CN110143163B - Agv小车及其自动搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV小车及其自动搬运方法，属于无人运输技术领域，该AGV小车，包括车体，所述车体的顶面设置有提升系统，所述提升系统包括框架，所述框架上滑动安装有由升降驱动装置驱动的货叉，所述货叉上设置有用于调节所述货叉在所述框架上安装位置的浮动调整结构；所述车体的底部设置有用于驱动所述车体运动的驱动系统；所述车体还安装有导航系统和控制系统，所述驱动系统和所述提升系统受控于所述控制系统。该AGV小车的自动搬运方法，采用上述AGV小车。本发明实现了AGV小车的自动搬运多层货架货物的功能，扩大了AGV的使用场景。

Description

AGV小车及其自动搬运方法

技术领域

本发明属于无人运输技术领域，具体涉及一种AGV小车，还涉及该AGV小车的自动搬运方法。

背景技术

随着科技的发展，各行各业特别是劳动密集型企业对工厂的自动化要求越来越高。AGV小车孕育而生，其负责产品、半成品、原料的搬运。AGV小车(Automated GuidedVehicle，简称AGV，自动导引小车)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。

为了充分利用空间可利用率，原料、半成品、成品存放于多层货架已成为大多数企业的优先选择。一般搬运AGV小车已无法满足使用条件，导致工厂自动化降低。

因此，如何使AGV小车应用于多层货架的场景，提高工厂自动化，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种AGV小车，可以实现搬运多层货架货物的功能，扩大AGV使用场景，提高工厂自动化。

作为同一种技术构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种AGV小车的自动搬运方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种AGV小车，包括车体，所述车体的顶面设置有提升系统，所述提升系统包括框架，所述框架上滑动安装有由升降驱动装置驱动的货叉，所述货叉上设置有用于调节所述货叉在所述框架上安装位置的浮动调整结构；所述车体的底部设置有用于驱动所述车体运动的驱动系统；

所述车体还安装有导航系统和控制系统，所述驱动系统和所述提升系统受控于所述控制系统。

作为一种改进，所述框架的左右两侧分别设置有滑道，所述货叉的左右两侧分别设置有与所述滑道相配合的导向滚轮；

所述浮动调整结构包括前后调整结构和左右调整结构，所述前后调整结构包括通过第一紧固件固定安装于所述货叉左右两侧的调节轴，每个所述调节轴上均偏心安装有偏心滚轮，所述偏心滚轮抵靠于相应的所述滑道的前侧；

所述左右调整结构包括通过第二紧固件固定安装于所述货叉左右两侧的调节板，所述调节板上开设有供所述第二紧固件穿过的调节长孔，每个所述调节板上均安装有凸轮轴承随动器，所述凸轮轴承随动器的滚轮抵靠于相应的所述滑道，所述凸轮轴承随动器的滚轮轴的轴向沿前后方向设置。

作为进一步的改进，所述货叉包括升降架和承载台，所述升降架包括立板、设于所述立板两侧的边板和连接在两所述边板上的固定梁，所述承载台固定安装于所述固定梁，所述调节板固定安装于所述立板，所述调节轴固定安装于所述边板。

作为一种改进，所述升降驱动装置包括由第一动力装置驱动的减速机，所述减速机具有两个对称设置的输出端，所述框架的上端转动安装有转轴，每个所述输出端与所述转轴之间均设置有链传动装置，两个所述链传动装置的链条均与所述货叉固定连接。

作为进一步的改进，所述转轴的端部设有编码器；

所述框架的上部和下部分别设置有用于限制所述货叉升降上、下极限位置的上光电传感器和下光电传感器；

所述货叉的上部和下部分别设置有上微动行程开关和下微动行程开关，所述货叉的前部设有光电开关；

所述框架的上部和下部还分别设置有用于对所述货叉进行限位保护的上限位块和下限位块。

作为一种改进，所述驱动系统包括位于所述车体中部两侧的驱动轮、位于所述车体前部两侧的前部万向轮和位于所述车体后部两侧的后部万向轮；同一侧的所述前部万向轮和所述驱动轮分别安装于跷板的两端，所述跷板的中部铰接安装于所述车体，每个所述驱动轮均连接第二动力装置，所述后部万向轮安装于所述车体。

