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用于在倾斜的运输车道上起动无人驾驶运输车辆的方法与流程

文档序号:24940794发布日期:2021-05-04 11:33
用于在倾斜的运输车道上起动无人驾驶运输车辆的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于在倾斜的运输车道上起动无人驾驶运输车辆的方法,一种根据权利要求9和10的上述方法的应用以及一种根据权利要求11所述的无人驾驶运输系统。



背景技术:

本发明基于分拣系统领域。分拣系统基于预设的区分标准辨识按不规则的顺序到达的、不均匀形成的且分散的单件货物,例如(邮局中的)包裹、(航站楼中的)行李件或(邮售商店中的)代销商品,并且将其分发到确定的目标上。这种分拣系统由分拣设备构成,所述分拣设备借助于在分拣设备或分拣系统中所属的控制装置中实施的对应的有组织的流程和所匹配的运行策略来确保分拣系统的系统功能。

分拣设备在此是分拣系统的技术部分并且由将单件货物分发到目标上的一个或多个分拣机以及上游和下游的功能区域如单件货物的运进和运出构成。

这种分拣机本身由用于待分发的单件货物的输入装置、分发输送装置和最终位置/目标位置构成。分拣机根据单件货物重量实现直至超过15000件/小时的单件货物分拣能力。单件货物的常见的最大重量在大约20kg至60kg,在各个分拣系统中也直至150kg。

在根据标准,即占用类型,单件货物的输出工作原理和输送技术原理,技术定向地分类分发输送装置的情况下,所述分发输送装置尤其可以与交叉带式技术和斜盘式技术、短交叉带式输送装置或交叉带式分拣机和斜盘式输送装置进行区分。

交叉带式输送装置或交叉带式分拣机从来源[4]中已知。

替代连接成闭合的链的运输元件,越来越多地使用无人驾驶的自主的运输车辆,如其作为ftf、agv或作为“移动机器人”已知:

ftf无人驾驶运输车辆,来源[2];

agv自动导引车,来源[1];

移动机器人,来源[3]。

上述车辆在下文中总地以术语“无人驾驶运输车辆ftf”或简短地以“ftf”表示。所述无人驾驶运输车辆在上述使用领域中达到直至大约3m/s的速度。在特别的条件下,对于所述ftf也设有更高的速度。空间通畅地,大多水平地实现路段导引。替代十字路口,架设所谓的高架桥,以便能够实现尽可能无碰撞的且无拥堵的运行。在更大的航站楼中,对于无人驾驶运输车辆设有多个层。上述高架桥或从一层至另一层的行驶引起,必须克服直至5m的高度差,而且向上和向下。

即使周密地调节多个这种ftf,也不能够在运行上排除停车状态。现在,如果这种ftf处于倾斜的车道部段上,这提出对于驱动装置的功率的显著要求。出于车辆上的电池的容量原因以及也出于经济原因,不能简单地提高驱动装置的功率来确保在倾斜的车道上的起动。在此,多个这种ftf的同步的重新起动非常重要。

无人驾驶车辆ftf的驱动装置的尺寸确定需要复杂的分析。在设计也应在两个方向上应对坡度(=倾斜的车道部段)的车辆时,必须考虑不同的负载状态。在此,存在必须强制性控制的情况:被监控的安全区域必须同样地对应于在装载情况下的最大允许的制动路径,而且也向下时。

-运动学的要求,其必须借助于所选择的驱动装置控制,如例如在额定速度时的最小坡度、最小加速度。

从所述关键数据中必要时得出满足条件的驱动装置,但是在各个情况下可能达到其极限,如例如在倾斜的车道部段上停止(在坡度中停止)以及在上述车道部段中重新起动。

在图5中示出用于ftf的驱动装置的尺寸确定以用于在坡度中起动的流程图。

常见措施,如降低坡度、提高驱动装置中的功率储备、减少载重,要么不切实际要么具有经济上不可承受的显著的额外耗费。



技术实现要素:

因此,本发明所基于的目的在于,说明一种用于在倾斜的运输车道上起动无人驾驶运输车辆的方法,而不必使驱动装置尺寸过大并且不必忍受对于车道的布局设计而言巨大的限制。

所述目的通过在独立权利要求中说明的措施实现。本发明的有利的设计方案在其他权利要求中说明。

根据本发明的用于在倾斜的运输车道上起动无人驾驶运输车辆ftf的方法基于如下ftf:所述ftf

-具有用于探测运输车道相对于运输车辆的倾斜方向的机构,并且

-具有可控的转向驱动装置。

根据本发明的方法的特征在于如下方法步骤:

i)基于探测到的倾斜方向操控转向驱动装置以进行起动,使得运输车辆在与倾斜方向不同的方向上起动;

ii)在达到无人驾驶运输车辆的预设的最小速度之后,调整转向驱动装置,使得运输车辆在倾斜方向上继续行驶。

从所述根据本发明的方法中可以附加地得出在下文中列举的优点。

在起动方向上以相对于倾斜方向的起动方向角的起动可以以两种不同的方式实现,所述两种不同的方式可以根据应用领域自由选择:

