CN102066233A - 提升车用浮动货叉 - Google Patents

Abstract

一种物料搬运车辆，例如AGV，其用于对运输工具进行装载和卸载，并且其中，该车辆包括一对自由浮动的货叉。货叉可相对于货叉架进行沿竖直方向的自由移动并能相对于货叉架绕一轴线转动或倾移，然而当施加载荷时，货叉被锁定，以阻止其进行这种自由浮动运动。

Description

提升车用浮动货叉

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求于2008年4月23日提交的名称为“Floating Forks For Lift Vehicles”的美国第61/047,174号临时专利申请和于2009年4月23日提交的名称为“Floating Forks For Lift Vehicles”的美国第12/429,090号专利申请的权益，上述申请的整体内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并在此通过援引方式纳入本文。

技术领域

本发明总体上是涉及一种物料搬运车辆，尤其是涉及一种能够以最小的干涉对一运输工具、特别地为包括有靠近其尾端的装载物的运输工具进行装载及卸载的自动导引车辆。

背景技术

讨论

在物料搬运业中广泛使用自动导引车辆(AGV)来搬运装载物。术语AGV通常用来指代具有任何数量的可利用的自动导引系统的、具有高鲁棒性的车辆设计。术语“自动导引小车(AGC)”通常用来指代用于类似但较简单的应用的、具有较低鲁棒性的车辆。在整个本申请中(包括权利要求书在内)，术语AGV应意指并包括AGV和AGC两者以及任何其它自动导引的车辆。

目前的AGV设计一般包括车架，该车架的四个角部设有旋转脚轮。其它特征可以包括驱动轮组件和用于小车方向控制的刚性脚轮。在一种当前的设计中，车架上固定有两个刚性脚轮，并且这两个刚性脚轮大致位于小车车架每一侧的旋转脚轮之间的中间位置。两对旋转脚轮轴和刚性脚轮轴大体相互平行。可转向的驱动单元通常经由与小车车架铰接的并且加载有弹簧的板件而附连到小车车架，以确保可转向的驱动轮保持足够的与支撑表面间的附着摩擦力。在另一个实施例中，固定的驱动轮推进AGV，而可转向的脚轮引导AGV的运动。重型AGV设计一般包括重型车架和至少三个轮，其中至少一个轮为驱动轮并且至少一个轮为由导引系统引导的转向轮。许多这类AGV设计类似于现有的用于在制造或配送环境中移动装载物的车辆，但被自动导引。

与运输工具的自动装载与卸载相关联的困难是，当运输工具的位置相对于装载货台(loading dock)变化时的情况。运输工具通常由驾驶员手动地倚靠着装载埠(loading bay)定位。这种手动定位操作使得运输工具的位置具有未知的可变化性。当驾驶员定位运输工具时，例如将半拖车定位在装载货台时，驾驶员或许不能够使拖车与装载埠门精确匹配。由于运送工具一般位于装载埠门之外的运输工具装载区内，因此运输工具的位置以及运输工具与装载货台之间的相对位置可能会发生许多变化。这些变化可能导致在AGV装载或卸载一运输工具时、尤其是该靠近运输工具尾端的AGV装载或卸载装载物时造成困难。靠近运输工具的尾端的装载和卸载对于操作人员而言甚至也是困难的。与自动装载和卸载运输工具关联的一个这类难点在于AGV必须能够克服运输工具(具体而言是运输工具的地板)与装载埠(具体而言是装载埠的地板)之间的高度差。不同类型、样式和型号的运输工具以及例如悬架维持得如何等变化因素将造成运输工具的高度不同。此外，随着运输工具被装载或卸载，运输工具的高度通常不会是静态的，因为随着运输工具重量的增加或减小，悬架会被压缩或减压。重量的变化将使运输工具的高度改变，导致运输工具的高度相对于装载埠地板的高度发生变化。为了能够实现鲁棒操作，AGV必须不但能够调整运输工具的高度的静态变化，而且能够在装载或卸载运输工具时调整运输工具的高度的动态变化。具体运输工具的高度变化以及装载或卸载过程期间的变化，造成运输工具的顶部高度相对于装载埠地板发生变化，由此造成高的装载物可能接触运输工具的进口或入口处的顶部或顶部的凸缘(lip)，尤其当运输工具接近满载时更是如此。装载物与运输工具间的任何接触都将给运输工具的装载造成问题。一些用于应对现有技术中的这种运输工具高度变化问题的尝试性措施是使用液压起重器或其它类型的起重器来使运输工具平稳或保持水平；然而，这一过程成本高昂且效率低。此外，这类液压起重器或其它类型的起重器对于因拖车的悬架在运输工具的装载或卸载期间被压缩或减压而导致的高度变化通常不起作用。

在定位操作中的变化性、特别是运输工具的高度的变化性阻碍着运输工具的自动装载，并且几乎必然将降低其效率。例如，最有效的装载过程使装载物彼此尽可能近地定位，而运输工具的期望位置的任何变化性都可能增大装载物的间距。

以上所举出的变化以及运输工具的定位操作中其它变化可能导致其它的问题，特别是将最后一批货盘或装载物装载到运输工具时的问题。例如，由于许多装载和卸载设施的构造原因，运输工具装载区域(运输工具倒退贴靠着装载埠门或装载货台门的区域)通常朝着装载埠门向下倾斜一角度。当向下的倾斜角度使运输工具的凸缘能够容易地与装载设施的地板大体上高度平齐时，运输工具装载区域的这种倾斜导致运输工具的地板相对于装载设施的地板成一角度。因为各种运输工具之间的运输工具地板高度的不同，所以通常使用货台斜道(dock ramp)来典型地补偿这一高度变化，或者缓和装载设施的地板与运输工具的地板之间的过渡；然而，很多时候货台斜道与运输工具地板所成的角度要小于其与装载埠的地板所成的角度。如果使用的运输工具的类型为拖车，例如半挂拖车(semi-truck trailer)，则可能出现该运输工具的倾斜角度相对于装载埠的地板的倾斜角度的其它变化。具体而言，在运输工具倒退贴靠装载埠门之后，操作者通常将降低靠近半拖车的前部起重器，并驱动半挂车离开半拖车。由于驾驶员很少能将运输工具的起重器定位在相同的位置，因而造成运输工具(在这种情况下为半挂拖车)的地板相对于装载埠的地板的倾斜角度的变化，即使运输工具区被设计成水平且与装载埠的地板平行时也仍然会如此。

运输工具地板与装载埠的地板或货台斜道之间的过渡可能需要相对于装载埠的地板急剧倾斜或下降。更具体而言，很多时候这种过渡需要货台斜道急剧倾斜或下降，这会造成导引困难和拖车车尾装载困难。例如，在AGV与运输工具地板的装载物支撑表面不平齐时发生拖车尾端装载的困难。更具体而言，如果AGV的主要部分位于货台斜道或装载地板设施上，并且运输工具的地板相对于装载埠的地板或货台斜道的高度或者倾斜角度发生变化，则AGV难以将其装载物下放到运输工具地板，并且难以在随后容易地将其货叉从货盘槽(pallet pocket)移出或者将货叉安置在货盘槽内来卸载装载物。更具体而言，如果运输工具地板与装载设施地板或货台斜道在竖向上和倾斜角度上均不平齐，由于货叉的尖端与货盘槽的顶面或底面之一接合，而该货叉的最靠近AGV的部分将在货盘槽内与顶面或底面中的另一个接合，因此难以将货叉插入或者将货叉从货盘上的槽撤回。因此，当AGV在卸下最后的装载物之后，试图退出运输工具时，因为货叉可能会与货盘产生摩擦性接合，最后的装载物可能被随AGV一起向后拉回。

对于装载运输工具，两个支撑表面的倾斜角度，例如装载物支撑表面和AGV支撑表面的角度会随着运输工具被装载而变得更大。更具体而言，如上文所述，装入到运输工具的装载物越多，悬架被压缩的程度更大。随着悬架被压缩，拖车的高度会下降，由此增大了在拖车尾端装载期间运输工具的地板与AGV的支撑表面之间的角度。在一些情况下，卸载该运输工具也会使该角度增大。

如在图中清楚示出的，拖车尾端装载和卸载问题一般只在装卸从拖车门或运输工具入口向内的最后一批装载物时发生。这是因为AGV在从运输工具的入口向内更远地卸载装载物时，AGV将主要搁靠在运输工具的地板上，并因此主要搁靠在与装载物表面相同的支撑表面上。当然，当货叉的尖端被移出时，AGV不得不主要搁靠在运输工具上，或者在AGV移出货叉尖端时，AGV逐渐降低而主要搁靠在运输工具的地板上。同样地，如果AGV试图卸载该车辆，如果运输工具的地板与装载埠的地板在竖向上和倾斜角度上均不平齐，则可能难以将货叉插入货盘槽内来可靠地提升靠近该运输工具入口的装载物。

