CN111361429A - 重载agv运输车双轮组系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重载AGV运输车双轮组系统，包括主动轮组件和从动轮组件，主动轮组件和从动轮组件通过轮轴组件安装在齿轮箱组件的两侧，轮轴组件与行走驱动组件齿轮连接，行走驱动组件提供双轮组系统直行动力和轮组整体转向时的转向辅助动力；齿轮箱组件的上方安装有转向组件，转向组件与转向驱动组件齿轮连接，转向驱动组件提供双轮组系统整体转向的主动力来源；本发明还公开了一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法，包括轮组直行和轮组整体转向的控制方法：本发明使得轮组承载载荷翻倍，在相同载荷要求下整个车体的高度和空间压缩至最小，使结构和控制成本降至最低；控制过程更加灵活精准，可实现全智能、全方向及多轮组的匹配协调。

Description

重载AGV运输车双轮组系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种重载AGV运输车双轮组系统及其控制方法，属于AGV及运输技术领域。

背景技术

随着AGV运输车在仓储物流、无人化工厂、工厂自动化生产线等领域得到广泛地应用。但在许多工况下，需要AGV运输车能够承载较大的载荷，为适应这一需求，目前市场上多数是增加AGV运输车所用舵轮的数量和更换重载轮来满足载荷需求，但这样在一定程度上造成AGV运输车车身空间的增加和成本的大幅提升，同时一般AGV驱动电机采用的是低压直流无刷电机和集成控制，轮组为单轮结构，此类配置和结构，在一定程度上限制了轮组的载荷及控制的灵活性。

因此，在尽可能减少轮组配置数量的前提下，有必要提供一种集可实现最大承载载荷又可实现灵活运动控制为一体的重载AGV运输车双轮组系统及其控制方法来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种重载AGV运输车双轮组系统及其控制方法，可以使得轮组承载载荷翻倍，从而使轮组占用空间和总配置数量能达到最少、整个车体的高度和空间压缩至最小，使结构和控制成本能降至最低；控制过程更加灵活精准，可实现全智能、全方向、及多轮组的匹配协调。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种重载AGV运输车双轮组系统，包括主动轮组件和从动轮组件，主动轮组件和从动轮组件通过轮轴组件安装在齿轮箱组件的两侧，轮轴组件与行走驱动组件齿轮连接，行走驱动组件提供双轮组系统直行的动力和轮组整体转向时的转向辅助动力；所述齿轮箱组件的上方安装有转向组件，转向组件与转向驱动组件齿轮连接，转向驱动组件提供双轮组系统整体转向的主动力来源。

进一步地，所述主动轮组件和从动轮组件分别包括橡胶轮胎，橡胶轮胎套设在钢圈的外侧，钢圈的内侧固定连接有实心轮辐。

进一步地，所述齿轮箱组件包括箱体壳，箱体壳的左右侧壁上分别安装有一组轴承总成，每组轴承总成包括有两个深沟球轴承，轴承总成与轮轴滚动连接。

进一步地，所述轮轴组件包括轮轴，轮轴的主体上设置有行走大伞齿轮，轮轴的主动端上套设固定有主动轮连接板，主动轮连接板与主动轮组件的实心轮辐通过螺栓固定；所述轮轴的从动端上套设固定有从动轮轴套，从动轮轴套的内部安装有圆锥滚子轴承，从动轮轴套与轮轴滚动连接，从动轮轴套固定在从动轮组件的实心轮辐内。

进一步地，所述行走驱动组件包括行走伺服电机和行走减速机，行走减速机的输出轴与轮轴垂直设置，行走减速机输出轴的轴端上安装有行走小伞齿轮，行走小伞齿轮与行走大伞齿轮进行啮合。

进一步地，所述转向组件包括外齿回转支撑轴承，外齿回转支撑轴承的内圈通过螺栓固定在箱体壳的上部，外齿回转支撑轴承的外圈上部安装有过渡连接板，过渡连接板与外齿回转支撑轴承的外圈通过螺钉固定，过渡连接板与AGV运输车机架相固定。

进一步地，所述转向驱动组件包括转向伺服电机和转向减速机，转向伺服电机为绝对值伺服电机，转向减速机输出轴的轴端上安装有转向小齿轮，转向小齿轮与外齿回转支撑轴承的外圈进行啮合。

