设置用于无驾驶员的自主行动的运行的地面运输工具的制作方法

本发明涉及一种用于待输送的负载的无驾驶员的、自主行动的地面运输工具（自动导引运输工具、agv）。本发明尤其应用于输送负载的机器人运输工具。还包括升降式地面运输工具和非堆叠式升降车及其组合。

背景技术：

随着自动化技术的进步，对负载的操作越来越重要。

当地面运输工具提升待输送的负载以进行输送时，必须确保负载在输送期间保持在固定的位置，或者负载的滑动不会导致不安全状态。例如，可以通过以下方式防止负载的滑动：

1）形状锁合的容纳装置（锁定装置），其在装载之后和在运输工具开始运动之前被激活，或者

2）力锁合的容纳部。

变型1）可以完全防止（在相应的正确设计的情况下）滑动。变型2）基于装载货物的法向力，因此，由于不是在所有行驶情况下都可预见的动态力而带来不安全性。因此，例如由于地面起伏或在斜坡到平面的过渡处可能出现反作用于法向力的惯性力。如果该惯性力大到足以抵消或至少显著减小法向力，则负载会从所规定的位置运动出来。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务在于，提供一种被设置用于无驾驶员的、自主行动的运行的地面运输工具，该地面运输工具减轻或者甚至避免所述缺点。特别地，应当以结构上简单的方式实现防止通过输送货物的滑动而引起的不安全的状态。这一点尤其是当输送货物支承在滚子上时也应得到确保。此外，在滑动的情况下，应可靠地停止地面运输工具的运动。

这些任务利用根据独立表述的权利要求的地面运输工具来解决。本发明的其它设计方案在从属权利要求中给出。应当指出的是，特别是结合附图的描述实施本发明的其他细节和改进方案，这些细节和改进方案可以与权利要求中的特征组合。

如下一种地面运输工具有助于此，该地面运输工具被设置用于无驾驶员的、自主行动的运行，其具有一个用于待输送的负载的装载区域并且至少包括：

-控制系统，其控制和操纵所述地面运输工具，

-测评单元，其产生用于使地面运输工具停住的信号，

其中，用于识别负载在装载区域中的布置方式的探测装置连接到控制系统上，并且其中，探测装置包括冗余的传感器系统。

在此提出的地面运输工具的优点是，连续地监控装载货物的方位，识别负荷的运动并且可以安全地使运输工具停住，从而不会产生对周围物体的危害。尤其通过附加地监控负载位置实现提高的安全性。其它优点体现于，在相对于已知的形状锁合的容纳装置的相同的安全性的情况下，降低成本并且消除磨损（尤其是通过省去用于锚固负载的机械部件和所属的执行器件以及（重新）利用现有的传感器件）。

无驾驶员的地面运输工具可以是指确定用于主动行驶的动力驱动的运输工具，必要时包括任意的挂车。为此，地面运输工具可以与地面中或周围环境中的、预先给定行驶路线的引导系统配合作用。

“负载”是指待操作的物体，包括其质量、尺寸、状态和/或布置方式。负载可以（仅）由装载货物组成。负载还可以包括装载货物和用于装载货物的输送装置，例如输送车、托盘、手推车（bodenroller）等。能够由地面运输工具实施的“负载操作”尤其理解为提升、下降、负载转移和/或负载处理。

控制系统具有自动的装置作为内容物，该自动的装置控制（例如激活/去激活）并且操纵（必要时通过传感器监控）地面运输工具及其所属的装置。无驾驶员的地面运输工具的系统包括如下控制系统，该控制系统可以是地面运输工具的一部分和/或与其分开。控制系统可以包括如下计算单元，该计算单元设置在地面运输工具中或地面运输工具上。

测评单元与传感器系统优选导电地和传导数据地连接并且设置用于处理其信号。测评单元尤其设置用于对地面运输工具的传感器系统的数据进行分析，使得尤其是负载可以关于其相对于地面运输工具的装载区域的方位/位置被明确地检测或确定。在测评单元中确定的方位可以利用预先给定的（例如存储的和/或设定的）参数来调整和/或影响，其中，然后也将调控信号传送给控制装置并且在此可以通过测评单元来影响地面运输工具的运行。测评单元可以是单独的（电子）设备，但测评单元也可以是用于操控地面运输工具本身的控制系统的一部分。在测评单元和控制器以及传感器系统之间的（至少）一个传导数据的连接可以有线或无线地实现。

探测装置设置用于产生表示装载状态和/或装载状态的变化的信号。该信号可以由测评单元解释并且引起给控制系统的指令，通过该控制系统，地面运输工具可以借助于制动系统在预先给定的运行条件下停住，尤其是在固定部件（部分地）离开地面运输工具和/或负载（部分地）离开尤其是装载区域和/或撞到人员之前停住。用于识别负载的布置方式、特别是负载的滑动和/或用于负载的定位的探测装置连接到测评单元和/或控制装置上。

