用于感测由材料搬运车辆运送的负载的系统和方法与流程

不适用。

技术领域

本发明涉及工业材料搬运车辆，更具体地，涉及用于感测由材料搬运车辆运送的负载的存在的系统和方法。

背景技术：

材料搬运车辆通常存在于仓库、工厂、成品发运工段，通常是货板、大型包装或货物负载需要被从一地输送到另一地的地方。材料搬运车辆通常包括用于提升用于输送的包装或货板的负载支撑构件、用于推动货车的驱动电机、转向控制机构和制动器。

工业材料搬运车辆已设计成包括允许它们为自动导引车辆(AGV)的感测特征。AGV可编程为存储行驶路径并包括控制系统，该控制系统与用于车辆的行驶、转向和制动系统相集成。还有其他原因，感测或定位特征可被包括在AGV中，以检测周围区域，例如仓库中的储存货架。

当AGV的负载支撑构件接合负载时，在AGV输送所述负载至期望目的地之前，可能有在负载支撑构件上存在货板或负载的指示。同样，在AGV继续操作之前负载被递送至其期望目的地时，也可能有货板从负载支撑构件脱离的指示。这可能由于报告未成功完成的货板移动而导致工厂管理系统中的错误信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种材料搬运车辆，其包括允许感测由材料搬运车辆运送的负载的存在的装置。

一方面，本公开提供了一种用于确定目标负载是否接合材料搬运车辆的负载支撑构件的方法。所述材料搬运车辆包括负载传感器。所述方法包括：经由所述负载传感器限定沿着所述负载支撑构件顺序地布置的多个检测区；计算所述负载支撑构件接合要输送的所述目标负载所需的所述多个检测区的预定的最小数量；和操纵所述材料搬运车辆，以利用所述负载支撑构件接收所述目标负载。所述方法还包括：在所述材料搬运车辆接收所述目标负载时，确定所述目标负载是否顺序地通过所述多个检测区中的至少两个；当确定所述目标负载顺序地通过所述多个检测区中的至少两个后，确定所述目标负载穿过的所述多个检测区的数量是否大于或等于所述负载支撑构件接合要输送的所述目标负载所需的所述多个检测区的预定的最小数量；和当确定所述目标负载穿过的所述多个检测区的数量大于或等于所述预定的最小数量后，提供所述目标负载被所述负载支撑构件接合并准备好输送的指示。

在另一方面，本公开提供了一种用于确定目标负载是否接合材料搬运车辆的负载支撑构件的方法。所述材料搬运车辆包括负载传感器。所述方法包括：经由所述负载传感器限定沿着所述负载支撑构件布置的多个检测区；操纵所述材料搬运车辆，以利用所述负载支撑构件接收所述目标负载；以及在所述材料搬运车辆接收所述目标负载时，确定所述目标负载是否顺序地通过所述多个检测区中的至少两个。所述方法还包括：当确定所述目标负载顺序地通过所述多个检测区中的至少两个后，确定所述目标负载穿过的所述多个检测区的数量是否大于或等于所述负载支撑构件接合要输送的所述目标负载所需的所述多个检测区的预定的最小数量；和当确定所述目标负载穿过的所述多个检测区的数量大于或等于所述预定的最小数量时，提供所述目标负载被所述负载支撑构件接合并准备好输送的指示。

在又一方面，本公开提供了一种构造成输送目标负载的材料搬运车辆。所述材料搬运车辆包括：车辆主体；负载支撑构件，其耦接至所述车辆主体并从所述车辆主体延伸；和限定感测区域的负载传感器。所述感测区域包括沿着所述负载支撑构件顺序地延伸的多个检测区。所述材料搬运车辆还包括控制器，其与所述负载传感器通信，并配置成在所述目标负载被所述负载支撑构件接收时确定所述目标负载是否顺序地穿过所述多个检测区的至少两个。

