CN105621041B - 一种自动引导运输车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动引导运输车，包括两平行且相互通讯的、可由一条/两条磁条引导行走的货叉式小车，小车包括安装座、罩在安装座上的保护罩，安装座的两端均设有传感器模块、驱动安装座水平移动且能够顶起保护罩的驱动模块，安装座上还设有控制两驱动模块、与传感器模块进行通讯和传输的控制模块，以及分别对两驱动模块与控制模块供电的供电模块。本发明由两货叉式小车组成一套搬运系统，并且这两只小车平行运动，不存在物理连接而通过相互之间的通讯实现彼此之间的同步动作，空间体积小，能很好地节约空间，并能进入标准货物托盘下方的相应位置，将其抬举起后进行搬运，同时能实现前进和后退的双向动作。

Description

一种自动引导运输车

技术领域

本发明涉及一种搬运设备，尤其涉及一种用于搬运标准货物托盘的自动引导运输车。

背景技术

目前，工厂或者车间的标准货物托盘主要采用手动液压搬运车(俗称“地牛”)、叉车等人工操作设备进行搬运，并且这类产品在市场上已经很普及。手动液压搬运车和叉车，均为人工操作的搬运设备，操作者需要有一定的操作技术和经验，其中在搬运较重的货物时，手动液压搬运车需花费更多的人力，搬运货物时由人进行判断货物的抬升和下落；而叉车需要专有的驾驶证才能进行该类设备的操作，且对货物定位不精确，需要人为的观察和控制，对劳动者的工作强度要求较大。可见这两者的操作空间均较大且需要较高的人工成本。

现在一些自动化车间采用自动引导运输车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，牵引专用的货物拖车进行自动搬运，通过在地面贴导引磁条的方式进行引导，能根据程序自动进行搬运。根据小车上的磁导航传感器和障碍物传感器，实现自动引导和自动躲避障碍物的功能。其主要采用牵引的形式进行对装有货物的拖车进行牵引，一般在小车与货物拖车上有一个卡扣，通过卡扣使得小车与货物拖车相连，从而实现牵引的功能。叉车AGV通过对原有叉车本体进行改造，加装磁导航传感器和障碍物传感器，实现AGV小车的功能，并能精准的定位货物，虽然节约了人工成本，但是其体积和质量较大，对操作空间的要求也较大。

尽管AGV小车采用地面磁条进行引导，并具有躲避障碍物的功能，省去了人工成本，但是这类运输车主要采用牵引的形式，而且需要对货物的托盘进行特殊的定制以满足AGV小车的工作，在工作过程中需要人工地把货物放在定制托盘上，使用时受到托盘形状和工作空间等条件的限制；另外，该类小车采用牵引的形式，因此只能进行单一的前进和转弯的动作，无法实现后退的功能。叉车AGV既能满足无人操作的要求，又能对标准货物托盘进行搬运，但是由于叉车本体的存在，其操作空间大，不适用于空间紧凑的环境。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自动运行省去人工操作、根据地面磁条进行自动引导和躲避障碍物、能对标准的货物托盘进行搬运的自动引导运输车。

本发明的自动引导运输车，包括两平行且相互通讯的、可由一条/两条磁条引导行走的货叉式小车，所述小车包括安装座、罩在所述安装座上的保护罩，所述安装座的两端均设有传感器模块、驱动所述安装座水平移动且能够顶起所述保护罩的驱动模块，所述安装座上还设有控制两所述驱动模块、与所述传感器模块进行通讯和传输的控制模块，以及分别对两所述驱动模块与所述控制模块供电的供电模块。

进一步的，两所述小车内还设有控制两所述小车同步动作的控制单元，并在两所述小车上设有保持两所述小车之间间距的测距传感器。

进一步的，所述驱动模块包括与所述安装座转动连接的安装架，设置在所述安装架上的旋转机构、抬升机构以及驱动装置，所述旋转机构包括安装在所述安装架两侧的驱动轮；所述抬升机构包括纵向设置在所述安装架上的螺杆，所述螺杆与设置在所述安装架上的螺母螺纹连接；所述驱动装置包括通过固定支架安装在所述安装架上的电机与减速器，所述减速器通过带轮以及同步带与所述驱动轮传动连接。

