一种四向穿梭车的充电方法、系统及控制装置与流程

1.本技术涉及智能仓库领域，具体而言涉及一种四向穿梭车的充电方法、系统及控制装置。


背景技术：

2.智能仓库的立体货架中通常采用四向穿梭车实现对货物的搬运和存储。现有的四向穿梭车基于独立的电源供电，在作业的过程中需要定期进行充电作业。
3.现有智能仓库中四向穿梭车使用的基本都属于锂电池，其充放电性能受环境温度的影响较大，低温等恶劣环境下需要经常充电才能维持设备运行。并且现有的四向穿梭车常设计为与充电桩一一对应。各四向车需充电时需要分别返回各自所对应的充电桩才能触发充电，其充电过程繁琐、调度困难，因而极易影响整个仓库调取、接收货物的周转效率。


技术实现要素：

4.本技术针对现有技术的不足，提供一种四向穿梭车的充电方法、系统及控制装置，本技术能够根据各充电设备电量状态进行协调调度，从而通过多对一的充电逻辑控制，提升整体仓库的智能性与灵活性。本技术具体采用如下技术方案。
5.首先，为实现上述目的，提出一种四向穿梭车的充电方法，其步骤包括：根据四向穿梭车的电量状态相应触发其执行：高电量模式、中电量模式和低电量模式；高电量模式下，四向穿梭车继续执行当前任务；中电量模式下，四向穿梭车根据其空闲时长相应执行充电任务或继续执行当前任务；低电量模式下，四向穿梭车暂停接收新任务，并在执行完当前任务后直接执行充电任务。
6.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电方法，其中，执行充电任务的步骤包括：在有空闲充电桩时，按照距离远近，优先触发锁定与四向穿梭车距离最近的空闲充电桩，驱动四向穿梭车移动至该空闲充电桩进行充电；在无空闲充电桩时，按照距离远近，触发与四向穿梭车距离最近的可避让充电桩退出为其他设备进行充电的状态，然后触发锁定该充电桩，驱动四向穿梭车移动至该充电桩进行充电。
7.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电方法，其中，执行充电任务过程中，还在本层立体货架中无空闲充电桩且无可避让充电桩时，执行以下步骤：按照楼层远近，优先触发锁定与四向穿梭车距离最近的空闲充电桩，驱动四向穿梭车移动至该空闲充电桩进行充电；在无空闲充电桩时，按照楼层远近，触发与四向穿梭车距离最近的可避让充电桩退出为其他设备进行充电的状态，然后触发锁定该充电桩，驱动四向穿梭车移动至该充电桩进行充电。
8.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电方法，其中，触发锁定充电桩的步骤包括：将执行充电任务的四向穿梭车所对应的编号发送至充电桩，触发该充电桩仅为编号所对应四向穿梭车充电。
9.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电方法，其中，可避让充电桩由以下步骤
确定：根据充电桩当前充电连接的四向穿梭车的电量状态，相应设置电量达到第一避让标准，以及电量达到第二避让标准且其所连接的四向穿梭车还存在待执行任务的充电桩为可避让充电桩；其中，第二避让标准的电量低于第一避让标准的电量。
10.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电方法，其中，充电过程中：若在预设时长内检测到四向穿梭车电量保持不变或电量减少，则结束充电任务，触发撤销对充电桩的锁定，并在撤销锁定后四向穿梭车电量小于原先满电数值时，更新满电数值，触发四向穿梭车按照新的满电数值监控其电量状态。
11.同时，为实现上述目的，本技术还提供一种四向穿梭车的充电系统，其包括：电量检测单元，其设置在四向穿梭车上，用于获取四向穿梭车的电量状态，并根据电量状态相应触发四向穿梭车在高电量模式下继续执行当前任务，在中电量模式下根据空闲时长执行充电任务或继续执行当前任务，在低电量模式下暂停接收新任务并在执行完当前任务后直接执行充电任务；充电桩，其设置在立体货架中，用于根据四向穿梭车编号，退出为其他设备进行充电的状态，以等待为编号所对应四向穿梭车充电；通讯单元，其在四向穿梭车与充电桩之间提供通讯连接，用于在四向穿梭车执行充电任务时，向四向穿梭车提供各充电桩当前所处状态，向充电桩传输锁定该充电桩的四向穿梭车的编号。
12.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电系统，其中，所述立体货架中各层之间还连接有升降通道，用于在本层立体货架上无空闲充电桩且无可避让充电桩时，供四向穿梭车进入立体货架中其他层进行充电。
