利用无线通信的升降架的制作方法

1.本发明涉及一种容器搬运车辆以及一种从下层储存系统的三维网格拾取储存容器的方法，并且更具体地，涉及一种容器搬运车辆以及在不经由将升降架连接至容器搬运车辆的升降带传递信号和电力的情况下从下层储存系统的三维网格拾取储存容器的方法。


背景技术：

2.图1公开了常见的现有技术的自动储存和取出系统1的框架结构，以及图2a和图2b公开了这种系统的已知的容器搬运车辆。例如在no317366和wo 2014/090684 a1中详细地公开了这种储存系统。
3.该框架结构包括多个竖直构件/型材2和多个水平构件3，这些水平构件由竖直构件2支撑。构件2、3通常由金属(例如挤压铝型材)制成。
4.框架结构限定储存网格4，该储存网格包括成排布置的多个网格列12。大部分网格列12是储存列5，在储存列中，储存容器6(也称为容器)一个堆叠在另一个的顶部上以形成堆垛7。每个储存容器6(或简称为容器)可通常保存多个产品物品，根据用途这些产品物品可以是相同的产品类型或不同的产品类型。该框架结构防止储存容器6的堆垛7水平移动并引导容器6竖直移动，但是在储存容器6堆叠时通常不另外地支撑储存容器。
5.每个容器搬运车辆9都包括用于竖直运输储存容器6的升降装置18(在图2b中示出)，例如，从而从储存列5提升储存容器6和将储存容器6降低到储存列中。升降装置18包括升降架17，与图2b所示的类似，该升降架适于与储存容器6接合。升降架17可以从车辆本体12降低，使得可以在与第一方向x和第二方向y正交的第三方向z上调整升降架17相对于车辆本体12的位置。
6.每个容器搬运车辆9都包括在在网格4上运输储存容器6时用于接收和装载储存容器6的储存隔室或储存空间。储存空间可包括腔21，该腔居中地布置在车辆本体13内，例如wo2014/090684a1中描述的，该申请的内容通过引证并入本文。
7.可替代地，容器搬运车辆可具有悬臂结构，如no317366中所描述的，该申请的内容也通过引证并入本文。
8.在储存网格中，大多数网格列12是储存列5，即，其中储存容器以堆叠的方式储存的网格列。然而，网格通常具有至少一个这样的网格列12，该网格列不用于储存储存容器，而是包括容器搬运车辆能够卸载和/或拾取储存容器的位置，使得储存容器能够被运输至存取站，在存取站处，可以从网格外部接近储存容器6或将储存容器移入或移出网格，即，容器处理站。在本领域中，这样的位置一般称为“端口”并且端口所在的网格列可以被称为端口列。
9.在图1中的网格4包括两个端口列19和20。例如，第一端口列19可以是专用的卸载端口列，在此处，容器搬运车辆9可以卸载储存容器以将其运输至存取站或转移站(未示出)，并且第二端口列20可以是专用的拾取端口列，在此处，容器搬运车辆9可以拾取已经从存取站或转移站运输至网格4的储存容器。
10.为了监控和控制自动储存和取出系统，例如监控和控制网格4内各个储存容器的位置、每个储存容器6的内容物以及容器搬运车辆9的移动，以便可以在期望的时间将期望的储存容器递送至期望的位置，而多个容器搬运车辆9不会彼此碰撞，自动储存和取出系统包括控制系统，该控制系统通常是计算机化的并且包括用于记录储存容器的数据库。
11.当储存在图1公开的网格4中的储存容器6将要被存取时，多个容器搬运车辆9中的一个容器搬运车辆被指示以从目标储存容器在网格4中的位置取出该目标储存容器并将该储存容器运输至卸载端口19。该操作涉及到将容器搬运车辆9移动到位于目标储存容器所在的储存列5上方的网格位置；使用容器搬运车辆的升降装置(未示出，内部地布置在车辆的中央腔中，但与图2b的第二现有技术车辆的升降装置18类似)从储存列5取出储存容器6；以及将储存容器运输至卸载端口19。图2b中示出的第二现有技术车辆9更好地示出了升降装置的整体设计。在挪威专利no317366中描述了第二车辆9的细节。两种现有技术车辆9的升降装置18都包括一组升降带16，该升降带在竖直方向上延伸并且在靠近升降架17的拐角(也可以称为夹持装置)处进行连接以用于可释放地连接到储存容器。升降架17的特征是具有容器连接元件24和引导销30，其中容器连接元件用于可释放地连接到储存容器，引导销用于使储存容器6与升降架17对准。
