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TW201637968A - 用於運送儲存倉的機器人 - Google Patents

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TW201637968A
TW201637968A TW105102241A TW105102241A TW201637968A TW 201637968 A TW201637968 A TW 201637968A TW 105102241 A TW105102241 A TW 105102241A TW 105102241 A TW105102241 A TW 105102241A TW 201637968 A TW201637968 A TW 201637968A
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TW105102241A
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侯那藍德英格瓦
Original Assignee
傑科布哈特蘭德邏輯股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明係關於適合於自下伏儲存系統拾取儲存倉之遠端操作載具。載具包含位於或至少部分地在載具之滾動手段之內的驅動手段，在第一方向(X軸方向)或第二方向(Y軸方向)中之任一方向上向載具提供滾動機組特定之驅動力。

Description

用於運送儲存倉的機器人
本發明係關於如請求項1之序文中所定義的用於自儲存系統中拾取儲存倉的遠端操作載具或機器人，及用於儲存倉的儲存系統。
已知用於自儲存系統拾取儲存倉之遠端操作載具。相關先前技術儲存系統之詳細說明呈現於WO98/49075中，且適合於此儲存系統之先前技術載具之細節詳細揭示於挪威專利NO317366中。此先前技術儲存系統包含三維儲存柵格，此三維儲存柵格包含在彼此之上堆疊直至某一高度的儲存倉。儲存柵格通常經建構為藉由頂軌互連之鋁欄(aluminium column)，複數個遠端操作載具，或機器人經佈置至此等鋁欄上以橫向地移動。每一載具裝備有用於拾取、承載，及置放儲存在儲存柵格中之倉的提升機構，以及用於供應電力至併入馬達之載具的充電式電池。載具典型地經由無線鏈路與控制系統通訊且當需要時(典型地，在夜裡)於充電站處再充電。
先前技術儲存系統之實例圖示於第1圖中。儲存系統3包括複數個載具或機器人1，此複數個載具或機器人1經配置以在專用支撐軌13上以X軸方向及Y軸 方向(見笛卡爾座標系統100)移動，且以自倉儲存柵格15之內的儲存欄中接收儲存箱2。先前技術儲存系統3亦可包括專用倉提升裝置50，此倉提升裝置經佈置以在儲存系統3之頂部位準處自載具1接收儲存箱2，且以垂直方向向下輸送儲存箱2至輸送站，或埠60。
然而，對於此已知系統，各載具正在覆蓋對應於兩個儲存欄之下伏儲存系統之橫截面，從而限制同時操作載具之最大數目。
因此，本發明之目的為提供一種載具及儲存系統，此載具及儲存系統允許在成功裝卸儲存倉期間同時操作載具的數目的顯著增加。
本發明在主要請求項中闡述且特徵化，而附屬請求項描述本發明之其他特徵。
特定言之，本發明關於適合於自下伏儲存系統拾取儲存倉之遠端操作載具，此遠端操作載具包含：載具提升裝置，適合於自下伏儲存系統提升儲存倉；第一載具滾動手段，包含第一滾動機組及佈置於載具主體之相對面對側壁處的第二滾動機組，允許載具在使用期間於下伏儲存系統上沿第一方向(X軸方向)之運動；及第二載具滾動手段，包含第一滾動機組及佈置於載具主體之相對面對側壁處的第二滾動機組，允許載具在使用期間於下伏儲存系統上沿第二方向(Y軸方向)之運動，此第二方向(Y軸方向)垂直於第一方向(X軸方向)， 且其中此等滾動機組中之每一者包含至少兩個滾輪。第一滾動機組及第二滾動機組亦可包括皮帶、鏈軌或任何其他機構或機構的組合，上述各者實現在下伏儲存系統上之載具向前及/或向後的運動。
