CN108609068A - 一种气浮agv及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气浮AGV及其控制方法，它解决了现有技术中AGV结构复杂、不易维修、载重较轻的问题，具有载重较大、具备良好的移动性、结构简单、维护方便的效果；其技术方案为：包括车体，车体顶部安装用于承载货物的举升机构，车体底部设置裙围，裙围周向外侧形成气体逸出通道；车体内部设有为裙围供气的气泵，所述气泵配置电磁阀，通过控制器控制阀门状态以选择气泵向裙围充气或驱动举升机构动作。

Description

一种气浮AGV及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动引导运输车，尤其涉及一种气浮AGV及其控制方法。

背景技术

AGV是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。

AGV的运载能力的限制主要是主动轮的驱动电机的扭矩值的大小，通常当一个AGV生产装配好之后其承载能力已经确定了。除了更换主动轮驱动电机之外，目前并没有很好地方式能有效提高AGV的承载能力。这就使得某些偶尔需要搬运重量大的货物的AGV只能选择安装大扭矩电机而造成对资源的浪费。

对AGV的举升机构而言，通常利用气动原理举升装置的匀速举升方式，启停时会有轻微振动，并没有一个反馈系统能加入加减速算法使得控制举升平台平稳的运动。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种气浮AGV及其控制方法，其具有载重较大、具备良好的移动性、结构简单、维护方便的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种气浮AGV，包括车体，车体顶部安装用于承载货物的举升机构，车体底部设置裙围，裙围周向外侧形成气体逸出通道；车体内部设有为裙围供气的气泵，所述气泵配置电磁阀，通过控制器控制电磁阀状态以选择气泵向裙围充气或驱动举升机构动作。

进一步的，所述举升机构包括举升平台和升降支架，所述举升平台安装于升降支架的顶部且举升平台内侧设有惯性测量单元，惯性测量单元将信号反馈至控制器。

进一步的，所述升降支架由气缸驱动，气缸通过第一管道连接气泵，第一管道上设置第一电磁阀。

进一步的，所述升降支架的底部与固定于车体顶部的底座滑动连接，底座的内侧设有接近开关。

进一步的，所述气泵通过第二管道连接裙围，第二管道上设置第二电磁阀。

进一步的，所述车体的底部中心位置安装两个主动轮，主动轮之间通过减震装置相连且由驱动电机提供动力；主动轮的两侧对称设有从动轮。

进一步的，所述从动轮为万向轮，在车体底部位于万向轮上侧位置设有测重传感器，测重传感器将重量信息反馈至控制器。

进一步的，所述车体顶部安装多个防撞滚轮，车体前端安装防撞传感器；所述车体的前端固定有显示屏，显示屏配备开关按钮，显示屏底部设有激光雷达；所述车体底部主动轮之间安装寻迹传感器。

一种气浮AGV的控制方法，包括裙围动作和举升机构动作过程；

其中，裙围动作过程为：

步骤(1)当举升机构落回，底座内侧的接近开关动作，接近开关动作同时触发测重传感器工作，并将测得的载重值传至控制器；控制器将载重值转换为主动轮驱动电机的扭矩；

步骤(2)控制器控制第一电磁阀关闭，并控制第二阀门打开，高压气体从气体逸出通道溢出喷向地面，同时地面对其有反作用力用于减轻当前载重；

步骤(3)到达目标点后，控制器控制气泵驱动电机逐渐停转，并将第二电磁阀关闭；

举升机构动作过程为：

步骤(1)控制器根据预设举参数，利用速度规划算法规划出举升平台的上升轨迹加减速过程；

步骤(2)控制器控制第一电磁阀打开，气泵驱动电机低速转动，气泵开始充气，举升机构动作；

步骤(3)举升机构底座内侧的接近开关动作，将惯性测量单元返回的Z轴相关数据清零，完成对惯性测量单元的误差消除；并控制气泵驱动电机的转速，结合惯性测量单元的反馈信息，控制举升平台平稳达到设定高度。

进一步的，裙围动作过程的步骤(1)中，控制器将载重值转换为主动轮驱动电机的扭矩，若该扭矩小于所述驱动电机的额定扭矩，气泵驱动电机不工作，此时AGV正常运行；当若该扭矩小于驱动电机的额定扭矩，气泵驱动电机工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在车体底部设置两个裙围，裙围周向外侧形成气体逸出通道，裙围结构类似气垫船，使得向下喷出的气体的反作用力向上推动车体，从而使得实际载重减小，其可以承载更多的货物；

