CN105883424A - 可自主码垛的agv装置 - Google Patents

Abstract

一种可自主码垛的AGV装置，包括：码垛机械臂机构、旋转平台机构、AGV双轮驱动底盘、设置于AGV双轮驱动底盘上的载物平台和升降平台机构，其中：旋转平台机构设置于升降平台机构上方，码垛机械臂机构设置于旋转平台机构上方；所述的旋转平台机构包括：旋转中心轴、副齿轮、固定底板、主齿轮和旋转顶板；所述的码垛机械臂机构包括：舵机连接件、旋转编码器、两个铜螺柱、两个平行的连杆、四个摇杆和两个转轴；所述的升降平台机构包括：旋转编码器、丝杠、连接轴、丝杠连接块、两对左右平行设置的升降杆、四条彼此平行的直线导轨、两个旋转支座和两个直线滑块；本发明设计合理，高效便捷。

Description

可自主码垛的AGV装置

技术领域

本发明涉及的是一种AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引运输车)领域的技术，具体是一种可自主码垛的AGV装置。

背景技术

自动导引运输车为轮式机器人的一种，通常被现代工厂用于搬运物料和识别工位，其能沿指定的路径引导行驶。引导形式可分为光学引导和磁电引导，前者的轨道利用与地面颜色不同的轨道进行引导，后者通过电磁轨道进行引导。计算机可向AGV发送实时工作指令。

码垛机器人是一种用于自动堆叠物料的机械装置，可实现物料在抓取点和放置点之间的转移，运动轨迹由计算机选定。码垛机器人的机械手通常具有很高的实用性，可用于食品、零部件、化工等自动生产领域。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN105437204A，公布日2016.3.30，公开了一种加载机械手的AGV小车，包括AGV小车、直角坐标型机械手、转移台、回转机构、驱动装置、身份识别仪器和传感器装置；所述直角坐标型机械手包括X轴直线导轨、Y轴所述直线导轨、Z轴直线导轨和机械手；所述Z轴直线导轨通过所述回转机构竖直安装于所述AGV小车的上端面；所述Z轴直线导轨上有沿所述Z轴直线导轨滑动的第一滑块；所述Y轴直线导轨水平安装在所述第一滑块上，并相对第一滑块在Y轴方向上移动；Y轴直线导轨面向所述转移台的一端设置有第二滑块，所述X轴直线导轨水平安装在所述第二滑块上，并相对第二滑块在X轴方向上移动；所述第二滑块面向所述转移台的一面设置有转轴，所述转轴的轴线与所述Y轴直线导轨平行；所述机械手安装在所述转轴上所述回转架构设置于所述AGV小车和直角坐标型机械手之间，所述直角坐标型机械手随回转机构的转动而转动。但该技术结构复杂，需要滑块与直线导轨实现机械手的抓取自由度，并且无法解决机械手的闭环控制和当前位置的获知，出现机械手Z轴升降时的自锁和无法进行车载货物的大容量存储问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种可自主码垛的AGV装置，在AGV双轮驱动底盘上设置载物平台和从下而上依次相连的升降平台机构、旋转平台机构和三自由度码垛机械臂机构，以及旋转编码器的设置，调整抓手的姿态，方便抓取堆叠物料，方便快捷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：码垛机械臂机构、旋转平台机构、AGV双轮驱动底盘、设置于AGV双轮驱动底盘上的载物平台和升降平台机构，其中：旋转平台机构设置于升降平台机构上方，码垛机械臂机构设置于旋转平台机构上方。

所述的旋转平台机构包括：旋转中心轴、副齿轮、从下而上依次与旋转中心轴同轴设置的固定底板、主齿轮和旋转顶板，其中：主齿轮与副齿轮相啮合。

所述的主齿轮与旋转顶板之间设有推力球轴承，推力球轴承两面分别与主齿轮和旋转顶板相接触。

所述的旋转中心轴在旋转顶板上方和固定底板下方分别设有卧式底座深沟球轴承。

所述的旋转顶板的一侧贯穿设置联轴器，联轴器与旋转顶板间隙配合。

所述的联轴器的一端与副齿轮相连，另一端与设有直流电机的电机连接件相连。

所述的电机连接件通过电机固定座与旋转顶板相连。

所述的码垛机械臂机构包括：舵机连接件、旋转编码器、两个铜螺柱、两个平行的连杆、四个摇杆和两个转轴，其中：两个铜螺柱平行设置，铜螺柱两端分别穿过两个平行的连杆并与连杆垂直；每个铜螺柱的两端分别与两个摇杆相连，与同一铜螺柱相连的两个摇杆的另一端通过转轴相连；舵机连接件的两端分别与两个连杆相连，旋转编码器设置于任一转轴的一端。