載具進一步包含：第一驅動手段，位於或至少部分地在第一載具滾動手段之內且適合於在第一方向(X軸方向)上提供滾動機組特定驅動力至載具；第二驅動手段，位於或至少部分地在第二載具滾動手段之內且適合於在第二方向(Y軸方向)上提供滾動機組特定驅動力至載具；及馬達控制電子設備，佈置於各滾動機組之滾輪中兩者之間的體積之內，其中馬達控制電子設備經配置以供應電力至第一載具滾動手段及第二載具滾動手段。在使用期間，第一載具滾動手段及第二載具滾動手段中之至少一者與下伏儲存系統接觸。
在一有利實施例中，驅動手段中之至少一者包含使用永久磁鐵之電動馬達，諸如無刷電動直流(direct current；DC)馬達。
在另一個有利實施例中，第一驅動手段及第二驅動手段中之至少一者包含轉子磁鐵，此轉子磁鐵佈置於此第一驅動手段及第二驅動手段之各個載具滾動手段之外周邊的內表面處。
在另一有利實施例中，第一驅動手段及第二驅動手段中之至少一者包含定子，此定子至少部分地、較佳完全地佈置在與載具滾動手段相同的旋轉平面內且 至少部分地、較佳完全地佈置在載具主體內。旋轉平面在此實施例中表示平面自載具滾動手段之旋轉軸垂直延伸。
在另一個有利實施例中，載具包含適合於量測(至少間接地量測)載具滾動手段之至少一者之電動勢(electromotive force；emf)的手段，此手段與定子及轉子之一者信號通訊，從而允許在操作期間的載具之滾動機組特定速度對準。例如，可安裝背部電動勢量測電路以與載具滾動手段信號通訊。可替代地或結合地使用霍爾感測器。
在另一有利實施例中，載具包含(至少間接地)連接至第一載具滾動手段及第二載具滾動手段中之至少一者之旋轉編碼器，從而允許在操作期間之角位置反饋。此旋轉編碼器適合於將載具滾動手段之角運動轉換為類比或數位代碼。旋轉編碼器(或軸狀解碼器)可具有絕對旋轉編碼器型及/或絕對多匝編碼器型。此絕對旋轉編碼器可為機械編碼器、光學編碼器、磁性編碼器及電容式編碼器中之至少一者。此外，絕對多匝編碼器可為電池供電多匝編碼器、齒輪多匝編碼器，及自供電多匝編碼器中之至少一者。
在另一有利實施例中，旋轉編碼器為旋轉編碼器盤，此旋轉編碼器盤佈置在第一載具滾動手段及第二載具滾動手段中之至少一者之外周邊之內，較佳的在外周邊與轉子磁鐵之間。
在另一有利實施例中，載具進一步包含適用於量測第一載具滾動手段及第二載具滾動手段中之至少一者之加速度的手段，此手段與定子信號通訊。此手段較佳地包含一或多個壓電感測器，例如來自PCBTM Piezotronics之加速計。一或多個感應感測器可用作壓電感測器之替代，或結合壓電感測器一起使用。
在另一有利實施例中，各滾動機組包含至少兩個滾輪，且載具進一步包含馬達控制電子設備，此馬達控制電子設備佈置在各滾動機組之滾輪中兩者之間的體積之內。此馬達控制電子設備在此實施例中經配置以供應電力至第一載具滾動手段及第二載具滾動手段，且亦可較佳地傳輸通訊信號。
在另一有利實施例中，第一載具滾動手段包含在第一方向上具有此第一載具滾動手段之旋轉方向之四個X軸滾輪，且第二載具滾動手段包含在第二方向上具有此第二載具滾動手段之旋轉方向之四個Y軸滾輪，其中X軸滾輪中之每一者及Y軸滾輪中之每一者經分別驅動地連接至第一驅動手段及第二驅動手段。滾輪中之每一者較佳地包含：複數個轉子磁鐵(例如，以轉子磁鐵圓盤之形式)，佈置在滾輪外周邊之內表面之內；及複數個定子(例如，以定子圓盤之形式)，至少部分地(例如完全地)佈置在載具主體之內，較佳地在具有滾輪旋轉軸之位置之相同或近乎相同高度。在此文件中之高度代表在使用期間相距下伏儲存系統之最高點的距 離。此等定子包括繞組及軛兩者，且定子磁場繞組正在遵循滾輪之外周邊。
在另一有利實施例中，驅動手段之至少一部分，且較佳所有經佈置於滾輪外周邊之內。
例如，當應用四個皮帶以在X軸方向及Y軸方向上驅動本發明之載具時，總共四個馬達可與四個皮帶中之每一皮帶以可操作嚙合方式安裝，從而達成所要滾動機組特定驅動力。同樣地，當應用四個皮帶以在X軸方向及Y軸方向上驅動載具時，總共八個馬達可與八個滾輪中之每一滾輪以可操作嚙合安裝，從而達成所要滾動機組特定驅動力。
