CN112624003A - 一种机械定位机构及agv小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械定位机构及AGV小车，所述定位机构包括机架，升降组件及浮动定位组件,浮动定位组件包括悬臂支架，浮动座及导向杆，悬臂支架悬挂在升降组件上随升降组件升降，并相对升降组件可左右转动，浮动座安装在悬臂支架上并相对悬臂支架可前后转动，导向杆凸设在浮动座上并相对浮动座可上下移动；所述悬臂支架上还设置有上升定位检测元件、前后定位检测元件及左右定位检测元件来检测导向杆的下压，前后、左右偏转信号并发至至AGV小车的控制系统，以调整AGV小车车体的位置而实现精确定位。本发明采用机械结构提升AGV小车的定位精度，且不受环境影响，定位稳定可靠。

Description

一种机械定位机构及AGV小车

技术领域

本发明涉及AGV智能搬运小车技术领域，尤其涉及一种机械定位机构及智能更换汽车电池的AGV小车。

背景技术

AGV小车因为具有自动导航,智能装卸货的功能,其在大多在工厂、仓库及车间的货物搬运过程中应用越来越广泛。

AGV小车在进行自动搬运货物时，需要进行智能定位以对装卸位置而取出或装入货物。在AGV行业中，现有技术的定位实现一般通过磁性感应器、激光传感器、视觉来定位。

磁性感应器定位靠磁性强度来判断位置，精度达不到毫米级，且出现误差概率大。激光传感器虽精度可达到毫米级别，但是其对环境要求高，受限于环境。视觉定位需一定距离的扫描范围，近距离无法扫描到清晰的图像，故视觉定位在近距离时定位不准。

即现有的用在AGV小车上的定位元件定位精度不高或受环境影响大而导致稳定性不高。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种机械定位机构，旨在采用机械结构提升定位精度，且不受环境影响而稳定可靠。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种机械定位机构，其中，包括：

机架，用于连接固定件以固定在固定件上；

升降组件，安装于机架，可相对机架升降；

浮动定位组件,包括悬臂支架，浮动座及导向杆，悬臂支架悬挂在升降组件上随升降组件升降，并相对升降组件可左右转动，浮动座安装在悬臂支架上并相对悬臂支架可前后转动，导向杆凸设在浮动座上并相对浮动座可上下移动；

所述悬臂支架上还设置有上升定位检测元件，当上升过程中导向杆被下压时，导向杆向下移动并被上升定位检测元件所检测；

所述悬臂支架上还设置有前后定位检测元件，当导向杆被前后推动时，导向杆带动浮动座前后转动并被前后定位检测元件所检测；

所述悬臂支架上还设置有左右定位检测元件，当导向杆被左右推动时，导向杆带动浮动座，浮动座带动悬臂支架左右转动并被左右定位检测元件所检测。

其中，所述上升定位检测元件为光电感应器，光电感应器安装在浮动座的侧壁；

所述导向杆连接有遮光板，导向杆带动遮光板上下移动被光电感应器检测并触发生成升降组件停止运动信号。

其中，所述前后定位检测元件包括角度编码器及与角度编码器转动连接的编码器齿轮，角度编码器固定于悬臂支架；

所述浮动块上还设置有齿块与编码器齿轮啮合，浮动块前后转动时齿块跟随转动并推动编码器齿轮转动。

其中，所述左右定位检测元件包括安装在悬臂支架上的上微动开关及与上微动开关相对设置的下微动开关；

所述升降组件上固定有左右定位板，左右定位板插入上微动开关与下微动开关之间并与上微动开关和下微动开关抵接。

其中，所述升降组件包括电机，剪刀叉机构及安装架，剪刀叉机构的下端活动连接所述机架，剪刀叉机构的上端活动连接所述安装架；

所述安装架的一端设置有连接座，所述左右定位板安装在连接座上，所述连接座内穿设有悬臂轴，该悬臂轴与悬臂支架转动连接。

其中，所述剪刀叉机构包括中间转动连接的第一杆件及第二杆件，第一杆件、第二杆件的一端分别与机架、安装架转动连接，第一杆件、第二杆件的另一端分别与安装架、机架滑动连接。

其中，所述浮动座与齿块之间还连接有平面转换折板。

其中，所导向杆的底部连接有底板，顶部安装有导向头，所述底板上安装有弹簧挂销及所述遮光板，所述弹簧挂销连接有复位拉簧。

其中，所述导向杆为弹性伸缩杆。

本发明还提出一种智能更换汽车电池的AGV小车，包括车体，智能控制单元、及驱动轮机构，其特征在于，还包括前述的机械定位机构，以及解锁机构、举升机构，所述机械定位机构、解锁机构、举升机构设置于车体上，智能控制单元控制驱动轮机构、机械定位机构、解锁机构、举升机构进行车体的运动，汽车电池的定位、解锁及举升机构的升降。

