CN105857116B - 自动导引式搬运装置的驱动机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动导引式搬运装置的驱动机构，其包括两个平行设置的驱动轮，每个驱动轮由独立的动力件进行驱动实现独立的正转或反转，每个驱动机构的两个驱动轮以可整体转动的方式安装在车架上，其转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。当两个驱动轮同向转动时，驱动机构前进；当两个驱动轮方向转动时，驱动机构原地转圈。当将该驱动机构安装到搬运装置后，在控制系统的控制下，该搬运装置的驱动机构可转动到任一方向，即可向任一方向自由移动。

Description

自动导引式搬运装置的驱动机构

技术领域

本申请涉及一种物料搬运设备，尤其涉及一种自动导引搬运装置(AGV)的驱动机构。

背景技术

为了提高物料运输过程中的自动化程度，以轮式移动为特征的AGV开始扮演着物料运输的角色：当车间某一环节需要辅料时，由工作人员向计算机终端输入相关信息，计算机终端再将信息发送到中央控制室，由专业的技术人员向计算机发出指令，在电控设备的合作下，AGV接受并执行，将物料送至相应的地点。

但，现有AGV的行走结构简单，由两个行走驱动轮、两个支撑轮并以菱形分布，或者为带舵轮的四轮行走机构。这种AGV只能运行在宽阔的场地，只能做普通的前后方或弧线运动。

发明内容

本申请提供一种自动导引式搬运装置的驱动机构。

本申请提供的自动导引式搬运装置的驱动机构，包括：

安装座；

驱动轮，所述驱动轮为两个，两个驱动轮平行设置；

以及动力件，每个驱动轮由独立的动力件进行驱动实现独立的正转或反转；

其中，所述两个驱动轮以可整体转动的方式安装在安装座上，其转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

作为所述驱动机构的进一步改进，包括驱动主架和浮动架，所述两个驱动轮安装在驱动主架上，所述驱动主架通过浮动架与安装座连接，所述浮动架与驱动主架之间设置有弹性减震体，所述弹性减震体的回复力可使驱动主架向地面移动。

作为所述驱动机构的进一步改进，所述驱动主架具有两个相对设置的容置腔，所述浮动架的两端分别伸入对应容置腔内，且所述容置腔内设置有导柱，所述导柱穿过浮动架上的导孔，所述浮动架在容置腔内可沿导柱活动。

作为所述驱动机构的进一步改进，所述驱动主架与浮动架围合成弹簧安装腔，所述弹性减震体安装在弹簧安装腔内。

作为所述驱动机构的进一步改进，还包括驱动主架和摇摆架，所述驱动主架以可转动的方式安装在摇摆架上，所述驱动主架相对摇摆架的转动中心线沿水平方向设置，且其本身或其平行线垂直于两个驱动轮的中心连线，所述摇摆架以可转动的方式安装在安装座上，所述摇摆架相对车架的转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

作为所述驱动机构的进一步改进，还包括摇摆架，所述浮动架以可转动的方式安装在摇摆架上，所述浮动架相对摇摆架的转动中心线沿水平方向设置，且本身或其平行线垂直于两个驱动轮的中心连线，所述摇摆架以可转动的方式安装在安装座上，所述摇摆架相对车架的转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

作为所述驱动机构的进一步改进，所述摇摆架具有两个相对设置的第一侧板，所述浮动架具有两个相对设置的第二侧板，所述第一侧板和第二侧板其一固定有摇摆轴，另一设置有与摇摆轴配合的摆动轴承。

作为所述驱动机构的进一步改进，所述安装座设置有回转轴承，所述回转轴承的外圈与安装座固定，所述摇摆架与回转轴承的内圈固定。

作为所述驱动机构的进一步改进，还包括编码器，所述编码器安装在摇摆架上，其输出轴过驱动轮旋转中心线设置，所述编码器的输出轴通过联轴器连接一的连接轴，所述连接轴过摇摆架相对车架的旋转中心线设置，所述连接轴向上穿过安装座，且其穿出安装座的部分设置有编码器锁轴机构。

