CN118076515A - 自动运输货物或产品的车辆 - Google Patents

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马蒂亚·德桑蒂斯
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马蒂亚·瓦莱
费德里科·洛伦佐·莫罗
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Abstract

描述了一种用于自动运输货物或产品(P)的车辆(100)，其包括：适合于容纳待运输的货物或产品(P)的集装箱(102)，该集装箱(102)在其一侧具有开口(104)；盖(106)，其安装在集装箱(102)的开口(104)的区域中，以便可在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置，盖(106)使开口(104)打开以允许货物或产品(P)进入集装箱(102)内部或使货物或产品(P)从集装箱(102)离开，在关闭位置，盖(106)关闭集装箱(102)的开口(104)以使集装箱(102)的内部隔室与外部环境隔离；机械手组件(1)，其被构造为拾取货物或产品(P)并将其存储在集装箱(102)内，以及将在集装箱(102)内运输的货物或产品(P)放置到外部。该机械手组件(1)包括布置成夹持和/或运输货物或产品(P)的夹持装置(6)和布置成沿第一轴线(z)和沿第二轴线(x)移动的夹持装置(6)使得沿第一轴线(z)的运动允许夹持装置(6)离开集装箱(102)或通过开口(104)进入集装箱(102)同时沿第二轴线(x)的移动导致夹持装置(6)朝向或远离集装箱(102)移动的操纵装置(2、10、14、16、18、20、32、40、42)。

Description

自动运输货物或产品的车辆
发明的技术领域
本发明总体上涉及运输货物或产品的车辆领域。
更具体地，本发明涉及一种用于运输一个或多个货物或产品的车辆，其包括集装箱和机械手组件，该集装箱能够容纳待运输的货物或产品，该机械手组件被构造成拾取待运输的货物或产品，将其放置在集装箱内部，并且将集装箱中运输的该货物或产品放置到外部。其中集装箱在其一侧打开，并且其中在集装箱的该侧安装有盖，所述盖可在打开位置和关闭位置之间移动。在该打开位置，集装箱的该侧打开以允许待运输的货物或产品进入集装箱或使该货物或产品从集装箱中离开，在该关闭位置，使集装箱的内部隔室与外部环境隔离开来。
背景技术
已知车辆用于自动递送一种或多种小产品，这些小产品配备有用于容纳要递送的货物或产品的隔间或者具有被构造为固定货物或产品的部分。此类车辆被设计为采用基于从高精度传感器(通常是激光雷达和摄像机)获取的信息的路线规划算法来完全自主移动。一旦到达目的地，各种***(例如面部扫描、二维码、字母数字组合等)允许识别请求进入运输隔间的用户，以验证该用户是否与预定义的接收者匹配。如果验证成功，则打开运输隔间以允许用户领取货物或产品。
然而，这种已知的解决方案在将产品放入车辆内的阶段和取出产品的阶段都需要人工干预。
发明内容
本发明的一目的是提供一种用于运输货物或产品的车辆，其允许拾取和投放过程完全自动化，而不需要人工干预。
根据本发明的该目的和其他目的通过所附独立权利要求1中限定的车辆完全实现。
根据本发明的车辆的优选实施例在从属权利要求中限定。
总之，本发明基于提供一种用于运输货物或产品的车辆的构思，该车辆包括：用于运输一个或多个产品的集装箱，该集装箱在其一侧打开；盖，该盖安装在该侧以便可在打开位置和关闭位置之间移动，在该打开位置，该盖使集装箱的该侧保持打开，以允许待运输的产品进入集装箱内或从集装箱离开，在该关闭位置，该盖关闭集装箱的该侧，以将集装箱的内部隔室与外部环境隔离；机械手组件，其被构造为拾取待运输的产品并将其存储在集装箱内，以及将正在集装箱中运输的产品放置在集装箱外且在不使用时将其容纳在集装箱内，该述机械手组件包括构造成夹持和/或运输产品的夹持装置以及构造成至少沿第一轴线和第二轴线操纵所述夹持装置的操纵装置，其中沿第一轴线的操纵允许夹持装置从集装箱释放，或通过设置在集装箱该侧的开口将夹持装置引入到集装箱中，同时沿第二轴线的操纵产生夹持装置相对于集装箱的接近或离开。
由于这种机械手的存在，车辆可以自动拾取要运输的产品，将其放入集装箱内，将其运输到所需的目的地，最后将其从集装箱中取出，运送到需要的地方。
