用于自动卡车及牵引拖车的自动操作和处理的系统和方法技术方案

提供了一种用于在堆场环境中操作自动驾驶车辆(AV)堆场卡车的系统和方法。处理器促进了AV堆场卡车的自动运动和堆场内拖车的连接和断开。多个传感器与处理器互连，所述传感器感测堆场中的地形和物体并帮助自动连接到拖车或从拖车上断开。服务器与处理器无线互连，并跟踪AV堆场卡车围绕堆场的运动，并确定连接和断开拖车的位置。当车门站靠近拖车时，车门站解锁/打开拖车门，并通过夹具等将拖车门固定在打开位置。该系统还计算拖车的高度，和/或拖车的起落架是否位于地面，并与牵引座交互操作以改变高度，还确认是否安全停靠以允许用户手动控制，以及确定最佳充电时间。还提供倒车传感器/安全自动的止动器和联运集装箱组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动卡车及牵引拖车的自动操作和处理的系统和方法
本专利技术涉及自动驾驶车辆，更具体地，涉及例如用于在运输设施、生产设施或其它堆场内搬运货物，或用于在运输设施、生产设施或其它堆场之间运输货物的自动驾驶卡车及其拖车。
技术介绍
卡车是现代商业中的重要组成部分。卡车利用其较大的内部空间跨大陆运输材料和商品。这些商品在生厂厂家、港口、分销商、零售商和最终用户等的各种设施中进行装卸。大型陆运(Largeover-theroad，OTR)卡车通常由牵引车(tractor)或驾驶室单元(cabunit)以及单独的可拆卸拖车组成，拖车由挂接系统可拆卸地连接在驾驶室，其中，所述挂接系统由所谓的牵引座(fifthwheel)和主销(kingpin)组成。更具体地，沿拖车底部前端形成有主销，而驾驶室包括牵引座，牵引座包括垫和用于主销的接收槽。由于在公路上需要经过弯道，因此在连接时，主销以允许拖车相对于驾驶室轴向旋转的方式跨入牵引座的槽中。驾驶室提供动力(例如通过发电动机、气动压力源等)来驱动其自身和连接的拖车。因此，在驾驶室和拖车之间形成有多个可移除的连接用来输送电力和气动压力。气压通常与驾驶室本身(单独)的制动系统结合来用于操作紧急制动器和行车制动器。电力为内部照明、外部信号灯和行车灯、升降门电动机，起落架电动机(如有)等提供功率。在整个现代陆运时代中，连接电气和气动线路、升降起落架、操作拖车后平开门(swingdoor)，以及检查车辆都是由驾驶员手动完成。例如，当需要连接驾驶室和拖车时，在倒车至拖车以将卡车牵引座连接到拖车主销之后，需要驾驶员离开驾驶室来完成所有这些操作。更具体地，驾驶员必须摇起起落架以使主销落入牵引座与其完全接合，并爬至驾驶室底盘后部，从驾驶室后部用手抓住一组可伸缩的软管和电缆组(输送空气和电力)，并将它们固定至拖车车身前部的相应连接组件上。当断开拖车与驾驶室时，该过程正好相反。也就是说，操作员必须爬上并断开软管/电缆，将它们放置在适当的位置，然后摇下起落架以使主销升起从而脱离与牵引座的接合。假设要卸载拖车(例如，在倒车进入装货站台后)，驾驶员需要走到拖车的后部以解锁拖车的平开门，将其向后旋转270度，然后(通常)将每个门固定到拖车的侧面。对于不同类型的拖车，后门可能是被卷起(而不是平开)的，和/或使用其他方法来实现拿取货物。其他设施，例如装货站台报警系统、防止拖车意外滚动的止动器，以及将拖车锁定在站台的锁定机构，都需要人为操作和监控以确保正常功能和安全。当卡车和拖车倒车时，因它们较大的长、宽、高会形成极大盲点，存在很多类似的安全隐患。卡车运输所具有的进一步挑战在于联运业务，即使用堆场卡车在各种运输方式之间运送集装箱。更具体地，在轨道堆场中，必须以特定的顺序和方向(当门在后面时，朝向为从前到后)在轨道车和拖车之间移动集装箱。同样，在从船上卸下集装箱的码头堆场中作业时，顺序和方向也很重要。多年来，已经提出了许多解决方案来实现上述一个或多个过程的自动化，从而减少驾驶员的劳动。然而，无论这些解决方案在理论上多么有效，卡车运输业仍然依赖于上述手动方法来连接和断开拖车和牵引车/驾驶室。随着自动驾驶车辆的出现，人们希望对于传统上或出于便利而手动操作的多种功能进一步实现自动化。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于将拖车与卡车驾驶室(牵引车)连接或从其断开的系统和方法克服了现有技术的缺点，该系统和方法增强了过程的整体自动化并减少了人工干预的需要。该系统和方法尤其适合在自动驾驶运输环境中使用，例如运输场、港口、制造中心、配送中心和/或综合仓库，在上述环境中，运输车辆的操作范围和路线受到限制并且运输车辆高密度地进出和环绕设施。通常使用陆运驾驶室或卡车(可通过柴油、汽油、压缩气体、其他内燃燃料和/或插电式充电的电力和/或燃料/电力混合动力布置来驱动)来将此类拖车从相应地点牵引出并分派至其他相应地点。设施内的驾驶室或卡车(被称为“堆场卡车”)可以由电力或其他理想的(例如内燃)燃料源提供动力，在各种实施方式中的非限制性示例有清洁燃烧燃料。通过实现各种系统的自动化来促进堆场卡车(在本文中被称为“自动驾驶车辆(autonomousvehicle)”或“AV”堆场卡车)以及其他AV卡车和牵引车的实质上的自动操作。本文的系统和方法实现了这种自动化。作为非限制性示例，挂接操作，包括通过卡车实现的制动/电力服务与拖车的连接都是自动的。