尽管使用导引系统来控制AGV的行驶并用来自动装载和卸载运输工具，但装载和卸载运输工具的过程，尤其是在装卸运输工具上最后的一批装载物，例如位于最接近运输工具的入口的装载物时，并不能以令人满意地、成本低廉和有效的方式来处理。

发明内容

鉴于上文所述，本发明所涉及的是装载物运送车辆，例如物料搬运车辆和AGV，其能够装载和卸载一运输工具、尤其是能够通过成本低廉且简单的方式在靠近该运输工具的尾端以最小的干涉装载和卸载装载物。

尽管本发明被描述为适用于所有装载物运送和物料搬运车辆，但尤其适用于AGV。当装载车辆时，有经验的装载物运送车辆操作者容易判断运输工具的倾斜角度而确定升降机构或货叉是否需要倾移(tilt)，从而容易地放置装载物以及容易地从货盘槽移出货叉。然而，在运输工具的入口附近卸载和装载装载物对于缺乏相当经验的操作者而言是一个挑战。相比之下，AGV必须使用专门的传感器、处理器和软件程序来执行相同的任务，这样执行起来可能成本高昂。尽管本发明对操作者(人工)导引的车辆和AGV都是适用的，但对设计为用于装载运输工具的AGV尤其适用。因此，即使本发明同时适用于AGV和操作者导引的车辆，这种应用会将本发明描述成涉及与AGV关联的问题的发明，然而本发明和权利要求被认为是同时针对AGV和操作者导引的车辆。

本发明针对的是通过物料搬运车辆(特别是AGV)来装载和卸载运输工具的装置及其方法和系统。在该方法中，AGV首先搬起装载物。随后，第一导引系统将载有搬起的装载物的AGV导引到一已知位置。从该位置起，AGV确定运输工具的位置，然后行进，将装载物放置在运输工具上。其后，AGV行进到下一期望位置。

在本发明的另一实施例中，AGV首先搬起装载物。随后，导引系统将载有搬起的装载物的AGV导引到一已知位置。从该位置起，导引系统确定运输工具上的合适的装载位置，进行自适应调节以引导载有装载物的AGV到这一装载位置并放下装载物。之后，利用调整后的导引系统来引导AGV大致地回到上述已知位置，在该位置处，导引系统控制AGV向下一目的地的行驶。

对于本发明的装置，当AGV将最后一批装载物靠近门向内放置时，允许AGV的货叉在有限范围内相对于AGV浮动，以对运输工具的地板和AGV的主要支撑表面之间的任何倾斜角度差异进行补偿，或对当跨越不同倾斜角度的支撑表面(下文称为“支撑平面”)时对用于支撑AGV的相对角度进行补偿。因此，通过允许货叉上、下浮动及自由地倾移，无需AGV的柱杆(mast)或者货叉的任何主动动作，就可使AGV容易且有效地调整竖向和倾斜角度的偏移量。因此，通过在从装载物的货盘槽移出货叉或将货叉插入货盘槽时，使该货叉在有限范围内既能沿竖向浮动又能倾移(俯仰地)浮动，使得即便在AGV的支撑表面(或支撑平面)相对于装载物的支撑表面具有倾斜角度的情况下，AGV仍可容易地装载或卸载运输工具。因为使货叉既能够角度变化地浮动又能够沿竖向浮动，所以货叉能够以最小的干涉插入货盘槽或从货盘槽移出。

通过使将货叉连接到货叉架(fork carriage)的至少一对销具有相对于货叉架的二维运动自由度，并使另一组销仅具有一维运动，使得货叉在可浮动的同时仍为装载物提供稳定的支撑。更具体而言，当提升装载物时，这些销处于固定位置，并由于装载物的重量和货叉架的构造的原因而被约束为不可运动。然而，当装载物的重量不作用于货叉上时，货叉和销可沿竖直轴线做有限的运动。货叉架还包括具有倾斜的侧壁的槽，其允许至少一对销除了沿竖直轴线运动之外，还能相对于该竖直轴线移动。

通过参阅下文的详细说明、所附的权利要求书及附图，将易见本发明的进一步适用范围。然而，应理解的是，由于不脱离本发明的精神和范围的各种改变和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的，因此这些详细说明和特定实施例尽管表现了本发明优选实施例，但却是仅以例证方式给出的。

附图说明

通过参阅下文给出的详细描述、所附的权利要求书和附图，将可更充分地理解本发明，在附图中：

图1是提升起装载物以在装载设施内行驶的AGV侧视图；

图2是货台斜道相对于运输工具倾斜的示意图；

图3是尾端装载物被放入到运输工具中的侧视图；

图4是装载物被放在运输工具中以及货盘与货叉之间的接触的侧视图；

图5是在从货盘槽移出货叉期间，货叉的浮动的侧视图；

图6是装载物被放置就位且AGV的货叉已移出的侧视图；

图7是AGV将其货叉调整到一位置以在装载设施内移动的侧视图；

图8是拾取尾端装载物的AGV的侧视图；

图9是替代性的装载物布置的侧视图；

图10是将货叉插入货盘槽中的AGV的侧视图；

图11是示出处于插入货盘槽期间的浮动的货叉的侧视图；

图12是完全插入货盘槽的货叉的侧视图；

图13是准备提升装载物的AGV的侧视图；

图14是提升起装载物的AGV的侧视图；

图15是货叉上的装载物的侧视图；

图16示意性地示出了相对于运输工具倾斜的货台斜道；

图17是AGV将装载物放置在运输工具地板上的侧视图；

图18是当装载物被放在运输工具地板上时，货叉的定位的侧视图；

图19是准备从货盘槽移出货叉时，货叉的浮动的侧视图；

图20是在从货盘槽移出货叉期间，货叉的浮动的侧视图；

图21是完成装载物的放置并从货盘槽移出货叉的侧视图；

图22是准备拾取处于运输工具尾端的装载物的AGV的侧视图；

图23是示出将货叉推入货盘槽中的侧视图；

图24是示出在货叉浮动之前，货叉与货盘之间的接触的侧视图；

图25示出了不再如图24所示地与货盘接触的、浮动的货叉；

图26是示出准备提升装载物的AGV的侧视图；

图27是准备提升装载物的AGV的侧视图；

图28是正在提升装载物的AGV的侧视图；

图29是从运输工具的尾端拾取第二装载物的AGV的侧视图；

图30是用于插入货盘槽的货叉的浮动的侧视图；

图31是货叉部分地插入货盘槽时的侧视图；

图32是货叉完整地插入货盘槽时的侧视图；

图33是准备提升装载物的AGV的侧视图；

图34是正在提升装载物的AGV的侧视图；

图35是准备从尾端装载物拾取第二的AGV的侧视图；

图36是开始插入货盘槽时的侧视图；

图37是部分插入的货叉的侧视图；

图38是货叉浮动从而继续插入时的侧视图；

图39是完全插入货盘槽的货叉的侧视图；

图40是准备提升装载物的AGV的侧视图；

图41是正在提升装载物的AGV的侧视图；

图42是浮动货叉、货叉架和柱杆的俯视图；

图43是货叉架的前视图和货叉的局部视图；

图44是替代性的货叉架的侧视图；以及

图45是浮动货叉的详细的侧视示意图。

具体实施方式

参考附图，其中示出并描述了根据本发明的自动导引车辆10。应理解的是，根据本发明的运输工具的自动装载和卸载的应用也可用在除所示的AGV之外的多种应用中。例如，本发明可与各种构造的自动导引车辆以及其它的使用货叉(如升降式货叉)的物料搬运车辆配合使用。

AGV 10包括用来推进AGV10以及使其转向的转向和驱动机构。在图中示出了转向和驱动机构包括与导引系统联结并用于推进AGV以及使其转向的驱动轮12和可转向轮14。当AGV 10被推进时，导引系统转动可转向轮14，由此使AGV 10转向。另外，驱动轮12优选为以导线串联来产生电差动(electrical differential)的双驱动轮。也可使用不同的推进系统，例如借助旋转脚轮、或通过使用用于驱动轮的主/从马达控制器的差动或“机械化”转向。