此外，由于机械手组件的特殊构造，在运输过程中，不仅被运输的货物或产品，而且机械手组件本身也完全容纳在集装箱内，从而与外部环境保持隔离。这使得可以降低暴露于外部环境污染的风险，并允许在运输过程中对集装箱内的货物或产品进行消毒。此外，事实上，机械手组件以及运输的货物或产品在运输过程中完全包含在集装箱内，这使得使用车辆更加安全，因为它避免了车辆在行驶过程中与可能在附近的人发生碰撞的风险。
本发明的附加特征和优点将从以下仅通过非限制性示例给出的详细描述中显而易见。
附图简要说明
在本发明的以下详细描述中，将参考附图中的图形，其中：
-图1至图3示出了根据本发明的一实施例的用于运输货物或产品的车辆，每个图示出了处于不同操作状态下的车辆；
-图4示出了图1至图3的车辆，没有外罩的情况下，处于图1的操作状态；
-图5示出了图1至图3的车辆，没有外罩的情况下，处于图3的操作状态；
-图6和图7详细示出了图1至图3的车辆的机械手组件处于两个不同位置；和
-图8详细地示出了用于打开和关闭图1至图3中所示的车辆的集装箱盖的控制机构的部分截面。
发明的具体实施方式
首先参考图1至图3，根据本发明的用于运输货物或产品的车辆总体上用100表示。车辆100主要包括：
-适合于容纳待运输的货物或产品(在图1至图3中示意性地示出，其中用P表示)的集装箱102，该集装箱102在其一侧上具有开口104，在本当前情况下该开口104位于顶侧，但也可以是前侧或另一侧；
-盖106，其安装在集装箱102的该侧以便可在打开位置(图1和图2)以及关闭位置(图3)之间移动，在该打开位置中，开口104打开以允许货物或产品P进入集装箱102或使货物或产品P从集装箱102的离开，在该关闭位置中，开口104关闭以将集装箱102的内部隔室与外部环境隔离；和
-机械手组件1，其被构造为拾取待运输的货物或产品P并将其存储在集装箱102内，反之亦然，将在集装箱102中运输的货物或产品P放置到外部。
机械手组件1首先包括被构造为夹持和/或运输货物或产品P的夹持器6。在此提出的实施例中，夹持器6是叉状物，但也可以是其他类型的夹持器，例如吸盘夹持器。如在此提出的示例性实施例中，在夹持器6构造为叉状物的情况下，产品P优选地布置在具有用于夹持器6的叉状物***的专用座的平台Q上。这样的座可以例如具有三角形截面，以便即使叉状物没有与这些座完全对齐也可以夹持。
机械手组件1还包括操纵***，该操纵***被构造为沿着第一轴线z和沿着第二轴线x移动夹持器6，这些轴线优选地彼此垂直。沿着第一轴线z的移动允许夹持器6通过开口104离开集装箱102，而沿着第二轴线x的移动使夹持器6移动靠近或远离待拾取的产品P。在这方面，图1示出了机械手组件1处于其中夹持器6接合待拾取的产品P的操作状态，而图3示出了机械手组件1处于其中仍然由夹持器6接合的产品P容纳在集装箱102内部的操作状态。在后一种操作状态下，不仅产品P而且整个机械手组件1都容纳在集装箱102内部，并且盖106同时关闭开口104。
然而，操纵***可以提供额外的自由度，或者是平移的或者是旋转的，例如绕第一轴线z旋转的第三自由度。
在此提出的示例性实施例中，其中开口104设置在集装箱102的上侧，第一轴线z垂直定向，因此为了方便起见，在下面的描述中将参考第一轴线z的具体定向来描述，尽管该定向以及开口104布置在集装箱102的上侧对于本发明的目的来说不是必需的。
现在参照图4和图5，机械手组件1的操纵***包括用于控制夹持器6沿第一轴线z运动的第一驱动组件和用于控制夹持器6沿第二轴线x运动的第二驱动组件。
第二驱动组件包括受电弓机构2，受电弓机构2的远端4连接到夹持器6并且可在沿着第二轴线x在闭合位置(图5)和延伸位置(图4)之间的多个操作位置之间连续地移动。第一驱动组件与受电弓机构2的与远端4相对的近端8相关联，以使得受电弓机构2以及夹持器6沿着第一轴线z在第一边界位置(在这种情况下为下边界位置)和第二边界位置(在这种情况下为上边界位置)之间的多个操作位置之间连续地移动。
