CN112110221A - 一种能够实现自动化无人废料回收的agv小车 - Google Patents

Abstract

一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，属于自动化领域，所述的能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，所述的自动化无人废料回收的AGV小车包括废料箱、翻箱机、AGV小车，所述的废料箱采用标准托盘和边框固定组装组成，边框不超过托盘边缘，形成废料箱容器。所述的AGV小车借助现有AGV搬运系统，在此基础上加载废料回收业务。所述的翻箱机由输送装置、翻箱装置、滑槽组成。所述的输送装置用于输送废料箱进箱和出箱。本发明节省了叉车工人力资源的使用，减少了车间叉车撞人的安全隐患。废料回收只需一键下达指令，自动完成。系统运行可靠，能满足工厂车间废料回收需求量。

Description

一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车

技术领域

本发明属于自动化领域，更具体的说涉及一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车。

背景技术

据统计，卷烟生产车间每小时产生约10箱废料，需要叉车工将废料箱搬运到废料房，并及时取回废料箱。由于废料箱一般距离废料房较远，且空间较窄，所以叉车工在生产车间连续不断地工作。另一方面，AGV（Automated Guided Vehicle），即“自动导引运输车”，已经广泛应用于工厂车间的物流搬运设备，人工叉车的运作方式在自动化程度较高的生产车间看起来格格不入。叉车穿梭来往于AGV的路径上，还经常有生产人员走动，安全隐患突出。当前需要解决的问题是减少人工叉车的使用，且又能及时回收生产废料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有需要解决的问题而提供一种动化无人搬运AGV小车废料回收系统，用于在工厂、车间里采用智能无人AGV小车搬运生产废料至指定地点，进行倒料，并回收周转废料箱。其特征在于，该系统主要包括：废料箱、AGV小车和翻箱机。

为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的自动化无人废料回收的AGV小车包括废料箱、翻箱机、AGV小车，所述的废料箱采用标准托盘和边框固定组装组成，边框不超过托盘边缘，形成废料箱容器，所述的AGV小车借助现有AGV搬运系统，在此基础上加载废料回收业务，所述的翻箱机由输送装置、翻箱装置、滑槽组，所述的输送装置用于输送废料箱进箱和出箱；所述的翻箱装置用于将废料箱翻箱倒料和翻回废料箱；所述的滑槽用于导引废料落下的方向。

优选的，所述的输送装置由支架A、输送电机、传动链、传动轴、输送带、物料检测器A、物料检测器B、小车检测器组成，所述的输送装置由支架组成工字型，输送电机安装于支架A底部，通过传动链传动轴连接，传送轴两端安装有输送带，传送带的两边分布安装有物料检测器A与物料检测器B，小车检测器安装于支架A底部。

优选的，所述的翻箱装置由支架B、翻转臂、翻转电机、带座轴承、翻转轴、翻箱控制电气装置组成，所述的支架B安装于输送装置尾端，支架B的一端顶部安装有翻转电机，翻转电机的转轴与带座轴承连接，带座轴承与翻转轴连接，翻转轴上设置有翻转臂，翻转臂上放置有废料箱，翻转装置的另一面的斜面安装有滑槽，翻转控制电器装置设置于翻转轴的两端用于控制翻转角度。

优选的，翻箱控制电气装置由定位环、检测面支架、检测面A、检测面B、检测面C、几字形支架、报警器、接近开关A、接近开关B、限位开关A、限位开关B组成，所述检测面支架固定在定位环上，定位环安装在翻转轴上，且可以通过定位环的旋转来调整检测面支架的角度位置。检测面支架上设置检测面A、检测面B、检测面C，且检测面A、检测面B、检测面C均为金属材质，几字形支架安装在翻箱装置支架上，其上面安装报警器、接近开关A、接近开关B、限位开关A、限位开关B，报警器用于显示翻箱机的运行状态。

优选的，所述的AGV小车工作流程为：步骤1、设定初始站台为生产机组废料箱，设定目标站台为翻箱机；步骤2、空载状态AGV小车接到废料回收指令到达生产机组废料箱站台，装载、搬运废料箱至废料房，将废料箱移载至翻箱机，并退出AGV小车等待翻箱机完成倾倒废料；步骤3，再次进入翻箱机，装载并取回空废料箱，将其搬运至原生产机组AGV站台。

