十字穿梭式有轨输送车及控制方法

十字穿梭式有轨输送车及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种十字穿梭式有轨输送车及控制方法，属于自动化输送装备领域。包括车架、驱动转向装置、导向同步机构、控制装置、RFID传感器和导向轮；控制装置连接并控制驱动转向装置运行；导向轮安装在车架的底部，RFID传感器安装在车架上与控制装置电连接；导向同步机构安装在车架上且分别与驱动转向装置、导向轮啮合连接，驱动转向装置通过导向同步机构控制导向轮旋转及旋转角度。本发明可在同一平面内相互垂直轨道之间自由地转换移动方向，增强了有轨输送车的运动机动性和灵活性。本发明还提供了用于上述有轨输送车的控制方法。
【专利说明】十字穿梭式有轨输送车及控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有轨输送车及控制方法，具体讲是一种可在十字交叉轨道的两 个正交方向进行穿梭移动的有轨输送车及控制方法，属于自动化输送装备领域。

【背景技术】
[0002] 传统的仓储系统采用人工方式存取货物，叉车司机驾驶叉车驶入货架巷道内，由 于巷道空间狭小，叉车难以在其中灵活行驶。为了减小叉车碰撞导轨的可能性，单条货架不 允许过长。这些不足严重制约了货物的存取效率和仓库的空间利用率。
[0003] 自动化仓储系统中经常采用巷道堆垛机，其是一种在高层货架的狭窄巷道内来回 穿梭运行、进行存取作业的起重机，可将位于巷道口的货物存入货格，或者将货格内的货物 取出并运送到巷道口。巷道堆垛机的立柱高度与货架高度成正比，高层货架使得巷道堆垛 机的高度过高、结构庞大笨重、行走灵活性和稳定性较差，只适合于批量大、品种少、周转箱 箱体规格基本一致、周转慢的简单存储模式。另一方面，包括多排货架的高架仓库一般使用 多台堆垛机或者使用转弯巷道及转弯堆垛机，于是每两排货架之间就需设置一条巷道，不 仅造成存储空间的严重浪费，而且输送设备成本增加、系统协调控制复杂，工作效率较低。
[0004] 随着电子商务、连锁经营等商业模式的发展，货物存取逐渐向批量小、品种多、周 转快的柔性仓储模式转变。现有有轨直线运行式穿梭车因其比巷道堆垛机具有更好的灵活 性和适应性，在自动化仓储系统中得到了广泛运用。但现有有轨直线运行式穿梭车通常只 能沿铺设的直线轨道行驶，无法转弯或在十字交叉轨道上运行。为了使直线运行式穿梭车 能满足现有自动化仓储系统的运行需要，现有技术中通常采用以下两种技术方案：第一，在 每一层、每一排的巷道中各使用一台穿梭车，这不仅大大增加系统的设备成本，还造成穿梭 车使用率低下、闲置浪费严重；第二，综合使用巷道堆垛机和穿梭车，堆垛机的水平运动方 向与穿梭车的直线运动方向相垂直，堆垛机通过水平行走、升降载物货台和伸缩货叉的组 合动作对穿梭车及其货物进行搬运，以将穿梭车在垂直方向上换至不同储货层或者在水平 方向上换至不同储货巷道中，这无疑加大自动化仓储系统的设备支出，大大降低了仓储效 率。
[0005] 在其他有轨输送【技术领域】，为了使有轨输送装置可以通过十字交叉轨道，现有的 技术主要采用以下两种方法：第一，在十字轨道交叉位置采用轨道切换装置：2010年5月 26日，中国实用新型专利CN201485759U，公开了一种轨道用十字道岔，包括交叉的两个固 定轨道、底座，固定轨道交叉处为以交叉点为圆心的转盘，转盘上设有通过转盘圆心的活动 轨道，活动轨道的长度为转盘的直径，转轴固定在转盘下方的转盘圆心点上。该实用新型 解决了道岔输送中轨道的十字交叉问题。第二，在十字轨道交叉位置设计独特的导轨结 构，使有轨输送车通过时既能导向又不发生运动干涉：2007年3月7日，中国实用新型专利 CN2875859Y公开了一种在十字交叉轨道上运行的运输车，其在车身下设有两对主动轮，其 中第一对主动轮经减速器与电机连接，第二对主动轮与第一对主动轮传动连接。同时在轨 道上作如下布置：轨道呈十字交叉布置，一对轨道连续不断，另一对轨道在跨越前一对轨道 时断开一定距离，且另一对轨道的踏面比前一对轨道高出一定距离。其优点在于结构简单， 性能稳定。然而，上述两种方法仅能使有轨输送装置沿一条轨道穿越另一条轨道时不发生 运动干涉，并不能使其在交叉位置从一条轨道切换到另一条轨道运行，因此，也无法解决穿 梭车在同一平面内相互垂直巷道间转换的问题。


【发明内容】

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能在同一平面内相 互垂直轨道之间自由转换运行的十字穿梭式有轨输送车及控制方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供的十字穿梭式有轨输送车，包括车架、驱动 转向装置、导向同步机构、控制装置、RFID传感器和沿轨道行走的导向轮；所述控制装置、 驱动转向装置安装在车架上；所述控制装置连接并控制驱动转向装置运行；所述导向轮安 装在车架上，所述RFID传感器安装在车架上与控制装置电连接；所述导向同步机构固定安 装在车架上且分别与驱动转向装置、导向轮啮合连接，所述驱动转向装置驱动有轨输送车 沿轨道运行并可通过导向同步机构控制导向轮旋转及旋转角度。
[0008] 本发明中，所述驱动转向装置包括驱动模块及与驱动模块连接的转向测量模块和 离合传动模块；所述驱动模块包括垂直转轴和水平心轴，所述垂直转轴与水平心轴正交于 水平心轴的轴线中点；所述水平心轴的两端分别安装驱动轮，两个驱动轮分别通过两个驱 动电机驱动；所述水平心轴的轴线中点上固定安装定位传感器。
[0009] 本发明中，所述驱动轮包括同轴安装在水平心轴左端的左驱动轮和左从动轮、同 轴安装在水平心轴右端的右驱动轮和右从动轮；所述左从动轮与由左驱动电机驱动的左主 动轮联动、右从动轮与由右驱动电机驱动的右主动轮联动。
[0010] 本发明中，所述转向测量模块包括垂直转轴、与垂直转轴平行的测量转轴；所述垂 直转轴上套装第一圆柱齿轮，所述测量转轴上套装第二圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与第 二圆柱齿轮间相互啮合；所述测量转轴上同轴连接角度传感器，所述角度传感器与控制装 置电连接。
[0011] 本发明中，所述离合传动模块包括主离合器、从离合器、传动转轴和输出锥齿轮， 所述主离合器固定安装在垂直转轴的上部，所述从离合器套装在传动转轴的下部，从离合 器可沿传动转轴的轴向移动；所述从离合器与主离合器同轴安装，且可相互接触；所述输 出锥齿轮套装固定在传动转轴上。
[0012] 本发明中，所述导向轮包括支撑转轴、输入锥齿轮、轮支撑架、摆动杠杆、双边翼轮 和减震机构；所述输入锥齿轮套装固定在支撑转轴上与导向同步机构啮合连接；所述轮支 撑架与支撑转轴固连，所述摆动杠杆与轮支撑架间通过杠杆螺栓轴向连接，所述摆动杠杆 可绕杠杆螺栓的轴线相对于轮支撑架摆动；所述摆动杠杆的一端与轮支撑架间连接减震机 构，摆动杠杆的另一端安装双边翼轮，所述双边翼轮由主轮及对称固连在主轮两侧的两个 同轴翼轮组成，所述主轮直径大于翼轮直径。
[0013] 本发明中，所述导向同步机构由结构相同且呈相反方向安装的前轮导向同步组件 和后轮导向同步组件组成，所述导向同步组件包括齿轮半轴、过渡轮轴和传动轴，所述齿轮 半轴的一端套装第一锥齿轮与驱动转向装置啮合连接，另一端套装第一主动轮；所述过渡 轮轴上分别套装第一从动轮和第二主动轮，所述第一从动轮与第一主动轮带连接；所述传 动轴上分别套装第二从动轮、转向锥齿轮，所述第二从动轮与第二主动轮带连接，所述转向 锥齿轮与导向轮的输入锥齿轮啮合连接，所述转向锥齿轮与第一锥齿轮的安装方向相同。
[0014] 本发明中，所述轨道包括多条横向轨道和纵向轨道，横向轨道和纵向轨道在同一 平面内相互正交，所述横向轨道和纵向轨道上均包括两条相互平行的凹槽形地轨形成的承 载轨道面，所述凹槽形地轨用于嵌入有轨输送车的双边翼轮，所述双边翼轮的轴线到凹槽 形地轨的地轨槽底间的距离大于双边翼轮的主轮半径；在非十字交叉位置，横向轨道中两 条凹槽形地轨的凹槽中线之间的直线距离与有轨输送车两个前或后导向轮中心之间的直 线距离相等，纵向轨道中两条凹槽形地轨的凹槽中线之间的直线距离与有轨输送车同一侧 的前导向轮和后导向轮中心之间的直线距离相等；在十字交叉位置，相互正交的横向轨道 和纵向轨道上的四条凹槽形地轨相交处分别设有四个用于有轨输送车转向的整体固定式 十字路口或分离旋转式十字路口。