还参考图6和图7，第一驱动组件包括滑动件10，受电弓机构2的近端8连接到该滑动件10。滑动件10沿第一轴线z可移动地安装在支撑结构12上。为此目的，滑动件10在其两个侧向部分处设置有一对滑块18，该对滑块18与由支撑结构12承载并沿第一轴线z定向(即，在本情况下为垂直定向)的相应导轨20可滑动地接合。滑动件10沿导轨20的运动由电机16通过运动转换机构来控制，该运动转换机构设计成将电机16产生的旋转运动转换成滑动件10的平移运动。这种运动转换机构，例如，被构造为螺杆螺母机构，其包括蜗杆14和螺母，该蜗杆14由支撑结构12以围绕平行于导轨20定向的旋转轴线可旋转的方式支撑并由电机16驱动旋转，该螺母(未示出)附接至滑动件10并与螺杆14啮合，以使得蜗杆14围绕其旋转轴线沿一个方向或另一方向的旋转导致蜗杆14的平移运动，从而导致受电弓2沿着第一轴线z在一个方向或另一方向上的移动。电机16优选地垂直于蜗杆14定向，以便减小机械手组件1沿第一轴线z的占地面积。应当理解，可以设想用于产生沿着第一轴线z的运动的其他致动***。例如，滑动件可以通过皮带、缆绳或齿轮齿条机构来移动。
现在具体参考图6和图7，受电弓机构2包括一对受电弓连杆机构2a和2b(分别为上和下)，该对受电弓连杆机构2a和2b彼此相同且通过多个杆22(在这种情况下为垂直杆，但更一般地是垂直于两个连杆机构所在平面的杆)彼此连接。这种结构使受电弓机构2具有更大的弯曲刚度，从而允许在输送产品P时不会因产品的重量和机构的自重而导致机构过度变形。
每个连杆机构2a、2b包括彼此连接的多个杠杆，以便在垂直于第一轴线z的平面(在本情况下为水平面)中旋转。更具体地，每个连杆机构2a、2b按照从滑动件10到夹持器6的顺序包括一对驱动杆24、一对第一传动杆26、一对第二传动杆28和一对端杆30。
驱动杆24在连杆机构的近端(即，面向滑动件10的端部)处设置有相应的齿轮32，这些齿轮32彼此啮合以使得这些杠杆沿相反方向同步旋转。连杆机构2a和连杆机构2b的驱动杆24均安装在附接至滑动件10的支撑体(对应于上述受电弓机构2的近端8)上。
第一传动杆26通过在它们各自的中点处的销34彼此铰接。另外，每个第一传动杆26在其近端之一处铰接到相应驱动杆24的远端(即，面向夹持器6的端部)。
类似地，第二传动杆28通过在它们各自的中点处的销36彼此铰接。另外，每个第二传动杆28在其近端之一处铰接到相应第一传动杆26的远端。
最后，每个端杆30在其近端之一处铰接至相应的第二传动杆28的远端。此外，端杆30在其远端处设有相应的齿轮38，这些齿轮38彼此啮合以使得这些杠杆沿相反方向同步旋转。连杆机构2a和连杆机构2b的端杆30都安装在支撑体上(对应于前述受电弓机构2的远端4)，并且该夹持器6安装在该支撑体上。优选地，安装该端杆30的支撑体与安装该驱动杆24的支撑体相同。
应当理解的是，上述的受电弓机构2也可以采用不同的形式但功能相同。例如，受电弓机构2可以从图中所示的构造旋转90°，即连杆机构2a和2b布置在竖直平面而不是水平平面中，或者除了第一传动杆26和第二传动杆28之外还可以包括附加的传动杆对。
受电弓机构2的伸出和缩回(或闭合)运动由电机40经由小齿轮42驱动，小齿轮42与附接至驱动杆24的齿轮32之一啮合，具体地，与附接至下连杆机构2b的驱动杆24的齿轮32之一啮合。
使用受电弓机构来使夹持器6沿着第二轴线x运动是特别有利的，因为其允许在缩回或关闭位置中以最小的占地面积获得相当大的工作行程。这允许机械手组件1完全容纳在集装箱102内，甚至在集装箱102具有小尺寸的情况下，例如允许车辆在封闭空间(例如医院、商店或工厂的过道或大厅)内移动的尺寸。
然而，也可以使用其他***来控制夹持器6沿着第二轴线x的运动。
机械手组件1有利地配备有电子控制单元(未示出)，该电子控制单元被编程为基于来自与第一驱动组件和第二驱动组件相关联的传感器的信息来自动控制操纵***。具体地，这些传感器包括第一传感器和第二传感器，该第一传感器被配置为向电子控制单元提供代表夹持器6沿着第一轴线z的位置的第一位置信号，该第二传感器被配置为向电子控制单元提供代表夹持器6沿着第二轴线x的位置的第二位置信号。
例如，第二传感器包括与测量轮46相关联的电位计44，测量轮46与与受电弓机构2的驱动杆24相关联的齿轮32之一啮合。或者，可以使用与电机轴40相关联的编码器来感测夹持器6沿着第二轴线x的位置。
例如，第一传感器被制成磁性传感器48，其适于检测与滑动件10一体的磁体50沿第一轴线z的线性位置。如图4所示，还优选地设置有上限位开关52和下限位开关54，其适于检测滑动件10沿第一轴线z的运动是否分别到达上限位置和下限位置。磁性传感器48有利地设置在支撑结构12的上部，以便当滑动件10接近上限位置时以更高的精度测量滑动件10的位置。当然，第一传感器的其他实现示例也是可能的。第一传感器可以例如是与电机16的轴或蜗轮14相关联的编码器，或者甚至是能够测量滑动件10的行程的激光传感器或光学传感器。
