潛在優勢係供應商側及顧客側之增加之透明度。在供應商側，關於存貨之當前位置之資訊可用於避免庫存過多及/或將物品或諸托板之物品移動至不同位置或倉庫以預見需求。在顧客側，關於特定物品之當前位置之資訊可用於判定何時將按改良之精確度遞送一特定包裝。
在一些實例中，機器人隊伍100內之一些或所有行動組件110可週期性地從配備有多個電池充電器之一電池交換站126接收經充電電池。特定言之，站126可使用經充電電池替換一行動機器人之舊電池，此可防止機器人必須坐等電池充電。電池交換站126可配備有一機器人操縱器(諸如一機器人臂)。機器人操縱器可從一個別行動機器人移除電池且將電池附接 至可用電池充電器。機器人操縱器可接著將定位於站126處之經充電電池移動至行動機器人中以替換被移除之電池。舉例而言，可控制具有一電量不足電池之一AGV 112以移至電池交換站126，其中一機器人臂將一電池從AGV 112拉出，將電池放入一充電器中且將一新電池給予AGV 112。
在進一步實例中，電池交換可藉由一中央計畫系統排程。舉例而言，個別行動機器人可經組態以監測其等電池充電狀態。機器人可週期性地將指示其等電池之狀態之資訊發送至中央計畫系統。此資訊接著可由中央計畫系統用以當需要或適當時對隊伍內之個別機器人之電池替換進行排程。
在一些實例中，一隊伍100可含有使用不同類型之電池之數個不同類型之行動組件110。一電池交換站126因此可配備有針對不同類型之電池及/或行動機器人之不同類型之電池充電器。電池交換站126亦可配備有可針對不同類型之機器人替換電池之一機器人操縱器。在一些實例中，行動機器人可具有容納多個電池之電池容器。舉例而言，一自主叉車114(諸如一托板車)可具有擁有3或4個電池之一鋼桶。站126處之機器人臂可經組態以抬出整個電池桶且將個別電池附接至站126處之一支架上之電池充電器。接著，機器人臂可找到經充電電池來替換舊電池，且在將桶重新插入托板車中之前將該等電池移回至該桶中。
在進一步實例中，全域控制系統150及/或電池交換站126之一單獨控制系統亦可使電池管理策略自動化。舉例而言，各電池可具有一條碼或其他識別標記，使得系統可識別個別電池。電池交換站126之一控制系統可計數個別電池已充電多少次(例如，以判定何時完全換水或空電池)。控制系統亦可追蹤哪些電池在哪些機器人器件中花費時間，之前電池花費多久 時間來在站126處再充電及有效電池管理之其他相關性質。此電池使用資訊可由控制系統用以選擇機器人操縱器之電池以給予特定行動機器人。
在額外實例中，一電池交換站126在一些情況中亦可涉及一人類操作者。舉例而言，站126可包含一裝備，其中人可在必要時安全執行手動電池更換或遞送新的電池至站以用於部署至隊伍100中。
圖2係可包含於一機器人倉庫隊伍內之一器件200之一簡化方塊圖。亦可包含在形式上與此處繪示之該等器件不同之其他器件以及其他類型之器件。如展示，器件200包含一框架202、一推進系統204、一電力供應器206、一感測器系統208、一控制系統210、周邊設備212及一電腦系統214。在其他實施例中，器件200可包含更多、更少或不同系統，且各系統可包含更多、更少或不同組件。另外，所展示之系統及組件可以任何數目之方式組合或劃分。
框架202可經組態以支撐器件200之各種組件。舉例而言，框架202可包含鋁、鈦、其他金屬/金屬合金、塑膠、複合物、木材或具有用以支撐器件200之組件之形狀及材料特性之任何其他固體材料。
推進系統204可經組態以提供器件200之動力運動。如在圖2中繪示，推進系統204包含複數個輪模組220、222、223及224。在一給定配置中，複數個輪模組可耦合至框架202。舉例而言，複數個輪模組可根據器件200之一特定組態對稱、不對稱或以任何其他配置配置。儘管圖2展示，推進系統204包含四個輪模組，但在其他實施例中，推進系統204可包含一不同數目之輪模組。舉例而言，推進系統204可包含一個、兩個、三個、五個或更多個輪模組。
輪模組220包含具有界定一輪230之一外表面之一牽引馬達232、一轉 向馬達234、一滾動編碼器242及一轉向編碼器244。
輪230可包含定位於牽引馬達之一轉子上之一或多個固體材料。此等材料可適用於執行輪230之功能，諸如塑膠、橡膠、複合物、金屬、金屬化合物等。藉由實例，輪230可經組態以沿著一直線路徑滾動，或安裝於一樞軸(例如，轉環等)上，使得輪230可與一行進方向對準。另外，在一些實例中，輪230可包含一能量吸收材料(例如，橡膠等)來促進輪230之操作及/或維護。舉例而言，輪230可包含耦合至牽引馬達232之轉子之一輪胎。
