專利名稱：可變路徑自動(dòng)導(dǎo)引車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及物料搬運(yùn)車輛，尤其涉及一種自動(dòng)導(dǎo)引車輛(automated guided vehicle)，該車輛能夠改變其行進(jìn)路徑，以便減少在物料搬運(yùn)設(shè)施的 地板中所形成的磨損圖紋(wear pattern)。
背景技術(shù)：
非自動(dòng)的物料搬運(yùn)車輛可包括例如人工操縱的叉式自動(dòng)裝卸車(fork lift truck)，用以在一設(shè)施內(nèi)將物料從一個(gè)位置運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)位置。在運(yùn)輸物料 時(shí)，由于人為失誤和操作者的變化，這種非自動(dòng)的物料搬運(yùn)車輛在同一路線 上行進(jìn)時(shí)并不沿循相同的行進(jìn)路徑。
整個(gè)物料搬運(yùn)行業(yè)越來越多地使用自動(dòng)導(dǎo)引車輛(AGV)代替非自動(dòng)車 輛來運(yùn)輸負(fù)載。AGV沿著由AGV檢測或感測的預(yù)定路線運(yùn)輸物料。這些路 線可通過電磁、光學(xué)或其它系統(tǒng)感測。由AGV運(yùn)輸?shù)呢?fù)載的尺寸可變化， 并且AGV尤其適用于沿著預(yù)定的導(dǎo)引路徑運(yùn)輸極重的負(fù)載，如巨型鋼材巻。
AGV通常包括用于裝入負(fù)載的車架、輪以及導(dǎo)引系統(tǒng)。術(shù)語"AGV" 一般用于指堅(jiān)固的車輛，其設(shè)計(jì)為具有任意多個(gè)可用的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)。自動(dòng) 導(dǎo)引輕貨車(Automatic guided cart, AGC)為一般用于指用途類似但不太復(fù) 雜的車輛的術(shù)語。在整個(gè)本申請中，包括權(quán)利要求書在內(nèi)，術(shù)語"自動(dòng)導(dǎo)引 車輛"或"AGV"應(yīng)表示并包括AGV和AGC的范疇，以及任何其它自動(dòng)導(dǎo)
引的車輛。
AGV具有各種設(shè)計(jì)，但通常包括具有靠近車架的四個(gè)角部設(shè)置的輪的
車架、推進(jìn)裝置以及用于引導(dǎo)(direct)輕貨車的裝置。 一些AGV包括靠近 車架的四個(gè)角部設(shè)置的旋轉(zhuǎn)腳輪(swivel castor)，并且包括單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)輪組 件和用于該輕貨車的方向控制的剛性腳輪。 一些AGV設(shè)計(jì)包括兩個(gè)剛性腳 輪，這兩個(gè)腳輪固定至車架并大約位于輕貨車的車架的每一側(cè)上的這些旋轉(zhuǎn) 腳輪的中間。其它AGV包括驅(qū)動(dòng)組件，其具有固定驅(qū)動(dòng)輪以推進(jìn)AGV; 以及可轉(zhuǎn)向的腳輪，以引導(dǎo)AGV的運(yùn)動(dòng)。
自動(dòng)導(dǎo)引車輛系統(tǒng)包括通常位于AGV上的導(dǎo)引系統(tǒng)。傳統(tǒng)的導(dǎo)引系統(tǒng) 包括線制導(dǎo)、激光制導(dǎo)、磁帶制導(dǎo)、測距(odometry)制導(dǎo)、慣性制導(dǎo)、光 學(xué)制導(dǎo)以及定位制導(dǎo)如GPS (全球定位系統(tǒng))。這些導(dǎo)引系統(tǒng)通常能夠控制 AGV的速度、方向、啟動(dòng)/停止功能，以及在一些情況下，能夠控制在各個(gè) 工作站處物料的裝卸及其它操作。所述導(dǎo)引系統(tǒng)還可用于控制一臺AGV相 對于在所需路線內(nèi)或沿著所需路線的其它AGV、障礙物乃至人的運(yùn)動(dòng)。
使用AGV代替人工操縱的非自動(dòng)車輛的一個(gè)問題源于在同一路線上的 反復(fù)行進(jìn)，由此導(dǎo)致在AGV操作處的設(shè)施的地板上形成磨損圖紋。由于AGV 被編程為反復(fù)地沿循預(yù)定路線行進(jìn)，所以隨著時(shí)間的過去會在設(shè)施的地板上 形成顯著的磨損圖紋。這種磨損可導(dǎo)致地板磨蝕，磨損圖紋可能導(dǎo)致AGV 無意中被從導(dǎo)引路徑誤導(dǎo)，或在AGV從預(yù)定路線偏離以避開障礙物時(shí)造成 困難。在一些情況下，當(dāng)由AGV運(yùn)載的負(fù)載較重且使用頻率很高時(shí)，這些 磨損圖紋能夠?qū)υO(shè)施的地板造成顯著的破壞，如在地板形成槽、車轍、凹坑 和凹痕(pitting)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，需要這樣一種AGV:其能夠在預(yù)定路徑上有效地運(yùn)輸物 料同時(shí)使對設(shè)施的磨損減至最小，并且尤其需要這樣一種AGV:其能夠自動(dòng)
