Роботизированное грузовое транспортное средство

Полезная модель относится к области робототехники, а именно к роботизированным транспортным средствам промышленных, транспортных, строительно-дорожных, военных и сельскохозяйственных роботов.
Из уровня техники известен автоматизированный логистический робот, содержащий несущий корпус с блоком аккумуляторных батарей, соединенный с контроллером навигации и с запоминающим устройством, пассивное и приводное активное шасси. Причем контроллер навигации выполнен в виде микропроцессора, соединенного с широкополосным датчиком измерения магнитного поля Земли, при этом микропроцессор выполнен с возможностью сравнения текущего значения магнитного поля с записанным в запоминающем устройстве, определения отклонения текущего значения магнитного поля от записанного в запоминающем устройстве и управления автоматизированным логистическим роботом на основании определенного отклонения. Автоматизированный логистический робот дополнительно содержит камеру машинного зрения, соединенную с контроллером навигации, а также дополнительно содержит лазерную систему безопасности, соединенную с контроллером навигации и выполненную с возможностью сканирования пространства вокруг робота и определения окружающих препятствий, их размеров, азимута и расстояния до них (Патент RU 170172 U1, 18.04.2017).
Главным недостатком данного технического решения является возможность передвижения только по заранее записанным маршрутам, система технического зрения в составе данного аналога предназначена только для считывания штрих-кодов, идентифицирующих участки маршрута. Как следствие, данное техническое решение не может использоваться на дорогах общего пользования.
Из уровня техники известны система и способ, позволяющие автономному транспортному средству отслеживать желаемый путь, планировать непрерывный путь, чтобы вернуться на желаемый путь, когда транспортное средство отклоняется от желаемого пути. Непрерывный путь определяется на основе положения транспортного средства, желаемого пути и дальности просмотра. Предварительное расстояние - это расстояние до желаемого пути, в пределах которого сходятся непрерывный путь и желаемый путь. Расстояние предварительного просмотра может варьироваться в зависимости от скорости автомобиля. В одном варианте осуществления настоящего изобретения непрерывный путь определяется как пятый полином (US 5684696 А, 04.11.1997).
Раскрытое в вышеуказанном источнике информации техническое решение представляет собой интегрированную систему определения местоположения и навигации транспортного средства, которая используется повсюду и преодолевает многие ограничения, присущие традиционной технологии в области позиционирования и навигации, и, таким образом, обеспечивает высокоточное и автономное определение местоположения и навигацию транспортного средства.
Главным недостатком данного технического решения является возможность передвижения только по заранее записанным маршрутам при помощи навигационной системы, система технического зрения в составе данного аналога предназначена только для определения расстояния до оптимального маршрута при отклонении от заданного маршрута. Как следствие, данное техническое решение не может использоваться на дорогах общего пользования.
Из уровня техники известно техническое решение, в котором предусмотрена система управления автоматизированным управляемым транспортным средством. Система включает в себя путь наведения, управляемое транспортное средство, устройство захвата изображения и операционный блок. Путь навигации направляет транспортным средством. Управляемое транспортное средство движется по маршруту навигации и ориентируется по нему, перемещается в зоне видимости наведения после отклонения от маршрута наведения. Устройство захвата изображения захватывает изображение, связанное с областью управления обзором. Изображение, связанное с областью управления обзором, по меньшей мере, включает в себя изображение области управления обзором. Операционный блок определяет, отклоняется ли управляемое транспортное средство от траектории наведения, и вычисляет информацию о местоположении управляемого транспортного средства в зоне наведения обзора. Когда управляемое транспортное средство отклоняется от маршрута наведения, операционный блок направляет управляемое транспортное средство в соответствии с изображением, связанным с областью наведения (US 9207676 В2, 08.12.2015).
Главным недостатком данного технического решения является не возможность определения препятствий в слепой зоне устройства захвата изображения, что может привести к созданию аварийной ситуации при передвижении управляемого транспортного средство. Установка устройств захвата изображения, как правило, осуществляется в высшей точке транспортного средства, для обеспечения максимального угла обзора.
Однако такое расположение устройств захвата уменьшает угол обзора непосредственно перед транспортным средством.
