CN112977672A - 一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式agv平台及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台及操作方法，包括车架主体，车架主体的底部设有通过控制系统控制的多个麦克纳姆轮和多个支撑装置；麦克纳姆轮带有独立悬挂；支撑装置包括固定在车架主体底部的滑块座、与滑块座一端固定的气缸，滑块座的内部设有滑块；气缸的输出轴与滑块固定，用于驱动滑块在滑块座内滑动；滑块的侧面设有弧形导向槽；滑块座的底部设有升降柱，升降柱的上端伸入滑块座，升降柱在靠近上端的位置设有与弧形导向槽相配合的导杆；升降柱的下端设有支撑脚。利用本发明，可以将平台方便地任意移动至所需工位，并具有自动锁紧功能，使用麦克纳姆轮提高了调节响应速度，保证加工时系统的稳定性与精度。

Description

一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台及操作方法

技术领域

本发明属于飞机数字化装配领域，尤其是涉及一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台及操作方法。

背景技术

在航空航天制造领域，飞机大部件组件是飞机的重要组成部分之一，由于其结构复杂、尺寸大、刚性弱、定位难度大，其吊装困难、上架精度难以保证。

传统方法采用模拟量传递模式，采用固定工装型架和人工对接方法，存在定位精度低、效率低下等问题。另一方面，不同飞机需要专用型架工装固定，且不同部件加工需要专用精加工台进行加工，加工效率低下且造成极大浪费。

公开号为CN210707694U的中国专利文献公开了一种AGV转运车，其结构主要包括车体、轮组、控制系统、一组对称的升降结构、液压缸，车体为U型结构，轮组设置在车体底部，升降结构安装在车体U型结构内侧并可垂直运动，控制系统控制液压缸带动升降结构抬升物体，控制系统控制轮组的全向运动。

公开号为CN110850869A的中国专利文献公开了一种AGV转运部件的精准定位方法及装置，精准定位方法先通过导向装置对AGV设备的转运部件进行预定位，后利用零点定位器对AGV设备的转运部件进行精确定位。

然而，现有的装置均无法通过调整AGV转运车本身来应对地面的部平衡，且不具备驻车后固定功能。

发明内容

本发明提供了一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台及操作方法，方便地任意移动至所需工位，并具有自动锁紧功能，使用气囊和麦克纳姆轮提高了调节响应速度，保证加工时系统的稳定性与精度。

一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，包括车架主体，所述车架主体的底部设有多个麦克纳姆轮和多个支撑装置；车架主体上设有用于控制麦克纳姆轮全向运动和支撑装置升降运动的控制系统；

所述的多个麦克纳姆轮对称安装在车架主体的底部，包括全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮，所述的全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮均通过带气囊的独立悬挂系统安装在车架主体的底部；其中，每个全驱麦克纳姆轮均设有相配合的伺服电机和高扭矩精密减速机；伺服电机的输出轴与高扭矩精密减速机通过齿轮传动连接，高扭矩精密减速机的输出轴穿过独立悬挂系统后与全驱麦克纳姆轮连接；

所述的支撑装置包括固定在车架主体底部的滑块座、与滑块座一端固定的气缸，所述的滑块座的内部设有滑块；所述气缸的输出轴与滑块固定，用于驱动滑块在滑块座内滑动；所述滑块的侧面设有弧形导向槽；所述滑块座的底部设有升降柱，所述升降柱的上端伸入滑块座，升降柱在靠近上端的位置设有与弧形导向槽相配合的导杆；所述升降柱的下端设有支撑脚。

优选的，所述升降柱的下端通过球铰机构与支撑脚连接，所述支撑脚的底部设有电永磁吸盘。

进一步地，所述的车架主体由两个车体拼接而成，每个车体均设有多个麦克纳姆轮和多个支撑装置。

进一步地，所述车架主体的四周装有导航系统，所述的导航系统与控制系统电连接，用于实现色带导引及二维码定位。

进一步地，所述车架主体上设有多个激光定位器；车架主体的对角安装有声光警示灯和非接触式避障传感器，设置有红、黄、绿三色状态指示；车架主体的四个角设置有急停开关；车架主体的四个侧壁装有安全触边；