[0015] 本发明中，所述整体固定式十字路口为两条正交轨道中位于十字交叉位置的凹槽 形地轨的凹槽宽度沿45°角方向逐渐变大、承载轨道面逐渐消失而汇聚成一线、组成以十 字交叉中心为中心、边长大于双边翼轮中主轮直径的正方形路口槽底；所述凹槽形地轨的 地轨槽底到路口槽底之间的高度逐渐升高直至路口槽底到双边翼轮轴线间的距离等于/ 小于双边翼轮的主轮半径。
[0016] 本发明中，所述分离旋转式十字路口包括路口转盘、路口分度盘和旋转控制机构； 所述路口转盘为圆台形结构，所述路口转盘的上端面与承载轨道面等高，所述路口转盘上 设有两条正交且与轨道相同的凹槽形地轨，并可与轨道的凹槽形地轨对接；所述路口转盘 下部与路口分度盘固连，路口分度盘支承在导轨地基上，与导轨地基之间可相对转动；在路 口转盘上两条凹槽形地轨所指的相互间隔为90°的四个方向上，路口分度盘的侧面为四段 与其位置对应的半径由小到大变化的凸轮曲面，所述凸轮曲面的最大半径与路口转盘的半 径相同，凸轮曲面所对的圆心角小于90° ;所述旋转控制机构固定在导轨地基上，旋转控制 机构设有一可伸缩端，所述可伸缩端与路口分度盘的侧面弹性接触。
[0017] 本发明还提供了上述十字穿梭式有轨输送车的控制方法，包括单轨运行控制模 式、路口转向控制模式； 所述单轨运行控制模式为： 1) 、当有轨输送车进入某一条轨道时，通过RFID传感器读取十字交叉位置出口处的 RFID标签，识别当前轨道的路径编号，控制装置确定有轨输送车在轨道上的运行方向，驱动 模块驱动有轨输送车沿轨道行驶，主离合器和从离合器分离，导向轮和驱动模块处于异步 控制状态； 2) 、若有轨输送车在轨道上需要呈相反方向运行时，则有轨输送车先停车；主离合器和 从离合器分离，通过左驱动轮和右驱动轮的差速控制，使得驱动模块原地旋转180°后，再 通过左驱动轮和右驱动轮的同速控制驱动有轨输送车沿相反的运行方向行驶； 所述路口转向控制模式为： 1) 、当有轨输送车接近某一个十字交叉位置时，通过RFID传感器读取十字交叉位置入 口处的RFID标签，识别前方正交的四条轨道的路径编号及拓扑关系，控制装置确定有轨输 送车在十字交叉位置的运行模式，所述运行模式包括直行、左转和右转； 2) 、在定位传感器检测到入口定位点之前，若驱动模块与车架间的转角Φ不为零，则 主离合器和从离合器分离，通过左驱动轮和右驱动轮的差速控制不断消除转角φ ;若转角 Φ为零，则主离合器和从离合器结合，导向轮和驱动模块处于同步控制状态，通过左驱动轮 和右驱动轮的同速控制提供驱动力； 3) 、在定位传感器检测到中心定位点之前，主离合器和从离合器保持结合，导向轮和驱 动模块处于同步控制状态，通过左驱动轮和右驱动轮的同速控制提供驱动力； 4) 、当定位传感器检测到中心定位点时： 若有轨输送车的运行模式为直行，则保持原有的运动状态继续运行； 若有轨输送车的运行模式为左转，则有轨输送车先停车并定位于中心定位点；再通过 左驱动轮和右驱动轮的差速控制使驱动模块逆时针原地旋转-90°，主离合器和从离合器 结合，驱动模块通过导向同步机构带动导向轮同步左转； 若有轨输送车的运行模式为右转，则有轨输送车先停车并定位于中心定位点：在采用 整体固定式十字路口时，通过左驱动轮和右驱动轮的差速控制，使驱动模块顺时针原地旋 转90°，主离合器和从离合器结合，驱动模块同时通过导向同步机构带动导向轮同步右转； 在采用分离旋转式十字路口时，通过左驱动轮和右驱动轮的差速控制，使驱动模块逆时针 原地旋转-270°，主离合器和从离合器结合，驱动模块同时通过导向同步机构带动导向轮 同步右转； 5) 、在定位传感器检测到出口定位点之前，若有轨输送车的运行模式为直行，则保持 原有的运动状态继续运行；若有轨输送车的运行模式为左转或右转，通过左驱动轮和右驱 动轮的同速控制重新启动有轨输送车沿左/右侧正交的轨道运行，主离合器和从离合器结 合，导向轮和驱动模块处于同步控制状态； 6) 、在定位传感器检测到出口定位点之后，主离合器和从离合器分离，导向轮和驱动模 块处于异步控制状态，通过左驱动轮和右驱动轮的同速控制提供驱动力。
[0018] 本发明十字穿梭式有轨输送车的控制方法包括层间转移控制模式，其过程为： 1) 、通过RFID传感器读取某一个储物方格或十字交叉位置出入口处的RFID标签，识别 当前轨道的路径编号以及横向轨道上的当前工位信息，控制装置以设置升降装置处的横向 轨道和纵向轨道的十字交叉位置为目标，规划确定有轨输送车的运行路线和模式； 2) 、通过所述单轨运行控制模式和路口转向控制模式引导有轨输送车到达升降装置设 置处的横向轨道和纵向轨道的十字交叉位置，在RFID传感器读取十字交叉位置出口处的 RFID标签后，定位传感器找正升降装置的承载端面中心处的定位点时有轨输送车停车，则 有轨输送车进入升降装置； 3) 、有轨输送车通过升降装置转运到目标工位所在立体仓库的层次，再通过该层升降 装置处的横向轨道和纵向轨道的十字交叉位置离开升降装置，利用所述单轨运行控制模式 和路口转向控制模式引导有轨输送车到达目标工位。
[0019] 本发明的有益效果在于：（1)、本发明的十字穿梭式有轨输送车可在同一平面内 相互垂直轨道之间自由地转换移动方向，增强了有轨输送车的运动机动性和灵活性，大 大地提高了有轨输送车的运行工作效率，满足了自动化仓储行业的需求；（2)、本发明的 十字穿梭式有轨输送车可进行批量小、品种多、周转快的货物存取，提高了仓储模式的柔 性；（3)、采用本发明的十字穿梭式有轨输送车及轨道时无需在每一排轨道中各使用一台 穿梭车，降低了自动化仓储的设备成本，减少了故障节点，提高自动化仓储行业的经济效 率；（4)、本发明通过与可运载穿梭车的升降装置配合使用，在立体仓库中快速运行，无需 采用巷道堆垛机，提高了立体仓库的空间利用率，减少了立体仓库中的设备支出；（5)、导 向轮采用带摆动杠杆和减震弹簧设计，对不平地面具有缓冲作用，保证有轨输送车稳定运 行；（6)、通过过渡轮轴将传动转轴的旋转运动传递给传动轴，可以降低导向同步机构在车 架中的安装高度，在保证有轨输送车稳健运行的同时，使有轨输送车拥有更多的储物空间； (7)、双边翼轮和轨道之间的导向元件和承载元件相分离，有利于减少导向元件的磨损，延 长了有轨输送车的工作寿命；（8)、本发明有轨输送车结构紧凑，空间利用率高，与之配套 的轨道结构简单，布局合理，整个控制过程简便高效。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1是本发明中十字穿梭式有轨输送车的结构示意图； 图2是本发明中驱动转向装置的主视图； 图3是本发明中驱动转向装置的侧视图； 图4是本发明中驱动转向装置的俯视图； 图5是本发明中导向轮的主视图； 图6是本发明中导向轮的侧视图； 图7是本发明中导向轮的仰视图； 图8是本发明中导向同步机构的传动示意图； 图9是本发明中导向同步机构的安装示意图； 图10是本发明有轨输送车的车轮在单条轨道上的运行示意图； 图11是整体固定式十字交叉轨道的结构示意图； 图12是整体固定式十字路口的俯视图； 图13是整体固定式十字路口的剖视图； 图14是分离旋转式十字交叉轨道的结构示意图； 图15是分离旋转式十字路口的俯视图； 图16是分离旋转式十字路口旋转分度的原理图； 图17是分离旋转式十字路口的剖视图； 图18是十字交叉轨道在立体仓库中整体布局的俯视图； 图19是十字交叉轨道在立体仓库中整体布局的侧视图； 图20是十字交叉轨道在十字交叉位置布局的俯视图； 图21是本发明有轨输送车在十字交叉轨道路口转向的控制流程图； 图中：〇_有轨输送车，1-车架，IA-前储物仓，IB-后前储物仓，2-驱动转向装置，3-导 向同步机构，4-动力电池组，5-控制装置，6-RFID传感器，7-导向轮，8-驱动模块，9-转向 测量模块，10-离合传动模块，11-底盘，12-垂直转轴，13-水平心轴，14-左驱动轮，15-左 