地從預(yù)定路線改變實(shí)際行進(jìn)路徑，以減少物料搬運(yùn)設(shè)施的地板中的磨損。
為滿足本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本說明書和附圖將會顯而易見的這些及其 它的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)為自動(dòng)改變行進(jìn)路徑以減少物料
搬運(yùn)設(shè)施的地板中的磨損的方法和AGV。該方法包括導(dǎo)引系統(tǒng)，其控制轉(zhuǎn)向 和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以便引導(dǎo)AGV沿著變化的行進(jìn)路徑行進(jìn)。該導(dǎo)引系統(tǒng)從檢測系 統(tǒng)收集與該車輛相對于預(yù)定路線的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)，并施加從該預(yù)定路線偏 離的因素，以有意地引導(dǎo)該AGV沿著不同于該預(yù)定路線的行進(jìn)路徑行進(jìn)。 通過施加偏離的因素，該AGV的行進(jìn)路徑基本上沿循該預(yù)定路線但并不與 該預(yù)定路線完全一致。
本發(fā)明的AGV包括導(dǎo)引系統(tǒng)，該導(dǎo)引系統(tǒng)具有檢測系統(tǒng)，用于檢測 與該AGV所需路線相關(guān)的數(shù)據(jù)；以及控制器，用于存儲位置數(shù)據(jù)，并計(jì)算 至少一部分與該預(yù)定路線不同的行進(jìn)路徑。
通過以下的詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖，將會清楚本發(fā)明的其它范圍 和應(yīng)用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，由于在本發(fā)明的精神和范圍的各種變化和改型對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，因此在詳細(xì)說明中的特定的實(shí)例僅用于 實(shí)例說明。


從下文給出的詳細(xì)描述、所附的權(quán)利要求書和附圖中，將更充分地理解 本發(fā)明。在附圖中-
圖1是一種AGV的立體圖，該AGV設(shè)置為在行進(jìn)路線上與物料搬運(yùn)設(shè) 施的地板上的磁性標(biāo)記裝置對齊；
圖2是設(shè)置在行進(jìn)路線上的AGV沿著圖1中的線A-A剖開的剖視圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)行進(jìn)路線的俯視圖，AGV可沿著這些行進(jìn)路線 被導(dǎo)引；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)行進(jìn)路線的俯視圖，AGV可沿著這些行進(jìn)路線 被導(dǎo)引；
圖5是簡單回路的俯視圖，根據(jù)本發(fā)明的AGV可沿著該回路使用各種 路徑；以及
圖6是復(fù)雜回路的俯視圖，根據(jù)本發(fā)明的AGV可沿著該回路使用各種 路徑。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種沿著可變的行進(jìn)路徑導(dǎo)引自動(dòng)導(dǎo)引車輛(AGV)、以減 少物料搬運(yùn)設(shè)施的地板中的磨損圖紋的設(shè)備和方法。
在圖1中，沿著物料搬運(yùn)設(shè)施的地板中的預(yù)定路線12行進(jìn)的AGV總體
上以附圖標(biāo)記10表示。在該實(shí)例中，AGV IO包括輪14，其用于沿著預(yù) 定路線12行進(jìn)；以及車架16，用于容置負(fù)載(未示出)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā) 明并不局限于具有四個(gè)輪的AGV，而是還可以包括多種其它的輪構(gòu)造，例如， 包括具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)轉(zhuǎn)向輪的三個(gè)輪的構(gòu)造。AGV 10的車架16包括 控制器18，其與檢測系統(tǒng)相結(jié)合使用。