CN105143075B - 用于从拖车和集装箱卸载/卸装产品的自动卡车卸载器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于从拖车和集装箱卸载/卸装诸如盒子或箱子等产品的自动卡车卸载器。在一个实施例中，移动基底结构提供了用于驱动子组件、传送子组件、工业机器人、距离测量子组件和控制子组件的支撑框架。在控制子组件的操作下，具有基于吸盘的抓取臂的工业机器人选择性地从拖车移除盒子并且将盒子放置在动力运输路径上。控制子组件基于距离测量子组件在检测空间内检测到包括盒子的物体以及提供至控制子组件的拖车尺寸，来协调工业机器人的选择性铰接式运动和驱动子组件的激活。

Description

用于从拖车和集装箱卸载/卸装产品的自动卡车卸载器

技术领域

本发明总体上涉及一种用于处理产品的机器，并且更具体地涉及一种采用设计为从拖车和集装箱卸载和卸装诸如盒子或箱子等产品的自动卡车卸载器来自动卸载和卸装的***和方法。

背景技术

装载码头和装载月台通常出现在大型商业和工业建筑中，并且为由卡车和货车带来或带走的大型货物提供到达和离开地点。借由示例的方式，卡车可以倒入装载月台中，以使得装载月台的保险杠接触拖车上的保险杠，并且在装载月台与卡车之间形成间隙。装卸跳板或月台连接板桥接了卡车与仓库之间的间隙，以便提供固定且基本上水平的表面。随后利用诸如叉车或传送带等动力移动设备来将货物从仓库运输至卡车。随后采用人工将货物堆叠在卡车中。这对于例如从卡车或货物集装箱卸载诸如盒子或箱子等产品是特别真实的。这些***设计为最大化所卸载货物的量，同时最小化人工的使用，以保护并延长劳动力的寿命。然而，已经证明减少人工是困难的，因为无法事先容易地预测卡车或货物集装箱中盒子的配置和尺寸。因此，仍然存在对当从拖车和集装箱卸载或卸装诸如箱子和盒子等产品时进一步减少人工的使用的改进卡车卸载***的需求。

发明内容

有利的是实现一种用于自动地卸载和卸装诸如箱子和盒子等产品的***和方法，其将使得使用最少或不使用人工而能够完全卸载拖车或集装箱，由此将用于卸载卡车的时间以及对于人力资本的需求最小化。还期望实现一种机器人解决方案，其将通过将具有变化尺寸的盒子和箱子的拖车和集装箱卸载和拆垛来解决该问题。为了更好地解决一个或多个这些关注问题，在一个实施例中，公开了一种用于从拖车和集装箱卸载/卸装诸如盒子或箱子等产品的自动卡车卸载器。移动基底结构提供用于驱动子组件、传送子组件、工业机器人、距离测量子组件以及控制子组件的支撑框架，距离测量子组件例如是采用自适应景深原理的摄像机。在控制子组件的操作下，具有基于吸盘的抓取臂的工业机器人从拖车选择性地移除盒子并且将盒子放置在动力运输路径上。控制子组件基于距离测量子组件在检测空间内检测到包括盒子的物体以及提供至控制子组件的拖车尺寸，来协调工业机器人的选择性铰接式运动和驱动子组件的激活。因此，采用了本自动卡车卸载器的这些***和方法将所卸载产品和货物的量最大化，同时将人工的使用最小化以保护并且延长劳动力寿命。本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显然，并且将参考下文描述的实施例来阐述本发明的这些和其他方面。