i)ftf在重新起动时不需要改变其相对于倾斜方向的定向,因为ftf的转向驱动装置能够从原位转动至少±90°。不需要更大的转动范围,因为这可以以转向驱动装置的驱动轮的方向变化实现。因此,在转向驱动装置以相对于倾斜方向设置的起动方向角旋转之后并且在以扭矩对应地加载驱动轮之后,ftf可以在不改变ftf的定向的情况下起动,这也之后在至倾斜方向的行驶过渡中适用。

ii)然而,基于转向驱动装置的自由可设定性也可行的是,ftf在起动之前以相对于倾斜方向预设的起动方向角转动。所述转动可以通过操纵转向驱动装置及其所属的轮作为虚拟差速传动装置来实现。所述转动可以在履带式车辆的情况下设想,其履带在相反的方向上被操纵。对于这种情况,无人驾驶运输车辆优选地具有在角部(假定矩形平面图)的4个支撑辊以及在中部的两个平行设置的转向驱动装置。通过以扭矩反向加载驱动轮,得出对应的起动方向角或所述反向加载对应于上述虚拟差速传动装置。

随着达到最小速度,ftf达到对应的动能,使得可以开始相对于倾斜方向的方向变化。由此,不需要提高用于在坡度中起动的驱动功率。每个起动包括所谓的启动转矩,如例如轮胎挤压力、支承面的暂时压扁。只要克服所述启动转矩并且以相对于倾斜方向的起动方向角实现预设的最小速度,则驱动元件被调整成,使得ftf在倾斜方向上继续行驶。优选地连续实现横向于倾斜方向的所述方向变换。预设的最小速度优选地处于发动机的最佳转速范围中。

上述相对于倾斜方向的起动方向角优选地处于90°至大约45°的范围中。90°至大约110°的范围中的起动角是绝对有意义的。起动由此变得容易,因为在所述方向上重力附加地作为加速度分量。上述90°至大约110°等效于结合驱动轮的方向变化转动-90°至大约-70°。

附图说明

本发明在下文中根据附图例如详细阐述。

在此示出:

图1示出多个无人驾驶车辆沿着倾斜的运输车道的示图;

图2示出用于为了在倾斜的运输车道上实行所述方法布置驱动元件和ftf的支撑辊的实例;

图3示出用于在倾斜的运输车道上在无人驾驶车辆的定向不变化的情况下起动的运动过程;

图4示出用于在倾斜的运输车道上在无人驾驶车辆的定向变化的情况下起动的运动过程;

图5示出用于ftf的驱动装置的尺寸确定以用于在倾斜的运输车道上起动的流程图。

具体实施方式

图1示出多个无人驾驶车辆沿着具有倾斜的运输车道部段的运输路段的示图。倾斜的运输车道部段的坡度通过倾斜角或坡度角α以及用于替代十字路口的高架桥或用于行驶到其他运输层上的待克服的高度h来定义。对于高度h的典型的值处于大约5m并且对于倾斜角α的典型的值处于大约8°至20°的范围中。所示出的多个ftf也应示出,在根据运行条件停止时,不仅多个单个车辆必须在坡度中再次起动,而且多个ftf必须经由更大的运输车道部段1、1同步起动。在不同步起动的情况下,出现待运输的单件货物的吞吐量的完全显著的降低。这种现象在轨道交通中在所谓的拥堵缓解的情况下充分已知。在图1中分别突出水平的运输方向d和倾斜的运输方向d。无人驾驶运输车辆10分别承载单件货物11。这些单件货物在各种情况下是不同重量和不同大小的,从而是不同尺寸的,如这能从图1中获知。每个运输车辆10具有:转向驱动装置12或驱动轮12;以及具有各一个转动轴线16的支撑辊13。转向驱动装置12或驱动轮12以及支撑辊13关于运输车辆10对于运输方向预设是可转动。以1或1标示水平的或倾斜的运输车道。

图2示出具有转向驱动装置12和支撑辊13的无人驾驶运输车辆10的平面图。这种设置是纯示例性的,在来源[2]中示出其他设置,例如ftf的拐角处的四个支撑辊13以及ftf的矩形平面图的内部中的两个相对设置的驱动辊12。

在图3中示出在ftf沿着运动轨迹s的定向不显著变化的情况下用于在倾斜的运输车道路段1上起动的运动过程。根据横向于倾斜方向起动,起动方向角β(对于在图3中未示出的运动轨迹s)为90°。ftf的方向轴线14保持基本上平行于倾斜方向d。在此主要意味着,所述平行性除了动态效果外始终保持不变。车道宽度以参量b说明并且车辆宽度以参量b说明。假定ftf必须停在位置10。为了起动,转向驱动装置12转动90°并且随后驱动轮通过控制装置由发动机驱动,使得ftf首先横向于倾斜方向d运动。在达到预设的最小速度之后,至少驱动元件12稍微转动,使得ftf进一步运动到位置10”,ftf驶过弧线s并且在达到方向d时驱动元件被调整为,使得ftf笔直地在方向d上继续行驶,参见位置10”。在图3中纯示例性附加地示出运动轨迹s",其中起动方向角β大约为60°。