优选的，AGV小车控制方法为计算机通过无线电通讯系统自动将任务分配给离任务作业点最近的（由路径规划中段上小车行走时间确定）AGV小车，AGV小车根据作业指令按预先制定的路径自动驶向作业点进行作业，在行驶过程中AGV利用激光头对周围反射板的扫描和计算来导航并修正自身的偏差，从而保证行走和定位的精度；

AGV小车与上位计算机通过无线局域网进行联系，AGV小车随时将自身的状态和任务的完成情况上报并显示在图形监控系统上；

管理和控制系统会自动对AGV小车的运行进行交通管理，如果在某些路段由于车辆过于集中而形成交通堵塞，管理和控制系统也能够自行处理；

当AGV小车电池的电量不足时会自动请求充电，由管理和控制系统发出充电指令，AGV小车自动行驶至充电站进行充电，充电的开始和结束信号由信号采集系统采集后上报管理控制系统进行控制。

优选的，对于AGV小车，在进行平面布置与路径规划时，要综合考虑多方面的因素，所述的AGV小车采用Dijkstra算法，所述的Dijkstra算法步骤为（1）初始时，S只包含源点，即S＝，v的距离为0。U包含除v外的其他顶点，U中顶点u距离为边上的权（若v与u有边）或 ）（若u不是v的出边邻接点）；

（2）从U中选取一个距离v最小的顶点k，把k，加入S中（该选定的距离就是v到k的最短路径长度）；

（3）以k为新考虑的中间点，修改U中各顶点的距离；若从源点v到顶点u（u U）的距离（经过顶点k）比原来距离（不经过顶点k）短，则修改顶点u的距离值，修改后的距离值的顶点k的距离加上边上的权；

（4）重复步骤（2）和（3）直到所有顶点都包含在S中。

本发明有益效果：

淘汰了人工叉车在工厂车间穿梭往来频繁搬运废料的方式，实现了自动化废料回收生产模式。节省了叉车工人力资源的使用，减少了车间叉车撞人的安全隐患。废料回收只需一键下达指令，自动完成。系统运行可靠，能满足工厂车间废料回收需求量。

附图说明

图1为本发明废料箱结构示意图；

图2为本发明AGV小车主要结构示意图；

图3为本发明翻箱机结构示意图；

图4为本发明翻箱控制电气装置组成示意图；

图5为本发明系统组成示意图；

图6为本发明电控柜面板示意图；

图7为本发明AGV小车各种工作状态示意图；

图8为AGV小车Dijkstra算法示意图。

其中、1 废料箱、11 托盘、12 边框、2 AGV小车、21 车体 22 尾架 23 货叉、3 翻箱机、31 支架A、311 输送电机、312 传动链、313 传动轴、314 输送带、315 物料检测器A 、316 物料检测器B 、317小车检测器 、32支架B、321翻转臂、322翻转电机、323带座轴承、324翻转轴、325~335 翻箱控制电气装置、325定位环、326检测面支架、327检测面A、 328检测面B 、329检测面C 、330几字形支架、331 报警器、332接近开关A 、333接近开关B 、334限位开关A 、335限位开关B、33 滑槽。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图及具体实施例进一步描述本发明的技术方案。

如图5所示，该系统主要包括：废料箱1、AGV小车2和翻箱机3。

如图1所示，废料箱1采用标准托盘11和边框12固定组装组成，边框不超过托盘边缘，形成废料箱容器。优选地，标准托盘尺寸：长×宽×高=1200mm×1000mm×150mm，四向进叉型。