从动链轮，16-左轮轴承，17-左轮端盖，18-左主动链轮，19-左轮链条，20-左驱动电机， 21-右驱动轮，22-右从动链轮，23-右轮轴承，24-右轮端盖，25-右主动链轮，26-右轮链 条，27-右驱动电机，28-定位传感器支架，29-定位传感器，30-承载中板，31-第一轴承， 32-第一轴承端盖，33-第一圆柱齿轮，34-离合器安装板，35-主离合器，36-测量转轴， 37、第二轴承，38、第二轴承端盖，39、第二圆柱齿轮，40、角度传感器支架，41-角度传感器， 42-承载上板，43-传动转轴，44-第三轴承，45-第三轴承端盖，46-从离合器，47-输出锥 齿轮，48-承载板，49-支撑转轴，50-转轴螺母，51-输入锥齿轮，52-轮支撑架，53-摆动杠 杆，54-杠杆螺栓，55-杠杆螺母，56-双边翼轮，57-翼轮螺栓，58-翼轮螺母，59-翼轮轴承， 60-减震螺栓，61-减震弹簧，62-减震螺母，63-左齿轮半轴，64-右齿轮半轴，65-左过渡 轮轴，66-右过渡轮轴，67-前传动轴，68-后传动轴，69-第一左轴承，70-第一左轴承座， 71-第一左锥齿轮，72-第一左主动带轮，73-第一右轴承，74-第一右轴承座，75-第一右锥 齿轮，76-第一右主动带轮，77-第二左轴承，78-第二左轴承座，79-第一左从动带轮，80-第 二左主动带轮，81-第一左同步带，82-第二右轴承，83-第二右轴承座，84-第一右从动带 轮，85-第二右主动带轮，86-第一右同步带，87-第三右轴承，88-第三右轴承座，89-第二 右从动带轮，90-第二右同步带，91-左前转向锥齿轮，92-右前转向锥齿轮，93-第三左轴 承，94-第三左轴承座，95-第二左从动带轮，96-第二左同步带，97-左后转向锥齿轮，98-右 后转向锥齿轮，99-轨道，99A-横向轨道，99B-纵向轨道，100-凹槽形地轨，101-地轨槽底， 102-地轨侧面，103-承载轨道面，104-整体固定式十字路口，105-路口槽底，106-分离旋 转式十字路口，107-路口转盘，108-路口分度盘，109-分度盘轴承，110-凸轮顶杆，111-顶 杆弹簧，112-顶杆支座，113-导轨地基，114-高层货架，115-升降装置，116-储物方格， 117-储物箱，118-RFID标签，119-定位点，119A-中心定位点，119B-出入口定位点。

【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0022] 如图1所示，本发明的十字穿梭式有轨输送车，包括车架1、驱动转向装置2、导向 同步机构3、动力电池组4、控制装置5、RFID传感器6和四个导向轮7。其中，车架1为一 "山"形框架结构，在中间和前后两端各有一凸形框架，前端凸形框架和中间凸形框架、中间 凸形框架和后端凸形框架之间分别具有安装货物移载机构的平台，形成有轨输送车的前储 物仓IA和后储物仓1B，用于放置尺寸标准的储物箱117 (图中未显示）;驱动转向装置2固 定安装于中间凸形框架的正下方，驱动转向装置2的中心与有轨输送车0的中心重合；四个 导向轮7均匀布置在前后两端凸形框架的两侧下方且固连，可在设定的轨道上行走；导向 同步机构3与车架1固连且通过齿轮啮合方式分别与驱动转向装置2、四个导向轮7相连 接；RFID传感器6为两个，分别固定安装于前后两端凸形框架的正下方，RFID传感器6与控 制装置5电连接；控制装置5固定安装于后端凸形框架的内部，控制装置5内存储有轨输送 车0运行仓库区域内的电子地图和目标工位，控制装置5连接驱动转向装置2,控制装置5 控制驱动转向装置2驱动有轨输送车0的运行；动力电池组4固定安装于前端凸形框架的 内部。
[0023] 如图2、3和4所示，驱动转向装置2包括下层的驱动模块8、中层的转向测量模块 9和上层的离合传动模块10。驱动模块8包括底盘11、垂直转轴12、水平心轴13、左驱动轮 14、左从动链轮15、左轮轴承16、左轮端盖17、左主动链轮18、左轮链条19、左驱动电机20、 右驱动轮21、右从动链轮22、右轮轴承23、右轮端盖24、右主动链轮25、右轮链条26、右驱 动电机27、定位传感器支架28和定位传感器29。底盘11为一 "C"形折弯结构，垂直转轴 12穿过底盘11的上端面中心且用螺钉固连，水平心轴13穿过底盘11的两侧面中心，水平 心轴13的中段阶梯轴在底盘11的两侧面之间且其外圆上套有一套筒，水平心轴13在中段 阶梯轴两侧各有一段带螺纹的阶梯轴，在底盘11的两侧面之外分别用两个螺母将水平心 轴13固定于底盘11上。垂直转轴12与水平心轴13正交于水平心轴13的轴线中点，该点 为驱动模块8以及驱动转向装置2的中心。左驱动轮14通过左轮轴承16支承于水平心轴 13的左段轴颈，左驱动轮14与水平心轴13之间可相对转动，并采用卡簧和套筒进行轴向定 位，左从动链轮15通过左轮端盖17、螺钉与左驱动轮14同轴安装且固连。右驱动轮21通 过右轮轴承23支承于水平心轴13的右段轴颈，右驱动轮21与水平心轴13之间可相对转 动，并采用卡簧和套筒进行轴向定位，右从动链轮22通过右轮端盖24、螺钉与右驱动轮21 同轴安装且固连。左驱动电机20固连于底盘11的左侧面前部，右驱动电机27固连于底盘 11的右侧面后部，左驱动电机20和右驱动电机27的安装位置与垂直转轴12的轴线中心对 称。左主动链轮18与左驱动电机20的输出轴通过键固连，通过左轮链条19驱动与左从动 链轮15固连的左驱动轮14。右主动链轮25与右驱动电机27的输出轴通过键固连，通过右 轮链条26驱动与右从动链轮22固连的右驱动轮21。定位传感器支架28为一 "L"形折弯 结构，固连于水平心轴13轴线中点处的下端面；定位传感器29通过定位传感器支架28固 定安装于水平心轴13的轴线中点，即驱动模块8的中心，且其信号发射端口垂直指向地面。
[0024] 转向测量模块9包括承载中板30、垂直转轴12、第一轴承31、第一轴承 端盖32、第一圆柱齿轮33、测量转轴36、第二轴承37、第二轴承端盖38、第二圆 柱齿轮39、角度传感器支架40和角度传感器41。其中，承载中板30为一倒置" Ω "形折弯结构，垂直转轴12穿过承载中板30的下端面中心，垂直转轴12的中段轴颈上 套装第一轴承31，第一轴承31安装在第一轴承端盖32内，第一轴承端盖32固定在承载中 板30上，垂直转轴12与承载中板30之间可相对转动。测量转轴36穿过承载中板30的下 端面且与垂直转轴12平行，测量转轴36上套装第二轴承37,第二轴承37安装在第二轴承 端盖38内，第二轴承端盖38固定在承载中板30上，测量转轴36与承载中板30之间可相 对转动。角度传感器41的转轴通过紧钉螺钉与测量转轴36的上端面中心孔同轴连接，角 度传感器41的外壳通过角度传感器支架40与承载中板30固连，角度传感器41的转轴可 随测量转轴36相对于承载中板30转动。第一圆柱齿轮33通过键套装固定在垂直转轴12 的中部，第二圆柱齿轮39通过键套装固定在测量转轴36的中部，第一圆柱齿轮33与第二 圆柱齿轮39间相互啮合，可将垂直转轴12的旋转运动传递给测量转轴36,并由角度传感器 41测量垂直转轴12相对于承载中板30的转角Φ，角度传感器41与控制装置5电连接。
[0025] 离合传动模块10包括离合器安装板34、主离合器35、从离合器46、承载上板42、 传动转轴43、第三轴承44、第三轴承端盖45和输出锥齿轮47。承载上板42为" Ω "形折弯 结构，与承载中板30相向固连形成一闭合结构，转向测量模块9和离合传动模块10通过承 载上板42固连于车架1。因此，垂直转轴12相对于承载中板30的转角Φ即为驱动模块8 相对于车架1的转角。传动转轴43穿过承载上板42的上端面中心，传动转轴43的中段轴 颈上套装第三轴承44,第三轴承44安装在第三轴承端盖45内，第三轴承端盖45固定在承 载上板42上，传动转轴43与承载上板42之间可相对转动。离合器安装板34通过键套装 固定在垂直转轴12的上部，主离合器35通过螺钉与离合器安装板34同轴安装且固连。从 离合器46套装在传动转轴43的下段阶梯轴，通过键进行径向固定，但可沿下段阶梯轴进行 轴向移动。从离合器46的下端面与主离合器35的上端面接触，且从离合器46与主离合器 35同轴安装。输出锥齿轮47通过键套装固定在传动转轴43的上部。当主离合器35的线 圈通电时，在电磁吸力的作用下从离合器46紧贴主离合器35并随其同步转动，可将垂直转 轴12的旋转运动传递给传动转轴43,传动转轴43带动输出锥齿轮47转动。当主离合器 35的线圈断电时，从离合器46与主离合器35处于分离状态，可沿接触端面相对滑动，垂直 转轴12的旋转运动与传动转轴43无关。
