CN113200478A - 一种双向agv及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物流服务技术领域，具体涉及双向AGV的结构设计和控制方法。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种双向AGV，包含车体，所述车体包含车厢与门架；该种双向AGV还包含升降装置、在所述升降装置的驱动下相对所述门架升降的升降台，所述升降台包含主座、货叉驱动装置和在所述货叉驱动装置的驱动下出叉的货叉，所述货叉的出叉方向为相对所述主座双向侧向出叉，所述主座上安装有用于检测托盘是否正确放置在货架上的托盘检测传感器和用于检测所述货叉上装载的货物是否侧向超位的侧出位感应器。本发明的目的是提供一种双向AGV及其使用方法，AGV取货放货控制精准，自动化程度高，安全性可控程度高，降低货物和AGV车的倾翻风险。

Description

一种双向AGV及其使用方法

技术领域

本发明涉及物流服务技术领域，具体涉及双向AGV的结构设计和控制方法。

背景技术

随着我国经济发展水平的提高及消费品数量提升，对配套物流服务提出了更高的要求，为保证物流服务的质量与效率，物流服务商逐步开始研发智能物流系统并引入智能物流设备。

智能物流系统往往在工作环境中布置有若干个货架，相邻的货架之间形成巷道，AGV设备在巷道中行走，并通过安装在AGV上的导航系统、定位系统等智能设备进行自动驾驶和自动导引。

如公开号为CN201811639068.9的中国专利文件公开了一种AGV机器人，该种AGV机器人包含行走结构、机器人本体和机械手，机械手可在竖直方向和水平方向移动，从而进行放料和取料操作。

该种AGV机器人能依靠成熟的导航和定位装置实现自动行走，提升自动化程度，机械手的设置能降低工人搬运的劳动强度。然而，在实际作业过程中存在一定的缺陷：首先，货架上往往布置有众多货物，排布密集，在AGV机器人取货和放货过程中容易与相邻的货物触碰，从而造成货物倾翻的不良结果。其次，货物往往重量重，体积大，在取货放货时若是放置不稳，不仅货物容易掉落，AGV车本身也会由于重心偏移的原因发生倾翻。第三，货架上布置有诸多存货位置，机械手需要在不同的存货位置上进行存货取货，而存货位置的空位/满位状态往往保存于系统的数据库中，数据库中的实时记录与现场实际情况有时会有出入，这就容易造成机械手的错误存货取货操作，从而造成货物掉落、货架损坏甚至倾倒等情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向AGV及其使用方法，AGV取货放货控制精准，自动化程度高，安全性可控程度高，降低货物和AGV车的倾翻风险。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种双向AGV，包含车体，所述车体包含车厢与门架；该种双向AGV还包含升降装置、在所述升降装置的驱动下相对所述门架升降的升降台，所述升降台包含主座、货叉驱动装置和在所述货叉驱动装置的驱动下出叉的货叉，所述货叉的出叉方向为相对所述主座双向侧向出叉，所述主座上安装有用于检测托盘是否正确放置在货架上的托盘检测传感器和用于检测所述货叉上装载的货物是否侧向超位的侧出位感应器。