作为一种改进，所述车体还安装有安全防护系统，所述安全防护系统包括：

设置于所述车体前侧的激光扫描器和分别设置于所述车体左右两侧的激光传感器；

设置于所述车体后侧的紧急停止按钮；

设置于所述车体的安全气囊。

作为一种改进，所述车体的底部设置有二次定位系统，所述二次定位系统包括扫描镜头；所述导航系统为激光导航系统。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种AGV小车的自动搬运方法，采用上述AGV小车，包括如下步骤：

调度系统发出任务，所述AGV小车接受所述调度系统任务；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车运行到货架货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉上升到指定高度；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车运行到对接站点并叉取货物；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车退回所述货架货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉下降，将货物放置到所述AGV小车上；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车到达目标货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉提升到指定位置并放置；完成整个取放流程后，所述AGV小车执行下一条任务；若无任务，所述AGV小车回到休息区待命。

作为一种改进，当所述AGV小车的电量低于临界值时，所述AGV小车在所述控制系统控制下完成自动充电功能。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明提供的AGV小车及其自动搬运方法，通过提升系统、驱动系统、导航系统和控制系统的相互配合，实现了AGV小车的自动搬运多层货架货物的功能，扩大了AGV的使用场景。由于所述货叉上设置有浮动调整结构，这样通过浮动调整结构可以调整货叉在框架上的安装位置，从而降低加工难度，保证货叉安装位置精确。

由于所述升降驱动装置包括由第一动力装置驱动的减速机，所述减速机具有两个对称设置的输出端，所述框架的上端转动安装有转轴，每个所述输出端与所述转轴之间均设置有链传动装置，因而两个链传动装置采用对称布置，可以保证两条链条运动的一致性。

由于所述转轴的端部设有编码器，保证货叉停止位置精度高。

由于所述驱动系统包括位于所述车体中部两侧的驱动轮和位于所述车体前部两侧的前部万向轮；同一侧的所述前部万向轮和所述驱动轮分别安装于跷板的两端，所述跷板的中部铰接安装于所述车体，这样每一侧的前部万向轮、跷板和驱动轮可组成跷板结构，保证在一定角度范围内驱动轮优先着地，进而保证小车有足够的驱动力；由于每个驱动轮均连接第二动力装置，可实现两个驱动轮的差速控制，实现0度自旋旋转，节约转弯空间。

由于所述车体还安装有安全防护系统，保证了设备运行的安全性。

由于所述车体的底部设置有二次定位系统，所述二次定位系统包括扫描镜头，扫描镜头通过扫描二维码进行二次定位，使AGV小车获得较高的定位精度。由于所述导航系统为激光导航系统，可适用于各种车间场景。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的立体图；

图3是提升系统的结构示意图；

图4是图3中货叉的放大立体图；

图5是提升系统的局部结构示意图；

图6是驱动系统的结构示意图；

图7是驱动系统中跷板、驱动轮、前部万向轮和后部万向轮的相对位置示意图；

图8是控制系统、导航系统、二次定位系统和驱动系统的结构示意图；

图9是本发明实施例的仰视图；

图10是本发明实施例的侧视图(图中省略车体后端的活动门)；

图11是控制系统的部分结构示意图；

图12是图1中A向局部视图；

图13是控制系统的原理框图；

图14是本发明实施例提供的AGV小车与多层货架对接的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的AGV小车的自动搬运方法的流程图；