在图4中示出用于在倾斜的运输车道1上在ftf的定向变化的情况下起动的运动流程,ftf的定向以方向轴线14说明。车道宽度又以参量b说明并且车辆宽度以参量b说明。车道的边缘不应理解为在此类似于在市郊道路情况下存在隔墙,而是在道沿不设有护栏或墙。护栏或墙壁的这种缺少在本发明的所述实施方式中在无人驾驶车辆转动时是重要的:在转动时,车辆10的角部也可以处于车道宽度b的车道带之外。即使在ftf的定向变化的情况下的运动过程中,以不等于90°的起动方向角β的起动也是可行的(未在图4中示出)。

无人驾驶运输系统fts是具有自动控制的车辆的内部运行的、过道受限制的输送系统,其首要目的是材料运输,而不是人员运输。fts基本上由以下部件构成(因此引用[2]):

-主控制装置的一个或多个无人驾驶运输车辆;

-用于确定方位和检测位置的装置;

-用于传输数据的装置。

ftf由中央控制装置操控,并且对于导航提供中央的如车辆固有的机构。虽然,运输车道1、1的拓扑可存储在主控制装置中,然而符合目的地提出,以前述方法横向于坡度方向起动的每个ftf具有用于探测倾斜方向d的机构。在图1中示出具有恒定倾斜角α的均匀倾斜。在实际中,可以出现不同的倾斜角α、α”、…。对于ftf的驱动的所谓的基本尺寸规定最大允许的倾斜角αmax,所述最大允许的倾斜角在布置分拣或运输设备时被严格遵守。上述不同的倾斜角α、α”在此必须满足条件

α<αmax和α”<αmax。

附加地,所述车辆固有的机构,即位置传感器,也还可以探测倾斜角α。倾斜方向d的探测是重要的,以便转向驱动装置12在起动之前或在起动时置于可以使ftf以相对于倾斜方向d的起动方向角β起动的那个位置。在主控制装置中并非在任何情况下都确保倾斜方向d的探测的所需精度,因为那些数据作为设备数据存储并且不包括实时数据。

本发明也可以用于特殊情况:不能够防止也在运输车道1上突发出现相对小的若干厘米的障碍物。现在,如果由这种小的障碍物阻挡ftf并且由此阻碍在运输方向d上正常起动,则ftf的本地控制装置可以开启在相对于运输方向d的预设的起动方向角β上的起动。通过驱动元件12相对于运输方向d转动起动方向角β的,由此可以绕行相关的障碍物。

因此,在90°至大约110°的范围中的起动方向角β是特别有利的,因为重力辅助起动。替代90°至大约110°的起动方向角β,也可以在同时设定驱动轮12的反向的情况下设置大约-70°至-90°的范围中的起动方向角β。

多个ftf的同步起动可以如下构造:因为每个ftf具有用于探测运输车道1相对于运输车辆10的倾斜方向d的机构,从而也具有用于探测运输车道1的倾斜角α的机构,所以可以提出,处于水平运输车道上的那些ftf正常起动,即以起动方向角β=0起动。

由于在无人驾驶运输系统中的暂时改装可以出现如下情况:探测到的倾斜角α大于基于功率的尺寸确定对于转向驱动装置最大允许的倾斜角。为此,将探测到的倾斜角α与对于驱动转向驱动装置最大允许的倾斜角进行比较。如果探测到的倾斜角α大于最大允许的倾斜角,则在起动之后操控转向驱动装置12,使得无人驾驶车辆蜿蜒形地一直继续行驶,直至探测到的倾斜角α小于最大允许的倾斜角。

附图标记列表、词汇表

1运输路段,运输车道

1倾斜的运输路段,倾斜的运输车道

10无人驾驶运输车辆ftf

10、10”、10”、10””ftf在坡度中起动时的依次位置

11单件货物

12转向驱动装置,所驱动的轮,驱动元件

13支撑辊,可转动的支撑辊

14运输车辆的方向轴线

15转向驱动装置或支撑辊的转动轴线

16所驱动的轮12或轮13的轮轴线

α坡度角度;倾斜角

β相对于倾斜方向的起动方向角

b车道宽度

bftf宽度

d运输方向

d在坡度中的运输方向,倾斜方向

h高度

s在坡度中起动时的运动轨迹

s"在坡度中以起动方向角β<90°起动时的运输路径

ftf无人驾驶运输车辆

fts无人驾驶运输系统

引用文件和参考文献列表

[1]agv

https://en.wikipedia.org/wiki/automatedguidedvehicle

[2]ftf

https://de.wikipedia.org/wiki/fahrerlosestransportfahrzeug

[3]移动机器人

https://en.wikipedia.org/wiki/mobilerobot

[4]交叉带式分拣机

https://de.wikipedia.org/wiki/quergurtsorter

再多了解一些
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