CN108444465B - 一种基于双编码器的agv位姿测量装置及其应用 - Google Patents

一种基于双编码器的agv位姿测量装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于双编码器的AGV位姿测量装置及其应用，包括角度测量部、压紧部和距离测量部；角度测量部包括安装架及设置在安装架上的角度测量编码器；压紧部包括上支架、下支架以及连接上支架和下支架的弹性机构；距离测量部包括辅助轮及安装在辅助轮上的距离测量编码器；上支架与安装架的底部转动连接，下支架与辅助轮连接。本发明基于双编码器设计而成，借助编码器测量的角度和距离的数据通过坐标的变换，可以计算出AGV相对于初始位置的位姿。有效解决了车间现场由于地面不平整及其他原因导致的AGV驱动轮打滑造成的AGV的位姿测量部准确的问题，提高AGV位姿计算的准确度。

Description

一种基于双编码器的AGV位姿测量装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种基于双编码器的AGV位姿测量装置及其应用，属于AGV技术领域。
背景技术
目前的磁带导引AGV以差速驱动为主，编码器安装在驱动轮上，AGV在运行过程中会遇到地面不平导致的驱动轮打滑的现象，安装在驱动轮上的编码器不能够准确的测量AGV的位姿，在越来越杂的调度系统中，AGV的实时位姿的准确性对调度系统十分重要，本发明基于驱动轮的驱动力大，容易出现打滑的现象，设计出的一种由地面和辅助轮之间的摩擦力让辅助轮转动，同时配有压紧机构，增大摩擦力防止了打滑现象的发生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于双编码器的AGV位姿测量装置。
本发明还提供上述一种基于双编码器的AGV位姿测量装置的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于双编码器的AGV位姿测量装置，包括：
角度测量部，包括安装架及设置在安装架上的角度测量编码器；
压紧部，包括上支架、下支架以及连接上支架和下支架的弹性机构；
距离测量部，包括辅助轮及安装在辅助轮上的距离测量编码器；
其中，上支架与安装架的底部转动连接，下支架与辅助轮连接。
优选的，所述上支架和安装架之间设有一推力球轴承，借助一角度测量轴贯穿上支架、推力球轴承、安装架后与角度测量编码器固定连接并通过螺母锁紧。
进一步优选的，所述角度测量轴与安装架连接处设有弹簧卡圈。
优选的，所述弹性机构包括弹簧和四个连杆，四个连杆与上支架、下支架成平行四边形铰接，弹簧一端连接在上支架底部，弹簧另一端与相对的两个连杆连接。
进一步优选的，相对的两个连杆之间通过一长销轴连接，弹簧另一端勾连在长销轴上。此设计的好处在于，通过长销轴可以方便拆卸和更换弹簧。
优选的，所述辅助轮的中心贯穿一转轴，转轴上套装有两个深沟球轴承且两个深沟球轴承位于辅助轮的两侧，两个深沟球轴承与下支架连接并分别通过透盖、闷盖封装，转轴的一端连接所述的距离测量编码器。
进一步优选的，所述转轴与辅助轮通过平键连接。
一种AGV，其特征在于，包含上述的基于双编码器的AGV位姿测量装置。
一种基于双编码器的AGV位姿测量装置的工作方法，包括以下步骤：
(1)首先，将整个AGV位姿测量装置安装在AGV车体的底部，并使AGV位姿测量装置位于AGV驱动轮和脚轮之间，辅助轮与地面接触；
(2)将角度测量编码器和距离测量编码器与AGV的控制系统连接；
(3)当AGV车体运行时，通过角度测量编码器和距离测量编码器获知的AGV车体的移动距离数据和偏移角度数据传输给AGV的控制系统；
(4)AGV的控制系统根据移动距离数据和偏移角度数据，计算出AGV车体的位姿信息，后续就可以在AGV调度系统中实时查看AGV的位姿信息，同时描绘AGV的运动曲线。
本发明的有益效果在于：
本发明AGV位姿测量装置基于双编码器设计而成，一个编码器用来实时测量辅助轮旋转的角度，另一个编码器可以测量辅助轮的实时变化的角度，借助编码器测量的角度和距离的数据通过坐标的变换，可以计算出AGV相对于初始位置的位姿。有效解决了车间现场由于地面不平整及其他原因导致的AGV驱动轮打滑造成的AGV的位姿测量部准确的问题，提高AGV位姿计算的准确度。同时本装置也可以用在现有无位姿测量装置的AGV上，如磁导引AGV上，通过对两个RFID卡之间距离测量，可以实现在调度系统中实时显示AGV所在的位置，这样更能实现精确实时的AGV调度规划。
附图说明
图1为本发明AGV位姿测量装置的结构示意图；
图2为本发明中压紧部的结构示意图；
图3为本发明中角度测量部的剖视图；
图4为本发明中距离测量部的剖视图；