牽引馬達232可經組態以使輪230圍繞輪230之一滾動軸旋轉。因此，例如，牽引馬達232可使輪230向前或向後移動。轉向馬達234可經組態以使輪230圍繞輪230之一轉向軸旋轉。因此，例如，轉向馬達234可調整輪230之一轉向角或方向。牽引馬達232及轉向馬達234可包含馬達之任何組合，諸如一電馬達、一無刷直流電馬達、一蒸汽馬達、一斯特林(sterling)馬達、一內燃馬達或任何其他馬達。在一些實例中，牽引馬達232及/或轉向馬達234可包含多個類型之馬達。舉例而言，一電氣混合器件可包含一汽油引擎及一電引擎，其等經間歇性地啟動作為牽引馬達232(或轉向馬達234)。其他實例亦係可行的。
一滾動編碼器242可經耦合至牽引馬達232且經組態以提供指示牽引馬達232之運動及/或定向之資料。類似地，一轉向編碼器244可經耦合至轉向馬達234且經組態以提供指示轉向馬達234之運動及/或定向之資料。舉例而言，滾動編碼器242(及/或轉向編碼器244)可包含一旋轉編碼器、一軸編碼器或經組態以將牽引馬達232(及/或轉向編碼器244)之一軸之一角位置/運動轉換為一類比或數位信號(例如，資料等)之任何其他機電器 件。各種實施方案對於滾動編碼器242及/或轉向編碼器244係可能的，諸如機械(例如，含有一組同心開口環之金屬碟)、光學(例如，具有透明及不透明區域之玻璃/塑膠)、磁性(例如，包含一系列磁極之碟)、電容(例如，在編碼器內旋轉以調整兩個電極之間的電容之不對稱形狀碟)或任何其他實施方案。
在一些實例中，由滾動編碼器242及/或轉向編碼器244提供之資料可分別指示牽引馬達232及/或轉向馬達234之一位置(例如定向)改變。此外，例如，滾動編碼器242及/或轉向編碼器244可提供指示牽引馬達232及/或轉向馬達234處於一特定定向之一信號(例如，指示脈衝等)。此外，在一些實例中，由滾動編碼器242及/或轉向編碼器244提供之資料可藉由器件200處理以判定牽引馬達232及/或轉向馬達234之速度。舉例而言，除來自滾動編碼器242及/或轉向編碼器244之資料外，可藉由器件200獲得一時間量測來判定牽引馬達232及/或轉向馬達234之速度。
因此，在一些實例中，滾動編碼器242及/或轉向編碼器244可包含經組態以提供指示牽引馬達232及/或轉向馬達234之一定向改變之資料之一增量編碼器。在此等實例中，器件200可使牽引馬達232及/或轉向馬達234分別圍繞輪230之滾動軸及/或轉向軸旋轉輪230直至滾動編碼器242及/或轉向編碼器244之信號(例如，指示脈衝等)被偵測到以判定牽引馬達232及/或轉向馬達234之特定定向。
另外或替代地，在一些實例中，滾動編碼器242及/或轉向編碼器244可包含經組態以提供資料之一絕對編碼器。即使絕對編碼器未被提供電力，絕對編碼器(例如)仍可經組態以偵測牽引馬達232及/或轉向馬達234之運動/定向改變。在此等實例中，滾動編碼器242及/或轉向編碼器244可 在器件200不旋轉一給定輪的情況下提供指示牽引馬達232及/或轉向馬達234之定向之資料直至從滾動編碼器242及/或轉向編碼器244接收信號(例如，指示脈衝)。再者，在一些實例中，器件200可經組態以基於由滾動編碼器242及/或轉向編碼器244提供之資料判定一給定者之一滾動速度及/或一轉向速度。
因此，在一些實例中，推進系統204可基於輪模組220、222、223及224之控制改變器件200之一位置。舉例而言，由複數個編碼器提供之資料可經調節作為至一控制迴路(例如，控制系統210)之輸入，且控制迴路之輸出可經調節作為至複數個馬達之輸入以造成器件200之運動。
電力供應器206可經組態以提供電力至器件200之一些或全部組件。為此，電力供應器206可包含(例如)一可再充電鋰離子或鉛-酸電池。在一些實施例中，一或多個電池組可經組態以提供電力。其他電力供應材料及組態亦係可行的，諸如非可再充電電池等。舉例而言，電力供應器206可包含給器件200之一些或所有組件供電之一能量源。實例能量源可包含汽油、柴油、丙烷、其他基於壓縮氣體之燃料、乙醇、太陽能面板、電池或任何其他能量源。此外，舉例而言，電力供應器206可包含與一外部源(例如，壁插座、其他電力插座、輻射天線等)之有線(例如，電力電纜、usb電纜等)及/或無線連接(例如，能量收集天線等)來接收能量且提供電力至器件200之各種組件。另外或替代地，電力供應器206可包含燃料箱、電池、電容器、飛輪等之一組合。
感測器系統208可包含經組態以感測關於器件200所定位之一環境之資訊之數個感測器以及經組態以修改感測器之一位置及/或定向之一或多個致動器258。如展示，感測器系統208之感測器包含一全球定位系統 (GPS)250、一慣性量測單元(IMU)252、一測距單元254及一攝影機256。感測器系統208亦可包含額外感測器，包含例如，監測器件200之內部系統之感測器(諸如，一O2監測器、一燃料計、一溫度監測器等)。其他感測器亦係可行的。