13.可选的，如上任一所述的四向穿梭车的充电系统，其中，所述电量检测单元还用于在充电过程中，按照预设时长检测到四向穿梭车电量保持不变或电量减少时，结束充电任务，触发撤销对充电桩的锁定，并在撤销锁定后四向穿梭车电量小于原先满电数值时，更新满电数值，按照新的满电数值监控其电量状态。
14.基于上述方案，本技术还同步提供一种四向穿梭车的充电控制装置，其集成于充电桩上或通讯连接充电桩的控制单元，所述充电控制装置中设置有编号锁定单元、充电切换单元以及状态标记单元；所述编号锁定单元用于：接收并更新四向穿梭车所对应的编号；所述充电切换单元用于：根据编号锁定单元所记录的编号，触发充电桩退出为其他设备进行充电的状态，并触发充电桩等待为编号所对应四向穿梭车充电；所述状态标记单元用于：根据充电桩当前充电连接的四向穿梭车的电量状态更新充电桩的充电状态标记，包括：在四向穿梭车充电过程中标记充电桩处于充电状态；在四向穿梭车的电量达到第一避让标准，或者在四向穿梭车的电量达到第二避让标准且其所连接的四向穿梭车还存在待执行任务时标记充电桩处于可避让状态；在未接收到四向穿梭车编号时标记充电桩处于空闲状态。
15.有益效果本技术在四向穿梭车与充电桩之间提供多对一的充电逻辑控制，通过根据四向穿梭车电量判断对其进行充电的紧急程度，从而能够在不影响完成当前任务的前提下，选择合适时机执行充电任务以更为灵活的方式保证立体货架系统整体的工作效率。在执行充电任务时，本技术还通过数据交互的方式预先锁定方便提供充电接口的充电桩，从而尽可能地缩短四向穿梭车寻找充电桩所消耗的时间。为进一步满足需要紧急充电的四向穿梭车的充电需求，本技术还可进一步请求系统中已经完成大半充电任务能够先正常工作的四向穿
梭车进行避让，以动态协调充电桩的占用情况和充电效率。本技术所提供的充电方式更为智能和灵活，能够有效提高立体货架系统中四向穿梭车的充电效率和工作效率，从而在节省充电桩数量的同时，提高仓库日程吞吐量。
16.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。
附图说明
17.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本技术的实施例一起，用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是本技术的四向穿梭车的充电方法步骤流程图；图2是本技术中判断四向穿梭车电路充满的步骤示意图；图3是本技术中获取并锁定充电桩的步骤示意图；图4是本技术中可避让充电桩的判定步骤示意图。
具体实施方式
18.为使本技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
20.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
21.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
22.本技术中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对立体货架时，由地面指向仓库立体货架顶部的方向即为上，反之即为下，而非对本技术的装置机构的特定限定。
23.智能仓库中布置有立体货架，各层货架上分别设置有纵横交错的轨道供四向穿梭车装载货物在其中穿行，以将货物放置到规定的仓位中。
24.四向穿梭车由电池供电，因此需要在货架上布置相应的充电桩实现对四向穿梭车电能的补充。现有技术下，通常设置充电桩与四向穿梭车一比一进行匹配。每个穿梭车在电量不足时，需分别返回到各自所对应的充电桩上才能实现充电。这种充电方式，会导致运行至较远位置的穿梭车返回路程较长，不一定预留有足够电量返回充电。并且，各穿梭车之间充电时间通常会受其工作强度影响而各部相同，因此，单位时间内实际在提供充电服务的充电桩数量往往并不多，很多充电桩被闲置，白白浪费了仓库中宝贵的仓位空间。
25.针对上述问题，本技术在仓库环境中架设通讯单元，以通过四向穿梭车与充电桩之间的智能交互实现对充电资源的有效调度，从而以多车共享同一充电桩的方式，实现更
为灵活、高效的充电效果。