附图说明

为了更完整地理解本发明的特征和优点，现在参考本发明的详细描述和附图，其中不同附图中对应的标记指代对应的部件，并且在附图中：

图1是在卡车的拖车内定位产品的自动卡车卸载器的一个实施例的具有局部剖视图的侧视图；

图2A是图1中所示的自动卡车卸载器的俯视平面图；

图2B是图1中所示的自动卡车卸载器的侧视图；

图2C是图1中所示的自动卡车卸载器的第二侧视图；

图2D是图1中所示的自动卡车卸载器的后视图；

图2E是图1中所示的自动卡车卸载器的正视图；

图2F是图1中所示的自动卡车卸载器的前立体图；

图2G是图1中所示的自动卡车卸载器的后立体图；

图3A是图1的自动卡车卸载器的一部分的立体图并且尤其是移动基底的一个实施例的详细视图；

图3B是图3A中所示的移动基底的第二立体图；

图4A是形成自动卡车卸载器的一部分的末端执行器的一个实施例的前立体图；

图4B是图4A中的末端执行器的正视图；

图4C是图4A中的末端执行器的侧视图；

图4D是图4A中的末端执行器的后立体图；

图4E是沿着图4C的线4E-4E的末端执行器的剖视图；

图5A是在第一抓取位置抓取盒子的末端执行器的一个实施例的侧视图；

图5B是在第二抓取位置抓取盒子的图5A中的末端执行器的侧视图；

图5C是在第三抓取位置抓取盒子的图5A中的末端执行器的侧视图；

图6A至图6D是在卡车的拖车中卸装盒子的图1的自动卡车卸载器的一个操作实施例的示意图；

图7A至图7D是对应于图6A至图6D中所示的操作的操作实施例的俯视平面图；

图8是自动箱子装载器的一个实施例的示意方框图；

图9是更详细的自动箱子装载器的一个实施例的示意方框图；

图10是形成自动箱子装载器的一部分的机器人控制器的一个实施例的示意图；

图11是形成自动箱子装载器的部件的距离测量子组件的一个实施例的示意图；以及

图12是形成自动轮胎装载器的部件的距离测量子组件的另一实施例的示意图。

具体实施方式

尽管以下详细地讨论本发明各个实施例的制造和使用，但应该意识到本发明提供了可以在各种特定的上下文中实施的许多可应用创新构思。本文讨论的特定实施例仅仅是制造和使用本发明的特定方式的例示，而不限制本发明的范围。

首先参照图1，其中描绘了自动卡车卸载器，其示意地示出并且总体标记为10，并且可以称作自动卡车卸载器。该自动卡车卸载器10在拖车、集装箱等的自动卡车卸载和装载的***和方法中使用。具有操作者驾驶室14的牵引车拖车12牵引拖车16，拖车16具有前壁18、两个侧壁20A、20B（例如最佳在图6A至图6D中可见）、底板22、顶板24、以及由于开放门而可进入的后进入开口26。拖车16的保险杠28倒退至装载码头32的装载月台30，以使得保险杠28接触装载月台30的保险杠34。月台连接板36桥接了底板22与装载码头32的甲板38之间的间隙。

如以下将更详细地描述的那样，在作为自动卡车卸载器10的部件的（多个）距离测量子组件的监管下，自动卡车卸载器10自动地操纵并且驾驶进入拖车16中至尽可能靠近前壁18的位置。应该意识到，尽管并未描绘操作者操作自动卡车卸载器10，但是操作者可以在位置40、操作者平台处，尽管并非必须的。自动卡车卸载器10独立于操作者而操作，并且仅对于某些类型的故障检修、维护等而需要操作者。伸缩传送器单元42连接至自动卡车卸载器10。如箭头48所示，利用自动卡车卸载器在其移除时供应一连串产品46，产品46是可以为任意尺寸的标准箱子或盒子46A-46H的形式。特别地，自动卡车卸载器10已经例如卸载了盒子46A至46E和在产品46靠近前壁18和底板22的交叉点处的其他盒子。如图所示，自动卡车卸载器10正在卸载盒子46f，接着将是盒子46g、46h和其他盒子46。自动卡车卸载器10在卸载产品46与向前驾驶之间交替，以产生在前壁18与自动卡车卸载器10之间抓取产品46的更多机会，直至拖车16至少部分地卸载了产品46。

图2A至图2G以及图3A至图3B更详细地描绘了自动卡车卸载器10。移动基底50支撑驱动子组件52、传送子组件54、工业机器人56、定位子组件58、安全子***60以及控制子组件62，控制子组件62将驱动子组件52、传送子组件54、工业机器人56、定位子组件58以及安全子***60互相连接。移动基底50包括前端64和后端66、以及侧边68、70、表面72和底盘74。

驱动子组件52联接至移动基底50的底盘74以提供移动性。如以下更详细地讨论的那样，驱动轮组件78、80分别靠近侧边70、68地布置在底盘74上。通用轮组件82更靠近后端66地布置在底盘74上，并且分别在侧边68、70之间居中。组合地，轮组件78、80、82提供了正向和反向的驱动和转向。在底盘74上，靠近端部64与侧边68的交叉处以及端部66与侧边70的交叉处还分别有布置可收缩稳定化组件84、86。如所暗示的，在正向或反向的驱动和转向操作中，诸如移动出入拖车16，致动驱动轮组件78、80以及通用轮组件82并且使驱动轮组件78、80以及通用轮组件82与装载码头32的甲板38接触，同时使可收缩稳定化组件84、86在靠近底盘74的位置从与甲板38的接触撤回。另一方面，当自动卡车卸载器10正在进行产品装载或卸载操作时，诸如在使用工业机器人56期间，将可收缩稳定化组件84、86定位成与甲板38接触，以锚定自动卡车卸载器10。应该意识到，尽管相对于卸载和卸装描述了自动卡车卸载器10，但是自动卡车卸载器10也可以用于将包括盒子和箱子的产品装载和包装到拖车中。