本發明亦關於適合於儲存倉之儲存系統。儲存系統包含倉儲存結構，此倉儲存結構包含複數個儲存欄，其中每一儲存欄經佈置以根據上述實施例中之任一實施例容納儲存倉之垂直堆疊及遠端操作載具。
在以下描述中，引入特定細節以提供所主張載具及儲存系統之實施例之透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，此等實施例可在無特定細節中之一或多者之情況下實踐，或與其他元件、系統等等一起實踐。在其他情況下，未圖示或未詳細描述眾所熟知之結構或操作，以避免模糊所揭示實施例之態樣。
1‧‧‧載具/機器人
2‧‧‧儲存箱
3‧‧‧儲存系統
4‧‧‧矩形載具主體/框架
5‧‧‧轉子/永久磁鐵
7‧‧‧提升裝置
9‧‧‧外輪緣/邊緣
10‧‧‧滾動手段
11‧‧‧第二載具滾動手段
13‧‧‧支撐軌
15‧‧‧倉儲存柵格
19‧‧‧定子
19a‧‧‧電繞組
19b‧‧‧軛
23‧‧‧旋轉編碼器
24‧‧‧量測加速度之手段
25‧‧‧蓋板
50‧‧‧倉提升裝置
60‧‧‧埠
72‧‧‧頂蓋
100‧‧‧笛卡爾座標系統
101‧‧‧X軸滾輪
102‧‧‧X軸滾輪
103‧‧‧X軸滾輪
104‧‧‧X軸滾輪
111‧‧‧第一滾動機組
112‧‧‧第一滾動機組
113‧‧‧第二滾動機組
114‧‧‧第二滾動機組
第1圖為包含柵格及複數個遠端操作載具/機器人之先前技術儲存系統之透視圖； 第2圖為根據本發明之一個實施例的自遠端操作載具上方所見的透視圖；第3圖為自下方所見之第2圖中之載具的透視圖；第4圖為沿著載具之一個主要定向所見之第2圖及第3圖中的載具之剖視圖；第5圖為根據本發明之一個實施例的自上方所見之儲存系統之透視圖，其中本發明之載具經圖示為直接地佈置在五個相鄰儲存欄上方；第6A圖及第6B圖為第5圖中之儲存系統的橫剖面圖，此圖圖示沿著載具之兩個主要方向之在相鄰欄上方的本發明之載具。
第7圖為根據本發明之一個實施例的構成載具之一部分之滾動機組的透視圖；第8A圖及第8B圖為根據本發明之一個實施例的構成載具之一部分之滾輪的透視圖；及第9A圖、第9B圖及第9C圖圖示滾輪中之一者已移除之第7圖中的滾動機組，其中第9A圖及第9B圖為沿載具之每一主要定向所見之滾動機組之橫剖面圖，且第9C圖為其中滾輪已移除之滾動機組之一部分的透視側視圖。
用於描述本發明之載具(以下簡稱機器人)之所有相對術語(諸如上方、下方、側向、垂直、X軸 方向、Y軸方向、Z軸方向等等)應使用上述先前技術儲存系統(第1圖)作為參考系統來解釋。為了清晰起見，X軸方向、Y軸方向及Z軸方向係藉由第1圖至第7圖及第9圖中之笛卡爾座標系統100來說明。
第2圖及第3圖給出包含矩形載具主體或框架4之機器人1之兩個不同角度，此矩形載具主體或框架4顯示：空腔，中心地佈置在此矩形載具主體或框架中；頂蓋72，覆蓋此載具主體4之頂部；第一載具滾動手段10，包含在下伏倉儲存柵格15之支撐軌13上以X軸方向運動之四個X軸滾輪101至104；及第二載具滾動手段11，包含在下伏倉儲存柵格15之支撐軌13上以Y軸方向運動之四個Y軸滾輪，其中第一滾動手段10及第二滾動手段11兩者經安裝在載具主體4之外壁處。機器人1內部之空腔之尺寸(第3圖)適合於包含構成意欲由機器人1拾取之最大儲存倉2之至少主要部分，最較佳為整個倉。拾取儲存倉2之操作係藉由提升裝置7執行，此提升裝置在第3圖之空腔之頂端處以收縮位置圖示。
第4圖圖示當沿著X軸方向觀察時的機器人1之橫截面。
第5圖及第6圖圖示儲存系統3之一部分，其中機器人1在倉儲存柵格15之頂部以各種相鄰位置佈置。在五個位置之四個位置中，機器人1經直接地佈置在柵格15之儲存欄上方。如在分別地沿Y軸方向及X軸方向以剖視圖圖示第5圖之儲存系統3的第6A圖及第6B圖 中顯而易見，機器人1經調整尺寸以便沿著X-Y平面之最大橫截面積佔據不超過相應(下伏)儲存欄之橫截面積。因此，兩個或兩個以上機器人1可在柵格15之相鄰欄上方同時地操作，相比先前技術系統釋放更多空間。
第一載具滾動手段10之一側在第7圖中以透視側視圖圖示。在本發明之此特定實施例中，滾動手段10包含具有外輪緣/邊緣9之兩個滾輪101、102，此外輪緣/邊緣9沿著X軸方向位於載具主體4之轉角附近。構成載具主體4之一部分的蓋板25經佈置於兩個滾輪101、102之間。