如图2所示，AGV小车2借助现有AGV搬运系统，在此基础上加载废料回收业务。方法是：设定初始站台为生产机组废料箱1，设定目标站台为翻箱机3。搬运过程设置：空载状态AGV小车（如图7a）接到废料回收指令到达生产机组废料箱站台，装载、搬运（如图7b）废料箱1至废料房，将废料箱1移载（如图7c）至翻箱机3，并退出AGV小车2等待（如图7d）翻箱机3完成倾倒废料，然后再次进入翻箱机3，装载并取回空废料箱1，将其搬运至原生产机组AGV站台。使用时：在AGV管理系统计算机上下达废料回收指令，即选取需要回收废料机组的废料箱站台，确认回收后即可完成自动装载、搬运、移载、回收废料箱程序。优选地，在另一实施例中，将AGV管理系统与仓储管理系统WMS集成，用户可在WMS中下达废料回收指令，而AGV管理系统可作为辅助废料回收系统的更改任务、维护操作使用。

如图3所示，翻箱机3由输送装置31、翻箱装置32、滑槽33组成。

输送装置31用于输送废料箱1进箱和出箱；翻箱装置32用于将废料箱1翻箱倒料和翻回废料箱1；滑槽33用于导引废料落下的方向。

输送装置31由支架、输送电机311、传动链312、传动轴313、输送带314、物料检测器A315、物料检测器B316、小车检测器317组成。

物料检测器A315用于检测废料箱1在进箱位置到位，以便自动启动输送装置31将废料箱1输送到翻箱位置。优选地，所述物料检测器A315采用反射式光电传感器，光源端和接收端分别安装在支架前后（相对于AGV小车）两侧；优选地，所述物料检测器A315离AGV小车近的一端安装在支架的下部，以防止废料箱1擦碰损坏该端检测器。

物料检测器B316用于检测检测废料箱1进箱到位，以便自动启动翻箱装置32对废料箱1进箱倒料。优选地，所述物料检测器B316采用反射式光电传感器，光源端和接收端分别安装在支架前后（相对于AGV小车）两侧。

小车检测器317通过检测AGV小车2尾架22来检测AGV小车2是否到位，当小车检测器317校测到小车尾架22时，说明小车还没有完成放置废料箱1全部动作，此时小车检测器317在与物料检测器A315的联动下还不能启动输送装置31。优选地，所述小车检测器317采用反射型传感器。

输送装置31启动运行时，输送电机311带动传动链312，传动链312带动传动轴313，传动轴313带动支架两侧的输送带314同步转动，最终带动输送带314上的废料箱1移动。

翻箱装置32由支架、翻转臂321、翻转电机322、带座轴承323、翻转轴324、翻箱控制电气装置325~335组成。

翻转臂321用于叉进废料箱1，通过旋转升起废料箱1进行倒料；带座轴承323将翻转轴324固定在支架上；翻箱控制电气装置325~335用于定位废料箱1位置。

如图4所示，翻箱控制电气装置由定位环325、检测面支架326、检测面A327、检测面B328、检测面C329、几字形支架330、报警器331、接近开关A332、接近开关B333、限位开关A334、限位开关B335组成。

检测面支架326固定在定位环325上，定位环325安装在翻转轴324上，且可以通过定位环325的旋转来调整检测面支架326的角度位置。检测面支架326上设置检测面A327、检测面B328、检测面C329，且检测面A327、检测面B328、检测面C329均为金属材质。

几字形支架330安装在翻箱装置支架上，其上面安装报警器331、接近开关A332、接近开关B333、限位开关A334、限位开关B335。优选地，接近开关A332和接近开关B333采用电感式传感器。报警器331用于显示翻箱机3的运行状态，一般地，设置绿灯亮表示翻箱机3开启且无任务无故障闲置状态，绿灯和蓝灯同时亮表示翻箱机3带任务正常工作状态，红灯亮表示翻箱机3故障，所有灯不亮表示翻箱机3未通电或指示灯坏。

翻箱装置32启动运行时，翻转电机322带动翻转轴324，带动翻转臂321旋转上升，然后翻转臂321带动废料箱1上升并旋转废料箱1口朝下，废料在重力作用下顺着滑槽下落。

AGV小车控制方法为计算机通过无线电通讯系统自动将任务分配给离任务作业点最近的（由路径规划中段上小车行走时间确定）AGV小车，AGV小车根据作业指令按预先制定的路径自动驶向作业点进行作业，在行驶过程中AGV利用激光头对周围反射板的扫描和计算来导航并修正自身的偏差，从而保证行走和定位的精度；