[0026] 如图5、6和7所示，导向轮7包括承载板48、支撑转轴49、转轴螺母50、输入锥齿 轮51、轮支撑架52、摆动杠杆53、杠杆螺栓54、杠杆螺母55、双边翼轮56、翼轮螺栓57、翼 轮螺母58、翼轮轴承59、减震螺栓60、减震弹簧61和减震螺母62。承载板48的下端面有 一带中心孔的圆形凸台，支撑转轴49的下段阶梯轴的上端面上有一环形凹槽，承载板48的 中心孔套装在支撑转轴49的下段轴颈，承载板48的圆形凸台嵌套于支撑转轴49的环形凹 槽，且所述圆形凸台的下端面与环形凹槽的上端面之间通过一圈滚珠受力承载。转轴螺母 50将承载板48的圆形凸台和支撑转轴49的环形凹槽进行轴向压紧，构成一闭合的轴承结 构，支撑转轴49与承载板48之间可相对转动。输入锥齿轮51通过键套装固定在支撑转轴 49的上段轴颈。轮支撑架52与支撑转轴49通过螺钉固连，轮支撑架52的上端面中心位于 支撑转轴49的轴线上且可随支撑转轴49转动。
[0027] 两个杠杆螺栓54分别穿过轮支撑架52和摆动杠杆53的中部左右侧面的同轴内 孔，通过杠杆螺栓54和杠杆螺母55轴向固定，摆动杠杆53可绕杠杆螺栓54的轴线相对于 轮支撑架52摆动。两个减震螺栓60平行穿过轮支撑架52和摆动杠杆53的后部上下端面 的内孔，通过减震螺母62压紧减震弹簧61于轮支撑架52的上端面。翼轮螺栓57穿过摆 动杠杆53前部左右侧面的同轴内孔，通过翼轮螺母58轴向固定，双边翼轮56通过翼轮轴 承59支承于翼轮螺栓57的轴颈。双边翼轮56包括聚氨酯或橡胶等非金属材质的大直径 主轮和钢铁等金属材质的小直径翼轮，大直径主轮处于中间位置，其左右两端面上对称具 有两个同轴的小直径翼轮。当双边翼轮56受到地面的支持力大于减震弹簧61提供的压紧 力时，摆动杠杆53顺时针转动，减震弹簧61受到进一步压缩以提供更大的压紧力平衡地面 支持力。当双边翼轮56受到地面的支持力小于减震弹簧61提供的压紧力时，摆动杠杆53 逆时针转动，减震弹簧61在弹性回复力作用下伸长，减小提供的压紧力。可见，带摆动杠杆 53和减震弹簧61的导向轮7对不平地面具有缓冲作用。
[0028] 如图8和9所示，导向同步机构3包括左齿轮半轴63组件、右齿轮半轴64组件、 左过渡轮轴65组件、右过渡轮轴66组件、前传动轴67组件、后传动轴68组件，上述组件通 过多组轴承和轴承座安装于车架1的中部框架、前部框架和后部框架。通过左过渡轮轴65 组件和右过渡轮轴66组件将传动转轴43的旋转运动传递给前传动轴67组件和后传动轴 68组件，目的是降低导向同步机构3在车架1中的安装高度，为前储物仓IA和后储物仓IB 安装货物移载机构保留所需空间。
[0029] 左齿轮半轴63组件包括左齿轮半轴63、第一左轴承69、第一左轴承座70、第一左 锥齿轮71和第一左主动带轮72。第一左轴承座70固定在车架1中部框架的顶端左侧，左 齿轮半轴63通过第一左轴承69支承于第一左轴承座70,左齿轮半轴63与车架1之间可相 对转动。第一左锥齿轮71通过键套装固定在左齿轮半轴63的右端，第一左锥齿轮71与驱 动转向装置2的输出锥齿轮47间相互啮合，可将传动转轴43的旋转运动传递给左齿轮半 轴63。第一左主动带轮72通过键套装固定在左齿轮半轴63的左端。
[0030] 右齿轮半轴64组件包括右齿轮半轴64、第一右轴承73、第一右轴承座74、第一右 锥齿轮75和第一右主动带轮76。第一右轴承座74固定在车架1中部框架的顶端右侧，右 齿轮半轴64通过第一右轴承73支承于第一右轴承座74,右齿轮半轴64与车架1之间可相 对转动。第一右锥齿轮75通过键套装固定在右齿轮半轴64的左端，第一右锥齿轮75与驱 动转向装置2的输出锥齿轮47间相互啮合，可将传动转轴43的旋转运动传递给右齿轮半 轴64。第一右主动带轮76通过键套装固定在右齿轮半轴64的右端。
[0031] 左过渡轮轴65组件包括左过渡轮轴65、第二左轴承77、第二左轴承座78、第一左 从动带轮79、第二左主动带轮80和第一左同步带81。第二左轴承座78固定在车架1中部 框架的底端左侧，左过渡轮轴65通过第二左轴承77支承于第二左轴承座78,左过渡轮轴 65与车架1之间可相对转动。第一左从动带轮79通过键套装固定在左过渡轮轴65的右 端，第一左从动带轮79与第一左主动带轮72通过第一左同步带81啮合相连，可将左齿轮 半轴63的旋转运动传递给左过渡轮轴65。第二左主动带轮80通过键套装固定在左过渡轮 轴65的左端。
[0032] 右过渡轮轴66组件包括右过渡轮轴66、第二右轴承82、第二右轴承座83、第一右 从动带轮84、第二右主动带轮85和第一右同步带86。第二右轴承座83固定在车架1中部 框架的底端右侧，右过渡轮轴66通过第二右轴承82支承于第二右轴承座83,右过渡轮轴 66与车架1之间可相对转动。第一右从动带轮84通过键套装固定在右过渡轮轴66的左 端，第一右从动带轮84与第一右主动带轮76通过第一右同步带86啮合相连，可将右齿轮 半轴64的旋转运动传递给右过渡轮轴66。第二右主动带轮85通过键套装固定在右过渡轮 轴66的右端。
[0033] 前传动轴67组件包括前传动轴67、第三右轴承87、第三右轴承座88、第二右从动 带轮89、第二右同步带90、左前转向锥齿轮91和右前转向锥齿轮92。第三右轴承座88固 定在车架1前部框架的底端两侧，前传动轴67通过第三右轴承87支承于第三右轴承座88， 前传动轴67与车架1之间可相对转动。第二右从动带轮89通过键套装固定在前传动轴67 的最右端，第二右从动带轮89与第二右主动带轮85通过第二右同步带90啮合相连，可将 右过渡轮轴66的旋转运动传递给前传动轴67。左前转向锥齿轮91通过键套装固定在前 传动轴67的左端，左前转向锥齿轮91与左前方的导向轮7的输入锥齿轮51间相互啮合， 可将前传动轴67的旋转运动传递给左前方的导向轮7的支撑转轴49。右前转向锥齿轮92 通过键套装固定在前传动轴67的右端，右前转向锥齿轮92与右前方的导向轮7的输入锥 齿轮51间相互啮合，可将前传动轴67的旋转运动传递给右前方的导向轮7的支撑转轴49。 左前转向锥齿轮91、右前转向锥齿轮92在轴上的安装方向与第一右锥齿轮75相同，保证前 方两个导向轮7的支撑转轴49的旋转方向与驱动转向装置2的传动转轴43相同。
[0034] 后传动轴68组件包括后传动轴68、第三左轴承93、第三左轴承座94、第二左从动 带轮95、第二左同步带96、左后转向锥齿轮97和右后转向锥齿轮98。第三左轴承座94固 定在车架1后部框架的底端两侧，后传动轴68通过第三左轴承93支承于第三左轴承座94， 后传动轴68与车架1之间可相对转动。第二左从动带轮95通过键套装固定在后传动轴68 的最左端，第二左从动带轮95与第二左主动带轮80通过第二左同步带96啮合相连，可将 左过渡轮轴65的旋转运动传递给后传动轴68。左后转向锥齿轮97通过键套装固定在后 传动轴68的左端，左后转向锥齿轮97与左后方的导向轮7的输入锥齿轮51间相互卩齿合， 可将后传动轴68的旋转运动传递给左后方的导向轮7的支撑转轴49。右后转向锥齿轮98 通过键套装固定在后传动轴68的右端，右后转向锥齿轮98与右后方的导向轮7的输入锥 齿轮51间相互卩齿合，可将后传动轴68的旋转运动传递给右后方的导向轮7的支撑转轴49。 左后转向锥齿轮97、右后转向锥齿轮98在轴上的安装方向与第一左锥齿轮71相同，保证后 方两个导向轮7的支撑转轴49的旋转方向与驱动转向装置2的传动转轴43相同。
