具有一对扫描仪单元的自主引导的地面运输机械

说明书

本发明涉及一种自主引导的地面运输机械，该地面运输机械具有车体，该车体限定地面运输机械的纵向方向和宽度方向以及在地面运输机械的平面图中局部地限定其轮廓。

在地面运输机械(通常也称为AGV，Automated Guided Vehicles，自动引导车辆)的技术领域中已知的是，将扫描仪单元用于环境监控，不仅用于防止与物体或人的碰撞而且用于在导航场景下检测环境。与此对应地，利用这些扫描仪单元不仅监控预定的安全区域，而且检测负载或承载辅助器件，例如托盘。

在此，从现有技术，例如DE 10 2019 213 942A1中已知一种用于三轮车辆的扫描仪组件，在该扫描仪组件中，两个扫描仪单元各自侧向地定位在驱动装置旁边。因此，可以通过各个扫描仪单元的扫描区域之间的重叠来实现360°以上的周围环境的完全覆盖。

此外，在具有在承载器件下方具有轮臂的四轮或五轮底盘的车辆中，已知的是，在车辆前部区域中各自在驱动桥的侧面布置扫描仪。然而，这对扫描仪的相应的扫描区域在负载方向上受到轮臂的限制，从而特别是在伸入托盘时产生盲点或死区。

在此，在由现有技术已知的上述自主引导的地面运输机械的实际应用中出现了问题，例如出于稳定性和负载分布以及行驶特性和防倾翻性的原因，具有三轮底盘的地面运输机械为了靠近地面拾取托盘只能实施为平衡重叉车。然而，这导致对应车辆的整体结构相对沉重且昂贵。

与此相反，具有轮臂的车辆可更轻且更紧凑地实施，然而在此，如上文已经提到的那样，具有匹配的负载滑架的轮臂在负载方向上限制了各自使用的扫描仪单元的视野或可实现的扫描区域。

即使在四轮车辆的情况下，只要假定扫描仪单元应布置在车辆轮廓内并且必须在驱动装置和必要的车轮旁边对地面运输机械的周围环境进行监控，便会导致驱动桥的可能的轨道宽度只能非常窄。因此，在四轮或五轮车辆中，到目前为止通常在对应的车辆的轮廓之外在其车体区域中进行扫描仪单元的布置，然而这必然导致车辆的总宽度的增加。因此，在不得超过这种车辆的最大宽度的情况下，例如在采用高密度存储的物流设施中，在该物流设施中托盘以最小间距置放在行驶地面上，并且因此对应的地面运输机械不允许超过对应的托盘的外部尺寸，特别是在宽度方向上的外部尺寸，就不能以期望的方式使用这种车辆。对于在这种采用高密度存储的物流设施中使用欧式托盘的情况，对应地例如造成可使用的地面运输机械的最大允许宽度小于800mm。

此外，在这种物流设施中应注意，可期望的是，如此设置扫描平面的垂直高度，使得已经可以识别出未装载的托盘，以便能够确保对应的地面运输机械在运行中的安全性和导航能力。与此对应地，可期望将扫描平面固定在大约100mm的垂直高度上，从而能够实现对未装载的托盘的这种识别，但另一方面，将对应的扫描仪单元集成到地面运输机械中变得更加困难，因为地面运输机械的干扰组件经常布置在该垂直高度上，并且特别是支撑轮或驱动轮通常部分地处于该垂直区域中。

因此，本发明的目的是提供一种自主引导的地面运输机械，其消除了现有技术中已知的地面运输机械的上述问题，并且特别是能够减小车辆的总宽度以及实现扫描仪单元的最佳定位，以用于采用高密度存储的物流设施中。

为此目的，根据本发明的自主引导的地面运输机械包括：车体，该车体限定地面运输机械的纵向方向和宽度方向以及在地面运输机械的平面图中局部地限定其轮廓；一对从车体延伸的轮臂，各自具有至少一个负载轮；一对支撑轮或驱动轮，其在车体下方竖立在行驶地面上，其关于宽度方向彼此相对；以及一对扫描仪单元，其垂直地布置在支撑轮上方，其以相应的扫描区域限定扫描平面并且在车体的轮廓内沿地面运输机械的宽度方向对称地彼此相对。