作为所述驱动机构的进一步改进，在安装座上设置有两个旋转限位开关，所述编码器锁轴机构位于两个旋转限位开关的中间。

本申请的有益效果是：

本申请提供的驱动机构，其包括两个平行设置的驱动轮，每个驱动轮由独立的动力件进行驱动实现独立的正转或反转，每个驱动机构的两个驱动轮以可整体转动的方式安装在车架上，其转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。当两个驱动轮同向转动时，驱动机构前进，当两个驱动轮反向转动时，驱动机构原地转圈。或者两个驱动轮转速不同时，驱动机构也可以原地转圈。当将该驱动机构安装到搬运装置后，在控制系统的控制下，该搬运装置的驱动机构可转动到任一方向，即可向任一方向自由移动。

附图说明

图1为本申请自动导引式搬运装置一种实施例的结构示意图；

图2为本申请驱动机构一种实施例的结构示意图；

图3为图2所示实施例中沿两个电机中间剖切后的示意图；

图4为图2所示实施例中沿两个驱动轮中间剖切后的示意图；

图5为图2所示实施例中驱动轮部分的分解图；

图6为图5所示分解图组装后示意图；

图7为图2所示实施例中浮动架部分的分解图；

图8为图7所示分解图组装后的示意图；

图9为图2所示实施例中摇摆架部分的分解图；

图10为图9所示分解图组装后的示意图；

图11为图2所示实施例中安装座部分的分解图；

图12为本申请载物机构一种实施例的结构示意图；

图13为本申请载物板一种实施例的结构示意图；

图14为本申请自动导引式搬运装置进行车辆搬运时的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例一提供一种自动导引式搬运装置，该自动导引式搬运装置可完成自动式车辆搬运工作。

请参考图1，该自动导引式搬运装置包括：

车架100；

驱动机构200，该驱动机构200为至少两个，至少两个驱动机构200分布在车架100的两端。驱动机构200包括两个平行设置的驱动轮，每个驱动轮由独立的动力件进行驱动实现独立的正转或反转，每个驱动机构200的两个驱动轮以可整体转动的方式安装在车架100上，其转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线；

载物机构300，用于在运输过程中承载车辆；

坐标识别机构，用于识别自动导引式搬运装置的当前坐标信息；

以及控制系统，该控制系统接收坐标识别机构的信息反馈，并对各机构进行控制，使自动导引式搬运装置完成自动导引和运输功能。

对于一个驱动机构200来说，当两个驱动轮同向转动时，驱动机构200前进；当两个驱动轮反向转动时，驱动机构200原地转圈。

当驱动机构200安装到车架100之后，例如驱动机构200为四个，四个驱动机构200成方形分布在车架100的底部。当需要进行转向时，控制系统控制该四个驱动机构200的电机正转或反转，从而使四个驱动机构200转动到同一方向，该方向可以是任一方向，即自动导引式搬运装置可向任一方向自由移动。同时，两个驱动轮不同的速度，也会实现驱动机构200的转向。

该车架100起到整个装置的支撑作用。用以驱动该驱动轮的动力件可能为电机或者其他部件。

请参考图2至6，该驱动机构200包括驱动主架218，两个驱动轮211和驱动其转动的电机212安装在驱动主架218上。或者，两个驱动轮211也可以其他形式实现独立的转动。

作为一种示例结构，两组驱动轮轴217和两组惰轮轴216分别与驱动主架218的两侧焊接。大齿轮215通过连接套、轴承及锁紧螺丝与驱动轮211固定成一个模块，并安装于驱动轮轴217上。小齿轮213安装于驱动电机212(动力件的一种具体示例)输出轴上，惰齿轮214安装于惰轮轴216上。两个驱动电机212、两个小齿轮213、两组惰轮214、两套大齿轮驱动轮模组组成了左右两个完全独立的动力传动系统。

传动机构包括驱动电机212、驱动轮211和减速齿轮组，减速齿轮组包含大齿轮215、小齿轮213、惰齿轮214。该驱动电机212安装在驱动主架218上，小齿轮213与驱动电机212相连，驱动轮211安装在驱动主架218的驱动轮轴217上，大齿轮215与驱动轮211同轴相连，惰齿轮214安装在驱动主架218的惰轮轴216上并与大小齿轮213齿合。

