用于感測由材料搬運車輛運送的負載的系統和方法與流程

不適用。

技術領域

本發明涉及工業材料搬運車輛，更具體地，涉及用于感測由材料搬運車輛運送的負載的存在的系統和方法。

背景技術：

材料搬運車輛通常存在于倉庫、工廠、成品發運工段，通常是貨板、大型包裝或貨物負載需要被從一地輸送到另一地的地方。材料搬運車輛通常包括用于提升用于輸送的包裝或貨板的負載支撐構件、用于推動貨車的驅動電機、轉向控制機構和制動器。

工業材料搬運車輛已設計成包括允許它們為自動導引車輛(AGV)的感測特征。AGV可編程為存儲行駛路徑并包括控制系統，該控制系統與用于車輛的行駛、轉向和制動系統相集成。還有其他原因，感測或定位特征可被包括在AGV中，以檢測周圍區域，例如倉庫中的儲存貨架。

當AGV的負載支撐構件接合負載時，在AGV輸送所述負載至期望目的地之前，可能有在負載支撐構件上存在貨板或負載的指示。同樣，在AGV繼續操作之前負載被遞送至其期望目的地時，也可能有貨板從負載支撐構件脫離的指示。這可能由于報告未成功完成的貨板移動而導致工廠管理系統中的錯誤信息。

技術實現要素：

本發明提供了一種材料搬運車輛，其包括允許感測由材料搬運車輛運送的負載的存在的裝置。

一方面，本公開提供了一種用于確定目標負載是否接合材料搬運車輛的負載支撐構件的方法。所述材料搬運車輛包括負載傳感器。所述方法包括：經由所述負載傳感器限定沿著所述負載支撐構件順序地布置的多個檢測區；計算所述負載支撐構件接合要輸送的所述目標負載所需的所述多個檢測區的預定的最小數量；和操縱所述材料搬運車輛，以利用所述負載支撐構件接收所述目標負載。所述方法還包括：在所述材料搬運車輛接收所述目標負載時，確定所述目標負載是否順序地通過所述多個檢測區中的至少兩個；當確定所述目標負載順序地通過所述多個檢測區中的至少兩個后，確定所述目標負載穿過的所述多個檢測區的數量是否大于或等于所述負載支撐構件接合要輸送的所述目標負載所需的所述多個檢測區的預定的最小數量；和當確定所述目標負載穿過的所述多個檢測區的數量大于或等于所述預定的最小數量后，提供所述目標負載被所述負載支撐構件接合并準備好輸送的指示。

在另一方面，本公開提供了一種用于確定目標負載是否接合材料搬運車輛的負載支撐構件的方法。所述材料搬運車輛包括負載傳感器。所述方法包括：經由所述負載傳感器限定沿著所述負載支撐構件布置的多個檢測區；操縱所述材料搬運車輛，以利用所述負載支撐構件接收所述目標負載；以及在所述材料搬運車輛接收所述目標負載時，確定所述目標負載是否順序地通過所述多個檢測區中的至少兩個。所述方法還包括：當確定所述目標負載順序地通過所述多個檢測區中的至少兩個后，確定所述目標負載穿過的所述多個檢測區的數量是否大于或等于所述負載支撐構件接合要輸送的所述目標負載所需的所述多個檢測區的預定的最小數量；和當確定所述目標負載穿過的所述多個檢測區的數量大于或等于所述預定的最小數量時，提供所述目標負載被所述負載支撐構件接合并準備好輸送的指示。

在又一方面，本公開提供了一種構造成輸送目標負載的材料搬運車輛。所述材料搬運車輛包括：車輛主體；負載支撐構件，其耦接至所述車輛主體并從所述車輛主體延伸；和限定感測區域的負載傳感器。所述感測區域包括沿著所述負載支撐構件順序地延伸的多個檢測區。所述材料搬運車輛還包括控制器，其與所述負載傳感器通信，并配置成在所述目標負載被所述負載支撐構件接收時確定所述目標負載是否順序地穿過所述多個檢測區的至少兩個。

