CN107834638A - 一种多模式的自动导引运输车充电桩和充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式的自动导引运输车充电桩和充电系统，充电桩包括：充电头模块，用于为自动导引运输车进行充电或断开充电处理；自动控制模块，用于接收充电信息并根据接收的充电信息控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；手动控制模块，用于通过人工操作，控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；安全警示模块，用于在检测到所述充电头模块充电异常后发出警示信号。本发明集手动控制充电、自动控制充电、安全警报于一体，操作方便智能，省时省力，充电效率高，充电过程安全可靠，实用性强。

Description

一种多模式的自动导引运输车充电桩和充电系统

技术领域

本发明涉及自动导引运输车领域，尤其涉及一种多模式的自动导引运输车充电桩和充电系统。

背景技术

随着国民生产的需要，自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)逐渐走入工厂，替代传统的人力搬运并迅速得到运用。AGV是指小车通过电磁或光学等一些自动导引装置，能够沿着规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移动载重功能的运输车；是工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电的蓄电池为其动力来源。AGV它可以保障系统在不需要人工导航的情况下由调度系统控制小车自动行驶，柔性好，自动化和智能化水平都很高。目前，已经有许多厂家制造的上百种负载AGV系统，运行于仓库、工厂、作坊、医院以及其它许多领域，AGV可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活配置；如果配有装卸机构，AGV还可以与其他物流设备自动接口，实现货物或物料装卸与搬运全过程自动化，目前阿里巴巴、京东、苏宁等企业的仓储运输都在使用AGV。此外AGV依靠自带的蓄电池提供动力，运行过程噪声极低、无污染,可以应用在许多要求工作环境清洁的场所，随着AGV性能不断地完善，其应用范围也在不断扩展，几乎适合于仓储、制造、邮局、图书馆、港口、机场、烟草、医药、食品、化工、危险场所和特种行业等各种场合，因此，AGV技术已经得到世界各国的广泛关注。

随着AGV小车的广泛应用，AGV充电装置也在不断升级，现有的AGV的充电方式主要分为两种，一种是手动充电模式，即当小车电量不足时，AGV暂停工作，由人工取下电池，拿到指定地点进行充电，或者直接更换备用电池。上述充电的方式需要指定专人进行看管，不够省时省力，效率不高，另外电池需要多备份会导致成本提高。另一种方式是自动充电，即当小车提示电量不足时，AGV由地面控制中心指挥驶入指定区域的光学定位或电磁定位位置，车载充电连接器与充电桩控制充电触头自动连接并实施充电，充电完成后AGV自动脱离充电系统,驶向工作区或待命区投入正常运行。但是这种自动充电方式容易出现通讯、触头接触不良等故障，当出现故障时需要人为挪车或取电池等复杂工作，导致时间浪费，影响工作效率，另外，目前的自动充电技术中，当充电故障发生时，只有地面控制中心会出现提示，而且故障提示不够明显，存在一定安全隐患。

公告号为CN104836293B的专利文献公开了一种“自动导引运输车(AGV)的充电方法和移动充电桩、充电系统”，所述移动充电桩包括蓄电池、充电接头、控制装置，其特征在于所述移动充电桩还包括电动行走装置、与自动导引运输车(AGV)配合的机械连接装置，所述充电接头为可伸缩的充电接头，所述移动充电桩设置有充电接头伸缩的驱动电机；所述控制装置设有运动控制模块，充电控制模块；充电控制模块包括信号传输子模块，信号分析子模块，充电控制子模块，电源电量检测子模块。该发明通过移动充电桩自主规划行走路径，到达自动导引运输车(AGV)对其主动进行充电，避免了自动导引运输车(AGV)来回充电站充电，占用工作时间。

公告号为CN103022586B的专利文献公开了“一种AGV自动充电方法及系统”，该方法包括S1：当AGV电池组电量低于设定的阈值时，发送充电请求；S2：接收到所述充电请求后储存当前任务节点并发出充电指令；S3：AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下向充电站移动；S4：判断所述AGV是否到达对接区域，若是，则进入步骤S5；若否，则返回至步骤S3；S5：所述AGV与所述充电站进行近程对接；S6：对接后所述充电站对所述AGV进行充电。本发明采用地面导引线和RFID标签结合的方式，能精确的实现AGV与充电座的对接；实现自动地给AGV充电，避免人工充电时破坏AGV的任务完整性，节省人力，提高工作效率，但充电方式相对单一，不能满足多充电状况的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种集合手动控制充电、自动控制充电、安全检测和警报于一体的，操作方便智能，省时省力，充电效率高，充电过程安全可靠，实用性强的多模式的自动导引运输车充电桩和充电系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多模式的自动导引运输车充电桩，包括：

