CN107599772B - 一种agv物流机器人空气悬挂控制系统 - Google Patents

Abstract

一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，四个车轮上分别设置一组气动悬挂装置，气动悬挂装置包括气垫、集成阀块和压力检测模块，悬挂控制系统将两后轮相互独立的气垫连接，车辆前面两轮气垫独立支撑，后面两轮气垫形成串联，成为一个支撑点，由四点支撑转换成三点支撑，将负载的重心覆盖在这三个点行程的三角区域，形成一个完整的气动悬挂控制系统，配合电气检测以及控制，大大的提高了悬挂控制系统的操控性能以及安全性能。控制简单，成本降低，同等有效，可以替换当前多款悬挂控制系统。

Description

一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统

技术领域

本发明涉及车辆悬挂控制技术领域，尤其涉及气动悬挂控制技术。

背景技术

具有气动悬挂的车辆，尤其是工业或商业车辆，需要控制系统控制悬挂配平以及压缩流体(通常为气体)的流动，控制系统被确定为最复杂的解决方案，具有临时负载分布的车辆，每个悬挂控制独立于其它悬挂受控，以便对在其上负载的部分产生正确的反应。

为了对悬挂产生理想的控制，并为了在不同的车轴之间合理地管理负载比例，每个悬挂需要具有自己的控制元件，例如水平传感器，压力传感器，以及确定在自身气动回路中气流的电磁阀。该控制方式成本高，控制复杂，并且容易误操作。

系统通过检测框架以及具有水平感应器的车轴之间的距离来检测每个轮子上的负载，并控制通过电磁阀控制空气从风箱进入或出去，使得车辆的负载地面与负载位置的地面的线性保持等高。通常在每个车轴上装配两个水平传感器，一个在车辆框架的右侧，而另一个在车辆框架的左侧。为了控制车轴之间的负载分布，压力传感器需要安装在每个车轴的左部以及右部的小室上，因此，这种控制系统比较复杂以及昂贵。

某些车辆，例如具有双轮拖车的拖拉机，在车辆的中间具有连接；或者运输流体的油灌车，不管负载是如何分布的(在双轮拖车的拖拉机，或在油罐或油罐车处)，拖拉机悬挂上的负载为对称的，因为其应用在支撑的中心点处(拖拉机连接的支轴，油罐车的中心车轴)。

例如，在一个具有主桥以及额外车轴的拖拉机中，上述类型的气动悬挂的控制系统至少需要两个水平传感器(左和右)，两个至四个压力传感器，以及一组5个电磁阀。具体地，每侧安装一个电磁阀，每个车轴安装一个电磁阀，以及中间安装一个电磁阀，以便负载穿过风箱的气体，四个压力传感器以及两个具有相关管道，导管以及电线的水平传感器。这种方案对于具有对称负载分布的车辆来说，意味着安装以及配件的高成本。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种在每个车轮具有可承受负载且可起到减震功能的AGV物流机器人空气悬挂控制系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，四个车轮上分别设置一组气动悬挂装置，气动悬挂装置包括气垫j1、j2、j3、j4、集成阀块p1、p2、p3、p4和压力检测模块m1、m2、m3、m4，每个车轮安装两个限位块，8个限位块分别连接限位气缸n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8，八个限位气缸n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8上分别安装机控阀e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8，换向阀a1、换向阀a2和换向阀a3并联，换向阀a1、换向阀a2和换向阀a3一端通过管路连接气源，换向阀a1安装于气源与限位气缸n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8之间的管路上，换向阀2和排气阀k1、k2、k3、k4安装于气垫j1、j2、j3、j4的排气管路上；换向阀a6与换向阀a3串联，换向阀a6通过流量检测调节阀组d连接气垫j1、j2、j3、j4的充气管路，各个气垫j1、j2、j3、j4的充气管路上分别设有单向阀f1、f2、f3、f4、换向阀a7、a8、a9、a10，单向阀f1、f2、f3、f4和换向阀a7、a8、a9、a10并联的管路上分别设有机控阀e9、e10、e11、e12，机控阀e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8两两一组分别通过与阀g1、g3、g5、g7的逻辑管路与换向阀a8串联；换向阀a4和换向阀a6并联并与换向阀a3串联，气垫j3和气垫j4之间的管路上设有换向阀a11和换向阀a12，换向阀a11和换向阀a12通过管路连接换向阀a6。

所述排气管路与换向阀a2串联延迟阀b。

所述换向阀a4与流量检测调节阀组d之间串联减压阀c。

所述排气阀k1、k2、k3、k4为带有单向阀的可调节排气阀。

本发明的AGV物流机器人空气悬挂控制系统，具有简单的控制部件和执行元件，在车辆的前面两轮形成两个支撑点，车辆后面两轮形成一个支撑点，将负载的重心覆盖在这三个点行程的三角区域，三个支撑通过悬挂控制系统组合在一起，形成一个完整的气动悬挂控制系统，配合电气检测以及控制，大大的提高了悬挂控制系统的操控性能以及安全性能。控制简单，成本降低，同等有效，可以替换当前多款悬挂控制系统。

