CN102358600A

CN102358600A - 一种高位拣选车的重心自主平衡装置

Info

Publication number: CN102358600A
Application number: CN2011102376769A
Authority: CN
Inventors: 王义强; 付超
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU; Ningbo Ruyi JSCL
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-02-22

Abstract

本发明公开了一种高位拣选车的重心自主平衡装置，包括可动配重机构和控制系统。可动配重机构由配重机构底座、纵向运动机构、横向运动机构和配重装置组成；控制系统由多个压力传感器和控制器组成；控制器包含有配重移动控制单元和车辆行驶状态控制单元。本发明通过压力传感器来检测车辆各车轮的载荷信号并将载荷信号传输给控制器，当各车轮的载荷比值超过设定的标准时，控制器即启动步进电机对车辆的配重箱进行相应的移动；在配重箱达到极限位置后仍不能满足车辆整体重心平衡的要求时，控制器会对车辆的速度、加速度、转向角进行调整，以保证车辆运行的稳定和安全。本发明解决了传统的高位拣选车静配重过重、体积过大及稳定性较差等问题。

Description

一种高位拣选车的重心自主平衡装置

技术领域

本发明涉及一种高位拣选车的重心自主平衡技术，包括可动配重机构和控制系统。

背景技术

随着土地资源的日趋紧张，集中式高位立体仓库不断增多。高位拣选车是立体仓库中实现人工拣选和堆放货物的一种必不可少的搬运车辆。高位拣选车的最大起升高度可达9 — 10米，由于其作业效率高、成本低等特点，在立体仓库的拣选作业中应用越来越多。

高位拣选车在多数情况下行驶于立体仓库货架之间的狭窄巷道中，因此车辆应具有良好的机动性能，即车辆具有比较小的转弯半径，能够自如地穿梭于仓库的各个巷道，实现高效率作业。这就要求高位拣选车的车体结构尽量小巧紧凑，从而保证车辆具有比较小的转弯半径。但受货物起升高度较高、行驶速度的变化、货物装载的不平衡等因素的影响，高位拣选车的稳定性相对较弱，易发生倾翻事故。

为了保证高位拣选车的稳定性，现行的技术是在车体上放置一个足够大的静止的配重，来抵抗车辆行驶或作业时货物自重、惯性力等因素引起的倾覆力矩。但是随着货物装载情况及车辆的作业状态（加速、减速及转弯等）的不同，倾覆力矩大小和方向也会有所不同。因此，该静止的配重需要足够大才能抵御各工况下不同方向的倾覆。这就直接导致了车体结构的庞大，从而影响车辆的机动性。此外，整车自重的增加导致了能耗的增加。目前，国内外重心自主平衡技术方面的研究只局限在两轮机器人上，如：利用闭环极点配置和自适应控制算法等，设计主辅两个控制器实现柔性两轮自平衡机器人系统的运动控制；利用红外传感替代传统三仪（倾角仪、加速度计、陀螺仪）进行姿态检测，利用增量式PID控制的DSP控制算法实现两轮直立式机器人的自平衡控制等，在高位拣选车上还缺乏相应的重心自主平衡技术的研究和应用。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明提供一种高位拣选车的重心自主平衡装置，目的在于使高位拣选车的配重变轻，车体体积更小，运行更灵活，车辆重心及运行状态可随时调整，保证车辆运行的稳定和安全。

本发明的技术方案如下：一种高位拣选车的重心自主平衡装置，其包括可动配重机构和控制系统，可动配重机构由配重机构底座（401）、设置在配重机构底座（401）上的纵向运动机构、与纵向运动机构连接的横向运动机构以及固定在横向运动机构上且固定在高位拣选车的底盘上的配重装置组成，其中纵向运动机构和横向运动机构的两条直线导轨（402、416）成90度自下而上两层交叉设置；控制系统由分别安装在高位拣选车的车轮轮轴上的多个压力传感器和控制器（10）组成；控制器（10）包含有配重移动控制单元和车辆行驶状态控制单元。