本发明的机械定位机构，通过在机架上设置升降组件及浮动定位组件，浮动定位组件悬挂在升降组件上随升降组件升降且相对升降组件左右转动，浮动定位组件包括悬臂支架，浮动座及导向杆。浮动定位组件上还设置有上升定位检测元件及前后定位检测元件及左右定位检测元件分别检测Z方向，Y方向及X方向的位置信号并上传至上位控制主机如AGV小车的控制系统，然后AGV小车根据上述信号上下，前后、左右调整车体位置而实现精确定位，定位精度可达到±1mm左右，其稳定可靠，不受环境影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明机械定位机构第一实施例的结构示意图；

图2为图1结构的另一视角示意图；

图3为图1结构的第一分解示意图；

图4为本发明机械定位机构导向杆与电池汽车定位槽对正示意图；

图5为本发明机械定位机构导向杆受到向后推力后偏转示意图；

图6为本发明机械定位机构浮动座向前偏转示意图；

图7为本发明机械定位机构浮动座向后偏转示意图；

图8为本发明机械定位机构悬臂支架向左偏转示意图；

图9为本发明机械定位机构悬臂支架向右偏转示意图；

图10为图1结构的第二分解示意图；

图11为本发明导向杆处连接结构示意图；

图12为本发明AGV小车结构示意图；

图13为图12结构的底部视角结构示意图；

图14为图12结构的去掉面板后内部结构示意图。

附图标记说明：

100-定位机构，1-机架，2-升降组件，21-左右定位板，22-电机，23-剪刀叉机构，231-第一杆件，232-第二杆件，24-安装架，25-连接座，26-悬臂轴，3-浮动定位组件，4-悬臂支架，5-浮动座，51-齿块，52-平面转换折板，53-转动轴，54-导向孔，55-拉簧安装孔，6-导向杆，61-遮光板，611-第二U形缺口，62-底板，63-导向头，64-弹簧挂销，65-复位拉簧，7-上升定位检测元件，71-第一U形缺口，8-前后定位检测元件，81-角度编码器,82-编码器齿轮，9-左右定位检测元件，91-上微动开关，92-下微动开关，200-车体，300-智能控制单元，400-驱动轮机构，500-解锁机构，600-举升机构，700-AGV小车。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参考图1至图3，本发明提出一种机械定位机构100，包括：

机架1，用于连接固定件以固定在固定件上。固定件可以是AGV小车上的车体，这样当机架1固定在AGV小车上的车体时，整个机械定位机构100也被安装于AGV小车上跟随AGV小车移动。

升降组件2，安装于机架1，可相对机架1升降。

浮动定位组件3,包括悬臂支架4，浮动座5及导向杆6，悬臂支架4悬挂在升降组件2上随升降组件2升降，并相对升降组件2可左右转动，浮动座5安装在悬臂支架4上并相对悬臂支架4可前后转动，导向杆6凸设在浮动座5上并相对浮动座5可上下移动。

导向杆6的顶端用于与待接触的物体进行接触，如本发明的定位机构100安装在AGV小车，AGV小车用于给电动汽车自动更换电池时，电动汽车底盘位置在电池附近位置设置有定位槽，AGV小车在自动汽车电池过程中，首先通过AGV小车上的智能导航系统进行初步的定位，而移动到电动汽车底盘下的电池位置，然后进行精确定位以取下电池。当本发明定位机构100的导向杆6伸入到电动汽车的定位槽内，正对定位槽，且在定位槽内不受前后、左右的阻力时，即可视为精确定位成功，如图4所示。

本发明定位机构100的悬臂支架4上还设置有上升定位检测元件7，当上升过程中导向杆6被下压时，导向杆6向下移动并被上升定位检测元件7所检测。

在精确定位过程中，首先升降组件2会向上升起，导向杆6也随之升起，当导向杆6上升触碰到底盘定位槽内的壁面时，导向杆6会被下压而相对浮动座5向下移动，然后被上升定位检测元件7检测到下压的信号并发送至AGV小车的智能控制单元，智能控制单元根据该信号判断导向杆6触碰到定位槽内壁，然后发出升降组件2停止向上运动信号而使得升降组件2停止运动，这样实现了在Z方向上的定位。可以理解，当导向杆6向上触碰到底盘被下压，并被上升定位检测元件7检测到后，还可以生成回退信号，使得升降组件2沿Z方向回退一定距离。

