CN107738592A - Agv用充电装置及agv - Google Patents

Abstract

本发明涉及AGV用充电装置及AGV。本发明通过设置可相对于车体上下摆动的安装架，并将电刷设置在安装架的下端，通过驱动装置带动安装架摆动，相对于传统采用电缸带动电刷上下升降的方式，其安装架摆动方式在上下方向上占用体积更小，而且驱动装置也不必上下方向布置，因此可在满足电刷升降防摩擦的前提下降低充电装置及其对应的车身的高度，从而使得AGV可以具有更好的通过性，满足密集型仓储物流系统及车间较低底盘货架等使用环境，提高AGV小车的适用性。

Description

AGV用充电装置及AGV

技术领域

本发明涉及AGV用充电装置及AGV。

背景技术

AGV是一种无人驾驶的拥有搬运功能的自动运输工具。它是以电池为动力，装有非接触导向装置，独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。它能够根据预先设定的程序，按照车载传感器给定的位置信息，沿着规定的路线及位置自动行驶并停靠，从而完成一系列的搬运作业任务。随着自动化技术的逐渐发展，在智能化工厂、柔性制造系统以及物流生产等方面，AGV已经得到了广泛的应用。在食品、汽车、烟草等行业中的自动化立体仓库、各个生产车间、各个工位及各段输送线之间，AGV扮演着不可取代的重要角色。

现有的AGV多是利用电磁轨道、激光和视觉引导来指引行走路线，视觉导航颜色码带粘贴于地面上，AGV运输车则依靠颜色码带和控制码带所带来的信息进行移动与动作。同时电磁轨道的中的一段区域预埋或者固定有充电极板，该充电极板和固定于AGV的电刷组件配合接触，可为AGV车充电。例如授权公告号为CN206589714U所公开的AGV自动充电装置，其包括两组位于车身底部的充电刷头组件和两组固定在地面上并凸出地面一定间距的充电底板组件，充电底板组件的两端设置斜坡以对充电刷头进行引导，充电刷头组件的充电刷头与电池电连接，充电底板组件与电源电连接，当需要充电时，AGV小车行驶至充电底板组件上方，通过刷头与刷板的导电件接触实现由电源向电池的充电，充电完毕直接将AGV小车开走即可，这种充电结构的刷头在与刷板配合前后会有一段距离的摩擦，虽然刷头和刷板的材质可以选用耐磨损的材质，但是依然存在损耗的问题，而且对刷头和刷板的摩擦损耗还会产生金属导电碎屑，可能会对导电性能造成一定影响，且需要定期更换磨损严重的刷头或刷板；而对于刷板预埋且刷板与地面齐平的方式，为了确保刷头与刷板接触，一般需要使刷头与地面弹性接触，这种方式刷头时刻处于被摩擦状态，因此磨损更加严重。

针对以上问题，授权公告号为CN203438872U的中国专利公开了一种无人搬运车在线充电结构，其包括预埋在地面且与地面平齐的充电基板以及设在车底板上的弹性电刷，弹性电刷与充电电池电连接，充电极板与电源电连接，车体上还设有升降驱动装置以驱动弹性电刷升降，在AGV形式至充电区域时，通过升降驱动装置驱动弹性电刷下降以便与充电区域的充电极板接触进行充电，充电完成后，通过升降驱动装置驱动弹性电刷上升以使弹性电刷与充电极板分离，此方式可避免电刷和极板的过度磨损，但是又存在车身高度较高的问题，主要原因是为了布置驱动升降装置，而驱动升降装置为了带动弹性电刷的垂直升降，需要在高度方向上具体一定的升降空间，尤其是驱动升降装置的导向杆和电动推杆的布置空间，最终导致AGV的车体高度较高而影响车体的通过性，而且对于密集型仓储物流系统和车间的较低底盘的货架而言也将无法继续使用，大大限制了AGV的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AGV，以解决现有AGV受充电装置的高度限制而导致车身较高，影响车身的通过性的技术问题；本发明的目的还在于提供一种AGV用充电装置。

