自动运输装置的制作方法

本发明涉及一种自动运输装置，特别是有关于一种具有收合功能的操作部的自动运输装置。

背景技术：

仓储系统是在物流业以及商业上不可或缺的要素之一。基于节省人力成本的考虑，愈来愈多的仓储系统引进自动运输机器人或自动导航车，作为仓库环境内或仓库彼此之间的运输工具。然而，一般的自动运输机器人或自动导航车仅具备基本的载货平台，缺乏把手、显示器、摄像机等辅助组件，不仅用户需面临手动推拉载货平台的情况时的不便，且难以与仓储系统进行联机互动，更大幅限制了运输机器人或导航车的避障能力。藉此，部份厂商致力研发具有交互式显示器或摄像机等辅助组件的自动运输机器人或自动导航车。但是，整合上述辅助组件的操作部普遍固设于运输机器人或导航车的一侧，不仅造价成本偏高，且用户容易在移动货物时与操作部发生碰撞，货物也无法在该侧方向装卸。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种具有收合功能的操作部的自动运输装置，以解决上述问题。

为解决上述问题，本发明公开一种自动运输装置。所述自动运输装置具有收合模式以及展开模式，且包括本体、控制模块、驱动模块以及多个轮子。所述本体包括承载部以及操作部，所述承载部定义容置空间且包括顶面以及底面，所述顶面适于承载货物，所述底面相对于所述顶面，且所述操作部枢接于所述承载部。所述控制模块配置于所述本体内，所述驱动模块配置于所述本体内且电性连接于所述控制模块。所述多个轮子耦接于所述底面，且包括轮体以及电机。所述轮体适于接触地面。所述电机配置于所述轮体内且电性连接于所述驱动模块，且所述动机适于带动所述轮体在所述地面上滚动。当所述自动运输装置切换至所述收合模式时，所述操作部收纳于所述容置空间内；当所述自动运输装置切换至所述展开模式时，所述操作部自所述容置空间旋出且与所述顶面间具有夹角。

综上所述，当本发明的自动运输装置处于收合模式时，货物得以在操作部的该侧方向装卸且不会与操作部发生碰撞，大幅提升了装卸货物的便利性及安全性。另一方面，当自动运输装置切换至展开模式时，用户得以通过操作部手动推拉自动运输装置的本体，提高自动运输装置使用的机动性。有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图及实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

附图说明

图1为应用本发明的一实施例的自动运输装置的仓储系统的方块流程图。

图2为本发明的一实施例的自动运输装置在展开模式时的外观示意图。

图3为图2的自动运输装置在收合模式时的外观示意图。

图4为本发明的另一实施例的自动运输装置在展开模式时的外观示意图。

图5为图4的自动运输装置的操作部以及显示器的局部放大图。

图6为本发明的另一实施例的自动运输装置在展开模式时的外观示意图。

图7为图6的自动运输装置的摄像模块的局部放大图。

图8为本发明的一实施例的自动运输装置的控制模块所接收的环境信息的示意图。

图9为图8的自动运输装置依据所述环境信息计算的自动路径的示意图。

图10为本发明的一实施例的自动运输装置计算跟随路径的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10仓储系统

1000、1000a、1000b自动运输装置

1100本体

1120承载部

1140操作部

1142壳体

1144操作本体

1200控制模块

1300驱动模块

1400轮子

1420轮体

1500传感器

1500a超声波传感器

1500b激光雷达

1600a显示器

1620a输入界面

1640a显示界面

1600b摄像模块

1620b摄像单元

1640b旋转电机

1660b枢接件

1600c辅助传感器

1700通信模块

1800存储模块

1900定位模块

2000服务器

a1第一轴

a2第二轴

b底面

c定位用识别符

h容置空间

ie环境信息

im地图信息

n法线

o障碍物

p识别信息

pe环境影像

ra自动路径

rf跟随路径

s侧面

t顶面

v中继点

θ夹角

具体实施方式

请参考图1。仓储系统10包括服务器2000以及至少一个自动运输装置1000，其中自动运输装置1000电性连接于服务器2000，且包括控制模块1200以及驱动模块1300，其中控制模块1200用以处理、控制及运算自动运输装置1000所需使用的一切信号及信息，而驱动模块1300电性连接于控制模块1200，用以驱动自动运输装置1000移动。

