一种拼接式搬运车辆、搬运系统和搬运方法与流程

本发明属于agv技术领域，尤其涉及一种拼接式搬运车辆、搬运系统和搬运方法。

背景技术：

随着“中国制造2025”的提出，我国在海洋工程、化工、电力、军工、造船、桥梁、高铁、物流等领域对重载超大模块化运载设备需求急剧增加，但其研发制造技术一直被发达国家所垄断，严重制约了我国相关行业的发展，而且我国特种运输行业发展较晚，国内只出现了几家企业，因此拼接车技术研究有很大的发展空间。

目前国内市场上的拼接车组主要采用的是液压传动型搬运系统，一般采用并联油管连接。其工作原理为：以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递力。动力部分：将原动机的机械能转换为油液的液压能，例如：液压泵。转化部分：将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能，例如：液压缸、液压马达。现有的拼接车多采用液压的方式，这种方式使得转向有一定限制，转向不灵活，而通过油压力转换为传递动力，需要油管，这样一来就需要维护油管，维护环境恶劣且需要不断维护，维护间隔短，搬运效率相对较低、搬运成本相对较高。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种拼接式搬运车辆、搬运系统和搬运方法，其搬运效率高，搬运效果佳。

本发明的技术方案是：一种拼接式搬运车辆，包括车辆本体，所述车辆本体可独立工作且可与另一所述车辆本体拼接成车组后协同工作，所述车辆本体包括车架总成和设置于所述车架总成底部的驱动轮，所述驱动轮设置有至少两个，所述驱动轮连接有用于驱动所述驱动轮的电动装置，所述车架总成的底部还设置有至少两个支撑轮；至少两个所述驱动轮分别连接有或/和至少两个所述支撑轮分别连接有电动转向部件；