所述的激光定位器、声光警示灯、非接触式避障传感器、急停开关和安全触边均与控制系统电连接。

进一步地，所述的车架主体上设有工作梯。

进一步地，所述的气垫式悬挂可调AGV平台配置有一台手持遥控器，采用无线通讯方式与控制系统电连接，用于进行手动控制，实现麦克纳姆轮的全向运动和支撑装置的升降。

本发明还提供了上述气垫式AGV平台的调平操作方法，包括以下步骤：

(1)接通整个AGV平台的电源以及独立悬挂系统中气囊的气源；

(2)控制系统控制车架主体底部的支撑装置收回；

(3)通过控制面板或者手持遥控器控制整个AGV平台移动至加工站位；

(4)微调AGV平台的位置，使平台上四个激光束对准地面标识点；通过独立悬挂系统的气垫改变平台力的分布，使重心与几何中心重合；

(5)运动到位后支撑装置的升降柱伸出，通过球铰机构使支撑脚底部的电永磁吸盘贴紧地面，电永磁吸盘通电后吸附在地面上，通过摩擦角的自锁来保证平台的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的麦克纳姆轮轮组都设计由独立悬挂并且有独立的伺服电机驱动提供动力，可以实现在二维平面内任意方向移动功能，包括前进、后退、左右横行、斜行、中心回转、任意曲线移动等全向移动形式。

2、本发明在车架主体底部设置多个支撑装置，使得具备驻车制动功能，停车状态时能自动驻车。

3、本发明中，通过导航系统的视觉导航可实现色带导引及二维码定位，实现设备的自导引行驶。

4、本发明具备完善的安全防护系统，声光警示灯、急停开关和安全触边及扫描仪，可以满足工装设备安全性需求。

附图说明

图1为本发明一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台的结构示意图；

图2为本发明实施例中支撑装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中全驱麦克纳姆轮的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，包括车架主体1，车架主体1的底部设有多个麦克纳姆轮2和多个支撑装置3；车架主体1上还设有用于控制麦克纳姆轮2全向运动和支撑装置3升降运动的控制系统10，车架主体1上设有工作梯7。

本实施例中，车架主体1由两个车体拼接而成，每个车体均设有多个麦克纳姆轮和多个支撑装置。

具体的，多个麦克纳姆轮2对称安装在车架主体的底部，包括全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮。全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮均通过带气囊的独立悬挂系统安装在车架主体的底部。共有8个457mm的全驱麦克纳姆轮、4个从动麦克纳姆轮和10个支撑装置。

如图3所示，每个全驱麦克纳姆轮均设有相配合的伺服电机18和高扭矩精密减速机19；伺服电机18的输出轴与高扭矩精密减速机19通过齿轮传动连接，高扭矩精密减速机19的输出轴穿过独立悬挂系统17后与全驱麦克纳姆轮16连接；独立悬挂系统17内设置有气囊20。

如图2所示，支撑装置3包括固定在车架主体1底部的滑块座11、与滑块座一端固定的气缸12，滑块座11的内部设有与滑块111匹配的滑轨；气缸12的输出轴121与滑块111固定，用于驱动滑块111在滑块座11内滑动；滑块111的侧面设有弧形导向槽112；滑块座11的底部设有升降柱13，升降柱13的上端伸入滑块座11，升降柱13在靠近上端的位置设有与弧形导向槽112相配合的导杆113；升降柱13的下端设有支撑脚14。升降柱13的下端通过球铰机构与支撑脚14连接，支撑脚14的底部设有电永磁吸盘15。

支撑装置3安装于车架主体1的底部，可以上下伸缩，平台运动时处于收缩状态，运动到位后支撑装置的升降柱13伸出通过球铰机构贴紧地面，底部的电永磁吸盘15通电后吸附在地面上上的预焊钢板，通过摩擦角的自锁来保证平台的稳定性。电永磁吸盘15同时具备手动点按操作控制和程序控制两种模式，瞬间通电即可充磁。

车架主体1的四周装有导航系统6，导航系统6与控制系统10电连接，用于实现色带导引及二维码定位，实现平台的自导引行驶。同时，每个平台各配置有一台手持遥控器，采用无线通讯方式与控制系统10电连接，用于进行手动控制，实现麦克纳姆轮的全向运动和支撑装置3的升降。

车架主体1安装了蓄电池组为车体提供动力，电源组采用模块化设计，可以快速拆卸更换。系统配备BMS系统，进行电池管理，可以实时显示剩余电量和剩余工作时间，设有电量低压报警装置。AGV平台配置充电电缆、充电装置与漏电保护装置，车架主体侧边预留充电插座的结构，内置6米长电缆卷盘装置，实现电缆的可靠存储。