上述纵向运动机构包括相互连接的纵向步进电机（409）、纵向滚珠丝杠（404）、和纵向直线导轨（402），纵向直线导轨（402）通过纵向导轨滑块（403）连接所述横向运动机构；纵向滚珠丝杠（404）分别通过纵向丝杠螺母（405）和纵向丝杠螺母安装座（406）连接所述横向运动机构，纵向直线导轨（402）端部位置设置有纵向微动限位开关（429）。

上述横向运动机构设置在横向运动机构安装座（415）上，包括有横向步进电机（423）、横向滚珠丝杠（418）、横向直线导轨（416）；横向直线导轨（416）通过横向导轨滑块（417）与所述配重装置连接，横向滚珠丝杠（418）通过横向丝杠螺母（419）、横向丝杠螺母安装座（420）连接所述配重装置；

上述配重装置包括配重箱安装板（427）和配重箱（428）。

本发明通过采取以上技术方案，可以随时检测到车轮轮轴载荷比是否符合设定的标准，在不符合设定标准的情况下由控制器的配重移动控制单元启动步进电机对配重箱进行纵向和横向移动，以调整车辆的重心。在配重箱到达极限位置后各车轮轮轴的载荷比仍然达不到设定的标准时，控制器的车辆行驶状态控制单元可对车辆的速度、加速度及车轮转向角进行限制调整，以减小车辆的惯性力和离心力，保证车辆运行的稳定和安全。由于使用可移动的配重箱，与传统的静配重相比，重量大为减轻，车辆体积变小，运行更灵活，节省能耗，也提高了工作效率。

附图说明

图1为可动配重机构的结构示意图；

图2为重心自主平衡技术在高位拣选车上的应用示意图。

图中 1—底盘单元， 2—门架系统， 3—可升降操作台，4—可动配重机构， 5—驱动轮， 6—左后轮， 7—右后轮， 8—货物， 9—驾驶员， 10—控制器， 401—配重机构底座， 402—纵向直线导轨， 416—横向直线导轨， 403—纵向导轨滑块， 417—横向导轨滑块，404—纵向滚珠丝杠， 418—横向滚珠丝杠， 405—纵向丝杠螺母， 419—横向丝杠螺母，406—纵向丝杠螺母安装座， 420—横向丝杠螺母安装座，407—纵向前端丝杠支撑座， 421—横向前端丝杠支撑座，408—纵向后端丝杠支撑座，422—横向后端丝杠支撑座，409—纵向步进电机， 423—横向步进电机，410—纵向微型行星齿轮减速器， 424—横向微型行星齿轮减速器， 411—纵向减速器安装座， 425—横向减速器安装座，412—主动同步带轮，413—从动同步带轮，414—同步带，415—横向运动机构安装座， 426—联轴器，427—配重箱安装板，428—配重箱，429—纵向微动限位开关，430—横向微动限位开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

参见图1，可动配重机构由配重机构底座401、纵向运动机构、横向运动机构和配重装置组成，其中纵向运动机构和横向运动机构的直线导轨402、416成90度上下两层交叉设置。

参见图2，高位拣选车主要由底盘单元1、门架系统2和可升降操作台3组成，工作过程中包含有货物8和驾驶员9，车轮包括驱动轮5、左后轮6和右后轮7，在底盘单元1的下方设置有可动配重机构4，在底盘单元1的上方设置有控制器10。

下面对本发明的具体实施方式予以描述：

首先，在高位拣选车的底盘单元1上设置一个可动配重机构4，可动配重机构4包括有配重机构底座401、纵向运动机构、横向运动机构和配重装置，其中纵向运动机构和横向运动机构的两条直线导轨402、416成90度上下两层交叉设置。