图中：1-车体，11-喇叭，12-开关电源，13-无线串口服务器，14-无线IO模块，15-蓄电池，16-按钮模块，161-运行按钮，162-停止按钮，163-钥匙按钮，164-抱闸按钮，17-显示屏，18-手柄接口，2-提升系统，21-框架，211-滑道，213-下光电传感器，214-上限位块，22-升降驱动装置，221-第一电机，222-减速机，223-转轴，224-链传动装置，2241-链条，23-货叉，231-导向滚轮，232-升降架，2321-立板，2322-边板，2323-固定梁，233-承载台，234-上微动行程开关，235-下微动行程开关，236-光电开关，24-浮动调整结构，241-第一紧固件，242-调节轴，243-偏心滚轮，244-凸轮轴承随动器，245-调节板，2451-调节长孔，25-编码器，3-驱动系统，31-驱动轮，32-前部万向轮，33-后部万向轮，34-跷板，35a-第二电机，35b-第二电机，36-减速机，4-导航系统，5-控制系统，51-AGV控制模块，52-提升模块，53-第一电机驱动器，54a-第二电机驱动器，54b-第二电机驱动器，55-语音模块，56-报警模块，57-压力波模块，58-手柄模块，59-电源模块，6-安全防护系统，61-激光扫描器，62a-激光传感器，62b-激光传感器，63-紧急停止按钮，64-安全气囊，65-指示灯，66-指示灯，67-灯条，7-二次定位系统，71-扫描镜头，8-工控机，9-货架，91-货架门，92-货架控制模块，93-电机驱动器，94-驱动电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5共同所示，一种AGV小车，包括车体1，车体1的顶面设置有提升系统2，提升系统2包括框架21，框架21的左右两侧分别设置有滑道211，滑道211上滑动安装有由升降驱动装置22驱动的货叉23，货叉23的左右两侧分别设置有与滑道211相配合的导向滚轮231，升降驱动装置22包括由第一动力装置驱动的减速机222，第一动力装置优选为第一电机221，第一电机221优选为直流无刷电机，当然，第一电机221也可以选用其它类型的电机；减速机222具有两个对称设置的输出端，框架的上端转动安装有转轴223，每个输出端与转轴223之间均设置有链传动装置224，两个链传动装置224的链条2241均与货叉23固定连接。这样，第一电机221旋转带动减速机222转动，从而带动链传动装置224运动，进而带动货叉23上下运动，货叉23运动时通过导向滚轮231进行导向。由于两个链传动装置224采用对称布置，可以保证两条链条2241运动的一致性。

在本实施例中，货叉23包括升降架232和承载台233，升降架232包括立板2321、设于立板2321两侧的边板2322和连接在两个边板2322上的固定梁2323，承载台233固定安装于固定梁2323。

为了降低加工难度，保证货叉23安装位置精确，货叉23前后左右可以预留浮动间隙，货叉23上设置有用于调节货叉23在框架21上安装位置的浮动调整结构24。

上述浮动调整结构24包括前后调整结构和左右调整结构，前后调整结构包括通过第一紧固件241固定安装于货叉23左右两侧的调节轴242，具体的，调节轴242固定安装于边板2322，第一紧固件241优选为螺母(图2中螺母未示出)，调节轴242的一端设有与螺母相配合的螺杆段；每个调节轴242上均偏心安装有偏心滚轮243，偏心滚轮243抵靠于相应的滑道211的前侧。由于偏心滚轮243与调节轴242偏心设置，这样转动调节轴242即可调节货叉23与滑道211的前后位置。为了方便转动调节轴242，优选的，调节轴242的外表面具有六棱柱段，方便与扳手匹配。

左右调整结构包括通过第二紧固件(图中未示出)固定安装于货叉23左右两侧的调节板245，具体的，调节板245固定安装于立板2321，第二紧固件优选为螺栓和螺母，调节板245上开设有供螺栓穿过的调节长孔2451，每个调节板245上均安装有凸轮轴承随动器244，凸轮轴承随动器244的滚轮抵靠于相应的滑道211，凸轮轴承随动器244的滚轮轴的轴向沿前后方向设置。这样松开第二紧固件即可调整调节板245的左右位置，从而调整凸轮轴承随动器244的左右位置，进而调整货叉23与滑道211的左右位置。