[0035] 如图10、11和14所示，十字交叉轨道99包括在同一平面内正交的横向轨道99A 和纵向轨道99B，横向轨道99A和纵向轨道99B上分别包括两条相互平行的凹槽形地轨100 的承载轨道面103,凹槽形地轨100的凹槽宽度保持不变。在非十字交叉位置，横向轨道99A 的宽度与有轨输送车〇的宽度相适应，即横向轨道99A中两条凹槽形地轨100的凹槽中线 之间的直线距离与有轨输送车〇两个前导向轮7或者两个后导向轮7中心之间的直线距离 相等；纵向轨道99B的宽度与所述有轨输送车0的长度相适应，即纵向轨道99B中两条凹槽 形地轨100的两凹槽中线之间的直线距离与有轨输送车0同一侧的前导向轮7和后导向轮 7中心之间的直线距离相等。双边翼轮56的轴线到地轨槽底101间的距离大于双边翼轮 56的主轮半径，双边翼轮56的主轮在凹槽形地轨100中滚动导向但所述主轮与地轨槽底 101不接触，双边翼轮56的轴线到承载轨道面103间的距离等于双边翼轮56的翼轮半径， 双边翼轮56的翼轮在承载轨道面103上滚动承载。本发明中，双边翼轮56和轨道99的导 向元件和承载元件相分离，有利于减少导向元件的磨损，延长了有轨输送车的工作寿命。驱 动转向装置2中的左驱动轮14和右驱动轮21的轴线到承载轨道面103间的距离等于左驱 动轮14和右驱动轮21的半径，左驱动轮14和右驱动轮21在承载轨道面103上主动滚动 提供驱动力。
[0036] 如图11所示，在十字交叉位置，两条正交的横向轨道99A和纵向轨道99B上的四 条凹槽形地轨100相交处分别设有四个整体固定式十字路口 104。如图12所示，凹槽形地 轨100的凹槽宽度逐渐变大直至两条正交的凹槽形地轨100的地轨侧面102沿45°角方向 汇聚成一线，承载轨道面103消失，形成一种以十字交叉中心为中心，边长大于双边翼轮56 的主轮直径的正方形路口槽底105。如图13所示，地轨槽底101在接近路口槽底105的过 程中，地轨槽底101的高度逐渐升高，直至路口槽底105与双边翼轮56的主轮相接触，双边 翼轮56的主轮在路口槽底105上滚动承载但无导向作用，双边翼轮56的翼轮与承载轨道 面103无接触。如图11、12和13所示，凹槽形地轨100的地轨侧面102消失以及双边翼轮 56的主轮与路口槽底105相接触，这种结构有利于导向轮7在整体固定式十字路口 104的 原地旋转，此时十字路口 104是固定不动的。左驱动轮14和右驱动轮21的轴线到承载轨 道面103间的距离等于左驱动轮14和右驱动轮21的半径，左驱动轮14和右驱动轮21在 承载轨道面103上主动滚动并提供驱动力。
[0037] 如图14所示，在十字交叉位置，两条正交的横向轨道99A和纵向轨道99B上的四 条凹槽形地轨100相交处分别设有四个分离旋转式十字路口 106。如图15和17所示，分离 旋转式十字路口 106包括路口转盘107、路口分度盘108、分度盘轴承109、凸轮顶杆110、顶 杆弹簧111和顶杆支座112。路口转盘107为一圆台形结构，路口转盘107的上端面与轨 道99的承载轨道面103具有相同高度，上端面上有两条正交的、与轨道99相同的凹槽形地 轨100,并可与轨道99的凹槽形地轨100准确对接。因此，导向轮7在分离旋转式十字路 口 106的滚动承载状态与单条轨道99相同，双边翼轮56的主轮嵌在凹槽形地轨100中滚 动导向，双边翼轮56的翼轮在承载轨道面103上滚动承载。
[0038] 如图16和17所示，路口分度盘108为一侧面带凸轮曲面的圆台形结构，路口分度 盘108的上端面有一中心圆台，下端面有一中心圆孔。路口转盘107下端面的中心圆孔同轴 套装于路口分度盘108的中心圆台且通过螺钉固连。路口分度盘108通过分度盘轴承109 支承于导轨地基113的圆台上，路口分度盘108与导轨地基113之间可相对转动。顶杆支 座112在长度方向上有一阶梯中心孔，顶杆支座112的底面固定于轨道99正下方的导轨地 基113上，与轨道99平行且指向路口分度盘108的轴线。凸轮顶杆110为一阶梯轴，左段 的大轴嵌套在顶杆支座112的中心大孔内，可沿中心大孔轴向移动，大轴端面与中心大孔 底面之间压紧一顶杆弹簧111，在顶杆弹簧111压紧力的作用下，右段的小轴穿过顶杆支座 112的中心小孔，且小轴端面压紧于路口分度盘108的侧面并保持接触。
[0039] 如图15、16和17所示，在路口转盘107的两条凹槽形地轨100所指的相互间隔为 90°的四个方向上，路口分度盘108的侧面分别有一段半径由小到大变化的凸轮曲面，凸 轮曲面的最大半径与路口转盘107的半径相同，凸轮曲面所对的圆心角小于90°，四段凸 轮曲面间由最大半径的圆柱面相连。当路口转盘107的凹槽形地轨100与轨道99的凹槽 形地轨100对齐时，在顶杆弹簧111压紧力的作用下，凸轮顶杆110的小轴端面与路口分度 盘108侧面上最小半径的凸轮曲面相接触，此时路口转盘107无法顺时针转动。当路口转 盘107逆时针转动时，凸轮曲面的半径由小变大，在凸轮曲面的推动下，凸轮顶杆110沿顶 杆支座112缩回，顶杆弹簧111被进一步压紧。由于两条凹槽形地轨100正交，四段凸轮曲 面间的圆心角为90°，当路口转盘107逆时针旋转90°的整数倍时，路口转盘107的凹槽 形地轨100与轨道99的凹槽形地轨100总能保持对齐，凸轮顶杆110的小轴端面沿凸轮曲 面及其相连的圆柱面滑动90°后，在顶杆弹簧111压紧力的作用下，又能插入下一段凸轮 曲面的最小半径处。
[0040] 本发明中，十字交叉轨道的轨道布局方法包括单层仓库布局、十字路口定位布局 和立体仓库整体布局。如图18所示，单层仓库布局为：通过十字交叉轨道连接NXM个货 架构成一种N行M列的单层仓库；在货架中均匀设置若干个储物方格116,每一个储物方格 116中可放置一个尺寸标准的储物箱117,储物箱117可通过货物移载机构放置到有轨输送 车〇的前储物仓IA或后储物仓1B，或从有轨输送车0放置到储物方格116。
[0041] 如图18和19所示，立体仓库整体布局为：通过十字交叉轨道连接NXM个H层的 高层货架114可构成一种N行M列H层的立体仓库，N条横向轨道99A对应着N个高层货 架114分别构成M列货架，M条纵向轨道99B对应着M个高层货架114分别构成N行货架。 在高层货架114的每一层中均匀设置若干个储物方格116,每一个储物方格116中可放置一 个尺寸标准的储物箱117,储物箱117可通过货物移载机构放置到有轨输送车0的前储物仓 IA或后储物仓1B，或从有轨输送车0放置到储物方格116。在第一横向轨道99A和第一纵 向轨道99B的十字交叉位置的前方设置有一升降装置115,升降装置115的承载端面与纵向 轨道99B的承载轨道面103具有相同高度，承载端面有两条平行的、与纵向轨道99B相同的 凹槽形地轨100,并可与纵向轨道99B的凹槽形地轨100准确对接。因此，导向轮7在升降 装置115的承载端面上的滚动承载状态与纵向轨道99B相同，有轨输送车0可通过纵向轨 道99B直接进入升降装置115。在实际应用过程中，升降装置115的设置位置可以根据现场 布局进行调整。
[0042] 如图20所示，十字路口定位布局的特征为：每一条轨道99在汇聚形成十字交叉位 置之前,在横向轨道99A的纵向中心线上布置一张RFID标签118,在纵向轨道99B的横向中 心线的两侧对称布置两张RFID标签118,如图20中横向轨道99A上的A、纵向轨道99B上 的Cl和C2。RFID标签118记录正交的四条轨道99的路径编号及拓扑关系，可为有轨输送 车〇的路口转向控制提供依据。在十字交叉位置的中心布置一个中心定位点119A，如图20 中的点〇，并在中心四周对称布置四个出入口定位点119B，分别位于横向轨道99A的纵向中 心线和纵向轨道99B的横向中心线上，如图20中的点a、b、c、d。当有轨输送车0沿着某一 条轨道99穿过十字交叉位置时，有轨输送车0中心下方的定位传感器29可依次找正入口 定位点119B、中心定位点119A和出口定位点119B，如图20所示，当有轨输送车0沿着左侧 横向轨道99A穿过十字交叉位置时，定位传感器29可依次找正入口定位点a、中心定位点〇 和出口定位点b。当定位传感器29找正入口定位点119B时，有轨输送车0位于前方和后方 的导向轮7即将同时进入整体固定式十字路口 104或分离旋转式十字路口 106的位置，如 图20所示，当定位传感器29找正入口定位点a时，导向轮即将同时进入正方形路口槽底。 当定位传感器29找正中心定位点119A时，有轨输送车0位于十字交叉位置的中心，前方和 后方的导向轮7也同时位于十字路口的中心，如图20所示，当定位传感器找正中心定位点 〇时，导向轮同时位于正方形路口槽底的中心。当定位传感器29找正出口定位点119B时， 有轨输送车0位于前方和后方的导向轮7即将同时离开十字路口的位置，如图20所示，当 定位传感器找正出口定位点b时，导向轮即将同时离开正方形路口槽底。