导引系统可为许多公知的导引系统的其中一种，尤其为下文所充分描述的两个导引系统。例如，主导引系统是引导AGV沿程序化的行驶路径行进的惯性导引系统。可转向轮14的位置是已知且能够被操控的。AGV行驶的距离和方向是借助例如履带轮(track wheel)、光学系统或其它方法来测量的。可将具有一个转向编码器和设在每个驱动轮上的编码器的系统与履带轮或其它系统结合使用或者与履带轮或其它系统独立地使用，来追踪AGV 10行驶的距离和方向。随着AGV 10的行驶，可转向轮14在特定的距离处转到特定的位置。依照这种方式，通过仅指定可转向轮14的位置和在该位置处时行驶的距离，AGV 10就能够用于在几乎任何表面上行驶。以上的详细说明仅是示例性的，而使用不同类型的导引系统(例如，激光导引系统)作为主导引系统的情况亦不脱离本发明的精神和范围。

AGV 10进一步包括装载物撷取机构，例如夹子，或优选地为如图所示的、用于搬起装载物60的货叉对16。如本领域所公知的，装载物60优选包括货盘72，货盘72具有供与货叉对16接合的货叉槽(pocket)或货盘槽74。在一些实施例中可使用并排的双组货叉对以使AGV 10能够搬运一对装载物。以成对装载物的形式来为挂车装载，使得AGV 10必须花费的行程数最少，并因此减少了装载时间。装载时间的任何减少，都能使系统包括更少的单独的AGV车辆。虽然以下关于货叉16和货叉架17的描述针对的是单一货叉对，并在图中示出为单一货叉对，但是本发明也等同地适用于双货叉对。

如现有技术中所公知的，货叉对16通常包括水平段62、竖直段70和由处于水平段与竖直段之间过渡部分68形成的段。水平段62通常包括下表面64和上表面63，当AGV提升货盘72时，该上表面63接合货盘72。水平段62还包括货叉尖端66。货叉对16的竖直段64联结到升降机构18或柱杆。升降机构18允许装载物60升高或降低到例如多个高度，以便将装载物彼此叠放。货叉16通常安装或联结到货叉架17，货叉架17则联结到升降机构18。在优选实施方式中，AGV进一步包括两组距离传感器，即后测距装置20和前测距装置30。如下文所更详尽地描述的，这两组测距装置可操作地联结到转向和驱动机构，用以引导AGV 10。

货叉架17的两侧均包括槽32，槽32与货叉16上的销48相互作用。销48将货叉16可动地联结到货叉架17。更具体而言，货叉16包括一上部对和一下部对，各个对均联结到货叉架17的槽32。槽32包括一对上部槽36和一对下部槽34。上部槽36和下部槽34均允许销48沿槽32的轴线33自由地上、下竖直移动。上部槽36和下部槽34两者中的至少一个基本上限制了销48沿槽32的轴线33的竖直方向之外的所有运动。由于货叉与支撑表面或货盘72的相互作用，当销48沿竖直轴线33竖向地升高时，上部槽36和下部槽34两者中的另一个使销48能够进行逐渐远离竖直轴线33的运动。在该优选实施例中，上部槽36具有从竖直轴线33向外倾斜的侧壁38，借以使销48能够进行这种自由式运动。更具体而言，侧壁38与竖直轴线33相远离地向上延伸。上部槽36的下部被形成为使得当销48靠止在该下部时，基本上被限制了远离竖直轴线33运动。因此，当装载物由货叉16提升时，具体而言是借助于水平方向的槽和垂直方向的重力的作用，使货叉不能够自由运动(例如货叉16的倾移或成角度的运动)。如图所示，当销48接合在槽32的下端46中时，倾斜的侧壁用于限制销48远离竖直轴线33的运动；然而，当销48被从下端46提升时，其被提升的越高，就可能有越大的远离竖直轴线33运动的自由度。如图1中进一步所示，下部槽34可能不具有下端46。然而，对于某些实施例，例如提升重的装载物的实施例，并且如图44所示，下部槽可包括下端，以在提升装载物60时为货叉16提供附加支撑。在示出提升重载物60以进行搬运的各附图中，可看到倾斜的侧壁38提供着充分的支撑以使货叉16在提升装载物60时不会自由移动。然而，当装载物60的重量离开货叉16时，货叉16的尖端66上的压力容易引起货叉16浮动。该压力例如在货叉尖端66进入货盘槽74时出现。

上述装载物撷取机构能够通过侧向移动机构22来水平移动被搬起的装载物。如图3所示，升降机构18配备有两个货叉对16。每个货叉对16安装到单独的货叉架17，而每个货叉架17安装到升降机构18。升降机构18能够按需要将两个货叉架17一同提升，以便竖向地定位货叉对16和/或装载物。除升降机构18所提供的任何提升能力之外，货叉架17还安装在竖向滑动件15上，其可配备有液压缸来允许每个货叉对16具有多达六英寸的独立提升能力。这种独立提升允许AGV将其货叉对16移动并定位到一对相邻的装载物中。通过仅使一个货叉对16升高六英寸，使AGV能够从一对相邻的装载物中拾取单件装载物。通过这种相同操作，连同侧向移动机构22的作用，使AGV能够将两件装载物并排放置或置于单个仓库储藏架上。为提供侧向移动能力，每个货叉架17可配备有带有链条传动的液压马达24。链条25将货叉架17牵拉至期望位置。在一优选实施例中，设计有货叉架滑动导轨26，以允许货叉架17移过中央位置，从而使AGV能够在AGV的中央位置放下装载物。为了实现该操作，将一个货叉对16移动到一侧使其免于挡路，由此允许另一货叉对16能够定位于AGV的中央位置。

当装载物与AGV 10的装载物撷取机构接合时，利用侧向移动机构22并连同升降机构18以及AGV 10的前、后移动，允许将装载物在所有三维方向上进行调整。在图1所示的优选实施例中，每个货叉对16都可沿水平方向、即沿箭头31的方向独立地运动。另外，每个侧向移动机构22包括用于追踪货叉对16的运动的编码器23。这些编码器23优选为能够既追踪货叉对16在水平方向上的位置，又追踪位置的变化率。这些编码器23与AGV 10的导引系统进行通信，并用于将货叉对16适当定位。下文将结合装载运输工具50的说明更为详尽地描述货叉对16的水平移动。

上文所述AGV 10被设计为用于运输工具50的自动装载及卸载。现在将结合位于工厂的装载货台位置处的封闭的载重拖车来描述这些过程，但是，类似的过程也可用于描述任何类似的运输工具50；例如平板拖车或轨道车。

为了装载运输工具50，AGV 10必须首先搬起装载物。如上所述，在一个优选实施例中，搬起装载物是通过使用与装载物的货叉槽(其通常与货盘一体形成)配合的AGV 10的货叉对16、并通过使用升降机构18来提升装载物离开地面来实现。货叉对16与货叉槽的配合是困难的操作，其要求精确。优选地，将装载物以相对较高的精确度放置在已知的位置。随后，可对AGV 10的导引系统编程，以在该已知位置与该装载物相互作用，以使货叉对16与货叉槽彼此正确配合。如果将装载物精确地放置在已知的位置是困难或不现实的，则可对AGV 10加以改动，以允许装载物的定位范围更宽。例如，可在货叉对16的尖端66上或其附近安设光学传感器，并可利用这些光学传感器来感测装载物的货叉槽。当AGV 10接近装载物位置时，能够开启这些光学传感器来探寻货叉槽。AGV 10能够基于感测到的货叉槽位置来更改其行驶路径，或者优选地，能够通过侧向移动机构22来调整货叉对16，使得货叉16与货叉槽相互作用。尽管这样能够获得更高鲁棒性的操作，但是所需的附加部件会使其成本更高，并且其构造不太理想。然而，由于货叉具有竖向上和倾斜角度上的浮动的能力，使得在仍能够持续地装载AGV的同时，允许AGV在货叉放置操作上可具有较大的误差范围。

一旦AGV 10被装载后，AGV 10将行驶到工厂的装载货台区域。运输工具50将位于邻近装载货台。在一些情况下，使用装载斜道以便协助AGV 10从货台行进到运输工具50。装载斜道被设计成用于缓和AGV 10在两个不同表面之间的过渡。因为这种过渡可能略微有些不平顺，所以履带轮(如果使用的话)需要被提升而使其不工作，以避免其受损。

AGV 10将使用其导引系统来将装载物运输到装载货台并靠近运输工具50。在一个优选实施例中，AGV 10将利用其主导引系统而移动到运输工具50的开口52的入口附近处。在此处，AGV 10将装载物引导至预期的装载位置。其后AGV继续装填该运输工具，直到其达到距入口的最后一批装载物。任何公知的导引系统都可用来引导AGV 10至运输工具的入口52附近以及运输工具50中的位置。运输工具内所使用的导引系统的类型也可以依期望而改变。虽然可在运输工具内部或外部使用任何类型的导引系统，但下文将利用主惯性导引系统和副光学激光或雷达导引系统来描述本发明。