本发明定位机构100的悬臂支架4上还设置有前后定位检测元件8，当导向杆6被前后推动时，导向杆6带动浮动座5前后转动并被前后定位检测元件8所检测。

在Z方向升降组件2停止运动后，如果此时的导线杆6并没有和定位槽对正，即整个定位机构100与电池位置还存在偏移，则此时的导向杆6在定位槽内还会受到前后方向的力，而使得导向杆6及浮动座5或悬臂支架4处于偏转状态，如图6和图7所示。作为一实例，如图5中所示，此时的导向杆6由于没有对正，受到来自定位槽前方的力而使得浮动座5向后偏转，整个定位机构100相对定位槽向前偏移，故整个定位机构100还需随着AGV小车向后移动进行微调。

导向杆6被前后推动时，导向杆6带动浮动座5前后转动，此时安装在悬臂支架4上的前后定位检测元件8检测到浮动座5前后转动的信号，并发送至AGV小车的智能控制单元，智能控制单元根据该信号判断浮动座5的前后偏转方向和偏转位置，然后向AGV小车发出向前或向后移动进行微调，使得导向杆6与定位槽对正，这样实现了在Y方向上的定位。

本发明定位机构100的悬臂支架4上还设置有左右定位检测元件9，当导向杆6被左右推动时，导向杆6带动浮动座5，浮动座5带动悬臂支架4左右转动并被左右定位检测元件9所检测。

同样地，在Z方向升降组件2停止运动后，如果此时的导线杆6并没有和定位槽对正，即整个定位机构100与电池位置还存在偏移，则此时的导向杆6在定位槽内还会受到左右方向的力，而使得导向杆6及浮动座5、悬臂支架4处于偏转状态，如图8和图9所示。

导向杆6被左右推动时，导向杆6带动浮动座5，浮动座5带动悬臂支架4左右转动，此时安装在悬臂支架4上的左右定位检测元件9检测到悬臂支架45左右转动的信号，并发送至AGV小车的智能控制单元，智能控制单元根据该信号判断悬臂支架4左右的偏转方向和偏转位置，然后向AGV小车发出向左或向右移动进行微调，使得导向杆6与定位槽对正，这样实现了在X方向上的定位。

由于本发明的定位机构100通过设置浮动定位组件3,结合其上的上升定位检测元件7，前后定位检测元件8，左右定位检测元件9从Z，Y，X三个方向进行定位调整而能实现AGV小车的精确定位，定位精度可以达到±1mm作用，相对于现有技术中的磁性感应器定位及视觉定位，本发明定位机构100的定位精度大大提高，同时相对于现有技术中的激光定位，本发明的定位不受环境影响，其稳定性也大大提高。

作为一种实施方式，如图3和图10所示，本发明的上升定位检测元件7为光电感应器，光电感应器安装在浮动座5的侧壁。所述导向杆6连接有遮光板61，导向杆6带动遮光板61上下移动被光电感应器检测并触发生成升降组件2停止运动信号。

优选地，本发明的光电感应器为U形光电感应器，U形光电感应器设置有第一U形缺口71，当第一U形缺口71被上下运动的遮光板61遮挡住光线时，触发信号生成。

作为一种实施方式，如图3和图10，本发明的前后定位检测元件8包括角度编码器81及与角度编码器81转动连接的编码器齿轮82，角度编码器81固定于悬臂支架4。所述浮动块5上还设置有齿块51与编码器齿轮82啮合，浮动块5前后转动时齿块51跟随转动并推动编码器齿轮82转动。角度编码器81用于检测旋转角度。

优选地，所述浮动座5与齿块51之间还连接有平面转换折板52。平面转换折板52将浮动座5的XZ平面的前后转动转换至齿块51的YZ平面的前后转动，齿块51的前后转动带动编码器齿轮82转动，而角度编码器81根据编码器齿轮82转动的来进行角度检测。角度编码器81将转动的角度信号发送至AGV小车的智能控制单元，并根据该角度信号控制AGV小车向后或向前移动而使得前后对正。

本发明的浮动座5的左右两端与悬臂支架4之间连接有转动轴53，从而实现浮动座5与悬臂支架4之间的前后转动连接。

作为一种实施方式，如图2、图3和图10所示，本发明的左右定位检测元件9包括安装在悬臂支架4上的上微动开关91及与上微动开关91相对设置的下微动开关92。所述升降组件2上固定有左右定位板21，左右定位板21插入上微动开关91与下微动开关92之间并与上微动开关91和下微动开关92抵接。