所述车架总成设置有导航装置；

所述车架总成还设置有用于与另一所述搬运车辆的车架总成对接及脱离的对接装置；

所述车架总成还设置有电池和整车控制器，所述电动装置、所述电动转向部件、所述导航装置及所述对接装置均电连接于所述整车控制器和电池。

可选地，所述驱动轮设置有两个，两个所述驱动轮同轴设置且靠近于所述车架总成的中部设置，所述支撑轮设置有四个且分别设置于两个所述驱动轮的两侧。

可选地，所述支撑轮为万向轮。

可选地，所述电动装置为连接于所述驱动轮的轮毂电机；或者，所述电动装置为连接于所述车架总成的驱动电机及连接于所述驱动电机的传动系统。

可选地，所述导航装置包括

用于识别地面磁条轨迹的磁条传感器、

用于识别地面颜色线轨迹的颜色传感器、

用于获取自身坐标信息的定位芯片、

用于识别周围障碍信息的激光传感器以及

用于识别周围环境的摄像头中的一种或至少两种。

可选地，所述对接装置包括设置于所述第一电磁铁和对应的铁件或第二电磁铁；

或者，所述对接装置包括电动锁钩和对应的锁扣；

或者，所述对接装置包括电动插销和对应的插孔。

可选地，所述车架总成设置有对接感应开关，所述对接感应开关电连接于所述车架总成的整车控制器。

可选地，所述电动转向部件包括转向电机；且/或，所述电动装置设置有电连接于所述整车控制器的电磁刹车装置。

本发明还提供了一种拼接式搬运系统，包括至少两辆上述的一种拼接式搬运车辆，还包括用于分别控制或调度各所述拼接式搬运车辆拼接成车组、并控制或调度所述车组的调度系统。

可选地，所述车组具有至少四个可独立转向且均安装有轮毂电机的驱动轮。

本发明还提供了一种拼接式搬运系统的搬运方法，采用上述的拼接式搬运系统，包括以下步骤：

调度系统向第一拼接式搬运车辆或/和第二拼接式搬运车辆同时或分步发送行驶至设定位置、拼接成车组以及行驶至另一设定位置的第一调控指令；

所述第一拼接式搬运车辆或/和第二拼接式搬运车辆通过自主导航装置行驶至设定位置；

所述第一拼接式搬运车辆和第二拼接式搬运车辆在设定位置通过对接装置拼接成车组；

所述车组行驶至另一设定位置。

本发明实施例所提供的一种拼接式搬运车辆、搬运系统和搬运方法，拼接式搬运车辆可作为重型的搬运拼接车，可以实现拼接和分离，货物载重量大，车架总成安装了基于轮毂电机的电力驱动系统，使用的是清洁能源，可长时间工作，且工作平稳，节省时间，提高效率及降低搬运成本，拼接式搬运车辆的转向为全转向(转驱动轮可360度转向)通用底盘，可实现直行、侧行、两轮转向(车组可实现四轮转向)、零半径原地360度转向等多种模式，在狭小的空间内移动极为灵活，搬运效果佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种拼接式搬运车辆的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的两辆拼接式搬运车辆纵向拼接成车组的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的一种拼接式搬运系统的拼接方法中两辆拼接式搬运车辆拼接前的平面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种拼接式搬运系统的拼接方法中两辆拼接式搬运车辆拼接后的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种拼接式搬运车辆，包括车辆本体10，所述车辆本体10可独立工作且可与另一所述车辆本体10拼接后协同工作，即两辆或两辆以上的拼接式搬运车辆(车辆本体10)拼接(结合)成车组100，车组100中的各拼接式搬运车辆(车辆本体10)可以协同工作，可以一次运送更多、更大、更长的货物，单独的拼接式搬运车辆(车辆本体10)，也可以独立搬运货物，以适合于小量货物的搬运及应用于狭窄的通道、场所等。

具体地，车辆本体10包括车架总成11和设置于车架总成11底部的驱动轮12，车架总成11的整个顶部可为用于承载货物的承载台101，车架总成11的外形可呈矩形，拼接后车组的承载台为整体式承载台，便于装载各种规格的货物。驱动轮12设置有至少两个，驱动轮12连接有用于驱动上述驱动轮12的电动装置，车架总成11的底部还设置有至少两个支撑轮13；至少两个驱动轮12分别连接有或/和至少两个支撑轮13分别连接有电动转向部件；通过驱动轮12和电动转向部件可以控制车架总成11的进退、转向等。

车架总成11可设置有导航装置，车辆本体10或车组可以依靠导航装置导航至设定位置；

车架总成11还设置有用于与另一搬运车辆的车架总成11对接及脱离的对接装置14，两辆或两辆以上的拼接式搬运车辆的车架总成11可以拼接成车组，具体应用中，两辆或两辆以上拼接式搬运车辆的车架总成11可以首尾相接成纵列车组，也可以两辆或两辆以上拼接式搬运车辆的车架总成11可以左右相接呈成并列车组，当然，还可以通过至少两组纵列车组并列拼接，例如四辆拼接式搬运车辆的车架总成11呈两行两列式拼接、六辆拼接式搬运车辆的车架总成11呈三行两列或两行三列式拼接、八辆拼接式搬运车辆的车架总成11呈四行两列式拼接、九辆拼接式搬运车辆的车架总成11呈三行三列式拼接等。

车架总成11还设置有电池15和整车控制器，上述电动装置、电动转向部件、导航装置及对接装置14均电连接于整车控制器和电池，电池可为充电式电池，例如锂电池、石墨烯电池等，其清洁环保，维护周期长，利于提高搬运效率、降低搬运成本。

本实施例中，驱动轮12设置有两个，两个驱动轮12同轴设置且靠近于车架总成11的中部设置，支撑轮13设置有四个且分别设置于两个驱动轮12的两侧，四个可以分别靠近车架总成11的四个角设置。

具体地，支撑轮13可为万向轮，结构简单可靠，利于承载更重的货物。

具体地，电动装置为连接于驱动轮12的轮毂电机16；或者，电动装置为连接于车架总成11的驱动电机及连接于驱动电机的传动系统，动力来源也可以是普通驱动电机，普通驱动电机通过传动轴、减速箱等连接于驱动轮12。本实施例中，两个驱动轮12均分别连接有可以独立控制的轮毂电机16，单个拼接式搬运车辆工作时，两个驱动轮12可以通过差速的方式转向或调头。当两个拼接式搬运车辆拼接成车组工作时，四个驱动轮12及对应的电动转向部件可以协同工作，使车组可以灵活地转向及调头。

当然，作为替代方案，支撑轮13也可以采用与驱动轮12同样的结构，即支撑轮13也设置有轮毂电机16和电动转向部件。本实施例中，支撑轮13为随动的万向轮。可以理解地，驱动轮12和支撑轮13的具体设置也可以采用其它的排布结构。