12.为了提升或降低升降架17(连接有储存容器6或者不连接有储存容器)，升降带16连接到带驱动组件。在带驱动组件中，升降带16通常卷绕在布置在容器搬运车辆中的至少两个旋转升降轴或卷轴(未示出)上/从这些旋转升降轴或卷轴展开，其中这些升降轴还经由皮带/链连接到至少一个公共转动轴，从而为至少两个升降轴提供同步旋转运动。在例如wo2015/193278a1和wo2017/129384中描述了升降轴的多种设计。
13.大多数现有技术的容器搬运车辆具有用于接收储存箱的中央腔，如图2a所示，其特征是具有升降装置18，该升降装置具有包括至少一个转动轴的带驱动组件，至少一个转动轴居中地布置在车辆的上部区段中并连接到升降马达。除了居中地布置的转动轴之外，这种升降装置还包括第二轴和/或滑轮的组件，升降带卷绕在第二轴和/或滑轮上/从第二轴和/或滑轮展开。第二轴和/或滑轮通过经由皮带/链连接到居中地布置的转动轴而旋转，并且布置在中央腔的拐角处以提供升降带16相对于升降架17的所需定位。由于升降装置相对密集地进行服务并且在机器人内部占据较大体积，所以这种多个可移动部件的组件不是最佳的解决方案。
14.这些现有技术的容器搬运车辆的缺点与升降架17和夹持元件相关。为了知道何时夹持和释放容器，夹持元件经由内置在升降带中的线缆接收电力和信号。当升降带磨损时，该解决方案可能会变得复杂。在当前的解决方案中，升降带全部缠绕在旋转轴上。每次升降架17提升或降低时，升降带在轴上的不断的缠绕和解绕都会使升降带磨损。
15.当升降带磨损时，存在为夹持元件提供电力和操作信号的线缆也被磨损的风险，并且由于它们卷在同一旋转轴上，所以存在短路的风险。例如，如果在容器搬运车辆在要存取的特定储存容器的顶部上挖掘时(即，移动储存容器时)发生短路，则带中的短路会很大程度上使系统复杂化并延迟。在升降装置在挖掘过程中发生故障的情况下，可能要进行使该容器搬运车辆离开储存系统并让另一容器搬运车辆接管第一个容器搬运车辆的操作的大型操作。此外，存在损坏容器和容器中的货物的风险。短路还可能导致火灾。
16.鉴于上述情况，希望提供一种具有升降装置的容器搬运车辆，在该容器搬运车辆
中，现有技术的缺点被避免。


技术实现要素：

17.本发明由所附权利要求和以下内容限定：
18.本发明的优选实施例限定了用于从下层储存系统的三维网格拾取储存容器的容器搬运车辆，该容器搬运车辆包括车辆本体并包括具有升降架和发射器的至少一个升降装置，该升降架具有夹持元件，夹持元件用于可释放地连接到储存容器，发射器用于对控制夹持元件的指令进行通信，其中升降架还包括第一可充电电源以用于为夹持元件供应能量。
19.此外，容器搬运车辆具有至少一个第二可充电电源，该至少一个第二充电电源构造成当升降架处于其最顶部位置时为第一可充电电源充电，并且其中，至少一个第二可充电电源连接到至少一个上部充电器连接器，并且第一可充电电源连接到至少一个下部充电器连接器。
20.至少一个上部充电器连接器包括由弹簧偏置的接触探头，可选地其中，至少一个上部充电器连接器包括接触探头、弹簧、固定板、线材连接螺母、接触探头固定螺母以及固定螺母，并且下部充电器连接器是导电材料板。
21.第一可充电电源和至少一个第二可充电电源为锂离子电池和/或电容器。
22.用于控制夹持元件的通信是发射器和位于升降架上的接收器之间的无线通信，并且无线通信是光通信，该光通信通过可见光通信(vlc)、光照通信技术(li-fi)、红外通信技术(irda)、光无线通信(owc)和合理光学近联合存取(ronja)中的一者或多者来实现。
23.发射器为第一收发器且接收器为第二收发器，并且发射器和接收器安装在彼此的视距中。
24.本发明还限定了用于从下层储存系统的三维网格拾取储存容器的方法，该方法使用容器搬运车辆，该容器搬运车辆包括车辆本体并包括具有升降架和发射器的至少一个升降装置，该升降架具有夹持元件，夹持元件用于可释放地连接到储存容器，发射器用于对控制夹持元件的指令进行通信，其中该方法包括以下步骤：降低升降架；通过发射器发射信号来使指令通信到升降架以致动夹持元件；使用位于升降架上的第一可充电电源来为致动夹持元件供应能量；提升升降架；使用电量读取装置读取第一可充电电源的电量水平；在第一可充电电源的电量水平低于设定的阈值水平的情况下，使用第二可充电电源为第一可充电电源充电。