进一步的，所述安装架上还设有检测并控制所述电机速度、位置、角度和计数信息的编码器。

进一步的，所述安装架上还设有通过平键与所述驱动轮的转轴连接的电磁制动器。

进一步的，所述安装架通过设置在其上的、与所述安装座接触的钢珠与所述安装座转动连接。

进一步的，所述传感器模块包括障碍物传感器以及寻找所述磁条的磁导航传感器。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、通过将两个不存在物理连接的小车作为一套搬运系统，相当于叉车的两个货叉结构，两小车能根据磁条的引导自主、平行地运动到标准货物托盘下，将其抬升并进行搬运；

2、通过控制单元确保两小车保持同步动作，并且通过小车的测距传感器使两小车间的距离在规定的范围之内，能够可靠地进行搬运；

3、将驱动、控制、供电部件均内置在小车内，缩小了小车的体积，使得在空间紧凑的环境下，小车能够进入到标准货物托盘之下并抬起货物；

4、利用驱动模块自身的旋转来带动螺杆垂直方向的运动，从而实现抬升动作，其承载能力大，能搬运包括托盘在内的重达1000kg的货物；

5、旋转模块可原地旋转90度，从而达到转弯的目的；

6、两小车的引导模式可以为单条磁条引导，也可以用两条磁条进行引导，引导方式比较灵活。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中小车的结构示意图；

图3是小车中驱动模块的立体结构图；

图4是驱动模块的侧视图；

图5是驱动模块的仰视图；

图6是沿图4中A-A线的剖视图；

图7是一对磁条引导两小车转弯的示意图；

图8(a)、图8(b)是一条磁条引导两小车转弯的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种结构紧凑的、用于搬运标准货物托盘的自动引导运输车，包括两平行且相互通讯的、可由一条/两条磁条100引导行走的货叉式小车200，小车200包括安装座10、罩在安装座10上的保护罩201，安装座10的两端均设有传感器模块20、驱动安装座10水平移动且能够顶起保护罩201的驱动模块30，安装座10上还设有控制两驱动模块30、与传感器模块20进行通讯和传输的控制模块40，以及分别对两驱动模块30与控制模块40供电的供电模块50。

本发明中的两小车200为一套搬运系统，且不存在物理连接，为确保两小车协调运作，本发明在两小车200内还设有控制两小车200同步动作的控制单元，并在两小车200上设有保持两小车200之间间距的测距传感器。通过车载控制单元，使两小车200保持同步动作；并且通过小车200的测距传感器，保持两车间的距离在规定的范围之内。当两小车200之间的平行距离发生偏离时，小车200的控制单元能使得两小车200之间的距离恢复到设定的平行距离范围内。

具体的，如图3至图6所示，驱动模块30包括与安装座10转动连接的安装架31，设置在安装架31上的旋转机构、抬升机构以及驱动装置，旋转机构包括安装在安装架31两侧的驱动轮32；抬升机构包括纵向设置在安装架31上的螺杆33，螺杆33与设置在安装架31上的螺母34螺纹连接；驱动装置包括通过固定支架68安装在安装架31上的电机35与减速器36，减速器36通过带轮以及同步带62与驱动轮32传动连接。

本发明采用四个驱动轮32进行驱动，每个驱动轮32都有单独的电机35来带动。本发明的电机35采用直流无刷电机，减速器36采用行星减速器，根据该小车的具体参数进行选型，其中两个驱动轮32组成一套独立的驱动模块30。小车200前后各布置一套驱动模块30，组成整个小车200的驱动系统，两驱动轮32安装在驱动模块30的两侧，其动力传动方式为：直流无刷电机连接行星减速器，通过固定支架68固定于驱动模块30的安装架31上，在行星减速器的输出轴上安装一个小同步带轮61，通过同步带62与大同步带轮63相连，其中，大同步带轮63与驱动轮32刚性连接在一起。具体的，将大同步带轮63通过螺栓固定在一安装板66上，将安装板66也通过螺栓与驱动轮32固定在一起，因此当大同步带轮63转动时驱动轮32也同步转动，从而达到驱动的目的。对应地，在安装座10上对称布置另一个驱动模块30。