具体地，电动转向部件包括转向电机17，可以实现全向转向，可以更好地适用于狭小空间的搬运。

具体地，电动装置设置有电连接于整车控制器的电磁刹车装置18。

具体地，导航装置可包括用于识别地面磁条2轨迹的磁条2传感器、用于识别地面颜色线轨迹的颜色传感器、用于获取自身坐标信息的定位芯片、用于识别周围障碍信息的激光传感器以及用于识别周围环境的摄像头中的一种或至少两种。即拼接式搬运车辆的自动导航方面除了采用磁感导航外，也可采用激光导航、激光+视觉导航及多传感器融合导航。具体应用中，导航装置也可以根据实际情况选用其它合适的导航系统，例如自动驾驶车辆中的导航系统。

本实施例中，以磁条2传感器为例，自动导航系统可以参考如下:在工作区域铺设已规划好的磁条2，当车组(或拼接式搬运车辆)运动到工作区域内，车组(或拼接式搬运车辆)上的磁条2传感器就会检测铺设在地面上的磁条2和磁条2传感器中轴线的相对偏差，此偏差作为磁条2传感器输入物理偏差信号，磁条2传感器中的a/d转换器将偏差模拟信号转化为16进制的数字信号，再通过can总线连接输入到主控单元处理，随后输出转向数字信号，再通过a/d转换器转换输送给转向控制器，转向控制器驱动转向电机17开始转向，从而减小偏差。在这个反馈系统不断传输信号，从而使车组(或拼接式搬运车辆)始终在磁条2铺设的区域内工作，从而实现磁条2导航车组(或拼接式搬运车辆)运行。

具体地，对接装置14包括设置于车架总成11前端的第一电磁铁和设置于车架总成11后端的铁件或第二电磁铁；或者，对接装置14包括分设于车架总成11的前后两端的电动锁钩和对应的锁扣；或者，对接装置14包括分设于车架总成11的前后两端的电动插销和对应的插孔。本实施例中，对接装置14采用电磁铁方案，电磁铁和对应的铁件可以分设于车架总成11的前后两端，对接过程快速、可靠。

具体地，车架总成11设置有对接感应开关19，对接感应开关19电连接于车架总成11的整车控制器。对接感应开关19可设置于电磁铁的一侧处，对接感应开关19可为按压式，当两辆拼接式搬运车辆拼接到位后，对接感应开关19触发，两辆拼接式搬运车辆的整车控制器可以协同工作。具体应用中，车架总成11可以设置有通讯接口，或者，各整车控制器通过无线模块协同工作，具体应用中，车组中各的整车控制器可以直接无线连接或通过调度系统无线控制。

具体地，车架总成11可设置有地标传感器，地标传感器电连接于车架总成11的整车控制器。以使拼接式搬运车辆可以定点停车以便于拼接成车组。

本发明还提供了一种拼接式搬运系统，包括至少两辆如上述的一种拼接式搬运车辆，还包括用于分别控制或调度各拼接式搬运车辆拼接成车组、并控制或调度车组的调度系统。当然，调度系统也可以控制拼接式搬运车辆与车组进行拼接或分离，还可以控制车组与车组进行拼接或分离。

调度系统可具有处理模块、存储模块及无线通讯模块等。调度系统可以向各拼接式搬运车辆的整车控制器发送指令，指令可以包括设定位置的坐标信息、行驶路径信息、与另一拼接式搬运车辆或车组拼接、与车组脱离等。整车控制器可以接收来自调度系统的坐标信息并自动规划路径或自动检索对应坐标信息的预设路径，这样，整车控制器可以控制拼接式搬运车辆行驶至设定位置。或者，整车控制器可以接收来自调度系统的行驶路径并控制拼接式搬运车辆行驶至设定位置。两辆或两辆以上的拼接式搬运车辆拼接成纵列车组时，调度系统可以指定第一辆拼接式搬运车辆的整车控制器作为主控制器，例如沿行驶方向的第一辆拼接式搬运车辆的整车控制器作为主控制器，即同一车组中，按行驶方向不同，可以切换不同的整车控制器作为主控制器。在同一纵列车组中，根据所载货物的重量不同，可以选择一辆或至少两辆车的轮毂电机16工作，利于节约能源。当然，所载货物重量较重时，调度系统也可以通过车组中各相应的整车控制器控制对应的轮毂电机16工作，即所有车组的驱动轮12均提供动力，以保证运载能力。可以理解地，调度系统可以对车组中各整车控制器进行独立或协同控制。当某车辆的整车控制器作为主控制器时，其余各整车控制器也可以根据需要(通过调度系统的指令)控制对应轮毂电机16(转速、扭矩、转动方向)、转向电机17(转速、扭矩、转动方向及角度)、电磁刹车装置18、对接装置14、导航装置等。当然，也可以根据具体情况，也可以不选定主控制器，通过调度系统直接对车组中各对应的整车控制器进行相应控制。