[0043] 本发明中，有轨输送车在十字交叉轨道上自动运行的控制方法，包括单轨运行控 制、路口转向控制和层间转移控制三种模式。如图18和20所示，单轨运行控制模式具体过 程为： 1)、当有轨输送车〇进入某一条轨道99时，通过RFID传感器6读取十字交叉位置出口 处的RFID标签118,识别当前轨道99的路径编号，控制装置5根据内置的电子地图和目标 工位，确定有轨输送车〇在轨道99上的运行方向，并由动力电池组4为驱动转向装置2提 供电能，驱动有轨输送车〇沿轨道99行驶。驱动转向装置2的主离合器35和从离合器46 处于分离状态，导向轮7的运动方向由轨道99约束，与驱动模块8无关，导向轮7和驱动模 块8处于异步控制状态。双边翼轮56的主轮嵌在凹槽形地轨100中滚动导向，双边翼轮56 的翼轮在承载轨道面103上滚动承载，控制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相同、大 小相等，以同速控制方式在承载轨道面103上主动滚动并提供驱动力。
[0044] 2)、如果有轨输送车0在轨道99上需要改变运行方向，有轨输送车0先停车，主离 合器35和从离合器46分离，导向轮7和驱动模块8处于异步控制状态。控制左驱动轮14 和右驱动轮21的速度方向相反、大小相等，以差速控制方式使得驱动模块8原地旋转。通 过角度传感器41实时测量驱动模块8与车架1间的转角Φ，当转角Φ改变180°时停止 驱动模块8的原地旋转。再通过左驱动轮14和右驱动轮21的同速控制重新启动有轨输送 车〇,则有轨输送车〇沿与原来相反的运行方向行驶。
[0045] 如图18、20和21所示，路口转向控制模式具体过程为： 1)、当有轨输送车〇接近某一个十字交叉位置时，通过RFID传感器6读取十字交叉位 置入口处的RFID标签118,识别前方正交的四条轨道99的路径编号及拓扑关系，控制装置 5根据内置的电子地图和目标工位，确定有轨输送车0在十字交叉位置的运行模式，包括直 行、左转和右转三种。如图20所示，有轨输送车0沿着左侧横向轨道99A接近十字交叉位 置时，通过入口处的RFID标签A可知当前轨道的路径编号为A，十字交叉位置的路径拓扑关 系为逆时针A-D-B-C。假设经过路径规划确定的下一条路径为轨道C，则有轨输送车在十字 交叉位置应该左转。
[0046] 2)、在RFID传感器6读取入口处的RFID标签118之后到定位传感器29检测到入 口定位点119B之前，通过角度传感器41实时测量驱动模块8与车架1间的转角Φ，如果转 角Φ不为零，则驱动转向装置2的主离合器35和从离合器46处于分离状态，导向轮7的 运动状态与驱动模块8无关，控制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相同、大小不等， 通过差速控制不断消除转角Φ。如果转角Φ为零，则驱动转向装置2的主离合器35和从 离合器46处于结合状态，导向轮7的运动方向与驱动模块8相同，控制左驱动轮14和右驱 动轮21的速度方向相同、大小相等，通过同速控制提供驱动力。
[0047] 3)、在定位传感器29检测到入口定位点119B之后到检测到中心定位点119A之 前，多个导向轮7同时进入十字路口。主离合器35和从离合器46保持结合，导向轮7的运 动方向与驱动模块8相同，导向轮7和驱动模块8处于同步控制状态。通过左驱动轮14和 右驱动轮21的同速控制提供驱动力。如图12和13所示，对于整体固定式十字路口 104， 承载轨道面103逐渐消失，地轨槽底101的高度逐渐升高，双边翼轮56的主轮在路口槽底 105上滚动承载但无导向作用，双边翼轮56的翼轮与承载轨道面103无接触，有轨输送车0 的导向依靠惯性。如图15和17所示，对于分离旋转式十字路口 106,路口转盘107的上端 面及其凹槽形地轨100保持不变，双边翼轮56的主轮嵌在凹槽形地轨100中滚动导向，双 边翼轮56的翼轮在承载轨道面103上滚动承载，有轨输送车0的导向依靠轨道99。
[0048] 4)、当定位传感器29检测到中心定位点119A时， 如果有轨输送车〇的运行模式为直行，则保持原有的运动状态继续运行。
[0049] 如果有轨输送车0的运行模式为左转，则有轨输送车0立即停车并定位于中心定 位点119A。控制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相反、大小相等，使驱动模块8逆时 针原地旋转，通过角度传感器41实时测量驱动模块8与车架1间的转角Φ，直到转角Φ达 到-90°停止驱动模块8的原地旋转。主离合器35和从离合器46结合，通过导向同步机构 3将驱动模块8的旋转运动同步传递给四个导向轮7。如图12和13所示，对于整体固定式 十字路口 104,四个导向轮7在正方形路口槽底105的中心同时逆时针原地旋转，由于凹槽 形地轨100的地轨侧面102沿45°角方向扩大而无导向作用，整体固定式十字路口 104固 定不动。如图15、16和17所示，对于分离旋转式十字路口 106,由于双边翼轮56的主轮嵌 在路口转盘107的上端面的凹槽形地轨100中，路口转盘107随导向轮7同时旋转。
[0050] 如果有轨输送车0的运行模式为右转，则有轨输送车0立即停车并定位于中心定 位点119A，再针对两种情况分别处理。如图12和13所示，对于整体固定式十字路口 104,控 制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相反、大小相等，使驱动模块8顺时针原地旋转， 通过角度传感器41实时测量驱动模块8与车架1间的转角Φ，直到转角Φ达到90°，主 离合器35和从离合器46结合，驱动模块8通过导向同步机构3带动导向轮7同步右转，整 体固定式十字路口 104固定不动。如图15、16和17所示，对于分离旋转式十字路口 106,由 于路口转盘107只能逆时针转动，控制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相反、大小相 等，使驱动模块8逆时针原地旋转-270°，主离合器35和从离合器46结合，驱动模块8通 过导向同步机构3带动导向轮7逆时针原地旋转，路口转盘107随导向轮7同时旋转。
[0051] 5)、在定位传感器29检测到中心定位点119A之后到检测到出口定位点119B之 前，若有轨输送车〇的运行模式为直行，则保持原有的运动状态继续运行；若有轨输送车 (0)的运行模式为左转或右转，控制左驱动轮14和右驱动轮21的速度方向相同、大小相等， 重新启动有轨输送车〇沿左/右侧正交的轨道运行，通过同速控制提供驱动力，主离合器35 和从离合器46结合，导向轮7和驱动模块8处于同步控制状态。
[0052] 6)、在定位传感器29检测到出口定位点119B之后，多个导向轮7同时离开十字路 口。主离合器35和从离合器46分离，导向轮7和驱动模块8处于异步控制状态，通过左驱 动轮14和右驱动轮21的同速控制提供驱动力。如图12和13所示，对于整体固定式十字 路口 104,地轨槽底101的高度逐渐降低，地轨侧面102沿45°角方向汇聚成新的凹槽形地 轨100,凹槽形地轨100的凹槽宽度逐渐变小，形成一"V"形导向结构。双边翼轮56的主轮 在正方形路口槽底105上滚动承载时，沿上述"V"形导向结构进入新的凹槽形地轨100,地 轨槽底101的高度逐渐降低，双边翼轮56的翼轮与新的承载轨道面103接触并滚动承载， 主轮嵌在凹槽形地轨100中滚动导向。如图15和17所示，对于分离旋转式十字路口 106， 路口转盘107的上端面及其凹槽形地轨100保持不变，与新的轨道99的凹槽形地轨100准 确对接，有轨输送车〇的滚动承载状态不变，双边翼轮56的主轮嵌在凹槽形地轨100中滚 动导向，双边翼轮56的翼轮在承载轨道面103上滚动承载。