传送子组件54布置在移动基底50的表面72上，以提供动力传输路径88，如自动卡车卸载器10的应用和任务分配所需要的那样，传送子组件54可操作用于从后端66至靠近工业机器人56的前端64测量、分隔、承载和堆叠盒子。如图所示，动力传输路径88包括动力辊式传送器90，辊式传送器90具有将盒子46输送至卸货平台94的辊元件92，在此开始由工业机器人56操纵。应该意识到，尽管仅显示了单个动力辊式传送器90，但是动力运输路径88可以包括传送器、升降机、堆叠器的任意组合和任意类型，并且为动力运输路径84选择的部件的旁路和具体组合将取决于具体盒子或其他产品和自动卡车卸载器10的应用。

传送子组件54和伸缩传送器单元42也可以每个装备有一系列终端止挡光眼，以调整产品自动流经伸缩传送器单元42和传送子组件54的速率。这样的实施方式提供了产品的稳定连续流，维持了合适的盒子或产品分隔，并且防止了在产品和产品备份之间的不必要间隙以及阻塞。

伸缩传送接口104将传送子组件54的辊式传送器90联接至伸缩传送器单元42、以及可以在与装载码头32相关联的仓库处的接送带***的剩余部分。与伸缩传送器单元42的伸缩接口104和传送子组件54相关联的自动跟随电路可以采用在伸缩传送器单元42的最后吊臂处的光纤传感器，来检测在传送子组件的边缘处的反射带，以使得伸缩传送器单元42伸缩，以维持相对于自动卡车卸载器10的合适位置。在另一实施例中，伸缩传送器单元42可以是无源的，并且自动卡车卸载器10可以提供力以用于使伸缩传送器单元42伸长或缩回。

工业机器人56布置在前端64处，并且适于提供末端执行器130在动力运输路径88的卸货平台94与可到达空间132之间的选择性铰接式运动，以使得可以操作工业机器人56以将产品46放置在可到达空间132中。末端执行器130包括适用于与协作互补抓手136A、136B一起操纵产品的抓取臂134。应该意识到，工业机器人可以采用任何类型的末端执行器130，并且对末端执行器130的选择将取决于产品46以及特定的自动卡车卸载器10应用。借由示例的方式，具有抓手136A、136B的抓取臂134对于卸载和卸装盒子46A-46H是优选的。然而，应该理解，产品46可以是诸如需要装载的其他包装或非包装物体等任何类型的物品。

在一个实施方式中，工业机器人56包括由六个接头150、152、154、156、158、160连结的七个区段130、138、140、142、144、146、148，以提供具有六个自由度的选择性铰接式运动。更具体地，如图2F和图2G中最佳可见的标记的可到达空间132由工业机器人56的运动限定，其提供了围绕六个轴线的旋转，包括整个工业机器人56围绕主要竖直轴线的旋转运动；具有塔型结构的区段146围绕水平轴线以提供具有吊臂的区段144的伸缩的旋转运动；吊臂围绕水平轴线以提供吊臂的升降的旋转运动；以及围绕三个肘节轴线的选择性旋转运动。

定位子组件58散布在整个移动基底50上。布置在移动基底50的前端64处的距离测量子组件170测量距离，并且确定在位于前端64的前方处的检测空间172内物体的存在。在一个实施例中，检测空间172和可到达空间132至少部分地重叠。距离测量子组件170辅助自动卡车卸载器10具有正向和反向移动以及自动箱子装载器10的重新定位，以产生用于放置产品46的额外的空的可到达空间132。此外，距离测量子组件170辅助工业机器人56的协调和操作。将由距离测量子组件170收集的距离和测量信息提供至控制子组件62。

如以下将更详细地讨论的那样，距离测量子组件170可以是基于飞行时间测量基准或原理而工作的激光测距装置、或者基于自适应景深原理而工作的摄像机***。然而应该意识到，其他类型的距离测量在本发明的教导范围内。借由示例并非限定的方式，距离测量子组件可以包括激光测距装置、摄像机、超生测量装置、倾角计及其组合。类似于距离测量子组件170，距离测量子组件174、176分别布置在侧边68、70处。在一个实施例中，距离测量子组件174、176每个可以包括检测空间（未示出），以在自动卡车卸载器10的横向移动操作期间，向控制子组件62提供测量和距离信息。