通過考慮下面詳細描述、附圖及所附權利要求，可更好地理解本發明的這些及其他特征、方面和優點。

附圖說明

圖1A為根據本公開的一個實施方式的具有超聲波傳感器的材料搬運車輛的頂部正視右側等距視圖。

圖1B為圖1A的材料搬運車輛上的電子通信的示意圖。

圖2為圖1B的材料搬運車輛的底部正視右側等距視圖。

圖3為根據本公開一個實施方式的具有LIDAR掃描器的材料搬運車輛的左側視圖。

圖4為根據本公開一個實施方式的具有激光飛行時間(ToF)傳感器的材料搬運車輛的左側視圖。

圖5為根據本公開一個實施方式的具有無線射頻識別(RFID)讀取器的材料搬運車輛的左側視圖。

圖6為根據本公開一個實施方式的具有鄰近叉端布置的光電傳感器的材料搬運車輛的局部頂部后視左側等距視圖。

圖7為根據本公開一個實施方式的具有沿叉布置的多個光電傳感器的材料搬運車輛的頂部后視左側等距視圖。

圖8為示出感測由根據本公開的材料搬運車輛運送的負載的步驟的流程圖。

具體實施方式

在詳細說明本發明的所有實施方式之前，應理解，本發明不限于應用為下面描述中所陳述的或后面附圖中所圖示的部件的構造或布置的細節。本發明能夠以各種方式實踐或實施為其他實施方式。同樣，應理解，本文所使用的詞組或術語用于說明的目的，不應當被認為是限制性的。本文“包括”、“包含”或“具有”及其變形意味著包含其后所列的項目和其等效物、以及其他項目。除非以其他方式規定或限定，否則術語“安裝”、“連接”、“支撐”和“耦接”及其變形是廣義地使用，包括直接和間接安裝、連接、支撐和耦接。另外，“連接”和“耦接”不限于物理或機械的連接或耦接。

下面的描述用來使本領域的技術人員能夠進行和使用本發明的實施方式。所示實施方式的各種修改對于本領域的技術人員是顯而易見的，本文的通用原則可應用于其他實施方式和應用，不脫離本發明的實施方式。因此，本發明的實施方式不意欲限制為所示實施方式，而是給予與本文所公開的原理和特征相一致的最寬的范圍。下面的詳細描述應參考附圖來閱讀，其中不同附圖中相同的元件具有相同的附圖標記。不必按比例的附圖描畫了所選的實施方式，并不意欲限制本發明實施方式的范圍。技術人員會認識到，本文所提供的實例具有許多有用的替代方式，并落入本發明實施方式的范圍內。

還應清楚，材料搬運車輛可以多種配置來設計，以執行多種任務。盡管本文所述材料搬運車輛以拖板車為例，但是本領域技術人員應清楚，本發明不限于這類車輛，還可以各種其他類型的材料搬運車輛配置來提供，包括，如前移式叉車、揀選車、窄道轉叉式堆高機、及構造成操作負載的任何其他材料搬運車輛。

通常，在材料搬運車輛中，開關可位于負載靠背上，使得當負載接觸靠背時開關被強制閉合并激活，表明負載與負載支撐構件完全接合。開關可為彈簧負載式并且當負載被從負載支撐構件移開時打開。然而，該開關僅能夠確定負載是否靠在負載靠背上。當接合負載時，利用這種裝置可能無法檢測被推開的貨板。另外，當解除負載時，由于AGV的滑板試圖在貨板的底部縱梁上移動，所以該負載可能會拖動。這會在貨板不再與負載靠背接觸時發生，使得開關不能感測到負載是否與負載支撐構件部分地接觸。