在第8A圖及第8B圖中提供此等滾輪101、102中之一者之進一步細節，分別地圖示外側及內側。在第8B圖中，光學旋轉正交編碼器類型之旋轉編碼器23已經佈置在外輪緣9之內徑表面之內。可使用其他類型之編碼器，諸如磁性編碼器、線性編碼器、基於電壓之類比編碼器，等等。在第8B圖中圖示為一組永久磁鐵5之轉子5經佈置在藉由旋轉編碼器23建立的圓周之內，亦即，更接近於滾輪101之旋轉軸線。
相應定子19在第9圖中可見為包繞軛19b的電繞組19a之形式。然而，熟習該項技術者將理解，定子19及轉子5可(在本發明之其他實施例中)分別配置有定子磁鐵及轉子軛/繞組。
第9B圖及第9C圖亦圖示其中用於量測加速度之手段24係例如藉由使用壓電感測器與各滾輪101、 102之定子19信號通訊地連接。第9A圖為沿X軸方向所見之第一載具滾動手段10之一部分的橫截面，圖示藉由外輪緣9封閉之定子19。
所有元件及該等元件之相互作用/配置對於第二載具滾動手段11可亦為有效的。
事實上，驅動手段5、19經佈置在機器人1之滾動手段10、11附近或之內，有助於在操作期間釋放儲存系統上之空間，從而允許與先前技術機器人相比之機器人1之更加緊湊的設計。
機器人1之所有操作係藉由無線通訊手段及遙控單元控制。此控制包括機器人運動之控制、載具提升裝置7之控制、機器人位置之量測、機器人速度之量測及機器人加速度之量測中之一或多者。
在先前描述中，已參考說明性實施例描述根據本發明之載具及儲存系統之各種態樣。為了說明之目的，闡述了系統及配置以提供系統及此系統之作業的透徹理解。然而，此描述並不意欲以限制意義來解釋。對熟習所揭示標的有關之技術的技術者顯而易見之說明性實施例，以及系統之其他實施例的各種修改及變化被認為在本發明之範疇之內。
4‧‧‧矩形載具主體/框架
9‧‧‧外輪緣/邊緣
10‧‧‧滾動手段
19a‧‧‧電繞組
19b‧‧‧軛
24‧‧‧量測加速度之手段
25‧‧‧蓋板
100‧‧‧笛卡爾座標系統
101‧‧‧X軸滾輪

Claims (16)

  1. 一種用於自一下伏儲存系統(3)拾取儲存倉(2)之遠端操作載具(1)，包含：一載具提升裝置(7)，用於自該下伏儲存系統(3)提升該儲存倉(2)；一第一載具滾動手段(10)，包含一第一滾動機組(101-102)及佈置於一載具主體(4)之相對面對側壁處的一第二滾動機組(103-104)，允許該載具(1)在使用期間於該下伏儲存系統(3)上沿一第一方向(X軸方向)之運動；以及一第二載具滾動手段(11)，包含一第一滾動機組(111-112)及佈置於該載具主體(4)之相對面對側壁處的一第二滾動機組(113-114)，允許該載具(1)在使用期間於該下伏儲存系統(3)上沿一第二方向(Y軸方向)之運動，該第二方向(Y軸方向)垂直於該第一方向(X軸方向)；其中該等滾動機組中之每一者包含至少兩個滾輪(101-104、111-114)；其特徵在於，該載具(1)進一步包含：一第一驅動手段(5、19)，位於或至少部分地在該第一載具滾動手段(10)之內，以便在該第一方向(X軸方向)上提供滾動機組特定之驅動力至該載具(1)； 一第二驅動手段(5、19)，位於或至少部分地在該第二載具滾動手段(11)之內，以便在該第二方向(Y軸方向)上提供滾動機組特定之驅動力至該載具(1)；以及馬達控制電子設備，佈置在各滾動機組(101-104、111-114)之該等滾輪中兩者之間的體積之內，其中馬達控制電子設備經配置以供應電力至該第一載具滾動手段(10)及該第二載具滾動手段(11)。
  2. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，該驅動手段(5、19)中之至少一者包含使用永久磁鐵(5)之一電動馬達(5、19)。
  3. 如請求項1或2所述之載具(1)，其特徵在於，該第一驅動手段(5、19)及該第二驅動手段(5、19)中之至少一者包含轉子磁鐵(5)，該轉子磁鐵(5)佈置在該載具滾動手段(10、11)之外周邊(9)之內表面處。
