CN108861514A - 全自动卷料搬运agv机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人生产技术领域,特别涉及一种全自动卷料搬运AGV机器人及其控制方法;所述机器人包括车架,车架的内部设有车载控制器、动力单元,车架上设有人机界面操作单元、举升执行机构、导航单元,车架的底部设有驱动轮;所述车载控制器分别与动力单元、人机界面操作单元、举升执行机构、导航单元、驱动轮电连接。本发明的有益效果在于:提供一种全自动卷料搬运AGV机器人及其控制方法,能够实现高精度定位,取料和放料准确度高,能提高上下料和转运物料的效率。
Description
技术领域
本发明涉及机器人生产技术领域,特别涉及一种全自动卷料搬运AGV机器 人及其控制方法。
背景技术
目前,对于由锂电池、铜箔、动力隔膜等生产线生产出来的卷筒类物料的 转运过程通常由机动叉车、手动叉车或人工搬运来实现。然而,一般而言,卷 料重量为300~2000kg,直径为200mm~1200mm,长度为400mm~1000mm,体型和重 量较大。由于生产车间物料和设备摆放杂乱,而叉车体型较为笨重,为避免磕 碰损毁,采用人工操作机动叉车和悬臂吊进行搬运的方法存在设备配置多、人 力成本高的缺陷。因此,使用AGV机器人代替人工转运卷料是发展的必然趋势, 其有助于改善无尘生产车间环境,提升产品品质,降低转运成本。
现有技术中的AGV机器人在装卸和转运卷料时存在定位精度低的问题,不 能满足生产现场卷料与加工设备精确对接的问题,无法实现全过程无人化操作。
有鉴于此,需要做出改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有AGV机器人的定位精度低。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种全自动卷料搬运 AGV机器人,包括车架,车架的内部设有车载控制器、动力单元,车架上设有人 机界面操作单元、举升执行机构、导航单元,车架的底部设有驱动轮;
所述车载控制器分别与动力单元、人机界面操作单元、举升执行机构、导 航单元、驱动轮电连接。
进一步的,所述动力单元包括蓄电池组件和自动充电装置,蓄电池组件分 别与车载控制器、自动充电装置电连接。
进一步的,所述人机界面操作单元包括操作面板、操作触摸屏和指示灯, 人机界面操作单元安装于车架的侧壁上。
进一步的,所述举升执行机构包括与车载控制器电连接的直流伺服电机, 直流伺服电机的输出轴与减速机相连,减速机的输出端与丝杆相连,丝杆竖向 布设于车架上,丝杆的顶端设有V形托物块,所述举升执行机构在车架的左、 右两侧对称设置。
进一步的,所述V形托物块上连接有激光测距传感器,激光测距传感器与 车载控制器电连接。
进一步的,所述导航单元包括布设于车架底部中央的光学读码器PGV和布 设于车架前、后方向上的两个激光扫描头,激光扫描头和光学读码器PGV分别 与车载控制器电连接。
进一步的,所述驱动轮包括减速机,减速机的输入端和输出端分别与直流 伺服电机的输出轴、麦克纳姆轮相连;所述驱动轮在车架底部的四角处对称布 设,车架通过驱动轮与地面构成滚动配合,直流伺服电机的动力输入端与车载 控制器电连接。
进一步的,还包括安全保护单元,所述安全保护单元包括悬伸于车架两侧 边上的触板和与触板邻近布置的两个激光扫描头,激光扫描头和触板分别与车 载控制器电连接。
进一步的,所述车架呈箱壳状,车架的外壳由高强度结构钢骨架层和覆盖 于骨架层上的钣金表层复合而成。
一种如上所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,包 括如下步骤:
S1、动力单元根据人机界面操作单元输入的信号开始工作;
S2、导航单元生成地图并将当前位置信息传入车载控制器;
S3、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从待机工位运动至取 料位;
S4、激光测距传感器测量举升执行机构与物料之间的距离,车载控制器根 据激光测距传感器传入的信号指示举升执行机构运动并完成取料动作;