Кроме того, указанные видео системы для обеспечения работоспособности должны передавать в блок управления изображение без каких-либо графических изъянов, обусловленных возможным загрязнением оптических линз входящих в конструкцию видео системы, поскольку при эксплуатации управляемого транспортного средства возможно их загрязнение, что неблаготворно сказывается на передвижении управляемого транспортного средства, могут создаваться визуальные помехи, которые будут восприниматься блоком управления как препятствия.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства роботизированного грузового транспортного средства, которое не имело бы недостатков известного уровня техники.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в обеспечении возможности безопасного передвижения роботизированного грузового транспортного средства за счет одновременного использования информации, получаемой от блока технического зрения с исключением неверной информации, получаемой от блока технического зрения, обусловленной его загрязнением, и ультразвуковых датчиков.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в роботизированное грузовое транспортное средство характеризуется тем, что содержит раму, пассивное и приводное активное шасси, аккумуляторную батарею, инвертор, электродвигатель и редуктор, при этом рама выполнена с вертикально возвышающейся частью, на которой неподвижно закреплен корпус модуля сервисного оборудования, выполненный из радиопрозрачного материала, в передней нижней части корпуса закреплены два ультразвуковых датчика, а в верхней части корпуса на раме закреплен блок оптических стереокамер, направленный по ходу движения, и две очищающие пневмофорсунки, и две очищающие гидрофорсунки, направленные на блок оптических стереокамер, при этом на каждой боковой верхней части корпуса закреплена оптическая камера заднего обзора, направленная под углом от продольной оси роботизированного грузового транспортного средства, а в каждой боковой нижней части корпуса закреплен один ультразвуковой датчик, при этом внутри корпуса закреплен бортовой компьютер управления и контроллер, на задней нижней части рамы закреплен блок оптических стереокамер и два ультразвуковых датчика, а на задней верхней части рамы выполнен защитный выступ для защиты блока оптических стереокамер.
Кроме того, рама выполнена из сваренных между собой металлических полых балок разного сечения.
Кроме того, аккумуляторная батарея закреплена на раме при помощи выдвижных салазок.
Рама в составе заявляемой полезной модели представляет собой сваренную из полых металлических балок конструкцию, с целью распределения нагрузок и обеспечения необходимой прочности конструкции. Также рама позволяет закреплять основные узлы, а вертикальное возвышение в передней ее части, позволяет закрепить корпус, выполненный из радиопрозрачного материала, который в свою очередь является защитой для камер переднего, заднего и бокового обзора закрепленных на раме. Расположение камер на вертикально возвышающейся части обусловлено необходимостью их установки в месте, обеспечивающем максимальный обзор окружающей обстановки, что позволяет устранить так называемые «слепые зоны», присущие на сегодняшний день грузовым транспортным средствам, использующим для автоматического управления системы технического зрения.
Применение радиопрозрачного материала (например, пластика и т.п.) для изготовления корпуса модуля для установки сервисного оборудования обусловлено возможностью установки в данный модуль средств беспроводной передачи информации, что позволяет осуществлять удаленный контроль, а также диспетчеризацию для управления транспортным средством.
Бортовой компьютер управления в составе корпуса модуля для установки сервисного оборудования позволяет вести сбор и анализ данных, поступающих от оптических камер и ультразвуковых датчиков в составе роботизированного грузового транспортного средства с целью отслеживания окружающей обстановки и собственного положения, путем детекции и распознавания препятствий, элементов дорожной инфраструктуры (знаков, пешеходных переходов, дорожных блоков и пр.), сегментации дорожного полотна, детекции дорожной разметки, что позволяет осуществить автономное управление роботизированного грузового транспортного средства.
Применение в конструкции ультразвуковых датчиков позволяет существенно повысить безопасность, поскольку они обеспечивают детекцию объектов в непосредственной близости от роботизированного грузового транспортного средства, где находятся слепые зоны видео камер, а по мере удаления от транспортного средства информация поступает от видеокамер, где зона действия ультразвуковых датчиков не существенна.
Пневмо- и гидрофорсунки расположены по направлению к блоку оптических стереокамер и обеспечивают очистку от дождя, пыли и других загрязнений, возникающих в процессе эксплуатации, что обеспечивает безопасность передвижения, поскольку исключаются визуальные помехи, которые могут привести к возникновению аварийных ситуаций при функционировании заявляемой полезной модели.
Кроме того, на задней верхней части рамы выполнен защитный выступ, который обеспечивает сдвиг зоны разрежения воздуха дальше от блока оптических стереокамер, за счет аэродинамических завихрений, что обеспечивает защиту блока оптических стереокамер от загрязнения и повреждений расположенного на задней нижней части рамы.
Контроллер верхнего уровня в составе корпуса модуля для установки сервисного оборудования осуществляет контроль и управление узлами роботизированного грузового транспортного средства, предназначенными для подачи бортового электропитания (аккумуляторная батарея, инвертор), приведения ее в движение (электродвигатель, приводным активным шасси).
Тяговый электродвигатель с редуктором реализованы с механической характеристикой крутящего момента, имеющего величину, достаточную для реализации тягового усилия транспортного средства, максимально возможного по сцеплению ведущих колес приводного активного шасси с грунтом (с поверхностью трассы движения).
