CN113460913A - 一种适用于agv的自调整去误差装置、一种agv及其使用方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化物流领域，具体涉及AGV的机械设计和系统设计。本发明通过以下技术方案得以实现的：一种适用于AGV的自调整去误差装置，包含伸缩货叉，包含底板、控制系统、安装在所述底板上的转盘、驱动所述转盘转动的转盘驱动器和与所述转盘连接的中板，所述中板上设有导轨，所述导轨的延伸方向为水平方向且与所述伸缩货叉的出叉方向垂直；还包含平移驱动器和在所述平移驱动器的驱动下沿着所述导轨移动的上板，所述伸缩货叉安装在所述上板上且在水平方向出叉。本发明的目的是提供一种适用于AGV的自调整去误差装置、一种AGV及其使用方式，能高效存取货物，在进行存取货物精准对位时无需移动车辆本体，且在工作流程中不会产生误差堆叠现象。

Description

一种适用于AGV的自调整去误差装置、一种AGV及其使用方式

技术领域

本发明涉及自动化物流领域，具体涉及AGV的机械设计和系统设计。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)是指装备设有电磁或光学等自动导引装置的运输车，它能够沿规定的导引路径行驶。随着信息技术的进步和自动化水平的成熟，AGV的应用也愈来愈普遍，广泛应用在搬运、堆垛、物流各个领域。

如公告号为CN00.公开了一种AGV小车，AGV小车包含车体，车体上安装有自动导引装置和行走装置，其中自动导引装置可使用激光定位、GPS定位、磁条导引等技术来对车辆进行定位和导航，而行走装置可使用诸如电机、驱动轮等装置来控制车体前进。AGV小车上往往设有诸如货叉之类的载物部件，货叉在油缸的驱动下升降和侧向出叉。

该种AGV的工作流程为：首先依靠自动导引装置移动到取货位置，货叉升降、伸出，取货，再依靠导引装置移动到放货位置，货叉再次升降、伸出，放货，全程人工参与程度少，自动化程度高。然而，该种工作方式在实际工作中存在着一定的缺陷，首先，AGV在货架前停住时往往在前后方向存在一定的停位误差，此时为了更好的伸叉，就需要整车移动。而有时候当存取货的高度位置较高时，整车在高重心的情况下去移动会存在较高的风险性。

其次，现有的AGV工作流程中，存在精度误差的叠加问题，具体的，AGV在取到货物时，由于定位技术或传感器的精度问题，AGV车辆与货物之间会存在正负十毫米左右的误差，AGV车辆将货物放置在货架托盘上后，下一辆AGV来此货架托盘上取货时，同样该辆AGV与货物之间本身也会存在正负十毫米的误差，该误差与上一个误差会叠加，形成正负二十毫米的误差。随着物流流程的继续，货物与AGV的误差会因为堆叠效应而增加。

在现有技术中，为了消除误差堆叠效应，往往需要在巷道的出入口设置对位设备来以机械限位的方式消除误差堆叠。AGV需要在出巷道之前驶向对位设备，减速、停车、机械限位重新存取货，不仅大大降低AGV物流系统的速度和效率，在存在多个AGV作业时也容易在对位设备处产生拥堵甚至碰撞。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于AGV的自调整去误差装置、一种AGV及其使用方式，能高效存取货物，在进行存取货物精准对位时无需移动车辆本体，增加安全性，且在工作流程中不会产生误差堆叠现象。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种适用于AGV的自调整去误差装置，包含伸缩货叉，包含底板、控制系统、安装在所述底板上的转盘、驱动所述转盘转动的转盘驱动器和与所述转盘连接的中板，所述中板上设有导轨，所述导轨的延伸方向为水平方向且与所述伸缩货叉的出叉方向垂直；还包含平移驱动器和在所述平移驱动器的驱动下沿着所述导轨移动的上板，所述伸缩货叉安装在所述上板上且在水平方向出叉；所述中板上连接有与所述控制系统连接的视觉传感器，所述控制系统控制所述转盘驱动器和所述平移驱动器的启停。

作为本发明的优选，所述伸缩货叉在水平方向的中心线为货叉中心线L1，托盘在水平方向的中心线为托盘中心线L2，在所述伸缩货叉出叉之前，所述转盘驱动器控制所述转盘转动到L1与L2平行，所述平移驱动器控制所述上板移动至L1与L2重合。