所述的旋转编码器与转轴通过联轴器相连。

所述的舵机连接件上设有抓手。

所述的转轴与摇杆之间设有轴杆连接件。

所述的转轴中部设有立式底座深沟球轴承。

所述的立式底座深沟球轴承通过轴承座底板设置于旋转顶板上。

所述的两个转轴中未连有旋转编码器的转轴的端部设有直流电机。

所述的直流电机通过电机固定座分别与转轴和旋转顶板相连。

所述的升降平台机构包括：旋转编码器、丝杠、连接轴、丝杠连接块、两对左右平行设置的升降杆、四条彼此平行的直线导轨、四个旋转支座和四个直线滑块，其中：每对升降杆交叉设置，两对升降杆的中点通过连接轴相连；每两个平行的升降杆的同一端通过连接轴相连，另一端分别与两个旋转支座相连；升降杆与连接轴相连的端部分别设有直线滑块，四个直线滑块分别与四条直线导轨相配合；丝杠垂直穿过位于底面的连接轴水平设置；丝杠的端部与旋转编码器相连，丝杠与连接轴相交处设有丝杠连接块。

所述的丝杠的一端与旋转编码器相连，另一端设有直流电机。

所述的与两个平行的升降杆相连的两个旋转支座固定设置于AGV双轮驱动底盘上，另两个旋转支座固定设置于固定底板底部。

所述的与设置于两个平行的升降杆端部的两个直线滑块的两条直线导轨固定设置于AGV双轮驱动底盘上，另两条直线导轨固定设置于固定底板底部。

所述的载物平台为”E”字形，通过载物平台底部四角的载物平台连接杆设置于AGV双轮驱动底盘上。

技术效果

与现有技术相比，本发明设计合理，结构简单，利用直流电机驱动实现AGV双轮驱动底盘的运动和三自由度码垛机械臂机构的各角度运动，改善了工厂中远距离输送物料的不便，降低设备数量和流水线复杂性，提高了自动化水平和生产效率，为提高工厂智能化程度提供了新的解决思路。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为旋转平台机构示意图；

图3为码垛机械臂机构示意图；

图4为升降平台机构示意图；

图中：1为AGV双轮驱动底盘，2为旋转平台机构，3为载物平台，4为码垛机械臂机构，5为抓手，6为固定底板，7为主齿轮，8为推力球轴承，9为旋转顶板，10为卧式底座深沟球轴承，11为旋转中心轴，12为直流电机，13为电机连接件，14为电机固定座，15为联轴器，16为副齿轮，17为编码器座，18为旋转编码器，19为轴杆连接件，20为摇杆，21为连杆，22为舵机连接件，23为铜螺柱，24为立式底座深沟球轴承，25为转轴，26为轴承座底板，27为载物平台连接杆，28为升降平台机构，29为旋转支座，30为直线导轨，31为连接轴，32为升降杆，33为丝杠，34为丝杠连接块，35为直线滑块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：码垛机械臂机构4、旋转平台机构2、AGV双轮驱动底盘1、设置于AGV双轮驱动底盘1上的载物平台3和升降平台机构28，其中：旋转平台机构2设置于升降平台机构28上方，码垛机械臂机构4设置于旋转平台机构2上方。

所述的AGV双轮驱动底盘1包括：亚克力底板、两个驱动轮和一个万向轮，其中：万向轮设置于亚克力底板的前部，两个驱动轮分别设置于亚克力底板的后部两侧。

所述的两个驱动轮分别由两个带减速器的直流电机驱动，实现双轮差速运动。

所述的旋转平台机构2包括：旋转中心轴11、副齿轮16、从下而上依次与旋转中心轴11同轴设置的固定底板6、推力球轴承8、主齿轮7和旋转顶板9，其中：主齿轮7和副齿轮16相啮合。