为实现上述目的，本发明的AGV用充电装置采用如下的技术方案：

技术方案1：AGV用充电装置包括电刷，还包括用于安装在AGV的车体上的安装架，所述电刷位于安装架的下端，AGV用充电装置还包括用于驱动所述安装架相对于AGV的车体上下摆动以带动电刷与下方的充电极板接触和脱离的驱动装置。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述驱动装置为直线运动机构，直线运动机构的输出端与安装架铰接、直线运动结构的固定端用于铰接在AGV的车体上。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述直线运动机构为电缸。

技术方案4：在技术方案3的基础上，安装架呈门框形，门框的上边设置有铰轴孔以便与AGV的车体铰接，门框的两侧边上设有与电缸的伸缩杆铰接的铰轴孔，门框的下边设有安装电刷的安装结构。

技术方案5：在技术方案1-4任一项的基础上，所述电刷为弹性电刷。

本发明的AGV采用如下的技术方案：

技术方案1：AGV包括车体及其充电装置，充电装置包括电刷，充电装置还包括安装在车体上的安装架，所述电刷位于安装架的下端，充电装置还包括驱动所述安装架相对于车体上下摆动以带动电刷与下方的充电极板接触和脱离的驱动装置。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述驱动装置为直线运动机构，直线运动机构的输出端与安装架铰接、直线运动结构的固定端用于铰接在AGV的车体上。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述直线运动机构为电缸。

技术方案4：在技术方案3的基础上，安装架呈门框形，门框的上边设置有铰轴孔以便与AGV的车体铰接，门框的两侧边上设有与电缸的伸缩杆铰接的铰轴孔，门框的下边设有安装电刷的安装结构。

技术方案5：在技术方案1-4任一项的基础上，所述电刷为弹性电刷。

有益效果：本发明通过设置可相对于车体上下摆动的安装架，并将电刷设置在安装架的下端，通过驱动装置带动安装架摆动，相对于传统采用电缸带动电刷上下升降的方式，其安装架摆动方式在上下方向上占用体积更小，而且驱动装置也不必上下方向布置，因此可在满足电刷升降防摩擦的前提下降低充电装置及其对应的车身的高度，从而使得AGV可以具有更好的通过性，满足密集型仓储物流系统及车间较低底盘货架等使用环境，提高AGV小车的适用性。

附图说明

图1为本发明AGV运输车的舵轮布置简图；

图2为本发明具体实施例的仰视结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图3的右视图；

图5为图3的剖视图；

图6为图3中舵轮的结构示意图；

图7为图6中的减震结构示意图；

图8为本发明视觉引导运输示意图；

图9为图8的控制流程图；

图10为图2中充电结构的结构示意图；

图中：1-车体，2-舵轮，21-转向电机，22-驱动编码器，23-驱动电机，24-绝对位置编码器，25-转向固定端，26-碟簧，27-螺栓，28-转向自由端，29-驱动轮，3-行走轮，4-电源模块，5-视觉导航系统，51-控制码带，52-视觉信息采集装置，53-位置码带，54-颜色码带，6-自主充电结构，61-安装架，62-电缸推杆，63-充电电刷，7-控制箱，8-遥控接收器，9-急停按钮，10-左右转向指示灯，11-前进后退指示灯，12-开关按钮，13-液晶操作面板，14-障碍物传感器，16-警示灯，17-语音提示装置，18-手动遥控器，19-无线远程监控模块，20-充电刷板；a-摆动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的AGV的具体实施例，如图1至图5所示，AGV运输车为自动导航小车，其包括车体1和设置在车体1底侧的舵轮2和行走轮3，其中，舵轮2有两个，包括前舵轮和后舵轮，沿车体1的左右方向的中间位置的两端间隔布置，前舵轮的中心与后舵轮的中心的连线所在的直线与车体的前后方向一致，行走轮3有两个，包括左行走轮和右行走轮，沿左右方向的中间位置的两侧对称布置于车体1的前后方向的中间位置，采用四轮底盘双驱动布置，可以实现车体1全方位的移动，便于车体1的姿态调整。