作为本发明的优选，所述视觉传感器为3D视觉扫描器，所述托盘上开设有定位孔洞，所述控制系统中存储有预设的定位孔洞视觉数据。

一种AGV，包含适用于AGV的自调整去误差装置，还包含车体，其特征在于：所述车体上设有用于驱动所述底板升降的举升装置，所述车体上设有行走装置，该种AGV还包含用于检测所述伸缩货叉高度位置的高度传感器。

作为本发明的优选，所述导轨的延伸方向为所述车体的长度方向，所述伸缩货叉的出叉方向为所述车体的宽度方向。

作为本发明的优选，所述行走装置包含六个轮体，为四个万向轮和两个驱动轮，四个所述万向轮分布在所述车体的四角，在所述车体长度方向上的两个所述万向轮之间设有一个驱动轮。

作为本发明的优选，两个所述驱动轮与所述车体固定连接，四个所述万向轮通过纵向浮动机构与所述车体连接。

作为本发明的优选，四个所述万向轮与所述车体固定连接，两个所述驱动轮通过纵向浮动机构与所述车体连接。

作为本发明的优选，所述行走装置包含三组轮体铰接组，所述轮体轮体铰接组包含铰接轴和以所述铰接轴转动连接的铰支座，所述铰接座两端各连接一个轮体。

作为本发明的优选，所述车体包含在水平方向延伸的底盘和在竖直方向延伸的门架，所述门架为两个，包含门架一和门架二；在所述车体的长度方向上，所述伸缩货叉位于所述门架一和门架二之间。

作为本发明的优选，所述举升装置为两套，分别安装在所述门架一和所述门架二上，每套所述升降装置均包含升降油缸，两个所述升降油缸之间连接有比例调速液压同步系统，所述比例调速液压同步系统用于两套举升装置同步举升。

一种AGV的使用方式，其特征在于，包含如下步骤：

S01、角度确定步骤；

所述控制系统通过所述视觉传感器的视觉捕捉画面，测算出当前所述伸缩货叉与托盘之间的倾斜角度；

S02、角度校正步骤；

所述控制系统通过控制所述转盘驱动器工作，转动所述转盘，将所述伸缩货叉与托盘之间的角度调整校正为预设角度；

S03、前后位置确定步骤；

所述控制系统通过所述视觉传感器的视觉捕捉画面，测算出当前所述伸缩货叉与托盘在AGV车身长度方向的间距值；

S04、前后位置校正步骤；

所述控制系统通过控制所述平移驱动器工作，将所述伸缩货叉与托盘在AGV车身长度方向的间距值为预设间距值；

S05、出叉步骤；

所述伸缩货叉伸出，进行取货或卸货操作。

作为本发明的优选，所述伸缩货叉在水平方向的中心线为货叉中心线L1，托盘在水平方向的中心线为托盘中心线L2，在所述S02步骤中，所述转盘驱动器控制所述转盘转动到L1与L2平行。

作为本发明的优选，在所述S04步骤中，所述平移驱动器控制所述上板移动至L1与L2重合。

作为本发明的优选，在所述S01之前，还包含高度调整步骤，所述控制系统通过高度传感器的数值，控制所述举升装置起升到指定高度位置。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、该种角度和举例的调整过程，车体本身是不动的，无需像现有技术中一样依靠驱动轮转向、走动来实现。这就避免了在AGV处于高位时行驶调整，极大地增加了安全性。

2、不管是取货还是放货，伸缩货叉都对托盘进行了重新对位。即这个时候的误差只为一次性误差，即托盘和货物之前在放置时存在的误差，且这个误差不会在实际工作中进行叠加。

3、该误差的消除是AGV在存取货时的对位动作中消除的，无需像现有技术中在巷道的进口和出口上增设机械限位装置，即节省了成本，又加强了效率，不会出现AGV在机械限位装置处排队等位的现场。

4、双门架的空间布置方案一方面，实现车身重心的更加稳定，另一方面，使得伸缩货叉的举升效果更为平稳，从而实现更大的载荷性能。

5、行走装置采用了六轮体三点的设置方案，这三个点无论地面情况如何，均能与地面接触，不会出现轮子悬空的现象。

附图说明：

图1是实施例一的示意图；

图2是图1中的自调整去误差装置的示意图；

图3是AGV在位置调整前的俯视图；

图4是AGV在位置调整后的俯视图。

图中：

L1、货叉中心线，L2、托盘中心线，S、间距，1、车体，11、底盘，12、门架，121、门架一，122、门架二，2、举升装置，3、伸缩货叉，41、转盘，42、中板，43、上板，44、导轨，45、转盘驱动器，46、底板，51、视觉传感器，平移驱动器，8、行走装置。