一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法，包括轮组直行和轮组整体转向的控制方法：

轮组直行时的控制方法：通过PLC控制行走伺服电机带动主动轮做旋转运动，控制转向伺服电机自锁不转动，实现轮组的直线行驶；

轮组整体转向时的控制方法：通过转向伺服电机与行走伺服电机之间的对应关系，PLC实时调节转向伺服电机和行走伺服电机的转速，使主动轮沿轮组轴线圆周轨迹上的角速度与转向机构的角速度相同并实时同步，由此完成整个轮组转向过程。

进一步地，所述转向伺服电机与行走伺服电机之间的对应关系： N行走伺服=(（R* Z1*I1*Z4）/(r*Z2*Z3*I2))*N转向伺服；

其中，N行走伺服为行走伺服电机的转速；N转向伺服为行走伺服电机的转速；R为主动轮中线至轮组中轴线半径；r为主动轮半径；Z1为行走大伞齿轮齿数；Z2为行走小伞齿轮齿 数；Z3为外齿回转支撑轴承齿数；Z4为转向小齿轮齿数；I1为行走减速机减速比；I2为转向 减速机减速比。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明采用双轮组结构，与现有技术中独轮结构相比，承载轮加倍，相应承载力加倍，从而使轮组占用空间和总配置数量能达到最少，使结构和控制成本能降至最低；

本发明在同等负载要求下，该结构可使整体空间压缩到最小，尤其是高度上能减至最低；

本发明的轮组动力采用高压伺服电机，驱动力大且在PLC的控制下，控制过程更加灵活精准，可实现全智能、全方向、及多轮组的匹配协调；

本发明的轮组可通过配置相应轮组规格的大小及数量来满足不同负载需求；

本发明中的转向伺服电机和行走伺服电机的转速实时调节，可以使主动轮沿轮组轴线圆周轨迹上的角速度与转向机构的角速度相同，可以消除主动轮与地面硬摩擦，同时增加轮组整体转向的总力矩。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明轮组的立体总图；

图2是轮组正面剖视图；

图3是轮组下视剖视图；

图4是轮组转向组件局部俯视图；

图5是轮组转向同步示意图；

图中，

1-主动轮组件，2-从动轮组件，3-齿轮箱组件，4-轮轴组件，5-转向组件，6-转向驱动组件，7-行走驱动组件，8-橡胶轮胎，9-钢圈，10-实心轮辐，11-箱体壳，12-轴承总成，13-轮轴，14-主动轮连接板，15-行走大伞齿轮，16-从动轮轴套，17-外齿回转支撑轴承，18-过渡连接板，19-转向伺服电机，20-转向减速机，21-转向小齿轮，22-行走伺服电机，23-行走减速机，24-行走小伞齿轮。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种重载AGV运输车双轮组系统

如图1、图2、图3和图4共同所示，本发明提供一种重载AGV运输车双轮组系统，包括主动轮组件1和从动轮组件2，主动轮组件1和从动轮组件2通过轮轴组件4安装在齿轮箱组件3的两侧，轮轴组件4与行走驱动组件7齿轮连接，行走驱动组件7提供双轮组系统直行的动力和轮组整体转向时的转向辅助动力；所述齿轮箱组件3的上方安装有转向组件5，转向组件5与转向驱动组件6齿轮连接，转向驱动组件6提供双轮组系统整体转向的主动力来源。

所述主动轮组件1和从动轮组件2分别包括橡胶轮胎8，橡胶轮胎8套设在钢圈9的外侧，钢圈9的内侧固定连接有实心轮辐10。

所述齿轮箱组件3包括箱体壳11，箱体壳11的左右侧壁上分别安装有一组轴承总成12，每组轴承总成12包括有两个深沟球轴承，轴承总成12的内部穿设有轮轴13，轴承总成12与轮轴13滚动连接。

所述轮轴组件4包括轮轴13，轮轴13的主体上设置有行走大伞齿轮15，行走大伞齿轮15位于设置在箱体壳11的内部，轮轴13的主动端上套设固定有主动轮连接板14，主动轮连接板14与主动轮组件1的实心轮辐10通过呈圆周均布的螺栓进行固定。