如图6所示，舵轮2包括驱动部分、转向部分和减震部分，驱动部分包括驱动轮29，驱动轮29为聚氨酯轮，还包括驱动电机23和驱动架体，其中驱动电机23为伺服电机，安装在驱动轮29上，通过减速机带动驱动轮29，驱动电机23可带动驱动轮29前进和后退，在驱动电机23的同轴输入端安装有驱动编码器22，与伺服电机构成闭环系统，便于控制。转向部分包括转向固定端25和转向自由端28以及与转向自由端28连接的转向电机21，转向固定端25与车体1的底侧连接，转向电机21带动转向自由端28旋转，而驱动轮29与转向自由端28固定为一个整体，可同步转动，驱动电机23带动驱动轮29可360度全方位旋转，转向自由端28上还设置有绝对位置编码器24，以监控驱动轮29的旋转角度，通过小齿轮与转向自由端28上设置的大齿轮啮合传动，可时刻反馈驱动轮29组相对于零点位置的方位，相比于角度反馈可以精确定位旋转位置，克服齿轮啮合的误差，通过主动旋转驱动轮29到设定角度偏差位置，提高运动灵活性，可到达工位后旋转特定角度平移至合适的区域。

转向固定端25通过螺栓与车体1的底侧相连，在转向固定端25上穿装有三根上下延伸的销轴，销轴穿过车体1的底侧安装孔，通过螺栓连接销轴实现与车体1间的连接，在每根销轴的位于转向固定端25与车体1底侧之间的位置上穿装有两组碟簧26，且三根销轴成三角形布置，这时的舵轮2相对于车体1具有一定的弹性压缩，能够时刻保证驱动轮29的可靠接地，通过螺栓27与车体1连接，使碟簧26具有移动的预压力，三根销轴上的碟簧26与车体1接触形成一个面，相比于两根碟簧26减震形成一条线接触，可保证车体1的稳定。

行走轮3为万向轮，万向轮采用弹簧减震万向轮，跟随驱动轮29可任意方向运动，通过螺栓与随动底座固连成一个整体，行走轮3与随动底座之间设置有弹簧，其上下浮动0-17mm，可保证万向轮时刻处于承重压缩状态，由此克服地面不平导致的轮组悬空的问题。

通过设置在车体1上的控制系统控制舵轮2的驱动电机23和转向电机21配合组成不同的控制方式，满足车体1前进、后退、任意方位平移、原地掉头和转弯的运动形式，车体1前进时两个转向电机21旋转角度设定位O度，与驱动轮29的前进方向平行，两个驱动电机23以相同的速度向前运动；车体1后退时旋转电机保持不变，两个驱动电机23以相同的速度向后转动即可。当车体1根据设定的控制方式做任意方位的平移时，前后两个旋转电机向同一方向旋转一定的角度，此时车体1位姿不变而驱动轮29组方向改变，然后方向定位的驱动轮29组以相同速度向前或者向后转动配合应用，节约运行空间，车体1保证稳定可靠；当车体1沿着预定控制方式循环转弯时，控制系统可根据导引装置和编码器反馈的相对于中心线的位置偏差和角度偏差，进行选择不同运行距离和角度排列的适当组合，实现AGV运输车平滑的运行，优于差速驱动控制方式，实现整车结构稳定，保证行驶精度，灵活的行驶轨迹满足不同任务需求。

该AGV运输车在车体1的前端安装有视觉导航系统5，把扫描的码带信息传输给控制系统；控制系统安装在车体1的控制箱7中，用于处理各种传感器的信息和控制车体1运动；车体1控制箱7的同侧安装有液晶操作面板13，显示车体1运行信息和基本控制设置；车体1的周侧设置有无线远程监控模块19和手动遥控器18，用于远程监控AGV运输车的运行信息和控制运行状态；在车体1的下侧设置有自主充电结构6，用于保证电源模块4的充足电量；在车体1的前端还安装有障碍物传感器14和语音提示装置17，二者相结合来保证车体1不会碰撞到障碍物且提示操作人员；车体1的四周设置有急停按钮9，用于紧急状况下的车体1可停止运行。