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AGV及其使用方式，AGV的硬件结构如图1所示，包含车体1，车体1包含底盘11和门架12。底盘11上设有行走装置8，用于车辆的行走、转向等功能。门架12在竖直方向延伸，在本案中，使用了双门架对位设计。门架12为两个，按车身长度方向一前一后设置，而整个伸缩货叉3则被配置在两个门架12之间。每个门架12上均设有举升装置2，一前一后共同实现伸缩货叉3的举升。这样的空间布置方案一方面，实现车身重心的更加稳定，另一方面，使得伸缩货叉3的举升效果更为平稳，从而实现更大的载荷性能。

在本实施例中，举升装置2可选用现有技术中的成熟举升产品，例如油缸、齿轮、齿条的驱动组合。在本案中，由于是门架一121和门架二122上各有一套油缸，则两套油缸可使用现有技术中的液压同步装置来实现同步举升。例如比例调速液压同步系统，该种同步系统往往包含位移传感器、控制器、比例调速阀、电磁阀等部件，来提升两个油缸的同步性，从而使得伸缩货叉3的前后端升降速度相同，提升货物运输的安全性。比例调速液压同步系统为现有技术内容，此处不再赘述。

在本案中，行走装置8使用了六轮体的设置方案，即一共6个轮体，分别为四个万向轮和两个驱动轮。其中，四个万向轮设置在底盘11的四角位置，而两个驱动轮设置在长度方向上的两个万向轮之间。较佳的，两个驱动轮设置在底盘11的长度方向上的中轴线上，对称放置两侧，每个驱动轮均安装有独立的驱动电机和减速机。

本案中，给六个轮体使用了三点式连接方案。具体的，行走装置6包含三组轮体铰接组，轮体铰接组包含铰接轴和以所述铰接轴转动连接的铰支座，铰接座两端各连接一个轮体。在这样的方案下，铰接组A为一个驱动轮和一个万向轮，铰接组B为一个驱动轮和一个万向轮，铰接组C为两个万向轮。通过这样的设置，原本的两个驱动轮和四个万向轮，共计六个点，这六个点在行驶过程中由于地面不平整的原因会有部分轮子悬空的情况。但在本技术方案中，六个点通过铰支结构相互铰接，六个点实质上变成了三个点，即铰接组ABC各一个点，三点确定一个平面。在实际使用中，这三个点无论地面情况如何，均能与地面接触，不会出现轮子悬空的现象。

首先，AGV进入导航和定位步骤，AGV根据车体1上安装的定位和导航装置，行驶到指定位置。定位和导航装置为现有技术内容，如磁条导引、激光导引，实现AGV的自动行驶。在实际车间中，设置有多个货架，相邻的货架之间设置有供AGV行驶的巷道。货架往往有多层，每层上摆放有托盘，托盘上放置着货物。AGV最终就是要对托盘上的货物进行操作。此时AGV行驶到巷道中指定位置后停车，随后举升装置2作用，将伸缩货叉3举升到指定高度。高度通过安装在车体上的高度传感器来检测实现，高度传感器可以选用现有技术中的成熟产品，如拉线开关。AGV的车体1上安装有AGV控制系统，控制系统为现有技术内容，包含控制芯片、存储装置、通讯设备等，控制系统接受车间内总控的调度和管理，接受货运任务。AGV将伸缩货叉3举升到指定高度时，车体上的AGV控制系统控制举升装置2停止举升。

在现有技术中，此时若AGV的车体角度不精准或者位置停位不精准，需要AGV整车转动来实现更好的对位。而在本案中，则采用了AGV原地自调整的技术方案。

具体的，如图2所示，包含底板46，举升装置2的输出端（例如链条）与底板46连接，带动底板46升降。在底盘46上安装有转盘41和转盘驱动器45，转盘驱动器45可以为液压马达或电机，驱动转盘41转动。转盘41连接着中板42，中板42随之转动。

中板42上设有导轨44，导轨在水平方向延伸，且在AGV车身的长度方向延伸。上板43在平移驱动器的驱动下沿着导轨44滑动。平移驱动器可以选用现有技术中的油缸，通过控制油缸进油来控制上板43的前后移动。而伸缩货叉3则安装在上板43，伸缩货叉3可选用现有技术中的水平双侧出叉的产品，其出叉方向与导轨44垂直。