26.在一种实现方式下，本技术可通过连接上述交互通讯单元的服务器，按照以下方式实现对充电资源的综合调度：设置四向穿梭车根据其电量状态相应触发执行：高电量模式、中电量模式和低电量模式，其中，高电量模式可匹配于四向穿梭车电量不少于60%的状态，该状态下，四向穿梭车继续执行当前任务；中电量模式可匹配于四向穿梭车电量不少于30%的状态，该状态下，四向穿梭车可根据其空闲时长，在空闲时长足够时相应执行充电任务或在空闲时长不够时继续执行当前任务；低电量模式可匹配于四向穿梭车电量不足30%的状态，该状态下，四向穿梭车暂停接收新任务，并在执行完当前任务后直接执行充电任务；当四向穿梭车需要执行充电任务时，可设置其先通过通讯单元获取各充电桩当前所处状态，以在有空闲充电桩时，按照距离远近，优先通过通讯单元向充电桩传输锁定该充电桩的四向穿梭车的编号，触发锁定与四向穿梭车距离最近的空闲充电桩，避免其在需充电的穿梭车到达之前被其他设备占用充电，并及时驱动四向穿梭车移动至该空闲充电桩进行充电；而在无空闲充电桩时，按照距离远近，通过通讯单元获取充电桩的充电状态，触发与四向穿梭车距离最近的状态为可避让的充电桩退出为其他设备进行充电的状态，然后通过向充电桩传输锁定该充电桩的四向穿梭车的编号触发锁定该充电桩，尽快驱动四向穿梭车移动至该充电桩进行充电。其中，触发与四向穿梭车距离最近的状态为可避让的充电桩退出为其他设备进行充电的状态的步骤，通常由连接上述交互通讯单元的服务器向该充电桩目前正在对接充电的四向穿梭车下达结束充电的指令而实现。该四向穿梭车接收到结束充电的指令后，结束充电任务，解除对充电桩的锁定，移出充电桩，以供其他需要充电的四向车锁定该充电桩进行充电。
27.考虑到每一个四向穿梭车实际都能够通过通讯单元实现与充电桩的交互，因此，上述控制方式不仅可部署于立体仓库管理系统服务器中提供综合调度，也可分别通过嵌入式的计算机程序或外挂试的扩充模块的方式，设置每一个四向穿梭车和/或充电桩分别自主执行图1所示的以下步骤，以实现对充电资源的分时共享和交互使用：步骤一、获取四向穿梭车电量状态；步骤二、判断四向穿梭车是否在充电状态下，若四向穿梭车正在充电，则跳转至步骤三，否则跳转至步骤五；步骤三、电量是否充满，若电量未充满则跳转至步骤一，否则跳转至步骤四；步骤四、生成移除充电任务，触发撤销对充电桩的锁定；步骤五、判断当前点量是否小于60，若电量大于六十则认为四向穿梭车正处于高电量模式，不需要充电，此时可跳转至步骤一继续执行当前任务，否则跳转至步骤六；步骤六、判断当前电量是否小于30，若四向车电量小于三十则认为四向穿梭车处于低电量模式，此时需跳转至步骤七尽快进行充电；否则认为四向穿梭车此时处于中电量模式，此时可跳转至步骤八以寻求较佳时机，在不影响执行既定任务计划的前提下进行充电；
步骤七、禁止四向车添加任务，判断四向车是否空闲，若四向车空闲，则跳转至步骤十，若四向车不是空闲，则跳转至步骤一执行完当前现有任务；步骤八、判断四向车是否空闲，若四向车空闲则跳转至步骤九，否则跳转至步骤一；步骤九、判断四向车空闲时间是否大于30分钟，若空闲时间没有超过30分钟则跳转至步骤一，否则跳转至步骤十寻找充电桩执行充电；步骤十、执行充电任务时，先判断是否存在空闲充电桩，若存在空闲充电桩，则生成充电任务并执行，否则跳转至步骤十一；步骤十一、判断是否存在当前充电车电量不低于30，不需要较高充电优先级的可避让的充电桩，若存在则跳转至步骤十二，否则跳转至步骤一；步骤十二、触发可避让充电桩的四向车生成移除充电任务，执行避让程序。
28.对于多层结构的立体仓库，本技术可以设置同一层中的各穿梭车仅在本层范围内按照以上方式寻找充电桩进行充电。
29.对于立体货架各层之间连通有可供穿梭车充电调用的升降通道的仓库，本技术的四向穿梭车还可在本层立体货架上无空闲充电桩且无可避让充电桩时，通过升降通道将四向穿梭车运送至立体货架其他层，按照如图3所示的方式进行充电：步骤s1、获取当前层充电桩节点信息；步骤s2、判断当前层是否存在空闲充电桩；若存在则跳转步骤s3，否则跳转至步骤s5；步骤s3、按照距离四向车的距离由近到远顺序申请充电桩；步骤s4、是否申请到充电桩，若未申请到充电桩则跳转至步骤s1，若申请到充电桩，则对充电桩进行锁定，锁定方式为将四向车编号赋值给充电节点中机器人编号属性，触发该充电桩仅为编号所对应四向穿梭车充电，以避免两台车在还没到达充电桩之前申请到同一个充电桩相互竞争而无法直接充电；步骤s5、是否存在可避让的充电桩，若存在可避让的充电桩则跳转至步骤s6，否则跳转至步骤s7；步骤s6、要求其他四向车避让充电桩，避让完成后锁定充电桩；步骤s7、判断系统是否支持换层，若不支持换层则跳转至步骤s1，否则跳转至步骤s8；步骤s8、按照楼层距离由近到远是否存在空闲充电桩；步骤s9、是否申请到空闲充电桩，若不存在则跳转至步骤s10，否则跳转至步骤s13；步骤s10、按照楼层有近到远查询是否存在可避让的充电桩；步骤s11、判断是否存在可避让充电桩，若不存在则跳转至步骤1，否则跳转至步骤s12；步骤s12、要求其他四向车避让充电桩；步骤s13、锁定充电桩，并生成换成任务执行。