在装载期间，AGV 10被导引系统引导至一预期装载位置。如果装载物60是第一件装载物，则预期装载位置优选地为运输工具50的最靠前的未被占据的区段；然而，对于重型装载物，这一布置可依据运输工具内的期望重量分布而变化。在该优选实施例中，AGV 10将沿运输工具50的大致中央位置继续前行，直到探测到运输工具50的尾端56或者运输工具50上的先前装载的装载物。这种探测可由一个或多个恰当地配置的压力传感器来完成。这种压力传感器可设于货叉对16的端部上，用以感测与运输工具50的端壁56或其它装载物的接触；或者，在一优选实施例中，压力传感器可设于货叉对16的另一端，用以在装载物自身接触端壁56或其它装载物时与装载物相互作用。在该优选实施例中，当AGV 10靠近该预期装载位置时，AGV 10减缓至低速，并且AGV 10通过监控AGV 10的马达的驱动电流来感测装载物与运输工具50的尾端56或其它装载物的碰撞。随着行驶阻力的增大(例如，当相对不可移动的物体接触AGV时)，传递到AGV 10的电机的电流同样增大。这种电流的增大可被用作装载物已到达其预期装载位置的标志。

一旦AGV 10到达预期装载位置，AGV 10便会卸下装载物。在一优选实施例中，该过程包括：通过升降机构18将装载物60降低至运输工具50上，随后移动货叉对16脱离与货叉槽的接合。卸下装载物60的步骤还可包括在卸下该装载物之前通过侧向移动机构22使货叉对16(带有所接合的装载物)向外朝着运输工具50的一侧移动。在一优选实施例中，装载物包括两个独立货盘，每个货盘均与图1所示的其中一个货叉对16接合。在该实施例中，当AGV 10沿着其行驶方向靠近预期装载位置时，侧向移动机构22开始使货叉对16和所接合的独立货盘向外朝着运输工具50的侧部54移动并彼此远离。编码器23追踪在该侧向移动过程中货叉对16的位置变化。在一优选实施例中，当编码器23探测到货叉对16的位置不再变化时，装载物60即被认定为已与运输工具50的侧部54接触，并且如上文所述，AGV继续沿向前方向行驶直至探测到运输工具50的尾端56或者运输工具50上的先前装载的装载物。此时，装载物已到达预期装载位置，并且装载物60被降低至运输工具50的底面上。

在不偏离本发明所要求保护的范围的前提下，可对上文所述的实施例做出各种更改。例如，AGV 10可仅具有一个通过本发明的方法来使用的货叉对16。在该实施例中，货叉对16可通过侧向移动机构22来移动，以便能够将多个单独的装载物60放置在运输工具50的侧部54。在这种方式下，运输工具50一次能装载一件装载物60。若需要的话，AGV 10还可轮换运输工具50的用于放置装载物的侧部54。此外，本发明允许AGV 10以任何装载形式来装载运输工具50，例如，可将装载物从运输工具50的前部到后部并排地两两放置(如图4a所示的优选实施例)、将两件并排的装载物和位于中央位置的一件装载物从前部到后部构成交替的行(图4b)，或任何其它可构想到的布局。在装载物不对称的情况下，装载物可被设置为使一些装载物相对于其它装载物旋转一角度，如图4c(其中以60′表示的装载物从装载物60的队列旋转了90°)和图4d(其中装载物60排布成“针轮”布局)所示。在图4a至图4d所示的布局中，示出了矩形的装载物；然而，本发明可用于任何形状构成的装载物。

因为通过AGV 10来放置装载物在放置位置上的灵活性，所以可实现被装载的运输工具50的最优配置。在通常的布局中，运输工具50被装载成能够使空闲空间(即，无装载物的空间)量达到最小；然而，对于重型装载物，按这种配置则可能超过运输工具50的重量限制。在这种环境下，或者在运输工具50并未满载的另一情况下，运输工具50中装载物的布局可被设置成使装载物在运输工具50的运输期间的移动最小化。无论对于哪种情况，本发明的AGV 10和方法都可用于实现期望的对运输工具50的装载。

在卸下装载物之后，该导引系统将随后被用来引导AGV 10返回运输工具50的入口52外侧的大致相同的位置。一旦到达该位置，该导引系统将随后被用于引导AGV 10的行驶；例如拾取另一件装载物。如果使用履带轮，如在一优选实施例中所述的，履带轮被降低至再次接触地面，从而被第一导引系统、即惯性导引系统所利用。

在一个优选实施例中，当AGV 10由副导引系统引导时，主导引系统将继续追踪AGV 10的运动。这种持续的追踪使得能通过主导引系统来进行更精确的重新引导。

在向运输工具50上装载最后一批装载物60时，本发明使用浮动货叉16以便容易地将装载物60放置在运输工具的地板57上。更具体而言，当AGV放置装载物时，货叉16通过相对于货叉架17的竖向运动以及成角度的运动或倾移而浮动。通过设置上部槽36的倾斜的侧壁38，上部销48具有进行二维运动的空间，这与仅可能做一维运动的下部槽不同。当需要使货叉16倾移时，由于上部槽36中的货叉销48在一定限度内以受限的方式自由地进行二维运动，使得货叉尖端66能够进行竖向运动和成角度的运动，因此货盘槽74自身或支撑表面将驱使货叉16运动，并将提供合适的倾移量。在一些实施例中，当AGV 10确定将装载物60放在入口52附近时，例如将最后一批装载物60放在运输工具50上时，AGV 10可能在该过程中加入额外的步骤。更具体而言，随着AGV 10靠近装载物60，并且货叉16、具体地为货叉尖端66进入货盘72上的货盘槽74，升降机构18使货叉架17沿向下的竖直方向降低，从而货叉对16接合运输工具的地板57或者AGV的支撑表面，使得货叉销48被抬离槽32的下端46。由于货叉销48被抬离槽32的下端46，这使得上部销49自由地沿AGV 10的纵向轴线11移动。这种运动使货叉对16不但能够以浮动运动方式升高或降低，而且能够倾移或倾斜(angle)以使得即使AGV位于相对于运输工具的地板57(装载物在该地板上被放置或拾取)倾斜的支撑表面上，货叉对16、具体地为货叉的水平段62仍可以移动成基本上平行于运输工具的地板57，而不需要倾移升降机构18。通过使货叉16与运输工具的地板57(并进而与货盘槽的轴线)基本上平行，货叉尖端66可以容易地以最小的干涉进入货盘槽74中。在一些实施例中，因为货叉尖端66一直延伸到货盘槽74中，货盘72会具有足够的相对角度而使上货叉架表面63或下货叉架表面64两者中之一将接合货盘72。这种接合将迫使上部销49沿期望的方向渐增地移动从而使货叉16倾移来最小化摩擦接合，或者有时当货叉被插入货盘槽74中时，货叉会与货盘72强力接合而不具有浮动能力。一旦货叉对16完全插入货盘槽74中，AGV 10可如常地提升装载物，并且由于上部槽36的倾斜的侧壁38的作用，当AGV提升装载物时，装载物60的重量迫使货叉销48向下、具体地为迫使上部销49向下，从而限制了销48沿纵向轴线11的运动、具体地为限制了上部销49相对于轴线11的自由运动。因此，当装载物60被升高时，由于倾斜的侧壁38迫使销48(并进而迫使货叉16和装载物60)与AGV 10平齐，使得装载物60、具体地为货盘72将与AGV的支撑表面(例如装载埠的地板85的货台斜道)以相同角度倾斜。

运输工具50的卸载过程与上述装载过程非常相似。主要差异在于，难以确保待被拾取的装载物10处于该运输工具上的正确位置上，因此AGV 10必须被设计成能够补偿装载物60的位置的这种及其它的变化。优选的方法包括这一步骤：利用主导引系统将AGV 10引导至邻近运输工具50的位置，最优选的是引导至运输工具50的入口52处。在此处，副导引系统引导AGV10与装载物配合。如文上所述，可对AGV加以改动，通过在货叉16上或货叉16附近设置用来探测支撑装载物60的货盘72上的货叉槽74的光学传感器，来使得装载物的定位范围更宽。当AGV 10靠近运输工具50上的装载位置时，可开启这些光学传感器来探寻货叉槽74。基于探测的货叉槽74的位置，AGV 10将更改其行驶路径，或者优选地，可借助使货叉对16能够与AGV 10相独立地运动的货叉移动装置(即上文所述的侧向移动机构22和竖向滑动件15)来调整货叉16，以使货叉对16与货叉槽相互配合。