作为本发明的优选，所述主座包含在水平方向延伸的导轨，所述货叉相对所述导轨滑动，所述侧出位感应器数量为两个，分别安装在所述导轨的两侧。

作为本发明的优选，所述侧出位感应器为声波感应器或光电感应器，检测方向为竖直方向。

作为本发明的优选，所述托盘检测传感器为声波感应器或光电感应器，数量为两个，检测方向为水平方向。

作为本发明的优选，还包含用于检测货叉出叉后是否正确居中回位的回正感应器，所述回正感应器安装在所述主座上。

作为本发明的优选，所述回正感应器为微动开关，所述货叉上设有与所述微动开关匹配的检测片。

作为本发明的优选，还包含用于检测所述货叉上载重情况的压力传感器。

作为本发明的优选，所述升降装置为液压升降装置，所述货叉驱动装置包含液压马达。

作为本发明的优选，所述压力传感器为液压压力传感器，所述液压压力传感器安装在所述液压升降装置的油箱或油管中。

作为本发明的优选，所述主座侧面安装有侧摄像头，所述车体上安装有与所述侧摄像头匹配的显示屏。

作为本发明的优选，所述车体上安装有避障扫描器。

作为本发明的优选，所述车厢内腔中安装有电池箱，所述车厢包含有位于车辆底部的底板，在所述电池箱与所述底板之间的区域为用于配置配重的配重置放区。

作为本发明的优选，所述车厢中配置有用于便于所述电池箱移动的辊筒。

一种双向AGV的使用方法，包含如下步骤：

S01、位置确认步骤；

所述托盘检测传感器侧向检测，检测货架上的托盘是否正确放置；

S02、取货步骤；

若托盘放置正确，所述货叉侧向伸出，取到货物；

S03、回位步骤；

所述货叉侧向回位；

S04、货物侧出位确认步骤；

所述侧出位感应器在竖直方向检测，检测所述货叉上的货物是否在侧方向上超出了预设的位置；

S05、行走步骤；

若货物无侧出位情况，AGV行走，运走货物。

作为本发明的优选，该种AGV包含用于检测所述货叉上载重情况的压力传感器，在所述S02步骤中还包含取货检测步骤，在该步骤中，所述货叉取货后升起，根据所述压力传感器的数值，车辆控制系统确认是否成功取到货物。

作为本发明的优选，该种AGV包含用于检测货叉出叉后是否正确居中回位的回正感应器，在所述S03步骤中还包含回正确认步骤，在该步骤中，所述货叉若正确回正居中，则会被回正感应器捕捉到，根据所述回正感应器的信号，车辆控制系统确认所述货叉是否正确回正到位。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、AGV作业过程全程无人工操作，即使是出叉存取货物的环节，也无需人工控制，增加AGV车辆的自动化程度和智能化程度，提升效率。

2、通过侧出位感应器和托盘检测传感器的配合，确保出叉过程中托盘到位，货物装载精准，提升车辆存取货物过程中的安全性，减少安全事故。

3、增设压力传感器，若货物过重，超过安全负载阈值可触发出错信息，暂停下一步骤，只有当压力传感器检测到的数值在预设范围内，视为正常取货，进入下一步骤。

4、增设回正感应器，回正感应器感应到检测片，视为正确回正后，才进入下一步骤，进一步提升AGV作业过程中的安全性。

5、对于配重的设置方式进行了优化，不仅增加了车辆整体的安全和稳定性，还减小了车辆的长度尺寸，优化了转弯半径。

附图说明

图1为实施例1的示意图；

图2是图1的另一个方向的示意图；

图3为图2中的A处的放大示意图；

图4是车厢隐藏外部面板后的示意图。

图中，11、车体，111、车厢，1111、底板，112、门架，12、升降装置，13、升降台，131、主座，1311、导轨，132、货叉，2、侧摄像头，3、货叉驱动装置，31、液压马达，32、联轴器，4、侧出位感应器，5、回正感应器，6、托盘检测传感器，71、电池箱，72、配重置放区，81、显示屏，82、避障扫描器， 9、托盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，一种双向AGV及其使用方法，如图1所示，该种双向AGV包含车体11，车体11包含主体部分即车厢111和在竖直方向延伸的门架112，升降台13滑动安装在门架112上，且在升降装置12的驱动下在竖直方向升降。升降装置12可直接选用任意一种现有技术中的驱动方式和传动结构，例如液压、驱动电机、链轮链条等，在本实施例中，升降装置12采用了液压装置作为驱动，匹配链轮链条来实现升降台13的升降。