車架16可結(jié)合許多不同的特征，并 且不意味著局限于平板(flatbed)，例如車架16可包括與滑行裝置(skid) 一起使用的叉式自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明中，用于AGV10的導(dǎo)引系統(tǒng)包括控制器18和檢測系統(tǒng)，該檢 測系統(tǒng)包括 一對示例性傳感器20，其用于感測和追蹤由埋設(shè)在地板內(nèi)的導(dǎo) 引線22上所流過的電流而產(chǎn)生的磁場。檢測系統(tǒng)感測與AGV 10的位置相關(guān) 的數(shù)據(jù)，并將這類數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器18。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在該實(shí)例中，檢測 系統(tǒng)包括傳感器和磁場的應(yīng)用，但本發(fā)明可使用任何公知的導(dǎo)引系統(tǒng)，例如， 包括使用輪編碼器(wheel encoder)和陀螺儀的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。其它導(dǎo)引系 統(tǒng)的實(shí)例包括1991年2月5日公布的、名為"磁制導(dǎo)車輛"的美國專利No.4， 990, 841，和1995年7月18日公布的、名為"使用傳感器追蹤發(fā)出電磁場 的電纜來導(dǎo)引無人駕駛車輛的方法和裝置"的美國專利No. 5, 434， 781。
圖2示出了具有車架16和輪14的AGV 10，其中輪14沿循物料搬運(yùn)設(shè) 施的地板24中的預(yù)定路線12行進(jìn)。如上文所述，由于AGV沿循同一行進(jìn) 路徑行進(jìn)的頻率以及AGV所運(yùn)載的負(fù)載的重量的緣故，會在地板24中形成 磨損圖紋26。
在本實(shí)例中，控制器18位于AGV10上；然而，以下構(gòu)造也是可行的， 即在整個(gè)行進(jìn)路徑12的中央設(shè)置的、不位于AGV IO上的附加控制器(未 示出)可與AGV 10上的控制器18相結(jié)合使用?？刂破?8用于控制AGV 10 相對于預(yù)定路線12的行進(jìn)路徑。通常，控制器18被編程為用于對從導(dǎo)引系 統(tǒng)接收的、與AGV 10的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)和輸入該控制器18或由導(dǎo)引系統(tǒng)接 收的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)引系統(tǒng)中，控制器通過以下方式來 使AGV10保持在盡可能與預(yù)定路線相同的行進(jìn)路徑上，即通過測量參考 數(shù)據(jù)與從導(dǎo)引系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)之間的差異，并且不斷地校正行進(jìn)路徑以使其 與預(yù)定路線完全一致。在本發(fā)明中，使用算法(algorithm)或向控制器18 中輸入?yún)⒖紨?shù)據(jù)，以使AGV 10沿循從預(yù)定路線偏移或變化的行進(jìn)路徑行進(jìn)。
從預(yù)定路線的變化或偏離可以是隨機(jī)的，特定的或它們的組合。例如，控制 器18可被編程為從預(yù)定路線隨機(jī)地改變行進(jìn)路徑，從而每當(dāng)沿循預(yù)定路徑
時(shí)，能隨機(jī)地選擇AGV沿著預(yù)定路線的行進(jìn)路徑。控制器18還可被編程為 使各AGV上的各控制器18施加略微不同的變化或偏離。在本實(shí)例中，雖然 各AGV將沿著預(yù)定路線12沿循不同的路徑行進(jìn)，但有可能每當(dāng)特定的 AGV沿循預(yù)定路線行進(jìn)時(shí)，其都沿循基本類似的行進(jìn)路徑，這在具有多個(gè) AGV的系統(tǒng)中，仍能夠相當(dāng)大地減少對該設(shè)施地板的磨損。控制器18還可 以僅改變沿著預(yù)定路線12的某些部分，以形成各種行進(jìn)路徑，并且較小部 分的微小變化可能影響AGV的整個(gè)隨后的行進(jìn)路徑。
在本發(fā)明中，控制器18被編程為在多種不同的情況下改變AGV 10的行 進(jìn)路徑12。例如，如圖3所示，本發(fā)明的AGV10可被編程使簡單的轉(zhuǎn)彎部 從轉(zhuǎn)彎部A變?yōu)檗D(zhuǎn)彎部B，以便減少板24中接近AGV所需的轉(zhuǎn)彎部處的磨 損。通過甚至微小地改變該轉(zhuǎn)彎部中的半徑或改變轉(zhuǎn)彎部的距離，所有將來 的行進(jìn)路徑可從預(yù)定路線12發(fā)生相當(dāng)大的改變。作為另一個(gè)實(shí)例，如圖4 所示，本發(fā)明的AGV 10還可被編程為使轉(zhuǎn)彎部的半徑從半徑C變?yōu)榘霃紻。