除了具有四个车轮的实施方式(其中根据本发明，支撑轮或驱动轮作为驱动轮起作用)之外，还可考虑如下实施方式：其中支撑轮或驱动轮作为纯支撑轮起作用，并且地面运输机械还包括关于宽度方向居中布置的转向驱动轮，该转向驱动轮在车体下方竖立在行驶地面上。

以这种方式，一方面实现了具有至少四个车轮的自主引导的地面运输机械的结构，其实现了有利的行驶特性和竖立特性，特别是在较高的有效载荷和快速的转弯行驶的情况下，并且另一方面实现了将扫描仪单元布置在车体的轮廓内的位置处，在该位置处支撑轮或驱动轮不形成对扫描仪单元的干扰障碍，从而可以通过这对扫描仪单元实现对地面运输机械在扫描平面的垂直区域中的周围环境的最佳覆盖。

在此应注意的是，在本发明的范围内，扫描仪单元在支撑轮或驱动轮上方的布置与实际的扫描平面位于这些支撑轮或驱动轮上方有关，而由于结构类型的原因，扫描仪单元的各个组件或区段也可以在垂直方向上与支撑轮或驱动轮重叠，例如当扫描仪单元的支架或壳体区段在垂直方向上延伸到所跨越的扫描平面下方时，然而这些支架或壳体区段对于扫描仪单元的实际扫描功能是不重要的。

还应注意的是，各个扫描仪单元的相应扫描区域既由在根据本发明的地面运输机械中使用的扫描仪单元的具体结构类型限定，也由可能的遮蔽范围限定，该遮蔽范围可以由地面运输机械的位于扫描平面内的组件或其附件产生。在此始终要注意的是，由于根据本发明的地面运输机械中的扫描仪单元的垂直相对低的布置，为了连接位于扫描平面下方和上方的组件，例如车体的区段，必须不可避免地存在框架元件等。由于在五轮实施方式中存在的转向驱动轮以及与之相关的组件，例如驱动马达等，以及必须为该转向驱动轮设置的转动区域的居中布置，这些框架元件不能沿宽度方向任意地靠近纵向中轴线放置，因此还期望的是，虽然沿宽度方向尽可能远地将扫描仪单元布置在外部，但仍受保护地布置在车体的轮廓内，由此同样防止由于扫描仪单元而造成地面运输机械变宽。

此外，关于通过该对扫描仪单元对地面运输机械的周围环境的最佳覆盖，有利的是，该对扫描仪单元关于地面运输机械的纵向方向布置在支撑轮或驱动轮后面。然而，替代性地，也可以设想这样的实施方式：在这些实施方式中，扫描仪单元在地面运输机械的纵向方向上被放置在支撑轮或驱动轮的前面或正上方。

此外，在根据本发明的地面运输机械的竖立安全性和行驶安全性方面以及通过扫描仪单元借助于相应的扫描区域覆盖其周围环境方面，可有利的是，扫描仪单元在地面运输机械的宽度方向上不延伸超过支撑轮或驱动轮。

由于上面已经提到的在车体的区域中的扫描平面的特定区域不可避免地被结构部件遮蔽，例如在车体的位于扫描平面下方和上方的部分之间的连接框架元件，特别是可以使用各自具有约270°的扫描角度的扫描仪单元。由此可以确保，扫描仪单元由于其结构类型而能够覆盖地面运输机械的周围环境的尽可能大的区域，但是另一方面可以省去更大的扫描角度以降低成本，因为由于不可避免地存在的遮蔽区域，无论如何都不能充分利用扫描仪单元的这种能力，或者已经可以借助于具有270°的相应扫描区域的两个扫描仪实现充分的全方位监控，如下文还将更详细地描述的那样。