车体11的底部连接有行走装置，行走装置包含有驱动轮、平衡轮、转向轮等轮体，来实现车辆的行进和转弯。车体11上还设置有定位装置和导引装置。定位装置可采用现有技术中的GPS定位，导引装置可采用现有技术中的磁道导引，激光导引等导引技术。

如图2和图3所示，升降台13包含主座131，主座131上包含有导轨1311，导轨1311的数量按照具体的AGV车辆型号而定，在本实施例中，导轨1311为两个，在AGV车辆的宽度方向水平延伸。主座131上设有货叉驱动装置3，该种驱动装置也可直接选用任意一种现有技术中的驱动方式，在本实施例中，货叉驱动装置3包含了液压马达31，这样的好处是可以与升降装置12共用液压系统和相关部件，达到集成度高，减少部件，控制成本的目的。液压马达31可通过现有技术的常见传动部件，例如转轴、齿轮、齿条的配合来驱动货叉132移动。货叉132的数量与导轨1311匹配，在本实施例中同样为两个，可相对导轨1311在AGV车辆宽度方向双向出叉（下文简称为左右方向）。如图3所示，为了实现两个货叉132出叉速度的同步性，增设了联轴器32，使得两个货叉132同步出叉。

在本案中，AGV车辆对其自动运行进行了全新的设定，使得AGV车辆在取货放货过程中能做到精准出叉，实时检测，大大降低货物和自身的侧倾风险，提升安全性，且整个过程中无人工参与，自动化程度高。

具体的，以AGV车辆取货为例，其工作步骤如下：

与现有技术相同，车辆在导引装置和定位装置的作用下在工作环境中行走。工作环境往往包含多个货架，每个货架上存放着诸多托盘，货物放置在托盘上。相邻的货架之间存在巷道，AGV车辆在巷道中行走。远程调度系统分配任务通过无线网络发送给该AGV车辆，AGV行走到指定位置中停下，随后，通过升降装置12的运作将升降台13提升至合适高度。

之后，与现有技术不同，进入S01位置确认步骤。具体的，如图3所示，在主座131上设有托盘检测传感器6，其可以为声波传感器或光电传感器。在货架上放置有托盘9，托盘检测传感器6用于检测托盘9是否放置，且是否以正确的角度、朝向、位置进行放置。具体的检测匹配方式本领域技术人员可自行设计，例如，托盘9上开设有空槽，托盘检测传感器6为光电传感器，在正确放置的情况下，光电传感器发射的光路不会被遮挡，若没有被正确放置，例如托盘9侧移，转向，角度存在偏差等情况，光电传感器的光路会被遮挡。

若托盘9位置出错，则可触发出错信号，若托盘9位置正确，则进入下一步骤，S02、取货步骤。货叉13侧向伸出，取到货物。根据具体的工作环境，用户可以设定此处是只取货物还是取货物连带托盘，可以通过托盘的形状和货叉的匹配程度来实现。

取货之后，进入S03回位步骤，货叉132在货叉驱动装置3的驱动下收回，回到居中的原始状态。此时进入本实施例的一个关键步骤，即S04、货物侧出位确认步骤。如图3所示，在导轨1311的左右两侧，各设置一个侧出位感应器4，其同样可以为光电传感器或超声波传感器。与托盘检测传感器6不同的是，侧出位感应器4的检测方向为竖直方向，其作用是检测货物相对主座131在左右侧向上的位置。若货物正确放置（如正常居中放置），此时，侧出位感应器4的光路不会被货物遮挡，若货物未被正确放置（如货物偏向一侧），此时，侧出位感应器4的光路被货物遮挡，视为货物未被正确放置。若货物未被正确放置，一方面由于重心不稳，货物很容易翻出AGV，另一方面，现代工作环境往往是窄巷道，相邻货架之间的距离较小，货物未被正确放置的情况下，AGV行走过程中，货物容易与相邻的货架发生干涉碰撞。若侧出位感应器4检测到了货物未被正确放置，则触发出错提示，且不进入下一步骤，若货物正确放置，则进入下一步骤，S05，行走步骤； AGV行走，运走货物。