充电头模块，用于为自动导引运输车进行充电或断开充电处理；

自动控制模块，用于接收充电信息并根据接收的充电信息控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；

手动控制模块，用于通过人工操作，控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；

安全警示模块，用于在检测到所述充电头模块充电异常后发出警示信号。

进一步地，还包括：

切换开关，用于实现在所述自动控制模块、所述手动控制模块和停止工作之间的切换；

充电参数模块，用于采集充电过程中的充电电压、充电电流和温度。

进一步地，所述手动控制模块包括充电开关和断开充电开关。

进一步地，所述充电头模块包括：充电触头、电动推杆和驱动电机，所述电动推杆一端连接所述充电触头，另一端连接所述驱动电机。

进一步地，所述充电头模块还包括接近单元，所述接近单元用于感应自动导引运输车充电接口的位置，并控制所述电动推杆带动所述充电触头与自动导引运输车充电接口形成对接。

进一步地，所述自动控制模块包括通信单元，用于接收需要充电的自动导引运输车信息和发送自动导引运输车充电饱和的信息。

一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，包括中央监控系统和若干上文中任一所述的多模式的自动导引运输车充电桩，所述中央监控系统用于自动导引运输车的充电调度。

进一步地，所述中央监控系统包括：

状态监测模块，用于监测多模式的自动导引运输车充电桩的工作状态和自动导引运输车的电量状态；

通知模块，用于通知电量低于预设阀值的自动导引运输车移动到指定多模式的自动导引运输车充电桩位置等待充电；

发送模块，用于向所述自动控制模块发送需要充电的自动导引运输车信息或发送自动导引运输车充电饱和的信息。

进一步地，所述中央监控系统还包括路径规划模块，用于规划自动导引运输车的充电路径和充电结束后的工作路径。

进一步地，所述状态监测模块包括：

第一监测单元，用于监测多模式的自动导引运输车充电桩的工作状态，所述工作状态包括充电状态、断开充电状态、充电异常状态和充电饱和状态；

第二监测单元，用于监测自动导引运输车的电量状态。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、通过设置自动控制模块，能够接收系统发来的充电信息和依据信息控制充电头模块执行不同的充电操作，实现AGV小车的自动充电和自动断开充电，这个动作无需人员过多的参与，省时又省力；

2、通过设置手动控制模块，利用人工操作，实现AGV小车的充电和断开充电，自动控制模块和手动控制模块两种充电模式能够满足多种充电状况的需求，实用性强，如AGV小车身份识别故障、充电头对接失败，导致无法自动给AGV小车充电时，手动控制模块可作为补救办法，通过人工操作控制充电头模块执行充电和断开充电，避免了维修导致AGV小车无法正常工作，提高了充电效率；

3、安全警示模块的设置能够使充电桩根据充电过程的实时情况，及时在出现如过压、过流或接触不良等异常现象后，发出警报信息提醒监管人员；

4、切换开关的设置，提供自动充电、手动充电和停止之间的切换，使得充电桩使用更安全，更可靠；充电开关和断开充电开关的设置，无需人员手动控制充电头模块，仅需人工操作两个不同的开关即可实现控制充电头模块的断开和充电，操作起来更方便快捷，节省操作时间；

5、接近单元的设置，帮助充电触头合理调整角度，选择最恰当的对接位置，有利于减少充电接触不良率，提高充电效率；

6、中央监控系统中状态监测模块，通知模块，发送模块，路径规划模块的设置，有利于及时检测到AGV小车电量情况和了解多个充电桩的工作情况，合理分配AGV小车实现高效充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本发明实施例1提供的多模式的自动导引运输车充电桩结构框图；