通过考虑下面详细描述、附图及所附权利要求，可更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点。

附图说明

图1A为根据本公开的一个实施方式的具有超声波传感器的材料搬运车辆的顶部正视右侧等距视图。

图1B为图1A的材料搬运车辆上的电子通信的示意图。

图2为图1B的材料搬运车辆的底部正视右侧等距视图。

图3为根据本公开一个实施方式的具有LIDAR扫描器的材料搬运车辆的左侧视图。

图4为根据本公开一个实施方式的具有激光飞行时间(ToF)传感器的材料搬运车辆的左侧视图。

图5为根据本公开一个实施方式的具有无线射频识别(RFID)读取器的材料搬运车辆的左侧视图。

图6为根据本公开一个实施方式的具有邻近叉端布置的光电传感器的材料搬运车辆的局部顶部后视左侧等距视图。

图7为根据本公开一个实施方式的具有沿叉布置的多个光电传感器的材料搬运车辆的顶部后视左侧等距视图。

图8为示出感测由根据本公开的材料搬运车辆运送的负载的步骤的流程图。

具体实施方式

在详细说明本发明的所有实施方式之前，应理解，本发明不限于应用为下面描述中所陈述的或后面附图中所图示的部件的构造或布置的细节。本发明能够以各种方式实践或实施为其他实施方式。同样，应理解，本文所使用的词组或术语用于说明的目的，不应当被认为是限制性的。本文“包括”、“包含”或“具有”及其变形意味着包含其后所列的项目和其等效物、以及其他项目。除非以其他方式规定或限定，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变形是广义地使用，包括直接和间接安装、连接、支撑和耦接。另外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械的连接或耦接。

下面的描述用来使本领域的技术人员能够进行和使用本发明的实施方式。所示实施方式的各种修改对于本领域的技术人员是显而易见的，本文的通用原则可应用于其他实施方式和应用，不脱离本发明的实施方式。因此，本发明的实施方式不意欲限制为所示实施方式，而是给予与本文所公开的原理和特征相一致的最宽的范围。下面的详细描述应参考附图来阅读，其中不同附图中相同的元件具有相同的附图标记。不必按比例的附图描画了所选的实施方式，并不意欲限制本发明实施方式的范围。技术人员会认识到，本文所提供的实例具有许多有用的替代方式，并落入本发明实施方式的范围内。

还应清楚，材料搬运车辆可以多种配置来设计，以执行多种任务。尽管本文所述材料搬运车辆以拖板车为例，但是本领域技术人员应清楚，本发明不限于这类车辆，还可以各种其他类型的材料搬运车辆配置来提供，包括，如前移式叉车、拣选车、窄道转叉式堆高机、及构造成操作负载的任何其他材料搬运车辆。

通常，在材料搬运车辆中，开关可位于负载靠背上，使得当负载接触靠背时开关被强制闭合并激活，表明负载与负载支撑构件完全接合。开关可为弹簧负载式并且当负载被从负载支撑构件移开时打开。然而，该开关仅能够确定负载是否靠在负载靠背上。当接合负载时，利用这种装置可能无法检测被推开的货板。另外，当解除负载时，由于AGV的滑板试图在货板的底部纵梁上移动，所以该负载可能会拖动。这会在货板不再与负载靠背接触时发生，使得开关不能感测到负载是否与负载支撑构件部分地接触。

可选地，可使用压电装置(诸如激光飞行时间(ToF))来测量从负载靠背沿着负载支撑构件行进的轴线至货板或负载的线性距离。然而，该激光飞行时间传感器会限定窄的视场。激光ToF传感器的感测范围通常具有最大直径10至15mm的圆锥或圆柱形状。当定向平行于负载支撑构件行进的轴线时，可能恰当接合的负载并不占据传感器感测范围内的空间。例如，朝着货板中心梁对准的ToF传感器无法感测未在中心的负载。类似地，朝着货板顶板对准的ToF传感器无法检测比平均更短或更高的货板。

因此，期望为材料搬运车辆提供一种传感器，可确定负载是否恰当地定位在材料搬运车辆的负载支撑构件上。

图1A示出了根据本公开一个实施方式的材料搬运车辆10。材料搬运车辆10可包括主体12、负载支撑构件(例如叉车叉16)、容纳电机(未示出)的电机舱18、用于容纳电池(未示出)的电池舱20、和在某些实施方式中的操作间21。操作间21的壁可提供用于稳定负载支撑构件16上的负载的负载靠背27。材料搬运车辆10还可包括转向机构22。转向机构22可通过连接到延伸颈23而耦接至材料搬运车辆10的主体12。转向机构22可包括转向把手26和/或节流控制(未示出)。节流控制(未示出)的操纵可经由控制器31发送信号，以控制材料搬运车辆10的电机(未示出)。转向机构22可耦接至可转向的驱动轮28。