安全子***60分布并且安装至移动基底50。安全子***60可以包括向操作者提供自动卡车卸载器10的当前状态的快速指示的灯塔、以及通过无线网络接触个人的寻呼机或蜂窝设备的无线操作者警报***182。在操作者平台40周围可以包括笼罩和围栏，以向操作者提供额外的安全。紧急按钮可以遍布自动卡车卸载器10以提供瞬时和及时断电。前安全扫描器188和后安全扫描器190可以位于前端64和后端64处，以在与障碍物的碰撞期间保护自动卡车卸载器10、人员和产品。此外，前安全保险杠188和后安全保险杠190可以包括检测物体存在并且在碰撞期间自动断电的检测器。侧面安全扫描器尽管未示出，但是也可以使用。应该意识到，其他安全特征、诸如安全保险杠可以集成至自动卡车卸载器10中。

也分布并且安装至移动基底50的控制子组件62可以包括控制站，该控制站具有在操作者平台76附近布置在侧边70处的用户接口。如所讨论的那样，驱动子组件52、传送子组件54、工业机器人56、定位子组件58以及安全子组件60互相连接，并且经由隐蔽和铠装的电缆和电线的网络而与控制子组件62通信。采用该设置，控制子组件62可以协调自动卡车卸载器10的手动和自动操作。此外，目视检测子***162与末端执行器相关联，以使得目视检测子***162捕捉产品空间的图像，以用于由控制子组件处理，这将在下文中进一步讨论。

主框架200由包括提供了矩形框架的管状部分202、204、206和208的焊接钢管构成。管状部分202－208由管状部分208、210、214、216、218和220支撑，其增大并且进一步支撑了矩形框架。所有安装板，诸如安装板222、224和保持附接至移动基底50的各个部件所需的螺栓孔包括在主框架200中。大型板222、224例如将控制站和用户接口保持就位，同时为自动卡车卸载器10提供配重以及相对于靠近安装板222、224布置的工业机器人56的平衡。额外的配重可以由靠近后端66安装的牵引器配重供应，其也用于向主框架200添加额外的支撑和完整性。

驱动轮组件78、80分别包括靠近前端64布置并且更具体地靠近管状部分208、214与管状部分204、214的交叉点布置的一对前驱动轮252、250。具有两级减速器258、260的相应的AC马达254、256向其供应动力。具有两级减速器258的AC马达254与管状部分214和前驱动轮250相邻地布置。类似地，具有两级减速器260的AC马达256与管状部分214和前驱动轮252相邻地布置。通用轮组件82包括安装至框架286的后转向轮284，框架286靠近后端66布置。

参照驱动子组件52结合移动基底50的操作，驱动轮子组件78、80以及通用轮组件82提供了沿着自动卡车卸载器10的长度的移动性。具有各自的两级减速器258、260的AC马达254、256驱动前驱动轮250、252。特别地，独立地驱动每个前驱动轮250、252，以提供转弯能力以及提供枢转驱动模式。通用轮组件82提供了后转向轮284，以便为自动卡车卸载器10提供增强的转向能力。除了提供正向和反向能力之外，一个实施例中，驱动子组件52可以装备横向驱动***，从而提供使整个自动卡车卸载器10垂直于装载码头32处的拖车或固定物体移动的能力。

现在参照图4A至图4E，其中描绘了具有抓手136A、136B的末端执行器130的抓取臂134。更具体地，抓取臂134包括具有用于附接至工业机器人56的支撑框架281的主框架280。移动框架半部282通过接头284选择性地枢转联接至主框架280，以提供在主框架280和移动框架282之间的近似平行形式与主框架280和移动框架282之间的近似正交形式之间的运动范围。接头284包括由铰链销290、292固定的铰链对286、288。自动对准滚珠轴承294、296分别位于铰链对286、288的每个处，以提供在主框架280、移动框架半部282与诸如箱子或盒子等产品的表面之间的改进接合。肩部紧固件298和球窝接头端杆300也将主框架280联接至移动框架半部282，其致动移动框架半部282相对于主框架280的选择性枢转运动。

多个吸盘302与主框架280的面303相关联，并且类似地多个吸盘304与移动框架半部282的面305相关联。大头配件306将多个吸盘304固定至移动框架半部282。在主框架280内，桨柱308、笔直配件310和连接肘管312以与吸盘302、304气动连通的方式在主框架280内固定了真空歧管314、316。真空传感器318、320靠近吸盘302安装在主框架280中。目视检测子***162容纳在主框架中，并且包括摄像机组件322、发光组件324和摄像机支架326。

现在参照图4A至图5C，在卸载操作中，真空传感器318、320感测盒子46的存在。响应于检测到物体，诸如具有顶部T的盒子46，真空传感器318、320致动真空歧管314、316，以产生真空力以便经由吸盘302、304抓取物体。如图5A至图5C中所示，根据卸载或卸装操作的需求，工业机器人56和抓取臂134可以在三个位置中的任意一个抓取盒子46。可以使用底部-正面抓取（图5A）、顶部-正面抓取（图5B）或顶部抓取（图5C）。