使用浮动货叉16来卸载运输工具50的过程与装载运输工具50的过程类似。货叉16被降低，以便插入货盘槽74中。若必要的话，该操作可由下文描述的用于感测地板57的倾角的方法来确定，AGV可以降低其升降机构18以使货叉16被推抵运输工具的地板57或AGV的支撑表面，使得销48被抬离槽32的下端46。如上文所述地使销48升高，导致上部销49沿AGV10的纵向轴线11自由移动。通过使货叉16相对于AGV 10的支撑表面自由地倾斜，AGV 10可以向前朝着装载物60移动，使得货叉16、具体地为尖端66进入货盘72上的货盘槽74。如果货叉尖端66(例如上货叉表面63和下货叉表面64)接合货盘72的任一部分，货叉16可浮动，从而移动销48远离槽32的竖直轴线33，以便在必要时与货盘槽74平齐。AGV 10可如常地向前驱动并拾取装载物60。在拾取装载物60的过程中，货叉16与AGV 10处于标准化状态。更具体而言，销48向下朝着AGV 10的支撑表面行进，使倾斜的侧壁38迫使上部销49到达纵向受限的位置。如下文所述，在一些实施例中，AGV通过使用倾移机构40和倾移传感器42来使升降机构18进一步倾移，以提供对极限角度(extreme angle)的进一步调整。然而，在本发明中，优选的是不使地板或支撑表面倾移或者度量地板或支撑表面的角度，而是通过使货叉16能够浮动并与运输工具的地板表面57配合，使货叉架和货叉能够相互作用、具体为使倾斜的侧壁38发挥其功能。一旦接合后，装载物60就能够被AGV 10的升降机构18提升。导引系统随后会引导AGV 10返回运输工具50的入口52之外的位置。此处，导引系统随后被用来引导AGV 10行驶到下一目的地。如果使用两个导引系统，当由副导引系统来引导时，优选的是前述导引系统继续追踪AGV 10的运动，从而使得能够由主导引系统来进行更精确的重新导引。

本发明的另一实施例允许使用主导引系统通过在第一AGV 10进入运输工具50之前确定运输行驶路径，而在运输工具50内进行导航。在确定运输路径时，系统可确定运输工具50相对于装载货台的偏斜量，以及运输工具入口的中央从装载货台埠82的中央偏移的任何侧向偏移量和相对于装载设施的地板的任何竖向的或角度的偏移量。在一些实施例中，系统还确定运输工具的地板和顶部两者中之一的位置和相对角度。如上文所述，在该优选实施例中，AGV利用惯性导引系统来引导AGV 10至待装载的运输工具50的入口52。运输工具50的入口52靠近运输工具50的门55。在运输工具50的入口52附近的AGV(例如通过使用具有移动光束激光或光学系统的传感器)扫描运输工具50、例如通过确定运输工具50的侧壁的位置，来确定AGV10的运输行驶路径。在一些实施例中，传感器也扫描运输工具的顶部58和运输工具的地板57两者中的至少其一。随着运输行驶路径被确定，主导引系统(例如惯性导引系统)能够被用来以与上述示例所描述的方式非常类似的方式装载或卸载运输工具50。因此浮动货叉16允许除最极端的角度之外的所有需要倾移升降机构时所包括的运动范围。通过利用该信息来倾移升降机构，这种范围的确定可为浮动货叉提供更大的运动范围(如必要的话)。然而，在该优选实施例中，借助浮动货叉，无需确定运输工具的顶部、地板的角度或竖向的偏移量。

AGV 10可使用单个传感器100或多个传感器，从运输工具50外侧来生成运输工具的50的内部的数字轮廓。在该替代性实施例中，在AGV 10的大部分进入由运输工具50形成的空腔(将在其内放置装载物60)之前，更具体的是在装载物60进入运输工具50之前，生成运输工具50的数字轮廓。在AGV 10进入运输工具50之前，生成运输工具50的数字轮廓来识别与预期的放置之间的偏差，例如侧向位移、运输工具50的偏斜、竖向位移和运输工具的地板57的倾斜角度，使AGV 10能容易地掌控到运输工具50内布置装载物60的最佳路径。更具体而言，由于操作(者)误差，当放置装载物60的运输工具50(或具体地为半拖车)返回到装载区域80时通常会偏离最佳位置，并且在侧向偏移或偏斜量方面也几乎从不准确相同地平齐。装载区域或货台80包括由装载货台的壁83限定的埠开口82，埠开口82比运输工具的宽度更大，以容许这种操作误差。然而，如图4e所示，在使用基本上占满运输工具50的宽度的装载物60的系统时，这种被容许的操作误差可能使AGV 10产生问题。运输工具50相对于装载设施地板85的移位也可能使AGV 10在装卸高装载物时产生问题。运输工具地板57相对于AGV的支撑表面的竖向移位以及倾斜角度也可能使AGV在运输工具50的入口52附近放装载物时产生问题。因此，在装载物60进入运输工具之前，AGV 10使用传感器100来生成运输工具50的轮廓，以便即使在运输工具50从预计位置侧向位移时(如图8所示)，AGV 10也能够在装载物不接触侧壁54的情况下进入运输工具50中。如图8所示，如果操作者使运输工具50正确对齐，则运输工具50的纵向轴线51会与预期的纵向轴线84对齐。然而，在图8中，运输工具50不仅在运输工具的开口52或入口处从预期的纵向轴线84侧向移位，而且还从预期纵向轴线84偏斜一角度。如图9-图11所示，运输工具还可相对于装载设施地板85或货台斜道86竖向地移位或倾斜一角度。

在该优选实施例中，使用传感器100来生成主导引系统所沿循的运输路径，从而消除了对第二导引系统的需求，但在一些情况下，将会使用第二导引系统。在该优选实施例中，AGV 10使用相同的导航系统以导航到位置A，并且沿着该运输路径导航。如上文所述，该导引系统可以是任何已知的系统，例如，惯性导引、线导、视觉导引、磁带导引、激光目标导引或激光导引，包括激光导引。然而，如果使用线导系统、磁带导引或激光目标导引，也应包括惯性导引系统、航位推算导引系统、视觉导引系统或激光导引系统来用于在运输工具中行驶。如前文所述，AGV 10将使用主导引系统来根据获得装载物60的需求进行操作，然后将AGV引导至运输工具50之外的位置(例如图8所示的位置A)处。

例如，为了能够在装载物60穿过运输工具50的开口52或入口之前，具有足够的操控空间使AGV自身与进入运输工具50的期望行驶路径对齐，同时使传感器位置最优化，如装载物60具有约三英尺的深度，并且AGV 10将其自身与运输工具50正确对齐所需的平均操控空间约为三英尺，则运输工具50之外的预期停止位置距入口52的距离为约六英尺或稍大于六英尺。如果传感器100未设在AGV上，可将位置A优选地设置在距该入口更远的距离处，以便能具有更大的操控空间，由此因为AGV在装载物60进入运输工具50之前从容地调整自身位置和行驶路径以与期望的运输路径相匹配，因此通常允许更高的速度，并由此缩短了装载时间。

如果AGV 10中不具有用于指示与配合到整个系统(AGV 10在该系统内运行)中的运输工具50的取向相关的、或与期望的计算出的运输路径相关的AGV信息的车载控制器或中央控制器，则AGV 10将生成关于拖车的图像、分布图或其它数字轮廓，据此可确定运输工具50的取向。在确定运输工具50的取向的过程中，重要的是开口52、具体地为开口52每一侧上的侧壁54从预期的位置(通常为装载埠84的中央)的偏移量大小，或者更具体地为侧壁54的位置，从而使得进入装载物60时不会接触侧壁54，并且还通过侧壁54确定拖车的角度或偏斜。虽然未作要求，但传感器100还可用于在装载空的运输工具时确定端壁56的位置，或者在如果运输工具被部分装满时用于确定到运输工具中任何货盘或装载物的距离。端壁56或任何已有的装载物的位置允许AGV 10或系统控制器计算AGV 10进入拖车放置第一装载物60所必须行驶的距离。在该优选实施例中，对运输路径的长度的计算允许AGV在降低装载物并虽后推到最终位置之前，行驶到拖车的更深处。通过使得在运输工具中推动装载物的距离最小化，使AGV 10上的电池电量(battery charge)在需要充电之前能持续更长的时间。然而，也可使用其它任选的方法来确定在放装载物60时(例如AGV 10已知拖车的大致长度和行驶的大致距离)AGV 10所必须行驶入拖车内的距离。