如图1B中所示，材料搬运车辆10还可包括控制器31和允许材料搬运车辆10为自动导引车辆(AGV)的一个或多个定位设备40。例如，具体类型的定位设备40可包括，但不限于，相机、地理定位系统(GPS)、旋转激光扫描器、运动传感器、激光感触系统、同步定位映射(SLAM)系统、使用无线射频识别(RFID)或磁铁的地点导航系统、以及有线引导系统。定位设备40可提供感测和/或导航能力，以自动地导引材料搬运车辆10，然而，材料搬运车辆10具有一个或多个这种定位设备的事实并不必使材料搬运车辆10为AGV。例如，材料搬运车辆10可包括GPS，使得知道材料搬运车辆10的位置，并被记录作为车队管理系统的一部分。控制器31可与仓库管理系统(WMS)41通信。WMS 41可配置成管理材料搬运车辆10的操作，和/或可配置成从控制器31接收数据，以跟踪材料搬运车辆10的操作特征。

材料搬运车辆10还可包括一个或多个负载传感器42，该负载传感器42配置成确定由材料搬运车辆10运送的负载的存在，在某些实施方式中，还指示其存在。在一个实施方式中，如图1A和2中所示，负载传感器42可为安装在材料搬运车辆10的主体12下面的超声波传感器100的形式。超声波传感器100可位于操作间12下方的负载支撑构件16之间。超声波传感器100可限定感测区域102，该感测区域102随着超声波传感器100从操作间21下方朝着负载支撑构件16横穿而扩展。在某些实施方式中，感测区域102可限定在超声波传感器100与感测区域102的远端之间顺序布置的多个检测区104、106和108，所述远端与负载支撑构件16的端部110相邻。所示感测区域102可限定三个检测区104、106和108；然而，在其他实施方式中，感测区域102可根据需要限定比三个更多或更少的检测区。所述多个检测区104、106和108可通过使用多个超声波传感器100来实现，或者可通过在来自超声波传感器100的数据上执行的后处理算法来实现。

在一些实施方式中，超声波传感器100可安装在电池舱20的下面或者与负载靠背27齐平(flush)。在一些实施方式中，可相对于超声波传感器100安装波导(未示出)。波导(未示出)可位超声波提供从超声波传感器100到负载支撑构件16之间区域的路径，并且可用来提高超声波传感器100的敏感度。

图3示出了材料搬运车辆10的另一实施方式，其中负载传感器42可为光检测和测距(LIDAR)扫描器200的形式。LIDAR扫描器200可配置成限定感测区域202，并映射感测区域202内的特征。LIDAR扫描器200可定位成使得扫描的感测区域202垂直于负载支撑构件16和地板，并在负载支撑构件216的附近。所示LIDAR扫描器200可布置在负载靠背27上，使得感测区域202朝向支撑构件16。在其他实施方式中，LIDAR扫描器200可布置在材料搬运车辆10的另一位置上，使得其能够感测负载支撑构件16上的负载。LIDAR扫描器200限定的感测区域202可包括在负载靠背27与负载支撑构件16的端部110之间顺序布置的多个检测区204、206和208。所示感测区域202可限定三个检测区202、204和206；然而，在其他实施方式中，感测区域202可根据需要限定比三个更多或更少的检测区。

可选地或另外地，LIDAR扫描器200可在感测区域202内发射多个光束。LIDAR扫描器200可配置成感测每个光束的距离，并返回对应于各光束的感测距离的数据流。可分析该数据，以确定货板或负载的位置。

图4示出了材料搬运车辆10的另一实施方式，其中负载传感器42可为飞行时间(ToF)传感器300。ToF传感器300可安装在负载靠背27上，使得由ToF传感器300限定的感测区域302朝向负载支撑构件16。在其他实施方式中，ToF传感器300可布置在材料搬运车辆10上的其他位置中，使得扫描区域302朝向负载支撑构件16。

操作中，ToF传感器300可指向负载支撑构件16或在负载支撑构件16之间，使得从ToF传感器300指向交叉目标的光信号的飞行时间与光信号行进的距离成比例。例如，当负载支撑构件16为空时(即，其上未布置负载)，可知光信号的飞行时间。于是出现了如下情况，当在负载支撑构件16上存在负载时，光信号飞行时间会在时间上减少。这样，ToF传感器300可用于限定与给定ToF信号对应的一个或多个区，以便在负载被装载到负载支撑构件16和/或从负载支撑构件16上卸载时跟踪负载。在一些实施方式中，ToF传感器300可配置成检测货板的顶板、或存在于货板或负载支撑构件16的顶部上的负载。在负载上方定向ToF传感器300可提高ToF传感器300检测货板或负载的可靠性。可选地或另外地，可使用一个或多个ToF传感器300沿着负载支撑构件16的长度感测负载，以在负载存在感测之外提供负载位置数据。也就是说，每个ToF传感器300都可限定检测负载存在的区，并在负载沿着负载支撑构件16行进时跟踪负载的相对位置。