可選地，可使用壓電裝置(諸如激光飛行時間(ToF))來測量從負載靠背沿著負載支撐構件行進的軸線至貨板或負載的線性距離。然而，該激光飛行時間傳感器會限定窄的視場。激光ToF傳感器的感測范圍通常具有最大直徑10至15mm的圓錐或圓柱形狀。當定向平行于負載支撐構件行進的軸線時，可能恰當接合的負載并不占據傳感器感測范圍內的空間。例如，朝著貨板中心梁對準的ToF傳感器無法感測未在中心的負載。類似地，朝著貨板頂板對準的ToF傳感器無法檢測比平均更短或更高的貨板。

因此，期望為材料搬運車輛提供一種傳感器，可確定負載是否恰當地定位在材料搬運車輛的負載支撐構件上。

圖1A示出了根據本公開一個實施方式的材料搬運車輛10。材料搬運車輛10可包括主體12、負載支撐構件(例如叉車叉16)、容納電機(未示出)的電機艙18、用于容納電池(未示出)的電池艙20、和在某些實施方式中的操作間21。操作間21的壁可提供用于穩定負載支撐構件16上的負載的負載靠背27。材料搬運車輛10還可包括轉向機構22。轉向機構22可通過連接到延伸頸23而耦接至材料搬運車輛10的主體12。轉向機構22可包括轉向把手26和/或節流控制(未示出)。節流控制(未示出)的操縱可經由控制器31發送信號，以控制材料搬運車輛10的電機(未示出)。轉向機構22可耦接至可轉向的驅動輪28。

如圖1B中所示，材料搬運車輛10還可包括控制器31和允許材料搬運車輛10為自動導引車輛(AGV)的一個或多個定位設備40。例如，具體類型的定位設備40可包括，但不限于，相機、地理定位系統(GPS)、旋轉激光掃描器、運動傳感器、激光感觸系統、同步定位映射(SLAM)系統、使用無線射頻識別(RFID)或磁鐵的地點導航系統、以及有線引導系統。定位設備40可提供感測和/或導航能力，以自動地導引材料搬運車輛10，然而，材料搬運車輛10具有一個或多個這種定位設備的事實并不必使材料搬運車輛10為AGV。例如，材料搬運車輛10可包括GPS，使得知道材料搬運車輛10的位置，并被記錄作為車隊管理系統的一部分。控制器31可與倉庫管理系統(WMS)41通信。WMS 41可配置成管理材料搬運車輛10的操作，和/或可配置成從控制器31接收數據，以跟蹤材料搬運車輛10的操作特征。

材料搬運車輛10還可包括一個或多個負載傳感器42，該負載傳感器42配置成確定由材料搬運車輛10運送的負載的存在，在某些實施方式中，還指示其存在。在一個實施方式中，如圖1A和2中所示，負載傳感器42可為安裝在材料搬運車輛10的主體12下面的超聲波傳感器100的形式。超聲波傳感器100可位于操作間12下方的負載支撐構件16之間。超聲波傳感器100可限定感測區域102，該感測區域102隨著超聲波傳感器100從操作間21下方朝著負載支撐構件16橫穿而擴展。在某些實施方式中，感測區域102可限定在超聲波傳感器100與感測區域102的遠端之間順序布置的多個檢測區104、106和108，所述遠端與負載支撐構件16的端部110相鄰。所示感測區域102可限定三個檢測區104、106和108；然而，在其他實施方式中，感測區域102可根據需要限定比三個更多或更少的檢測區。所述多個檢測區104、106和108可通過使用多個超聲波傳感器100來實現，或者可通過在來自超聲波傳感器100的數據上執行的后處理算法來實現。

在一些實施方式中，超聲波傳感器100可安裝在電池艙20的下面或者與負載靠背27齊平(flush)。在一些實施方式中，可相對于超聲波傳感器100安裝波導(未示出)。波導(未示出)可位超聲波提供從超聲波傳感器100到負載支撐構件16之間區域的路徑，并且可用來提高超聲波傳感器100的敏感度。