车辆100优选地设置有车轮108，特别是两个车轮，用于在陆地上移动。在仅提供两个车轮108的情况下，车辆100优选地包括多个机动支脚110，例如四个机动支脚110，其被构造为在机械手组件1的操纵期间使用以稳定车辆。
车辆100优选地是自动驾驶车辆，为此目的，其配备有适当的传感器和自动驾驶***(这里未示出，但仍然是本身已知的类型)。
根据本发明的一方面，车辆100包括容纳在集装箱102中的UVC灯(未示出)，以便在所述车辆100的移动过程中对所述运输产品P的外表面进行消毒。
在任何情况下，无论UVC灯(或其他消毒装置)是否存在，待运输的产品P可容纳在由集装箱102和盖106形成的封闭隔室内的事实使得可以避免污染并确保其安全运输。
最后参考图8，车辆100优选地包括用于打开盖106的自动打开***，该自动打开***包括控制杆112，控制杆112的一侧铰接至滑动件10或与其一体的另一部件，且另一侧铰接至盖106，因此，滑动件10沿着第一轴线z从下限位置到上限位置的运动导致盖106逐渐打开。更具体地，杆112包括中空的第一杆部114和实心的且容纳在第一杆部114内的第二杆部116。第一杆部114和第二杆部116由于包含在第一杆部114内的磁体(未示出)和附接在第二杆部116周围的铁螺母118之间的磁相互作用而相互约束滑动。在盖106上施加拉力，从而在第一杆部114上施加拉力，该拉力允许克服磁体与铁质螺母118之间的磁吸引力，从而使两个杆部114和116分离。这样，操作人员就可以独立于第二驱动单元的作用，即独立于滑动件10的运动，而打开盖106
本文已参考本发明的优选实施例描述了本发明。应当理解，可以设想共享本文描述的本发明的相同发明构思的其他实施例，如所附权利要求的保护范围所限定的。

Claims (13)

1.一种用于运输货物或产品(P)的车辆(100)，包括：
-适合于容纳待运输的货物或产品(P)的集装箱(102)，所述集装箱(102)的一侧具有开口(104)；
-盖(106)，所述盖(106)安装在所述集装箱(102)的所述开口(104)的区域中，以便可在打开位置和关闭位置之间移动，在所述打开位置，所述盖(106)使所述集装箱(102)的所述开口(104)打开以允许所述货物或产品(P)进入所述集装箱(102)内部或使所述货物或产品(P)从所述集装箱(102)离开，在所述关闭位置，所述盖(106)关闭所述集装箱(102)的所述开口(104)以使所述集装箱(102)的内部隔室与外部环境隔离；和
-机械手组件(1)，所述机械手组件(1)被构造为拾取所述货物或产品(P)、将所述货物或产品(P)放置在所述集装箱(102)内以及卸载在所述集装箱(102)中运输的所述货物或产品(P)，
其中所述机械手组件(1)包括夹持装置(6)和操纵装置(2、10、14、16、18、20、32、40、42)，所述夹持装置(6)构造成夹持和/或运输所述货物或产品(P)，所述操纵装置被布置成至少沿着第一轴线(z)和沿着第二轴线(x)移动所述夹持装置(6)，使得沿着所述第一轴线(z)的运动允许所述夹持装置(6)从所述集装箱(102)离开或使所述夹持装置(6)通过所述开口(104)进入到所述集装箱(102)内，同时沿所述第二轴线(x)的移动导致所述夹持装置(6)朝向所述集装箱(102)移动或远离所述集装箱(102)，并且
其中所述操纵装置(2、10、14、16、18、20、32、40、42)被构造成使得所述机械手组件(1)能够采取所述机械手组件(1)完全包含在所述集装箱(102)内的非操作状态。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一轴线(z)垂直于所述第二轴线(x)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，所述第一轴线(z)垂直定向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述操纵装置(2、10、14、16、18、20、32、40、42)包括布置成控制所述夹持装置(6)沿所述第一轴线(z)的运动的第一致动装置(10、14、16、18、20)以及布置成控制所述夹持装置(6)沿所述第二轴线(x)的运动的第二致动装置(2、32、40、42)，其中所述第二致动装置(2、32、40、42)包括受电弓机构(2)，所述受电弓机构(2)的远端(4)连接至所述夹持装置(6)并且可连续移动以获取沿所述第二轴线(x)在闭合位置和延伸位置之间的多个操作位置，并且其中所述第一致动装置(10、14、16、18、20)与所述受电弓机构(2)的与所述远端(4)相对的近端(8)相关联，以控制所述受电弓机构(2)的所述近端(8)连同所述夹持装置(6)沿着所述第一轴线(z)的运动。