通过以上技术方案，一方面，全程无人工操作，即使是出叉存取货物的环节，也无需人工控制，大大增加AGV车辆的自动化程度和智能化程度，提升效率。另一方面，通过侧出位感应器4和托盘检测传感器6的配合，确保出叉过程中托盘到位，货物装载精准，大大提升车辆存取货物过程中的安全性，减少安全事故。

实施例2：一种双向AGV及其使用方法，与实施例1的区别是，增加了压力传感器。压力传感器的作用是用来感应货叉132上的压力值，从而判断货叉132是否正确装载到了货物。压力传感器可以有多种实现形式，例如，研发人员可以直接在货叉132上安装若干个现有技术中的压力感应器，在本实施例中，压力传感器为液压传感器，安装在升降装置12的液压系统中，例如，液压系统的油箱或者油路中。

这样的好处是，一方面，避免由于货物的位置的不同造成的压力值误差，另一方面，安装在液压系统中不易损坏，利于感应器的使用寿命。

在S02取货步骤中，压力传感器检测货物重量，研发人员可在此处根据实际情况设定不同的应对策略。例如，若货物过重，超过安全负载阈值可触发出错信息，暂停下一步骤；若压力传感器没有检测到对应重量则视为未正常取到货物，触发出错信息，暂停下一步骤。只有当压力传感器检测到的数值在预设范围内，视为正常取货，进入下一步骤。

实施例3，与实施例1的区别是增设了回正感应器5。如图3所示，在导轨1311的对应位置上安装回正感应器5。回正感应器5可为微动开关，而在货叉132的下表面上增设检测片。当货叉132回正时，检测片与微动开关接触，触发回正信号。在该实施例中，在S03回位步骤中，只有回正感应器5感应到检测片，视为正确回正后，才进入下一步骤，否则同样进入系统报错。

实施例4，与实施例1的区别是增设了手动模式。如图2和图3所示，在升降台13的侧端设有侧摄像头2，用于拍摄侧面的视频画面，该画面在车体11上的显示屏81实时显示。用户可通过显示屏81的画面利用手柄之类的操作装置手动操作货叉132的动作。

手动模式的增加一方面使得在部分场合下，部分感应器出错时，可支持工作人员临时手动操作。另一方面是当AGV进入一个新的工作环境，需要对其各个参数进行初始化调试，在这个过程中利用手动模式获得的参数更为精准。

实施例5，与实施例1的区别是对AGV车辆的配重方案进一步做了更改。在现有技术中，货叉132侧向出叉，装载货物，由于货物体积大，重量重，货叉侧向出叉的时刻整个车辆的重心会向侧面倾斜，容易造成重心不稳或者侧翻。于是往往会增设支撑腿，支撑腿往出叉方向同向伸出，增加支撑性。然而这样的技术方案存在两方面缺陷：一方面，支撑腿的伸出与缩回，增加了操作时间，大大降低了AGV的工作效率。另一方面，由于支撑腿的存在，车身的总体长度在设计时不得不增加，而这就造成了车辆更大的转弯半径，这对于需要在窄巷道工作的AGV车来说，较为不便。

如图4所示，在本案中，在车厢111的底面设有底板1111。车厢111内设有容腔用于放置电池箱71，车厢111中还安装有多个辊筒，便于电池箱71的移动。在电池箱71和辊筒的下部，在底板1111的上部，这部分空间为配重置放区72，用于存放配重。这样的好处有两个方面，首先，配重存放在电池箱71下部，不额外占据车辆长度方向的空间，有利于车辆总长度的优化，利于转弯半径的控制。其次，配重存放在电池箱71和底板1111之间，有着更小的离地高度，更靠近地面，使得整个AGV车辆重心下沉，拥有更好的车辆稳定性，进一步提高车辆使用安全。

Claims (16)