具体而言，在本发明的一优选实施例中，自动运输装置1000还包括通信模块1700，其中通信模块1700电性连接于控制模块1200，且自动运输装置1000通过通信模块1700与服务器2000传递信息。在另一优选实施例中，自动运输装置1000还包括存储模块1800，其中存储模块1800电性连接于控制模块1200以及通信模块1700，用以存储自动运输装置1000通过通信模块1700从服务器2000接收的各种信息，例如环境信息、常规路线信息、任务信息、货物摆放信息以及识别信息，或是控制模块1200计算得出的结果，例如路径信息等等，这些信息将会在之后的内容中详细说明。除此之外，在本发明的另一优选实施例中，自动运输装置1000还包括定位模块1900，其中定位模块1900电性连接于控制模块1200以及驱动模块1300。在本实施例中，定位模块1900包括超宽带收发器(ultrawidebandtransceiver)，且仓储系统10包括至少一个超宽带收发站，当超宽带收发站发送作为定位用途的超宽带信号后，定位模块1900的超宽带接收器将会接收到超宽带信号并送出回馈信号，而超宽带收发站接收到回馈信号后即可依据超宽带信号以及回馈信号的时间差、角度差、信号强度差等信息，计算得知自动运输装置1000在工作环境中的确切位置，并通过服务器2000传递至自动运输装置1000，藉此实时修正路径信息。值得一提的是，定位模块1900所包括的定位用组件并不限于超宽带收发器，例如无线热点(wi-fi)收发器、无线射频(rfid)收发器、蓝牙收发器等，只要是能够精确得知自动运输装置1000在工作环境中的确切位置的定位用组件，皆为本发明的保护范围。

请参考图2及图3。本实施例的自动运输装置1000包括本体1100以及多个轮子1400，且控制模块1200、驱动模块1300、通信模块1700、存储模块1800以及定位模块1900均配置于本体1100内。详细而言，本体1100包括承载部1120以及操作部1140，其中承载部1120包括顶面t，因此用户可将货物置放于承载部1120的顶面t并通过自动运输装置1000运输，而操作部1140枢接于承载部1120，且可自由地相对于承载部1120转动。更进一步而言，承载部1120定义容置空间h，且本实施例的自动运输装置1000具有收合模式以及展开模式。在本实施例中，承载部还包括底面b，其中底面b相对于顶面t，且容置空间h凹陷于顶面t。当自动运输装置1000切换至收合模式时，操作部1140如图3所示可收纳于容置空间h内；而当自动运输装置1000切换至展开模式时，操作部1140如图2所示可自容置空间h旋出，且与顶面t间具有夹角θ。藉此，当用户需要从自动运输装置1000的前侧(操作部1140配置侧)装卸货物时，可将自动运输装置1000切换至收合模式，由于容置空间h凹限于顶面t，因此操作部1140的高度不超出顶面t，故不会阻碍货物的装卸；而当用户需要手动推拉自动运输装置1000时，则可将自动运输装置1000切换至展开模式，并将操作部1140自容置空间h内旋出，此时用户可通过推拉操作部1140移动自动运输装置1000，因此能够提升手动运输货物的便利性。

值得一提的是，在一优选实施例中，操作部1140包括壳体1142以及操作本体1144。具体而言，操作部1140通过壳体1142枢接于承载部1120，且操作本体1144局部套设于壳体1142内。当操作部1140自容置空间h旋出时，操作本体1144可相对于壳体1142伸缩，如图2中箭头所示。通过这样的配置，用户可依据自身需求调整操作本体1144的高度，使得自动运输装置1000在使用上更具备机动性。

另一方面，轮子1400耦接于底面b，且包括轮体1420以及电机(未绘示)。具体而言，自动运输装置1000通过轮体1420接触地面，而电机电性连接于驱动模块1300。当控制模块1200发送移动指令时，可控制驱动模块1300驱动电机，进而带动轮体1420在地面上滚动。在本实施例中，轮子1400一共有四个且分别配置在底面b的四个角落，其中前侧的两个轮子1400为从动轮，仅顺应自动运输装置1000移动而滚动，并不提供动力；而后侧的两个轮子1400为主动轮，动力机可随时因应驱动模块1300发出的指令带动轮体1420滚动。值得一提的是，主动轮与从动轮的配置并不以此为限，在其它的实施例中，也可以是前侧的两个轮子1400为主动轮，后侧的两个轮子1400为从动轮，又或者四个轮子1400皆为可提供动力的主动轮，只要能达到提供自动运输装置1000移动动力且可稳定移动的效果，本发明对此不加以限制。

