智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车及其使用方法

摘要

本发明公开了一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，包括有车体，所述车体的前后左右四个方向均设置有激光导航雷达；所述车体的底部设有与车体的前后左右四个方向一一对应的四个轮廓扫描单元；所述四个轮廓扫描单元用于对车体在运载状态下的实际轮廓尺寸进行感知；所述车体的底部还设有伸出动力机构，所述伸出动力机构用于同步驱动四个轮廓扫描单元分别对应朝着车体的前后左右四个方向伸出；本发明通过在车体底部的前后左右四个方向上均设置轮廓扫描单元，从而对车体在运载状态下的实际轮廓尺寸进行检测，从而保障运载过程中货物不会与障碍物发生碰撞，运载更安全可靠。

权利要求

1.一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：包括有车体(1)，所述车体(1)的前后左右四个方向均设置有激光导航雷达(2)；所述车体(1)的底部设有与车体(1)的前后左右四个方向一一对应的四个轮廓扫描单元(3)；所述四个轮廓扫描单元(3)用于对车体(1)在运载状态下的实际轮廓尺寸进行感知；所述车体(1)的底部还设有伸出动力机构(4)，所述伸出动力机构(4)用于同步驱动四个轮廓扫描单元(3)分别对应朝着车体(1)的前后左右四个方向伸出。

2.根据权利要求1所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：每个所述轮廓扫描单元(3)均包括扫描支架(31)、扫描驱动螺杆(32)、扫描滑块(33)和激光扫描机构(34)；所述扫描支架(31)固定在车体(1)上，所述扫描驱动螺杆(32)的两端转动连接在扫描支架(31)上，所述扫描驱动螺杆(32)的一端与伸出动力机构(4)传动连接，所述扫描滑块(33)螺纹连接在扫描驱动螺杆(32)上，所述激光扫描机构(34)连接在扫描滑块(33)上。

3.根据权利要求2所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：所述激光扫描机构(34)包括第一安装架(341)、第一激光收发器(342)、第一反射座(343)、第二反射座(344)、第一翻转动力件(345)和第二翻转动力件(346)；所述第一安装架(341)固定连接在扫描滑块(33)上，所述第一激光收发器(342)固定在第一安装架(341)上，所述第一反射座(343)对应第一激光收发器(342)的激光束方向转动连接在第一安装架(341)上，所述第一翻转动力件(345)设于第一安装架(341)上并用于驱动第一反射座(343)转动，所述第二反射座(344)对应第一反射座(343)对第一激光收发器(342)的激光束的反射方向铰接在第一安装架(341)上，所述第二翻转动力件(346)设于第一安装架(341)上并用于驱动第二反射座(344)翻转。

4.根据权利要求3所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：所述第一反射座(343)设有齿牙弧，所述第一翻转动力件(345)包括第一电机和第一齿轮，所述第一电机固定在第一安装架(341)上，所述第一齿轮连接在第一电机的输出端上并与第一反射座(343)的齿牙弧啮合。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：每个所述轮廓扫描单元(3)均还包括连接在激光扫描机构(34)上的激光水平感应机构(35)，所述激光水平感应机构(35)用于在车体(1)处于上下坡和转弯时触发轮廓扫描单元(3)工作。

6.根据权利要求5所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：每个所述激光水平感应机构(35)均包括第二安装架(351)、第二激光收发器(352)、阻尼器(353)和摆锤(354)；所述第二安装架(351)固定在第一安装架(341)上，所述第二激光收发器(352)固定在第二安装架(351)上，所述摆锤(354)对应第二激光收发器(352)的激光束方向通过阻尼器(353)铰接在第二安装架(351)上，且所述摆锤(354)朝向第二激光收发器(352)的侧面为反光面。

7.根据权利要求1所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，其特征在于：所述伸出动力机构(4)包括第三电机(41)、第二齿轮(42)、两个第一轴齿轮(43)和两个第二轴齿轮(44)，所述第三电机(41)固定在车体(1)上，所述第二齿轮(42)连接在第三电机(41)的输出端上，所述两个第一轴齿轮(43)的一端分别对应与第二齿轮(42)啮合，所述两个第一轴齿轮(43)的另一端分别对应与位于车体(1)前后两个方向上的轮廓扫描单元(3)传动连接，所述两个第二轴齿轮(44)的一端对应与第二齿轮(42)啮合，所述两个第二轴齿轮(44)的另一端分别对应与位于车体(1)左右两个方向上的轮廓扫描单元(3)传动连接。

