CN112319654B - 用于agv导航的机械导引头及使用其的导引装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于AGV导航的机械导引头及使用其的导引装置，其中导引头包括底座、安装板和导引头本体，安装板沿竖向滑动设于底座上，安装板与底座之间连接有竖向伸缩杆，导引头本体沿横向滑动设于安装板上，导引头本体与安装板之间设有用于使导引头本体位于安装板中间位置的弹性对中装置，安装板上设有用于检测导引头本体位置的位移传感器和用于测量安装板距地高度的测距仪；其中导引装置还包括能够与导引头本体滑动连接的条状导引件。其目的是为了提供一种用于AGV导航的机械导引头及使用其的导引装置，其结构简单、操作简便、安全可靠且能够对AGV进行精确导航。

Description

用于AGV导航的机械导引头及使用其的导引装置

技术领域

本发明属于工业物流领域，特别是涉及一种适用于AGV导航的装置。

背景技术

固定路径AGV的导航一般采用视觉导航、电磁导航、激光导航、惯性导航、RFID定位导航等自动导引头，使AGV能够沿规定的导航路径行驶。这些导航方式成本高，算法复杂，环境适应性差，容易受路面和阴影的干扰。在一些热压罐内，由于高温高压的影响，磁条和二维码带等使用不可靠，常常出现导航偏差和失效。

授权公告号为CN209668063U的中国实用新型专利公开了一种AGV自主导航装置，其包括导向装置，所述导向装置包括导向板，所述导向板表面设有导向槽，所述导向槽底部设有定位槽，所述导向槽内部设有液压杆，所述液压杆底部设有无人运输车主体，所述无人运输车主体与液压杆固定连接，所述液压杆底部设有升降筒，所述升降筒内部设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆两侧均设有撑杆。上述AGV自主导航装置通过设置导向装置，有利于在无人运输车主体运行过程中提升其运送的稳定性。但是，这种方式本质上是通过液压杆与导向槽的滑动配合实现导航，液压杆无法横向移动导致液压杆与导向槽之间横向的作用力非常大。AGV在纠偏过程中，由于AGV被限制了横向移动，其轮毂与地面可能发生滑动摩擦，损毁地面；地面不平整时，AGV轮毂可能出现短暂脱离地面的情况。液压杆与导向辊的体积庞大，结构复杂，不便于安装和使用维护，整体无任何信号反馈环节，操作依赖人工进行，操作性和安全性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于AGV导航的机械导引头及使用其的导引装置，其结构简单、操作简便、安全可靠且能够对AGV进行精确导航。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，包括底座、安装板和导引头本体，所述安装板沿竖向滑动设于底座上，所述安装板与底座之间连接有竖向伸缩杆，所述导引头本体沿横向滑动设于安装板上，所述导引头本体与安装板之间设有用于使导引头本体位于安装板中间位置的弹性对中装置，所述安装板上设有用于检测导引头本体位置的位移传感器和用于测量安装板距地高度的测距仪。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述弹性对中装置包括穿插设于导引头本体上的导向轴，所述导向轴沿横向固定设于安装板上，所述导向轴上套设有两个弹簧，两个所述弹簧分别位于导引头本体的两侧，所述弹簧的一端与导引头本体相抵，所述弹簧的另一端设于导向轴上。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述安装板上固定设有两个相对布置的支撑板，所述导向轴的两端分别通过第一螺母固定于两个支撑板上。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述弹簧的另一端设于导向轴上的具体方式为：所述导向轴上螺纹连接有第二螺母，所述弹簧的另一端与第二螺母相抵。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述安装板上固定设有横向滑轨，所述横向滑轨上滑动设有滑块，所述导引头本体固定于所述滑块上。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述导引头本体的下端固定设有弹性帽，所述测距仪为激光测距仪、光电测距仪或声波测距仪。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述位移传感器为电感式位移传感器，所述导引头本体上固定设有与所述电感式位移传感器配合使用的T型检测片。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述位移传感器为电位器式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器或霍尔式位移传感器。