在确定AGV 10进入运输工具中的运输路径时，AGV 10通常会采集运输工具的数字轮廓，然后分析侧壁54，以确定大致沿运输工具的实际纵向轴线的行驶线路。更具体而言，AGV 10通常沿预期的纵向轴线84接近装载埠82至一位置。激光传感器100随后对运输工具50成像，以生成数字轮廓，从而确定一预期的行驶路径，该行驶路径通常沿循运输工具50的实际纵向轴线51。该实际纵向轴线通常通过将运输工具的侧壁54取算术平均来计算，以生成进入运输工具50的中央行驶路径。

当AGV 10位于位置A处时，如果传感器100设在该AGV上，则该AGV将停下来并通过传感器100描绘运输工具50的轮廓。如果位置A足够远离运输工具入口52，而使得位置A所处距离大于在装载物60进入运输工具50之前需要操控的最小距离，则AGV可能能够在不停下来的情况下利用传感器100描绘运输工具50的轮廓。图8中的位置A仅是指感测运输工具的内部和/或使AGV 10切换到沿循运输路径并操控到正确位置以沿循该运输路径的最理想位置，包括装载物60在不接触侧壁54的情况下进入运输工具中。因此，与前文所述的传感器20和30设于运输工具中的实施例相比，当在导引系统之间进行切换时，本实施例中传感器100完全处在运输工具之外，同时计算进入运输工具的新路线并进行切换以使用该路线。因此，如果传感器100设在AGV上，则到达位置A的第一AGV将获得运输工具50的数字轮廓。AGV或中央控制器使用该数字轮廓来计算适合于运输工具50所接收的类型的装载物60进入运输工具50的最佳路线(运输路径)和该装载物60的最佳放置方式。随后，AGV沿循该运输路径从位置A进入运输工具50，卸下装载物60，然后沿循该运输路径驶出运输工具50并返回位置A。在位置A处，AGV从该运输路径切换到该系统中使用的去往下一目的地的路线。

传感器100优选地为激光传感器，或者为能够生成运输工具的内部的图像的任何传感器，例如感测运输工具的开口52、侧壁54及端壁56。在某些情况下，尤其在将高的装载物装载到运输工具中时，传感器还可提供与运输工具的顶部(未示出)相关的信息，以确保AGV在进入运输工具中时装载物60的顶部与运输工具的顶部之间保持足够的间隙。如图6和图7所示，传感器居中地设置于AGV上并位于货叉对16之间。这种布置通常允许通过在装载物60之间进行探察来测量侧壁54以及测量运输工具50的顶棚高度。然而，传感器100可依据各种操作需求而设于其它位置。例如，某些工厂具有大型物体，例如桌台、设施或其它需使用比标准货盘的宽度或长度大一倍的货盘的装置。因此，如果货盘为两倍宽的货盘，为使传感器100能够探察到顶棚，或者如果AGV的货叉上设置两个两倍长度的货盘，为使传感器100能够探察到侧壁54，可利用AGV上的其它位置布置传感器100。

在优选实施例中，有关系统内运输工具取向，或者更具体地为从位置A进入运输工具并在卸下装载物后即返回到位置A的运输路径的信息被提供给将要到达的第二AGV。因为AGV已经获知所要沿循的、由之前的AGV加入系统的运输路径，所以当AGV切换其所沿循的路线时，AGV可经过位置A进入运输工具而不必停下来，或者甚至不必感测运输工具50。为了使效率达到最高，系统可在位置A之前就切换到期望的运输路径，以允许更多操控时间，并且通常允许以更大的速度操控AGV，这是因为AGV有更多的时间和距离来使其路线与期望的运输路径相匹配。例如，利用惯性导引系统将AGV导引到如图8所示的位置A。在AGV到达位置A之前或到达位置A时，中央控制器将期望的运输路径提供给AGV，AGV随后继续利用惯性导引系统使其自身与该运输路径对齐，随后沿循该运输路径进入运输工具中，并将装载物60放在适当的位置。AGV利用惯性导引系统沿循相反的路径返回到位置A，AGV在位置A处切换到去往新的目的地的路径。

当然，每个AGV包括传感器100和控制器，传感器100和控制器分别在首次或每次接近运输工具时生成数字轮廓并计算期望的运输路径，期望的运输路径通常为沿运输工具50的实际纵向轴线51来放置装载物60。随后每次AGV为放置装载物60而接近运输工具50；AGV或者可重新计算期望的行驶路径，或者可使用之前确定的行驶路径。通过使至少最前的两个或三个AGV计算所需沿循的路径，能够对运输路径以及数字轮廓取平均以获取更精确的路线。然而，当运输工具50装满装载物60时，每次在AGV进入之前的重新分析可能产生反效果，因为当传感器100安装在AGV上时，通常仅能探察到较少部分的侧壁，因此，由于仅有较少侧壁长度可供测量以获得数字轮廓，在重新计算时更为有可能将误差引入期望的行驶路径中。

作为可选择的步骤，当传感器100扫描拖车50内部时，传感器还可以扫描装载埠区域80内的固定物，以校准拖车在系统内的位置。更具体而言，AGV 10可行进到图8中的位置A，并且当扫描拖车50的内部时，其基于与位置A相距1/2英寸的装载货台壁83和装载货台埠82的位置来进行确定。AGV在行驶到运输工具50中并放置装载物之后将返回位置A；然而，当AGV返回位置A时，AGV将调整预期位置与实际位置之间的已有差异。因此，AGV 10能够容易地对位置进行重新校准，而无需额外的步骤或在系统内的其它位置处的校准。在第一实施例中，一旦确定了沿运输工具50的纵向轴线51的新的运输路径之后，AGV就使用其惯性导引系统行驶到拖车中并放置装载物60。通过使用惯性导引系统而非单独的或与之不同的导引系统，能够降低AGV的制造成本而不会丧失任何优点。然而，本发明也可使用多个其它导引系统，例如，航位推算导引系统、激光导引系统、视觉导引系统、磁带导引系统以及线导系统。在使用惯性导引系统时，回转仪相对于水平的平面运动而非竖向运动而进行变换，因此在AGV进入拖车50时，运输工具50相对于装载货台的任何竖向错位将不会影响惯性导引系统。本领域技术人员应认识到的是，在一些实施例中，每个AGV分别生成运输工具数字轮廓是有益的，例如消除任何校准的问题，或确保较高的装载物不会由于随着装载物重量的增大、运输工具下沉而接触运输工具的顶部。在一些实施例中，当期望在指定的位置处重新校准惯性导引系统时，可能期望生成运输工具以及装载区域80上的指定固定位置的数字轮廓，以提供AGV相对于该系统的校准。

本领域的技术人员应认识到的是，AGV通常向前行驶，而货叉和装载物60位于该车辆后部。因此，在到达图8中的位置A之前，AGV通常进行调转操控，以使装载物60或货叉16面向运输工具50。随后，若需要的话，AGV将感测运输工具以生成数字轮廓或运输路径，并行驶到运输工具50中，其中装载物60首先进入运输工具。在放置装载物60时，AGV从运输工具向位置A返回并在这些轮廓或系统之间切换，以使得车辆通常在离开运输工具时因为继续拾取下一件装载物而不减慢或停下来。在超过位置A的一些位置处，AGV将转过头来，使货叉处于车辆的后部。当然，在一些情况下，传感器100可设于货叉的相对侧上，以使传感器100能够获得清晰的视野，进而生成拖车的数字轮廓。在该实施例中，位置A将位于距入口52距离足够大的位置处，以便于AGV旋转180°而使其自身与运输路径对齐，并以装载物60首先进入的情况下进入运输工具50而不会碰触侧壁54。

当AGV致力于最大程度地放置装载物而为车辆装载时，AGV通常在到达其计算出的路径的终点时将装载物降下，并沿着运输工具的地板推动装载物走过剩下的距离。通过使用驱动轮上的电流传感器，可确定装载物何时与前一装载物接触，并将该装载物紧靠运输工具上的前一装载物放置。

在一些实施例中，系统可以不包括设在车辆上的传感器100，但作为替代，传感器可包含在装载货台上的那些不妨碍AGV 10通过、同时却能够充分地探察运输工具50内部的位置处。例如，传感器可设于每个装载埠外侧约六英尺处并面向运输工具的位置，使得在打开装载埠门和通向运输工具50的门时，传感器可自动地进行成像并生成包括运输工具50相对于预期位置的偏移和偏斜量在内的实际位置的数字轮廓。随后该更新的数字轮廓被载入中央控制器中，该中央控制器为每个AGV提供行驶路线或运输路径，因此省略了至少由第一AGV生成的运输工具的位置的数字轮廓以及随后更新中央控制器并确定AGV的行驶路径的步骤。因此，中央控制器可生成期望的行驶路径，并且AGV可使用其惯性导引系统行驶到位置A，该惯性导引系统使用标准数据轮廓来确定车辆行驶路径；并且由于在位置A处将数字轮廓从预期行驶路径切换到进入运输工具50的实际行驶路径，因此在到达位置A时，AGV继续前行而不停止，或者在大多数情况下甚至不减速地进入运输工具50。传感器(如果位于AGV车辆的外部)可设于装载埠区域80内或装载埠外，例如设于每个拖车的顶部之上或每个拖车之间。为了向AGV提供更新的数字轮廓，通常仅需侧向确定运输工具50的偏斜及偏移。