Указанные признаки как независимого, так и зависимых пунктов формулы данного технического решения, находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом, поскольку их реализация обеспечивает создание роботизированного грузового транспортного средства, характеризующегося обеспечением безопасного передвижения на основе информации получаемой от системы технического зрения и ультразвуковых датчиков, а также возможности очистки видео камер при помощи пневмо- и гидрофорсунок как на закрытых участках (на территориях промышленных предприятий), так и на открытых дорогах общего пользования.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что варьируя количеством видеокамер и ультразвуковых датчиков, можно обеспечивать большую точность определения объектов, а также дублирование их функций при выходе тождественных элементов из строя.
Реализация признака, характеризующегося применением выдвижных салазок в качестве основания для крепления аккумуляторной батареи, обеспечивает ее выдвигание за пределы рамы для осуществления возможности проведения ремонтных работ без полного демонтажа с заявляемого технического решения.
Общей целью наличия салазок является уменьшение квалификационных требований к работникам при установке и замене аккумуляторной батареи, а также сокращении времени на установку и замену тяговой аккумуляторной батареи.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 - изображена рама роботизированного грузового транспортного средства.
На фиг. 2 - вид спереди роботизированного грузового транспортного средства.
На фиг. 3 - вид сбоку роботизированного грузового транспортного средства.
На фиг. 4 - вид сзади роботизированного грузового транспортного средства.
На фиг. 5 - вид сбоку роботизированного грузового транспортного средства без внешней обшивки.
Роботизированное грузовое транспортное средство содержит:
1) Рама;
2) Вертикально возвышающаяся часть рамы;
3) Корпус модуля для установки сервисного оборудования;
4) Блок оптических стереокамер;
5) Оптические камеры, установленные на боковых частях корпуса;
6) Блок оптических стереокамер, установленных в задней нижней части рамы;
7) Ультразвуковые датчики (сонары);
8) Защитный выступ;
9) Аккумуляторная батарея;
10) Электродвигатель;
11) Инвертор.
В предпочтительном варианте осуществления данного технического решения взаимное расположение узлов роботизированного грузового транспортного средства реализовано следующим образом.
Ультразвуковые датчики (7) закрепляются в передней части вертикально возвышающейся части рамы (2) на корпусе модуля для установки сервисного оборудования (3), блок оптических стереокамер (4) установленный на возвышающейся части рамы. В блоке со стереокамерами устанавливается четыре видеокамеры. Также ультразвуковые датчики (7) установлены в боковых частях на корпусе модуля для установки сервисного оборудования (3) по одному с каждой стороны и два ультразвуковых датчика (7) установлено в задней нижней части рамы (1). Оптические камеры заднего обзора выполнены в двух местах: оптические камеры (5) верхнего расположения на боковых частях корпуса (3) роботизированного грузового транспортного средства, контролирующие окружающую обстановку и состояние груза и его крепления к грузовой платформе транспортного средства, и в задней нижней части рамы (1) расположен блок оптических стереокамер (6).
Взаимное расположение элементов конструкции заявляемой полезной модели, а именно высота установки блока оптических стереокамер (4) и (6), оптических камер (5) и ультразвуковых датчиков (7) обеспечивают максимальный обзор роботизированного (высокоавтоматизированного) транспортного средства, что абсолютно полностью позволяет устранить так называемые «слепые зоны», присущие на сегодняшний день всем известным грузовым транспортным средствам.
Защита от брызг и пыли блока оптических стереокамер (6) при эксплуатации роботизированного грузового транспортного средства является выступ (8) в верхней задней части рамы (1), предотвращающий попадание загрязняющих веществ на стекло оптических стереокамер.
Аккумуляторная батарея (9) располагается на специальных направляющих, выполненных в виде салазок на подшипниках качения. В центральной части рамы крепится направляющая часть салазок, таким образом, чтобы задвигание и выдвигание самой аккумуляторной батареи осуществляется через левый борт заявляемого транспортного средства. При этом на салазках имеются ограничители, закрепленные в салазках и выполняющих функцию ограничения выдвигания тяговой аккумуляторной батареи из салазок для проведения ремонта и обслуживания самой тяговой аккумуляторной батарей без полного демонтажа с заявляемого транспортного средства. Общей целью наличия салазок является уменьшение квалификационных требований к работникам при установке и замене тяговой аккумуляторной батареи, а также сокращении времени на ее установку и замену.
Для специалистов в данной области техники также очевидно, что кроме описанного варианта роботизированного грузового транспортного средства возможны также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле заявляемой полезной модели.
Таким образом, устройство роботизированного грузового транспортного средства обеспечивает возможность безопасного передвижения роботизированного грузового транспортного средства за счет одновременного использования информации, получаемой от блока технического зрения с исключением неверной информации, получаемой от блока технического зрения, обусловленной его загрязнением, и ультразвуковых датчиков, как на закрытых участках (на территориях промышленных предприятий), так и на открытых дорогах общего пользования.