8.一种利用权利要求1至7任意一项所述的智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车的使用方法，其特征在于：工作时，货物承载在车体(1)上，伸出动力机构(4)使得扫描驱动螺杆(32)转动，扫描驱动螺杆(32)驱动扫描滑块(33)沿着扫描驱动螺杆(32)的轴线方向移动，扫描滑块(33)带动激光扫描机构(34)沿着扫描驱动螺杆(32)的轴线方向移动，进而从车体(1)底部伸出至车体(1)外，此时四个激光扫描机构(34)对车体(1)的周围进行激光扫描，从而得到车体(1)在运载状态下的实际轮廓尺寸信息，将实际轮廓尺寸信息反馈至外界车辆控制系统，由外界车辆控制系统根据轮廓扫描单元(3)反馈回的信息对车体(1)的运行轨迹信息进行调整修正，保证运载过程中货物不会与运行轨迹范围内的障碍物发生碰撞，然后伸出动力机构(4)带动四个轮廓扫描单元(3)收回，以便进行货物的运输。

说明书

智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车。

背景技术

[0002] 目前，智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车不具备自我轮廓感知功能，当运输的货物外形超出车体轮廓尺寸时，无法对运载场景下自身的实际空间尺寸进行感知，并
根据实际空间尺寸对车辆运行路径信息进行调整，从而导致在运行过程中货物与路径范围
内的障碍物发生碰撞，造成货物受损。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车。

[0004] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

[0005] 一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，包括有车体，所述车体的前后左右四个方向均设置有激光导航雷达；所述车体的底部设有与车体的前后左右四个方向一一
对应的四个轮廓扫描单元；所述四个轮廓扫描单元用于对车体在运载状态下的实际轮廓尺
寸进行感知；所述车体的底部还设有伸出动力机构，所述伸出动力机构用于同步驱动四个
轮廓扫描单元分别对应朝着车体的前后左右四个方向伸出。

[0006] 本发明进一步地，所述每个轮廓扫描单元均包括扫描支架、扫描驱动螺杆、扫描滑块和激光扫描机构；所述扫描支架固定在车体上，所述扫描驱动螺杆的两端转动连接在扫
描支架上，所述扫描驱动螺杆的一端与伸出动力机构传动连接，所述扫描滑块螺纹连接在
扫描驱动螺杆上，所述激光扫描机构连接在扫描滑块上。

[0007] 本发明进一步地，所述激光扫描机构包括第一安装架、第一激光收发器、第一反射座、第二反射座、第一翻转动力件和第二翻转动力件；所述第一安装架固定连接在扫描滑块
上，所述第一激光收发器固定在第一安装架上，所述第一反射座对应第一激光收发器的激
光束方向转动连接在第一安装架上，所述第一翻转动力件设于第一安装架上并用于驱动第
一反射座转动，所述第二反射座对应第一反射座对第一激光收发器的激光束的反射方向铰
接在第一安装架上，所述第二翻转动力件设于第一安装架上并用于驱动第二反射座翻转。

[0008] 本发明进一步地，所述第一反射座设有齿牙弧，所述第一翻转动力件包括第一电机和第一齿轮，所述第一电机固定在第一安装架上，所述第一齿轮连接在第一电机的输出
端上并与第一反射座的齿牙弧啮合。

[0009] 本发明进一步地，所述每个轮廓扫描单元均还包括连接在激光扫描机构上的激光水平感应机构，所述激光水平感应机构用于在车体处于上下坡和转弯时是否触发轮廓扫描
单元工作。

[0010] 本发明进一步地，所述每个激光水平感应机构均包括第二安装架、第二激光收发器、阻尼器和摆锤；所述第二安装架固定在第一安装架上，所述第二激光收发器固定在第二
安装架上，所述摆锤对应第二激光收发器的激光束方向通过阻尼器铰接在第二安装架上，
且所述摆锤朝向第二激光收发器的侧面为反光面。