该驱动主架218可直接与车架100形成转动连接，例如通过回转轴承等结构来实现，以保证两个驱动轮211能够以一个整体相对车架100进行转动。

或者驱动机构200也可包括浮动架，驱动主架218通过浮动架与车架100连接，浮动架与驱动主架218之间设置有弹性减震体，弹性减震体的回复力可使驱动主架218向地面移动。

浮动架与车架100成转动连接，而驱动主架218与浮动架连接并设置减震结构。

请参考图4至8，驱动主架218具有两个相对设置的容置腔，浮动架221的两端分别伸入对应容置腔内，且容置腔内设置有导柱219，导柱219穿过浮动架221上的导孔223，浮动架221在容置腔内可沿导柱219活动。

进一步地，该驱动主架218与浮动架221围合成弹簧安装腔，该弹性减震体安装在弹簧安装腔内。

具体地，浮动架221两侧通过四组导套224与驱动主架218的导柱219径向固定，导套224与浮动架221的导孔223过盈配合。浮动架221上两对导孔223中间的盲孔位置安装有减震弹簧222(一种弹性减震体的具体示例)，弹簧222另一端与驱动主架218接触。

该弹簧减震结构可以使驱动机构200具有一定的上下浮动能力，当搬运装置在不平整的地面上运动时，弹簧减震结构能使驱动轮211始终与地面保持一定的附着力，避免打滑现象产生。

进一步地，对于浮动架221来说，其也可以直接与浮动架221与车架100成转动连接，例如通过回转轴承等结构来实现。

或者，还可以包括摇摆架，浮动架221以可转动的方式安装在摇摆架上，浮动架221相对摇摆架的转动中心线平行于水平方向，且垂直于两个驱动轮的中心连线。摇摆架以可转动的方式安装在安装座上，摇摆架相对车架100的转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

或者，也可以是驱动主架直接与摇摆架连接。驱动主架以可转动的方式安装在摇摆架上，驱动主架相对摇摆架的转动中心线沿水平方向设置，且其本身或其平行线垂直于两个驱动轮的中心连线，摇摆架以可转动的方式安装在安装座上，摇摆架相对车架的转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

具体地，请参考图3、7至10，摇摆架231具有两个相对设置的第一侧板232，浮动架221具有两个相对设置的第二侧板225。该第一侧板232和第二侧板225可以是其一固定有摇摆轴，另一设置有与摇摆轴配合的摆动轴承。

本示例结构中，摇摆架231的第一侧板232同轴安装两个摇摆轴221，浮动架221的第二侧板225通过摆动轴承226与摇摆轴221间隙配合，轴向和径向固定，摆动轴承226与浮动架221过盈配合。

请参考图3、4、9、10和11，该驱动机构200还包括安装座241，安装座241与车架100固定，安装座241设置有回转轴承237，回转轴承237的外圈2371与安装座241固定，摇摆架231与回转轴承237的内圈2372固定，从而实现摇摆架231相对车架100的转动。

该安装座241可以为一个固定板，当然，在其他实施例也可省略该安装座241，而将驱动机构200直接安装在车架100上。

该驱动机构200还包括编码器233，编码器233安装在摇摆架231上，其输出轴2331通过联轴器235连接一连接轴236，连接轴236过摇摆架231相对车架100的旋转中心线设置。连接轴236向上穿过安装座241，且其穿出安装座241的部分设置有编码器锁轴机构243；在安装座241上设置有两个旋转限位开关245，编码器锁轴机构243位于两个旋转限位开关245的中间。

具体地，请参考图3、4和11，回转轴承237的外圈2371通过螺钉向上连接固定板241，内圈2372与摇摆架231固定。编码器233通过螺丝及编码器固定支架234与摇摆架231固定。编码器输出轴2331通过联轴器235与连接轴236同轴连接，被编码器锁轴器机构243固定，编码器锁轴机构243可调节内部配合转轴的配合角度。触碰块238通过内六角固定于轴承内圈2372上端面螺孔处。两个旋转限位开关245固定在固定板241走线口的两侧凹陷处244，固定方式为螺丝固定。