[0053] 如图18和19所示，层间转移控制模式的具体过程为： 1)、通过RFID传感器6读取某一个储物方格116或十字交叉位置出入口处的RFID标 签118,识别当前轨道99的路径编号以及横向轨道99A上的当前工位信息，控制装置5根据 内置的电子地图，以第一横向轨道99A和第一纵向轨道99B的十字交叉位置为目标，规划有 轨输送车0的运行路线，确定有轨输送车0在单一轨道99上的运行方向以及在十字交叉位 置的运行模式。
[0054] 2)、通过上述单轨运行控制模式和路口转向控制模式引导有轨输送车0到达第一 横向轨道99A和第一纵向轨道99B的十字交叉位置，进而进入与其相连的升降装置115。升 降装置115的承载端面有两条平行的、与纵向轨道99B相同的凹槽形地轨100,双边翼轮56 的主轮嵌在凹槽形地轨100中滚动导向，双边翼轮56的翼轮在承载端面上滚动承载，通过 左驱动轮14和右驱动轮21的同速控制提供驱动力。在RFID传感器6读取十字交叉位置 出口处的RFID标签118后，定位传感器29找正升降装置115的承载端面中心处的定位点 119时有轨输送车0停车，则有轨输送车0进入升降装置115。
[0055] 3)、有轨输送车0通过升降装置115转运到目标工位所在立体仓库的层次，再经过 该层第一横向轨道99A和第一纵向轨道99B的十字交叉位置离开升降装置115,利用单轨运 行控制模式和路口转向控制模式引导有轨输送车0到达目标工位。
[0056] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的 保护范围。
【权利要求】
1. 一种十字穿梭式有轨输送车，包括车架（1)，其特征在于：还包括驱动转向装置（2)、 导向同步机构（3)、控制装置（5)、RFID传感器（6)和沿轨道行走的导向轮（7);所述控制 装置（5)、驱动转向装置（2)安装在车架（1)上；所述控制装置（5)连接并控制驱动转向装 置⑵运行；所述导向轮（7)安装在车架⑴上，所述RFID传感器（6)安装在车架⑴上 与控制装置（5)电连接；所述导向同步机构（3)固定安装在车架（1)上且分别与驱动转向 装置（2)、导向轮（7)啮合连接，所述驱动转向装置（2)驱动有轨输送车（0)沿轨道（99)运 行并可通过导向同步机构（3)控制导向轮（7)旋转及旋转角度。
2. 根据权利要求1所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述驱动转向装置（2) 包括驱动模块（8)及与驱动模块（8)连接的转向测量模块（9)和离合传动模块（10);所述 驱动模块（8)包括垂直转轴（12)和水平心轴（13)，所述垂直转轴（12)与水平心轴（13)正 交于水平心轴（13)的轴线中点；所述水平心轴（13)的两端分别安装驱动轮，两个驱动轮分 别通过两个驱动电机驱动；所述水平心轴（13)的轴线中点上固定安装定位传感器（29)。
3. 根据权利要求2所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述驱动轮包括同轴 安装在水平心轴（13)左端的左驱动轮（14)和左从动轮（15)、同轴安装在水平心轴（13)右 端的右驱动轮（21)和右从动轮（22);所述左从动轮（15)与由左驱动电机（20)驱动的左 主动轮（18)联动、右从动轮（22)与由右驱动电机（27)驱动的右主动轮（25)联动。
4. 根据权利要求3所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述转向测量模块（9) 包括垂直转轴（12)、与垂直转轴（12)平行的测量转轴（36);所述垂直转轴（12)上套装第 一圆柱齿轮（33)，所述测量转轴（36)上套装第二圆柱齿轮（39)，所述第一圆柱齿轮（33) 与第二圆柱齿轮（39)间相互啮合；所述测量转轴（36)上同轴连接角度传感器（41)，所述 角度传感器（41)与控制装置（5)电连接。
5. 根据权利要求4所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述离合传动模块 (10)包括主离合器（35)、从离合器（46)、传动转轴（43)和输出锥齿轮（47)，所述主离合器 (35)固定安装在垂直转轴（12)的上部，所述从离合器（46)套装在传动转轴（43)的下部， 从离合器（46)可沿传动转轴（43)的轴向移动；所述从离合器（46)与主离合器（35)同轴 安装，且可相互接触；所述输出锥齿轮（47)套装固定在传动转轴（43)上。
6. 根据权利要求5所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述导向轮（7)包括 支撑转轴（49)、输入锥齿轮（51)、轮支撑架（52)、摆动杠杆（53)、双边翼轮（56)和减震机 构；所述输入锥齿轮（51)套装固定在支撑转轴（49)上与导向同步机构（3)啮合连接；所述 轮支撑架（52)与支撑转轴（49)固连，所述摆动杠杆（53)与轮支撑架（52)间通过杠杆螺 栓（54)轴向连接，所述摆动杠杆（53)可绕杠杆螺栓（54)的轴线相对于轮支撑架（52)摆 动；所述摆动杠杆（53)的一端与轮支撑架（52)间连接减震机构，摆动杠杆（53)的另一端 安装双边翼轮（56)，所述双边翼轮（56)由主轮及对称固连在主轮两侧的两个同轴翼轮组 成，所述主轮直径大于翼轮直径。
7. 根据权利要求6所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述导向同步机构（7) 由结构相同且呈相反方向安装的前轮导向同步组件和后轮导向同步组件组成，所述导向同 步组件包括齿轮半轴（63,64)、过渡轮轴（65,66)和传动轴（67,68)，所述齿轮半轴（63， 64)的一端套装第一锥齿轮（71，75)与驱动转向装置（2)啮合连接，另一端套装第一主动轮 (72, 76);所述过渡轮轴（65,66)上分别套装第一从动轮（79,84)和第二主动轮（80,85)， 所述第一从动轮（79,84)与第一主动轮（72, 76)带连接；所述传动轴（67,68)上分别套装 第二从动轮（89,95)、转向锥齿轮（91，92,97,98)，所述第二从动轮（89,95)与第二主动轮 (80,85)带连接，所述转向锥齿轮（91，92,97,98)与导向轮（7)的输入锥齿轮（51)啮合连 接，所述转向锥齿轮（91，92,97,98)与第一锥齿轮（71，75)的安装方向相同。
8. 根据权利要求7所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述轨道（99)包括 多条横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)，横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)在同一平面内 相互正交，所述横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)上均包括两条相互平行的凹槽形地轨 (100)形成的承载轨道面（103)，所述凹槽形地轨（100)用于嵌入有轨输送车（0)的双边翼 轮（56)，所述双边翼轮（56)的轴线到凹槽形地轨（100)的地轨槽底（101)间的距离大于 双边翼轮（56)的主轮半径；在非十字交叉位置，横向轨道（99A)中两条凹槽形地轨（100) 的凹槽中线之间的直线距离与有轨输送车（〇)两个前或后导向轮（7)中心之间的直线距离 相等，纵向轨道（99B)中两条凹槽形地轨（100)的凹槽中线之间的直线距离与有轨输送车 (〇)同一侧的前导向轮（7)和后导向轮（7)中心之间的直线距离相等；在十字交叉位置，相 互正交的横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)上的四条凹槽形地轨（100)相交处分别设有四 个用于有轨输送车（〇)转向的整体固定式十字路口（104)或分离旋转式十字路口（106)。