转轴223的端部设有编码器25，编码器25与第一电机221配合，可以保证货叉23停止位置精度高。

框架21的上部和下部分别设置有上光电传感器(图中未示出)和下光电传感器213，上光电传感器和下光电传感器213优选为U型光电开关，可以限制货叉23升降的上、下极限位置。

货叉23的上部和下部分别设置有上微动行程开关234和下微动行程开关235，可以在上光电传感器和下光电传感器213失效的情况下，限制货叉23升降的上、下极限位置。

货叉23的前部设有光电开关236，具体的，光电开关236设置在承载台233的前侧面上。光电开关236可以保证AGV小车与货架对接时不发生碰撞。

框架21的上部和下部还分别设置有上限位块214和下限位块(图中未示出)，上限位块214和下限位块为硬性定位，优选为橡胶块，可以在上光电传感器、下光电传感器213、上微动行程开关234和下微动行程开关235均失效的情况下，对货叉23进行限位保护。

如图6至图8共同所示，车体1的底部设置有用于驱动车体1运动的驱动系统3；驱动系统3包括位于车体1中部两侧的驱动轮31、位于车体1前部两侧的前部万向轮32和位于车体1后部两侧的后部万向轮33；同一侧的前部万向轮31和驱动轮32分别安装于跷板34的两端，跷板34的中部铰接安装于车体1，每个驱动轮32均连接第二动力装置，第二动力装置优选为第二电机驱动的减速机36，第二电机优选为伺服电机，当然，第二电机也可以选用其它类型的电机，为方便描述，两个第二电机定义为第二电机35a和第二电机35b，后部万向轮33安装于车体1。这样每一侧的前部万向轮32、跷板34和驱动轮31可组成跷板结构，前部万向轮32与驱动轮31可实现上下浮动，其浮动支点为跷板34的中部，保证不平地面上驱动轮31优先着地，进而保证AGV小车有足够的驱动力；受结构及第二电机35a和第二电机35b提供的驱动力限制，本车爬坡能力为5度。在实际运用时可根据实际场景及第二电机35a和第二电机35b参数的选择进而获得更大的爬坡角度。同时两个驱动轮31采用两个伺服电机差速控制，可实现0度自旋旋转，节约转弯空间。

如图8所示，车体1还安装有导航系统4和控制系统5，上述驱动系统3和提升系统2均受控于控制系统5，导航系统4为激光导航系统，可适用于各种车间场景。需要说明的是，激光导航系统为本领域的公知技术，在此不再赘述。

如图1和图12共同所示，为了保证设备运行的安全性，车体1还安装有安全防护系统6，安全防护系统6包括设置于车体1前侧的激光扫描器61、设置于车体1左侧的激光传感器62a、设置于车体1右侧的激光传感器62b、设置于车体1后侧的紧急停止按钮63和设置于车体1的安全气囊64。激光扫描器61可以扫描AGV小车运行前方是否出现障碍，一旦出现障碍，AGV小车停止运行。激光传感器62a和激光传感器62b可实现前方和上方的扫描，一旦检测到障碍，小车停止运行。激光扫描器61、激光传感器62a和激光传感器62b配合可保证货叉23叉取货物、AGV小车运行的安全。紧急停止按钮63方便操作人员发现突发事件或根据实际情况停止小车。由于设置有安全气囊64，当AGV小车碰撞物体时,AGV小车停止运动。为了及时提醒使用者AGV小车运行状态，框架21的顶部设有指示灯65，车体1的后侧设置有指示灯66，车体1上还设置有灯条67。AGV小车正常运行时，指示灯65和指示灯66发绿色灯光；发生异常时，指示灯65和指示灯66变为红色并发生蜂鸣声。此时，需专业人员处理故障。灯条67在运行时提醒操作人员注意安全。