控制器18還可被編程為基于與沿著預(yù)定路線行進(jìn)的其它多臺AGV 10 的頻率相關(guān)的信息，來改變AGV10的行進(jìn)路徑。例如，行進(jìn)路徑可通過控 制器18改變，其中控制器18被編程為計(jì)算其它多個(gè)AGV的已經(jīng)經(jīng)過路徑 的頻率次數(shù)(frequency rate)。控制器18還可記錄各種變量并沿著預(yù)定路線 為每個(gè)隨后的行進(jìn)路徑應(yīng)用不同的變量。通常，會對從預(yù)定路線改變的變化 量設(shè)定一個(gè)閾值。例如，與沿著鄰近人行道的預(yù)定路線相比，在與人的相互 作用較少、或AGV沿著特定路線行進(jìn)的頻率較高的區(qū)域中，AGV可使用從 預(yù)定路線較大的變化量。通過限制所施加的偏離，測量距預(yù)定路線的所需距 離并在所需的距離對于特定的區(qū)域而言變得過大時(shí)加以修正，或它們的結(jié) 合，可容易地限制從預(yù)定路線的變化量。
在操作中，如圖5和圖6所示，控制器18被編程為使AGV 10改變其行 進(jìn)路徑12，以便減少物料搬運(yùn)設(shè)施的地板中的磨損圖紋。圖5示出了沿循簡 單行進(jìn)路線的第一行進(jìn)路徑30和第二行進(jìn)路徑32行進(jìn)的AGV 10，第一行 進(jìn)路徑30構(gòu)造為具有直角轉(zhuǎn)彎部的矩形，第二行進(jìn)路徑32構(gòu)造為利用第一 行進(jìn)路徑30的多個(gè)部分；但是，有一些部分從第一行進(jìn)路徑改變。在該實(shí)
例中，所述轉(zhuǎn)彎部中的兩個(gè)轉(zhuǎn)彎部從直角變化為弧形轉(zhuǎn)彎部34，并且一個(gè)直 線部分36從第一行進(jìn)路徑30偏移。作為另一個(gè)實(shí)例，圖6示出沿循更為復(fù) 雜的行進(jìn)路線的第一行進(jìn)路徑40行進(jìn)的AGV 10，該行進(jìn)路徑配置為具有四 個(gè)帶有直角轉(zhuǎn)彎部的象限的類似方形。在圖6所示的實(shí)例中，控制器18被 編程為使AGV 10采用第二路徑42，該第二路徑42與第一路徑40形狀相同 但其整個(gè)路徑從第一路徑40偏移。
前文的論述公開并描述了本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例。通過閱讀這些論述以 及附圖和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地領(lǐng)會到在不脫離所附權(quán)利 要求書所限定的本發(fā)明的真實(shí)精神和合理范圍的情況下，能夠做出各種改 變、修飾和變型。
權(quán)利要求
1. 一種控制自動(dòng)導(dǎo)引車輛系統(tǒng)的方法，所述自動(dòng)導(dǎo)引車輛系統(tǒng)具有至少一臺自動(dòng)導(dǎo)引車輛(AGV)，所述方法包括以下步驟將用于使所述AGV沿循的、至少一條預(yù)定路線載入控制器；指令所述AGV沿循所述至少一條預(yù)定路線行進(jìn)，以及選擇性地施加從所述預(yù)定路線的偏離，以使所述AGV沿著所述預(yù)定路線行進(jìn)的路徑不同于所述預(yù)定路線。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟選擇性地施加從所述 預(yù)定路線的偏離，以使沿著所述至少一個(gè)預(yù)定路線的、跟隨在前的AGV行 進(jìn)的AGV的行進(jìn)路徑既不同于所述在前的AGV的行進(jìn)路徑，也不同于所述 預(yù)定路線。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述指令A(yù)GV沿循所述至少一條 預(yù)定路線行進(jìn)的步驟還包括以下步驟從至少一個(gè)檢測系統(tǒng)收集與所述車輛 相對于所述至少一條預(yù)定路線的位置相關(guān)的數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述選擇性地施加從所述預(yù)定路 線的偏離的步驟是基于從檢測系統(tǒng)和控制器收集的數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述行進(jìn)路徑僅在所述預(yù)定路線 的一部分上從所述預(yù)定路線偏離。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述行進(jìn)路徑包括與所述預(yù)定路 線相同的路線的一部分。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述偏離是隨機(jī)的。