25.此外，该方法限定了使用第一个收发器向第二收发器发射光信号来将指令通信到升降架以激活夹持元件。
26.因此，本发明提供了这样的解决方案，其中，当升降架在储存网格内操作时，信号或电力都不经由电引线从容器搬运车辆直接传递到位于水平的升降架上的夹持元件。
附图说明
27.现在将仅通过实例并参考附图更加详细地描述某些实施例，在附图中：
28.图1是根据本发明的示例性储存系统的立体图。
29.图2a是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于储存容器的中央腔。
30.图2b是现有技术的容器搬运车辆的侧视图，其中，示出了首先处于提升位置然后处于稍降低的位置的升降架。
31.图3是根据本发明的实施例的容器搬运车辆的侧视图，其中示出了处于稍降低的位置的升降架。
32.图4是第二可充电电源如何为第一可充电电源充电的充电线路的侧视图。
具体实施方式
33.图1是根据本发明的示例性储存系统的立体图。这里公开了常见的现有技术的自动储存和取出系统1的框架结构。该框架结构包括多个竖直构件/型材2和由这些竖直构件2支撑的多个水平构件3。构件2、3通常由金属(例如挤压铝型材)制成。
34.框架结构限定储存网格4，该储存网格包括成排地布置的多个网格列12。大部分网格列12是储存列5，在储存列中，储存容器6(也称为容器)一个堆叠在另一个的顶部上以形成堆垛7。每个储存容器6(或简称为容器)通常可保存多个产品物品(未示出)，储存容器6内的产品物品根据用途可以是相同的产品类型或不同的产品类型。该框架结构防止储存容器6的堆垛7水平移动，并引导容器6竖直移动，但在储存容器6堆叠时通常不另外地支撑储存容器。
35.图2a是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于储存容器的中央腔。在该解决方案中，升降装置和具有夹持元件的升降架17被提升时储存在中央腔内。这种解决方案的好处是容器搬运车辆占用下层网格的空间较小，从而允许同时运行更多的容器搬运车辆。
36.图2b是现有技术的容器搬运车辆的侧视图，其中示出了首先处于提升位置然后处于稍降低的位置的升降架17。呈现在这里的容器搬运车辆是用悬臂的解决方案，其中，升降装置和具有夹持元件的升降架17被放置在邻近容器搬运车辆的主体的位置。这种解决方案的一个好处是容器设置成远离主电源和使容器搬运车辆运行的电动马达。
37.图3是根据本发明的实施例的容器搬运车辆的侧视图，其中示出了升降架17。尽管在这里示出的容器搬运车辆是用悬臂的解决方案，但是本发明同样可以用于具有用于储存容器的中央腔的容器搬运车辆上。
38.容器搬运车辆包括主体和悬臂延伸部。在主体中设在第二可充电电源41。该第二可充电电源41优选地可以是锂离子电池或电容器。第二可充电电源41向至少一个电动马达供电。电动马达操纵位于下层储存系统的网格上的容器搬运车辆。电动马达向至少两组轮子提供动力。此外，主体可以具有中央控制中心。
39.在图3呈现的实施例中，在升降装置所在的主体上具有悬臂延伸部。在替代实施例中，升降装置可以位于容器搬运车辆的中央腔的本体内。这对本发明的解决方案并没有影响。
40.升降装置包括连接到车辆本体的升降带驱动组件。升降带驱动组件附接有至少一个可旋转升降轴。可旋转升降轴附接有多个升降带16。升降带16附接有水平的升降架17。在该升降架17上，具有用于可释放地连接至储存容器的至少一组夹持元件。
41.悬臂延伸部的底部部分附接有至少一个上部充电器连接器31。上部充电器连接器31连接到第二可充电电源41。第二可充电电源41可以为位于水平的升降架17上的第一可充
电电源42充电。当升降架17位于其最顶部位置时，对第一可充电电源42进行充电。
42.第二可充电电源41是容器搬运车辆的主电源。其电力用于操纵容器搬运车辆，并且通过水平的升降架17为升降容器提供动力。此外，第二可充电电源41用于为中央控制器系统(该中央控制器系统是容器搬运车辆的主计算机系统)供电并为第一可充电电源充电。