[0011] 本发明进一步地，所述伸出动力机构包括第三电机、第二齿轮、两个第一轴齿轮和两个第二轴齿轮，所述第三电机固定在车体上，所述第二齿轮连接在第三电机的输出端上，
所述两个第一轴齿轮的一端分别对应与第二齿轮啮合，所述两个第一轴齿轮的另一端分别
对应与位于车体前后两个方向上的轮廓扫描单元传动连接，所述两个第二轴齿轮的一端对
应与第二齿轮啮合，所述两个第二轴齿轮的另一端分别对应与位于车体左右两个方向上的
轮廓扫描单元传动连接。

[0012] 本发明的有益效果为：本发明通过在车体底部的前后左右四个方向上均设置轮廓扫描单元，从而对车体在运载状态下的实际轮廓尺寸进行检测，从而保障运载过程中货物
不会与障碍物发生碰撞，运载更安全可靠。

附图说明

[0013] 图1是本发明的立体图；

[0014] 图2是本发明另一视角的立体图；

[0015] 图3是本发明在轮廓扫描单元伸出车体外时的立体图；

[0016] 图4是本发明的轮廓扫描单元的立体图；

[0017] 图5是本发明的轮廓扫描单元的剖面示意图；

[0018] 图6是本发明的伸出动力机构的立体图；

[0019] 附图标记说明：1、车体；2、激光导航雷达；3、轮廓扫描单元；31、扫描支架；32、扫描驱动螺杆；33、扫描滑块；34、激光扫描机构；341、第一安装架；342、第一激光收发器；343、第
一反射座；344、第二反射座；345、第一翻转动力件；346、第二翻转动力件；35、激光水平感应
机构；351、第二安装架；352、第二激光收发器；353、阻尼器；354、摆锤；4、伸出动力机构；41、
第三电机；42、第二齿轮；43、第一轴齿轮；44、第二轴齿轮。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

[0021] 如图1至图6所示，本实施例所述的一种智能物流用轮廓扫描式激光导航无人小车，包括有车体1，所述车体1的前后左右四个方向均设置有激光导航雷达2；所述车体1的底
部设有与车体1的前后左右四个方向一一对应的四个轮廓扫描单元3；所述四个轮廓扫描单
元3用于对车体1在运载状态下的实际轮廓尺寸进行感知；所述车体1的底部还设有伸出动
力机构4，所述伸出动力机构4用于同步驱动四个轮廓扫描单元3分别对应朝着车体1的前后
左右四个方向伸出。实际使用时，待运载的货物置于车体1上，此时车体1处于运载状态，通
过在车体1的前后左右四个方向分别设置激光导航雷达2，实现车体1的自主导航，同时利用
伸出动力机构4驱动四个轮廓扫描单元3同步伸出，从而对车体1在运载状态下的最大轮廓
尺寸进行感知，并将感知得到的信息反馈至外界车辆控制系统，外界车辆控制系统根据轮
廓扫描单元3反馈回的信息对车体1的运行轨迹信息进行调整修正，保证运载的货物不会与
车体1路径范围内的障碍物发生碰撞，运载更安全可靠。

[0022] 本实施例中，所述每个轮廓扫描单元3均包括扫描支架31、扫描驱动螺杆32、扫描滑块33和激光扫描机构34；所述扫描支架31固定在车体1上，所述扫描驱动螺杆32的两端转
动连接在扫描支架31上，所述扫描驱动螺杆32的一端与伸出动力机构4传动连接，所述扫描
滑块33螺纹连接在扫描驱动螺杆32上，所述激光扫描机构34连接在扫描滑块33上。

[0023] 本实施例的工作方式是：工作时，货物承载在车体1上，伸出动力机构4使得扫描驱动螺杆32转动，扫描驱动螺杆32驱动扫描滑块33沿着扫描驱动螺杆32的轴线方向移动，扫
描滑块33带动激光扫描机构34沿着扫描驱动螺杆32的轴线方向移动，进而从车体1底部伸
出至车体1外，此时四个激光扫描机构34对车体1的周围进行激光扫描，从而得到车体1在运
载状态下的实际轮廓尺寸信息，将实际轮廓尺寸信息反馈至外界车辆控制系统，由外界车
辆控制系统根据轮廓扫描单元3反馈回的信息对车体1的运行轨迹信息进行调整修正，保证
运载过程中货物不会与运行轨迹范围内的障碍物发生碰撞，然后伸出动力机构4带动四个
轮廓扫描单元3收回，以便进行货物的运输。

