机器人负载处理装置的运动控制制造方法及图纸

一种用于抬升和移动堆叠在存储系统中的一个或多个容器的装载处理设备，存储系统包括支撑以网格图案布置的数个轨道的网格框架结构，以限定在一个或多个容器的堆垛上方的网格结构，网格图案包括数个网格单元，并且一个或多个容器的堆垛中的每个仅位于单个网格单元的覆盖区内，负载处理装置包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人负载处理装置的运动控制


[0001]本专利技术涉及存储或履行系统的领域，其中箱或容器的堆垛被置于网格框架结构内，更具体地说，涉及负载处理装置的运动的生成和控制，负载处理装置运作以移动存储在存储或履行系统中的一个或多个容器。

技术介绍

[0002]存储系统包括三维存储网格结构，其中存储容器/箱在彼此的顶部堆叠，这是众所周知的。PCT专利公开第WO2015/185628A号(Ocado)描述了一种已知的存储和履行系统，其中箱或容器的堆垛被置于网格框架结构内。箱或容器可通过在位于网格框架结构顶部的轨道上运作的负载处理装置(也称为“机器人”)进行访问。这种类型的系统由附图中的图1至3示意性地示出。
[0003]如图1和2所示，可堆叠的容器——称为存储容器或箱子或箱10，彼此堆叠以形成堆垛12。堆垛12被置于仓储或生产环境下的网格框架结构14中。网格框架结构由复数个存储柱或网格柱组成。网格框架结构中的每个网格都具有用于存储容器的堆垛的至少一个网格柱。图1是网格框架结构14的示意性立体图，图2是被置于框架结构14中的箱10的堆垛12的俯视图。每个箱10通常存放有复数个产品物品(未示出)，根据其应用，箱10内的产品货物可以是相同或者不同的产品类型。
[0004]网格框架结构14包括支撑水平构件18、20的复数个直立构件16。第一平行水平网格构件18集合被设置为垂直于第二平行水平构件20集合，以网格图案来形成由直立构件16支撑的复数个水平网格结构15。构件16、18、20通常由金属制造。箱10被堆叠在网格框架结构14的构件16、18、20之间，使得网格框架结构14防止箱10的堆垛12水平移动，并引导箱10竖直移动。
[0005]网格框架结构14的顶层包括网格或网格结构15，网格或网格结构包括在堆垛12顶部以网格图案布置的轨路22。此外，参考图3，轨路或轨道22引导复数个负载处理装置30。平行轨路22的第一集合22a引导机器人负载处理装置30在网格框架结构14的顶部以第一方向(例如，X方向)移动，而布置为垂直于第一集合22a的平行轨路22的第二集合22b引导负载处理装置30以垂直于第一方向的第二方向(例如，Y方向)移动。以此种方式，轨路22允许机器人负载处理装置30在水平的X
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Y平面内二维横向移动，使得负载处理装置30可以被移动至任一堆垛12的上方位置。
[0006]PCT专利公开第WO2015/019055号(Ocado)(通过引用并入本文)描述了图4和5示出的已知负载处理装置30包括载具主体32，其中每个负载处理装置30仅覆盖网格框架结构14的一个网格空间。此处，负载处理装置30包括轮组件，轮组件包括第一组轮34和第二组轮36，第一组轮34由载具主体32前部的成对轮和载具主体32后部的成对轮34组成，用于接合第一组轨路或轨道以引导该装置在第一方向上移动，第二组轮36由载具主体32每侧的成对轮36组成，用于接合第二组轨路或轨道以引导该装置在第二方向上移动。每一组轮子被驱动以使载具能够分别沿轨路以X和Y方向移动。一组或两组轮可以垂直移动以将每组轮抬离
各自的轨路，从而允许载具在网格上以预期方向移动。