GPS 250可係經組態以估計器件200之一地理位置之任何感測器。為此，GPS 250可包含經組態以估計器件200相對於地球之一位置之一收發器。GPS 250亦可採用其他形式。
IMU 252可係經組態以基於慣性加速度感測器件200之位置及定向改變之感測器之任何組合。在一些實施例中，感測器組合可包含(例如)加速計及迴轉儀。其他感測器組合亦係可行的。
測距單元254可係經組態以感測器件200定位之環境中之物件之任何感測器，諸如一RADAR(例如，使用無線電信號)、一LIDAR(例如，使用雷射)、一紅外線測距單元(例如，使用紅外線)或任何其他測距感測器。舉例而言，測距單元254可包含經組態以發射光且偵測光反射之一光源及/或一光偵測器。此外，在一些實例中，測距單元254可經組態以在一同調(例如，使用外差偵測)或一非同調偵測模式中操作。在一些實施例中，除感測物件外，測距單元254可額外經組態以感測物件之速度及/或前進方向。
攝影機256可包含經組態以擷取器件200所定位之環境之影像之任何攝影機(例如，一靜態相機、一視訊攝影機等)。為此，攝影機可採取上文描述之任何形式或可採取任何其他形式。感測器系統208可額外或替代地包含除在圖2中展示之組件外之組件。
控制系統210可經組態以控制器件200及/或其之組件之操作。為此， 控制系統210可包含一滾動單元262及一轉向單元264。
滾動單元262可包含經組態以調整推進系統204中之輪(例如，輪230等)之滾動運動之機構之任何組合。舉例而言，控制系統210可接收指令來使器件200按一特定速度橫越，且控制系統210可控制牽引馬達232以使輪230按該特定速度滾動。在一些實例中，滾動單元262可經實施為一控制迴路，該控制迴路接收來自滾動編碼器(例如，滾動編碼器242)之輸入且提供輸出信號以控制提供至牽引馬達(例如，牽引馬達232)之電力以達成輪(例如，輪230)之特定速度。實例控制迴路可包含開放迴路、閉合迴路等。舉例而言，滾動單元262可經實施為比例-積分-微分(PID)控制器。其他實例亦係可行的。
轉向單元264可包含經組態以調整推進系統204中之輪(例如，輪230等)之轉向運動之機構之任何組合。例如，類似於滾動單元262，轉向單元264可經實施為一控制迴路，該控制迴路接收來自轉向編碼器244之輸入且提供輸出以控制至轉向馬達234之電力以按一特定速度達成輪230之轉向角之一所需改變。控制系統210可額外或替代地包含除在圖2中展示之組件外之組件。
周邊設備212可經組態以容許器件200與外部感測器、其他器件、器件200之環境中之物件及/或一使用者等互動。為此，周邊設備212可包含(例如)一操縱器270、一通信系統272、一觸控螢幕274、一麥克風276及/或一揚聲器278。
操縱器270(例如)可包含經組態以操縱器件200之環境中之物件之任何操縱器(諸如一機器人臂等)。舉例而言，操縱器270可接收控制信號以與器件200之環境中之物件互動。
通信系統272可包含用以來往於外部器件接收及/或提供信號之一有線通信介面(例如，平行埠、USB等)及/或一無線通信介面(例如，天線、收發器等)。在一些實例中，通信系統272可接收用於器件100之操作之指令。另外或替代地，在一些實例中，通信系統272可提供輸出資料(諸如來自編碼器242、244之資料及/或來自感測器系統208之資料)。
觸控螢幕274可由一使用者用來輸入命令至器件200。為此，觸控螢幕274可經組態以經由電容感測、電阻感測或一表面聲波程序以及其他可能性感測一使用者之手指之一位置及一移動之至少一者。觸控螢幕274可能能夠在與觸控螢幕表面平行或共面之一方向上、在垂直於觸控螢幕表面之一方向上或兩者上感測手指移動且亦可能能夠感測施加至觸控螢幕表面之一壓力位準。觸控螢幕274可由一或多個半透明或透明絕緣層及一個或多個半透明或透明導電層形成。觸控螢幕274亦可採用其他形式。此外，在一些實例中，觸控螢幕274可經組態為用於提供來自器件200之各種組件(諸如感測器系統208)之輸出之一顯示器。
麥克風276可經組態以接收來自器件200之一使用者之音訊(例如，一語音命令或其他音訊輸入)。類似地，揚聲器278可經組態以輸出音訊至器件200之使用者。周邊設備212可額外或替代地包含除在圖2中展示之組件外之組件。
電腦系統214包含一或多個處理器280及資料儲存器282。在一些實例中，電腦系統214之一些組件可分佈遍及多個計算器件。舉例而言，資料儲存器282可包含於與器件200通信鏈接之一外部資料儲存器件中。其他實例亦係可行的。然而，為舉例，該等組件經展示且描述為電腦系統214之部分。
電腦系統214可經組態以來往於推進系統204、感測器系統208、控制系統210及/或周邊設備212之一或多者傳輸資料及接收資料。為此，電腦系統214可藉由一系統匯流排、網路及/或其他連接機構(未在圖2中展示)通信鏈接至推進系統204、感測器系統208、控制系統210及/或周邊設備212之一或多者。