(2)本发明在车体上部安装举升机构，能够在车体悬浮移动的过程中自动调节货物高度，便于货物运输；

(3)本发明举升机构的举升平台内侧设有惯性测量单元，用于测量举升平台z轴方向的速度V和位置S信息并反馈到控制器，控制器通过对气泵的驱动电机的转速控制实现对举升机构速度、位置控制；

(4)本发明裙围充气与举升机构动作采用同一气泵驱动，二者动作不相互干扰，省去过多的驱动机构，结构简单，便于维修，成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的一侧轴测图；

图2为本发明的另一侧轴测图；

图3为本发明的仰视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的举升机构结构示意图；

图6为本发明的减震装置结构示意图；

图7为本发明的寻迹传感器安装示意图；

图8为本发明的控制流程图；

其中，1-举升机构，2-底座，3-防撞滚轮，4-从动轮，5-主动轮，6-裙围，7-激光雷达，8-防撞传感器，9-电池箱，10-气泵，11-驱动电机，12-举升平台，13-升降支架，14-气缸，15-车体，16-气体逸出通道，17-显示屏，18-开关按钮，19-寻迹传感器，20-减震装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在结构复杂、不易维修、载重较轻的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种气浮AGV及其控制方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图8所示，提供了一种气浮AGV，包括车体15、举升机构1、气泵10及其驱动电机11、电池箱9、控制器和显示屏17，举升机构1安装于车体15顶部，用于承载货物；气泵10及其驱动电机11、电池箱9、控制器安装于车体15内部。

举升机构1通过底座2与车体15相连，所述底座2固定于车体15顶部中间位置，底座2上具有两个相互平行的滑道。

所述举升机构1包括举升平台12、升降支架13和气缸14，升降支架13采用两组X型支架，两组X型支架之间通过连杆铰接；在位于最下方X型支架的连杆之间连接气缸15，且最下方X型支架端部可在滑道内移动。

所述气缸15通过管道连接气泵10。

所述举升平台12安装于升降支架13的顶部，其可以为任意封闭形状。

优选地，所述举升平台12的横截面为长方形。

所述举升平台12内侧设有惯性测量单元(imu)，用于测量举升平台12z轴方向(竖直方向)的速度V和位置S信息并反馈到控制器，控制器通过对气泵10的驱动电机11的转速控制实现对举升机构1的速度、位置控制。

所述底座2的前端内侧设置一个接近开关，当举升平台12全收缩后，接近开关用于校准imu。

所述车体15具有呈矩形框结构的壳体，壳体的顶部四角位置分别安装一个防撞滚轮3，车体15前端安装防撞传感器8，防撞传感器8将信号反馈至控制器，能够车体15在悬浮前进过程中有效的避开障碍物。

所述壳体的前端固定有显示屏17，显示屏17配备开关按钮18，显示屏17底部设有激光雷达7，激光雷达7将信号反馈至控制器。

所述车体15的底部位于气泵10下侧位置安装两个主动轮5，主动轮5之间通过减震装置20相连，所述减震装置20为现有结构，此处不再赘述。

所述主动轮5为轮毂电机。

主动轮5的前、后(以车体运行方向为前)两侧靠近车体15端部位置对称设有从动轮4。

所述从动轮4为万向轮，在车体15底部位于万向轮上侧位置设有测重传感器，测重传感器将重量信息反馈至控制器。

从动轮4与主动轮5之间设置裙围6，裙围6周向外侧形成气体逸出通道16；所述裙围6结构类似气垫船，使得向下喷出的气体的反作用力向上推动车体15，从而使得实际载重减小，其可以承载更多的货物。

车体15内部设有为裙围6供气的气泵10，所述气泵10通过第一管道连接举升机构1的气缸14，通过第二管道连接裙围6，第一管道上设置第一电磁阀，第二管道上设置第二电磁阀；通过控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀的状态以选择驱动举升机构1动作或气泵10向裙围6充气。

所述车体15底部主动轮5之间安装寻迹传感器19。

裙围充气的控制过程为：

步骤(1)当举升机构1落回，底座2的内侧的接近开关动作，接近开关动作同时触发安装在从动轮4的四个测重传感器工作，并将测得的AGV的载重值传给控制器，如果检测到重物已经放置，不断的将测量数据反馈至控制器。

控制器将载重换算为主动轮5驱动电机的扭矩，若该扭矩小于主动轮5驱动电机的额定扭矩，气泵驱动电机11不工作，此时AGV正常运行；当若该扭矩小于主动轮5驱动电机的额定扭矩气泵驱动电机11工作。