除此之外，在本实施例中，顶面t以及底面b之间具有多个侧面s，其中这些侧面s上配置有多个传感器1500，且这些传感器1500电性连接于控制模块1200，用以侦测自动运输装置1000行进过程中可能碰触到的障碍物位置，或是与前方物体或人员之间的距离。具体而言，在本实施例中，传感器1500包括超声波传感器(ultrasonictransducer)1500a以及激光雷达(lidar)1500b，其中超声波传感器1500a配置在相对于自动运输装置1000前进方向的左右两侧的侧面s上，而激光雷达1500b则配置在前后两侧的侧面s上。通过在不同的侧面s上配置不同的传感器1500，自动运输装置1000能够精确计算与前方或后方物体或人员之间的距离，且当自动运输装置即将碰触到人员或障碍物时，传感器1500会将信号传递至控制模块1200，控制模块1200下达停止指令至驱动模块1300，从而使驱动模块1300停止轮子1500继续朝人员或障碍物移动，藉此确保自动运输装置1000在移动过程中不会发生碰撞。

请参考图2及图4。本实施例的自动运输装置1000a与图2的自动运输装置1000相似，两者的主要差异在于：自动运输装置1000a还包括可拆卸式装置，其中可拆卸式装置配置于操作部1140上且电性连接于控制模块1200。具体而言，在本实施例中，可拆卸式装置为显示器1600a，用以提供用户与自动运输装置1000进行互动。更进一步而言，如图4所示，显示器1600a配置于操作部1140的操作本体1144上，因此可依据用户的需求调整显示器1600a的高度，或是从操作本体1144上取下。除此之外，在本实施例中，显示器1600a的法线n方向平行于自动运输装置1000a的移动方向，因此当自动运输装置1000a移动至用户身边时，用户毋需再步行至自动运输装置1000a的两旁即可直接操作显示器1600a，进一步提升操作上的便利性。

在一优选实施例中，当操作部1140未安装可拆卸式装置、且自动运输装置1000处于收合模式时，通信模块1700自服务器2000取得信息(包含但不限于环境信息、常规路线信息、任务信息、货物摆放信息以及识别信息)后，控制模块1200根据前述信息决定路径，再由驱动模块1300驱动轮体1420沿前述路径移动；当自动运输装置1000切换至展开模式时，驱动模块1300停止驱动轮体1420，由用户通过推拉操作部1140移动自动运输装置1000。

在一优选实施例中，当操作部1140已安装可拆卸式装置(例如显示器1600a)、且自动运输装置1000a处于收合模式时，通信模块1700自服务器2000取得信息(包含但不限于环境信息、常规路线信息、任务信息、货物摆放信息以及识别信息)后，控制模块1200根据前述信息决定第一路径，再由驱动模块1300驱动轮体1420沿前述第一路径移动；当自动运输装置1000a切换至展开模式时，由用户通过显示器1600a设定第二路径，再由驱动模块1300驱动轮体1420沿前述第二路径移动。

请参考图4及图5，显示器1600a包括输入界面1620a以及显示界面1640a，其中输入界面适于提供用户输入信息，例如正在装卸的货物品名、查询特定货物的剩余数量，或者是切换自动运输装置1000a的模式指令等等。当用户输入上述信息后，显示器1600a会将信息传递至控制模块1200，控制模块1200可从存储模块1800调阅相关的存储信息，或是通过通讯模块1700与服务器2000交换所查询的信息，并将对应的信息输出至显示器1600a，再由显示器1600a将上述对应信息显示于显示界面1640a，用户便能得知查询的内容或信息输入后的结果，大幅强化了自动运输装置1000a的功能。需要强调的是，输入界面1620a以及显示界面1640a的配置方式并不以图5呈现的形式为限，例如显示器1600a也可以是全屏幕触控平板电脑，且整体屏幕同时具备输入界面1620a以及显示界面1640a的功能。

如图4所示，容置空间h的形状对应于操作部1140以及可拆卸式装置(显示器1600a)。因此，当自动运输装置1000a切换至收合模式时，操作部1140以及可拆卸式装置可一并收纳于容置空间h内，且因为容置空间h的形状对应于可拆卸式装置，因此在收纳时不会与容置空间h的壁面存在过大的间隙，而使得可拆卸式装置因碰撞而损伤。