AGV小车与货架对接时需要高精度定位，如图8和图9共同所示，车体1的底部设置有二次定位系统7，二次定位系统7包括扫描镜头71；扫描镜头71通过扫描二维码进行二次定位，使AGV小车获得较高的定位精度。

如图9至图13共同所示，车体1上还设置有用于播放指定音乐的喇叭11、用于获得使用电压的开关电源12、用于交互调度系统的无线串口服务器13、用于交互货架的无线IO模块14、蓄电池15、按钮模块16、用于小车调试及运行状态监控的显示屏17以及用于手动调试的手柄接口18。其中按钮模块16包括运行按钮161、停止按钮162、钥匙按钮163和抱闸按钮164，分别用于小车运行、停止、上电和抱闸功能。其中调度系统优选为工控机8，蓄电池15优选为锂电池。

上述控制系统5包括AGV控制模块51、提升模块52、第一电机驱动器53、第二电机驱动器54a、第二电机驱动器54b、语音模块55、报警模块56、压力波模块57、手柄模块58和电源模块59。

AGV控制模块51分别电连接提升模块52、第二电机驱动器54a、第二电机驱动器54b、语音模块55、报警模块56、开关电源12、显示屏17。

第二电机驱动器54a电连接第二电机35a，第二电机驱动器54b电连接第二电机35b。

上述上光电传感器、下光电传感器213、上微动行程开关234、下微动行程开关235、光电开关236、编码器25分别电连接提升模块52，提升模块52与第一电机驱动器53电连接，第一电机驱动器53电连接第一电机221。

语音模块55电连接喇叭11。报警模块56分别电连接指示灯65、指示灯66和灯条67。蓄电池15电连接电源模块59，电源模块59电连接AGV控制模块51。

激光扫描器61、激光传感器62a和激光传感器62b分别电连接AGV控制模块51；安全气囊64连接压力波模块57，压力波模块57电连接AGV控制模块51。压力波模块57为本领域的公知技术，可以检测安全气囊64内的气体压力，从而向AGV控制模块51发送信号，控制AGV小车停止。手柄接口18电连接手柄模块58，手柄模块58电连接AGV控制模块51。无线串口服务器13、无线IO模块14和按钮模块16分别电连接AGV控制模块51。

需要说明的是，图10中省略了车体后端的活动门。

本发明实施例提供的AGV小车与多层货架9对接如图14所示，结合图13和图14，货架9上设有货架门91、货架控制模块92、电机驱动器93和驱动电机94，货架控制模块92电连接电机驱动器93，电机驱动器93电连接驱动电机94。

如图15所示，本发明实施例还公开了一种AGV小车的自动搬运方法，采用上述AGV小车，包括如下步骤：

调度系统发出任务，AGV小车接受调度系统任务；

AGV小车的控制系统控制AGV小车运行到货架货叉运动站点；

AGV小车的控制系统控制AGV小车的货叉上升到指定高度；

AGV小车的控制系统控制AGV小车运行到对接站点并叉取货物；

AGV小车的控制系统控制AGV小车退回所述货架货叉运动站点；

为了保证小车运行的平稳，降低小车重心，AGV小车的控制系统控制AGV小车的货叉下降，将货物放置到AGV小车上；

AGV小车的控制系统控制AGV小车到达目标货叉运动站点；

AGV小车的控制系统控制AGV小车的货叉提升到指定位置并放置；完成整个取放流程后，AGV小车执行下一条任务；若无任务，AGV小车回到休息区待命。

当AGV小车的电量低于临界值时，AGV小车在控制系统控制下完成自动充电功能。

本发明提供的AGV小车及其自动搬运方法，通过提升系统、驱动系统、导航系统和控制系统的相互配合，实现了AGV小车的自动搬运多层货架货物的功能，扩大了AGV的使用场景；并且运行可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种AGV小车，包括车体，其特征在于，所述车体的顶面设置有提升系统，所述提升系统包括框架，所述框架上滑动安装有由升降驱动装置驱动的货叉，所述货叉上设置有用于调节所述货叉在所述框架上安装位置的浮动调整结构；所述车体的底部设置有用于驱动所述车体运动的驱动系统；