電腦系統214可經進一步組態以與推進系統204、感測器系統208、控制系統210及/或周邊設備212之一或多個組件互動且控制其等。舉例而言，電腦系統214可經組態以提供指令至轉向單元264以使轉向馬達234調整輪230之轉向角(例如，定向等)。如另一實例，電腦系統214可經組態以使攝影機256擷取器件200之環境之影像。如又一實例，電腦系統214可經組態以儲存且執行用於在觸控螢幕274上顯示視覺資訊之指令。其他實例亦係可行的。
(諸)處理器280可包括一或多個通用處理器及/或一或多個專用處理器。就處理器280包含超過一個處理器而言，此等處理器可單獨或組合工作。舉例而言，(該等)處理器280之一第一處理器可操作推進系統204，且(該等)處理器280之一第二處理器可操作感測器系統208等。繼而，資料儲存器282可包括一或多個揮發性及/或一或多個非揮發性儲存組件(諸如光學、磁及/或有機儲存器)，且資料儲存器282可與處理器280完整或部分整合。
在一些實施例中，資料儲存器282可含有可由處理器280執行來執行器件200之各種功能之指令284(例如，程式邏輯)。資料儲存器282亦可含有額外指令，包含傳輸資料至推進系統204、感測器系統208、控制系統210、周邊設備212及/或器件200之任何其他組件之一或多者、接收來自其 等之資料、與其等互動及/或控制其等之指令。此外，資料儲存器282亦可儲存可包含由推進系統204中之複數個編碼器(例如，滾動編碼器242、轉向編碼器244等)提供之資料之經收集編碼器資料286。因此，在一些實例中，處理器280可執行指令284以分析經儲存之編碼器資料286且判定關於推進系統204之資訊。舉例而言，電腦系統214可基於經儲存之編碼器資料286及複數個輪(例如，輪230等)之給定配置判定複數個輪之可能定向。其他實例亦係可行的且在本發明之例示性實施例中更詳細描述。儘管未在圖2中繪示，但資料儲存器282可儲存其他資料(諸如藉由感測器系統208收集之資料及/或來自控制系統210之資料等)。電腦系統214可額外或替代地包含除在圖2中展示之該等組件外之組件。
在一些實施例中，推進系統204、感測器系統208、控制系統210及周邊設備212之一或多者可經組態以與其等各自系統內及/或外之其他組件以一互連方式工作。此外，器件200可包含除所展示之該等元件外或替代該等元件之一或多個元件。舉例而言，器件200可包含一或多個額外介面及/或電力供應器。其他額外組件亦係可行的。在此等實施例中，資料儲存器282可進一步包含可由處理器280執行以控制額外組件及/或與額外組件通信之指令(例如，指令284等)。
此外，雖然組件及系統之各者經展示為整合於器件200中，但在一些實施例中，一或多個組件或系統可經可移除地安裝至器件200或另使用有線或無線連接(例如，機械或電)連接至器件200。器件200亦可採用其他形式。
圖3A係根據一實例實施例之一馬達系統300之一俯視圖。如在圖3A中展示，馬達系統300可包含一轉向馬達302，該轉向馬達302具有定位於 一第一定子306內之一第一轉子304。轉向馬達302可經組態以使第一轉子304圍繞一轉向軸旋轉。馬達系統300亦可進一步包含一牽引馬達308，該牽引馬達308包含定位於一第二轉子(未展示)中之一第二定子(未展示)。第二轉子可包含界定一輪310之一牽引表面，且牽引馬達308可經組態以使第二轉子圍繞一滾動軸旋轉。如在圖3A中展示，牽引馬達308可經定位於第一轉子304中之一開口312內。如在圖3A中展示，第一轉子304可係環形的，使得第一轉子304之中間部分無任何材料。因而，開口312藉由自第一轉子304之一第一端延伸至第一轉子304之一第二端之一腔界定。此一組態提供開口312，牽引馬達308可經定位於其中。馬達系統300可進一步包含一輪軸314，該輪軸314經定位為與第二轉子同軸且耦合至第一轉子304。在此組態中，當轉向馬達302使第一轉子304圍繞轉向軸旋轉時，牽引馬達308圍繞轉向軸旋轉。在操作中，牽引馬達308經組態以使輪310圍繞一滾動軸旋轉以使輪310(及對應AGV)向前/向後移動。另外，轉向馬達302可經組態以使第一轉子304圍繞一轉向軸旋轉，且由於牽引馬達308經由輪軸314耦合至第一轉子304，故藉由轉向馬達302之第一轉子304之旋轉轉化為牽引馬達308之輪310之一旋轉以調整輪310之一定向(例如，轉向角)。因此，馬達系統300實現一實例AGV或其他車輛之轉向及移動兩者。
第一定子306可經耦合至一器件之一框架(例如，諸如器件200之框架202)之一底部表面。此外，馬達系統300可包含經組態以提供一電源與第一轉子304之間的一第一電連接之一第一電滑環。另外，馬達系統300可包含經組態以提供電源與第二轉子之間的一第二電連接之一第二電滑環。