43.第一可充电电源42用于为位于水平的升降架17上的夹持元件24供电。第一可充电电源42也位于水平的升降架17上。
44.至少一个上部充电器连接器连接到第二可充电电源41。当水平的升降架17处于其最顶部位置时，至少一个上部充电器连接器31接触至少一个下部充电器连接器33。至少一个下部充电器连接器33附接到水平的升降架17的上侧。该至少一个下部充电器连接器从该上侧连接到第一可充电电源42。
45.电量读取装置43可以在水平的升降架17处于其最顶部位置时检查第一可充电电源42是否需要充电。如果第一可充电电源42需要充电，则经由上部充电器连接器和下部充电器连接器33将电力从第二可充电电源41传递到第一可充电电源42。如果电量读取装置断定第一可充电电源42不需要充电，则不经由上部充电器连接器和下部充电器连接器33将电力从第二可充电电源41传递到第一可充电电源42。
46.第一可充电电源42可以是锂离子电池或电容器。
47.当水平的升降架17下降到储存系统的下层网格中时，竖直的引导销30确保升降架17正确地下降到轴中并与容器适当地连接。水平的升降架17的每个拐角中都有竖直引导销。
48.当升降架17已经适当地连接到容器时，中央控制器系统通知夹持元件24夹持容器。中央控制器系统使用光作为用于通信的介质将信息通信到发射器32。发射器32位于悬臂延伸部的下部部分中。发射器32直接向下发射信息到位于水平的升降架17的上表面上的接收器34。通过接收器接收的信息从这里沿着线材传递到夹持元件24，并且夹持元件24根据中央控制器系统发送的信息夹持容器或释放容器。
49.夹持元件24连接至夹持传感器43。夹持传感器43给出关于夹持元件24实际上是否夹持容器的信息。该传感器可以将这些信息以反馈的形式给到中央控制器系统。此外，夹持传感器43还可以测量夹持元件24正在使用的力的大小。
50.此外，发射器32可以是第一收发器并且接收器34可以是第二收发器，从而确保升降架17和中央控制系统之间的双向通信。
51.光通信可以通过可见光通信(vlc)、光照通信技术(li-fi)、红外通信技术(irda)、光学无线通信(owc)和合理光学近联合存取(reasonable optical near joint access)(ronja)中的一者或多者来实现。
52.此外，发射器32和接收器34必须在彼此的视距中。
53.图4是根据本发明优选的实施例的第二可充电电源41如何为第一可充电电源42充电的充电线路的侧视图。
54.第二可充电电源41连接到两个上部充电器连接器31。上部充电器连接器31的接触探头35从悬臂延伸部的底表面突出。在用中央腔的解决方案中，上部充电器连接器31的接触探头35将从容器搬运车辆的悬臂延伸部的下部部分稍微突出。
55.当升降架17处于其最顶部位置时，两个上部充电器连接器31与对应的一对下部充
电器连接器33物理接触。根据本发明优选实施例，这些下部充电器连接器33是导电材料板的形式。下部充电器连接器33安装到升降架17的顶侧。下部充电器连接器和上部充电器连接器31彼此相邻，使得当升降架17在其最顶部位置时下部充电器连接器和上部充电器连接器接触。
56.当上部充电器连接器和下部充电器连接器33彼此物理接触时，电量读取装置43可以读取第一可充电电源42的电量水平。如果第一可充电电源42需要充电，第二可充电电源41将为第一可充电电源充电。如果第一可充电电源42具有足够的电量，则不从第二可充电电源41向第一可充电电源42输送电力。
57.每个上部充电器连接器31都包括接触探头35、弹簧36、固定板37、线材连接螺母38、接触探头固定螺母39和固定螺母40。接触探头穿过整个上部充电器连接器31的中央并且接触探头优选地是导电金属(例如铜)的电极。弹簧36位于接触探头35与固定板37之间。弹簧36将接触探头35朝向固定板37偏置以保证上部充电器连接器和下部充电器连接器33之间可靠的连接。上部充电器连接器31利用固定螺母固定到固定板。接触探头利用接触探头固定螺母固定到上部充电器连接器31的其余部分。来自第二可充电电源41的线材固定在接触探头固定螺母和线材连接螺母之间。