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟在施加從所述預(yù)定路 線的偏離后，確保所述AGV保持在所述預(yù)定路線的、選定的距離范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述選定的距離范圍能沿著所述 預(yù)定路線變化。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括如下步驟當(dāng)所述AGV位于所 述選定的距離范圍之外時(shí)，校正所述行進(jìn)路徑。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述偏離可包括改變沿著所述 預(yù)定路線的轉(zhuǎn)彎部的半徑；使所述行進(jìn)路徑相對于所述預(yù)定路線成角度；使 所述行進(jìn)路徑與所述預(yù)定路線偏移；在執(zhí)行AGV的定向操作前，沿著所述 預(yù)定路線改變行進(jìn)的期望距離，或上述各項(xiàng)的組合。12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括目的站，所述預(yù)定 路線延伸到所述目的站，并且所述方法還包括如下步驟在所述AGV到達(dá) 所述目的站之前，將所述AGV的行進(jìn)路徑校正為與所述預(yù)定路線基本上一 致。13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述控制器設(shè)置在所述AGV上。14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述控制器居中設(shè)置，并與多個(gè) AGV通信。15. —種沿著多條預(yù)定路線在多個(gè)站之間控制多臺自動(dòng)導(dǎo)引車輛 (AGVs)的方法，所述方法包括以下步驟指令第一 AGV沿循預(yù)定路線行進(jìn)至目的站；對所述第一 AGV的行進(jìn)路徑施加偏離，以使所述第一 AGV的行進(jìn)路徑與所述預(yù)定路線不一致；指令第二AGV沿循所述預(yù)定路線行進(jìn)至所述目的站；以及 對所述第二 AGV的行進(jìn)路徑施加偏離，以使所述第二 AGV的行進(jìn)路徑與所述第一 AGV的行進(jìn)路徑不一致。16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述施加的偏離是隨機(jī)性的。17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述施加的偏離包括所述車 輛的轉(zhuǎn)彎半徑中的偏離，在執(zhí)行AGV的定向控制操作之前所行進(jìn)的距離中 的偏離，從所述預(yù)定路線的偏移距離，使所述行進(jìn)路徑相對于所述預(yù)定路線 成角度，或上述各項(xiàng)的組合。18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述施加偏離的步驟包括沿 著所述預(yù)定路線施加多個(gè)微小的偏離，以使所述行進(jìn)路徑與所述預(yù)定路線不 同。19. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括如下步驟在所述AGV從所述 預(yù)定路線移位超過允許范圍的情況下，校正所述行進(jìn)路徑。20. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括如下步驟在所述AGV到達(dá)所 述工作站之前，使所述行進(jìn)路徑與所述預(yù)定路線相一致。21. —種自動(dòng)導(dǎo)引車輛，包括用于沿著一路線導(dǎo)引車輛的導(dǎo)引系統(tǒng)，所 述導(dǎo)引系統(tǒng)包括檢測系統(tǒng)，其用于檢測與所述路線相關(guān)的數(shù)據(jù)；控制器，其使用所述數(shù)據(jù)來選擇性地計(jì)算至少一部分與所述路線不同的 行進(jìn)路徑。
全文摘要
一種自動(dòng)導(dǎo)引車輛(AGV)和控制自動(dòng)導(dǎo)引車輛的方法，其能夠改變該自動(dòng)導(dǎo)引車輛的行進(jìn)路徑，以便減少在原料裝卸設(shè)施的地板上形成的磨損圖紋。通過有意地施加從AGV行進(jìn)所沿著的、選定的預(yù)定路線的偏離來改變AGV的運(yùn)行路徑。
文檔編號G01C21/00GK101379368SQ200780004249
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月1日
發(fā)明者布賴恩·G·斯圖爾特 申請人:杰維斯·B·韋布國際公司