圖3B係根據一實例實施例之馬達系統300之一側視圖。如在圖3B中 展示，在操作中，輪310可圍繞一滾動軸316旋轉以使輪310向前/向後移動。此外，例如，轉向馬達302可經組態以使第一轉子304圍繞一轉向軸318旋轉。如上文描述，輪軸314可經組態使得轉向馬達302使輪310圍繞轉向軸318旋轉以調整輪310之一轉向角及/或定向。此外，如在圖3B中展示，轉向軸318垂直於滾動軸316。
在圖3B中展示之實例中，轉向軸318及滾動軸316在第一轉子304之一中心320處交叉。第一轉子304經定位於第一定子306內側，此係無法從圖3B中展示之側視圖看見第一轉子304之原因。在此一實例中，馬達系統300之輪310包含兩個自由度：用以向前/向後移動輪310之滾動軸316，及用以調整輪310之一轉向角及/或定向之轉向軸318。因而，圖3B中展示之輪310係不完整的。然而，馬達系統300在此一組態中係更緊湊的，且馬達系統300之複雜度降低。
圖3C係根據另一實例實施例之馬達系統300之一側視圖。圖3C中展示之視圖從圖3B中展示之視圖旋轉90度。如在圖3C中展示，轉向軸318及滾動軸316偏斜且不交叉，使得轉向軸318與滾動軸316分隔開一偏移距離324。在此一實例中，馬達系統300之輪310包含三個自由度：用以向前/向後移動輪310之滾動軸316、用以調整輪310之一轉向角及/或定向之轉向軸318及自轉向軸318偏移之一扭轉軸326。因而，圖3C中展示之輪310係完整的。因而，輪310可瞬時在任何方向上轉動。然而，圖3C中展示之馬達系統300比圖3B中展示之實例較不緊湊，且馬達系統300之複雜度增大。在圖3B及圖3C中繪示之馬達系統300展示定位於牽引馬達308之一中線處之轉向馬達302。然而，在實例中，轉向馬達302可經定位為與牽引馬達308之中線相距一偏移距離。另外，如在圖3B及圖3C中展示，馬達系統 300之高度不超過輪310之高度。因而，馬達系統300具有一低垂直輪廓，其在空間係一顧慮之各種實施例中可能係有利的。例如，馬達系統300可用於具有可轉向叉之一托板車中。其他實例亦係可行的。
圖3D係根據一實例實施例之馬達系統300之一等角視圖。如在圖3D中展示，馬達系統300可包含一轉向馬達302，該轉向馬達302包含定位於一第一定子306中之一第一轉子304。轉向馬達302可經組態以使第一轉子304圍繞一轉向軸旋轉。如在圖3E中展示之馬達系統300之橫截面視圖中繪示，馬達系統300可進一步包含一牽引馬達308，該牽引馬達308包含定位於一第二轉子324內之一第二定子322。第二轉子324可包含界定一輪310之一牽引表面，且牽引馬達308可經組態以使第二轉子324圍繞一滾動軸旋轉。如在圖3D及圖3E中展示，牽引馬達308可經定位於第一轉子304中之一開口312內。如在圖3D及圖3E中展示，第一轉子304可係環形的，使得第一轉子304之中間部分無任何材料。因而，開口312藉由自第一轉子304之一第一端延伸至第一轉子304之一第二端之一腔界定。此一組態提供開口312，牽引馬達308可經定位於其中。馬達系統300可進一步包含一輪軸314，該輪軸314經定位為與第二轉子同軸且耦合至第一轉子304。在此組態中，當轉向馬達302使第一轉子304圍繞轉向軸旋轉時，牽引馬達308圍繞轉向軸旋轉。在操作中，牽引馬達308經組態以使輪310圍繞一滾動軸旋轉以使輪310(及對應AGV)向前/向後移動。另外，轉向馬達302可經組態以使第一轉子304圍繞一轉向軸旋轉，且由於牽引馬達308經由輪軸314耦合至第一轉子304，故藉由轉向馬達302之第一轉子304之旋轉轉化為牽引馬達308之輪310之一旋轉以調整輪310之一定向(例如，轉向角)。因此，馬達系統300實現一實例AGV或其他車輛之轉向及移動兩 者。
圖3F係根據一實例實施例之具有一馬達系統之一可轉向叉之一等角視圖。如上文描述，第一定子306可經耦合至器件之一框架。在圖3F中展示之實例中，第一定子306經耦合至一托板車之一叉326。馬達系統300因此可用於托板車之轉向及移動兩者。其他實例實施例亦係可行的。
圖4係根據一實例實施例之一方法400之一方塊圖。圖4中展示之方法400呈現一方法之一實施例，該方法可配合(例如)器件200及/或馬達系統300使用。方法400可包含藉由一或多個方塊402至404繪示之一或多個操作、功能或動作。儘管該等方塊以一循序順序繪示，但此等方塊在一些例項中可並行執行及/或以不同於本文描述之順序之一順序執行。同樣地，各種方塊可組合為更少方塊、劃分為額外方塊及/或基於所需實施方案移除。