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述机械手组件(1)进一步包括电子控制装置，所述电子控制装置被配置为控制所述第一致动装置(10、14、16、18、20)和所述第二致动装置(2、32、40、42)。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述机械手组件(1)进一步包括第一传感器装置(48、50)，所述第一传感器装置(48、50)被配置为向所述电子控制装置提供表示所述受电弓机构(2)的所述近端(8)沿着所述第一轴线(z)的位置的信号，第二传感器装置(44、46)被配置为向所述电子控制装置提供表示所述受电弓机构(2)的所述远端(4)沿着所述第二轴线(x)的位置的信号，所述电子控制装置被配置为基于从所述第一传感器装置(48、50)和所述第二传感器装置(44、46)接收的信号来控制所述第一致动装置(10、14、16、18、20)和所述第二致动装置(2、32、40、42)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的车辆，其中，所述受电弓机构(2)包括第一受电弓连杆机构和第二受电弓连杆机构(2a、2b)，每个受电弓连杆机构依次包括多个杠杆(24、26、28、30)，所述多个杠杆在同一平面内延伸，并相互铰接以便在该平面内旋转，其中，所述受电弓机构(2)进一步包括多个杆(22)，所述杆在所述第一受电弓连杆机构(2a)和所述第二受电弓连杆机构(2b)的杠杆(24、26、28、30)之间的铰接点处垂直延伸至所述第一受电弓连杆(2a)的平面和所述第二受电弓连杆(2b)的平面。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述第二致动装置(2、32、40、42)进一步包括包括与所述第一受电弓连杆机构(2a)或所述第二受电弓连杆机构(2b)的各自驱动杆(24)驱动连接并相互啮合的一对齿轮(32)，以及用于驱动所述一对齿轮(32)中的一个或另一个转动的电机(40)。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的车辆，其中，所述第一致动装置(10、14、16、18、20)包括承载受电弓机构(2)的所述近端(8)的滑动件(10)，与所述滑动件(10)相关联以引导所述滑动件(10)沿所述第一轴线(z)的平移运动的线性引导装置(18、20)，以及与所述滑动件(10)相关联以驱动所述滑动件(10)沿所述第一轴线(z)的平移运动的电机装置(14、16)。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述电机装置(14、16)包括适于产生沿一个方向或另一方向的旋转运动的电机(16)和插置在所述电机(16)和所述滑动件(10)之间的运动转换机构(14)，并且所述运动转换机构(14)布置成将由所述电机(16)产生的沿一个方向或另一个方向的旋转运动转换为滑动件(10)沿所述第一轴线(z)沿一个方向或另一个方向的平移运动。
11.根据权利要求9或10所述的车辆，进一步包括控制杆(112)，所述控制杆(112)的一侧连接至所述滑动件(10)另一侧连接至所述盖(106)，以控制所述盖(106)从所述关闭位置移位到所述打开位置，作为所述滑动件(10)沿例如使所述受电弓机构(2)从所述集装箱(102)离开的方向移动的结果。
12.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，包括一对车轮(108)和多个机动支脚(110)，所述机动支脚被构造为在所述机械手组件(1)的操纵期间稳定所述车辆(100)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述夹持装置(6)包括叉构件。
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