本发明在小车200的前后位置对称布置一个驱动模块30，因此小车200共有四个驱动轮32，每个驱动轮32均有独立的电机35进行驱动。小车200在运行过程，可以实现前进、后退和原地顺逆时针旋转，其实现方式为：控制电机的输出旋转方向，可以控制小车的运动形式。在控制驱动轮都往前旋转时，小车实现前进的动作；控制驱动轮都往后旋转时，小车实现后退的动作；控制右侧的两个驱动轮向前旋转和左侧的两个驱动轮向后旋转，小车实现原地逆时针旋转的运动；控制右侧的两个驱动轮向后旋转和左侧的两个驱动轮向前旋转，小车实现原地顺时针旋转的运动。

当两小车运行到标准货物托盘下方时，驱动模块30能够对托盘进行抬举动作。由于本发明中将驱动模块30通过钢珠39与安装座10相接触，因此驱动模块30可绕着固定中心点旋转。抬升和下落的实现方式是：当小车移动至标准货物托盘下方时，通过控制驱动模块30中的两个驱动轮32以相同的转速分别往前旋转和往后旋转，使得整个驱动模块30在原地做360°旋转。在驱动模块30中的安装架31中心位置，固定一个与螺杆33配合的螺母34，当驱动模块30旋转时，螺母34也随着一起旋转，相应地，与螺母34配合的螺杆33在竖直方向上做上下的运动，从而顶起保护罩并将托盘抬起。为避免小车在抬升过程中移动，需要控制小车的抬升动作。在抬升动作时，两小车相同位置的两个驱动模块30做逆时针旋转，从而使得托盘的一侧先抬升起来。已知螺杆33的螺距、长度等参数，通过控制驱动模块30旋转的圈数，可以实现精准的抬升高度，由于螺旋螺母具有自锁功能，因此在抬升起来之后，不会自行下落；然后对两小车的另一相同位置的两个驱动模块30也做逆时针旋转，将货物托盘的另一侧抬起，从而实现抬升动作。相应地，下落时驱动模块30顺时针旋转先放下货物托盘的一侧，然后再放下另一侧，从而实现下落动作。

为使小车能实现精准定位，本发明在驱动模块30的安装架31还安装了编码器37，通过编码器37检测直流无刷电机的速度、位置、角度和计数等信息，保证小车将货物搬运至指定位置。

另外，安装架31上还设有通过平键64与驱动轮32的转轴65连接的电磁制动器38，使本发明具备安全措施，在突然断电的情况下，能使小车立即停止并保持不动。其实现方式是：电磁制动器38通过平键64与转轴65连接，该转轴35与大同步带轮63通过螺栓与安装板66固连在一起，而安装板66也通过螺栓与驱动轮32固定在一起，因此可以保证大同步带轮63运动时，驱动轮32和电磁制动器38的活动部分也同步运动。当突然断电时，电磁制动器38作用，由于该电磁制动器38的外壳固定在安装架31上，电磁继电器闭合，产生制动力矩，使得驱动轮32停止转动，从而实现紧急制动的功能。

本发明中的传感器模块20由磁导航传感器和障碍物传感器组成，通过对地面磁条100进行寻轨，使得小车200能根据固定的路线进行行驶，在小车200的前后两端对称布置一套传感器模块20，保证小车200的前进和后退的动作。其中障碍物传感器安装在小车200运行方向的正前方，磁导航传感器安装在与地面磁条100垂直高度为25～40mm处，传感器模块20与控制模块40进行通讯和传输。

本发明中的供电模块50由48V锂离子电池、DC-DC直流模块和电池控制板组成，主要为小车提供动力，将并实时电量传输给控制模块40，同时对短路、过充、过放等进行保护。控制模块40包含电机驱动器、小型工控机、通讯接口和外设接口组成，方便小车的调试。供电模块50和控制模块40均安装在小车200中间的中空部分。