具体地，车组具有至少四个可独立转向且均安装有轮毂电机16的驱动轮12，即当两辆拼接式搬运车辆拼接成车组，且每辆拼接式搬运车辆均具有两个安装有轮毂电机16的驱动轮12时，此时该车组可具有四个可独立转向且均安装有轮毂电机16的驱动轮12。当然，具体应用中，可以是两台车以上的多台车拼接，多车组合可横向、纵向组合或组合为方阵等，具体可以根据货物的数量和大小、形状进行灵活组合，例如组合成t字形、l形、十字形等形状车组，具体可根据实际情况而定。

调度系统的调度过程可以参考如下：调度系统的主控单元发出拼接指令，a车110(第一辆拼接式搬运车辆)、b车120(第二辆拼接式搬运车辆)接到指令后，开始向c区域119(设定位置)集合，假如a车110先到c区域119，则在拼接时a车110停止运动，b车120逐渐靠近a车110与其实现拼接成车组100，拼接完之后两车总控制器(整车控制器)统一控制一起前往目标区域开始执行任务。任务完成后，a车110和b车120分离，分别到各自区域单独执行任务或者不分离继续到目标区域一起执行任务。分别到达各自原区域的a车110和b车120，如果再次收到拼接指令则继续前往c区域119或其它指定的区域进行拼接工作。当然，a车110与b车120组成的车组，也可以行驶至另一位置并与c车或另一车组拼接成新车组，新车组中总控制器统一控制一起前往目标区域开始执行任务。

车组拼接系统：以两个小车(a车110与b车120)为例，拼接可为纵向拼接，当调度系统的主控单元发出拼接指令，通过can总线传给磁条2传感器，单个小车上的磁条2传感器分别检测磁条2传感器中轴线与磁条2相对偏差，反馈给整车控制器，控制器处理后，输出左右轮的扭矩偏差，实现两轮差速跟踪磁条2向c区域119运动，假如a车110的地标传感器首先检测到地标121，则向a车110控制器发送停止信号，a车110停止运动等待与b车120拼接，b车120到达c区域119后，通过电磁铁与a车110实现拼接，接入限位开关(对接感应开关19触发)，迅速向b车120的整车控制器发送刹车信号，b车120电磁刹车装置18打开，b车120停止运动，实现b车120和a车110平稳拼接。拼接完之后，两车静止，当接受调度系统的运动命令后，两车控制器统一指令一起运动。

本发明实施例还提供了一种拼接式搬运系统的搬运方法，采用上述的拼接式搬运系统，包括以下步骤：

调度系统向第一拼接式搬运车辆或/和第二拼接式搬运车辆发送行驶至设定位置的第一调控指令(若其中一辆拼接式搬运车辆已在设定位置，则只需调度另一辆拼接式搬运车辆行驶至设定位置)；

调度系统向第一拼接式搬运车辆和第二拼接式搬运车辆发送拼接成车组的第二调控指令；

第一拼接式搬运车辆或/和第二拼接式搬运车辆通过自主导航装置行驶至设定位置；

第一拼接式搬运车辆和第二拼接式搬运车辆在设定位置通过对接装置14拼接成车组；

调度系统向车组发送行驶至另一设定位置的第三调控指令。

可以理解地，调度系统向对应的拼接式搬运车辆的整车控制器发送的各指令，可以一次性发送，也可以分步发送，例如，调度系统可以在第一拼接式搬运车辆和第一拼接式搬运车辆均到达设定位置前一次发送多条指令(包括拼接成车组的指令)，调度系统也可以在第一拼接式搬运车辆和第一拼接式搬运车辆均到达设定位置后再发送拼接成车组的指令。

具体应用中，各拼接式搬运车辆可以通过自身的定位芯片实时或定时向调度系统反馈自身坐标信息，以便于调度系统就近调度车辆。

本发明实施例所提供的一种拼接式搬运车辆、搬运系统和搬运方法，拼接式搬运车辆可作为重型的搬运拼接车，可以实现拼接和分离，货物载重量大，车架总成11安装了基于轮毂电机16的电力驱动系统，使用的是清洁能源，可长时间工作，且工作平稳，节省时间，提高效率，拼接式搬运车辆的转向为全转向(转驱动轮12可360度转向)通用底盘，可实现直行、侧行、两轮转向(车组可实现四轮转向)、零半径原地360度转向等多种模式，在狭小的空间内移动极为灵活，搬运效果佳。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。