本发明中的用于AGV导航的机械导引头，其中所述底座上固定设有竖向滑轨，所述安装板滑动设于所述竖向滑轨上，所述竖向伸缩杆为电推杆或电动缸。

本发明中的使用上述用于AGV导航的机械导引头的导引装置，还包括能够与所述导引头本体滑动连接的条状导引件。

本发明用于AGV导航的机械导引头及使用其的导引装置与现有技术不同之处在于本发明在使用的时候，将底座通过螺栓安装于AGV上，并使安装板位于AGV宽度方向的中间位置，在AGV行驶的场地地面上通过螺栓安装有能够与导引头本体滑动连接的条状导引件。工作时，测距仪测量安装板距离地面的高度，之后再将高度信号传递给AGV的控制系统，控制系统根据该高度信号自动调节竖向伸缩杆的长度，使导引头本体始终与条状导引件处于滑动连接状态。位移传感器可实时获得导引头本体的位置变化，位移传感器再将位置变化信号传递给AGV的控制系统，控制系统根据导引头本体的位置变化计算导引头本体相对于安装板中心的偏移量，即条状导引件相对于AGV宽度方向中心的偏移量，之后再根据该偏移量控制AGV的行走电机，使AGV左右移动，补偿此偏移量，从而使AGV宽度方向的中心始终与条状导引件上下对应，即AGV能够沿着条状导引件运动，并且在此过程中，AGV始终与条状导引件保持对中状态。由此可以看出，本发明中的机械导引头能够在线实时检测导引头本体的位置并将导引头本体的位置信号传递给AGV的控制系统，控制系统能够据此在水平方向上控制AGV左右移动，以使导引头本体始终位于安装板的中间位置，除此之外，控制系统还能够在竖直方向上控制竖向伸缩杆的长度，以使导引头本体处于一个合适的距地高度；本发明中的导引装置能够通过在线测量与补偿，使AGV可沿着条状导引件实现自主导航。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中用于AGV导航的机械导引头的结构示意图；

图2为本发明中电推杆的安装示意图；

图3为本发明中导引装置的安装示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2、3所示，本发明中的用于AGV导航的机械导引头包括底座1、安装板3和导引头本体8，所述安装板3沿竖向滑动设于底座1上，所述安装板3与底座1之间连接有竖向伸缩杆，所述导引头本体8沿横向滑动设于安装板3上，所述导引头本体8与安装板3之间设有用于使导引头本体8位于安装板3中间位置的弹性对中装置，所述安装板3上设有用于检测导引头本体8位置的位移传感器和用于测量安装板3距地高度的测距仪11。

需要说明的是，在本实施例中，横向指的是水平方向，竖向指的是垂直于水平方向的竖直方向。

如图1所示，弹性对中装置包括穿插设于导引头本体8上的导向轴5，所述导向轴5沿横向固定设于安装板3上，所述导向轴5上套设有两个弹簧6，两个所述弹簧6分别位于导引头本体8的两侧，所述弹簧6的一端与导引头本体8相抵，所述弹簧6的另一端设于导向轴5上。

如图1所示，安装板3上固定设有两个相对布置的支撑板16，所述导向轴5的两端分别通过第一螺母18固定于两个支撑板16上。

如图1所示，弹簧6的另一端设于导向轴5上的具体方式为：所述导向轴5上螺纹连接有第二螺母7，所述弹簧6的另一端与第二螺母7相抵。也就是说，导引头本体8两侧的导向轴5上各螺纹连接有一个第二螺母7，每个第二螺母7与导引头本体8之间的导向轴5上均套设有一个所述弹簧6，通过转动两个第二螺母7能够调节导引头本体8的初始位置，使其不受外力时处于安装板3的中间位置。

如图1所示，安装板3上通过螺栓固定设有横向滑轨10，所述横向滑轨10上滑动设有滑块17，所述导引头本体8通过螺栓固定于所述滑块17上。导引头本体8能够通过滑块17和横向滑轨10相对于安装板3作横向滑动。

如图1所示，测距仪11为激光测距仪、光电测距仪或声波测距仪。测距仪11通过螺栓安装在安装板3的侧面，可实时测量安装板3到地面的距离并反馈给控制系统。由于导引头本体8沿横向滑动设于安装板3上，因此，导引头本体8的距地高度与安装板3的距地高度同步发生变化，即同时变大或变小，且变化量也相同。因此，可以通过调节安装板3的距地高度来达到调节导引头本体8距地高度的目的。