[0024] 本实施例通过在车体1底部的前后左右四个方向上均设置轮廓扫描单元3，从而对车体1在运载状态下的实际轮廓尺寸进行检测，从而保障运载过程中货物不会与障碍物发
生碰撞，运载更安全可靠。

[0025] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述激光扫描机构34包括第一安装架341、第一激光收发器342、第一反射座343、第二反射座344、第一翻转动力件345和第二翻转动力
件346；所述第一安装架341固定连接在扫描滑块33上，所述第一激光收发器342固定在第一
安装架341上，所述第一反射座343对应第一激光收发器342的激光束方向转动连接在第一
安装架341上，所述第一翻转动力件345设于第一安装架341上并用于驱动第一反射座343转
动，所述第二反射座344对应第一反射座343对第一激光收发器342的激光束的反射方向铰
接在第一安装架341上，所述第二翻转动力件346设于第一安装架341上并用于驱动第二反
射座344翻转。

[0026] 实际使用时，第一激光收发器342朝向第一反射座343发出激光束，第一反射座343将第一激光收发器342发出的激光束反射至第二反射座344上，接着第二反射座344将激光
束反射至车体1外，然后通过第一翻转动力件345带动第一反射座343转动，调整激光束在第
一反射座343上的入射角，以及通过第二翻转动力件346带动第二反射座344转动，调整激光
束在第二反射座344上的入射角，从而使激光束对车体1轮廓外围区域进行扫描，从而感知
货物是否有超出车体1轮廓的情况以及超出的方向和尺寸等信息，从而可确定车体1处于运
载状态下的实际轮廓尺寸大小，确保货物运输的安全。

[0027] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第一反射座343设有齿牙弧，所述第一翻转动力件345包括第一电机和第一齿轮，所述第一电机固定在第一安装架341上，所述第
一齿轮连接在第一电机的输出端上并与第一反射座343的齿牙弧啮合。

[0028] 当需要调整第一激光收发器342发出的激光束在第一反射座343上的入射角时，第一电机带动第一齿轮转动，第一齿轮通过与齿牙弧配合而带动第一反射座343转动，从而达
到调整激光束的入射角，以使激光束范围车体1轮廓外的区域。

[0029] 本实施例中，第二翻转动力件346为第二电机，第二电机的输出端与第二反射座344的一端连接，从而可带动第二反射座344转动，达到调整激光束在第二反射座344上的入
射角，以使激光束范围车体1轮廓外的区域。

[0030] 本实施例中，第二反射座344通过一个铰接座连接在第一安装架341上，具体地，铰接座固定在第一安装架341，铰接座上间隔凸设有两个铰接耳，第二反射座344通过两个铰
接耳铰接在铰接座上；如此设置，以便安装第二反射座344。

[0031] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述每个轮廓扫描单元3均还包括连接在激光扫描机构34上的激光水平感应机构35，所述激光水平感应机构35用于在车体1处于上下
坡和转弯时是否触发轮廓扫描单元3工作。

[0032] 具体地，在车体1处于上下坡时，由于此时车体1处于倾斜状态，可能会导致货物的位置发生偏移，位于车体1前后两个方向上的激光水平感应机构35跟随车体1处于倾斜状
态，当倾斜角度大于预定的阈值时，如阈值可以设置为5°至10°，此时激光水平感应机构35
向外界车辆控制系统发出触发信号，外界车辆控制系统通过伸出动力机构4控制轮廓扫描
单元3工作，轮廓扫描单元3伸出车体1外，对货物的位置进行扫描，获得当前货物相对车体1
的坐标信息，通过外界车辆控制系统将当前的坐标信息与初始状态下货物相对于车体1的
坐标信息进行对比，从而确定货物有无发生移位等现象，如货物发生了移位，则停止运输并
发出报警信号，以便工作人员处理，从而进一步确保货物在运载过程中的安全；