尽管在附图中示出的AGV为具有两组货叉的车辆，可用以将一对货盘运载到运输工具中，但在一些情况下可使用具有单组货叉的车辆，并可以为每次进入运输工具中的不同行程(pass)确定用于并排放置装载物的新的运输路径。

本发明对于货盘的每侧与运输工具的侧壁之间具有最小余隙的、极宽的装载物特别有利，在双货盘系统中尤其如此。使用计算出的运输路径，预期的是AGV 10进入运输工具并且装载物与每侧的侧壁之间小于1/2英寸，并且AGV行驶到放置装载物60的预计位置而不会碰到运输工具50的侧壁。

上述系统也可用于自动地卸载运输工具。卸载运输工具的过程基本上与上文所述的装载运输工具的过程类似。然而，在被紧邻运输工具50的开口放置的货盘完全填满的运输工具50中，AGV不必感测运输工具50来生成数字轮廓就可卸载该货盘。一旦第一货盘被移走，或者该运输工具50中不是满载的情况，AGV可以感测拖车的侧壁及位置，以确定运输工具50的偏斜和侧向偏移量。当连续地从AGV上放下装载物60时，每个后继的AGV可生成拖车的数字轮廓，以减小由于传感器100初始时在部分装载的运输工具上可能感测到的运输工具侧壁的量有限而引起的数字轮廓误差。随着各个货盘或装载物60被从运输工具50移走，传感器可探测到侧壁54的更多部分，从而生成更精确的数字轮廓。一旦之前的数字轮廓与随后的数字轮廓之间的误差低于一阈值水平，则系统可确定运输工具的偏斜及偏移量，以及每个后继的AGV的期望运输路径。为了因拖车上的货盘错位而在拖车内针对对齐情况进行一次微调，可使用本领域内公知的任何类型的货盘槽感测系统来对齐货叉，以使其配合到货盘槽中。在传感器100被设于距AGV较远(例如，悬挂在装载区域80的顶棚)的实施例中，在为运输工具卸载的过程中，传感器100可能能够探察装载物60的顶部，以生成运输工具内部的误差最小的完整数字轮廓，从而甚至在满载运输工具时也能精确确定运输工具的偏斜和侧向偏移量。当将传感器设于用于卸载运输工具的AGV车辆之外时，由于每个AGV均无需生成运输工具50的数字轮廓，因此提供了更为高效的系统。

当传感器100设于AGV上时，优选的是将传感器设于传感器可探察装载物60的下方或上方的位置。由于装载物60的类型在不同的设施之间可以是不同的，因此优选的是将传感器放置在车辆上的较低位置，以在装载物60的下方探察并感测运输工具50的内部。通常，这种布置为大约离地面至少4至6英寸，并且预期的优选位置为设于双货叉AGV上的AGV的(从一侧到另一侧)的近似中央位置，并且离地面约7.5英寸。当然，传感器可设于任何能够接收到运输工具50的侧壁54(优选地包括这些侧壁的端壁，其限定运输工具50的开口)的位置的可接受的读数的位置。借助设置在装载物60的正常承载位置下方的传感器100，在AGV车辆运动时，AGV可生成拖车50的数字轮廓，并由此可在不必使AGV停下来的情况下，切换到由位置A处的传感器提供的新的数字轮廓所确定的、更新的行驶路径。

如上文所述，利用传感器100来确定运输工具的地板57或运输工具的顶部58的相对定位，允许对运输工具的尾部装载，例如从运输工具50的入口向内的最后一对货盘或装载物60的装载做出额外的选择。虽然以上所述方法用于装载并卸载运输工具50的方法适合所有类型的运输工具，但是有时靠近运输工具50装载和卸载装载物60有困难。更具体而言，如图11-图19所示，如果支撑AGV 10的大部分的支撑表面相对于待放置或搬移的装载物60(具体地为货盘72)的表面倾斜一角度，由于货叉从货盘72移出或插入货盘72时，AGV 10上的货盘货叉16与货盘72干涉而发生困难。货盘72包括货盘槽74，货叉16插入货盘槽74以提升装载物。在装载物60被载送到期望的位置之后，在放下装载物之后货叉16从装载物60移出。当装载物60搁置在一表面上时，例如相对于搁置AGV 10的表面(例如图11-图19所示的装载埠地板85或货台斜道86)倾斜一角度的运输工具的地板57，AGV可能难以精确地放置装载物并随后确保AGV从货盘移出货叉时装载物保持在放置好的位置，或者当卸载运输工具50时，货叉插入货盘槽并拾取装载物60有困难。由于货盘槽74较窄，所以即使表面倾度的差异微小，货叉尖端66也可能接合货盘槽74的上、下表面两者中之一，同时水平段62的最靠近过渡区段68的部分接合货盘槽74的上、下表面中的另一个。从以上描述和所示的附图中容易理解的是，这种接合在运输工具50的入口或尾端52的操作期间会造成问题。更具体而言，在装载物深入运输工具时问题较小，因为随着AGV进入运输工具，轮12和14开始位于运输工具的地板57上，因此AGV支撑表面与装载物支撑表面相同。因此，从示例可看出，由于AGV试图将装载物放在运输工具的地板57上，同时AGV 10保持在货台斜道86或装载埠地板85上(该货台斜道86或装载埠地板85相对于运输工具的地板57倾斜一角度)，货盘，从门55或入口52向内的一个或两个货盘可能存在问题。

如上文所述，当AGV到达位置A时，传感器100扫描运输工具来确定运输工具的地板57或运输工具的顶部58两者中的至少其一。因为运输工具的顶部58和运输工具的地板57大体平行，所以AGV通常只需确定这些表面的其中之一来确定运输工具的地板57到装载埠地板85的相对高度，以及运输工具的地板57与装载埠地板85的相对角度。另外，当传感器100扫描运输工具50的位置时，可确定运输工具50与装载埠开口82或货台壁83的相对位置。由此，确定了运输工具50相对于货台壁83的位置，结合装载埠地板85到运输工具的地板57的相对角度和高度差，使AGV 10或系统控制器能够确定延伸到运输工具50中的货台斜道86的相对角度。如期望的话，AGV可进一步确定货台斜道86延伸到运输工具中的长度。因此，为使装载物60靠近运输工具50的尾端放置，系统将遵循上述导引系统，并确定运输工具的地板57到装载货台地板85的相对角度和相对竖向移位。如需要的话，AGV还确定货台斜道86的相对的位置和倾斜角度。

通过这种由AGV 10确定的运输工具50的相对定位，AGV 10进入运输工具50，且装载物60被提升到期望高度，以确保当AGV 10处于相对于运输工具的地板57倾斜一角度的倾斜支撑表面上时，货盘72不接触运输工具的地板57或运输工具的顶部58。随着装载物60处于期望的位置，AGV 10利用倾移机构40来使升降机构18或货叉架17两者中之一倾移。还可以设置倾移传感器42来确定升降机构18或货叉架17的相对倾移量。图11-图19示出的升降机构18被倾移，然而，本领域技术人员应认识到的是，在货叉架17倾移时，升降机构18可以保持固定。通过使升降机构18或货叉架17倾移，AGV 10可补偿AGV 10的支撑表面与货盘60的支撑表面的相对倾斜角度之间的差异。这种补偿允许AGV将装载物安全地放置在运输工具的地板57上，然后以最小的干涉移出货叉16，使得货叉16从货盘槽74的移出基本上不受干涉，从而使装载物60基本上不移动位置。