圖3示出了材料搬運車輛10的另一實施方式，其中負載傳感器42可為光檢測和測距(LIDAR)掃描器200的形式。LIDAR掃描器200可配置成限定感測區域202，并映射感測區域202內的特征。LIDAR掃描器200可定位成使得掃描的感測區域202垂直于負載支撐構件16和地板，并在負載支撐構件216的附近。所示LIDAR掃描器200可布置在負載靠背27上，使得感測區域202朝向支撐構件16。在其他實施方式中，LIDAR掃描器200可布置在材料搬運車輛10的另一位置上，使得其能夠感測負載支撐構件16上的負載。LIDAR掃描器200限定的感測區域202可包括在負載靠背27與負載支撐構件16的端部110之間順序布置的多個檢測區204、206和208。所示感測區域202可限定三個檢測區202、204和206；然而，在其他實施方式中，感測區域202可根據需要限定比三個更多或更少的檢測區。

可選地或另外地，LIDAR掃描器200可在感測區域202內發射多個光束。LIDAR掃描器200可配置成感測每個光束的距離，并返回對應于各光束的感測距離的數據流。可分析該數據，以確定貨板或負載的位置。

圖4示出了材料搬運車輛10的另一實施方式，其中負載傳感器42可為飛行時間(ToF)傳感器300。ToF傳感器300可安裝在負載靠背27上，使得由ToF傳感器300限定的感測區域302朝向負載支撐構件16。在其他實施方式中，ToF傳感器300可布置在材料搬運車輛10上的其他位置中，使得掃描區域302朝向負載支撐構件16。

操作中，ToF傳感器300可指向負載支撐構件16或在負載支撐構件16之間，使得從ToF傳感器300指向交叉目標的光信號的飛行時間與光信號行進的距離成比例。例如，當負載支撐構件16為空時(即，其上未布置負載)，可知光信號的飛行時間。于是出現了如下情況，當在負載支撐構件16上存在負載時，光信號飛行時間會在時間上減少。這樣，ToF傳感器300可用于限定與給定ToF信號對應的一個或多個區，以便在負載被裝載到負載支撐構件16和/或從負載支撐構件16上卸載時跟蹤負載。在一些實施方式中，ToF傳感器300可配置成檢測貨板的頂板、或存在于貨板或負載支撐構件16的頂部上的負載。在負載上方定向ToF傳感器300可提高ToF傳感器300檢測貨板或負載的可靠性。可選地或另外地，可使用一個或多個ToF傳感器300沿著負載支撐構件16的長度感測負載，以在負載存在感測之外提供負載位置數據。也就是說，每個ToF傳感器300都可限定檢測負載存在的區，并在負載沿著負載支撐構件16行進時跟蹤負載的相對位置。

圖5示出了材料搬運車輛10的另一實施方式，其中負載傳感器42可為一個或多個無線射頻識別(RFID)讀取器400的形式。RFID讀取器400可布置在材料搬運車輛10上，例如在負載支撐構件16或負載靠背27上，使得感測范圍覆蓋環繞負載支撐構件16的區域。RFID讀取器400可配置成指示在RFID讀取器400的感測范圍內RFID標記的存在。當在RFID讀取器400的感測范圍內檢測到具有RFID標記的貨板或負載時，RFID讀取器400可配置成指示存在負載。可選地，在RFID讀取器400的感測范圍內沒有RFID標記可指示不存在負載。

圖6示出了材料搬運車輛10的另一實施方式，其中負載傳感器42可為光電傳感器500的形式。光電傳感器500可布置在與其端部110相鄰的一個負載支撐構件16上。光電傳感器500可配置成感測在光電傳感器500的范圍內的目標。光電傳感器500可配置成感測在作為非限制性實例的200至300mm范圍、或100至400mm范圍、或50至500mm范圍內的目標。如圖5中所示，光電傳感器500可布置在多個方向上。例如，在一個實施方式中，光電傳感器500可水平地定向在負載支撐構件16的外側。在另一實施方式中，光電傳感器500可水平地定向在負載支撐構件16之間，以感測貨板的存在。在任一水平定向的實施方式中，光電傳感器500可配置成檢測貨板或負載的豎直定向部分。在又一實施方式中，光電傳感器500可垂直于負載支撐構件16(即，定向為在垂直于負載支撐構件16的布置有光電傳感器500的頂部表面的范圍內檢測)豎直地定向。在該實施方式中，光電傳感器500可配置成檢測貨板或負載的水平定向部分。應當清楚，在一些實施方式中，材料搬運車輛10可包括定向為在上述水平或豎直方向中的任一方向上檢測。可選地或另外地，材料搬運車輛10可包括光電傳感器500，或具有不同定向的、在沿著負載支撐構件16的長度的類似位置處、在各負載支撐構件16上布置的一組光電傳感器500。