具体的原地自调整的步骤如下，S01，角度确定步骤。在上板43上设有视觉传感器51，视觉传感器51可选用现有技术中的3D视觉传感器，其可以依靠机器视觉来判断当前角度是否正确。例如，以托盘为参照物，在托盘上可设若干定位孔。而在AGV控制系统中的存储器内存储有正对角度时的定位孔数据信息。控制系统通过3D视觉传感器拍照扫描得到的图像和点云信息进行托盘孔位识别，并与存储器内存储的数据信息进行匹配，计算得出当前的角度偏差。

如图3所示，图3右侧的为托盘，左侧的即为AGV。伸缩货叉3在水平方向的中心线为货叉中心线L1，托盘在水平方向的中心线为托盘中心线L2，现L1和L2之间的夹角即为θ。该θ，控制系统通过3D视觉传感器和程序计算得到。该软件计算算法为机器视觉现有技术内容，此处不再赘述。

S02，角度校正步骤。此时控制系统通过控制所述转盘驱动器45工作，转动转盘3，将所述伸缩货叉3与托盘之间的角度调整校正为预设角度；即使得L1和L2平行，θ为0°。具体的，转盘3上的回转支承一端由液压马达提供动力，一端连接编码器，编码器测算的角度然后反馈至控制系统，控制系统实施将3D视觉传感器得到的视觉数据与内部存储的数据进行比较，直至调整L1和L2平行。

S03, 前后位置确定步骤。原理与S01相同，此时控制系统同样将3D视觉传感器得到的视觉数据与内部存储的数据进行比较，此时要得到的是L1和L2之间的间距值，即图3中的S。

S04，前后位置校正步骤。此时控制系统通过控制所述平移驱动器工作，将所述伸缩货叉3与托盘在AGV车身长度方向的间距值为预设间距值。即通过控制油缸实现上板43相对导轨44移动。进一步的，上板43上还可以加装现有技术中的电子尺。电子尺实时反馈平移距离至控制系统，直至L1和L2之间的间距为0，即S为0，双线重合。

至此，AGV车体的角度和位置都已调整完毕。综上所述，首先，该种角度和举例的调整过程，车体1本身是不动的，无需像现有技术中一样依靠驱动轮转向、走动来实现。这就避免了在AGV处于高位时行驶调整，极大地增加了安全性。进一步的，现有技术中，由于AGV车体本身装配的往往是万向轮，此时若车体行驶调整则会产生车体的摆动，车身没办法进行很细微的位置或角度调整。其次，不管是取货还是放货，伸缩货叉3都对托盘进行了重新对位。即这个时候的误差只为一次性误差，即托盘和货物之前在放置时存在的误差，且这个误差不会在实际工作中进行叠加，不会存在现有技术中，原本正负10毫米的误差随着工作次数的增加会被叠加到正负80毫米、正负90毫米甚至更高的误差。第三，该误差的消除是AGV在存取货时的对位动作中消除的，无需像现有技术中在巷道的进口和出口上增设机械限位装置，即节省了成本，又加强了效率，不会出现AGV在机械限位装置处排队等位的现场。

随后，进入S05，出叉步骤，伸缩货叉3正常出叉，正常进行取货或者卸货。图4即为AGV姿态调整完毕后，伸缩货叉3伸出时的示意图。

实施例2，与实施例1不同的是行走装置8的具体实现方式不同，在本实施例中，两个驱动轮与车体1固定连接，四个万向轮通过纵向浮动机构与车体1连接。纵向浮动机构可包含弹簧之类的弹性部件，允许万向轮在竖直方向浮动位移。

实施例3，与实施例1的不同同样是行走装置8的具体实现方式不同，在本实施例中，四个万向轮与车体1固定连接，两个驱动轮通过纵向浮动机构与车体1连接。

Claims (15)

1.一种适用于AGV的自调整去误差装置，包含伸缩货叉（3）和用于检测所述伸缩货叉（3）高度位置的高度传感器，其特征在于：包含底板（46）、控制系统、安装在所述底板（46）上的转盘（41）、驱动所述转盘（41）转动的转盘驱动器（45）和与所述转盘（41）连接的中板（42），所述中板（42）上设有导轨（44），所述导轨（44）的延伸方向为水平方向且与所述伸缩货叉（3）的出叉方向垂直； 还包含平移驱动器和在所述平移驱动器的驱动下沿着所述导轨（44）移动的上板（43），所述伸缩货叉（3）安装在所述上板（43）上且在水平方向出叉； 所述中板（42）上连接有与所述控制系统连接的视觉传感器（51），所述控制系统控制所述转盘驱动器（45）和所述平移驱动器的启停。