所述的推力球轴承8的两面分别与主齿轮7和旋转顶板9相接触。

所述的旋转中心轴11在旋转顶板9上方和固定底板6下方分别设有卧式底座深沟球轴承10。

所述的旋转中心轴11与卧式底座深沟球轴承10通过紧定螺钉固定，维持固定底板6和旋转顶板9之间的距离不变，同时保证各回转零件同心。

所述的旋转顶板9上方的卧式底座深沟球轴承10的外圈与旋转顶板9同步转动。

所述的旋转顶板9的一侧贯穿设置联轴器15，联轴器15与旋转顶板9间隙配合。

所述的联轴器15的一端与副齿轮16相连，另一端与电机连接件13相连。

所述的电机连接件13上设有直流电机12，电机连接件13通过电机固定座14与旋转顶板9相连。

所述的码垛机械臂机构4包括：舵机连接件22、旋转编码器18、两个铜螺柱23、两个平行的连杆21、四个摇杆20和两个转轴25，其中：两个铜螺柱23平行设置，铜螺柱23两端分别穿过两个平行的连杆21，并与连杆21垂直；每个铜螺柱23的两端分别与两个摇杆20相连，与同一铜螺柱23相连的两个摇杆20的另一端通过转轴25相连；舵机连接件22的两端分别与两个连杆21相连，旋转编码器18设置于任一转轴25的一端。

所述的旋转编码器18与转轴25通过联轴器15相连。

所述的舵机连接件22通过螺钉螺母与抓手5相连。

所述的转轴25与摇杆20之间设有轴杆连接件19。

所述的转轴25中部设有立式底座深沟球轴承24。

所述的立式底座深沟球轴承24通过轴承座底板26设置于旋转顶板9上。

所述的两个转轴25中未连有旋转编码器18的转轴25的端部设有直流电机12。

所述的直流电机12通过电机固定座14分别与转轴25和旋转顶板9相连，带动与直流电机12相连的转轴25上的两个摇杆20摆动，从而使另外两个摇杆20同步摆动，连杆21水平移动。

所述的旋转编码器18可读出摇杆20的当前角度，确定抓手5的位置，完成码垛机械臂机构4的闭环控制。

所述的铜螺柱23两端的螺钉维持与相应摇杆20的安装孔的同心配合，并保持较松状态便于旋转。

所述的码垛机械臂机构4为二自由度，分别为绕旋转中心轴11的旋转自由度和抓手5的开合自由度。

所述的升降平台机构28包括：旋转编码器18、丝杠33、连接轴31、丝杠连接块34、两对左右平行设置的升降杆32、四条彼此平行的直线导轨30、四个旋转支座29和四个直线滑块35，其中：每对升降杆32交叉设置，两对升降杆32的中点通过连接轴31相连；每两个平行的升降杆32的同一端通过连接轴31相连，另一端分别与两个旋转支座29相连；升降杆32与连接轴31相连的端部分别设有直线滑块35，四个直线滑块35分别与四条直线导轨30相配合；丝杠33垂直穿过位于底面的连接轴31水平设置；丝杠33的端部与旋转编码器18相连，丝杠33与连接轴31相交处设有丝杠连接块34。

所述的丝杠33的一端与旋转编码器18相连，另一端设有直流电机12。

所述的旋转编码器18通过编码器座17固定。

所述的与两个平行的升降杆32相连的两个旋转支座29固定设置于AGV双轮驱动底盘1上，另两个旋转支座29固定设置于固定底板6底部。

所述的与设置于两个平行的升降杆32端部的两个直线滑块35的两条直线导轨30固定设置于AGV双轮驱动底盘1上，另两条直线导轨30固定设置于固定底板6底部。

所述的直流电机12驱动丝杠33旋转，使丝杠连接块34在丝杠33上平移，直线滑块35以相同速度在直线导轨30上滑动，从而带动升降杆32在垂直面上移动，旋转平台机构2上升或下降。