当悬臂支架4向左偏转时，下微动开关92上的触点被左右定位板21推压而产生触发信号，并发送至AGV小车的智能控制单元，AGV小车根据该触发信号判断出悬臂支架4向左发生了偏转，从而判定AGV小车相对于定位槽向右偏移，故驱动AGV小车向左移动进行调整而对正。

当悬臂支架4向右偏转时，下微动开关91上的触点被左右定位板21推压而产生触发信号，并发送至AGV小车的智能控制单元，AGV小车根据该触发信号判断出悬臂支架4向右发生了偏转，从而判定AGV小车相对于定位槽向左偏移，故驱动AGV小车向右移动进行调整而对正。

本发明中，左右定位板21除了配合微动开关做左右偏转检测，而且左右定位板21还起到了支撑平衡悬臂支架4的作用,使得当导向杆没有被左右方向的力推动时，悬臂支架4处于水平状态。

可以理解，左右定位检测元件9也可以采用角度编码器进行偏转方向及偏转角度的检测，而前后定位检测元件8也可以采用上下微动开关来进行偏转方向检测。

具体地，如图10所示，本发明的升降组件2包括电机22，剪刀叉机构23及安装架24，剪刀叉机构23的下端活动连接所述机架1，剪刀叉机构23的上端活动连接所述安装架24。所述安装架24的一端设置有连接座25，所述左右定位板21安装在连接座25上，所述连接座25内穿设有悬臂轴26，该悬臂轴26与悬臂支架4转动连接。悬臂轴25使得整个浮动定位组件3悬挂在升降组件2上且能左右转动。

本发明的剪刀叉机构23包括中间转动连接的第一杆件231及第二杆件232，第一杆件231、第二杆件232的一端分别与机架1、安装架24转动连接，第一杆件231、第二杆件232的另一端分别与安装架24、机架1滑动连接。剪刀叉机构23能升降整个浮动定位组件3，且能保持整个定位机构100的稳定。

进一步地，如图10和图11所示，本发明的导向杆6的底部连接有底板62，顶部安装有导向头63，，所述底板62上安装有弹簧挂销64及所述遮光板61，所述弹簧挂销64连接有复位拉簧65。本发明实施例中，复位拉簧65设置有两个，分设置在导向杆6的两侧，对应的有两个弹簧挂销64连接复位拉簧65的底部，所述浮动座5上于导向孔54的两侧设置拉簧安装孔55，复位拉簧65穿设在拉簧安装孔55且复位拉簧65的上端固定在拉簧安装孔55内，复位拉簧65的设置使得导向杆6在被下压移动后，当压力解除后可向上复位移动。

导向头63直接与电动汽车上的定位槽接触，导向杆6穿设在浮动座5的导向孔54内。由于复位拉簧的设置，导向杆6在下压的力解除后，可自动回位，同时可防止导向杆6向下脱出浮动座5。

遮光板61为一L形板，其上端设置有第二U形缺口611，该第二U形缺口611与光电感应器上的第一U形缺口71配合，第二U形缺口611与第一U形缺口71正对时，光线不被遮挡，不触发停止上升信号。而当导向杆6下压移动，带动了底板62及遮光板61下移时，第二U形缺口611与第一U形缺口71错位，遮光板61上的无缺口部分遮挡住了第一U形缺口71的光线通过而触发停止停止上升信号。

优选地，本实施例的导向杆6为弹性伸缩杆。弹性伸缩杆在与电动汽车上的定位槽定位抵接时，避免硬碰撞而损坏导向杆6。。

如图12至图14所示，本发明还提出了一种智能更换汽车电池的AGV小车700，包括车体200，智能控制单元300、及驱动轮机构400，还包括上述的机械定位机构100，以及解锁机构500、举升机构600，所述机械定位机构100、解锁机构500、举升机构600设置于车体200上，智能控制单元300控制驱动轮机构400、机械定位机构100、解锁机构500、举升机构600进行车体200的运动，汽车电池的定位、解锁及举升机构600的升降。

机械定位机构100在AGV小车700经过智能导航接近电动汽车的电池位置附近后，进一步精准地的定位对准电动汽车上的定位槽，然后举升机构600向上将电池底部拖住，再通过解锁机构500将电动汽车上锁紧的电池机构解锁，解锁后电池完成落在举升机构600上，然后举升机构600下降，后AGV小车700将电池运走。装入电池也重复类似过程。