探测装置包括至少一个设置为故障安全的、冗余的传感器系统。“冗余的”在上下文中尤其是指，存在至少2个（独立的和/或必要时不同类型的）探测机构或传感器。这些探测机构或传感器尤其是这样设置，使得它们可以完全地并且相互独立地实施其测量功能或信号发送。

优选地，控制系统包括用于所期望的行驶方向和速度的控制单元、用于运动的控制单元和用于地面运输工具的安全性的控制单元。第一控制单元（机械手控制单元、robotcontrolunit，rcu）、第二控制单元（运动控制单元、motioncontrolunit，mcu）和第三控制单元（安全性控制单元、safetycontrolunit，scu）优选是控制系统的组成部分。

有利地，传感器系统包括至少一个感应式传感器。感应式传感器可以构造为感应式接近启动器或感应式位移传感器。

优选地，感应式传感器是接近传感器。适宜地，感应式传感器在装载区域的邻接区域中或在装载区域的附近布置在地面运输工具的向后的端部上。感应式传感器可以探测地面运输工具上的装载货物、地面运输工具上的输送车（“滑动台架、dolly”）或布置在输送车上的装载货物。

优选地，感应式传感器具有固有的安全功能（所谓的“安全的”传感器）。这样设置的感应式安全传感器例如可以被保护免受电缆断裂或者能够实现对其功能的连续检验。因此，该传感器可以包括至少2条测量线路和/或传感器单元，从而存在故障保护。

有利地，存在由不带有固有的安全功能的“简单”感应式传感器和激光扫描仪构成的组合。激光扫描仪利用激光来扫描预先给定的周围区域。在此，由扫描仪发射激光射束，该激光射束然后被周围环境、物体或障碍物再次反射并且由接收光学器件再次接收。在此，激光可以通过被枢转的偏转镜转向。确定并且测评激光从扫描仪到重新接收的运行时间，其中，由此可以推断出到扫描区域中的障碍物的距离。也可以生成一种“图像”，其具有多个所检测的物体彼此间的相对方位。由此也可以对周围环境进行更为复杂的分析。传感器系统在此可这样设置，使得感应式传感器（部分地）监控装载区域并且激光扫描仪（部分地）监控邻接的周围区域。通过这种方式也设置“冗余的”系统。

激光扫描仪优选地布置在地面运输工具的后部并且必要时朝向返回行驶区域定向。

适宜地，具有安全功能的感应式传感器或由没有安全功能的感应式传感器和激光扫描仪构成的组合连接到第三控制单元（scu）上。

优选地，第二控制单元和第三控制单元设置用于识别滑动的负载并且使地面运输工具停住。

有利地，测评单元集成到控制系统中。

优选地，负载包括装载货物和/或用于装载货物的输送车。

通过在此提出的地面运输工具，滑动的负载被行驶控制装置和安全控制装置识别并且导致运输工具停住。可选方案1规定位于装载面的后部或位于装载区域的边缘处的“安全的”感应式接近传感器。可选方案2体现于测评位于装载面的后部或位于装载区域的边缘处的“简单的”感应式接近传感器与后部的激光扫描仪的传感器组合。

因此，地面运输工具也可以实施为具有用于数据处理的系统，该系统包括用于利用冗余的控制系统来实施方法的上述步骤的器件。尤其地，该系统设置成特别是在使用测评单元的情况下借助于冗余的控制系统来确定负载相对于装载区域的方位和/或位置的变化，其中，在确定（可预先给定的）不允许的变化时，促使（无延迟地）停止地面运输工具的行驶。

作为预防措施，应当指出，通常仅为了区分而用数字（“第一”、“第二”、…）表示元件，并且不需要预先给定元件的依赖性或顺序。关于传感器，这意味着例如，它们的安装（固定的、跟随的）和/或位置（在载体、夹具等上）可以独立于名称自由地选择或根据技术环境予以选择。

附图说明

下面借助于附图详细说明本发明和技术领域。在此，相同的构件以相同的附图标记标识。附图是示意性的并且不是为了说明尺寸比例而设置的。参照一个附图的各个细节所阐述的说明是可提取的并且可以与来自其它附图或前述说明的情况自由组合，除非对于本领域技术人员一定得出其它情况或者明确禁止这样的组合。示意性地示出：

图1示出了具有控制系统和探测装置的无驾驶员的、自主行动的地面运输工具的俯视图；

图2示出了具有控制系统的框图，在该控制系统上连接有感应式传感器、激光扫描仪、测评单元、第一马达、第二马达和额定值存储器；

图3示出了具有装载的负载和带有固有的安全功能的感应式传感器的根据图1的地面运输工具的侧视图；并且

图4示出了如图3所示的地面运输工具的侧视图，但其具有一个不带有固有的安全功能的感应式传感器并且具有一个激光扫描仪。

具体实施方式

图1示出无驾驶员的、自主行动的地面运输工具1的俯视图，该地面运输工具具有控制系统3以及冗余的传感器系统7，该传感器系统包括负载传感器6（方位传感器）和激光扫描仪8。