通过各种措施，可以在扫描平面的垂直区域中如此形成车体，使得扫描仪单元可以与相应的扫描区域一起扫过或覆盖地面运输机械的整个周围环境，例如通过将用于连接的位于扫描平面上方和下方的框架元件相对于地面运输机械的宽度方向尽可能居中地布置，或者通过使这些框架元件在其关于纵向方向的最前部区域中渐缩地形成。因此，仅在地面运输机械的正前方的居中区域中可能产生窄的死区，然而，从与车体在该方向上的一定间距起，扫描平面同样会在整个角度范围上被覆盖。

为了能够在具有居中布置的转向驱动轮的五轮实施方式中实现支撑轮的扁平结构形式，这对于扫描仪单元以及随之扫描平面的垂直尽可能低的布置是必要的，可有利的是，该支撑轮不是如在现有技术中通常设置的那样安装在支撑轮上方的框架结构上或者借助于耦合摇臂侧向地安装在地面运输机械上，而是被设计为具有相应的壳体的支撑轮组件的部分，这些壳体可以局部地形成车体的轮廓的一部分。特别是当这些支撑轮组件布置在车体的下侧上的相应的前角区域中，例如集成在车体底部上的基板的对应的凹部中时，可以实现关于垂直方向特别紧凑的结构形式，同时在宽度方向上实现支撑轮之间的最大间距，这又可以导致地面运输机械的最佳可能的稳定性和出色的行驶特性。

为了在根据本发明的地面运输机械的后部区域中也借助于扫描平面中的扫描仪单元实现对地面运输机械的周围环境的尽可能大的覆盖，地面运输机械的轮臂也可以完全布置在扫描平面下方。这使得对应的扫描区域可以在轮臂上方延伸，并且对应地可以对这些轮臂进行“俯视扫描”。

作为用于确保地面运输机械的周围环境的整个后部区域与两个扫描仪单元重叠的另一措施，在具有一对叉尖齿和一个连接叉尖齿的负载挡块的负载件可水平移动地布置在车体上的情况下，可以确保在负载件的最大降低状态下，叉尖齿同样完全布置在扫描平面下方。以这种方式，这些叉尖齿也可以以刚刚描述的方式在其最大降低的状态下被俯视扫描。然而，替代性地，地面运输机械也可以被设计为，使得在其已行驶就绪的状态下，负载件始终被提升到这样的程度，即叉尖齿及其所有其他组件完全位于扫描平面上方，以便在此同样不会导致扫描平面的各个范围的关闭。虽然该替代方案可能在结构上可以稍微简单地实现，因为可以省去叉尖齿和必要时轮臂的非常扁平的结构型式并且仅需要对控制单元进行对应的编程，但是以这种方式配备的根据本发明的地面运输机械可能具有稍微降低的运行效率，因为其在伸入托盘或类似物品中之前总是必须首先单独地降低负载件，因为由于上述原因不可能以已最大程度降低的负载件进行持续的行驶。此外，在这种地面运输机械在采用混合操作模式的仓库中行驶期间，在这些仓库中也使用手动操纵的车辆，长时间升起的负载叉可能会对处于其中的人员造成更高的受伤风险。

作为在刚刚描述的实施方式中用于增大各个扫描仪单元的可达到的扫描角度的另一措施，负载挡块可以在其垂直区域中在其边缘上沿宽度方向具有切口，该垂直区域在负载件的最大降低状态下处于扫描平面的高度上。适宜地，这些切口可以对应于扫描平面的所设置的垂直尺寸，并且在宽度方向上伸入到负载件的主体中，使得实现期望的角度覆盖，而不会过度削弱其结构或使对应的叉尖齿的连接过度困难。

特别地，在该实施方式中以及在所有之前描述的实施方式中，扫描仪单元可以如此布置，使得扫描平面处于行驶地面上方约100mm的垂直高度上和/或具有+/-25mm的垂直宽度。在此，100mm的值对应地被理解为扫描平面的高度在其垂直延伸上的平均值，并且应理解的是，术语“扫描平面”在严格的几何意义上不应被理解为二维对象，因为该平面在实际观察中总是具有垂直宽度。