通过测重传感器不断反馈的载重信号，控制器不断计算此时AGV运行所需主动轮5驱动电机的扭矩，控制气泵驱动电机11的转速，当需要的电机扭矩值下降到电机的额定扭矩值时，通过PID算法保持此气泵驱动电机11转速，AGV开始运行。

步骤(2)控制器将第一阀门关闭，并控制第二阀门打开，此时高压气体从气体逸出通道16溢出喷向地面，同时地面对其有一个反作用力用于减轻当前的AGV载重。

步骤(3)当导航的目标点到达之后，控制器控制气泵驱动电机11逐渐停转，控制器将第二电磁阀关闭，此时完成运输过程。

举升机构动作控制过程：

步骤(1)控制器根据输入(或者是预设)的举升高度、举升耗时，利用S曲线加减速等速度规划算法规划出举升平台12上升轨迹的加减速过程。

步骤(2)控制器控制第一阀门打开，气泵驱动电机11开始低速转动，气泵开始充气，举升机构1动作。

步骤(3)触发举升机构1底座2内侧的接近开关动作，将imu(此处并不限制imu，加速度计等传感器也可以)返回的的Z轴相关数据(位置、速度、加速度)清零，完成对imu的误差消除；并开始控制气泵驱动电机11的转速，结合imu反馈的加速度、速度、位置信息作为反馈，以控制举升平台12平稳达到设定高度。

下降过程与举升过程类似，此处不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气浮AGV，其特征在于，包括车体，车体顶部安装用于承载货物的举升机构，车体底部设置裙围，裙围周向外侧形成气体逸出通道；车体内部设有为裙围供气的气泵，所述气泵配置电磁阀，通过控制器控制电磁阀状态以选择气泵向裙围充气或驱动举升机构动作。

2.根据权利要求1所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述举升机构包括举升平台和升降支架，所述举升平台安装于升降支架的顶部且举升平台内侧设有惯性测量单元，惯性测量单元将信号反馈至控制器。

3.根据权利要求2所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述升降支架由气缸驱动，气缸通过第一管道连接气泵，第一管道上设置第一电磁阀。

4.根据权利要求2所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述升降支架的底部与固定于车体顶部的底座滑动连接，底座的内侧设有接近开关。

5.根据权利要求1所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述气泵通过第二管道连接裙围，第二管道上设置第二电磁阀。

6.根据权利要求1所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述车体的底部中心位置安装两个主动轮，主动轮之间通过减震装置相连且由驱动电机提供动力；主动轮的两侧对称设有从动轮。

7.根据权利要求6所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述从动轮为万向轮，在车体底部位于万向轮上侧位置设有测重传感器，测重传感器将重量信息反馈至控制器。

8.根据权利要求1所述的一种气浮AGV，其特征在于，所述车体顶部安装多个防撞滚轮，车体前端安装防撞传感器；所述车体的前端固定有显示屏，显示屏配备开关按钮，显示屏底部设有激光雷达；所述车体底部主动轮之间安装寻迹传感器。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种气浮AGV的控制方法，其特征在于，包括裙围动作和举升机构动作过程；其中，裙围动作过程为：

步骤(1)当举升机构落回，底座内侧的接近开关动作，接近开关动作同时触发测重传感器工作，并将测得的载重值传至控制器；控制器将载重值转换为主动轮驱动电机的扭矩；

步骤(2)控制器控制第一电磁阀关闭，并控制第二阀门打开，高压气体从气体逸出通道溢出喷向地面，同时地面对其有反作用力用于减轻当前载重；

步骤(3)到达目标点后，控制器控制气泵驱动电机逐渐停转，并将第二电磁阀关闭；

举升机构动作过程为：

步骤(1)控制器根据预设举参数，利用速度规划算法规划出举升平台的上升轨迹加减速过程；

步骤(2)控制器控制第一电磁阀打开，气泵驱动电机低速转动，气泵开始充气，举升机构动作；

步骤(3)举升机构底座内侧的接近开关动作，将惯性测量单元返回的Z轴相关数据清零，完成对惯性测量单元的误差消除；并控制气泵驱动电机的转速，结合惯性测量单元的反馈信息，控制举升平台平稳达到设定高度。

10.根据权利要求9所述的一种气浮AGV的控制方法，其特征在于，裙围动作过程的步骤(1)中，控制器将载重值转换为主动轮驱动电机的扭矩，若该扭矩小于所述驱动电机的额定扭矩，气泵驱动电机不工作，此时AGV正常运行；当若该扭矩小于驱动电机的额定扭矩，气泵驱动电机工作。