另外，針對方法400及本文揭示之其他程序及方法，流程圖展示本實施例之一個可能實施方案之功能性及操作。就此而言，各方塊可代表一模組、一段、一製造或操作程序之一部分或程式碼之一部分，其包含可由一處理器執行以用於實施程序中之特定邏輯功能或步驟之一或多個指令。程式碼可儲存於任何類型之電腦可讀媒體(例如，諸如包含一磁碟或硬碟機之一儲存器件)上。電腦可讀媒體可包含非暫時性電腦可讀媒體，諸如在短時段內儲存資料之電腦可讀媒體(如暫存器記憶體、處理器快取區及隨機存取記憶體(RAM))。電腦可讀媒體亦可包含非暫時性媒體，諸如次級或持續長期儲存器(例如，如唯讀記憶體(ROM)、光碟或磁碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM))。電腦可讀媒體亦可係任何其他揮發性或非揮發性儲存系統。電腦可讀媒體可視為(例如)一電腦可讀儲存媒體或一有形儲存器 件。
另外，針對方法400及本文揭示之其他程序及方法，圖4中之各方塊可代表經連線以執行程序中之特定邏輯功能之電路。
在方塊402，方法400包含藉由一器件之一控制系統判定器件之一目標位置。在一個實例中，目標位置可與器件之一環境中之一物件重合。在實例內，一實例器件係一可機械操作行動器件，其具有藉由器件之一控制系統自動化之至少一些功能。如一特定實例，器件可係一AGV。此一AGV可係能夠運輸個別箱或盒之一相對小、行動機器人器件。AGV可包含輪來容許一倉庫環境內之移動。另外，AGV之一頂部表面可用來放置用於運輸之箱或其他物件。在一些實例中，頂部表面可包含旋轉輸送帶以來回於AGV移動物件。在額外實例中，AGV可藉由一或多個電池供電，該一或多個電池可在一電池充電站處快速再充電及/或可在一電池交換站處交換新的電池。在進一步實例中，AGV可額外包含未在此處特別識別之其他組件，諸如用於導航行駛之感測器。具有不同形狀及大小之AGV亦可包含於一機器人倉庫隊伍內，此可能取決於由一倉庫處理之包裝類型。
在一個實例中，判定器件之目標位置可包含器件接收指令以在目標位置處拾取一物件。在實例內，拾取一物件之指令包含可藉由器件之控制系統接收之任何類型之數位信號或資訊。在一些實例中，指令可簡單包含拾取一物件之一信號而無識別物件之其他資訊。在此等實例中，器件之控制系統可推斷拾取哪一物件或另基於器件之當前定位識別物件。控制系統亦可使用關於待拾取之物件之類型之預定準則。舉例而言，一AGV可具有僅拾取且移動箱之預定準則。在其他實例中，指令亦可包含幫助控制系 統識別待拾取之物件之資訊。舉例而言，指令可包含物件之類型(例如，一箱)、物件之一位置或其他類型之識別資訊(例如，形狀、大小、顏色、識別號碼等)。在進一步實例中，指令亦可包含指示如何拾取物件之資訊。舉例而言，指令可指示一拾取點及/或物件之哪一側以用來將物件放置於AGV之頂部表面上。
在一些實例中，可自一遠端操作者計算器件接收器件之目標位置，該遠端操作者計算器件發送一數位信號至器件之控制系統。舉例而言，遠端操作者計算器件可包含具有一可選選項(例如，一按鈕或選單項)以將器件之控制轉交給局部自動化系統以完成一物件之拾取之一圖形使用者介面。在一些實例中，使用者介面亦可實現傳送其他類型之資訊以包含於指令中，諸如物件之識別(例如，藉由在一螢幕上點選或選擇物件)及/或物件上哪一點來用作一拾取點。
在進一步實例中，可替代地自一遠端自動化系統接收器件之目標位置。舉例而言，可自一機器人倉庫隊伍之一全域控制系統(諸如參考圖1B描述之全域控制系統150)接收指令。在此等實例中，全域控制系統可控制器件以導航行駛靠近待拾取之一物件(例如，使用環境之一全域地圖)，此後將控制轉移至控制系統以用於自動化最終器件靠近及物件拾取。
在方塊404處，方法400包含藉由器件之控制系統操作器件之複數個輪以使器件導航行駛至目標位置。複數個輪之各者可類似於上文相對於圖3A至圖3C描述之馬達系統300組態。因而，複數個輪之各者可包含一轉向馬達，該轉向馬達包含定位於一第一定子內之一第一轉子。轉向馬達可經組態以使第一轉子圍繞一轉向軸旋轉。此外，複數個輪之各者可包含一牽引馬達，該牽引馬達包含定位於一第二轉子內之一第二定子。第二轉子可 包含一牽引表面，且牽引馬達可經組態以使第二轉子圍繞一滾動軸旋轉。牽引馬達經定位於第一轉子中之一開口內。此外，複數個輪之各者可包含一輪軸，該輪軸經定位為與第二轉子同軸且耦合至第一轉子，使得當轉向馬達使第一轉子圍繞轉向軸旋轉時，牽引馬達圍繞轉向軸旋轉。