[0007]负载处理装置30配备有抬升装置或起重机构，以从上方抬升存储容器。起重机构包括卷绕在卷轴或卷盘(未示出)上的绞盘系绳或缆绳38以及抓取装置39。抬升装置包括一组以垂直方向延伸并连接在抬升构架39的四个拐角处或附近的抬升绳索38，也称为抓取装置(抓取装置的四个拐角的每个拐角附近有一条绳索)，用于可释放地连接至存储容器10。抓取装置39被配置为可释放地夹持存储容器10的顶部，以将其从图1和2所示类型的存储系统中的容器的堆垛中抬升。一个或多个电机可被用来推动抬升装置。
[0008]轮34、36围绕下部分中的空腔或凹槽——也称为容器接收凹槽或容器接收空间40的外围布置。如图5(a和b)所示，凹槽的尺寸适于在容器10被起重机构抬升时容纳容器10。在凹槽中时，容器被抬离下方的轨路，以便载具能够横向移动至不同的位置。在到达目标位置(例如另一堆垛、存储系统中的访问点或传送带)时，箱或容器可从容器接收部分下移并从抓取装置释放。
[0009]通常，在网格结构上远程运作的一个或多个负载处理装置被配置为接收来自主控制器的指令，以在网格框架结构内从特定的存储位置取回存储容器。无线通信和网络可被用来提供从主控制器到在网格结构上运作的一个或多个负载处理装置、经由一个或多个基站的通信基础设施。负载处理装置中响应接收指令的控制器被配置为控制各种驱动机构，以控制负载处理装置的移动。例如，负载处理装置可受指令在网格结构上的特定位置从存储柱取回容器。指令可包括在网格结构上以X
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Y方向的各种移动。一旦处于存储柱，抬升机构便进行操作以抓取存储容器并将其抬升至负载处理装置主体内的容器接收空间，随后在那里将容器运送到网格结构上通常称为卸货口的另一位置。存储容器被降低至合适的取货站，以允许从存储容器中取出物品。负载处理装置在网格结构上的移动还包含负载处理装置受指令移动到通常位于网格结构外围的充电站。
[0010]为了使控制器能够确定负载处理装置相对于网格结构的位置，每个负载处理装置可设有一个或多个无线射频识别(RFID)标签读取器或扫描器，而复数个RFID标签可设在网格结构的顶部。RFID标签可相对网格结构固定，以提供网格结构上的系列参照点。当负载处理装置在网格结构上移动时，负载处理装置的各RFID标签读取器会读取来自固定在网格结构上不同位置的一个或多个RFID标签的信号。通常，RFID标签会固定在每个网格单元的轨道交叉处或十字口处。
[0011]为了在网格结构上操纵负载处理装置从一个目的地到另一目的地，负载处理装置中的每一个都配备了用于驱动负载处理装置的轮的电机。轮的旋转可由与轮相连的一个或多个带驱动，或由并入轮的电机单独驱动。通常，对于负载处理装置的覆盖区占据单个网格单元的单个单元负载处理装置来说，由于载具主体的利用空间有限，用于驱动轮的电机会并入轮中。单个单元负载处理装置的轮会由轮毂电机驱动。每个轮毂电机包括外齿轮，外齿轮包括布置为围绕轮毂旋转的复数个永磁体，轮毂包括形成内定子的线圈。
[0012]单个单元负载处理装置的主要缺点之一在于负载处理装置在轨道上移动时的稳定性，而这造成了挑战，尤其是当负载处理装置在轨道上加速/减速时。轨道上的高加速度或减速度可能会导致负载处理装置在网格结构上振荡甚至翻倒。通常，负载处理装置的轮的旋转会被单独控制，以便负载处理装置在轨道上以直线受驱动，不会偏航或偏离其预定路线。
