具有内置引导和安全监测的电驱动控制系统的制作方法

本公开涉及一种被设计成驱动车辆的驱动轮的具有集成导航和安全监测的电驱动控制系统。本公开还涉及一种自驱动组件和一种配备有此类驱动控制系统的自引导车辆。

背景技术：

1、载荷运输车辆，例如在储存仓库中使用的拣选台车或用于在工厂中的两个工作站之间运输机械零件的台车，可以配备有电驱动系统，从而允许用户在不费力或费力有限的情况下移动车辆。然而应注意，例如，在具有长过道的储存仓库中，使用这种几乎手动的台车涉及操作者行进较长的路线，当路线未优化时，这会导致疲劳和浪费时间。另外，操作者必须完全了解所储存物品的位置和仓库的布局，以免浪费时间。

2、为了改进物流流程的管理，使用通过线路或激光引导的技术，以引导机动台车在工作空间中(例如，在仓库中)的移动而避免需要人为干预。这种技术依赖于沿着台车行进的路线布置的外部元素或参考点，例如标记、埋线或涂料条。这种引导技术在台车上施加固定的轨迹和特定的基础设施。

3、为了能够容易地使车辆的轨迹适应其移动的工作空间的改变，近年来出现了自主移动机器人(amr)，所述自主移动机器人在没有人为干预并且没有外部元素的情况下，凭借地理引导技术在例如储存仓库等环境中自主且自由地移动。

4、地理引导技术基于绘制车辆移动的环境的地图。其允许车辆在工作环境中自主定位自身并自动计算其路线。为了做到这一点，车辆通常配备有激光雷达系统(lidarsystem)，所述激光雷达系统使得有可能获取环境的多个拍摄画面。然后将这些拍摄画面发送到远离车辆的中央计算机，以便通过使用适当的算法生成环境的虚拟重建。

5、然而，在工厂和仓库中，可能有操作者和其它车辆在其中移动。因此，在这样的动态环境中，必须能够监测自主车辆的轨迹，以保证其正确操作，同时保证移动的操作者的安全。由激光雷达系统或其它传感器获取的被称为安全信息的信息被发送到耦合到驱动系统的控制器，所述控制器能够断开马达的电源或能够接合制动系统，以便当在预定义区域中检测到障碍物时使车辆减速。

6、目前，增强的环境信息和安全信息由一组相异的模块处理。因此，导航功能和安全功能由相异且不同的装置保证。换句话说，自主车辆配备有导航系统和安全系统，以确保其在环境中的移动。因此，这产生了大量必要的模块以确保安全和导航功能，从而形成片段化、相对复杂且昂贵的架构，所述架构不太适合于完全集成在例如轻型承载车辆或移动机器人等有轮设备中。

7、本公开旨在通过提出一种驱动控制系统来克服这些缺点，所述驱动控制系统使得有可能将安全监测功能和导航功能集成并组合在单个模块中，同时减小尺寸和最终成本。

技术实现思路

1、本公开将改进这种情形。

2、提出了一种用于控制自引导车辆的至少一个电马达的系统，所述系统包括：

3、-至少一个电子控制接口，其各自与一个电马达相关联；至少一个操作安全处理器，其连接到至少一个电子控制接口以便基于源自安全扫描仪的安全信息来控制所述至少一个电马达；以及导航监测处理器，其被配置成处理源自安全扫描仪的环境信息。

4、根据一个实施例，所述至少一个控制接口包括两个电子控制接口，每个电子控制接口与一个电马达相关联，所述安全处理器连接到所述两个电子控制接口以便基于由扫描仪传输的安全信息来控制所述两个马达。

5、根据另一实施例，所述至少一个控制接口包括两个电子控制接口，每个电子控制接口与一个电马达相关联，并且所述至少一个操作安全处理器包括两个安全处理器，所述两个处理器中的每一个连接到电子控制接口以便基于由扫描仪传输的安全信息控制这两个马达。

6、以下段落中阐述的特征可以任选地彼此独立地或彼此组合地实施。

7、所述安全处理器被配置成基于所接收到的安全信息确定是否在安全扫描仪的视场中检测到障碍物，并且实行以下安全功能中的至少一个安全功能：

8、-“sto”安全功能，其对应于以电气方式断开马达以消除扭矩；

9、-“sdi”安全功能，其对应于防止马达的两个旋转方向中的一个；

10、-“sls”安全功能，其对应于将马达的旋转限制到最大速度；

11、-“ss1”安全功能，其对应于通过受控减速来制动马达；

12、-“sbc”安全功能，其对应于通过接合制动器来停止马达。

13、导航监测处理器被配置成通过实行以下导航功能来监测车辆的导航：

14、-基于由中央监测单元传输的信息计算待由车辆在环境中执行的至少一个轨迹；

15、-读取关于环境的增强信息，所述增强信息是由所述至少一个安全扫描仪在车辆正在环境中移动时获取的；

16、-重建环境并且确定车辆在环境中的定位；

17、-预测车辆待遵循的至少一个路径并且使轨迹适应所述环境。

18、根据另一方面，提出了一种用于自引导车辆的自驱动组件，其包括：

19、-至少一个电马达，其生成旋转移动；

20、-能量源，其被配置成储存和返回所述组件的自主操作所需的能量；

21、-用于控制如上文所定义的所述至少一个电马达的系统。

22、根据本发明的一个实施例，所述组件包括形成外部壳体的基架和外异型壳，所述基架包括用于收纳电马达并将其保持在适当位置的收纳空间、第一内异型壳和第二内异型壳，所述第一内异型壳和所述第二内异型壳组装在一起以形成紧密的内部壳体，能量源、控制系统收纳在所述紧密的内部壳体中，所述壳体也收纳在外部壳体的收纳空间中。