[0033] 在车体1处于转弯时，由于受到离心力作用，货物的位置可能发生偏移，位于车体1左右两个方向上的激光水平感应机构35受到离心力作用，当激光水平感应机构35受到的离
心力过大时，激光水平感应机构35向外界车辆控制系统发出触发信号，外界车辆控制系统
通过伸出动力机构4控制轮廓扫描单元3工作，轮廓扫描单元3伸出车体1外，对货物的位置
进行扫描，获得当前货物相对车体1的坐标信息，通过外界车辆控制系统将当前的坐标信息
与初始状态下货物相对于车体1的坐标信息进行对比，从而确定货物有无发生移位等现象，
如货物发生了移位，则停止运输并发出报警信号，以便工作人员处理，从而进一步确保货物
在运载过程中的安全。

[0034] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述每个激光水平感应机构35均包括第二安装架351、第二激光收发器352、阻尼器353和摆锤354；所述第二安装架351固定在第一安
装架341上，所述第二激光收发器352固定在第二安装架351上，所述摆锤354对应第二激光
收发器352的激光束方向通过阻尼器353铰接在第二安装架351上，且所述摆锤354朝向第二
激光收发器352的侧面为反光面。

[0035] 具体地，位于车体1前后两个方向上的激光水平感应机构35的摆锤354可沿前后方向摆动，位于车体1左右两个方向上的激光水平感应机构35的摆锤354可沿左右方向摆动；

[0036] 在车体1处于水平地面时，第二激光收发器352发出的激光束投射到摆锤354的反光面上，摆锤354的反光面将激光束反射回第二激光收发器352，此时第二激光收发器352能
够接收到反射光线；

[0037] 当车体1处于上下坡时，车体1存在一定的仰角，即倾斜角，此时位于前后两个方向上的激光水平感应机构35的摆锤354发生摆动，当摆锤354的摆动幅度超过预定角度时，第
二激光收发器352发射至摆锤354的发光面上的激光束被摆锤354反射后，无法反射回第二
激光收发器352，即第二激光收发器352没有接收到反射光线，此时激光水平感应机构35触
发信号，并将触发信号传递至外界车辆控制系统，外界车辆控制系统接收到触发信号后，通
过伸出动力机构4控制轮廓扫描单元3工作，对货物的位置进行扫描，确保货物运输的安全，
而在摆锤354的摆动幅度处于预定角度时，第二激光收发器352能够接收到发射光线，激光
水平感应机构35不会发出触发信号；

[0038] 当车体1处于转弯时，位于车体1左右方向的摆锤354受到离心力作用摆动，当摆锤354的摆动角度超过预定值时，第二激光收发器352发射至摆锤354的发光面上的激光束被
摆锤354反射后，无法反射回第二激光收发器352，即第二激光收发器352没有接收到反射光
线，此时激光水平感应机构35触发信号，并将触发信号传递至外界车辆控制系统，外界车辆
控制系统接收到触发信号后，通过伸出动力机构4控制轮廓扫描单元3工作，对货物的位置
进行扫描，确保货物运输的安全，而在摆锤354的摆动幅度处于预定角度时，第二激光收发
器352能够接收到发射光线，激光水平感应机构35不会发出触发信号。

[0039] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述伸出动力机构4包括第三电机41、第二齿轮42、两个第一轴齿轮43和两个第二轴齿轮44，所述第三电机41固定在车体1上，所述第
二齿轮42连接在第三电机41的输出端上，所述两个第一轴齿轮43的一端分别对应与第二齿
轮42啮合，所述两个第一轴齿轮43的另一端分别对应与位于车体1前后两个方向上的轮廓
扫描单元3传动连接，所述两个第二轴齿轮44的一端对应与第二齿轮42啮合，所述两个第二
轴齿轮44的另一端分别对应与位于车体1左右两个方向上的轮廓扫描单元3传动连接。

[0040] 实际使用时，第三电机41带动第二齿轮42转动，第二齿轮42同步各个第一轴齿轮43和各个第二轴齿轮44转动，各个轴齿轮分别各自对应带动轮廓扫描单元3进行伸出或收
回，如此实现各个轮廓扫描单元3的同步伸出或收回。

[0041] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。