1.一种双向AGV，包含车体（11），所述车体（11）包含车厢（111）与门架（112）；该种双向AGV还包含升降装置（12）、在所述升降装置（12）的驱动下相对所述门架（112）升降的升降台（13），所述升降台（13）包含主座（131）、货叉驱动装置（3）和在所述货叉驱动装置（3）的驱动下出叉的货叉（132），其特征在于： 所述货叉（132）的出叉方向为相对所述主座（131）双向侧向出叉，所述主座（131）上安装有用于检测托盘是否正确放置的托盘检测传感器（6）和用于检测所述货叉（132）上装载的货物是否侧向超位的侧出位感应器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：所述主座（131）包含在水平方向延伸的导轨（1311），所述货叉（132）相对所述导轨（1311）滑动，所述侧出位感应器（4）数量为两个，分别安装在所述导轨（1311）的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种双向AGV，其特征在于：所述侧出位感应器（4）为声波感应器或红外感应器或激光感应器，检测方向为竖直方向。

4.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：所述托盘检测传感器（6）为声波感应器或红外感应器或激光感应器，数量为两个，检测方向为水平方向。

5.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：还包含用于检测货叉（132）出叉后是否正确居中回位的回正感应器（5），所述回正感应器（5）安装在所述主座（131）上。

6.根据权利要求5所述的一种双向AGV，其特征在于：所述回正感应器（5）为微动开关或接近开关，所述货叉（132）上设有与所述微动开关匹配的检测片。

7.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：还包含用于检测所述货叉（132）上载重情况的压力传感器。

8.根据权利要求7所述的一种双向AGV，其特征在于：所述升降装置（12）为液压升降装置，所述货叉驱动装置（3）包含液压马达（31）。

9.根据权利要求8所述的一种双向AGV，其特征在于：所述压力传感器为液压压力传感器，所述液压压力传感器安装在所述液压升降装置的油箱或油管中。

10.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：所述主座（131）侧面安装有侧摄像头（2），所述车体（11）上安装有与所述侧摄像头（2）匹配的显示屏（81）。

11.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：所述车体（11）上安装有避障扫描器（82）。

12.根据权利要求1所述的一种双向AGV，其特征在于：所述车厢（111）内腔中安装有电池箱（71），所述车厢（111）包含有位于车辆底部的底板（1111），在所述电池箱（71）与所述底板（1111）之间的区域为用于配置配重的配重置放区（72）。

13.根据权利要求12所述的一种双向AGV，其特征在于：所述车厢（111）中配置有用于便于所述电池箱（71）移动的辊筒。

14.一种如权利要求1-13任意一项所述的双向AGV的使用方法，其特征在于，包含如下步骤： S01、位置确认步骤； 所述托盘检测传感器（6）侧向检测，检测货架上的托盘是否正确放置； S02、取货步骤； 若托盘放置正确，所述货叉（132）侧向伸出，取到货物； S03、回位步骤； 所述货叉（132）侧向回位； S04、货物侧出位确认步骤； 所述侧出位感应器（4）在竖直方向检测，检测所述货叉（132）上的货物是否在侧方向上超出了预设的位置； S05、行走步骤； 若货物无侧出位情况，AGV行走，运走货物。

15.根据权利要求14所述的一种双向AGV的使用方法，其特征在于：该种AGV包含用于检测所述货叉（132）上载重情况的压力传感器，在所述S02步骤中还包含取货检测步骤，在该步骤中，所述货叉（132）取货后升起，根据所述压力传感器的数值，车辆控制系统确认是否成功取到货物。

16.根据权利要求14所述的一种双向AGV的使用方法，其特征在于：该种AGV包含用于检测货叉（132）出叉后是否正确居中回位的回正感应器（5），在所述S03步骤中还包含回正确认步骤，在该步骤中，所述货叉（132）若正确回正居中，则会被回正感应器（5）捕捉到，根据所述回正感应器（5）的信号，车辆控制系统确认所述货叉（132）是否正确回正到位。

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