如图1所示，位移传感器为电感式位移传感器4，所述导引头本体8上固定设有与所述电感式位移传感器4配合使用的T型检测片15。电感式位移传感器4能够检测T型检测片15相对于电感式位移传感器4自身的位置(即导引头本体8相对于电感式位移传感器4的位置)，精度可达±0.4㎜，其中T型检测片15通过螺栓安装在导引头本体8上，具体安装在导引头本体8的上端，电感式位移传感器4通过螺栓安装在安装板3上。电感式位移传感器4和T型检测片15相互配合使用以检测导引头本体8的位置属于现有技术，在此对其具体结构以及原理不予赘述。

除了采用电感式位移传感器4之外，位移传感器还可以为电位器式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器或霍尔式位移传感器等各种直线位移传感器，其也是用于检测导引头本体8相对于位移传感器的位置，精度一般均在1㎜以内。

如图1所示，并结合图2所示，底座1上固定设有竖向滑轨2，所述安装板3滑动设于所述竖向滑轨2上，所述竖向伸缩杆为电推杆13或电动缸。在本实施例中，竖向伸缩杆采用电推杆13，电推杆13的两端分别通过支座12连接在安装板3和底座1上，为安装板3的上下运动提供动力，从而调节导引头本体8的高低位置。测距仪11测量安装板3到地面的距离，实时反馈给控制系统，然后控制系统根据此距离数值调节电推杆13的伸出量，以调节导引头本体8的距地高度。

如图3所示，本发明中的使用上述用于AGV导航的机械导引头的导引装置，还包括能够与所述导引头本体8滑动连接的条状导引件。在本实施例中，条状导引件为导引槽14，导引槽14通过螺栓安装在地面上，采用钢或其他耐高温、耐磨材料制成，两头敞开口，呈“八”字形，方便导引头本体8进入槽内。导引头本体8的下端为圆柱状，方便在导引槽14内滑动。导引头本体8的下端固定设有弹性帽9，弹性帽9采用尼龙材料制成。弹性帽9通过螺栓安装在导引头本体8的下端，作用有三个：一是能够防止导引头本体8的下端磨损地面，二是能够保护导引槽14不受钢制导引头本体8的直接撞击，三是能够在弹性帽9自身磨损严重时进行更换。

条状导引件除了采用上述的导引槽14外，其也可采用导引条或导轨等其他形式，相应地只需改变导引头本体8的结构，保证导引头本体8与条状导引件可相对滑动即可。譬如，当条状导引件为导引条或导轨时，相应的，导引头本体8的下端只需开设一滑槽即可，滑槽与导引条或导轨相匹配，因此，导引头本体8能够通过滑槽沿着导引条或导轨滑动。

如图1所示，并结合图2、3所示，本发明在使用的时候，将底座1通过螺栓安装于AGV上，并使安装板3位于AGV宽度方向的中间位置，在AGV行驶的场地地面上通过螺栓安装有能够与导引头本体8滑动连接的条状导引件。工作时，测距仪11测量安装板3距离地面的高度，之后再将高度信号传递给AGV的控制系统，控制系统根据该高度信号自动调节竖向伸缩杆的长度，使导引头本体8始终与条状导引件处于滑动连接状态。位移传感器可实时获得导引头本体8的位置变化，位移传感器再将位置变化信号传递给AGV的控制系统，控制系统根据导引头本体8的位置变化计算导引头本体8相对于安装板3中心的偏移量，即条状导引件相对于AGV宽度方向中心的偏移量，之后再根据该偏移量控制AGV的行走电机，使AGV左右移动，补偿此偏移量，从而使AGV宽度方向的中心始终与条状导引件上下对应，即AGV能够沿着条状导引件运动，并且在此过程中，AGV始终与条状导引件保持对中状态。由此可以看出，本发明中的机械导引头能够在线实时检测导引头本体8的位置并将导引头本体8的位置信号传递给AGV的控制系统，控制系统能够据此在水平方向上控制AGV左右移动，以使导引头本体8始终位于安装板3的中间位置，除此之外，控制系统还能够在竖直方向上控制竖向伸缩杆的长度，以使导引头本体8处于一个合适的距地高度；本发明中的导引装置能够通过在线测量与补偿，使AGV可沿着条状导引件实现自主导航。