2.根据权利要求1所述的一种适用于AGV的自调整去误差装置，其特征在于： 所述伸缩货叉（3）在水平方向的中心线为货叉中心线L1，托盘在水平方向的中心线为托盘中心线L2，在所述伸缩货叉（3）出叉之前，所述转盘驱动器（45）控制所述转盘（41）转动到L1与L2平行，所述平移驱动器控制所述上板（43）移动至L1与L2重合。

3.根据权利要求2所述的一种适用于AGV的自调整去误差装置，其特征在于：所述视觉传感器（51）为3D视觉扫描器，所述托盘上开设有定位孔洞，所述控制系统中存储有预设的定位孔洞视觉数据。

4.一种AGV，包含根据权利要求1或2或3所述的适用于AGV的自调整去误差装置，还包含车体（1），其特征在于：所述车体（1）上设有用于驱动所述底板（46）升降的举升装置（2），所述车体（1）上设有行走装置（6），该种AGV还包含用于检测所述伸缩货叉（3）高度位置的高度传感器。

5.根据权利要求4所述的一种AGV，其特征在于：所述导轨（44）的延伸方向为所述车体（1）的长度方向，所述伸缩货叉（3）的出叉方向为所述车体（1）的宽度方向。

6.根据权利要求4所述的一种AGV，其特征在于：所述行走装置（8）包含六个轮体，为四个万向轮和两个驱动轮，四个所述万向轮分布在所述车体（1）的四角，在所述车体（1）长度方向上的两个所述万向轮之间设有一个驱动轮。

7.根据权利要求6所述的一种AGV，其特征在于：两个所述驱动轮与所述车体（1）固定连接，四个所述万向轮通过纵向浮动机构与所述车体（1）连接。

8.根据权利要求6所述的一种AGV，其特征在于：四个所述万向轮与所述车体（1）固定连接，两个所述驱动轮通过纵向浮动机构与所述车体（1）连接。

9.根据权利要求6所述的一种AGV，其特征在于：所述行走装置（6）包含三组轮体铰接组，所述轮体铰接组包含铰接轴和以所述铰接轴转动连接的铰支座，所述铰接座两端各连接一个轮体。

10.根据权利要求4所述的一种AGV，其特征在于：所述车体（1）包含在水平方向延伸的底盘（11）和在竖直方向延伸的门架（12），所述门架（12）为两个，包含门架一（121）和门架二（122）；在所述车体（1）的长度方向上，所述伸缩货叉（3）位于所述门架一（121）和门架二（122）之间。

11.根据权利要求10所述的一种AGV，其特征在于：所述举升装置（2）为两套，分别安装在所述门架一（121）和所述门架二（122）上，每套所述升降装置（2）均包含升降油缸，两个所述升降油缸之间连接有比例调速液压同步系统，所述比例调速液压同步系统用于两套举升装置（2）同步举升。

12.一种根据权利要求4-11任意一项所述的AGV的使用方式，其特征在于，包含如下步骤： S01、角度确定步骤； 所述控制系统通过所述视觉传感器（51）的视觉捕捉画面，测算出当前所述伸缩货叉（3）与托盘之间的倾斜角度； S02、角度校正步骤； 所述控制系统通过控制所述转盘驱动器（45）工作，转动所述转盘（3），将所述伸缩货叉（3）与托盘之间的角度调整校正为预设角度； S03、前后位置确定步骤； 所述控制系统通过所述视觉传感器（51）的视觉捕捉画面，测算出当前所述伸缩货叉（3）与托盘在AGV车身长度方向的间距值； S04、前后位置校正步骤； 所述控制系统通过控制所述平移驱动器工作，将所述伸缩货叉（3）与托盘在AGV车身长度方向的间距值为预设间距值；

S05、出叉步骤； 所述伸缩货叉（3）伸出，进行取货或卸货操作。

13.根据权利要求12所述的一种AGV的使用方式，其特征在于，所述伸缩货叉（3）在水平方向的中心线为货叉中心线L1，托盘在水平方向的中心线为托盘中心线L2，在所述S02步骤中，所述转盘驱动器（45）控制所述转盘（41）转动到L1与L2平行。

14.根据权利要求13所述的一种AGV的使用方式，其特征在于，在所述S04步骤中，所述平移驱动器控制所述上板（43）移动至L1与L2重合。

15.根据权利要求12所述的一种AGV的使用方式，其特征在于，在所述S01之前，还包含高度调整步骤，所述控制系统通过高度传感器的数值，控制所述举升装置（2）起升到指定高度位置。

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