图5为本发明AGV位姿测量装置在AGV上的安装示意图；
图6为本发明AGV位姿测量装置安装在AGV上后的仰视图；
其中：1、距离测量部；2、压紧部；3、角度测量部；4、角度测量编码器；5、安装架；6、上支架；7、弹簧；8、连杆；9、下支架；10、距离测量编码器；11、辅助轮；12、销轴；13、长销轴；14、弹簧卡圈；15、推力球轴承；16、螺纹孔；17、螺母；18、角度测量轴；19、深沟球轴承；20、转轴；21、透盖；22、平键；23、闷盖。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图4所示，本实施例提供一种基于双编码器的AGV位姿测量装置，包括依次连接的角度测量部、压紧部和距离测量部；角度测量部，包括安装架及设置在安装架上的角度测量编码器；压紧部，包括上支架、下支架以及连接上支架和下支架的弹性机构；距离测量部，包括辅助轮及安装在辅助轮上的距离测量编码器；其中，上支架与安装架的底部转动连接，下支架与辅助轮连接。
具体而言，上支架和安装架之间设有一推力球轴承，上支架的上表面有一凹槽，推力球轴承安放在凹槽内，借助一角度测量轴贯穿上支架、推力球轴承、安装架后与角度测量编码器固定连接并通过螺母锁紧角度测量轴的底端。角度测量轴的顶端与角度测量编码器连接，通过感知角度测量轴的倾斜状态，角度测量编码器来获取AGV车体的倾斜角度。在使用时，测量装置通过上支架然后再通过角度测量轴传到角度测量编码器，AGV角度的测量是通过角度测量部的角度测量编码器实现AGV角度实时的测量。
弹性机构包括弹簧和四个连杆，四个连杆与上支架、下支架成平行四边形铰接，即在上支架和下支架支架，四个连杆构成平行四边形结构，每一连杆的两端都分别连接上支架的底部和下支架的一侧端部，上方相对的两个连杆之间通过一长销轴连接，即长销轴贯穿相对的两个连杆并通过螺帽拧紧，弹簧一端勾连在长销轴上，弹簧另一端连接在上支架底部(上支架底部开设有连接弹簧的挂孔)，如图1所示。压紧部的工作原理是将弹簧的一端连接在上支架上，弹簧的另一端安装在连杆上的长销轴上，通过弹簧的拉力为连杆添加力，连杆通过这个力实现向下支架的力，实现辅助轮与地面之间的紧密接触，防止打滑。
辅助轮的中心贯穿一转轴，转轴与辅助轮通过平键连接，转轴上套装有两个深沟球轴承且两个深沟球轴承位于辅助轮的两侧，两个深沟球轴承与下支架连接并分别通过透盖、闷盖封装，转轴的一端连接所述的距离测量编码器。使用时，辅助轮在地面上转动，辅助轮的转动通过平键连接带动转轴的转动，然后传动轴的转动带动距离测量编码器的转动，通过距离测量编码器计算出转动的距离。
本实施例提供的技术方案具有平行四边压紧形机构，其通过弹簧的拉力，将辅助轮压紧在地面上，防止辅助轮发生打滑。AGV运行时，测量装置通过辅助轮相连的编码器测量出AGV的移动距离的信息。在角度的测量上，本发明设计出一种类似万向轮的结构(借助推力球轴承实现)，通过此结构，可以计算整个测量装置相对于AGV的角度，通过坐标变换将编码器的信息转换成AGV车体的实时角度的变化。根据测量装置的距离信息和角度的信息，就可以计算出AGV的实时位姿信息。AGV的位姿信息求解之后，就可在调度系统中实时查看AGV的位姿信息，同时可以描绘出AGV的运动曲线。
实施例2：
一种基于双编码器的AGV位姿测量装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于：角度测量轴与安装架连接处设有弹簧卡圈。
实施例3：
一种AGV，在现有AGV的基础上又包含了实施例1或2所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置。
实施例4：
一种如实施例1或2所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置的工作方法，包括以下步骤：
(1)首先，将整个AGV位姿测量装置安装在AGV车体的底部，如图5和图6所示，并使AGV位姿测量装置位于AGV驱动轮和脚轮之间的中垂线的交点上，辅助轮与地面接触；
(2)将角度测量编码器和距离测量编码器与AGV的控制系统(也即调度系统)连接；
(3)当AGV车体运行时，通过角度测量编码器和距离测量编码器获知的AGV车体的移动距离数据和偏移角度数据传输给AGV的控制系统；
(4)AGV的控制系统根据移动距离数据和偏移角度数据，计算出AGV车体的位姿信息，后续就可以在AGV调度系统中实时查看AGV的位姿信息，同时描绘AGV的运动曲线。
本实施例提供的是AGV位姿测量装置的物理工作过程，至于角度测量编码器和距离测量编码器对数据的采集和传输以及控制系统进行数据的收集、分析和计算，均可由其自身功能和内部程序实现。