电动汽车作为解决资源短缺和环境污染等问题的重要途径，必将得到更大的发展。而传统电动汽车用电后都需要停下来充电，耗费了等待时间。而“车电分离”的电池交换模式，将来电动汽车换电池是大趋势。本发明的AGV小车700可设计成用于家用电动汽车电池更换类型的小车。由于本实施例的AGV小车700采用了上述的机械定位机构100，则AGV小车700在为电池汽车更换电池时能精确地定位，且不受环境影响，稳定性高。

本发明实施例提出的本发明的机械定位机构100及AGV小车，通过在机架1上设置升降组件2及浮动定位组件3，浮动定位组件3悬挂在升降组件2上随升降组件升降且相对升降组件2左右转动，浮动定位组件3包括悬臂支架4，浮动座5及导向杆6。浮动定位组件3上还设置有上升定位检测元件7及前后定位检测元件8及左右定位检测元件9分别检测Z方向，Y方向及X方向的位置信号并上传至上位控制主机如AGV小车700的控制系统，然后AGV小车700根据上述信号上下，前后、左右调整车体位置而实现精确定位，定位精度可达到±1mm左右，其稳定可靠，不受环境影响，适于推广应用。

以上所述仅为清楚地说明本发明所作的举例，并非因此限制本发明的专利范围，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是在本发明的构思下，利用本发明技术方案中的内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械定位机构，其特征在于，包括：

机架，用于连接固定件以固定在固定件上；

升降组件，安装于机架，可相对机架升降；

浮动定位组件,包括悬臂支架，浮动座及导向杆，悬臂支架悬挂在升降组件上随升降组件升降，并相对升降组件可左右转动，浮动座安装在悬臂支架上并相对悬臂支架可前后转动，导向杆凸设在浮动座上并相对浮动座可上下移动；

所述悬臂支架上还设置有上升定位检测元件，当上升过程中导向杆被下压时，导向杆向下移动并被上升定位检测元件所检测；

所述悬臂支架上还设置有前后定位检测元件，当导向杆被前后推动时，导向杆带动浮动座前后转动并被前后定位检测元件所检测；

所述悬臂支架上还设置有左右定位检测元件，当导向杆被左右推动时，导向杆带动浮动座，浮动座带动悬臂支架左右转动并被左右定位检测元件所检测。

2.根据权利要求1所述的机械定位机构，其特征在于，所述上升定位检测元件为光电感应器，光电感应器安装在浮动座的侧壁；

所述导向杆连接有遮光板，导向杆带动遮光板上下移动被光电感应器检测并触发生成升降组件停止运动信号。

3.根据权利要求1所述的机械定位机构，其特征在于，所述前后定位检测元件包括角度编码器及与角度编码器转动连接的编码器齿轮，角度编码器固定于悬臂支架；

所述浮动块上还设置有齿块与编码器齿轮啮合，浮动块前后转动时齿块跟随转动并推动编码器齿轮转动。

4.根据权利要求1所述的机械定位机构，其特征在于，所述左右定位检测元件包括安装在悬臂支架上的上微动开关及与上微动开关相对设置的下微动开关；

所述升降组件上固定有左右定位板，左右定位板插入上微动开关与下微动开关之间并与上微动开关和下微动开关抵接。

5.根据权利要求4所述的机械定位机构，其特征在于，所述升降组件包括电机，剪刀叉机构及安装架，剪刀叉机构的下端活动连接所述机架，剪刀叉机构的上端活动连接所述安装架；

所述安装架的一端设置有连接座，所述左右定位板安装在连接座上，所述连接座内穿设有悬臂轴，该悬臂轴与悬臂支架转动连接。

6.根据权利要求5所述的机械定位机构，其特征在于，所述剪刀叉机构包括中间转动连接的第一杆件及第二杆件，第一杆件、第二杆件的一端分别与机架、安装架转动连接，第一杆件、第二杆件的另一端分别与安装架、机架滑动连接。

7.根据权利要求3所述的机械定位机构，其特征在于，所述浮动座与齿块之间还连接有平面转换折板。

8.根据权利要求2所述的机械定位机构，其特征在于，所导向杆的底部连接有底板，顶部安装有导向头，所述底板上安装有弹簧挂销及所述遮光板，所述弹簧挂销连接有复位拉簧。

9.根据权利要求8所述的机械定位机构，其特征在于，所述导向杆为弹性伸缩杆。

10.一种智能更换汽车电池的AGV小车，包括车体，智能控制单元、及驱动轮机构，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的机械定位机构，以及解锁机构、举升机构，所述机械定位机构、解锁机构、举升机构设置于车体上，智能控制单元控制驱动轮机构、机械定位机构、解锁机构、举升机构进行车体的运动，汽车电池的定位、解锁及举升机构的升降。

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