附图说明

图1是本发明AGV物流机器人空气悬挂控制系统原理图。

图中：a1、换向阀一，a2、换向阀二，a3、换向阀三，a4、换向阀四，a5、换向阀五，a6、换向阀六，a7、换向阀七，a8、换向阀八，a9、换向阀九，a10、换向阀十，a11、换向阀十一，a12、换向阀十二，b、延迟阀，c、减压阀，d、流量监测调节阀组，e1、机控阀一，e2、机控阀二，e3、机控阀三，e4、机控阀四，e5、机控阀五，e6、机控阀六，e7、机控阀七，e8、机控阀八，e9、机控阀九，e10、机控阀十，e11十一，e12、机控阀十二，f1、单向阀一，f2、单向阀二，f3、单向阀三，f4、单向阀四，g1、与阀一，g2、与阀二，g3、与阀三，g4、与阀四，g5、与阀五，g6、与阀六，g7、与阀七，g8、与阀八，g9、与阀九，g10、与阀十，g11、与阀十一，h1、或阀，h2、或阀二，j1、气垫一，j2、气垫二，j3、气垫三，j4、气垫四，p1、集成阀块一，p2、集成阀块二，p3、集成阀块三，p4、集成阀块四，k1、排气阀一，k2、排气阀二，k3、排气阀三，k4、排气阀四，m1、压力检测模块一，m2、压力检测模块二，m3、压力检测模块三，m4、压力检测模块四，n1、限位气缸一，n2、限位气缸二，n3、限位气缸三，n4、限位气缸四，n5、限位气缸五，n6、限位气缸六，n7、限位气缸七，n8、限位气缸八。

具体实施方式

为了减少系统的复杂性以及成本，该系统具有简单的控制部件和执行元件，但仍然能够完成车辆悬挂的工作。在车辆的前面两轮形成两个支撑点，车辆后面两轮形成一个支撑点，将负载的重心覆盖在这三个点行程的三角区域，每个点都有相应的压力检测装置，除了用于检测气垫的气压，同时检测运行过程中气垫内气压的工作状态，时刻提供控制系统有效的工作情况，为悬挂控制系统提供了保障基础，便于控制系统控制对应气垫的控制阀。

本发明的AGV物流机器人空气悬挂控制系统，原理如图1所示，这种悬挂包含三点支撑控制，车辆前面两轮分别为一支撑点，分别由一组气动悬挂组成，车辆后轮由两组悬挂组合形成第三支撑点，每组悬挂都由一个气垫、一个集成阀块以及压力检测组成，三个支撑通过悬挂控制系统组合在一起，形成一个完整的气动悬挂控制系统，配合电气检测以及控制，大大的提高了悬挂控制系统的操控性能以及安全性能。

本发明的悬挂控制系统，可分为两大部分，控制回路和执行回路：

控制回路中包括以下元件：换向阀(换向阀一a1、换向阀二a2和换向阀三a3、换向阀四a4、换向阀五a5、换向阀六a6、换向阀七a7、换向阀八a8、换向阀九a9、换向阀十a10、换向阀十一a11、换向阀十二a12)、延迟阀b、减压阀c、流量检测调节阀组d、机控阀(机控阀一e1、机控阀二e2和机控阀三e3、机控阀四e4、机控阀五e5、机控阀六e6、机控阀七e7、机控阀八e8、机控阀九e9、机控阀十e10、机控阀十一e11、机控阀十二e12)、单向阀(单向阀一f1、单向阀二f2、单向阀三f3、单向阀四f4)、与阀(与阀一g1、与阀二g2和与阀三g3、与阀四g4、与阀五g5、与阀六g6、与阀七g7、与阀八g8、与阀九g9、与阀十g10、与阀十一g11)、或阀(或阀一h1、或阀二h2)。

执行回路中包括以下元件：

气垫(气垫一j1、气垫二j2、气垫三j3、气垫四j4)、集成阀块集成阀块一p1)、集成阀块二p2)、集成阀块三p3)、集成阀块四p4)、排气阀(排气阀一k1、排气阀二k2、排气阀三k3、排气阀四k4)、压力检测模块(压力检测模块一m1、压力检测模块二m2、压力检测模块三m3、压力检测模块四m4)、限位气缸(限位气缸一n1、限位气缸二n2、限位气缸三n3、限位气缸四n4、限位气缸五n5、限位气缸六n6、限位气缸七n7、限位气缸八n8)。