所述轮轴13的从动端上套设固定有从动轮轴套16，从动轮轴套16的内部安装有两个型号不同的圆锥滚子轴承，从动轮轴套16与轮轴13滚动连接；从动轮轴套16的外侧穿设固定在从动轮组件2的实心轮辐10内。

所述行走驱动组件7包括行走伺服电机22和行走减速机23，行走减速机23的输出轴与轮轴13垂直设置，行走减速机23输出轴的轴端上安装有行走小伞齿轮24，行走小伞齿轮24与行走大伞齿轮15进行啮合；行走驱动组件7通过伞齿轮的啮合驱动轮轴13的旋转。

所述转向组件5包括外齿回转支撑轴承17，外齿回转支撑轴承17的内圈通过螺栓固定在箱体壳11的上部，外齿回转支撑轴承17的外圈上部安装有过渡连接板18，过渡连接板18上表面开设有呈圆周均布的台阶孔，台阶孔内穿设螺钉将过渡连接板18与外齿回转支撑轴承17的外圈相互固定，过渡连接板18与上方的AGV运输车机架相固定；所述外齿回转支撑轴承17的外圈固定，双轮组可以绕外齿回转支撑轴承17中轴线即轮组中轴线做相对转动。

所述转向驱动组件6包括转向伺服电机19和转向减速机20，转向伺服电机19为绝对值伺服电机，转向减速机20的输出轴竖直穿设在箱体壳11的上壳体内，输出轴的轴端上安装有转向小齿轮21，转向小齿轮21与外齿回转支撑轴承17的外圈进行啮合；转向驱动组件6用于驱动外齿回转支撑轴承17的外圈以及过渡连接板18的转动进而实现AGV运输车机的转向。

所述转向驱动组件6和行走驱动组件7分别设置在箱体壳11的前后端。

实施例2一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法

如图5所示，本发明提供一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法，包括轮组直行和轮组整体转向的控制方法；

轮组直行时的控制方法：通过PLC控制行走伺服电机22带动主动轮做旋转运动；控制转 向伺服电机19不转动，使其处于带电自锁状态，防止轮组整体绕轮组轴线旋转，实现轮组的直线行驶；

轮组整体转向时的控制方法：通过转向伺服电机19与行走伺服电机22之间的对应关 系，PLC实时调节转向伺服电机19和行走伺服电机22的转速，使主动轮沿轮组轴线圆周轨迹上的角速度与转向机构的角速度相同并实时同步，由此完成整个轮组转向过程；

转向伺服电机19与行走伺服电机22之间的对应关系：

N行走伺服=(（R*Z1*I1*Z4）/(r*Z2*Z3*I2))*N转向伺服

具体推导过程如下：

设定：

转向机构的角速度：ω1，ω1为已知设定值

主动轮绕轮组中线角速度：ω2

主动轮转速：N主动轮

主动轮中线至轮组中轴线半径：R

主动轮半径：r

由此可得出：

ω2=ω1

N主动轮=ω1*R/(r*360)

行走大伞齿轮15齿数：Z1

行走小伞齿轮24齿数：Z2

行走减速机23减速比：I1

行走驱动部分总减速比：I行走=(Z1/Z2)*I1

行走伺服电机22的转速：N行走伺服

由此可得出：

N行走伺服=N主动轮*I行走=ω1*R/(r*360)*(Z1/Z2)*I1

外齿回转支撑轴承17齿数：Z3

转向小齿轮21齿数：Z4

转向减速机20减速比：I2

转向部分总减速比：I转向=(Z3/Z4)*I2

转向伺服电机19的转速：

由此可得出：

N转向伺服=ω1/360*(Z3/Z4)*I2

转向伺服电机19与行走伺服电机22的对应关系：

N行走伺服=(（R*Z1*I1*Z4）/(r*Z2*Z3*I2))*N转向伺服

转向伺服电机19和行走伺服电机22的转速实时调节，可以使主动轮沿轮组轴线圆周轨迹上的角速度与转向机构的角速度相同，可以消除主动轮与地面硬摩擦，同时为轮组整体转向提供辅助动力。