如上面已经提到的，地面运输机械可以如此设计，使得其轮廓相对于宽度方向的延伸小于800mm，这应该能够实现在采用高密度存储的物流设施中的使用。

当一起参考附图时，本发明的其他特征和优点从实施方式的后续描述中变得更加清楚。其中：

图1示出根据本发明的自主引导的地面运输机械的等距斜前视图；和

图2以底视图示出了图1中的车辆的视图。

在图1中首先以等距斜视图从正面示出了根据本发明的自主引导的地面运输机械，并且总体上用附图标号10表示。地面运输机械10包括车体12，该车体包括基板14以及上部区段16，该上部区段容纳用于运行地面运输机械所需的组件，例如储能器、控制单元等。在此，通过车体限定纵向方向L以及宽度方向B。

如特别是可以从图2的底视图中理解的那样，车体12此外在地面运输机械10的平面图中或者当然也在图2的底视图中局部地限定其轮廓，其中在图中示出的具体实施方式中，基板14的轮廓基本上对应于上部件16的轮廓，然而这在本发明的其他实施方式中也可以通过以下方式解决，即基板14或上部件16突出于这两个组件中的相应另一个组件。

此外，如可在图2中更好地看到的那样，地面运输机械10包括一对从车体12延伸的轮臂18a和18b，这二者各自具有安装在其上的负载轮20a或20b。由于地面运输机械10被设计为五轮车辆，因此在附图中还可以看到关于宽度方向B居中布置的转向驱动轮22，该转向驱动轮以能够围绕垂直轴线旋转地支承的方式穿过基板14中的基本上圆形的凹部24，以便能够实现其可转向性。此外，在图中可以看到两个支撑轮26a和26b作为支撑轮组件28a和28b的部分，这些支撑轮组件集成在车体12的前角区域中并且在垂直方向上不延伸超过基板14，使得基板14和支撑轮组件28a和28b在其上侧形成共同的垂直平面或者基板14替代性地甚至突出于支撑轮组件28a和28b。支撑轮26a和26b在地面运输机械10的宽度方向B上在地面运输机械10的预定外部尺寸的范围内彼此最大程度地间隔开，以便即使在装载状态下也能够实现地面运输机械10的提高的稳定性或最大的转弯速度。

此外，在纵向方向L上在支撑轮组件28a和28b后面，两个扫描仪单元30a和30b同样在宽度方向B上彼此相对地位于车体12在平面图中的轮廓内，这两个扫描仪单元既可以用于人员安全也可以用于地面运输机械10的导航，并且这两个扫描仪单元关于垂直方向如此布置，使得其扫描平面E处于一方面具有嵌入其中的支撑轮组件28a和28b的基板14与另一方面车体12的上部件16之间的高度区域中。虽然扫描仪单元30a和30b由结构类型原因垂直地各自还延伸到车体12的基板14或上部件16的区域中，但是其扫描平面在其垂直位置和其垂直延伸范围方面恰好对应于车体12的这两个组件之间的中间区域32，在该中间区域中仅设置有沿纵向方向L向前渐缩的框架元件34，用于外部覆盖转向的驱动轮22以及用于连接底板14和上部件16。

通过将支撑轮组件28a、28b完全布置在由扫描仪单元30a和30b跨越的扫描平面E下方以及在车体12的该垂直区段中仅设置框架元件34这种结构措施，如在图1中可清楚地看到的那样，可以实现：沿纵向方向L在车体12前方通过扫描仪单元30a和30b的扫描区域S1和S2可以实现扫描平面E的整个角度范围的基本上完全且部分重叠的覆盖。

以类似的方式，在地面运输机械10的沿纵向方向L的后部区域中，同样采取措施，使得两个扫描区域S1和S2能够实现扫描平面S的尽可能大面积的覆盖，特别是能够覆盖地面运输机械10旁边和后面的整个区域，有时甚至在两个扫描仪单元30a和30b之间有重叠。

特别地，轮臂18a和18b以及未进一步示出的负载件的同样垂直地布置在其上方的并且在图1中以最大降低的状态示出的叉尖齿36a和36b关于垂直方向如此平坦地设计，使得在图1中示出的状态中扫描平面E完全位于这些组件上方并且因此能够对其进行俯视扫描，这因此总体上能够实现对地面运输机械10的周围环境的360°的覆盖。