图5示出了材料搬运车辆10的另一实施方式，其中负载传感器42可为一个或多个无线射频识别(RFID)读取器400的形式。RFID读取器400可布置在材料搬运车辆10上，例如在负载支撑构件16或负载靠背27上，使得感测范围覆盖环绕负载支撑构件16的区域。RFID读取器400可配置成指示在RFID读取器400的感测范围内RFID标记的存在。当在RFID读取器400的感测范围内检测到具有RFID标记的货板或负载时，RFID读取器400可配置成指示存在负载。可选地，在RFID读取器400的感测范围内没有RFID标记可指示不存在负载。

图6示出了材料搬运车辆10的另一实施方式，其中负载传感器42可为光电传感器500的形式。光电传感器500可布置在与其端部110相邻的一个负载支撑构件16上。光电传感器500可配置成感测在光电传感器500的范围内的目标。光电传感器500可配置成感测在作为非限制性实例的200至300mm范围、或100至400mm范围、或50至500mm范围内的目标。如图5中所示，光电传感器500可布置在多个方向上。例如，在一个实施方式中，光电传感器500可水平地定向在负载支撑构件16的外侧。在另一实施方式中，光电传感器500可水平地定向在负载支撑构件16之间，以感测货板的存在。在任一水平定向的实施方式中，光电传感器500可配置成检测货板或负载的竖直定向部分。在又一实施方式中，光电传感器500可垂直于负载支撑构件16(即，定向为在垂直于负载支撑构件16的布置有光电传感器500的顶部表面的范围内检测)竖直地定向。在该实施方式中，光电传感器500可配置成检测货板或负载的水平定向部分。应当清楚，在一些实施方式中，材料搬运车辆10可包括定向为在上述水平或竖直方向中的任一方向上检测。可选地或另外地，材料搬运车辆10可包括光电传感器500，或具有不同定向的、在沿着负载支撑构件16的长度的类似位置处、在各负载支撑构件16上布置的一组光电传感器500。

多个光电传感器500可沿着负载支撑构件16中的一个或两者以阵列布置，以限定沿着负载支撑构件16的特定区，如图7中所示。使用多个光电传感器500限定特定区使得能够相对于所激活的特定区定义布置在负载支撑构件16上的负载的位置。另外，光电传感器500被激活的特定区的顺序可使恰当装载的货板和潜在噪音之间的差异能够在之间进行区分。例如，如果线性地布置或间隔，光电传感器500可用于限定特定区，对于在各个区内的各个光电传感器500可预期沿着负载支撑构件16从端部100到负载靠背27顺序地激活。相反，在卸载事件期间，可预期在各个区内的光电传感器会以相反的顺序停用。如果一个光电传感器500或一个区的光电传感器500激活，其他区内的其他光电传感器500未激活，那么这可被检测并且被认为是噪音。这类故障读取不能通过单个光电传感器500或一个区的光电传感器500来检测。

在负载支撑构件16的两者都包括沿着负载支撑构件16限定特定区的光电传感器500阵列的实施方式中，区的数量及区被激活的顺序可用来检测负载支撑构件上布置的负载是否歪斜。例如，如果负载支撑构件16中的一个上激活的特定区的数量(即，该区内的光电传感器500指示存在目标)不等于另一支撑构件上激活的特定区的数量，那么这可能指示负载支撑构件16上的负载未恰当地装载或歪斜地布置。可选地或另外地，如果激活的区的数量相同，但是激活的区彼此不对应(例如，与负载支撑构件16的端部110相邻的前两个区和与负载支撑构件16的负载靠背27相邻的后两个区)，这可能指示负载未恰当地装载或歪斜地布置。

下面参考图1A-8描述当检测到负载的存在或跟踪负载的位置时材料搬运车辆的操作。如图8中所示，在材料搬运车辆10的操作期间，对于由材料搬运车辆10搬运和/或输送的目标负载，控制器31可在步骤600接收目标负载信息。在步骤600由控制器31接收的目标负载信息可例如从WMS 41通信。可选地或另外地，目标负载信息可存储在控制器31上或通过控制器31存取。目标负载信息可包括例如目标负载的尺寸、目标负载的位置、目标负载的目的地等。一旦在步骤600接收到目标负载信息，那么就可在步骤602确定目标负载可占据的区的数量。例如，目标负载的已知尺寸可在步骤600被通信至控制器31，基于该已知尺寸，可在步骤602计算目标负载可占据的、由负载传感器42限定的区的数量。依赖于车辆和负载的细节，可在该步骤进行附加检查。例如，如果车辆叉足够长以同时搬运两个负载，并且仅需移动单一负载，那么车辆可在两个位置中的一个运送所述负载。如果朝着叉端的传感器所示是明确的，指示仅拾取一个负载，车辆则可接合该负载，使得其与负载靠背接触，用以增强输送期间的稳定性。可选地，如果叉端附近的传感器指示在叉上存在第二负载，那么可在朝着叉端的位置运送意欲装载移动的一个。