如图8、9所示，视觉导航系统5包括视觉信息采集装置52，在相应的AGV运输车的运行轨道上设置有颜色码带54、位置码带53和控制码带51，颜色码带54为红色码带，与背景色之间有明显差别，其按照预定路线铺设；位置码带53粘贴在停靠站点的颜色码带54上；控制码带51粘贴在三岔口颜色码带54旁边。首先控制系统根据工作站点位置，优化运行路线后，视觉信息采集装置52作为运行向导，沿途时刻将采集颜色码带54位置信息与中心位置作差后得到位置偏差传送给控制系统，控制系统发送指令调节驱动电机23和转向电机21的转速和转向，到位置偏差在合理范围内时保持车体1的姿态不变继续运动。

控制系统安装在车体1一侧水平放置的控制箱7内，包括主控制器以及与其连接的驱动电机23的驱动器和转向电机21的驱动器、电源充电控制模块、视觉导引模块、安全模块和通信交互模块，主控制器综合各路模块信息，准确合理协调各模块完成应有功能，电机驱动模块采用CANOPEN控制方式，与编码器形成闭合系统，实现小车在设定程序下安全可靠行走，视觉导引模块根绝视觉导引装置发送信息用于对AGV运输车运行路线的导引和定位，通讯模块实现AGV运输车与上位机进行无线通讯，实时监控运行状态，安全模块、安全装置和驱动模块配合使用，保证车体1行进期间与周围物体不会发生碰撞；

所述液晶操作面板13安装于车体1控制箱7同侧，所述液晶操作面板13信号连接于控制系统，界面可设置所述AGV运输车的启动、停止、站点选择和运行速度，还设置有开关按钮12；采用无线远程监控模块19保证上位机与主控制器连接，遥控接收器8远程监控AGV运行信息和控制运行状态，所述上位机采用Labview软件设计与运行路线对应的监控地图，AGV运输车运行位置和状态在上位机同步显示，上位机还可控制AGV运输车速度、转弯角度和运行停止等功能。

所述AGV运输车安全装置由语音提示装置17、警示灯16、急停按钮9和障碍物传感器14组成多级安全保护，所述警示灯16安装车体1前端的中间位置，前进过程中时刻闪烁，所述障碍物传感器14采用主传感器和辅助传感器配合应用，主传感器工作区域为3m的扇形区域，辅助传感器布置主传感器两侧0.6m位置，工作区域为0.7m的扇形区域，所述语音提示装置17安装车体1前部，障碍物传感器14检测到障碍物后传送信号，声音警告提示并停止前进，所述急停按钮9安装在车体1骨架周围，遇紧急情况按下或被障碍物碰到可紧急制动，急停按钮9为四个；AGV运输车还包括工作状态指示灯，包括前进后退指示灯11和左右转向指示灯10，工作指示灯与车体1控制箱7控制连接，安装于车体1两侧前后位置，采用多级安全装置确保人员、货物、设备及生产流程的安全。