Claims (6)

1.一种基于双编码器的AGV位姿测量装置，其特征在于，包括：
角度测量部，包括安装架及设置在安装架上的角度测量编码器；
压紧部，包括上支架、下支架以及连接上支架和下支架的弹性机构；
距离测量部，包括辅助轮及安装在辅助轮上的距离测量编码器；
其中，上支架与安装架的底部转动连接，下支架与辅助轮连接；
所述上支架和安装架之间设有一推力球轴承，借助一角度测量轴贯穿上支架、推力球轴承、安装架后与角度测量编码器固定连接并通过螺母锁紧；
所述弹性机构包括弹簧和四个连杆，四个连杆与上支架、下支架成平行四边形铰接，弹簧一端连接在上支架底部，弹簧另一端与相对的两个连杆连接；
相对的两个连杆之间通过一长销轴连接，弹簧另一端勾连在长销轴上。
2.如权利要求1所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置，其特征在于，所述角度测量轴与安装架连接处设有弹簧卡圈。
3.如权利要求1所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置，其特征在于，所述辅助轮的中心贯穿一转轴，转轴上套装有两个深沟球轴承且两个深沟球轴承位于辅助轮的两侧，两个深沟球轴承与下支架连接并分别通过透盖、闷盖封装，转轴的一端连接所述的距离测量编码器。
4.如权利要求3所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置，其特征在于，所述转轴与辅助轮通过平键连接。
5.一种AGV，其特征在于，包含权利要求1-4任一项所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置。
6.一种如权利要求1-4任一项所述的基于双编码器的AGV位姿测量装置的工作方法，包括以下步骤：
(1)首先，将整个AGV位姿测量装置安装在AGV车体的底部，并使AGV位姿测量装置位于AGV驱动轮和脚轮之间，辅助轮与地面接触；
(2)将角度测量编码器和距离测量编码器与AGV的控制系统连接；
(3)当AGV车体运行时，通过角度测量编码器和距离测量编码器获知的AGV车体的移动距离数据和偏移角度数据传输给AGV的控制系统；
(4)AGV的控制系统根据移动距离数据和偏移角度数据，计算出AGV车体的位姿信息，后续就在AGV调度系统中实时查看AGV的位姿信息，同时描绘AGV的运动曲线。
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