图6A至图6D描绘了在卡车的拖车中卸载或卸装盒子46A-46S的自动卡车卸载器10的一个操作实施例。现在参照图6A，盒子46A-46G位于将要由自动卡车卸载器10卸载的卡车的空拖车中。更具体地，距离测量子组件170连续地确定拖车内自动卡车卸载器10的位置，并且包括盒子46在内的物体的存在是已知的。当开始移除操作时，自动卡车卸载器10识别产品空间，例如盒子46A至46S的空间，包括产品轮廓线330，并且选择活跃象限332以开始拆垛操作。活跃象限332是产品空间的子空间。此外，使用目视检测子***162来识别并且移除突出的物体。在图6A中，通过移除盒子46B而开始移除。

参照图6B，在新限定的轮廓线332处在活跃象限332中，通过移除盒子46A随后移除46C而继续卸载和卸装。随着产品空间减小，活跃象限重新调整并且在每个新轮廓线内，基于突出而移除盒子，在一个实施例中突出可以是高度。参照图6C，该方法对轮廓线330和象限332中活跃性继续。在该活跃象限332中，移除盒子46J，随后移除46K，接着移除46L。盒子的顺序移除继续，直至卡车的拖车如图6D中所示几乎清空，剩余盒子46P至46S待移除。

图7A至图7D，其中对于本发明的自动卡车卸载器10示出了自动卡车卸载***和方法的一个实施例。首先，如图7A中所示，拖车16在牵引车拖车12的动力下靠近甲板38定位在装载码头32的装载月台30处，此处自动卡车卸载器10正在工作。以普通方式倒退、启动并激活拖车16。月台连接板36从装载月台30展开到拖车16中以提供桥。此后，检查拖车16是否存在可能妨碍自动卡车卸载器10的自动装载操作的严重损坏。额外的检查可以包括确保拖车在装载月台30内合理地居中并且确保甲板38没有任何障碍物。此时，借由其他安全措施的方式，可以安装主销锁定件，以便当自动卡车卸载器10在拖车16内工作时防止驾驶员意外地从装载月台30驶出拖车16。主销锁定件或类似的安全预防措施保护了操作者和设备，并且确保了在自动卡车卸载器10使用期间拖车16的车轮被楔住而将不会滚动。

继续参照图7A，一旦拖车16位于装载月台30中，自动卡车卸载器10就在拖车16的后进入开口26的前方移动。自动卡车卸载器10采用手动或自动倒退模式，以辅助操作者（在自动卡车卸载器10上或在远程位置处）将自动卡车卸载器10倒退至与其成直角度位置的伸缩传送器单元42。然后将自动卡车卸载器10的传送子组件54联接至伸缩传送器单元42。此时，当月台连接板36已经从甲板38定位至拖车16时，自动卡车卸载器10可以前进到拖车16的内部中靠近一排盒子344j的位置处，其形成了盒子排344a至344j中的一排，其中344a靠近拖车16的前部而344j在后部处。

参照图7B，自动卡车卸载器10已经前进到拖车16中，并且在一个实施例中，定位子组件58并且具体地距离测量子组件170继续确定自动卡车卸载器10在拖车16内的位置。更具体地，进行若干个测量。相对于侧壁20A、20B测量自动卡车卸载器10的位置和角度以及由此限定的内部宽度。此外，相对于拖车16内的附近壁和底板22进行测量。附近壁更靠近拖车的前壁18、或者由位于拖车16内的例如箱子等产品46所形成的边缘。当自动卡车卸载器横穿月台连接板36并且移动进入拖车16中时，测量相对于底板22的靠近自动卡车卸载器10的角度。在一个实施例中，在成功的横穿之后，可以假设相对于底板22的角度为恒定的。

以此方式，当自动卡车卸载器10移动时，自动卡车卸载器10相对于在其环境中包括箱子在内的物体的位置是已知的，并且自动卡车卸载器10可以适当地调整操作。操作调整可以包括但不限于工业机器人56的操作、传送子组件54的操作以及驱动子组件52的致动。使用侧壁20A、20B和附近壁的位置来确定自动卡车卸载器10沿着拖车16的长度的位置、横跨拖车16的宽度的位置以及自动箱子装载器的相对于侧壁20A、20B的角度或偏转。测量还确定自动卡车卸载器10相对于拖车16的底板22的位置。为了辅助自动卡车卸载器10确定在拖车16内的位置，在一个实施方式中，利用拖车16的尺寸对自动卡车卸载器10编程。