在步骤606可确定用于完全接合要输送的目标负载的激活区的最小数量。在一些实施方式中，用于输送的区的数量可等于在步骤602计算的区的数量。在其他实施方式中，用于输送的区的数量小于在步骤602计算的区的数量(例如，负载未一直装载至负载靠背27，但是仍足以由负载支撑构件16支撑用于运输)。一旦在步骤606确定用于接合要输送负载的区的最小数量，材料搬运车辆10就可机动(maneuver)以在负载支撑构件16上接收目标负载。当在步骤608材料搬运车辆10机动以接收目标负载时，可在步骤610监测感测的或激活的区，并与材料搬运车辆10的移动作比较。在一些实施方式中，当在步骤608材料搬运车辆接收目标负载时，可知材料搬运车辆10的速度。该速度可用于确定在装载过程期间何时特定区被激活。这样，可监测由负载支撑构件16接收的目标负载的过程和位置，并通信至控制器31和/或WMS 41。

除了在步骤610的装载过程期间监测感测的区之外，可在步骤612确定目标负载是否如期望顺序地通过所述区。如上所述，可通过负载传感器42的各种配置限定多个区。所述多个区可从负载支撑构件16的端部到负载靠背27顺序地限定。因此，在目标负载的装载期间，可在步骤612确定目标负载是否顺序地激活始于负载支撑构件16的端部110并朝着负载靠背27移动的区。例如，在步骤612，可确定目标负载是否顺序地穿过所述多个区中的至少两个。在其他实施方式中，可确定目标负载是否顺序地穿过所述多个区中超过至少两个。如果在步骤612确定目标负载并未如预期穿过所述区，那么在步骤614向材料搬运车辆10的操作和/或WMS 41提供该指示。如果在步骤612确定目标负载如预期地穿过所述区，那么可在步骤616确定目标负载的装载是否完成。在其他实施方式中，当感测到或激活了在步骤606所计算的完全接合要输送的负载的最小数量的区时，可完成所述装载。如果在步骤616确定装载未完成，那么材料搬运车辆10可继续机动以接收目标负载，直到步骤612和616的条件满足为止。如果在步骤616确定装载完成(即，目标负载可恰当地接合在负载支撑构件16上并准备输送)，那么在步骤618可向材料搬运车辆的操作员和/或WMS 41提供该指示。

一旦在步骤618提供了负载存在的指示，那么在步骤620材料搬运车辆10就可输送目标负载至其预定目的地。当目标负载达到其预定目的地时，可在步骤622根据卸载程序卸载目标负载。在步骤622的卸载过程期间，可在步骤624确定目标负载是否按预期穿过所述区。例如，可确定所述区是否沿从负载靠背27到负载支撑构件16的端部110的方向停用。如果在步骤624确定目标负载并未按预期穿过所述区，那么在步骤614可向材料搬运车辆10的操作员和/或WMS 41提供该指示。如果在步骤624确定目标负载按预定穿过所述区，那么可在步骤626确定卸载是否完成。在其他实施方式中，当每个前面被激活的区都停用时，卸载过程可被指示完成。这可提供负载支撑构件16不再接合目标负载的指示，表明了成功的卸载。如果在步骤626确定卸载过程并未完成，那么在步骤614可向材料搬运车辆10的操作员和/或WMS 41提供该指示。如果在步骤626确定目标负载的卸载成功地完成，那么在步骤628可向材料搬运车辆10的操作员和、或WMS 41提供该指示，在步骤630材料搬运车辆10可导航至下一目标负载。

在该说明书中，已经以能够写出清楚简明描述的方式描述了实施方式，但是其意欲并应清楚的是，这些实施方式可不同地组合或分割而不脱离本发明。例如，应清楚，本文描述的所有优选特征都可应用于本文所述本发明的所有方面。

前面的描述主要指向本发明的优选实施方式。尽管给出在本发明的范围内的各种替代方式的一些注意，但预期的是，本领域技术人员会容易地认识到现在从本发明实施方式的公开所显而易见的其他替代方式。因此，本发明的范围应当从所附权利要求来确定，并且不受上面的公开所限制。