S5、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从取料位运动至放料 位;
S6、激光测距传感器测量举升执行机构与放料架之间的距离,车载控制器 根据激光测距传感器传入的信号指示举升执行机构运动并完成放料动作。
进一步的,在步骤S2中,当机器人静置时,导航单元探测工作范围内的障 碍物情况并生成静态地图,当机器人运动时,导航单元随着环境的改变再自我 修正成新地图并将当前位置信息传递给车载控制器。
进一步的,所述举升执行机构包括与车载控制器电连接的直流伺服电机, 直流伺服电机的输出轴与减速机相连,减速机的输出端与丝杆相连,丝杆竖向 布设于车架上,丝杆的顶端设有V形托物块,所述V形托物块上连接有激光测 距传感器,激光测距传感器与车载控制器电连接;
所述步骤S4的具体方法如下:激光测距传感器测量V形托物块与物料之间 的距离并将该距离信息传入车载控制器,车载控制器控制举升执行机构上的直 流伺服电机工作,直流伺服电机驱动丝杆运动,使V形托物块托住物料。
进一步的,所述步骤S3和S5中,当驱动轮与取料位或放料位间距≥500mm 时,车载控制器控制导航单元采用SLAM导航方式,当驱动轮与取料位或放料位 间距<500mm时,车载控制器控制导航单元采用PGV导航方式。
进一步的,所述导航单元包括布设于车架底部中央的光学读码器PGV和布 设于车架前、后方向上的两个激光扫描头,激光扫描头和光学读码器PGV分别 与车载控制器电连接,在长距离运行过程中,采用激光扫描头的SLAM导航方式, 当激光扫描头检测到机器人与目标位置较近时,机器人切换成PGV导航方式, 此时车载控制器控制光学读码器PGV开始工作光学读码器。
本发明的有益效果在于:提供一种全自动卷料搬运AGV机器人及其控制方 法,能够实现高精度定位,取料和放料准确度高,能提高上下料和转运物料的 效率。
附图说明
图1为本发明实施例的主示图;
图2为本发明实施例的侧示图;
图3为本发明实施例的俯示图;
图4为图1中车架的局部结构示意图;
图5为本发明实施例的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本发明进行详细的描述。
如图1-5所示,一种全自动卷料搬运AGV机器人(自动化仓储搬运机器人), 包括车架10、车载控制器(图未标示)、动力单元(图未标示)、人机界面操 作单元40、举升执行机构(图未标示)、导航单元(图未标示)、驱动轮(图 未标示)、安全保护单元(图未标示)。
所述车架10呈箱壳状,车架10的外壳由高强度结构钢骨架层11和覆盖于 骨架层11上的钣金表层12复合而成。
所述车架10的内部设有车载控制器和动力单元,动力单元包括蓄电池组件 和自动充电装置,蓄电池组件分别与车载控制器、自动充电装置电连接。
所述人机界面操作单元40包括操作面板41、操作触摸屏42和指示灯43, 人机界面操作单元40安装于车架10的侧壁上。
所述举升执行机构包括与车载控制器电连接的直流伺服电机(图未标示)、 减速机(图未标示)、丝杆51、V形托物块511以及激光测距传感器80,直流 伺服电机的输出轴与减速机(图未标示)相连,减速机的输出端与丝杆51相连, 丝杆51竖向布设于车架10上,丝杆51的顶端设有V形托物块511,激光测距 传感器80通过螺钉固连在V形托物块511的侧壁上,激光测距传感器80与车 载控制器电连接,重点参阅图2和3,所述举升执行机构在车架10的左、右两 侧对称设置。
所述导航单元包括布设于车架10底部中央的光学读码器PGV(图未标示) 和布设于车架10前、后方向上的两个激光扫描头62,激光扫描头62和光学读 码器PGV分别与车载控制器电连接,光学读码器PGV和激光扫描头62与车架10 之间通过螺丝紧固。
所述驱动轮包括直流伺服电机和减速机,减速机的输入端和输出端分别与 直流伺服电机的输出轴、麦克纳姆轮71相连,直流伺服电机的动力输入端与车 载控制器电连接;驱动轮在车架10底部的四角处对称布设,车架10通过驱动 轮与地面构成滚动配合。