此外，在一个实施例中，利用工业机器人56的可到达空间132对自动卡车卸载器10进行编程。如图所示，一旦自动卡车卸载器位于靠近一排盒子344j的位置，以使得可以开始盒子46在拖车16内的移除，并且盒子46处于工业机器人56的可到达空间132内，自动卡车卸载器10停止前进。继续参照图7B，将盒子46传送至形成传送子组件54的伸缩传送器单元42，并且在卸载/卸装操作期间该一连串盒子46由工业机器人56展示。随着穿过可到达空间132的选择性铰接式运动，工业机器人56从拖车移除盒子46，并且基于在活跃象限中具体盒子突出多远而顺序地选择将要移除的盒子。

如图7C中所示，自动卡车卸载器10已经完成了卸载盒子46的多个水平排344B-344J。在卸载操作期间，由工业机器人56对盒子46的卸载响应于距离测量子组件170检测到可到达空间132内不存在盒子46而临时中断。此外，在控制子组件62可获得该信息的情况下，可以向传送子组件54发送信号，以减缓或者临时停止产品46的动力运输。

作为完成以排移除盒子的结果，诸如排344B-344J，自动卡车卸载器10周期地向前驱动并且重新定位，以刷新可到达空间132，以使得自动卡车卸载器10位于靠近所放置盒子46的壁处，例如产品空间，以便相对于所放置盒子46的壁的额外盒子46的移除在工业机器人56的可到达空间132内。在自动卡车卸载器10的重新定位期间，伸缩传送器单元42适当地前进，同时维持与传送子组件54接触，以适应自动箱子装载器/卸载器10的新位置。

参照图7D，图7A至图7C中描述的迭代拆垛操作和自动卡车卸载器10的重新定位继续，并且拖车16清空。参照图8D，拖车16完全是空的而不具有盒子46，包括移除了排344A-344J，并且自动卡车卸载器10倒退至完全在甲板38上的位置。此后，清空了盒子的拖车16可以离开装载码头32，并且新的满载拖车可以随后定位在装载月台30处并且以如本文所述的方式卸载。

图8描绘了自动卡车卸载器10的一个实施例，其中自动卡车卸载器10示意地描绘为包括基于计算机的架构，包括联接至具有发射器/接收器电路354的总线352的处理器350、输出部356、输入部358、存储器360、以及与其互相连接的存储装置362。在一个实施例中，控制组件192包括存储器360，其可由处理器350访问。存储器360包括处理器可执行指令，当执行指令时使得处理器350执行用于卸装或卸载盒子46或其他物体的指令。借由示例而非限制的方式，指令可以指示指定识别产品空间内的产品轮廓线的搜索操作。然后，可以指定识别产品空间内的活动象限的搜索操作，并且可以指定识别在产品轮廓线处的活动象限内的突出产品的搜索操作。在识别了突出产品时，可以指定卸载与突出产品对应的产品的移除操作、以及计算用于移除与突出产品对应的产品的指令。这些指令可以迭代地继续。

图9描绘了自动卡车卸载器10以及与其相关联的控制信号的一个实施例，控制信号可以在例如图9中所示的计算机架构上配置。所示的部件协调自动卡车卸载器10的各个功能和操作。用户接口194、操作环境数据库370、可编程逻辑控制器372、机器人控制器374、以及距离测量子组件170、174、176互相连接。驱动子组件52、由用于传送器/升降机的控制器376代表的传送子组件54、以及安全控制器378连接至可编程逻辑控制器372。最后，工业机器人56连接至机器人控制器374。在一个实施方式中，用户接口194、操作环境数据库370以及可编程逻辑控制器372是控制子组件62的部分，并且机器人控制器374形成了工业机器人56的一部分。安全控制器358包括在安全子***60中，并且提供对该子***的前述部件的操作。

用户接口194提供用户控制以及与自动卡车卸载器10的互动。用户接口194可以采用图标结合标记和/或文本，以提供导航和操作者可获得的信息和动作的全面展示。除了装载操作之外，用户互动可以涉及维护、维修和保持自动卡车卸载器10正常运转或防止问题出现的其他例行动作。

操作数据环境数据库370包括关于工业机器人56的可到达空间132的数据、堆叠方法数据、产品信息以及关于拖车的标准尺寸的信息。产品信息可以存储在操作数据环境数据库350中，由传送子组件54如前所述地收集，或者由其组合获得。通过预装载标准尺寸的拖车，节省了操作者时间，不必须输入该数据，并且通过该附加信息改进了自动卡车卸载器10的性能。借由示例的方式，表格I和II展示了自动卡车卸载器10在确定位置和产品放置时可以采用的拖车数据类型的示例性示例。

可编程逻辑控制器372协调整体操作，并且在包括手动和自动的各个操作模式之间切换。可编程逻辑控制器372还提供了在对物品自动操作期间所需的高级计算和协调，诸如当前卸载象限卸载以及自动导航期间的转向角计算。

