DE202013010419U1 - Device for the largely automated assembly of goods deliveries in warehouses - Google Patents
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-
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Abstract
Vorrichtung zur weitgehend maschinellen Zusammenstellung von Warensendungen in Lagerhallen mittels selbstständig frei beweglichen Transportfahrzeugen, mit den folgenden Merkmalen: a) einem Fahrzeuggehäuse (3) mit einer Trägerplatte (1) zum Aufnehmen und Transportieren eines Lastregals (12) mit Transportgut (13), mit zwei, beidseitig in der Mitte des Fahrzeuggehäuses (3) an jeweils einer gesondert gelagerten Drehachse (5) separat angetriebenen Antriebsrädern (6), wobei an der Vorderseite und an der Hinterseite des Fahrzeuggehäuses (9) jeweils mindestens ein Stützrad (9, 21) vorgesehen ist, und wobei die Trägerplatte (1) ein Lastregal (12) mit einem Leichtroboter (15) mit Mitteln zum Ergreifen von Waren trägt, und wobei der Leichtroboter (15) im Bereich dieser Mittel einen Lichtfeldsensor (48) aufweist, b) einem Querlenker (34) der die jeweils über einen Winkelhebel (40) um die Drehachse (5) schwenkbaren Antriebsräder (6) so verbindet, dass diese voneinander unabhängige vertikale Bewegungen ausführen können, c) einem zentral angeordneten Stellelement (31), das über einen Hubreh-Hebel (27) und eine mit diesem verbundene Schubstange (24) zwei vordere Hubstangen (19) und zwei hintere Hubstangen (16) zum Anheben oder Absenken der Trägerplatte (1) bewegen kann, d) mindestens einem 3D-Scanner (10) und mindestens einem Lichtfeld-Sensor (59), sowie mindestens einer WLAN-Antenne (11) im vorderen Bereich des Fahrzeuggehäuses (3).Device for the largely automated assembly of consignments of goods in warehouses by means of independently freely movable transport vehicles, with the following features: a) a vehicle housing (3) with a carrier plate (1) for receiving and transporting a load shelf (12) with cargo (13), with two , on both sides in the middle of the vehicle housing (3) on a separately mounted axis of rotation (5) separately driven drive wheels (6), wherein at least one support wheel (9, 21) is provided at the front and at the rear of the vehicle housing (9) and wherein the carrier plate (1) carries a load rack (12) with a light robot (15) with means for picking up goods, and wherein the light robot (15) has a light field sensor (48) in the area of these means, b) a transverse link ( 34) of the each about an angle lever (40) about the axis of rotation (5) pivotable drive wheels (6) connects so that these verti independent verti c) a centrally located control element (31), the Hubvor lever (27) and a connected thereto push rod (24) two front lifting rods (19) and two rear lifting rods (16) for raising or lowering d) at least one 3D scanner (10) and at least one light field sensor (59) and at least one WLAN antenna (11) in the front region of the vehicle housing (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur weitgehend maschinellen Zusammenstellung von Warenlieferungen in Lagerhallen.The present invention relates to a device for the largely automated assembly of goods deliveries in warehouses.
Im Zeitalter der Digitalisierung der menschlichen Kultur hat diese Entwicklung auch den Bereich der Verteilung von Waren in Warenhäusern erfasst. Vorstufen der Warenhäuser waren die überdachten Einkaufspassagen des frühen 19. Jahrhunderts, in denen nach orientalischem Vorbild hunderte von Einzelhändlern gemeinsam ihre Waren ausstellten, beispielsweise 1825 der Grand bazar in Paris. Das Warenhaus war die erste jener modernen Großvertriebsformen des Einzelhandels, die die Rolle des kleinen Kaufmanns durch ihre übermächtige Konkurrenz bedrängten. Diese Entwicklung führte in dieser Zeit zu Verkaufs-Strukturen die ihr weit gefächertes Warenangebot via Internet anbieten und weltweit versenden.In the age of digitization of human culture, this development has also affected the distribution of goods in department stores. The precursors of the department stores were the covered shopping arcades of the early 19th century, in which, according to the oriental model, hundreds of retailers exhibited their wares together, for example in 1825 the Grand Bazar in Paris. The department store was the first of those large-scale modern forms of retail distribution that beset the small merchant's role with their overpowering competition. During this time, this development led to sales structures offering their wide range of goods via the Internet and shipping worldwide.