如图10所示，在车体的底侧的自主充电结构6，即充电装置，充电装置包括相对于车体1铰接的安装架61和固定在安装架61下端的充电电刷63，安装架为门框式结构，门框的上边框、左边框和右边框的中间设有用于供铰接轴穿过的铰轴孔，下边框设有用于供充电电刷63安装固定的连接结构，充电电刷63用于与固定在充电位置的充电刷板20贴合以实现对车体上的电池的充电，还包括驱动安装架绕铰轴上下旋转摆动的电缸，电缸的缸体与车体1铰接（图中未画出），作为电缸输出结构的电缸推杆62与安装架61的左边框铰接，充电电刷63与电源模块2通过导线连接，固定在车体1的下方合适高度位置，充电电刷63为块状结构并与安装架61采用弹性连接以便为其提供缓冲作用，确保充电电刷与充电刷板接触时不会损坏，也可为确保与充电刷板接触时具有足够的保持力，确保导电稳定可靠。当电量不足时，小车沿运行轨道进入充电区域，行驶到充电位置刹车制动，电缸驱动安装架向下摆动从而使安装架下端的具有弹性的充电电刷与充电刷板弹性接触，实现导电，从而为车体上的电池充电，采用两个电容式传感器安装在充电刷板中轴线两边，同时感应到标志块后判定弹性充电电刷与充电刷板可靠接触，启动供电电源接通充电回路，充满电后可控制电源断电或者等AGV离开后再控制电源断电，然后控制电缸通过其电缸推杆62先向上收回安装架及安装架上的充电电刷到安全位置，再经原路返回主运行路线。充电结构和充电算法在特定位置充电，不影响其余小车安全运行，提高运行效率，节约空间和成本，提供一套经济实用的充电方式；本发明的充电控制系统采用如下控制算法：若AGV处于无任务空闲状态，控制AGV小车就近转入自主充电系统，充分利用空闲时间进行电量补充；若AGV小车有任务，首先通过充电控制模块根据上位机调度任务路径并确定电量能否完成任务安排，可完成任务则按调度规划路径行驶，不可完成任务则先控制AGV小车进入自主充电系统。

在其他实施例中，充电装置的驱动装置不限于电缸，也可替换为直线电机或者线性电机、或者替换为液压缸、气缸；舵轮可设置为沿车体的左右方向的中间位置间隔排布的多个；行走轮可不沿左右方向的中心位置对称设置，只要满足各个行走轮距离左右方向的中间位置的距离一致即可；舵轮可不沿车体的左右方向或前后方向的中间位置排布，只需要满足左右方向上的行走轮距离沿车体的前后方向排布的舵轮的中心连线的距离一致即可；舵轮可以设置为左右方向和前后方向的中间位置均设置有多个；行走轮可以设置有多对，用于支撑车体；碟簧减震可以用弹簧减震来代替。

本发明的AGV用充电装置的实施例与本发明的AGV的各实施例中的充电装置的各实施例相同，不再赘述。

Claims (10)

1.AGV用充电装置，包括电刷，其特征是，还包括用于安装在AGV的车体上的安装架，所述电刷位于安装架的下端，AGV用充电装置还包括用于驱动所述安装架相对于AGV的车体上下摆动以带动电刷与下方的充电极板接触和脱离的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的AGV用充电装置，其特征是，所述驱动装置为直线运动机构，直线运动机构的输出端与安装架铰接、直线运动结构的固定端用于铰接在AGV的车体上。

3.根据权利要求2所述的AGV用充电装置，其特征是，所述直线运动机构为电缸。

4.根据权利要求3所述的AGV用充电装置，其特征是，安装架呈门框形，门框的上边设置有铰轴孔以便与AGV的车体铰接，门框的两侧边上设有与电缸的伸缩杆铰接的铰轴孔，门框的下边设有安装电刷的安装结构。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的AGV用充电装置，其特征是，所述电刷为弹性电刷。

6.AGV，包括车体及其充电装置，充电装置包括电刷，其特征是，充电装置还包括安装在车体上的安装架，所述电刷位于安装架的下端，充电装置还包括驱动所述安装架相对于车体上下摆动以带动电刷与下方的充电极板接触和脱离的驱动装置。

7.根据权利要求6所述的AGV，其特征是，所述驱动装置为直线运动机构，直线运动机构的输出端与安装架铰接、直线运动结构的固定端用于铰接在车体上。

8.根据权利要求7所述的AGV，其特征是，所述直线运动机构为电缸。

9.根据权利要求8所述的AGV，其特征是，安装架呈门框形，门框的上边设置有铰轴孔以便与车体铰接，门框的两侧边上设有与电缸的伸缩杆铰接的铰轴孔，门框的下边设有安装电刷的安装结构。

10.根据权利要求8-9任意一项所述的AGV，其特征是，所述电刷为弹性电刷。