机器人控制器374通过内置的通过工业机器人56和末端执行器130传输的输入和输出来控制工业机器人56的运动。应该意识到，尽管对于自动箱子装载器的控制给出了具体架构，但是其他架构也在本发明的教导范围内。借由示例的方式，可以采用硬件、软件和固件的任意组合。借由另一示例的方式，控制的分布可以不同于在此所给出的分布。

在一个操作实施例中，可编程逻辑控制器372从操作环境数据库372获取拖车16的尺寸。操作者40已经通过用户接口194指示了何种类型拖车已经到达码头月台30。替代地，距离测量子组件170可操作以检测该信息。距离测量子组件170、174、176将距离和位置数据传播至可编程逻辑控制器352，其使用该信息来发送控制信号至机器人控制器374、驱动子组件52、控制器372以及安全控制器378。此外，可编程逻辑控制器372从这些部件的每一个接收控制信号，该控制信号是对行为进程的输入。由可编程逻辑控制器352通过用户接口194向操作者40提供持续的更新和状态信息。

图10描绘了形成自动卡车卸载器10的一部分的机器人控制器372的一个实施例。机器人控制器372的本质是控制工业机器人56的机器人***或控制程序380。控制程序380可以由操作者40借由与用户接口194通信的操作装置362来操作，并且借由驾驶员384从操作环境数据库370、可编程逻辑控制器372以及距离测量子组件170接收输入数据（以及根据情况提供指令）。应该意识到，机器人控制器374的独立性可以变化。在一个实施方式中，机器人控制器374可以在可编程逻辑控制器374的控制下。在另一实施方式中，如图所示，机器人控制器374是更自主的，并且可以包括诸如直接连接至用户接口194的特征。

根据一个实施例，在驾驶员384与控制程序380之间提供控制机器人运动的框架程序386形式的独立数据处理层、以及基于发生的状态和信号而用于自动或事件控制策略或行为选择的单元388。用户应用程序、事件控制策略选择和框架程序386中的传感器程序可以由操作者40编程，并且由机器人程序390指导，其监控工业机器人56的手动和自动控制的平衡和实施。

图11描绘了距离测量子组件即激光测量传感器400的一个实施例。分级电路402使得脉冲激光器404发射光脉冲，同时经由可以装备有旋转机构和电动机的控制器408而引起偏光装置406的旋转。偏光装置406的角度位置由控制器408连续地传输至分级电路402。光脉冲经由发射器透镜以及与偏光装置406相关联的镜子发射至检测空间172中。更具体地，当由控制器408驱动偏光装置406的旋转镜子以执行连续旋转运动时，分级电路402使得脉冲激光器404发射光脉冲。光脉冲发射到检测空间172中并且从物体反射，以使得接收到的脉冲进入光接收结构410中。以此方式，在光经过2d/c的时间t之后，光到达光接收器机构410，其中d是物体与装置的间距，并且c是光速。

借助于具有时间间隔计算机功能的比较器412测量光脉冲的发射与接收之间的时间t。在发射光脉冲时，触发比较器412内的计数功能，并且在从检测空间172接收到光脉冲时，由光接收器结构410经由比较器412再次停止计数功能。

形成对应的电信号，并且经由比较器412将电信号施加至激光扫描器控制器414、信噪比处理器416和检测器418，其分析对于物体的信号并且在本示例中确定存在物体。信噪比处理器416的任务是独立于所接收到的噪声水平来控制检测阈值。在照明情况和物体反射因子变化的情况下，该控制确保了恒定的误报率。信噪比处理器416使得激光扫描器控制器414可获得该信息。激光扫描器控制器414基于来自比较器412、信噪比处理器416以及检测器418的数据的来执行峰值计算。

当激光扫描器控制器414借由与分级电路402通信的方式而知晓了光脉冲的瞬时角度位置时，激光扫描器控制器414确定物体的位置以及其他导航特性。激光扫描器控制器414适用于将该信息转送至其他部件。

图12是距离测量子组件170的示意图，其描绘为三维（3-D）测量***450，包括照明组件452和图像捕捉子组件454，它们一起采用了激光器和/或利用了自适应景深原理的基于红外的摄像机应用。照明组件452包括光源456和透明物458，其可以例如在透明支撑上包括具有各种固定的不相关点图案的正图像。

光源456采用光辐射透照透明物458，以便于将由透明物所包含的点图案的图像投影到作为产品描绘的物体46A上，但是也可以包括关于存储集装箱的各种环境信息。图像捕捉组件454捕捉由照明组件452投影到产品46A上的图案的图像。图像捕捉组件454可以包括物镜464，其将图像聚焦到图像传感器460上。通常，图像传感器460包括检测器元件462的直线阵列，诸如基于CCD或CMOS的图像传感器阵列。