纵向运动机构包括有纵向步进电机409、纵向微型行星齿轮减速器410、纵向减速器安装座411、主动同步带轮412、从动同步带轮413、同步带414、纵向前端丝杠支撑座407、纵向丝杠螺母405、纵向丝杠螺母安装座406、纵向滚珠丝杠404、纵向后端丝杠支撑座408、纵向直线导轨402、纵向导轨滑块403、纵向微动限位开关429。

纵向运动机构设置在配重机构底座401上，配重机构底座401通过螺栓固定在高位拣选车的底盘上。

横向运动机构包括有横向步进电机423、横向微型行星齿轮减速器424、横向减速器安装座425、横向前端丝杠支撑座421、横向丝杠螺母419、横向丝杠螺母安装座420、横向滚珠丝杠418、横向后端丝杠支撑座422、横向直线导轨416、横向导轨滑块417、横向微动限位开关430。

横向运动机构安装座415通过螺栓与纵向丝杠螺母安装座406和纵向导轨滑块403进行连接。

配重装置包括有配重箱安装板427和配重箱428。配重箱安装板427通过螺栓与横向丝杠螺母安装座420和横向导轨滑块417进行连接。

上述步骤完成后，再在高位拣选车的车体上设置控制系统，控制系统由压力传感器和控制器10组成，压力传感器分别安装在高位拣选车的3个车轮轮轴上，控制器10包含有配重移动控制单元和车辆行驶状态控制单元。

然后，利用压力传感器对高位拣选车的各车轮轮轴的载荷进行检测，并将检测数据传输给控制系统的控制器10。

当3个车轮轮轴的载荷比超过设定标准时，控制器的配重移动控制单元启动两台步进电机409、423驱动配重箱428进行纵向和横向移动，调整高位拣选车的重心。

当配重箱428到达微动限位开关429、430后，如果各车轮轮轴的载荷比依然达不到设定标准时，控制器10的车辆行驶状态控制单元即对高位拣选车的速度、加速度和车轮转向角进行限制调整，以减小车辆的惯性力和离心力，使车辆运行状态保持稳定。

以上对本发明的基本原理、主要特征和优点作了描述。本领域的普通技术人员应该知道，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.高位拣选车的重心自主平衡装置，其特征在于：包括可动配重机构和控制系统，可动配重机构由配重机构底座（401）、设置在配重机构底座（401）上的纵向运动机构、与纵向运动机构连接的横向运动机构以及固定在横向运动机构上的配重装置组成，其中纵向运动机构和横向运动机构的两条直线导轨（402、416）成90度自下而上两层交叉设置；控制系统由分别安装在高位拣选车的车轮轮轴上的多个压力传感器和控制器（10）组成；控制器（10）包含有配重移动控制单元和车辆行驶状态控制单元。

2.根据权利要求1所述的高位拣选车的重心自主平衡装置，其特征在于，所述纵向运动机构包括相互连接的纵向步进电机（409）、纵向滚珠丝杠（404）、和纵向直线导轨（402），纵向直线导轨（402）通过纵向导轨滑块（403）连接所述横向运动机构；纵向滚珠丝杠（404）分别通过纵向丝杠螺母（405）和纵向丝杠螺母安装座（406）连接所述横向运动机构，纵向直线导轨（402）端部位置设置有纵向微动限位开关（429）。

3.根据权利要求1或2所述的高位拣选车的重心自主平衡装置，其特征在于，所述横向运动机构设置在横向运动机构安装座（415）上，包括有横向步进电机（423）、横向滚珠丝杠（418）、横向直线导轨（416）；横向直线导轨（416）通过横向导轨滑块（417）与所述配重装置连接，横向滚珠丝杠（418）通过横向丝杠螺母（419）、横向丝杠螺母安装座（420）连接所述配重装置。

4.根据权利要求3所述的高位拣选车的重心自主平衡装置，其特征在于，所述配重装置包括配重箱安装板（427）和配重箱（428）。