图2为本发明实施例2提供的多模式的自动导引运输车充电桩结构框图；

图3为本发明实施例3提供的多模式的自动导引运输车充电桩充电触头手动、自动控制电路连接图；

图4为本发明实施例4提供的多模式的自动导引运输车充电桩充电系统框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在自动导引运输车(AGV)充电桩一般采用集中布置和分散布置。分散布置是把充电台位分布在系统内的各个点位或各片区的分路径旁。分散布置的特点是无需专门充电房间，服务均匀便捷，可充分利用AGV工作中的间歇和停留期特别对路径远、范围广而散的系统独具优越性。集中布置是在一个AGV系统(多辆AGV)中，专门选定一个充电区域，将全部充电台位集中布置，集中布置的特点是规范整齐，便于系统管理和维护，特别对采用铅酸蓄电池的AGV系统，与维护保养房间结合考虑，会带来许多便利。

现有的自动导引运输车充电桩充电方式多为通过受控于充电系统自动自发的为AGV小车进行充电，存在充电桩通信异常和充电接触异常等故障隐患，导致充电桩无法提供电能，另外，也有的充电方式为仅通过专职人员手动完成AGV小车充电接口与充电桩之间的电气连接，然后实施充电，完成后也是人工去脱离连接电路恢复工作状态，操作过于繁复，不够省时省力。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种多模式的自动导引运输车充电桩，包括：

充电头模块11，用于为自动导引运输车(以下均称AGV小车)进行充电或断开充电处理；充电头模块11接收到控制信号后会主动的执行充电过程，无需人员手动插拔、搬运等操作，省时省力，充电更智能。

自动控制模块12，用于接收充电信息并根据接收的充电信息控制所述充电头模块11进行充电或断开充电处理，如接收到编号1的AGV小车需要充电的充电信息后，自动控制模块12识别该信息，核对并确认好AGV小车的身份后控制充电头模块11执行充电处理，又如接收到编号1的AGV小车电量已充满或撤回充电的充电信息后，控制充电头模块11执行断开充电处理；此过程均无需安排专人看管，自动化程度高，能够高效智能的为AGV小车供电，保障AGV小车的高效工作。

手动控制模块13，用于通过人工操作，控制所述充电头模块11进行充电或断开充电处理；手动控制模块13的设置不仅使得充电桩多了一种充电方式，也使得当网络出现故障，系统无法远距离控制充电桩自动工作时，还可以采用近距离的方式进行人工操作充电桩，继续行使充电桩的充电职能；使得充电桩的整体可用性更高，实用性更强。

安全警示模块14，用于在检测到所述充电头模块11充电异常后发出警示信号。在充电桩中设置安全警示模块14，有利于监管人员在充电现场更直观明显的查看到有故障充电桩的地理位置，进行快速维修，而不是仅仅通过系统中指明的有异常充电桩的信息(如编号、身份标签等等)来查看和寻找。安全警示模块14可设置蜂鸣器发出声音警示信号或设置报警信号灯发出频闪的警示信号。

本实施例的多模式的自动导引运输车充电桩集手动控制充电、自动控制充电、安全警报于一体，使得充电桩整体可用性更高，可被大量的使用在同一个充电系统中，为AGV小车提供更加方便智能的充电服务，从而减少AGV小车总充电时间，使其工作效率更高。

实施例2

如图2所示，本实施例与之前实施例的区别在于，本实施例提供一种功能更完善的多模式的自动导引运输车充电桩，该充电桩还包括：

切换开关15，用于实现在所述自动控制模块12、所述手动控制模块13和停止工作之间的切换；所述切换开关15分别与所述自动控制模块12、所述手动控制模块13通过线路连接，控制所述切换开关15可实现所述自动控制模块12工作或所述手动控制模块13工作，或者两者均不工作，即，使充电桩处于停止运转的模式，有利于提供安全使用环境，保障充电桩不同时期的不同需求，如充电桩进行维修时，需要使充电桩整体不断电的情况下，停止充电工作，则需要将所述切换开关15置于停止工作档位。所述切换开关15具体可选用摇压开关或者旋转开关。

充电参数模块16，用于采集和发送充电过程中的充电电压、充电电流和温度，以便对充电桩的充电过程实施安全监督，时刻了解充电数据，当充电桩出现可控范围内的异常时，能够得到及时的异常改善，减少充电不良对AGV小车工作效率的影响。

所述手动控制模块13包括充电开关131和断开充电开关132，通过人工操作充电开关131与断开充电开关132，可控制充电头模块11进行充电或断开充电处理。

所述充电头模块11包括：充电触头111、电动推杆112和驱动电机113，所述电动推杆112一端连接所述充电触头111，另一端连接所述驱动电机113。驱动电机113通过接收自动控制模块12或手动控制模块13的传来的控制信号，控制自身旋转方向的改变，带动电动推杆112移动，从而实现充电触头111的运动，例如伸缩，旋转等，使得充电触头111能够处于较好的充电距离和角度，减少接触不良导致的充电异常。