将换向阀一a1、换向阀二a2、换向阀三a3并联，换向阀四a4、换向阀三a3串联，分别对应的功能为换向阀一a1---限位气缸的控制、换向阀二a2---气垫排气的控制、换向阀三a3---气垫充气管路的主控制、换向阀四a4---车辆后两轮气垫相互连接的控制，换向阀一a1、换向阀二a2和换向阀三a3一端通过管路连接气源换向阀六a6与换向阀三a3串联，换向阀六a6对应的功能是逻辑控制气垫充气的管路，换向阀六a6为气控换向阀，每个车轮都配有两个限位块，由对应的限位气缸控制其运动，在车轮升降时，气缸顶出，限位块打开，此时安装在气缸上的机控阀就会在升降到位的时候检测活塞杆的伸出和缩回，通过与阀的逻辑管路连接将机控阀一e1、机控阀二e2和机控阀三e3、机控阀四e4、机控阀五e5、机控阀六e6、机控阀七e7、机控阀八e8与换向阀八a8串联，只有机控阀一e1、机控阀二e2和机控阀三e3、机控阀四e4、机控阀五e5、机控阀六e6、机控阀七e7、机控阀八e8检测活塞杆的动作，方能给换向阀八a8的气控口供气，气垫方能充气，当气垫充气时，主管路气通过流量检测调节阀，可调节对应车轮气垫的供气大小，控制相应车轮的上升速度，达到同步升降，当气垫充气上升到位时，机械限位会触发机控阀九e9、机控阀十e10、机控阀十一e11、机控阀十二e12，此时机控阀九e9、机控阀十e10、机控阀十一e11、机控阀十二e12由常断状态变成通路，给换向阀七a7、换向阀八a8、换向阀九a9、换向阀十a10供气，换向阀七a7、换向阀八a8、换向阀九a9、换向阀十a10会断开气垫充气管路，气垫停止充气，控制换向阀一a1，使限位气缸回缩，限位块收回；延迟阀与换向阀二a2串联，当车轮需要下降时，即气垫排气时，控制换向阀一a1，使气缸伸出，限位块打开，机控阀一e1、机控阀二e2和机控阀三e3、机控阀四e4、机控阀五e5、机控阀六e6、机控阀七e7、机控阀八e8检测气缸伸出，通过与阀的逻辑管路给延迟阀气控口供气，只有所有气缸都伸出的情况下，延迟阀才能动作，气垫的排气阀是带有单向阀的可调节排气阀，要想排气，需要外部先导气，当限位块伸出后，控制换向阀二a2将主管路气供给气垫的排气阀外部先导口，排气阀排气，车轮下降，气垫的排气阀可以调节排气量，通过调节可以大袋同步下降，下降到位后，控制换向阀一a1将限位气缸回缩，完成气垫的充放气功能。换向阀四a4和换向阀六a6并联并与换向阀三a3串联，控制换向阀四a4可将相互独立的两后轮气垫连通，达到两气垫相互串气的功能，在换向阀三a3打开的基础上，控制换向阀四a4通气，即可控制车辆气垫的支撑点数由相互独立的四点支撑转换成三点支撑，某些时候需要四点支撑，将换向阀四a4复位即可断开后轮的连接。单向阀一f1、单向阀二f2、单向阀三f3、单向阀四f4分别串联在对应车轮气垫的供气管路上，防止充气过程中气垫的气体回流到供气管路，提高安全性。

工作过程如下：

一、气垫充气：

首先将换向阀一a1换向，限位气缸一n1、限位气缸二n2、限位气缸三n3、限位气缸四n4、限位气缸五n5、限位气缸六n6、限位气缸七n7、限位气缸八n8通气伸出，限位块伸出到位，与阀逻辑管路连通，换向阀六a6通气，控制换向阀三a3通气，通过调节减压阀调节供给气垫气体的压力，通过调节流量检测调节阀，调节气垫供气的流量大小，实现气垫同步顶升，当气垫充气到位，机械限位块触发机控阀九e9、机控阀十e10、机控阀十一e11、机控阀十二e12，控制换向阀换向阀七a7、换向阀八a8、换向阀九a9、换向阀十a10断开，停止供气，通过压力检测检测充气过程中气垫的压力以及上升到位后气垫内的气压，然后控制换向阀一a1换向，限位气缸回缩，限位块缩回到位，控制换向阀三a3断开，完成充气。

二、气垫排气：

首先将换向阀一a1换向，限位气缸一n1、限位气缸二n2、限位气缸三n3、限位气缸四n4、限位气缸五n5、限位气缸六n6、限位气缸七n7、限位气缸八n8通气伸出，限位块伸出到位，与阀逻辑管理连通，延迟阀b在一定时间后通气，控制换向阀二a2通气，与阀二g2、与阀四g4、与阀六g6、与阀八g8逻辑管路通气，排气阀、单向阀打开，气垫排气，排气阀可调节，保证气垫同步下降，压力检测模块检测气垫压力，压力将为0，控制换向阀一a1断开，限位气缸回缩，限位块回缩到位，完成排气。