在此提出的地面运输工具1具有用于待输送的负载2（也参见图3和图4）的装载区域1.1并且至少包括控制和操纵地面运输工具的控制系统3和如下测评单元4（也参见图2），所述测评单元可以产生或引起用于使地面运输工具1停住的信号。用于识别负载2的布置方式的探测装置5（也参见图2）连接到控制系统3上，其中探测装置5包括作为负载传感器6的感应式传感器和激光扫描仪8。控制系统3包括用于期望的行驶方向和速度的第一控制单元9、用于运动的第二控制单元10和用于地面运输工具1的安全性的第三控制单元11。用12表示用于地面运输工具1的行驶运动的第一马达并且用13表示用于升降装置14（参见图2）的高度调节的第二马达。用15表示第一旋转感应器（额定转速）并且用16表示第二旋转感应器，例如sil-2旋转感应器。

通过以下实现防止不安全状态：

1）识别出装载货物21离开确定的位置。

2）使地面运输工具1安全地（直接或自动地）停住。

可以通过不同的传感器方案来识别离开确定的位置：

a）负载2的位置借助于安全的传感器来检测，该安全的传感器由安全的控制装置来监控。

b）负载2的位置借助于由多元的、非安全的传感器构成的组合来检测，所述传感器由安全的控制装置来监控。为此例如可以使用感应式开关以及背面的激光扫描仪8。在具体的应用情况中，滑动的负载2通过机械的引导强制性地侵入到激光扫描仪8的警报区或保护区中。

基本的流程逻辑：

1）第一控制单元9向第二控制单元10传递期望的行驶方向和速度。

2）第二控制单元10将期望的行驶方向进一步传递给第三控制单元11，计算额定转速并将其传递给马达。

3）第三控制单元11经由a）安全的感应式传感器或b）不安全的传感器和后部的激光扫描仪8的警报区或保护区来识别负载2何时滑动，并且经由第二控制单元10将速度设置为v＝0mm/s。（第三控制单元11的额定速度比第一控制单元9的期望速度优先。）

图2说明了具有用于在此提出的地面运输工具1的控制系统3的框图。负载传感器6和激光扫描仪8通过测评单元4通过传导数据的连接17连接到电子控制系统3上。第二控制单元10经由第一转速感应器15（额定转速）与第一马达12连接。第二转速感应器16与第三控制单元11相连接。制动系统18连接到控制系统3上，该控制系统可以向第一马达12产生信号以使地面运输工具1停住。制动系统18也可以单独地或与第一马达12组合地作用到地面运输工具1上。此外，用于驱动升降装置14的第二马达13连接到控制系统3上。探测装置5同样可以考虑用于识别升降单元14的定位。用19来表示存储器元件。

图3示出了具有装载的负载2的根据图1的地面运输工具1的侧视图，并且示出了作为负载传感器6的感应式传感器、例如带有固有的安全功能的“安全的”传感器。负载传感器6在前部区段的背面上安装在地面运输工具1的装载区域1.1之前并且朝负载2的方向定向。在此，负载2由装载货物21和输送车22构成，利用输送车可以输送货物21。地面运输工具1的车轮用20.1、20.2和20.3表示。用23.1和23.2表示输送车22的车轮。

图4示出了根据图3的地面运输工具1和负载2的侧视图，但是其具有一个呈不带有固有的安全功能的感应式传感器构型的负载传感器6并且具有一个激光扫描仪8。负载传感器6安装在装载区域1.1的向后的端部上。激光扫描仪8布置在地面运输工具1的后端处并且激光视野8.1在远离地面运输工具1的方向上定向。在根据图3和图4的实施方式中，负载传感器6可以是感应式的“滑动台架探测”传感器（dds）。

在此提出的无驾驶员的、自主行动的地面运输工具1（agv）优选应用在例如工厂、仓库、超级市场或医院中。基于传感器，例如激光扫描仪8、负载传感器6、感应式接近传感器、超声波传感器和/或3d摄像机，避免了人员和/或对象的碰撞和/或迷失方向。输送例如托盘、箱子、架子、零件或者说具有或不具有输送车22（“滑动台架”）的小型负荷支架（klt）。

附图标记列表

1地面运输工具

1.1装载区域

2负载

3控制系统

4测评单元

5探测装置

6负载传感器

7传感器系统

8激光扫描仪

8.1激光视野

9第一控制单元

10第二控制单元

11第三控制单元

12第一马达

13第二马达

14升降装置

15第一旋转感应器

16第二旋转感应器

17传导数据的连接

18制动系统

19存储器元件

20.1、20.2、20.3地面运输工具的车轮

21装载货物

22输送车

23.1、23.2输送车的车轮

a、b运动方向。