另一方面，如图5所示，在一优选实施例中，可拆卸式装置还包括摄像单元1620b以及辅助传感器1600c。在本实施例中，辅助传感器1600c为距离传感器，且摄像单元1620b以及辅助传感器1600c配置于显示器1600的屏幕上。藉此，显示器1600a能通过摄像单元1620b确认用户的脸孔等识别信息，并藉此显示对应的用户界面，或是跟随特定的用户移动(此功能将会在之后的内容中详细说明)。另外，通过辅助传感器1600c传递回控制模块1200的距离信息，能够进一步修正自动运输装置1000a的移动路径，避免由于展开模式中操作部1140与侧面s之间存在的高度差，而导致自动运输装置1000a依据侧面s上配置的传感器1500传回的障碍物信息移动，却不慎造成操作部1140或显示器1600a碰撞的情况。

请参考图4及图6。本实施例的自动运输装置1000b与图4的自动运输装置1000a的主要差异在于：自动运输装置1000b包括的可拆卸式装置为摄像模块1600b，用以获得自动运输装置1000b周围的环境影像，或是辨识用户以供互动或跟随等用途。

请参考图6及图7，本实施例的自动运输装置1000b的摄像模块1600b包括摄像单元1620b、旋转电机1640b以及枢接件1660b，且摄像单元1620b通过枢接件1660b枢接于操作部1140。当自动运输装置1000b需要获得当前摄像单元1620b摄像范围以外的影像，或是需要因应不同用户、货物调整摄像的高度、角度等参数时，控制模块1200将发出指令，控制旋转电机1640b驱动摄像单元1620b相对于操作部1140转动。在本实施例中，摄像单元1620b为球形摄像机，而枢接件1660b为云台，且云台可带动球形摄像机绕第一轴a1以及第二轴a2转动，因此球形摄像机可对准三维空间中的任意方向，但本发明并不以此为限，依据自动运输装置1000b在摄像方式以及枢转方式上的不同需求，摄像单元1620以及枢接件1660b也可以是其它形式的摄像机或枢接组件。在一优选实施例中，摄像模块1600b还包括辅助传感器1600c，在本实施例中，辅助传感器1600c为霍尔传感器，可以侦测旋转电机1640b驱动摄像单元1620b旋转的角度并回传至控制模块1200，因此控制模块1200可精确控制摄像单元1620b的摄像方位以获得欲捕捉的影像。

在一优选实施例中，当操作部1140已安装可拆卸式装置(例如摄像模块1600b)、且自动运输装置1000b处于收合模式时，通信模块1700自服务器2000取得信息(包含但不限于环境信息、常规路线信息、任务信息、货物摆放信息以及识别信息)后，控制模块1200根据前述信息决定路径，再由驱动模块1300驱动轮体1420沿前述路径移动；当自动运输装置1000b切换至展开模式时，控制模块1200通过摄像模块1600b辨识特定用户，再由驱动模块1300驱动轮体1420跟随前述用户移动。

请参考图8及图9。在本发明的多个优选实施例中，自动运输装置1000、1000a以及1000b可通过通信模块1700从服务器2000接受各种信息，例如：自动运输装置1000、1000a、1000b的工作环境空间配置的地图信息im，用以提供自动运输装置1000、1000a、1000b规划路径；在另一实施例中，自动运输装置1000、1000a、1000b还可自服务器2000接收常规路线信息，其中常规路线信息包括服务器2000或其它自动运输装置1000、1000a、1000b依据工作环境的空间配置，事先建立或计算得出的较佳路线、快捷路线以及死路等信息；在另一实施例中，自动运输装置1000、1000a、1000b还可自服务器2000接收任务信息，其中任务信息包括个别订单的需求货物种类，以及需求货物的存量等信息；在另一实施例中，自动运输装置1000、1000a、1000b还可自服务器2000接收货物摆放信息，其中货物摆放信息包括特定货物位于工作环境中的分布位置。基于上述信息，自动运输装置1000、1000a、1000b可精确计算出执行任务所需要前往的地点、装卸的货物种类与数量以及可遵循的常规路线，并将上述信息通过如显示器1600等装置回馈给用户。