请参考图3、4，驱动机构200可绕水平轴X旋转，也可以绕竖直轴Y旋转360度。当驱动轮211的旋转速度不同时，驱动单元便绕竖直轴Y旋转，可实现驱动轮211全方位转向；当驱动轮211所附着的地面高低不平时，驱动单元便绕水平轴X旋转，以适应高低不平的地面状况，从而两个驱动轮211可以始终与地面保持接触。

本驱动机构200将独立的两个驱动轮211、两个驱动电机、两套传动机构设计成一个差速运行模组。两驱动轮211同向运转时，驱动模块向前直行，异向运转时，驱动模块原地自旋，从而使驱动模块具有行走和转向的能力。本驱动机构200解决了车辆转向速度问题以及车辆两车轮距离最小化问题，把它安装在四轮驱动车体上，可实现四驱动八轮紧凑式全方位行走方式，提高了AGV的任意姿态行走能力和稳定性。

进一步地，该载物机构可以仅是一个承载物料的平台类或腔体内结构，或者也可以是一种可升降的升降机构。

例如，载物机构包括顶升件和驱动顶升件上升和下降的顶升驱动件。

具体地，请参考图12，顶升驱动件为减速电机320，电机320连接一齿轮齿条机构，其中，齿条332竖直设置，顶升件310与齿条332固定。

进一步地，导柱340与车架100固定，导套311与顶升杆310(顶升件的一种具体示例)固定，导套311与导柱340通过无油自润滑轴承可实现直线滑动，车架100上的减速电机320带动齿轮331，驱动固定在顶升杆310上的齿条332，从而带动顶升杆310升降。

进一步地，请参考图1，车架100上还可以设置若干万向轮600进行辅助行走，例如4个万向轮600，其还可以支撑车体的大部分重量，当驱动轮211往任意方向驱动车体时，万向轮600可以灵活跟随运动。由于万向轮600的高度固定，所以搬运装置在空载和重载的情况下，搬运装置车体相对于地面的高度不会变化。

此外，请参考图13，还包括载物板800，载物板800包括面板810和至少三个自面板810向下凸起的柱脚820，面板810在柱脚820的背面设置有用于另一载物板800柱脚820插入的柱脚插孔830，以便将多个载物板800叠放。面板810可以为花纹钢板或其他表面摩擦系数较高的金属板。

请参考图14，汽车900可以停在载物板800上，搬运装置可以进入载物板800下部，搬运装置顶升杆310把载物板800顶起，使载物板800的四个支腿离开地面，然后搬运装置可以驮运载物板800与汽车900移动到指定位置。

进一步地，坐标识别机构为激光导航、二维码扫描单元和/或磁导航传感器。

例如，该搬运装置使用激光导航技术进行导航及定位，在环境不利于激光导航的条件下，搬运装置可切换成磁钉导航模式进行导航定位。

请参考图1，激光导航仪700位于车架100上，在搬运装置的运动空间中放置有多个激光反射板，搬运装置在行走过程中，激光导航仪700不断旋转的同时不断射出激光，接收到反光板反射回的激光光束，经过内部计算，搬运装置即可算出自身的位置和角度信息，从而实现精准导航定位。

磁导航传感器410位于车架100侧面，在不利于激光导航的行走路径的地面上，会事先沿着搬运装置的行走路径把若干个磁钉嵌入地面中，磁传感器可读取磁钉的位置，反馈得到信息被送入控制器进行内部计算，使搬运装置可以沿着磁钉所指示的路径精准导航并定位。

进一步地，请参考图1，该搬运装置还包括电池组500和用于给电池组500充电的充电靴。

搬运装置依靠电池组500提供动力，搬运装置底部有一对充电靴，当电池组500需要充电时，搬运装置会移动到指定的充电位置，在充电位置下方有一块充电板，充电板与一台充电机320连接，搬运装置底部的充电靴与充电板接触后，充电机320就可以经过充电板-充电靴-电池组500这样的导通方式给电池组500进行充电。