  4. 如請求項2所述之載具(1)，其特徵在於，該第一驅動手段(5、19)及該第二驅動手段(5、19)中之至少一者包含一定子(19)，該定子(19)至少部分地佈置在與該載具滾動手段(10、11)相同之旋轉平面之內且至少部分地在該載具主體(4)之內。
  5. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，該第一驅動手段(5、19)及該第二驅動手段(5、19)中之至少一者包含一電動馬達(5、19)，該電動馬達(5、19)包含一轉子(5)及一定子(19)，且該載具(1)進一步包含：用於量測反電動勢(24)之手段，該手段(24)係與該定子(19)及該轉子(5)中之一者信號通訊，允許在操作期間該載具(1)之滾動機組特定速度對準。
  6. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，該載具(1)包含一旋轉編碼器(23)，該旋轉編碼器(23)連接至該第一載具滾動手段(10)及該第二載具滾動手段(11)中之至少一者，允許在操作期間之角位置反饋。
  7. 如請求項6所述之載具(1)，其特徵在於，該旋轉編碼器(23)為光學編碼器類型。
  8. 如請求項6所述之載具(1)，其特徵在於，該旋轉編碼器(23)為一旋轉編碼器盤，該旋轉編碼器盤佈置在該第一載具滾動手段(10)及該第二載具滾動手段(11)中之至少一者之外周邊(9)之內。
  9. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，該第一驅動手段(5、19)及該第二驅動手段(5、19)中之至少一者包含一電動馬達(5、19)，該電動馬達 (5、19)包含一轉子(5)及一定子(19)且該載具(1)進一步包含用於量測該第一載具滾動手段(10)及該第二載具滾動手段(11)中之至少一者之加速度的手段(24)，該手段(24)與該定子(19)信號通訊。
  10. 如請求項9所述之載具(1)，其特徵在於，該用於量測加速度之手段(24)包含一壓電感測器及一感應感測器中之至少一者。
  11. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，每個滾動機組包含至少兩個滾輪(101-104、111-114)且該載具(1)進一步包含馬達控制電子設備，該馬達控制電子設備佈置在各滾動機組(101-104、111-114)之該等滾輪中兩者之間的體積之內；其中馬達控制電子設備經配置以供應電力至該第一載具滾動手段(10)及該第二載具滾動手段(11)。
  12. 如請求項1所述之載具(1)，其特徵在於，該第一載具滾動手段(10)包含四個X軸滾輪(101-104)，該等X軸滾輪具有在該第一方向之該等滾輪之旋轉方向且該第二載具滾動手段(11)包含四個Y軸滾輪(111-114)，該等Y軸滾輪具有在該第二方向之該 等滾輪之旋轉方向；其中該等X軸滾輪中之每一者及該等Y軸滾輪中之每一者分別驅動地連接至該第一驅動手段(5、19)及該第二驅動手段(5、19)。
  13. 如請求項12所述之載具(1)，其特徵在於，該等滾輪(101-104、111-114)中之每一者具有：複數個轉子磁鐵(5)，佈置在滾輪外周邊(9)之內徑表面之內；及複數個定子磁場繞組(19a)，至少部分地佈置在該載具主體(4)之內。
  14. 如請求項13所述之載具(1)，其特徵在於，該等定子磁場繞組(19a)遵循該等滾輪(101-104、111-114)之該外周邊(9)。
  15. 如請求項12所述之載具(1)，其特徵在於，對於每個滾輪(101-104、111-114)，該驅動手段(5、19)之至少一部分經佈置在該滾輪外周邊(9)之內。
  16. 一種用於儲存倉(2)之儲存系統(3)，其特徵在於，包含：一一倉儲存結構(15)，包含複數個儲存欄，其中各儲存欄(8、8a、8b)經佈置以容納儲存倉(2)之一垂直堆疊，及一如請求項1至15中之任一項所述之一遠端操作 載具(1)，佈置在該倉儲存結構(15)之頂部上。
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