另外，方法400可進一步包含藉由器件從耦合至轉向馬達之一第一編碼器接收指示一給定輪之轉向軸之運動及定向之資料。方法400可進一步包含藉由器件從耦合至牽引馬達之一第二編碼器接收指示給定輪之滾動軸之運動之資料，其中操作器件之複數個輪以使器件導航行駛至目標位置係基於自編碼器接收之資料。在一個實例中，一滾動編碼器可經耦合至牽引馬達且經組態以提供指示牽引馬達之運動及/或定向之資料。類似地，一轉向編碼器可經耦合至轉向馬達且經組態以提供指示轉向馬達之運動及/或定向之資料。在此等實例中，滾動編碼器及/或轉向編碼器可在器件不旋轉一給定輪的情況下提供指示牽引馬達及/或轉向馬達之定向之資料直至從滾動編碼器及/或轉向編碼器接收信號(例如，指示脈衝)。再者，在一些實例中，器件可經組態以基於由滾動編碼器及/或轉向編碼器提供之資料判定一給定者之一滾動速度及/或一轉向速度。
本發明不限於本申請案中所描述之特定實施例(其等旨在作為各種態樣之繪示)。熟習此項技術者將瞭解，可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下做出許多修改及變動。熟習此項技術者自先前描述將明白在本發明之範疇內除本文中所列舉之方法及裝置外在功能上等效之方法及裝置。此等修改及變動旨在落於隨附申請專利範圍之範疇內。
以上實施方式參考附圖描述所揭示系統、器件及方法之多種特徵及功能。在圖中，除非上下文另有指示，否則類似符號通常識別類似組件。 本文及圖中描述之實例實施例並不意謂係限制性的。在不脫離本文呈現之標的之精神或範疇的情況下，可利用其他實施例，且可做出其他改變。易於理解，如本文中大致描述且在圖中繪示之本發明之態樣可以各種不同組態配置、替換、組合、分離且設計，所有該等組態皆在本文中明確預期。
代表資訊之一處理之一方塊可對應於可經組態以執行一本文描述之方法或技術之特定邏輯功能之電路。替代地或另外，代表資訊之一處理之一方塊可對應於一模組、一段或程式碼之一部分(包含相關資料)。程式碼可包含可由一處理器執行以實施方法或技術中之特定邏輯功能或動作之一或多個指令。程式碼及/或相關資料可儲存於任何類型之電腦可讀媒體(諸如包含一磁碟或硬碟機或其他儲存媒體之一儲存器件)上。
電腦可讀媒體亦可包含非暫時性電腦可讀媒體，諸如在短時段內儲存資料之電腦可讀媒體(如暫存器記憶體、處理器快取區及隨機存取記憶體(RAM))。電腦可讀媒體亦可包含在更長時段內儲存程式碼及/或資料之非暫時性電腦可讀媒體，諸如次級或持續長期儲存器(例如，如唯讀記憶體(ROM)、光碟或磁碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM))。電腦可讀媒體亦可係任何其他揮發性或非揮發性儲存系統。一電腦可讀媒體可視為(例如)一電腦可讀儲存媒體或一有形儲存器件。
再者，代表一或多個資訊傳輸之一方塊可對應於相同實體器件中之軟體及/或硬體模組之間的資訊傳輸。然而，其他資訊傳輸可在不同實體器件中之軟體模組及/或硬體模組之間。
圖中展示之特定配置不應視為係限制性的。應理解，其他實施例可包含多於或少於一給定圖中展示之各元件。此外，可組合或省略所繪示元件之一些。此外，一實例實施例可包含未在圖中繪示之元件。
雖然本文中已揭示各種態樣及實施例，但熟習此項技術者將瞭解其他態樣及實施例。本文揭示之各種態樣及實施例係出於繪示之目的且並非意欲係限制性的，其中真實範疇由以下申請專利範圍所指示。

Claims (20)

  1. 一種馬達系統，其包括：一轉向馬達，其包含定位於一第一定子內之一第一轉子，其中該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉；一牽引馬達，其包含定位於一第二轉子內之一第二定子，其中該第二轉子包含界定一輪之一牽引表面，其中該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且其中該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內；及一輪軸，其經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。
  2. 如請求項1之馬達系統，其進一步包括：一第一編碼器，其經耦合至該轉向馬達以提供指示該轉向軸之運動及定向之資料；一第二編碼器，其經耦合至該牽引馬達以提供指示該滾動軸之運動之資料；及一控制器，其經組態以基於由該第一編碼器提供之該資料及由該第二編碼器提供之該資料識別該轉向軸之該運動及該滾動軸之該運動。
  3. 如請求項2之馬達系統，其中該第一編碼器經組態以提供指示該轉向 馬達處於一第一定向之一第一信號，其中該第二編碼器經組態以提供指示該牽引馬達處於一第二定向之一第二信號，其中該控制器經組態以使該轉向馬達旋轉該輪直至該第一編碼器提供該第一信號，且其中該控制器經組態以使該牽引馬達旋轉該輪直至該第二編碼器提供該第二信號。
  4. 如請求項2之馬達系統，其中該控制器經組態以回應於該控制器使該轉向馬達旋轉該輪而基於來自該第一編碼器之該資料判定該轉向馬達之一第一速度，其中該控制器經組態以回應於該控制器使該牽引馬達旋轉該輪而基於來自該第二編碼器之該資料判定該牽引馬達之一第二速度，且其中該控制器經組態以亦基於該等判定速度識別該轉向軸之該運動及該輪之該滾動軸之該運動。