传感器模块20、驱动模块30、供电模块50和控制模块40均安装在安装座10内，以保证小车的长度、宽度和高度的尺寸。同时，使用一个保护罩201对安装座10进行保护，该保护罩201既能使得小车外形更加美观，也能实现对小车内部模块的保护作用。该保护罩在抬升过程中，随着抬升机构一起运动，并且在搬运过程中始终与托盘相接触，使得保护罩的大平面与托盘下方接触，有利于保证抬升过程的稳定。

本发明的引导和控制方式可以分为两种：一是地面上贴有一对平行的磁条，如图7所示，同时对小车A和小车B进行引导，该平行磁条间的宽度需等于标准货物托盘下端空槽的中心距离，需保证能将小车引导至标准货物货盘底下，并且进行抬举动作，当两个小车行进至磁条的交叉位置(即虚线小车位置)时，小车停止，并在原地旋转90°之后，两个小车又分别对准了与原来磁条相垂直的两根磁条，完成转弯动作；一是只贴有一条直线磁条，如图8(a)和图8(b)所示，保证小车A由该磁条进行引导，该小车为主动小车，另一个小车为随动小车，在运行过程中，保证随动小车跟随主动小车进行同步动作，两小车在运行过程中保持平行和同步，并且两小车之间的距离保持不变，需等于标准货物托盘下端空槽的中心距离，该种引导和控制方式，在转弯处小车原地转过90度之后，需保证其中一个小车由磁条进行引导，由磁条进行引导的小车设置为主动小车，另一个为随动小车，通过两小车之间的通讯保持同步动作，经过转弯之后主动小车可以是小车A，也可以是小车B。

本发明的自动引导运输车的体系结构、尺寸、协同机制、安全保护、定位、通信、路径规划、多任务分配等方面，与市场上现有的产品相比较，结构紧凑、尺寸小，能自动地进入到标准货物托盘底下，完成对货物的搬运工作，其承载能力大、工作空间小、自动化程度高、可操作性强，能显著提高搬运标准货物托盘的效率，促进工业生产自动化，具有重要的实用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动引导运输车，其特征在于：包括两平行且相互通讯的、可由一条/两条磁条引导行走的货叉式小车，所述小车包括安装座、罩在所述安装座上的保护罩，所述安装座的两端均设有传感器模块、驱动所述安装座水平移动且能够顶起所述保护罩的驱动模块，所述安装座上还设有控制两所述驱动模块、与所述传感器模块进行通讯和传输的控制模块，以及分别对两所述驱动模块与所述控制模块供电的供电模块，两小车之间不存在物理连接，两所述小车内还设有控制两所述小车同步动作的控制单元，两所述小车上设有保持两所述小车之间间距的测距传感器，

小车的前后位置对称布置一个驱动模块，所述驱动模块包括与所述安装座转动连接的安装架，设置在所述安装架上的旋转机构、抬升机构以及驱动装置，所述旋转机构包括安装在所述安装架两侧的驱动轮；所述抬升机构包括纵向设置在所述安装架上的螺杆，所述螺杆与设置在所述安装架上的螺母螺纹连接；所述驱动装置包括通过固定支架安装在所述安装架上的电机与减速器，所述减速器通过带轮以及同步带与所述驱动轮传动连接。

2.根据权利要求1所述的自动引导运输车，其特征在于：所述安装架上还设有检测并控制所述电机速度、位置、角度和计数信息的编码器。

3.根据权利要求1所述的自动引导运输车，其特征在于：所述安装架上还设有通过平键与所述驱动轮的转轴连接的电磁制动器。

4.根据权利要求1所述的自动引导运输车，其特征在于：所述安装架通过设置在其上的、与所述安装座接触的钢珠与所述安装座转动连接。

5.根据权利要求1所述的自动引导运输车，其特征在于：所述传感器模块包括障碍物传感器以及寻找所述磁条的磁导航传感器。