多個光電傳感器500可沿著負載支撐構件16中的一個或兩者以陣列布置，以限定沿著負載支撐構件16的特定區，如圖7中所示。使用多個光電傳感器500限定特定區使得能夠相對于所激活的特定區定義布置在負載支撐構件16上的負載的位置。另外，光電傳感器500被激活的特定區的順序可使恰當裝載的貨板和潛在噪音之間的差異能夠在之間進行區分。例如，如果線性地布置或間隔，光電傳感器500可用于限定特定區，對于在各個區內的各個光電傳感器500可預期沿著負載支撐構件16從端部100到負載靠背27順序地激活。相反，在卸載事件期間，可預期在各個區內的光電傳感器會以相反的順序停用。如果一個光電傳感器500或一個區的光電傳感器500激活，其他區內的其他光電傳感器500未激活，那么這可被檢測并且被認為是噪音。這類故障讀取不能通過單個光電傳感器500或一個區的光電傳感器500來檢測。

在負載支撐構件16的兩者都包括沿著負載支撐構件16限定特定區的光電傳感器500陣列的實施方式中，區的數量及區被激活的順序可用來檢測負載支撐構件上布置的負載是否歪斜。例如，如果負載支撐構件16中的一個上激活的特定區的數量(即，該區內的光電傳感器500指示存在目標)不等于另一支撐構件上激活的特定區的數量，那么這可能指示負載支撐構件16上的負載未恰當地裝載或歪斜地布置。可選地或另外地，如果激活的區的數量相同，但是激活的區彼此不對應(例如，與負載支撐構件16的端部110相鄰的前兩個區和與負載支撐構件16的負載靠背27相鄰的后兩個區)，這可能指示負載未恰當地裝載或歪斜地布置。

下面參考圖1A-8描述當檢測到負載的存在或跟蹤負載的位置時材料搬運車輛的操作。如圖8中所示，在材料搬運車輛10的操作期間，對于由材料搬運車輛10搬運和/或輸送的目標負載，控制器31可在步驟600接收目標負載信息。在步驟600由控制器31接收的目標負載信息可例如從WMS 41通信。可選地或另外地，目標負載信息可存儲在控制器31上或通過控制器31存取。目標負載信息可包括例如目標負載的尺寸、目標負載的位置、目標負載的目的地等。一旦在步驟600接收到目標負載信息，那么就可在步驟602確定目標負載可占據的區的數量。例如，目標負載的已知尺寸可在步驟600被通信至控制器31，基于該已知尺寸，可在步驟602計算目標負載可占據的、由負載傳感器42限定的區的數量。依賴于車輛和負載的細節，可在該步驟進行附加檢查。例如，如果車輛叉足夠長以同時搬運兩個負載，并且僅需移動單一負載，那么車輛可在兩個位置中的一個運送所述負載。如果朝著叉端的傳感器所示是明確的，指示僅拾取一個負載，車輛則可接合該負載，使得其與負載靠背接觸，用以增強輸送期間的穩定性。可選地，如果叉端附近的傳感器指示在叉上存在第二負載，那么可在朝著叉端的位置運送意欲裝載移動的一個。