另外，拖车门(例如，平开门)的打开和关闭是自动的。堆场中的拖车识别和与此类拖车相关的导航是自动的，并且，拖车停靠和离开时的安全机制和操作也是自动的。可以控制用户进入卡车，并且可以通过自动方式执行安全测试-包括但不限于确保安全挂接的牵引测试。同样，牵引座的升高和验证拖车起落架是否脱离地面也是自动的。在一实施例中，至少紧急制动气动线路的连接是通过相互接合的连接结构来实现，该结构由引导结构和基座连接器组成，其中，引导结构安装在驾驶室，并且是圆锥形或倾斜的，位于机械手或延伸部的远端，基座连接器位于拖车主体的前面/前壁，其具有相应的接收形状，并且用于使使驾驶室引导结构居中并对准，从而在完全接合时，完成驾驶室与拖车之间的空气连接，并且(至少)可以通过驾驶室提供的压力来驱动紧急制动器。在另一实施例中，安装在驾驶室上的引导结构可包括用于关闭驾驶室和拖车之间的电源电路的一个或多个电连接器。该连接布置还可以适于在驾驶室和拖车之间互连行车制动线路。可以使用安装板来提供拖车上的连接，当安装板进入设施时，安装板使用(例如)与拖车底部的狭槽接合的夹具来可拆卸(或永久)地连接到拖车的前面。可替代地，可以采用相互接合的织物(例如，钩环、3MDual-LockTM)、紧固件、磁片或纽扣等来可拆卸地固定安装板。该板包括基座连接器和具有接头(例如气动接头)的软管，所述接头适于接合至拖车上的标准软管接头。在另一实施例中，气动或液压可扩展(伸缩)臂固定在堆场卡车驾驶室后面的可横向移动的线性致动器上。此外，较小的第二气动/液压活塞被固定在较大臂的基座和底部，以使臂可以升降。臂的末端是一个垂直的枢轴或腕(用于垂直对齐)，枢轴或腕具有可以夹持(并恢复)耦合设备的电夹持设备或手，耦合设备被部署到拖车上相应形状的接收器上。耦合设备还具有一个(或多个)侧面安装的空气软管，用于从堆场卡车传递气压以连接到拖车。集成的电源(和通信线路)与空气软管配对，从而驱动标准软管接头上的套环(锁)将耦合设备与接收器配对。此外，通过耦合设备输送的电功率也可以向拖车系统提供功率(如上所述)。为了帮助手臂进行自动测距和对齐，相机和激光测距设备也被安装在夹持机构或夹持手上。当夹持手将耦合设备(带有相关的空气软管和电气连接)输送到接收器，并且检测到充分的空气连接时，就开始释放夹持状态，并且耦合设备保持在接收器中，并且，考虑到拖车间隙(clearance)而使臂退回至驾驶室。可以通过使用相互接合的织物带或片材(例如工业级钩环材料和/或Dual-LockTM可重新闭合紧固件，或例如磁片等的类似材料)作为现场(或永久固定)可拆卸连接装置将拖车上的接收器安装在拖车前面的首本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将卡车上的至少一条服务线路自动连接到拖车的系统，其特征在于，包括：/n拖车上的接收器，其永久或临时固定在所述拖车上，所述接收器与气动线路和电气线路中的至少一个互连；/n耦合器，当所述拖车接近或被挂接在所述卡车上时，所述耦合器由机械手的末端执行器操纵以寻找并接合所述接收器；以及/n处理器，其响应于所述接收器的位置而移动所述机械手，由此使所述耦合器与所述接收器对准并接合，从而完成所述卡车和所述拖车之间的电路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180221 US 62/633,185;20180605 US 62/681,044;20181.一种用于将卡车上的至少一条服务线路自动连接到拖车的系统，其特征在于，包括：
拖车上的接收器，其永久或临时固定在所述拖车上，所述接收器与气动线路和电气线路中的至少一个互连；
耦合器，当所述拖车接近或被挂接在所述卡车上时，所述耦合器由机械手的末端执行器操纵以寻找并接合所述接收器；以及
处理器，其响应于所述接收器的位置而移动所述机械手，由此使所述耦合器与所述接收器对准并接合，从而完成所述卡车和所述拖车之间的电路。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述末端执行器被安装在以下中的至少一个上：(a)沿至少两个正交轴移动并且具有向后延伸的臂的框架；(b)多自由度机械臂；以及(c)具有旋转关节的线性致动器驱动臂，以使所述末端执行器同时实现向后伸展和高度调节。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述线性致动器驱动臂被安装在所述卡车底盘上的横向移动基座上。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，附接到所述末端执行器的所述旋转关节包括用于在所述耦合器中保持预定角度的旋转致动器。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耦合器包括被致动的快速断开式接头，其适于选择性地且密封地固定至所述接收器中的连接器。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，
所述被致动的，快速断开式接头包括电磁螺线管组件，所述电磁螺线管组件选择性地且可滑动地打开并响应于向其施加的电流而允许所述快速断开式接头闭合。