三、四点支撑变三点支撑：

车轮气垫都是相互独立的，为了更好的实现悬挂功能，本次设计的悬挂控制系统可将相互独立的气垫相互连接，由原先的四气垫支撑，转换成车辆前面两轮独立支撑，后面两轮形成串联，成为一个支撑点，由四点支撑转换成三点支撑，悬挂效果更好。转换过程十分简单，控制换向阀四a4通气，气控换向阀即可通气，换向阀十一a11和换向阀十二a12之间设有或阀一h1和或阀二h2，后面两车轮气垫即可相互串联。换向阀四a4与换向阀三a3串联，目的是防止误操作，提高控制系统的安全性。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，其特征在于：四个车轮上分别设置一组气动悬挂装置，气动悬挂装置包括气垫一（j1）、气垫二（j2）、气垫三（j3）、气垫四（j4）、集成阀块一（p1）、集成阀块二（p2）、集成阀块三（p3）、集成阀块四（p4）和压力检测模块一（m1）、压力检测模块二（m2）、压力检测模块三（m3）、压力检测模块四（m4），每个车轮安装两个限位块，8个限位块分别连接限位气缸一（n1）、限位气缸二（n2）、限位气缸三（n3）、限位气缸四（n4）、限位气缸五（n5）、限位气缸六（n6）、限位气缸七（n7）、限位气缸八（n8），限位气缸一（n1）、限位气缸二（n2）、限位气缸三（n3）、限位气缸四（n4）、限位气缸五（n5）、限位气缸六（n6）、限位气缸七（n7）、限位气缸八（n8）上分别安装机控阀一（e1）、机控阀二（e2）、机控阀三（e3）、机控阀四（e4）、机控阀五（e5）、机控阀六（e6）、机控阀七（e7）、机控阀八（e8），换向阀一（a1）、换向阀二（a2）和换向阀三（a3）并联，换向阀一（a1）、换向阀二（a2）和换向阀三（a3）一端通过管路连接气源，换向阀一（a1）安装于气源与限位气缸一（n1）、限位气缸二（n2）、限位气缸三（n3）、限位气缸四（n4）、限位气缸五（n5）、限位气缸六（n6）、限位气缸七（n7）、限位气缸八（n8）之间的管路上，换向阀二（a2）和排气阀一（k1）、排气阀二（k2）、排气阀三（k3）、排气阀四（k4）安装于气垫一（j1）、气垫二（j2）、气垫三（j3）、气垫四（j4）的排气管路上；换向阀六（a6）与换向阀三（a3）串联，换向阀六（a6）通过流量检测调节阀组（d）连接气垫一（j1）、气垫二（j2）、气垫三（j3）、气垫四（j4）的充气管路，气垫一（j1）、气垫二（j2）、气垫三（j3）、气垫四（j4）的充气管路上分别设有单向阀一（f1）、单向阀二（f2）、单向阀三（f3）、单向阀四（f4）、换向阀七（a7）、换向阀八（a8）、换向阀九（a9）、换向阀十（a10），单向阀一（f1）、单向阀二（f2）、单向阀三（f3）、单向阀四（f4）和换向阀七（a7）、换向阀八（a8）、换向阀九（a9）、换向阀十（a10）并联的管路上分别设有机控阀九（e9）、机控阀十（e10）、机控阀十一（e11）、机控阀十二（e12），机控阀一（e1）、机控阀二（e2）、机控阀三（e3）、机控阀四（e4）、机控阀五（e5）、机控阀六（e6）、机控阀七（e7）、机控阀八（e8）两两一组分别通过与阀一（g1）、与阀三（g3）、与阀五（g5）、与阀七（g7）的逻辑管路与换向阀八（a8）串联；换向阀四（a4）和换向阀六（a6）并联并与换向阀三（a3）串联，气垫三（j3）和气垫四（j4）之间的管路上设有换向阀十一（a11）和换向阀十二（a12），换向阀十一（a11）和换向阀十二（a12）通过管路连接换向阀六（a6）。

2.根据权利要求1所述的一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，其特征在于：所述排气管路与换向阀二（a2）串联延迟阀（b）。

3.根据权利要求1所述的一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，其特征在于：所述换向阀四（a4）与流量检测调节阀组（d）之间串联减压阀（c）。

4.根据权利要求1所述的一种AGV物流机器人空气悬挂控制系统，其特征在于：所述排气阀一（k1）、排气阀二（k2）、排气阀三（k3）、排气阀四（k4）均为带有单向阀的可调节排气阀。