Zur Zusammenstellung einer Lieferung an einen bestimmten Kunden müssen hieraus Pakete mit unterschiedlicher Bestückung oder Gebinden zusammengestellt werden. Das Herbeischaffen einzelner Bestandteile einer solchen Lieferung kann hierbei händisch erfolgen oder mittels automatisch geführter Fahrzeuge. Solche so genannten AGV's (automatic guided vehicles) können mobile Roboter oder speziell für den jeweiligen Verwendungszweck konstruierte Fahrzeuge sein die mit einem speziellen Führungs- und Steuerungsverfahren von einem Ort zu einem anderen Ort bewegt werden. Herkömmliche automatisch geführte Fahrzeuge, mit denen zum Beispiel Materialien in Fabriken und Lagerhäusern bewegt werden, weisen eine minimale Punkt-zu-Punkt-Bewegungssteuerung auf. Die meisten solcher Systeme verwenden AGV's, die einer festen Leitspur folgen. Im Allgemeinen handelt es sich hierbei um einen Hochfrequenz-Sendeantennendraht, der im Fabrikboden versenkt angeordnet ist, einen auf den Boden aufgemalten reflektierenden Streifen, oder ein auf den Boden aufgeklebtes reflektierendes Band. Solche Leitspuren sind jedoch ersichtlich sehr verletzlich und unzuverlässig. Alle diese Bewegungssteuerungen begrenzen die Bewegungsfreiheit der einzelnen AGV's, indem diese gezwungen werden einem physikalisch festgelegten Weg zu folgen. Die meisten solcher Systeme verlassen sich auf die fahrzeugeigene Annäherungs-Detektion um Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, unbewegten Objekten oder menschlichem Personal zu vermeiden. In solchen Systemen können sich die AGV's nur in einer Richtung längs der von ihnen verfolgten Spur bewegen. Diese Systeme erreichen eine Punkt-zu-Punkt-Bewegung durch Implementieren von Steuerschemata und Verwenden frei beweglicher AGV's mit programmierbaren bidirektionalen Wegen. Hierdurch wird erreicht, dass sich mehrere AGV's ohne Kollisionen oder übermäßige Staus gleichzeitig auf denselben Wegen befinden. Diese Verfahren maximieren den Freiheitsgrad der AGV-Bewegung. Das Steuerschema implementiert hierbei ein Schema der „statischen” Kollisionsvermeidung für AGV-Systeme. Im Wesentlichen wird dabei ein Computerprogramm verwendet zum Untersuchen der jeweiligen Umgebung eines AGV's um nur solche Wege zu ermitteln die für AGV's befahrbar sind. Ein weiteres Zuteilungsprogramm zieht hieraus die erforderlichen Daten um AGV's im jeweiligen System von einem Punkt zu einem anderen Punkt zu bewegen, ohne dass zwei AGV's gleichzeitig denselben Weg befahren. Die Nachteile dieser Verfahren aus dem Stand der Technik bestehen darin, dass sie entweder auf geschlossene Pfade, eine unidirektionale Bewegung, auf das Fehlen der externen Steuerung der AGV-Bewegung oder auf die „statische” Kollisionsvermeidung beschränkt sind.To assemble a delivery to a specific customer, packages with different equipment or containers have to be assembled from this. Fetching individual components of such a delivery can hereby be done manually or by means of automatically guided vehicles. Such so-called AGVs (automatic guided vehicles) can be mobile robots or vehicles designed especially for the respective purpose, which are moved from one location to another using a special guidance and control method. Conventional automatic guided vehicles, for example, with which materials are moved in factories and warehouses, have a minimum point-to-point motion control. Most such systems use AGVs that follow a fixed lead track. Generally, this is a radio frequency transmit antenna wire buried in the factory floor, a reflective strip painted on the floor, or a reflective tape glued to the floor. However, such traces are clearly very vulnerable and unreliable. All of these motion controls limit the freedom of movement of individual AGVs by forcing them to follow a physically established path. Most such systems rely on on-board proximity detection to avoid collisions with other vehicles, stationary objects or human resources. In such systems, the AGVs can only move in one direction along the track they track. These systems achieve point-to-point motion by implementing control schemes and using freely moving AGVs with programmable bidirectional paths. This ensures that several AGVs are on the same paths at the same time without collisions or excessive congestion. These methods maximize the degree of freedom of the AGV movement. The control scheme implements a scheme of "static" collision avoidance for AGV systems. Essentially, a computer program is used to examine the respective surroundings of an AGV in order to determine only those paths that are passable for AGVs. A further allocation program derives the necessary data to move AGVs from one point to another point in the respective system without two AGVs traveling the same route at the same time. The disadvantages of these prior art methods are that they are limited to either closed paths, unidirectional motion, lack of external control of the AGV motion, or "static" collision avoidance.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist aus der