23、优选地，第二内异型壳形成用户接口，所述用户接口包括通信连接件、再充电连接件和用于指示能量源的充电状态的构件，所述用户接口面向外异型壳中形成的开口定位，使得再充电连接件和指示构件可从壳体外部接近和可见。

24、根据一个实施例，能量源包括至少一个ni-mh或li离子类型的蓄电池。

25、优选地，电马达借助于周转减速齿轮耦合到驱动轮。

26、根据另一方面，提出了一种自引导车辆，所述自引导车辆包括由如上文所定义的自驱动组件驱动的至少一个驱动轮，以及至少一个安全扫描仪，所述至少一个安全扫描仪被配置成获取安全信息和关于车辆正在其中移动的环境的增强信息。

27、根据一个实施例，所述安全扫描仪分别经由用于传送安全信息的总线和用于传送关于环境的增强信息的总线连接到安全监测处理器和导航监测处理器。

28、优选地，所述至少一个安全扫描仪是激光雷达系统。

技术特征：

1.一种用于控制自引导车辆的至少一个电马达(22)的系统(1、10、100)，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述至少一个控制接口(3、13.1、13.2)包括两个电子控制接口(13.1、13.2)，每个电子控制接口与一个电马达(42.1、42.2)相关联，所述安全处理器(12)连接到所述两个电子控制接口(13.1、13.2)，以基于由所述扫描仪(15)传输的安全信息来控制所述两个马达。

3.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述至少一个控制接口(3、103.1、103.2)包括两个电子控制接口(103.1、103.2)，每个电子控制接口与一个电马达(52.1、52.2)相关联，并且所述至少一个操作安全处理器包括两个操作安全处理器(102.1、102.2)，所述两个操作安全处理器中的每一个连接到电子控制接口(103.1、103.2)，以基于由所述扫描仪(105)传输的安全信息来控制所述两个马达。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个安全处理器(2、12、102.1、102.2)被配置成基于所接收到的安全信息确定是否在所述安全扫描仪(5、15、105)的视场中检测到障碍物，并且实行以下安全功能中的至少一个安全功能：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述导航监测处理器(4、14、104)被配置成通过实行以下导航功能来监测所述车辆的导航：

6.一种用于自引导车辆的自驱动组件(20、40、50)，其包括：

7.根据权利要求6所述的组件，其包括形成外部壳体的基架(23)和外异型壳(25)，所述基架(23)包括用于收纳所述电马达(22)并将其保持在适当位置的收纳空间(28)、第一内异型壳(27)和第二内异型壳(24)，所述第一内异型壳和所述第二内异型壳组装在一起以形成紧密的内部壳体，所述能量源(21)、所述控制系统(1、10、100)收纳在所述紧密的内部壳体中，所述壳体也收纳在所述外部壳体的所述收纳空间中。

8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述第二内异型壳形成用户接口(24)，所述用户接口包括通信连接件、再充电连接件和用于指示所述能量源(21、41、51)的充电状态的构件，所述用户接口(24)面向所述外异型壳(25)中形成的开口(26)定位，使得所述再充电连接件和所述指示构件能够从所述壳体外部接近和可见。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的组件，其特征在于，所述能量源(21、41、51)包括至少一个ni-mh或li离子类型的蓄电池。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的组件，其特征在于，所述电马达(22)借助于周转减速齿轮耦合到驱动轮(201)。

11.一种自引导车辆(200、300、400、500)，其包括由根据权利要求6至10中任一项所述的自驱动组件驱动的至少一个驱动轮(201、301、302、401、402、501、502)，以及至少一个安全扫描仪(5、15、105、505、515)，所述至少一个安全扫描仪被配置成获取安全信息和关于所述车辆移动的环境的增强信息。

12.根据权利要求11所述的车辆，其特征在于，所述安全扫描仪(5、15、105)分别经由用于传送安全信息的总线(7、17、107)和用于传送关于所述环境的增强信息的总线(6、16、106)连接到所述安全监测处理器(2、12、102.1)和所述导航监测处理器(4、14、104)。

13.根据权利要求11或12所述的车辆，其中所述至少一个安全扫描仪(5、15、105)是激光雷达系统。

技术总结
本发明涉及一种用于操作自引导车辆的至少一个电马达(22)的控制系统(1)，所述系统包括：‑至少一个电子控制接口(3)，其各自与一个电马达(22)相关联；至少一个操作安全处理器(2)，其连接到至少一个电子控制接口(3)以便基于源自安全扫描仪(5)的安全信息来操作所述至少一个电马达(22)；以及引导控制处理器(4)，其被配置成处理源自所述安全扫描仪(5)的环境信息。

技术研发人员：弗罗里安·加代斯,安托伊内·朱安
受保护的技术使用者：EZ-轮公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5