AGV小车与上位计算机通过无线局域网进行联系，AGV小车随时将自身的状态和任务的完成情况上报并显示在图形监控系统上；

管理和控制系统会自动对AGV小车的运行进行交通管理，如果在某些路段由于车辆过于集中而形成交通堵塞，管理和控制系统也能够自行处理；

当AGV小车电池的电量不足时会自动请求充电，由管理和控制系统发出充电指令，AGV小车自动行驶至充电站进行充电，充电的开始和结束信号由信号采集系统采集后上报管理控制系统进行控制。

对于AGV小车，在进行平面布置与路径规划时，要综合考虑多方面的因素，所述的AGV小车采用Dijkstra算法，所述的Dijkstra算法步骤为（1）初始时，S只包含源点，即S＝，v的距离为0。U包含除v外的其他顶点，U中顶点u距离为边上的权（若v与u有边）或 ）（若u不是v的出边邻接点）；

（2）从U中选取一个距离v最小的顶点k，把k，加入S中（该选定的距离就是v到k的最短路径长度）；

（3）以k为新考虑的中间点，修改U中各顶点的距离；若从源点v到顶点u（u U）的距离（经过顶点k）比原来距离（不经过顶点k）短，则修改顶点u的距离值，修改后的距离值的顶点k的距离加上边上的权；

（4）重复步骤（2）和（3）直到所有顶点都包含在S中。

翻箱控制电气装置325~335工作原理设置如下：

其中，设置翻箱定位位置：接近开关A332和接近开关B333用于对应检测面A327。当翻转臂321带动废料箱1抬升，检测面支架326上的检测面A327被接近开关B333检测到，翻转电机322停止，废料箱1处于倒料位置；设定延时使废料箱1倒料，延时完毕后翻转电机322启动反转，翻转臂321带动废料箱1下降，检测面支架上326的检测面A327被接近开关A332检测到，翻转电机322停止，空废料箱1被放回输送装置31里端位置。

其次，设置翻箱限位保护：限位开关A334对应于检测面B328，限位开关B335对应于检测面C329。当翻转臂321带动废料箱1抬升，如果检测面支架326上的检测面A327未被接近开关B333有效检测到，翻转电机322不会停止，继续旋转到检测面C329接触到限位开关B333，此时强制翻转电机322停止，以避免翻箱机零部件损坏；同样地，当翻转臂321带动废料箱1下降，如果检测面支架326上的检测面A327未被接近开关A332有效检测到，翻转电机322不会停止，继续旋转到检测面B328接触到限位开关A334，此时强制翻转电机322停止。

如图5所示，翻箱机3电气联动设置，实现自动运行的原理：AGV小车2将废料箱1移载到翻箱机3输送装置31上，然后退出等待（图7d），物料检测器A315检测到废料箱1且小车检测器317未检测到小车尾架22，输送电机311自动启动，输送带314将废料箱1传送至输送装置31里端，被物料检测器B检测到，输送电机311停止；如图4所示，此时，翻转电机322自动启动，翻转臂321抬升废料箱1，直到检测面支架326上的检测面A327被接近开关B333检测到，翻转电机322停止；延时一段时间后，翻转电机322启动反转，翻转臂321降下废料箱1，检测面支架上326的检测面A327被接近开关A332检测到，翻转电机322停止；如图5所示，此时，输送电机311启动反转，输送带314传送废料箱1，直到被物料检测器A315检测到，输送电机311停止。此时AGV小车2可以进入翻箱机3将废料箱1取回。

如图6所示，翻箱机电控柜设置手动功能，用于排除故障或检修、调试。手动操作方法是：旋钮切换到手动档，按照需要连续按住按钮“托盘进”、“托盘出”、“翻转升”、“翻转降”，一旦释放按钮设备就停止。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：所述的自动化无人废料回收的AGV小车包括废料箱、翻箱机、AGV小车，所述的废料箱采用标准托盘和边框固定组装组成，边框不超过托盘边缘，形成废料箱容器，所述的AGV小车借助现有AGV搬运系统，在此基础上加载废料回收业务，所述的翻箱机由输送装置、翻箱装置、滑槽组，所述的输送装置用于输送废料箱进箱和出箱；所述的翻箱装置用于将废料箱翻箱倒料和翻回废料箱；所述的滑槽用于导引废料落下的方向。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：所述的输送装置由支架A、输送电机、传动链、传动轴、输送带、物料检测器A、物料检测器B、小车检测器组成，所述的输送装置由支架组成工字型，输送电机安装于支架A底部，通过传动链传动轴连接，传送轴两端安装有输送带，传送带的两边分布安装有物料检测器A与物料检测器B，小车检测器安装于支架A底部。