车架主体1上的电缆和气管卷盘9均为内置式布置，采用模块化设计，可以快速拆卸更换。

车架主体1上设有多个激光定位器8，在平台运行到指定位置后，使平台上四个激光束对准地面标识点。

本发明的AGV平台还设有安全系统，由安全触边、安全扫描仪5及声光警示灯4组成。在车体对角安装有三色状态指示灯，在启动、运行过程中有连续的声、光警示作用，警示音量响亮，保证操作人员清晰可辨。车体四角及手持遥控器上均设置有急停开关，在紧急情况下，按下急停开关可使设备停止动作。车体四周装有安全触边，遇阻后可输出信号，强制停车并发出警报。

AGV平台的对角装有非接触式避障传感器，可实现360°全方位覆盖检测，区域的形状任意可设置，从而使车体在运动过程中可自动检测障碍物、自动减速并刹车，保证0.5m的安全距离，从而保证车体的安全。

安全扫描仪、声光警示灯、非接触式避障传感器、急停开关和安全触边均与控制系统10电连接。

上述气垫式AGV平台的调平操作方法，包括以下步骤：

(1)接通整个AGV平台的电源以及独立悬挂系统中气囊的气源；

(2)控制系统控制车架主体底部的支撑装置收回；

(3)通过控制面板或者手持遥控器控制整个AGV平台移动至加工站位；

(4)微调AGV平台的位置，使平台上四个激光束对准地面标识点；通过独立悬挂系统的气垫改变平台力的分布，使重心与几何中心重合；

(5)运动到位后支撑装置的升降柱伸出，通过球铰机构使支撑脚底部的电永磁吸盘贴紧地面，电永磁吸盘通电后吸附在地面上，通过摩擦角的自锁来保证平台的稳定性。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，包括车架主体，所述车架主体的底部设有多个麦克纳姆轮和多个支撑装置；车架主体上设有用于控制麦克纳姆轮全向运动和支撑装置升降运动的控制系统；

所述的多个麦克纳姆轮对称安装在车架主体的底部，包括全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮，所述的全驱麦克纳姆轮和从动麦克纳姆轮均通过带气囊的独立悬挂系统安装在车架主体的底部；其中，每个全驱麦克纳姆轮均设有相配合的伺服电机和高扭矩精密减速机；伺服电机的输出轴与高扭矩精密减速机通过齿轮传动连接，高扭矩精密减速机的输出轴穿过独立悬挂系统后与全驱麦克纳姆轮连接；

所述的支撑装置包括固定在车架主体底部的滑块座、与滑块座一端固定的气缸，所述的滑块座的内部设有滑块；所述气缸的输出轴与滑块固定，用于驱动滑块在滑块座内滑动；所述滑块的侧面设有弧形导向槽；所述滑块座的底部设有升降柱，所述升降柱的上端伸入滑块座，升降柱在靠近上端的位置设有与弧形导向槽相配合的导杆；所述升降柱的下端设有支撑脚。

2.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述升降柱的下端通过球铰机构与支撑脚连接，所述支撑脚的底部设有电永磁吸盘。

3.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述的车架主体由两个车体拼接而成，每个车体均设有多个麦克纳姆轮和多个支撑装置。

4.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述车架主体的四周装有导航系统，所述的导航系统与控制系统电连接，用于实现色带导引及二维码定位。

5.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述车架主体上设有多个激光定位器；车架主体的对角安装有声光警示灯和非接触式避障传感器，设置有红、黄、绿三色状态指示；车架主体的四个角设置有急停开关；车架主体的四个侧壁装有安全触边；

所述的激光定位器、声光警示灯、非接触式避障传感器、急停开关和安全触边均与控制系统电连接。

6.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述的车架主体上设有工作梯。

7.根据权利要求1所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台，其特征在于，所述的气垫式悬挂可调AGV平台配置有一台手持遥控器，采用无线通讯方式与控制系统电连接，用于进行手动控制，实现麦克纳姆轮的全向运动和支撑装置的升降。

8.根据1～7任一所述的用于飞机大部件调姿加工的气垫式AGV平台的调平操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)接通整个AGV平台的电源以及独立悬挂系统中气囊的气源；

(2)控制系统控制车架主体底部的支撑装置收回；

(3)通过控制面板或者手持遥控器控制整个AGV平台移动至加工站位；

(4)微调AGV平台的位置，使平台上四个激光束对准地面标识点；通过独立悬挂系统的气垫改变平台力的分布，使重心与几何中心重合；

(5)运动到位后支撑装置的升降柱伸出，通过球铰机构使支撑脚底部的电永磁吸盘贴紧地面，电永磁吸盘通电后吸附在地面上，通过摩擦角的自锁来保证平台的稳定性。

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