搬运装置的控制系统由主控制器及与主控制器连接的行走模块、升降模块、引导定位模块、安全模块、电源和充电管理模块、通信模块、人机交互装置组成。其中，行走模块包括4个差速模块，对4个驱动轮211组分别进行控制；升降模块用于对载物板800升降机构进行控制；引导定位模块用于对搬运装置的行进路径进行引导和定位；安全模块用于放置搬运装置行进期间与周围物体发生碰撞，保证其安全；通信模块用于搬运装置与外部进行无线通讯；人机交互装置用于对搬运装置参数进行设定并显示搬运装置的运行状态。以上控制系统的具体操作均属于现有技术，这里就不在过多赘言。

下面介绍引导定位模块的工作流程：上位系统通过无线网络、电台等发送任务表/行走段表，通信模块监听这些数据，并存入段表队列中。搬运装置从段表队列取出段表参数、点信息、操作码信息等，以此实现速度生成、目的点确定、搬运操作码命令输出。主控制器实现位置计算，其原理如下：采用两个位置计算器完成对位置的准确估算和计算、其中主位置计算器采用航位推算法，根据上次的位置信息和编码器233信息(速度编码器233、角度编码器233)和车体的运动学模型对搬运装置的理论方位进行实时计算。不过，由于理论位置会随着时间的推移而产生累计误差，因此还需要辅助计算器进行位置修正。辅助位置计算器根据导航装置的激光头/磁钉传感器等信息获得真实位置。主控制器将速度信息转换成电信号，发送至行走模块的转向伺服驱动器和驱动伺服驱动器，伺服控制器控制电机320完成行走。

本搬运装置能在停车层控制系统的导引下实现自主导引、自由行驶路线，既节省了停车场空间，又能安全、快速的存取车，维护简便，实现真正意义上的智能停车。

除了对车辆的搬运外，本搬运装置也可用于对其他物料的搬运工作。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种自动导引式搬运装置的驱动机构,其特征在于，包括：

安装座；

驱动轮，所述驱动轮为两个，两个驱动轮平行设置，所述两个驱动轮以可整体转动的方式安装在安装座上，其转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线；

动力件，每个驱动轮由独立的动力件进行驱动实现独立的正转或反转；

驱动主架，所述两个驱动轮安装在驱动主架上；

浮动架，所述驱动主架安装在浮动架上，所述浮动架与驱动主架之间设置有弹性减震体，所述弹性减震体的回复力可使驱动主架向地面移动；

以及摇摆架，所述浮动架以可转动的方式安装在摇摆架上，所述浮动架相对摇摆架的转动中心线沿水平方向设置，且本身或其平行线垂直于两个驱动轮的中心连线，所述摇摆架以可转动的方式安装在安装座上，所述摇摆架相对车架的转动中心线垂直于两个驱动轮中心连线。

2.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动主架具有两个相对设置的容置腔，所述浮动架的两端分别伸入对应容置腔内，且所述容置腔内设置有导柱，所述导柱穿过浮动架上的导孔，所述浮动架在容置腔内可沿导柱活动。

3.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动主架与浮动架围合成弹簧安装腔，所述弹性减震体安装在弹簧安装腔内。

4.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述摇摆架具有两个相对设置的第一侧板，所述浮动架具有两个相对设置的第二侧板，所述第一侧板和第二侧板其一固定有摇摆轴，另一设置有与摇摆轴配合的摆动轴承。

5.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述安装座设置有回转轴承，所述回转轴承的外圈与安装座固定，所述摇摆架与回转轴承的内圈固定。

6.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，还包括编码器，所述编码器安装在摇摆架上，其输出轴过驱动轮旋转中心线设置，所述编码器的输出轴通过联轴器连接一连接轴，所述连接轴沿着摇摆架相对车架的旋转中心线设置，所述连接轴向上穿过安装座，且其穿出安装座的部分设置有编码器锁轴机构。

7.如权利要求6所述的驱动机构，其特征在于，在安装座上设置有两个旋转限位开关，所述编码器锁轴机构位于两个旋转限位开关的中间。