进一步地，所述充电头模块11还包括接近单元114，所述接近单元114用于感应AGV小车充电接口的位置，并控制所述电动推杆112带动所述充电触头111与AGV小车充电接口形成对接。具体地，接近单元114设为接近开关，并均匀分布在电动推杆112周围，合理控制电动推杆112的移动距离进行充电触头111插接微调整，促使充电触头111与AGV小车充电接口形成完美对接，减少插接角度不好对充电触头111和AGV小车充电接口的损坏，同时提高充电插接的成功率。

所述自动控制模块12包括通信单元121，用于接收需要充电的AGV小车信息和发送AGV小车充电饱和的信息。具体地，用于接收充电系统发来的需要充电的AGV小车的身份信息，以便充电桩正确识别需要充电的AGV小车，避免重复充电导致的资源占用；电充满后，通信单元121向充电系统发送AGV小车充电饱和的信息告知系统，等待系统下达断开充电的命令后，执行断开充电处理，收回充电触头111，释放AGV小车充电接口。

综上，本实施例提供了更加智能，充电适配效果更好，操作更安全可靠的一种多模式的自动导引运输车充电桩。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于，通信单元121选用232串口实现WIFI通讯，充电参数模块16通过485串口实现充电过程中的充电电压、充电电流和温度的发送或读取，如图3所示，自动控制模块12和手动控制模块13控制充电头模块11进行充电和断开充电的具体实现电路如下，自动控制模块12包括电机正反转动信号输入端M-、M+，2个光电耦合器U5、U6，2个2输入与非门芯片U3-A、U3-B以及组开关J1、J2；手动控制模块13包括电机正转开关J5，电机反转开关J6，2个2输入与门芯片U15-A、U15-B以及组开关J3、J4，充电头模块11包括接近开关信号输入端SWITCH_STOP1、SWITCH_STOP2，双向驱动芯片S7以及驱动电机S8。

自动充电模式下，组开关J1、J2通，J3、J4断开，自动控制模块12接收到充电信息，M-、M+会产生电平信号输入，当M-为低电平，经过光电耦合器U5和与非门芯片U3-A之后，到达双向驱动芯片S7的驱动信号BI为高电平，M+为高电平，经过光电耦合器U6和与非门芯片U3-B之后，到达双向驱动芯片S7的驱动信号FI为低电平，则FO输出高电平，BO输出低电平，使驱动电机S8正转，反之，当M-为高电平，M+为低电平，驱动电机S8反转，以此来实现充电触头111与AGV小车充电接口的接触与否；本实施例中驱动电机S8正转，充电触头111伸出，开启充电处理；反之，驱动电机S8反转，充电触头111收回，执行断开充电处理；

手动充电模式下，组开关J1、J2断开，J3、J4通，当电机正转开关J5通时，SWITCH_STOP1信号和电机正转开关信号经过与门芯片U15-A到达双向驱动芯片S7，驱动信号BI为高电平，FI为低电平，则FO输出高电平，BO输出低电平，使驱动电机S8正转，开启充电处理，反之，当电机正转开关J6通时，SWITCH_STOP2信号和电机反转开关信号经过与门芯片U15-B到达双向驱动芯片S7，驱动信号BI为低电平，FI为高电平，则FO输出低电平，BO输出高电平，使驱动电机S8反转，断开充电处理；

停止工作模式下，组开关J1、J2断开，J3、J4断开，充电桩不执行充电工作。

实施例4

如图4所示，本实施例提供一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，包括中央监控系统2和若干台上文实施例1和实施例2任一所述的多模式的自动导引运输车充电桩1，所述中央监控系统2用于AGV小车的充电调度。

所述中央监控系统2包括：

状态监测模块21，用于监测多模式的AGV小车充电桩1的工作状态和AGV小车的电量状态；以便电量低于预设阀值和电量充满的AGV小车能够得到合理的充断电安排，监测模块21除了用于上述监测外，另一功能是对监测到的情况进行异常识别，当出现异常时准确播报和显示出现异常的AGV小车充电桩1或AGV小车，提醒监控人员干预调整。