除了从服务器2000接收信息之外，自动运输装置1000、1000a、1000b也可自行获得移动所需的信息。如图8所示，在一实施例中，地图信息im被整合至自动运输装置1000、1000a、1000b所处工作环境的环境信息ie中；而在另一实施例中，环境信息ie还包括通过摄像单元1620b获得的环境影像pe，其中环境影像pe包括可能出现在自动运输装置1000、1000a、1000b工作环境的障碍物o的位置，以及工作环境的货物外观；在另一实施例中，障碍物o的位置也可通过自动运输装置1000、1000a、1000b的多个传感器1500感测得知。在另一实施例中，环境影像pe还包括预先配置于工作环境的定位用标识符c，以提供自动运输装置1000、1000a、1000b针对特定货架位置进行定位。

如图9所示，自动运输装置1000、1000a、1000b可依据上述信息，计算出自动路径ra，并沿着自动路径ra移动。具体来说，自动运输装置1000、1000a、1000b的控制模块1200可依据包括地图信息im以及障碍物o位置的环境信息ie，计算自动路径ra，并且控制驱动模块1300驱动电机，使电机带动轮体1420沿自动路径ra移动时避开障碍物o。因此，自动运输装置1000、1000a、1000b无需用户操作，即可沿着特定路径自行移动而不会与工作环境中的障碍物o发生碰撞。

在另一实施例中，控制模块1200可依据地图信息im、环境影像pe或定位用标识符c，计算出需停留或经过的中继点v，并修正或调整自动路径ra，使自动路径ra通过中继点v。藉此，当控制模块1200控制驱动模块1300驱动电机，使电机带动轮体1420沿自动路径ra移动时，自动运输装置1000、1000a、1000b可依据用户需求，停留在需装卸的货架邻近位置或者是通过用户指定的位置，使用户装卸货物更加便利。

在另一实施例中，自动运输装置1000、1000a、1000b还包括惯性测量单元(inertialmeasurementunit,imu)，其中惯性测量单元电性连接于控制模块1200，用以侦测自动运输装置1000、1000a、1000b的本体1100的姿态、旋转角速度以及移动加速度等信息。当本体1100的姿态失常(例如即将翻覆)时，控制模块1200依据惯性测量单元传递的信号控制驱动单元1300，使驱动单元1300停止驱动电机，此时轮子1400将不会继续运转，因此可避免自动运输装置1000、1000a、1000b因失速而翻覆。除此之外，倘若工作环境的光线变暗，或者是定位用标识符c被遮挡，导致自动运输装置1000、1000a、1000b无法通过环境影像pe得知所在位置时，控制模块1200可依据惯性测量单元的旋转角速度、移动加速度，以及自动运输装置1000a、1000b先前所在的位置推算当前的位置，避免定位的误差。

请参考图10。除了计算自动路径ra之外，具有摄像单元1620b的自动运输装置1000a、1000b也可辨识并跟随特定用户。在本实施例中，用户身上具有可供摄像单元1620b辨识的识别信息p，当摄像单元1620b捕捉到识别信息p，且用户启动自动运输装置1000b的跟随功能时，控制模块1200依据识别信息p计算跟随路径rf，且控制模块1200控制驱动模块1300驱动电机，使电机带动轮体1420沿跟随路径rf跟随用户移动。值得一提的是，跟随路径rf并不一定是用户步行的路径，只要自动运输装置1000a、1000b可与用户维持一定距离，跟随路径rf可位于用户的左方、左后方、正后方、右后方或右方。藉此，用户无须持续手动推拉自动运输装置1000a、1000b，且可使欲装卸的货物维持在随时可取用的距离并且一同移动。除此之外，控制模块1200还可依据环境信息ie修正跟随路径rf，举例来说，控制模块1200可根据地图信息im以及通过传感器1500感测的工作环境的障碍物o的位置调整跟随路径rf，使自动运输装置1000a、1000b沿着跟随路径rf移动时能避开障碍物o，避免自动运输装置1000a、1000b损伤。

基于上述，本发明的自动运输装置具有收合模式以及展开模式，当用户需要手动推拉自动运输装置时，可将自动运输装置切换至展开模式，并将操作部自容置空间旋出后即可手动操作自动运输装置，提高自动运输装置操作时的便利性；另一方面，当用户需要在操作部安装侧方向装卸货物时，可将自动运输装置切换至收合模式，并将操作部收纳至容置空间内，如此一来可避免货物与操作部发生碰撞，提升物流时的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。