3.根据权利要求1或2所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：所述的翻箱装置由支架B、翻转臂、翻转电机、带座轴承、翻转轴、翻箱控制电气装置组成，所述的支架B安装于输送装置尾端，支架B的一端顶部安装有翻转电机，翻转电机的转轴与带座轴承连接，带座轴承与翻转轴连接，翻转轴上设置有翻转臂，翻转臂上放置有废料箱，翻转装置的另一面的斜面安装有滑槽，翻转控制电器装置设置于翻转轴的两端用于控制翻转角度。

4.根据权利要求3所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：翻箱控制电气装置由定位环、检测面支架、检测面A、检测面B、检测面C、几字形支架、报警器、接近开关A、接近开关B、限位开关A、限位开关B组成，所述检测面支架固定在定位环上，定位环安装在翻转轴上，且可以通过定位环的旋转来调整检测面支架的角度位置，检测面支架上设置检测面A、检测面B、检测面C，且检测面A、检测面B、检测面C均为金属材质，几字形支架安装在翻箱装置支架上，其上面安装报警器、接近开关A、接近开关B、限位开关A、限位开关B，报警器用于显示翻箱机的运行状态。

5.根据权利要求1、2、4中任意一条权利要求所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：所述的AGV小车工作流程为：步骤1、设定初始站台为生产机组废料箱，设定目标站台为翻箱机；步骤2、空载状态AGV小车接到废料回收指令到达生产机组废料箱站台，装载、搬运废料箱至废料房，将废料箱移载至翻箱机，并退出AGV小车等待翻箱机完成倾倒废料；步骤3，再次进入翻箱机，装载并取回空废料箱，将其搬运至原生产机组AGV站台。

6.根据权利要求5所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：AGV小车控制方法为计算机通过无线电通讯系统自动将任务分配给离任务作业点最近的（由路径规划中段上小车行走时间确定）AGV小车，AGV小车根据作业指令按预先制定的路径自动驶向作业点进行作业，在行驶过程中AGV利用激光头对周围反射板的扫描和计算来导航并修正自身的偏差，从而保证行走和定位的精度；

AGV小车与上位计算机通过无线局域网进行联系，AGV小车随时将自身的状态和任务的完成情况上报并显示在图形监控系统上；

管理和控制系统会自动对AGV小车的运行进行交通管理，如果在某些路段由于车辆过于集中而形成交通堵塞，管理和控制系统也能够自行处理；

当AGV小车电池的电量不足时会自动请求充电，由管理和控制系统发出充电指令，AGV小车自动行驶至充电站进行充电，充电的开始和结束信号由信号采集系统采集后上报管理控制系统进行控制。

7.根据权利要求6所述的一种能够实现自动化无人废料回收的AGV小车，其特征在于：对于AGV小车，在进行平面布置与路径规划时，要综合考虑多方面的因素，所述的AGV小车采用Dijkstra算法，所述的Dijkstra算法步骤为（1）初始时，S只包含源点，即S＝，v的距离为0，U包含除v外的其他顶点，U中顶点u距离为边上的权（若v与u有边）或 ）（若u不是v的出边邻接点）；

（2）从U中选取一个距离v最小的顶点k，把k，加入S中（该选定的距离就是v到k的最短路径长度）；

（3）以k为新考虑的中间点，修改U中各顶点的距离；若从源点v到顶点u（u U）的距离（经过顶点k）比原来距离（不经过顶点k）短，则修改顶点u的距离值，修改后的距离值的顶点k的距离加上边上的权；

（4）重复步骤（2）和（3）直到所有顶点都包含在S中。

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