7.根据权利要求1所述的系统，还包括附接到所述耦合器的张紧的电缆，以及附接到所述卡车制动系统的气动线路。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述制动系统包括行车制动器和紧急制动器中的至少一个。


9.根据权利要求8所述的系统，还包括电气连接，所述电气连接在附接至所述卡车电气系统的所述耦合器上。


10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述接收器通过相互接合的织物材料、紧固件、夹具和磁体中的至少一个可移除地附接到所述拖车的前面。


11.根据权利要求10所述的系统，还包括用于所述拖车的改装套件，所述改装套件限定用于拖车气动线路和拖车电气线路中的至少一个的Y形连接器，所述Y形连接器既连接到常规的服务连接器又连接到所述接收器。


12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述Y形连接器可操作地连接至通风机构，所述通风机构选择性地允许所述耦合器和所述常规服务连接器中的一个进行通风。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述常规服务连接器包括气动接头。


14.一种相对于拖车操作自动驾驶卡车的系统，其特征在于，包括：
处理器，其与牵引测试过程通信，当将所述卡车挂接至所述拖车上时，所述牵引测试过程通过向所述卡车施加动力并确定所述卡车上的负载来自动确定所述拖车是否被挂接。


15.一种使用卡车搬运拖车的系统，在所述卡车的气动制动系统和所述拖车的制动系统之间没有服务连接，其特征在于，包括：
具有阀的压缩空气罐，其可拆卸地固定在所述拖车上，并连接到所述拖车的所述制动系统，所述阀根据来自所述卡车的信号来致动以释放所述制动系统。


16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述卡车是自动驾驶卡车，并且从所述卡车的控制器无线发送所述信号。


17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述卡车是自动驾驶车辆堆场卡车，并且所述罐适于在将所述拖车运送到堆场时进行附接。


18.一种用于定位拖车前面的气动接头连接器的系统，其特征在于，包括：
粗略感测系统，其获取所述前面的2D图像和3D图像中的至少一个，并搜索与气动接头相关的图像特征。


19.根据权利要求18所述的系统，其中，在所述图像中识别所述拖车前面的边缘之后，所述粗略感测系统定位相比周围图像特征具有不同纹理或颜色的特征。


20.根据权利要求19所述的系统，其中，
所述粗略感测系统包括位于自动驾驶堆场卡车的驾驶室或底盘上的传感器。


21.根据权利要求20所述的系统，还包括：精细感测系统，其位于精细机械手的末端执行器上，所述精细感测系统通过粗略运动操作被移动到与包含候选气动接头特征的所述前面的位置相邻的位置。


22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述精细感测系统包括多个2D成像传感器和3D成像传感器。


23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述精细机械手包括安装在多轴粗略运动机构上的多轴机械臂。


24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述粗略运动机构包括安装在所述自动驾驶堆场卡车上的多个线性致动器，所述线性致动器将所述精细机械手从中立位置移动到与所述气动接头候选特征相邻的位置。


25.根据权利要求23所述的系统，其中，所述粗略运动机构包括安装在所述自动驾驶堆场卡车上的活塞驱动的铰接的平台，所述平台将所述精细机械手从中立位置移动到与所述气动接头候选特征相邻的位置。


26.根据权利要求23所述的系统，其中，基于从所述精细感测系统接收的相对于由所述精细感测系统成像的所述气动接头的反馈来伺服所述精细机械手。


27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述精细感测系统定位所述气动接头上的被训练的特征，以确定所述气动接头的姿势。


28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述特征是所述气动接头的环形密封件、用于固定所述气动接头的凸缘的轮廓边缘，以及附接到所述气动接头上的标签中的至少一个。


29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述标签包括有助于确定所述姿势的基准矩阵。


30.根据权利要求28所述的系统，其中，所述标签位于夹具上，所述夹具被附接到所述气动接头上的被抬起的元件上。

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·F·史密斯，劳伦斯·S·克莱恩，斯蒂芬·A·兰根德弗，马丁·E·索托拉，维卡·巴哈，马克·H·罗森布鲁姆，彼得·詹姆斯，戴尔·罗利，马修·S·约翰内斯，加里·塞米纳拉，杰里米·M·奈特，
申请(专利权)人：奥特莱德科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US