如应该意识到的那样，尽管照明组件和图像捕捉组件示出为保持为固定空间关系，但是可以采用各种其他定位技术来在它们之间形成动态关系。而且，在这点上可以采用三维x、y、z轴线。为了生成包括环境在内的物体或产品46A的3D图，可以结合到处理器350中或者与其相关联的处理器将所捕捉到图像的每个区域中的点组与参考图像作比较，以便于在参考图像中找到最接近匹配的点组。图像中匹配点组之间的相对位移给出了所捕捉到图像区域相对于参考图像的适当的x、y或Z方向位移。点图案的位移可以使用图像相关或本领域已知的其他图像匹配计算方法来测量。借由示例的方式，工作原理可以包括采用了激光或红外摄像机的红外自适应景深原理。

尽管已经参照例示性实施例描述了本发明，但是该说明书并非意在以限制意义解释。在参考说明书时，例示性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是显然的。因此，意在所附权利要求包含任意这样的修改或实施例。

Claims (10)

1.一种用于从拖车卸载/卸装产品的自动卡车卸载器，所述自动卡车卸载器包括：

移动基底结构，具有第一端和第二端；

驱动子组件，联接至所述移动基底，所述驱动子组件包括用于转向并且驱动所述移动基底的多个轮；

传送子组件，布置在所述移动基底上，所述传送子组件包括可操作用于在所述第一端与所述第二端之间运输产品的动力运输路径；

工业机器人，布置在所述移动基底的第二端，所述工业机器人提供末端执行器在所述动力运输路径与可到达空间之间的选择性铰接式运动，使得所述工业机器人可操作以处理在所述可到达空间中的产品；

距离测量子组件，布置在所述第二端，所述距离测量子组件配置为确定检测空间内物体的存在，其中所述检测空间和所述可到达空间至少部分地重叠；

控制子组件，安装至所述移动基底结构，所述控制子组件与所述驱动子组件、所述工业机器人以及所述距离测量子组件通信，所述控制子组件基于所述距离测量子组件检测到所述检测空间内的物体、以及提供至所述控制子组件的所述拖车的尺寸，来协调所述工业机器人的选择性铰接式运动和所述驱动子组件的激活；并且

所述控制子组件包括处理器能够访问的存储器，

其特征在于，

所述存储器包括处理器可执行指令，当执行该处理器可执行指令时使得所述处理器：

指定识别产品空间内的产品轮廓线的搜索操作，

指定识别所述产品空间内的活跃象限的搜索操作，

指定识别在所述产品轮廓线处的所述活跃象限内的突出产品的搜索操作，

指定卸载与所述突出产品对应的产品的移除操作，以及

计算用于移除与所述突出产品对应的产品的指令。

2.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述末端执行器还包括基于吸盘的抓取臂。

3.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述末端执行器还包括基于吸盘的抓取臂，该抓取臂适用于采用协作抓手操纵盒子，所述协作抓手在从由平行于所述盒子和垂直于所述盒子构成的组中选择的抓取位置抓取所述盒子。

4.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述末端执行器还包括：

主框架，具有用于附接至所述工业机器人的支撑框架；

移动框架半部，通过接头选择性地枢转联接至所述主框架，以提供在所述主框架和所述移动框架之间的近似平行形式、与在所述主框架和所述移动框架之间的近似正交形式之间的运动范围；

第一多个吸盘，与所述主框架的面相关联；

第二多个吸盘，与所述主框架的面相关联；

真空歧管，容纳在所述主框架内并与所述第一多个吸盘和第二多个吸盘气动连通；

真空传感器，靠近所述第一多个吸盘地安装在所述主框架中，所述真空传感器响应于检测到物体而配置为致动所述真空歧管并且产生真空力以抓取所述物体；以及

目视检测子***，容纳在所述主框架中，所述目视检测子***配置为捕捉所述产品空间的图像用于由所述控制子组件处理。

5.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，还包括与所述末端执行器相关联的目视检测子***，所述目视检测子***配置为捕捉所述产品空间的图像用于由所述控制子组件处理。

6.根据权利要求5所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述目视检测子***还包括用于对所述产品空间数字成像的摄像照明组件。

7.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述产品空间是所述检测空间的子空间。

8.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述活跃象限是所述产品空间的子空间。

9.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述多个轮还包括靠近所述第二端布置的一对前驱动轮，所述一对前驱动轮由具有两级减速器的相应的AC发动机提供动力。

10.根据权利要求1所述的自动卡车卸载器，其特征在于，所述多个轮还包括靠近所述第一端布置并且安装至竖直轴线以提供转向能力的后驱动轮。