Weiter wird für jeden Knotenpunkt eine Angabe abgeleitet, ob er frei oder besetzt ist. Ferner wird für ein bestimmtes AGV eine Liste von Knotenpunkten erzeugt, die den von dem bestimmten AGV gerade aufgesuchten Knotenpunkt und wenigstens einige Knotenpunkte längs der aufgezeichneten Route enthält, die das bestimmte AGV aufsuchen wird. Dies erfolgt einschließlich der Prüfung, dass jeder Knotenpunkt in der Liste frei ist, bevor er in die Liste aufgenommen wird, sowie der Markierung jedes Knotenpunkts in der Liste als besetzt, nachdem er in die Liste aufgenommen ist. Weiter erfolgt eine Übertragung der Liste von Knotenpunkten zu den bestimmten AGV's und das Veranlassen, dass es sich längs der aufgezeichneten Route durch die Knotenpunkte vorwärts bewegt. Mit solchen automatisch geführten Fahrzeugen lassen sich zwar einzelne Bestandteile einer solchen Lieferung herbeischaffen, das Zusammenstellen der speziellen Bestandteile zu einer Lieferung musste bisher jedoch ausschließlich händisch erfolgen.Further, for each node, an indication is derived as to whether it is free or busy. Further, for a particular AGV, a list of nodes is generated that includes the node just visited by the particular AGV and at least some nodes along the recorded route that will visit the particular AGV. This is done by checking that each node in the list is free before it is added to the list, and marking each node in the list as occupied after being added to the list. Further, transmission of the list of nodes to the particular AGVs and causing them to move forward along the recorded route through the nodes occurs. With such automatically guided vehicles, although individual components of such a delivery can be brought in, the assembly of the special components to a delivery previously had to be done exclusively by hand.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein autonomes Transportfahrzeug zu schaffen mit dem der schnelle Transport von Lastregalen in großen Werkhallen störungsfrei auch bei unebenem Boden und bei leichten Steigungen ausgeführt werden kann und mit denen die Zusammenstellung einer Lieferung weitgehend maschinell erfolgen kann.It is the object of the present invention to provide an autonomous transport vehicle with the fast transport of load racks in large workshops running smoothly even on uneven ground and slight gradients and with which the compilation of a delivery can largely be done by machine.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the device according to
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden näher beschrieben.The device according to the invention will be described in more detail below.
Es zeigen im Einzelnen:They show in detail:
Die
Die
Die
Im Vordergrund sind das, aus der
Eine weitere kinematische Einrichtung wird im Folgenden zum Anheben eines Lastregals
Die
In der
Zur Steuerung der beschriebenen Transportfahrzeuge wird bevorzugt ein bekannter Algorithmus eingesetzt der von der Technischen Universität Berlin entwickelt wurde und am 10. Oktober 2007 veröffentlicht wurde unter:
Es handelt sich hierbei im Wesentlichen um einen zweiteiligen Algorithmus, dessen erster Teil einen vorbereitenden Schritt umfasst und dessen zweiter Teil in Echtzeit eine Route berechnet und dabei für jeden Abschnitt ein bestimmtes Zeitfenster vorsieht Die Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens betraf ein AGV-Netzwerk im Container-Terminal Altenwerder im Hamburger Hafen. Die Anwendung desselben Algorithmuses zum störungsfreien Betrieb von Automated Guided Vehicles in einem Warenhaus erscheint dagegen neu. Die Steuerung der komplexen Bewegungsvorgänge und die Signalverarbeitung der verwendeten Sensoren erfordern einen speziellen Steuerungsalgorithmus.This is essentially a two-part algorithm whose first part comprises a preparatory step and the second part of which calculates a route in real time and thereby A specific time slot is provided for each section The application of the procedure described here concerned an AGV network in the container terminal Altenwerder in the Port of Hamburg. The application of the same algorithm for the trouble-free operation of Automated Guided Vehicles in a department store, however, appears new. The control of the complex motion processes and the signal processing of the sensors used require a special control algorithm.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trägerplatte, HubplatteSupport plate, lifting plate