[0013]由于轮大小相似，当负载处理装置在轨道上移动时，它们通常会以相同的速度旋转。然而，有几个因素可能会影响负载处理装置在轨道上移动的平稳，使其可能偏航或以偏离预期的角度受驱动。这些因素可能包括一个或多个轮的打滑、滑动和/或负载的一个或多个轮不同，所有这些都会导致一个或多个轮以不同的速度旋转。另外，负载处理装置在轨道上加速度的突然变化——也被称为加加速度(je本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.负载处理装置，用于抬升并移动堆叠在包括网格框架结构的存储系统中的一个或多个容器，所述网格框架结构支撑按网格图案布置的复数个轨道，以限定所述一个或多个容器的堆垛上方的网格结构，所述网格图案包括复数个网格单元，且所述一个或多个容器的堆垛中的每一个仅位于单个网格单元的覆盖区内，所述负载处理装置包括：i) 轮组件，包括第一和第二对轮，所述轮组件由驱动机构驱动；ii) 抬升装置，用于将存储容器从所述容器的堆垛之一中抬升至所述负载处理装置的容器接收空间；iii) 位置检测工具，用于测量所述负载处理装置相对于所述网格结构的位置；iv) 控制器，与所述位置检测工具和所述驱动机构连通，所述控制器被配置为控制所述负载处理装置在所述网格结构上从当前位置到命令位置的移动：a）根据预设运动控制廓线确定给定时间处所述轮组件上的前馈扭矩需求；b）通过所述给定时间处所述负载处理装置在所述网格结构上的测量位置来补偿所述前馈扭矩需求，以计算所述轮组件上的扭矩需求。2.根据权利要求1所述的负载处理装置，其特征在于，所述控制器被配置为通过以下方式补偿所述前馈扭矩需求：i）根据所述负载处理装置的所述测量位置确定所述轮组件上的前馈扭矩需求；ii）将所述前馈扭矩需求与所述反馈扭矩需求结合以计算所述轮组件上的所述扭矩需求。3.根据权利要求1或2所述的负载处理装置，其特征在于，所述预设运动控制廓线包括序列中的一个或多个轨迹段，所述一个或多个轨迹段是所述运动控制廓线的各部分，所述运动控制廓线规定了作为时间函数的加加速度参考、加速度参考、速度参考和位置参考中的至少一个。4.根据权利要求3所述的负载处理装置，其特征在于，所述前馈扭矩需求由所述加速度参考的大小和/或所述速度参考的大小确定。5.根据权利要求3或4所述的负载处理装置，其特征在于，所述加加速度参考和/或所述加速度参考和/或所述速度参考和/或所述位置参考中的任何一个存储在查找表中。6.根据权利要求3至5任意一项所述的负载处理装置，其特征在于，所述前馈扭矩需求根据来源于所述预设运动控制廓线的所述位置参考的大小与所述给定时间处所述负载处理装置在所述网格结构上的所述测量位置之间的比较来确定。7.根据权利要求6所述的负载处理装置，其特征在于，所述控制器被配置为对所述轨迹位置参考的大小与所述测量位置之间的差进行PI或PID计算。8.根据任一前述权利要求所述的负载处理装置，其特征在于，所述第一和第二对轮中的每个轮被配置为由所述驱动机构独立驱动。9.根据权利要求8所述的负载处理装置，其特征在于，所述轮组件的每个轮包括轮毂电机。10.根据任一前述权利要求所述的负载处理装置，其特征在于，所述驱动工具被配置为至少部分驱动所述轮组件的所述轮中的至少一个，以符合所计算的扭矩需求。11.根据任一前述权利要求所述的负载处理装置，其特征在于，所述驱动工具被配置为至少部分制动所述轮组件的所述轮中的至少一个，以符合所计算的扭矩需求。
12.根据权利要求8至11任意一项所述的负载处理装置，其特征在于，所述控制器被配置为在所述轮组件的每个轮之间分享所计算的扭矩需求。13.根据权利要求12所述的负载处理装置，其特征在于，所述控制器被配置为在所述轮组件的所述第一和第二对轮之间分享所计算的扭矩需求。14.根据权利要求13所述的负载处理装置，其特征在于，所述控制器被配置为改变由所述第一和第二对轮提供的所计算的扭矩需求的比例。15.根据权利要求13或14所述的负载处理装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂亚戈，
申请(专利权)人：奥卡多创新有限公司，
类型：发明
国别省市：