在将装载物60放在运输工具50中时，对于位于运输工具50之外或部分位于运输工具50中的AGV 10的支撑表面与运输工具地板57的相对位置之间的相对角度较大的情况，通过倾移机构40来使升降机构18或货叉架17倾移的操作中可能需要多重调整。更具体而言，例如对于与运输工具的顶部58具有最小间隙的高的装载物，可能需要对倾移机构40进行多重倾斜角度调整以便与AGV沿运输工具的纵向轴线的运动相协调。例如，随着AGV 10进入运输工具50，要求倾移机构40具有协调的倾移运动，具体为与AGV 10向前的运动相协调。因此，为装载具有最小间隙的装载物，货盘72进行一大致弧形的运动，使得装载物不会接合运输工具的顶部58或运输工具的地板57。因此，随着AGV 10向前深入到运输工具中，倾移机构40使装载物60渐增地倾斜，使得货盘72的前边缘不接触运输工具地板57。其后，货盘72被放置在运输工具的地板57上的期望位置。随后，在放置装载物60的过程中，货叉16降低，AGV倒退驶离运输工具50。由于货盘槽74中的间隙最小，货叉16通常也随着AGV离开运输工具而渐增地倾移，以确保货叉16不会接合货盘槽74。一旦货叉16基本上脱离货盘槽74，AGV可继续返回位置A，同时使倾移机构复位，具体而言，升降机构18和货叉架17两者中之一返回其基本竖向的位置。

如上文所述，货叉架17可包括槽32，如附图中所示，槽32允许货叉16上、下浮动以及倾移浮动。通过将上述浮动货叉与上述倾移方法结合来放置装载物，提供了额外的运动范围。通过使货叉16能够进行一定程度浮动，可减少从货盘槽74顺利地移出货叉16所需的调整的数量。由于货叉16自由地竖向移动并倾移有限的距离，因此AGV可以无需进行任何升降调整，而仅需进行倾斜调整。

如上文所述，设于AGV上的控制器或者系统控制器可测量AGV支撑表面与运输工具的地板57之间的相对角度，以确定当AGV进入和离开运输工具50时，装载物60或货叉16需要的倾移量，并且若必要的话，确定与AGV的运动相协调的货叉16运动。这样确保了运输工具50的尾端装载或最靠近入口的装载物的装载能够顺利及高效地进行，并避免了当AGV 10在运输工具50的入口52装载时装载物的位移或错位。上文所述的系统也可如图中所示地反向布置，以改善对运输工具50的卸载。更具体而言，因为AGV使货叉16伸入到运输工具50的入口52或尾端的至少第一装载物60上的货盘槽74中，AGV可利用已确定的运输工具50的相对定位并使用倾移机构40来对齐货叉16，以防止货叉16在货盘槽74内受到干涉。AGV还可随着货叉16进入货盘槽74而协调货叉16的运动，以确保随着AGV向前移动，货叉16不会接触货盘72。预期的是，传感器100在测量位置A处测量被装载装载物的运输工具50时，因为装载物60可能与测量运输工具的地板57发生干涉，传感器将需要测量运输工具的顶部58。当然，在一些实施例中，传感器设于装载埠门外或延伸出运输工具的装载区域87的装载设施之外，并用于确定运输工具50的相对定位，由此消除了由单独的AGV 10来扫描运输工具的需求。设在该设施内而非设在AGV 10上的传感器100测量运输工具50的地板或顶部两者中之一，并与AGV或系统控制器通信。利用这些外部扫描器可与中央处理器通信，该中央处理器通信确定运输工具相对于装载埠设施的位置，并以必要的信息更新AGV，以使其正确地放置装载物并且装载及卸载最靠近入口52的装载物。

以上的论述揭示和描述了本发明的示例性实施例。通过参阅上文的论述、附图和权利要求书，本领域技术员应容易从认识到的是，在不背离由随附的权利要求书限定的本发明的实际设计思想和公正的范围的情况下，可对本发明进行各种更改、变化及变型。

Claims (25)

1.一种具有纵向轴线的物料搬运车辆，所述车辆包括：

货叉架；以及

一对货叉，其联结到所述货叉架，并且其中所述货叉能够相对于所述货叉架进行沿竖向的和成角度的运动。

2.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉在无来自AGV的输入的情况下自由地进行竖向的和成角度的运动。

3.如权利要求1所述的车辆，其中所述成角度的运动与来自所述车辆的输入无关。

4.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉免于与AGV直接相互作用。

5.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉架包括至少一个上部槽，所述上部槽具有相对于所述上部槽的纵向轴线倾斜的多个侧面。

6.如权利要求5所述的车辆，其中所述上部槽的形状为三角形。

7.如权利要求6所述的车辆，其中所述上部槽包括具有一半径的下端，并且其中所述货叉包括与所述槽相配合的货叉销，以及其中所述货叉销的半径基本上与所述下端的所述半径相同。

8.如权利要求5所述的车辆，其中所述上部槽的形状为V形。

9.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉架包括下部槽，所述下部槽具有基本上平行的多个侧壁和一下部槽轴线，并且其中所述下部槽具有一宽度。

10.如权利要求9所述的车辆，其中所述货叉包括配合在所述槽中的销，其中所述下部槽的宽度被设计为允许所述销沿所述轴线自由滑动并且基本上限制所述销远离所述轴线的运动。

11.如权利要求5所述的车辆，其中所述上部槽包括大致沿循由上部侧面之间的中间点形成的线定位的上部槽轴线，并且其中所述货叉架包括具有基本上平行的侧壁的下部槽和沿循下部侧面之间的中间点的下部槽轴线，以及其中所述上部轴线和所述下部轴线平行。

12.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉架包括至少一个上部槽和至少一个下部槽，并且其中所述货叉包括构造为在所述上部槽内至少部分地移动的至少一个上部销和构造为在所述下部槽内移动的至少一个下部销。

13.如权利要求12所述的车辆，其中所述销将所述货叉联结到所述货叉架。

14.如权利要求12所述的车辆，其中所述车辆包括用于使所述货叉架从AGV的支撑表面竖向移动的柱杆，并且其中当所述货叉从所述AGV的支撑表面充分地移动时，所述上部销相对于所述货叉架的沿竖向的和成角度的运动被限制。

15.如权利要求12所述的车辆，其中所述车辆包括用于使所述货叉架从AGV的支撑表面竖向移动的柱杆，并且其中当所述货叉架被沿竖向充分地降低时，所述销远离所述上部槽上的下表面竖向地移动，并且所述销能够相对于所述货叉架成角度地运动。

16.如权利要求15所述的车辆，其中所述上部槽包括一对侧壁和一下端，以及其中所述侧壁向外远离所述上部轴线地延伸并且非常接近所述下端。

17.如权利要求1所述的车辆，其中所述货叉架包括具有下部轴线的下部槽，并且所述货叉包括下部销，其中所述销基本上被限制成仅在所述下部槽内竖向地移动，以及其中所述槽包括限制所述销沿所述下部轴线的竖向运动的上端。

18.一种自动导引车辆(AGV)，包括货叉架，该货叉架具有上部槽和下部槽，每个所述槽具有纵向轴线，并且其中所述上部槽具有向外远离所述纵向轴线地延伸的多个倾斜的侧面。

19.如权利要求18所述的AGV，其中所述上部槽的倾斜的侧面在所述上部槽的下端更为接近所述纵向轴线。

20.如权利要求18所述的AGV，还包括联结到所述货叉架的货叉，所述货叉包括配合在所述槽内的销，并且随着所述AGV提升所述货叉，所述槽和销协作以渐增地限制所述货叉相对于所述货叉架的成角度的运动。

21.一种用于物料搬运车辆的货叉架，所述货叉架包括下部槽和上部槽，其中各个所述下部槽和上部槽包括竖向轴线，并且其中所述下部槽包括与所述竖向轴线大致等距离的多个侧壁，以及其中所述上部槽包括向上远离所述竖向轴线地延伸的多个倾斜的侧壁。

22.如权利要求21所述的货叉架，还包括一对货叉，所述一对货叉包括用于将所述货叉联结到所述货叉架的销。

23.如权利要求21所述的货叉架，其中所述销可动地联结在所述槽内。

24.如权利要求23所述的货叉架，其中随着装载物承载到所述货叉，所述货叉的运动被所述槽限制。

25.一种用于接合由相对于AGV倾斜的运输工具地板支撑的装载物的方法，所述AGV由相对于所述运输工具地板倾斜的表面支撑，并且其中所述AGV包括货叉架和具有水平装载部的货叉，所述货叉不通过所述AGV与所述货叉的直接相互作用就能够相对于所述货叉架移动，所述方法包括如下步骤：

引导所述AGV至一接合位置，并且其中所述货叉的水平部分与所述AGV的支撑表面基本上平行；

降低所述货叉架直到所述货叉首先接合所述地板；以及

继续降低所述货叉架直至货叉相对于所述货叉架进行沿竖向的和成角度的运动，直到其水平承载部分与所述运输工具地板基本上平行为止，其中所述AGV未直接对所述货叉施加任何成角度的运动。

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