- 22
- Anzeige-DisplayDisplay screen
- 33
- Gehäuse, FahrzeuggehäuseHousing, vehicle housing
- 44
- Bedienelement, NothaltOperating element, emergency stop
- 55
- Drehachseaxis of rotation
- 66
- Antriebsraddrive wheel
- 77
- Belag eines AntriebsradsCovering a drive wheel
- 88th
- Steckverbindung zur Aufladung von EnergiespeichernPlug connection for charging energy storage
- 99
- vorderes Stützradfront support wheel
- 1010
- 3D-Scanner (Kollissionsschutz)3D scanner (collision protection)
- 1111
- WLAN-Antenne (mobiler Hot-Spot)WLAN antenna (mobile hot spot)
- 1212
- LastregalDuty rack
- 1313
- Transportgutcargo
- 1414
- induktives Aufnahme-Element für elektrische EnergieInductive pickup element for electrical energy
- 1515
- Leichtrobotereasy robot
- 1616
- hintere Hubstangerear lift rod
- 1717
- Stellelement für eine hintere HubstangeControl element for a rear lifting rod
- 1818
- Stellelement für eine vordere HubstangeControl element for a front lifting rod
- 1919
- vordere Hubstangefront lifting rod
- 2020
- Antriebsrad, linksseitigDrive wheel, left side
- 2121
- hinteres Stützradrear support wheel
- 2222
- Servomotor für linksseitiges AntriebsradServomotor for left-side drive wheel
- 2323
- Achslager für das linksseitige AntriebsradAxle bearing for the left-side drive wheel
- 2424
- Schubstangepushrod
- 2525
- Drehachse für einen vorderen HubstangenhebelRotary axle for a front lifting rod lever
- 2626
- vorderer Hubstangenhebelfront lifting rod lever
- 2727
- Hubdreh-HebelHubdreh lever
- 2828
- Gelenkkopfjoint head
- 2929
- Zahnriemen für den rechtsseitigen AntriebTiming belt for the right-hand drive
- 3030
- Servomotor für den rechtsseitigen AntriebServo motor for the right-hand drive
- 3131
- Stellelement, GewindespindelControl element, threaded spindle
- 3232
-
Antrieb für das Stellelement
31 Drive for theactuator 31 - 3333
-
Kraftübertragung vom Antrieb
32 zum Stellelement31 Power transmission from thedrive 32 to theactuator 31 - 3434
- Querlenkerwishbone
- 3535
- Gabelkopfclevis
- 3636
- Achshebelaxle member
- 3737
- hinterer Hubstangenhebelrear lifting rod lever
- 3838
-
Gelenk für einen Winkelhebel
40 Joint for anangle lever 40 - 3939
- Federelementspring element
- 4040
- Winkelhebelbell crank
- 4141
- vordere Trägerplatten-Aufhängungfront support plate suspension
- 4242
- Sensor zur Erfassung der Drehbewegung des linkseitigen AntriebsradsSensor for detecting the rotational movement of the left-side drive wheel
- 4343
- hintere Trägerplatten-Aufhängungrear support plate suspension
- 4444
- Stellraum für EnergiespeicherControl room for energy storage
- 4545
-
Anlenkpunkt des rechten Federelements am Gehäuse
3 Link point of the right spring element on thehousing 3 - 4646
- Greifermagazingripper Magazine
- 4747
- Schnellspann-Kupplung des GreifersQuick-release coupling of the gripper
- 4848
- LichtfeldsensorLight field sensor
- 4949
- Induktionsleitung zur EnergieübertragungInduction line for energy transfer
- 5050
- Behälter für KommissionswarenContainer for commission goods
- 5151
- WarteschleifenQueue
- 5252
- Kommissionierplatz mit einer VerpackungsstationPicking station with a packing station
- 5353
- 6-Achs-Roboter6-axis robot
- 5454
-
Fahrbahn des Roboters
53 Roadway of therobot 53 - 5555
- Lastregal für versandfertige WareShelf for goods ready for dispatch
- 5656
- Sortierplatzsorting station
- 5757
- Vorrichtung zum Verpacken der WarenDevice for packaging the goods
- 5858
- Lastregal mit KommissionierwareShelf with picking goods
- 5959
- Lichtfeldsensor am TransportfahrzeugLight field sensor on the transport vehicle
- 6060
- Kommissionier-PersonPicking person
- 6161
- Versand- und PackpersonShipping and packing person
- 6262
- Versandkartonsshipping boxes
- 6363
- Transporteinrichtung/VersandTransport means / Shipping
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 68928565 T2 [0004] DE 68928565 T2 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Dynamic Routing of Automated Guided Vehicles in Real-time. (Ewgenij Gawrilow, Ekkehard Köhler, Rolf H. Möhring, Björn Stenzel) [http://www.math.tu-berlin.de/coga/publications/techreports/] [0024] Dynamic Routing of Automated Guided Vehicles in Real-time. (Ewgenij Gawrilow, Ekkehard Köhler, Rolf H Möhring, Björn Stenzel) [http://www.math.tu-berlin.de/coga/publications/techreports/] [0024]
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
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