如图1所示，并结合图2、3所示，在本实施例中，导引头本体8可以水平运动，并可通过第二螺母7调节其初始位置，即在无外力的情况下，导引头本体8通过其左右两个弹簧6的压迫始终处于安装板3的中间位置。本发明工作时，AGV的控制系统根据安装板3的距地高度自动调节电推杆13的伸出量，从而使导引头本体8始终伸入到导引槽14内部。当导引头本体8进入导引槽14后，AGV一旦偏离轨迹，导引头本体8就会发生滑动偏离安装板3的中心。电感式位移传感器4可实时获得T型检测片15的位置变化，即导引头本体8的位置变化，电感式位移传感器4再将位置变化信号传递给AGV的控制系统，控制系统根据导引头本体8的位置变化计算导引头本体8相对于安装板3中心的偏移量，即导引槽14相对于AGV宽度方向中心的偏移量，之后再根据该偏移量控制AGV的行走电机，使AGV左右移动，补偿此偏移量，从而使AGV宽度方向的中心始终与导引槽14上下对应，即AGV能够沿着导引槽14运动，并且在此过程中，AGV始终与导引槽14保持对中状态。由此可见，本发明通过在线测量与补偿，使AGV可沿着导引槽14做直线运动。

本发明具有普适性，但凡依靠全向移动技术、使用车载蓄电池动力、可人工操控或自主导航完成搬运等工作的AGV均可采用本发明。

本发明的有益效果如下：

(1)可适应AGV处于不同高度或各种路面情况，通过测距仪11可测量安装板3到地面的距离，然后反馈给控制系统，电推杆13实时调节导引头本体8的高低位置，保证导引头本体8一直伸入导引槽14内部。

(2)无需借助激光扫描、视觉处理、磁传感器、惯性导航及RFID定位等高成本的技术，通过直线位移传感器即可实现实时纠偏，具有成本低、运行稳定、技术简单可靠的优点。

(3)导引头本体8可水平移动，通过弹簧6保证不受外力时导引头本体8处于安装板3的正中间。工作时，导引头本体8一旦受力就会在横向滑轨10上水平滑动，保证导引槽14和导引头本体8之间不会产生持续的相互作用力，保障两者的使用寿命。

(4)导引槽14或导引条铺设方便且使用寿命长，易于维护。在一些热压罐内，由于高温高压的影响，磁条和二维码带使用不可靠，常常出现导航偏差和失效。导引槽14或导引条采用钢或其他耐高温、耐磨材料，使用稳定可靠，维护成本低。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：包括底座、安装板和导引头本体，所述安装板沿竖向滑动设于底座上，所述安装板与底座之间连接有竖向伸缩杆，所述导引头本体沿横向滑动设于安装板上，所述导引头本体与安装板之间设有用于使导引头本体位于安装板中间位置的弹性对中装置，所述安装板上设有用于检测导引头本体位置的位移传感器和用于测量安装板距地高度的测距仪。

2.根据权利要求1所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述弹性对中装置包括穿插设于导引头本体上的导向轴，所述导向轴沿横向固定设于安装板上，所述导向轴上套设有两个弹簧，两个所述弹簧分别位于导引头本体的两侧，所述弹簧的一端与导引头本体相抵，所述弹簧的另一端设于导向轴上。

3.根据权利要求2所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述安装板上固定设有两个相对布置的支撑板，所述导向轴的两端分别通过第一螺母固定于两个支撑板上。

4.根据权利要求3所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于，所述弹簧的另一端设于导向轴上的具体方式为：所述导向轴上螺纹连接有第二螺母，所述弹簧的另一端与第二螺母相抵。

5.根据权利要求4所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述安装板上固定设有横向滑轨，所述横向滑轨上滑动设有滑块，所述导引头本体固定于所述滑块上。

6.根据权利要求5所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述导引头本体的下端固定设有弹性帽，所述测距仪为激光测距仪、光电测距仪或声波测距仪。

7.根据权利要求6所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述位移传感器为电感式位移传感器，所述导引头本体上固定设有与所述电感式位移传感器配合使用的T型检测片。

8.根据权利要求6所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述位移传感器为电位器式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器或霍尔式位移传感器。

9.根据权利要求7或8所述的用于AGV导航的机械导引头，其特征在于：所述底座上固定设有竖向滑轨，所述安装板滑动设于所述竖向滑轨上，所述竖向伸缩杆为电推杆或电动缸。

10.一种使用权利要求1-9任一项所述的用于AGV导航的机械导引头的导引装置，还包括能够与所述导引头本体滑动连接的条状导引件。

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