所述的旋转编码器18可读出丝杠33的当前转动角度，得到丝杠连接块34在丝杠33上的位置，以计算升降平台28当前高度，实现对升降平台机构28的控制。

所述的载物平台3为”E”字形，通过载物平台3底部四角的载物平台连接杆27设置于AGV双轮驱动底盘1上。

工作时，直流电机12根据旋转编码器18的读数，驱动升降平台机构28的丝杠33旋转，使得丝杠连接块34在丝杠33上水平移动，通过连接轴31带动直线滑块35以相同的速度在对应的直线导轨30上滑动，带动升降杆32在垂直面上移动，旋转平台机构2随之上升或下降；旋转平台机构2中的直流电机12驱动副齿轮16旋转，与主齿轮7固定的旋转顶板9随着副齿轮16的旋转而旋转，码垛机械臂机构4同步旋转；码垛机械臂机构4的直流电机12驱动摇杆20转动，根据其结构特性，抓手5在平面内平动，使其到达抓取位置，抓取物料并将物料堆叠至载物平台3，通过调整升降平台机构28的高度进行堆叠。

本实施例的升降高度可达60m，旋转角度可达300°，码垛机械臂机构4的俯仰旋转角度可达150°，抓手5的开合角度可达180°。

本实施例中的旋转编码器18为单圈绝对值编码器，开机上电后即可知道各关节当前所处位置；在旋转和升降过程中，可用于位置PID闭环控制，以使旋转和升降过程更为平滑、稳定、精确。

所述的位置PID闭环控制是指：将读取到的当前关节角度值与目标角度值的差值输入到PID控制器中，输出的调节量控制直流电机的占空比，根据不同差值对应不同的占空比，使运动过程更为平滑，提高位置精度。

Claims (8)

1.一种可自主码垛的AGV装置，其特征在于，包括：码垛机械臂机构、旋转平台机构、AGV双轮驱动底盘、设置于AGV双轮驱动底盘上的载物平台和升降平台机构，其中：旋转平台机构设置于升降平台机构上方，码垛机械臂机构设置于旋转平台机构上方；

所述的码垛机械臂机构包括：舵机连接件、旋转编码器、两个铜螺柱、两个平行的连杆、四个摇杆和两个转轴，其中：两个铜螺柱平行设置，铜螺柱两端分别穿过两个平行的连杆并与连杆垂直；每个铜螺柱的两端分别与两个摇杆相连，与同一铜螺柱相连的两个摇杆的另一端通过转轴相连；舵机连接件的两端分别与两个连杆相连，旋转编码器设置于任一转轴的一端。

2.根据权利要求1所述的AGV装置，其特征是，所述的旋转平台机构包括：旋转中心轴、副齿轮、从下而上依次与旋转中心轴同轴设置的固定底板、主齿轮和旋转顶板，其中：主齿轮与副齿轮相啮合。

3.根据权利要求2所述的AGV装置，其特征是，所述的主齿轮与旋转顶板之间设有推力球轴承，推力球轴承的两面分别与主齿轮和旋转顶板相接触。

4.根据权利要求2所述的AGV装置，其特征是，所述的旋转顶板的一侧贯穿设置联轴器，联轴器与旋转顶板间隙配合。

5.根据权利要求1所述的AGV装置，其特征是，所述的两个转轴中未连有旋转编码器的转轴的端部设有直流电机，并通过电机固定座分别与转轴和旋转顶板相连。

6.根据权利要求1所述的AGV装置，其特征是，所述的升降平台机构包括：旋转编码器、丝杠、连接轴、丝杠连接块、两对左右平行设置的升降杆、四条彼此平行的直线导轨、四个旋转支座和四个直线滑块，其中：每对升降杆交叉设置，两对升降杆的中点通过连接轴相连；每两个平行的升降杆的同一端通过连接轴相连，另一端分别与两个旋转支座相连；升降杆与连接轴相连的端部分别设有直线滑块，四个直线滑块分别与四条直线导轨相配合；丝杠垂直穿过位于底面的连接轴水平设置；丝杠的端部与旋转编码器相连，丝杠与连接轴相交处设有丝杠连接块。

7.根据权利要求6所述的AGV装置，其特征是，所述的与两个平行的升降杆相连的两个旋转支座固定设置于AGV双轮驱动底盘上，另两个旋转支座固定设置于固定底板底部。

8.根据权利要求6所述的AGV装置，其特征是，所述的与设置于两个平行的升降杆端部的两个直线滑块的两条直线导轨固定设置于AGV双轮驱动底盘上，另两条直线导轨固定设置于固定底板底部。