  5. 如請求項1之馬達系統，其中該轉向軸垂直於該滾動軸。
  6. 如請求項1之馬達系統，其中該轉向軸及該滾動軸在該第一轉子之一中心處交叉。
  7. 如請求項1之馬達系統，其中該轉向軸及該滾動軸偏斜且不交叉，使得該轉向軸與該滾動軸分隔開一偏移距離。
  8. 如請求項1之馬達系統，其進一步包括：一第一電滑環，其經組態以提供一電源與該第一轉子之間的一第一電連接；及一第二電滑環，其經組態以提供該電源與該第二轉子之間的一第二電連接。
  9. 如請求項1之馬達系統，其中該轉向馬達經定位於該牽引馬達之一中線處。
  10. 如請求項1之馬達系統，其中該馬達系統之一高度不超過該輪之一高度。
  11. 一種馬達器件，其包括：一框架，其包含一頂部表面及一底部表面；複數個輪，其等經耦合至該框架之該底部表面，其中該複數個輪之各者包括：一轉向馬達，其包含定位於一第一定子內之一第一轉子，其中該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉，且其中該第一定子經耦合至該框架之該底部表面；一牽引馬達，其包含定位於一第二轉子內之一第二定子，其中該第二轉子包含一牽引表面，其中該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且其中該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內；及一輪軸，其經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉；及一控制器，其經組態以操作該複數個輪之各者之該轉向馬達及該牽引馬達以便使該器件在一環境內導航行駛。
  12. 如請求項11之馬達器件，其進一步包括：一第一編碼器，其經耦合至該轉向馬達以提供指示該轉向軸之運動及定向之資料；一第二編碼器，其經耦合至該牽引馬達以提供指示該滾動軸之運動之資料；及一控制器，其經組態以基於由該第一編碼器提供之該資料及由該第二編碼器提供之該資料識別該轉向軸之該運動及該滾動軸之該運動。
  13. 如請求項12之馬達器件，其中該第一編碼器經組態以提供指示該轉向馬達處於一第一定向之一第一信號，其中該第二編碼器經組態以提供指示該牽引馬達處於一第二定向之一第二信號，其中該控制器經組態以使該轉向馬達旋轉該輪直至該第一編碼器提供該第一信號，且其中該控制器經組態以使該牽引馬達旋轉該輪直至該第二編碼器提供該第二信號。
  14. 如請求項12之馬達器件，其中該控制器經組態以回應於該控制器使該轉向馬達旋轉該輪而基於來自該第一編碼器之該資料判定該轉向馬達之一第一速度，其中該控制器經組態以回應於該控制器使該牽引馬達旋轉該輪而基於來自該第二編碼器之該資料判定該牽引馬達之一第二速度，且其中該控制器經組態以亦基於該等判定速度識別該轉向軸之該運動及該輪之該滾動軸之該運動。
  15. 如請求項11之馬達器件，其中該複數個輪之一給定輪之該轉向軸垂直於該複數個輪之該給定輪之該滾動軸。
  16. 如請求項11之馬達器件，其中該複數個輪包括四個輪。
  17. 一種車輛轉向及移動之控制方法，其包括：藉由一器件之一控制系統判定該器件之一目標位置；藉由該器件之該控制系統操作該器件之複數個輪以使該器件導航行駛至該目標位置，其中該複數個輪之各者包括：一轉向馬達，其包含定位於一第一定子內之一第一轉子，其中該轉向馬達經組態以使該第一轉子圍繞一轉向軸旋轉；一牽引馬達，其包含定位於一第二轉子內之一第二定子，其中該第二轉子包含一牽引表面，其中該牽引馬達經組態以使該第二轉子圍繞一滾動軸旋轉，且其中該牽引馬達經定位於該第一轉子中之一開口內；及一輪軸，其經定位為與該第二轉子同軸且耦合至該第一轉子，使得當該轉向馬達使該第一轉子圍繞該轉向軸旋轉時，該牽引馬達圍繞該轉向軸旋轉。
  18. 如請求項17之車輛轉向及移動之控制方法，其進一步包括：藉由該器件從耦合至該轉向馬達之一第一編碼器接收指示一給定輪之該轉向軸之運動及定向之資料；及藉由該器件從耦合至該牽引馬達之一第二編碼器接收指示該給定 輪之該滾動軸之運動之資料，其中操作該器件之該複數個輪以使該器件導航行駛至該目標位置係基於從該第一編碼器接收之該資料及從該第二編碼器接收之該資料。
  19. 如請求項17之車輛轉向及移動之控制方法，其中該轉向軸垂直於該滾動軸。
  20. 如請求項17之車輛轉向及移動之控制方法，其中該轉向軸及該滾動軸偏斜且不交叉，使得該轉向軸與該滾動軸分隔開一偏移距離。
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