所述车体还安装有导航系统和控制系统，所述驱动系统和所述提升系统受控于所述控制系统；

所述框架的左右两侧分别设置有滑道，所述货叉的左右两侧分别设置有与所述滑道相配合的导向滚轮；

所述浮动调整结构包括前后调整结构和左右调整结构，所述前后调整结构包括通过第一紧固件固定安装于所述货叉左右两侧的调节轴，每个所述调节轴上均偏心安装有偏心滚轮，所述偏心滚轮抵靠于相应的所述滑道的前侧；

所述左右调整结构包括通过第二紧固件固定安装于所述货叉左右两侧的调节板，所述调节板上开设有供所述第二紧固件穿过的调节长孔，每个所述调节板上均安装有凸轮轴承随动器，所述凸轮轴承随动器的滚轮抵靠于相应的所述滑道，所述凸轮轴承随动器的滚轮轴的轴向沿前后方向设置；

所述车体的底部设置有二次定位系统，所述二次定位系统包括扫描镜头；所述导航系统为激光导航系统。

2.根据权利要求1所述的AGV小车，其特征在于，所述货叉包括升降架和承载台，所述升降架包括立板、设于所述立板两侧的边板和连接在两所述边板上的固定梁，所述承载台固定安装于所述固定梁，所述调节板固定安装于所述立板，所述调节轴固定安装于所述边板。

3.根据权利要求1所述的AGV小车，其特征在于，所述升降驱动装置包括由第一动力装置驱动的减速机，所述减速机具有两个对称设置的输出端，所述框架的上端转动安装有转轴，每个所述输出端与所述转轴之间均设置有链传动装置，两个所述链传动装置的链条均与所述货叉固定连接。

4.根据权利要求3所述的AGV小车，其特征在于，所述转轴的端部设有编码器；

所述框架的上部和下部分别设置有用于限制所述货叉升降上、下极限位置的上光电传感器和下光电传感器；

所述货叉的上部和下部分别设置有上微动行程开关和下微动行程开关，所述货叉的前部设有光电开关；

所述框架的上部和下部还分别设置有用于对所述货叉进行限位保护的上限位块和下限位块。

5.根据权利要求1所述的AGV小车，其特征在于，所述驱动系统包括位于所述车体中部两侧的驱动轮、位于所述车体前部两侧的前部万向轮和位于所述车体后部两侧的后部万向轮；同一侧的所述前部万向轮和所述驱动轮分别安装于跷板的两端，所述跷板的中部铰接安装于所述车体，每个所述驱动轮均连接第二动力装置，所述后部万向轮安装于所述车体。

6.根据权利要求1所述的AGV小车，其特征在于，所述车体还安装有安全防护系统，所述安全防护系统包括：

设置于所述车体前侧的激光扫描器和分别设置于所述车体左右两侧的激光传感器；

设置于所述车体后侧的紧急停止按钮；

设置于所述车体的安全气囊。

7.一种AGV小车的自动搬运方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的AGV小车，包括如下步骤：

调度系统发出任务，所述AGV小车接受所述调度系统任务；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车运行到货架货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉上升到指定高度；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车运行到对接站点并叉取货物；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车退回所述货架货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉下降，将货物放置到所述AGV小车上；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车到达目标货叉运动站点；

所述AGV小车的控制系统控制所述AGV小车的货叉提升到指定位置并放置；完成整个取放流程后，所述AGV小车执行下一条任务；若无任务，所述AGV小车回到休息区待命。

8.根据权利要求7所述的AGV小车的自动搬运方法，其特征在于，当所述AGV小车的电量低于临界值时，所述AGV小车在所述控制系统控制下完成自动充电功能。