9. 根据权利要求8所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述整体固定式十字 路口（104)为两条正交轨道（99)中位于十字交叉位置的凹槽形地轨（100)的凹槽宽度沿 45°角方向逐渐变大、承载轨道面（103)逐渐消失而汇聚成一线、组成以十字交叉中心为 中心、边长大于双边翼轮（56)中主轮直径的正方形路口槽底（105);所述凹槽形地轨（100) 的地轨槽底（101)到路口槽底（105)之间的高度逐渐升高直至路口槽底（105)到双边翼轮 (56)轴线间的距离等于/小于双边翼轮（56)的主轮半径。
10. 根据权利要求8所述的十字穿梭式有轨输送车，其特征在于：所述分离旋转式十字 路口（106)包括路口转盘（107)、路口分度盘（108)和旋转控制机构；所述路口转盘（107) 为圆台形结构，所述路口转盘（107)的上端面与承载轨道面（103)等高，所述路口转盘 (107)上设有两条正交且与轨道（99)相同的凹槽形地轨（100)，并可与轨道（99)的凹槽形 地轨（100)对接；所述路口转盘（107)下部与路口分度盘（108)固连，路口分度盘（108)支 承在导轨地基（113)上，与导轨地基（113)之间可相对转动；在路口转盘（107)上两条凹槽 形地轨（100)所指的相互间隔为90°的四个方向上，路口分度盘（108)的侧面为四段与其 位置对应的半径由小到大变化的凸轮曲面，所述凸轮曲面的最大半径与路口转盘（107)的 半径相同，凸轮曲面所对的圆心角小于90° ;所述旋转控制机构固定在导轨地基（113)上， 旋转控制机构设有一可伸缩端，所述可伸缩端与路口分度盘（108)的侧面弹性接触。
11. 一种权利要求1至10任一项所述十字穿梭式有轨输送车的控制方法，其特征在于： 包括单轨运行控制模式、路口转向控制模式； 所述单轨运行控制模式为： 1) 、当有轨输送车（〇)进入某一条轨道（99)时，通过RFID传感器（6)读取十字交叉位 置出口处的RFID标签（118)，识别当前轨道（99)的路径编号，控制装置（5)确定有轨输送 车（0)在轨道（99)上的运行方向，驱动模块（8)驱动有轨输送车（0)沿轨道（99)行驶，主 离合器（35)和从离合器（46)分离，导向轮（7)和驱动模块（8)处于异步控制状态； 2) 、若有轨输送车（0)在轨道（99)上需要呈相反方向运行时，则有轨输送车（0)先停 车；主离合器（35)和从离合器（46)分离，通过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的差速控 制，使得驱动模块（8)原地旋转180°后，再通过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的同速控 制驱动有轨输送车（〇)沿相反的运行方向行驶； 所述路口转向控制模式为： 1) 、当有轨输送车（〇)接近某一个十字交叉位置时，通过RFID传感器（6)读取十字交 叉位置入口处的RFID标签（118)，识别前方正交的四条轨道（99)的路径编号及拓扑关系， 控制装置（5)确定有轨输送车（0)在十字交叉位置的运行模式，所述运行模式包括直行、左 转和右转； 2) 、在定位传感器（29)检测到入口定位点（119B)之前，若驱动模块（8)与车架（1)间 的转角小不为零，则主离合器（35)和从离合器（46)分离，通过左驱动轮（14)和右驱动轮 (21)的差速控制不断消除转角小；若转角小为零，则主离合器（35)和从离合器（46)结 合，导向轮（7)和驱动模块（8)处于同步控制状态，通过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的 同速控制提供驱动力； 3) 、在定位传感器（29)检测到中心定位点（119A)之前，主离合器（35)和从离合器 (46)保持结合，导向轮（7)和驱动模块⑶处于同步控制状态，通过左驱动轮（14)和右驱 动轮（21)的同速控制提供驱动力； 4) 、当定位传感器（29)检测到中心定位点（119A)时： 若有轨输送车（0)的运行模式为直行，则保持原有的运动状态继续运行； 若有轨输送车（0)的运行模式为左转，则有轨输送车（0)先停车并定位于中心定位点 (119A);再通过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的差速控制使驱动模块（8)逆时针原地旋 转-90°，主离合器（35)和从离合器（46)结合，驱动模块（8)通过导向同步机构（3)带动 导向轮⑵同步左转； 若有轨输送车（0)的运行模式为右转，则有轨输送车（0)先停车并定位于中心定位点 (119A):在采用整体固定式十字路口时，通过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的差速控制， 使驱动模块（8)顺时针原地旋转90°，主离合器（35)和从离合器（46)结合，驱动模块（8) 同时通过导向同步机构（3)带动导向轮（7)同步右转；在采用分离旋转式十字路口时，通过 左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的差速控制，使驱动模块（8)逆时针原地旋转-270°，主 离合器（35)和从离合器（46)结合，驱动模块（8)同时通过导向同步机构（3)带动导向轮 (7)同步右转； 5) 、在定位传感器（29)检测到出口定位点（119B)之前，若有轨输送车（0)的运行模式 为直行，则保持原有的运动状态继续运行；若有轨输送车（〇)的运行模式为左转或右转，通 过左驱动轮（14)和右驱动轮（21)的同速控制重新启动有轨输送车（0)沿左/右侧正交的 轨道运行，主离合器（35)和从离合器（46)结合，导向轮（7)和驱动模块（8)处于同步控制 状态； 6) 、在定位传感器（29)检测到出口定位点（119B)之后，主离合器（35)和从离合器 (46)分离，导向轮（7)和驱动模块⑶处于异步控制状态，通过左驱动轮（14)和右驱动轮 (21)的同速控制提供驱动力。
12.根据权利要求11所述的十字穿梭式有轨输送车的控制方法，其特征在于：还包括 层间转移控制模式： 1) 、通过RFID传感器（6)读取某一个储物方格（116)或十字交叉位置出入口处的RFID 标签（118)，识别当前轨道（99)的路径编号以及横向轨道（99A)上的当前工位信息，控制装 置（5)以设置升降装置处（115)的横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)的十字交叉位置为目 标，规划确定有轨输送车（〇)的运行路线和模式； 2) 、通过所述单轨运行控制模式和路口转向控制模式引导有轨输送车（0)到达升降装 置（115)设置处的横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)的十字交叉位置，在RFID传感器（6) 读取十字交叉位置出口处的RFID标签（118)后，定位传感器（29)找正升降装置（115)的 承载端面中心处的定位点（119)时有轨输送车（0)停车，则有轨输送车（0)进入升降装置 (115)； 3) 、有轨输送车（0)通过升降装置（115)转运到目标工位所在立体仓库的层次，再通过 该层升降装置（115)处的横向轨道（99A)和纵向轨道（99B)的十字交叉位置离开升降装置 (115)，利用所述单轨运行控制模式和路口转向控制模式引导有轨输送车（0)到达目标工 位。
【文档编号】B65G1/04GK104386400SQ201410495927
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】武星, 楼佩煌, 钱晓明, 唐敦兵, 沈伟良, 王龙军, 张 浩, 杨天旭, 陈峰雷 申请人:南京航空航天大学