本发明采用双轮组结构，与普通的独轮结构相比，承载轮加倍，相应承载力加倍；

本发明在同等负载要求下，该结构可使整体空间压缩到最小，尤其是高度上能减至最低；

本发明的轮组动力采用高压伺服电机，驱动力大且在PLC的控制下，可实现全智能、全方向、及多轮组的匹配协调；

本发明的轮组可通过配置相应轮组规格的大小及数量来满足不同负载需求。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：包括主动轮组件（1）和从动轮组件（2），主动轮组件（1）和从动轮组件（2）通过轮轴组件（4）安装在齿轮箱组件（3）的两侧，轮轴组件（4）与行走驱动组件（7）齿轮连接，行走驱动组件（7）提供双轮组系统直行的动力和轮组整体转向时的转向辅助动力；所述齿轮箱组件（3）的上方安装有转向组件（5），转向组件（5）与转向驱动组件（6）齿轮连接，转向驱动组件（6）提供双轮组系统整体转向的主动力来源。

2.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述主动轮组件（1）和从动轮组件（2）分别包括橡胶轮胎（8），橡胶轮胎（8）套设在钢圈（9）的外侧，钢圈（9）的内侧固定连接有实心轮辐（10）。

3.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述齿轮箱组件（3）包括箱体壳（11），箱体壳（11）的左右侧壁上分别安装有一组轴承总成（12），每组轴承总成（12）包括有两个深沟球轴承，轴承总成（12）与轮轴（13）滚动连接。

4.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述轮轴组件（4）包括轮轴（13），轮轴（13）的主体上设置有行走大伞齿轮（15），轮轴（13）的主动端上套设固定有主动轮连接板（14），主动轮连接板（14）与主动轮组件（1）的实心轮辐（10）通过螺栓固定；所述轮轴（13）的从动端上套设固定有从动轮轴套（16），从动轮轴套（16）的内部安装有圆锥滚子轴承，从动轮轴套（16）与轮轴（13）滚动连接，从动轮轴套（16）固定在从动轮组件（2）的实心轮辐（10）内。

5.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述行走驱动组件（7）包括行走伺服电机（22）和行走减速机（23），行走减速机（23）的输出轴与轮轴（13）垂直设置，行走减速机（23）输出轴的轴端上安装有行走小伞齿轮（24），行走小伞齿轮（24）与行走大伞齿轮（15）进行啮合。

6.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述转向组件（5）包括外齿回转支撑轴承（17），外齿回转支撑轴承（17）的内圈通过螺栓固定在箱体壳（11）的上部，外齿回转支撑轴承（17）的外圈上部安装有过渡连接板（18），过渡连接板（18）与外齿回转支撑轴承（17）的外圈通过螺钉固定，过渡连接板（18）与AGV运输车机架相固定。

7.如权利要求1所述的一种重载AGV运输车双轮组系统，其特征在于：所述转向驱动组件（6）包括转向伺服电机（19）和转向减速机（20），转向伺服电机（19）为绝对值伺服电机，转向减速机（20）输出轴的轴端上安装有转向小齿轮（21），转向小齿轮（21）与外齿回转支撑轴承（17）的外圈进行啮合。

8.一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法，其特征在于：包括轮组直行和轮组整体转向的控制方法：

轮组直行时的控制方法：通过PLC控制行走伺服电机（22）带动主动轮做旋转运动，控制转向伺服电机（19）自锁不转动，实现轮组的直线行驶；

轮组整体转向时的控制方法：通过转向伺服电机（19）与行走伺服电机（22）之间的对应关系，PLC实时调节转向伺服电机（19）和行走伺服电机（22）的转速，使主动轮沿轮组轴线圆周轨迹上的角速度与转向机构的角速度相同并实时同步，由此完成整个轮组转向过程。

9.如权利要求8所述的一种重载AGV运输车双轮组系统的控制方法，其特征在于：所述转向伺服电机（19）与行走伺服电机（22）之间的对应关系：N行走伺服=(（R*Z1*I1*Z4）/(r* Z2*Z3*I2))*N转向伺服；

其中，N行走伺服为行走伺服电机的转速；N转向伺服为行走伺服电机的转速；R为主动轮中线至轮组中轴线半径；r为主动轮半径；Z1为行走大伞齿轮齿数；Z2为行走小伞齿轮齿 数；Z3为外齿回转支撑轴承齿数；Z4为转向小齿轮齿数；I1为行走减速机减速比；I2为转向 减速机减速比。

Images