通知模块22，用于通知电量低于预设阀值的AGV小车移动到指定多模式的AGV小车充电桩1位置等待充电；

发送模块23，用于向所述自动控制模块12发送需要充电的AGV小车信息或发送AGV小车充电饱和的信息；

所述中央监控系统2还包括路径规划模块24，用于规划AGV小车的充电路径和充电结束后的工作路径。

所述状态监测模块21包括：

第一监测单元211，用于监测多模式的AGV小车充电桩的工作状态，所述工作状态包括充电状态、断开充电状态、充电异常状态和充电饱和状态；

报警单元，用于在AGV小车充电桩处于充电异常状态时发出声光报警；

第二监测单元212，用于监测AGV小车的电量状态。

充电系统工作原理如下：充电系统工作开始，系统中的所有机构先进行初始化，调整初始化状态，状态监测模块21检测到AGV小车电量低于阀值，通知模块22通知该AGV小车根据路径规划模块24规划路线到达指定(断开充电状态)多模式的AGV小车充电桩1处进行充电，同时，发送模块23会通知多模式的AGV小车充电桩1伸出充电触头111，充电触头111通过接近开关的控制实现与AGV小车充电接口的对接，状态监测模块21检测到AGV小车电量饱和后，发送模块23通知多模式的AGV小车充电桩1收回充电触头111，断开充电，AGV小车根据路径规划模块24规划路线投入工作；若充电过程中出现通讯异常、小车充电头接触不良等异常时，AGV小车充电桩1自身会报警，状态监测模块21也会报警，以便监管人员及时准确的处理异常，采用手动充电模式，近距离的操作AGV小车充电桩1，手动充电模式的设置也就起到避免直接维修带来的时间浪费、资源浪费的作用。

本实施例提供的多模式的自动导引运输车充电桩充电系统根据监测合理调度AGV小车，安排AGV小车就近、快速的到达可以马上进行充电工作的多模式的AGV小车充电桩1，实现了AGV小车充电智能化，提高了AGV小车工作效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，包括：

充电头模块，用于为自动导引运输车进行充电或断开充电处理；

自动控制模块，用于接收充电信息并根据接收的充电信息控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；

手动控制模块，用于通过人工操作，控制所述充电头模块进行充电或断开充电处理；

安全警示模块，用于在检测到所述充电头模块充电异常后发出警示信号。

2.根据权利要求1所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，还包括：

切换开关，用于实现在所述自动控制模块、所述手动控制模块和停止工作之间的切换；

充电参数模块，用于采集充电过程中的充电电压、充电电流和温度。

3.根据权利要求1所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，所述手动控制模块包括充电开关和断开充电开关。

4.根据权利要求1所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，所述充电头模块包括：充电触头、电动推杆和驱动电机，所述电动推杆一端连接所述充电触头，另一端连接所述驱动电机。

5.根据权利要求4所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，所述充电头模块还包括接近单元，所述接近单元用于感应自动导引运输车充电接口的位置，并控制所述电动推杆带动所述充电触头与自动导引运输车充电接口形成对接。

6.根据权利要求1所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩，其特征在于，所述自动控制模块包括通信单元，用于接收需要充电的自动导引运输车信息和发送自动导引运输车充电饱和的信息。

7.一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，其特征在于，包括中央监控系统和若干权利要求1-6任一所述的多模式的自动导引运输车充电桩，所述中央监控系统用于自动导引运输车的充电调度。

8.根据权利要求7所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，其特征在于，所述中央监控系统包括：

状态监测模块，用于监测多模式的自动导引运输车充电桩的工作状态和自动导引运输车的电量状态；

通知模块，用于通知电量低于预设阀值的自动导引运输车移动到指定多模式的自动导引运输车充电桩位置等待充电；

发送模块，用于向所述自动控制模块发送需要充电的自动导引运输车信息或发送自动导引运输车充电饱和的信息。

9.根据权利要求8所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，其特征在于，所述中央监控系统还包括路径规划模块，用于规划自动导引运输车的充电路径和充电结束后的工作路径。

10.根据权利要求8所述的一种多模式的自动导引运输车充电桩充电系统，其特征在于，所述状态监测模块包括：

第一监测单元，用于监测多模式的自动导引运输车充电桩的工作状态，所述工作状态包括充电状态、断开充电状态、充电异常状态和充电饱和状态；

第二监测单元，用于监测自动导引运输车的电量状态。