所述安全保护单元包括悬伸于车架10两侧边上的触板91和与触板91邻近 布置的两个激光扫描头(图未标示),触板91呈板条状,邻近车架10的底部 布设,激光扫描头和触板91分别与车载控制器电连接。激光扫描头为机器人的 运动提供导航作用,并设置安全范围。当障碍物所处位置接近安全范围时,激 光扫描头将感应信息传递给车载控制器,触板91伸出将障碍物弹走,同时机器 人紧急停车并与动力单元断开连接。
上述全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,包括如下步骤:
S1、动力单元根据人机界面操作单元40输入的信号开始工作;
S2、导航单元60生成地图并将当前位置信息传入车载控制器;
具体的,在步骤S2中,当机器人静置时,导航单元可探测工作范围内的障 碍物情况并生成静态地图,当机器人运动时,导航单元可随着环境的改变再自 我修正成新地图并将当前位置信息传递给车载控制器;
S3、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从待机工位运动至取 料位;
S4、激光测距传感器80测量举升执行机构与物料之间的距离,车载控制器 根据激光测距传感器80传入的信号指示举升执行机构运动并完成取料动作;
所述步骤S4的具体方法如下:激光测距传感器80测量V形托物块511与 物料之间的距离并将该距离信息传入车载控制器,车载控制器控制举升执行机 构上的直流伺服电机工作,直流伺服电机驱动丝杆51运动,使V形托物块511 托住物料;
S5、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从取料位运动至放料 位;
S6、激光测距传感器80测量举升执行机构与放料架之间的距离,车载控制 器根据激光测距传感器80传入的信号指示举升执行机构运动并完成放料动作。
具体的,所述步骤S3和S5中,当驱动轮与取料位或放料位间距≥500mm时, 车载控制器控制导航单元采用SLAM(定位与地图创建)导航方式,当驱动轮与 取料位或放料位间距<500mm时,车载控制器控制导航单元采用PGV(视觉光学 读码器)导航方式。
本发明的高精度定位通过如下方式实现:其一是激光测距传感器80可检测 V形托物块511与物料/放料架之间的距离,从而可以精准调节V形托物块511 的托举高度以方便取料和放料。其二是导航单元包括光学读码器PGV和激光扫 描头62,其中,在长距离运行过程中,采用激光扫描头62的SLAM导航方式, 其导航精度可达到±40mm,如此即可满足车间内运行要求,当激光扫描头62检 测到机器人与目标位置较近时,机器人切换成PGV导航方式,此时车载控制器 控制光学读码器PGV开始工作光学读码器,PGV通<过500mm的导航,调整AGV 机器人位姿,执行精度为±1mm以内的“停车”动作。
Claims (13)
1.一种全自动卷料搬运AGV机器人,包括车架(10),其特征在于:车架(10)的内部设有车载控制器、动力单元,车架(10)上设有人机界面操作单元(40)、举升执行机构、导航单元,车架(10)的底部设有驱动轮;
所述车载控制器分别与动力单元、人机界面操作单元(40)、举升执行机构、导航单元、驱动轮电连接。
2.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述动力单元包括蓄电池组件和自动充电装置,蓄电池组件分别与车载控制器、自动充电装置电连接。
3.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述人机界面操作单元(40)包括操作面板(41)、操作触摸屏(42)和指示灯(43),人机界面操作单元(40)安装于车架(10)的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述举升执行机构包括与车载控制器电连接的直流伺服电机,直流伺服电机的输出轴与减速机相连,减速机的输出端与丝杆(51)相连,丝杆(51)竖向布设于车架(10)上,丝杆(51)的顶端设有V形托物块(511),所述举升执行机构在车架(10)的左、右两侧对称设置;所述V形托物块(511)上连接有激光测距传感器(80),激光测距传感器(80)与车载控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