在步驟606可確定用于完全接合要輸送的目標負載的激活區的最小數量。在一些實施方式中，用于輸送的區的數量可等于在步驟602計算的區的數量。在其他實施方式中，用于輸送的區的數量小于在步驟602計算的區的數量(例如，負載未一直裝載至負載靠背27，但是仍足以由負載支撐構件16支撐用于運輸)。一旦在步驟606確定用于接合要輸送負載的區的最小數量，材料搬運車輛10就可機動(maneuver)以在負載支撐構件16上接收目標負載。當在步驟608材料搬運車輛10機動以接收目標負載時，可在步驟610監測感測的或激活的區，并與材料搬運車輛10的移動作比較。在一些實施方式中，當在步驟608材料搬運車輛接收目標負載時，可知材料搬運車輛10的速度。該速度可用于確定在裝載過程期間何時特定區被激活。這樣，可監測由負載支撐構件16接收的目標負載的過程和位置，并通信至控制器31和/或WMS 41。

除了在步驟610的裝載過程期間監測感測的區之外，可在步驟612確定目標負載是否如期望順序地通過所述區。如上所述，可通過負載傳感器42的各種配置限定多個區。所述多個區可從負載支撐構件16的端部到負載靠背27順序地限定。因此，在目標負載的裝載期間，可在步驟612確定目標負載是否順序地激活始于負載支撐構件16的端部110并朝著負載靠背27移動的區。例如，在步驟612，可確定目標負載是否順序地穿過所述多個區中的至少兩個。在其他實施方式中，可確定目標負載是否順序地穿過所述多個區中超過至少兩個。如果在步驟612確定目標負載并未如預期穿過所述區，那么在步驟614向材料搬運車輛10的操作和/或WMS 41提供該指示。如果在步驟612確定目標負載如預期地穿過所述區，那么可在步驟616確定目標負載的裝載是否完成。在其他實施方式中，當感測到或激活了在步驟606所計算的完全接合要輸送的負載的最小數量的區時，可完成所述裝載。如果在步驟616確定裝載未完成，那么材料搬運車輛10可繼續機動以接收目標負載，直到步驟612和616的條件滿足為止。如果在步驟616確定裝載完成(即，目標負載可恰當地接合在負載支撐構件16上并準備輸送)，那么在步驟618可向材料搬運車輛的操作員和/或WMS 41提供該指示。

一旦在步驟618提供了負載存在的指示，那么在步驟620材料搬運車輛10就可輸送目標負載至其預定目的地。當目標負載達到其預定目的地時，可在步驟622根據卸載程序卸載目標負載。在步驟622的卸載過程期間，可在步驟624確定目標負載是否按預期穿過所述區。例如，可確定所述區是否沿從負載靠背27到負載支撐構件16的端部110的方向停用。如果在步驟624確定目標負載并未按預期穿過所述區，那么在步驟614可向材料搬運車輛10的操作員和/或WMS 41提供該指示。如果在步驟624確定目標負載按預定穿過所述區，那么可在步驟626確定卸載是否完成。在其他實施方式中，當每個前面被激活的區都停用時，卸載過程可被指示完成。這可提供負載支撐構件16不再接合目標負載的指示，表明了成功的卸載。如果在步驟626確定卸載過程并未完成，那么在步驟614可向材料搬運車輛10的操作員和/或WMS 41提供該指示。如果在步驟626確定目標負載的卸載成功地完成，那么在步驟628可向材料搬運車輛10的操作員和、或WMS 41提供該指示，在步驟630材料搬運車輛10可導航至下一目標負載。

在該說明書中，已經以能夠寫出清楚簡明描述的方式描述了實施方式，但是其意欲并應清楚的是，這些實施方式可不同地組合或分割而不脫離本發明。例如，應清楚，本文描述的所有優選特征都可應用于本文所述本發明的所有方面。

前面的描述主要指向本發明的優選實施方式。盡管給出在本發明的范圍內的各種替代方式的一些注意，但預期的是，本領域技術人員會容易地認識到現在從本發明實施方式的公開所顯而易見的其他替代方式。因此，本發明的范圍應當從所附權利要求來確定，并且不受上面的公開所限制。