30.为配合于上述步骤，提供对充电桩的锁定以及充电状态的切换，本技术可具体通过更新充电桩自身程序或外接控制模块或直接通过服务器计算的方式，将立体仓库各层所
设的充电桩进一步设置为包括：编号锁定单元、充电切换单元以及状态标记单元。其中的编号锁定单元用于：接收并更新四向穿梭车所对应的编号，以锁定充电桩避免四向穿梭车到达之前被其他设备抢占充电桩。其中的充电切换单元用于：根据编号锁定单元所记录的编号，触发充电桩与当前充电状态的四向穿梭车交互以使该四向穿梭车退出充电状态，并触发充电桩等待为编号所对应四向穿梭车充电。其中的状态标记单元用于：根据充电桩当前充电连接的四向穿梭车的电量状态更新充电桩的充电状态标记，比如，在四向穿梭车充电过程中标记充电桩处于充电状态，在充电桩所连四向穿梭车的电量达到第一避让标准，比如达到满电电量的80%时，或者在该四向穿梭车的电量达到第二避让标准如满电电量的60%且其还存在待执行任务时标记连接上述不急于充电的四向穿梭车的充电桩处于可避让状态；在未接收到四向穿梭车编号时标记充电桩处于空闲状态。
31.由此，当系统中没有空闲充电桩时，可通过图4所示的如下手段查询到可避让充电桩，并相应释放该避让充电桩，使其能够为更为紧急需要充电的四向穿梭车提供电能补充：步骤b1、获取占用充电桩四向车的状态，按照四向穿梭车当前电量由大到小进行排序；步骤b2、判断是否存在电量大于80且依旧在占用充电桩的四向车，若不存在则跳转至步骤b3，否则跳转至步骤b5将对应该四向穿梭车的充电桩标记为可避让充电桩以相应根据需要更换其锁定车辆；步骤b3、是否存在电量大于60且依旧在占用充电桩的四向车，若不存在则跳转至步骤b1，否则跳转至步骤b4；步骤b4、判断该四向穿梭车是否存在待执行任务，若存在则跳转至步骤b5将对应该四向穿梭车的充电桩标记为可避让充电桩以相应根据需要更换其锁定车辆，否则跳转至步骤b1；步骤b5、生成移除充电任务并执行；步骤b6、释放充电桩。
32.考虑到环境温度对四向穿梭车电池电量的影响很大，冬天或北方温度较低的环境中，四向穿梭车电池充电电量无法充到100%，因此无法直接根据四向穿梭车电量数值来判断其是否已经完成充电，是否已经不能再充入更多电量。因此本发明还进一步在充电过程中利用四向穿梭车内部的电量检测单元以图2所示的方式动态获取四向穿梭车电量并实时判断四向车电量是否充满，以对四向车电量充满状态进行重新定义：步骤c1、按照原先的充电电量以及充电时间相应执行充电操作；步骤c2、在充电过程中实时地获取四向穿梭车当前电量；步骤c3、记录四向穿梭车当前电量的变化时间与当前电量的变化数值；步骤c4、判断电量是否增加，若电量没有增加则跳转至步骤c5，否则跳转至步骤c7；步骤c5、判断电量未变化时间间隔是否大于5分钟或者电量是否减少，若成立则说明电池受环境影响充到一定电量就无法再继续充满，考虑到该数值随环境温度动态变化，因此当检测到充电电量变少时也可触发跳转至步骤c6，否则跳转至步骤c2；步骤c6、生成移除充电任务，触发撤销对充电桩的锁定，并执行；步骤c7、判断四向穿梭车的当前电量是否大于满电状态的99%，若大于则跳转至步
骤c6，否则跳转至步骤c8；步骤c8、更新记录电量与时间，跳转至步骤c2继续进行充电并更新充电电量的记录值。
33.综上，本技术通过改变现有四向穿梭车与充电桩之间一对一的充电逻辑，避免充电桩出现故障时，与之相应的四向车必须要等待其他车充满之后才能给自己充电的不便，以更为灵活的方式实现对仓库内充电桩资源的动态调度。本发明所提供的用于四向车的自动充电方法，即实现了传统的四向车与充电桩一对一的充电方式，也实现了多对一的充电的方式。本发明还针对充电过程中满电状态受设备、环境影响发生变化的状况，提供了可变的电量充满判断方法，能够有效解决电池受温度影响无法达到充满状态的问题。
34.以上仅为本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本技术的保护范围。