述导航单元包括布设于车架(10)底部中央的光学读码器PGV和布设于车架(10)前、后方向上的两个激光扫描头(62),激光扫描头(62)和光学读码器PGV分别与车载控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述驱动轮包括减速机,减速机的输入端和输出端分别与直流伺服电机的输出轴、麦克纳姆轮(71)相连;所述驱动轮在车架(10)底部的四角处对称布设,车架(10)通过驱动轮与地面构成滚动配合,直流伺服电机的动力输入端与车载控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:还包括安全保护单元,所述安全保护单元包括悬伸于车架(10)两侧边上的触板(91)和与触板(91)邻近布置的两个激光扫描头,激光扫描头和触板(91)分别与车载控制器电连接。
8.根据权利要求1所述的全自动卷料搬运AGV机器人,其特征在于:所述车架(10)呈箱壳状,车架(10)的外壳由高强度结构钢骨架层(11)和覆盖于骨架层(11)上的钣金表层(12)复合而成。
9.一种权利要求4-8中任一项所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、动力单元根据人机界面操作单元(40)输入的信号开始工作;
S2、导航单元生成地图并将当前位置信息传入车载控制器;
S3、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从待机工位运动至取料位;
S4、激光测距传感器(80)测量举升执行机构与物料之间的距离,车载控制器根据激光测距传感器(80)传入的信号指示举升执行机构运动并完成取料动作;
S5、车载控制器根据导航单元传入的信息指示驱动轮从取料位运动至放料位;
S6、激光测距传感器(80)测量举升执行机构与放料架之间的距离,车载控制器根据激光测距传感器(80)传入的信号指示举升执行机构运动并完成放料动作。
10.根据权利要求9所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,在步骤S2中,当机器人静置时,导航单元探测工作范围内的障碍物情况并生成静态地图,当机器人运动时,导航单元随着环境的改变再自我修正成新地图并将当前位置信息传递给车载控制器。
11.根据权利要求9所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,所述举升执行机构包括与车载控制器电连接的直流伺服电机,直流伺服电机的输出轴与减速机相连,减速机的输出端与丝杆(51)相连,丝杆(51)竖向布设于车架(10)上,丝杆(51)的顶端设有V形托物块(511),所述V形托物块(511)上连接有激光测距传感器(80),激光测距传感器(80)与车载控制器电连接;
所述步骤S4的具体方法如下:激光测距传感器测量V形托物块与物料之间的距离并将该距离信息传入车载控制器,车载控制器控制举升执行机构上的直流伺服电机工作,直流伺服电机驱动丝杆运动,使V形托物块托住物料。
12.根据权利要求9所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,所述步骤S3和S5中,当驱动轮与取料位或放料位间距≥500mm时,车载控制器控制导航单元采用SLAM导航方式,当驱动轮与取料位或放料位间距<500mm时,车载控制器控制导航单元采用PGV导航方式。
13.根据权利要求12所述的全自动卷料搬运AGV机器人的控制方法,其特征在于,所述导航单元包括布设于车架(10)底部中央的光学读码器PGV和布设于车架(10)前、后方向上的两个激光扫描头(62),激光扫描头(62)和光学读码器PGV分别与车载控制器电连接,在长距离运行过程中,采用激光扫描头(62)的SLAM导航方式,当激光扫描头(62)检测到机器人与目标位置较近时,机器人切换成PGV导航方式,此时车载控制器控制光学读码器PGV开始工作光学读码器。
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