CN114455508A - 一种agv举升高精度停位装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种AGV举升高精度停位装置，包括货叉、提升架、门架、液压油缸、电动缸、货叉高度测量装置、驱动控制系统；所述提升架同门架之间、货叉同提升架之间可滑动连接，所述提升架在液压油缸的作用下上下往复运动；所述货叉在电动缸的作用下上下往复运动；所述货叉高度测量装置用以测量货叉所处高度，设置在货叉下方的门架上。本发明提供一种柔性，能极大范围控制货叉停位高精度的装置及控制方法。通过电缸的使用解决货叉低速举升中液压低速高功率运转可能存在烧坏电机的问题；另外由于电缸控制精度高于液压缸，可以在举升时直接精准到达目标高度，简化步骤，缩短时间，提高货叉举升停位的精度。

Description

一种AGV举升高精度停位装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及具有自动导引功能的工业搬运车辆领域，尤其涉及一种AGV举升高精度停位装置及其控制方法。

背景技术

工业搬运车辆领域是指用于短途搬运物品的无轨车辆，又称工业车辆，是广泛应用的物料搬运机械，包括手推车、牵引车和拖车、起升车辆、电动搬运车、内燃搬运车和无人驾驶搬运车等。随着各产业自动化、智能水平提升，具有自动导引功能的工业搬运车辆得到越来越广泛的应用，典型的具有自动导引功能的工业搬运车辆如AGV。AGV(AutomatedGuided VeH1cle)指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。一般可通过电脑来控制其行进路径以及行为，在该类设备的使用场景内对安全性、精确性要求较高，比如高位插取货物应用场景下的叉式AGV应用，需要保证货叉能精准进入托盘空隙，所以在举升到位停止时必须严格控制精度，以保证车辆叉取的安全可靠。

在叉式AGV的作业中对于货叉起升停位精度的控制对于安全性、工作效率有着重要的影响，但是目前产品目货叉起升主要依靠液压泵站，在使用中存在起升方式惯性大，存在过冲情况且无法避免，停位不准；同一台设备每次取放货载重不一样时，难以控制起升停位精度；现有液压提升系统配备的油泵电机长时间低速运行，电机容易损伤，无法采用长时间低速运行的方式达到升降精确停位的目的；货叉到达停止位时，如停止位置与目标位置有偏差，液压系统特性导致无法小距离调整货叉继续抬升等缺点。另外具有较高位置精度的液压油缸成本一般较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AGV举升高精度停位装置和方法台，以解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明涉及一种AGV举升高精度停位装置，包括货叉、提升架、门架、液压油缸、电动缸、货叉高度测量装置、驱动控制系统；所述提升架同门架之间可滑动连接，所述提升架在液压油缸的作用下上下往复运动；所述液压油缸底部固定到门架上；所述电动缸一端固定到提升架上，另一端固定到货叉上；所述货叉同提升架之间可滑动连接，所述货叉在电动缸的作用下上下往复运动；所述货叉高度测量装置用以测量货叉所处高度，设置在货叉下方的门架上；所述驱动控制系统同液压油缸、电动缸、货叉高度测量装置电连接。

优选地，还包括由链条组件，所述链条组件包括链条、链轮，所述链条一端固定到门架下部，另一端穿过链轮后固定到提升架上，所述链轮固定到液压油缸活塞杆的顶部，当活塞杆上下往复运动时，带动链轮运动，进而带动提升架上下往复运动。

优选地，所述货叉高度测量装置为激光测距仪或拉线编码器。

优选地，所述门架竖直方向为两根工字钢材，所述提升架外侧设置有滑动滚轮同门架工字钢材凹槽相配合实现可滑动连接；所述提升架包括两根竖柱，为两根工字钢材，所述竖柱顶部通过横梁固定，形成框架结构；所述货叉后部对称设置有两根货叉滑动座，所述货叉滑动座为钢质板材，外侧顶部和底部设置有滚轮，所述滚轮转动轴线垂直于货叉滑动座表面；所述滚轮可以嵌入提升架两根竖柱内侧的凹槽内，实现可滑动连接；在所述竖柱远离货叉一侧的中下部设置有电动缸固定梁，用于固定电动缸。

优选地，在所述货叉后部设置有电动缸固定座，所述电动缸的活塞杆同电动缸固定座铰接。

本发明涉及一种上述AGV举升高精度停位装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：驱动控制系统获取货物提升目标高度信息，并通过货叉高度测量装置实时获得货叉当前高度；计算获得目标高度同当前高度的差值，并比较该差值的绝对值同电动缸行程的大小；

步骤2：如当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值大于电动缸行程时，驱动控制系统控制液压油缸带动提升架和货叉进行提升，直到该差值等于或小于电动缸行程；之后控制电动缸带动货叉移动到目标高度；

如当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值等于或小于电动缸行程时，驱动控制系统控制电动缸带动货叉移动到目标高度；

如当前高度高于目标高度，驱动控制系统控制液压油缸带动货叉下降到目标高度；或者在当目标高度同当前高度差值的绝对值大于电动缸行程时，驱动控制系统控制液压油缸带动提升架和货叉进行下降，直到该差值等于或小于电动缸行程；之后控制电动缸带动货叉移动到目标高度；在当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值等于或小于电动缸行程时，驱动控制系统控制电动缸带动货叉下降到目标高度；

步骤3：在电动缸或液压油缸带动货叉移动到目标高度过程中，货叉高度测量装置实时获得货叉当前高度，驱动控制系统实时比较当前高度和目标高度大小并以控制电动缸或液压油缸动作到达目标高度。

与现有技术相比，本发明提供一种柔性，能极大范围控制货叉停位高精度的装置及方法。通过电缸的使用解决货叉低速举升中液压低速高功率运转可能存在烧坏电机的问题；另外由于电缸控制精度高于液压缸，可以在举升时直接精准到达目标高度，简化步骤，缩短时间，提高货叉举升停位的精度。

为使本发明构思和其他目的、优点、特征及作用能更清楚易懂，将在下文具体实施方式中特举较佳实施例，并配合附图，作出详细展开说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明一种实施例装置的立体示意图。

图2是本发明一种实施例装置的正面示意图。

图3是本发明一种实施例装置的提升架和货叉示意图。

图4是本发明一种实施例装置的货叉示意图。

图5是本发明一种实施例装置的控制方法示意图。

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做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如附图1-4所示，本发明所涉及的一种AGV举升高精度停位装置包括货叉1、提升架2、门架3、液压油缸5、电动缸6、货叉高度测量装置7、驱动控制系统8。

所述提升架2同门架3之间可滑动连接，所述提升架2在液压油缸5的作用下上下往复运动。所述液压油缸5底部固定到门架3上；

还包括由链条组件4，所述链条组件4包括链条41、链轮42，所述链条41一端固定到门架3下部，另一端穿过链轮42后固定到提升架2上，所述链轮42固定到液压油缸5活塞杆的顶部，当活塞杆上下往复运动时，带动链轮42运动，进而带动提升架2上下往复运动。

所述货叉高度测量装置7用以测量货叉1所处高度，可以为距离测量装置，如激光测距仪，也可以为拉线编码器，可以设置在货叉1下方的门架3上。

所述货叉1同提升架2之间可滑动连接，所述货叉1在电动缸6的作用下上下往复运动。所述电动缸6一端固定到提升架2上，另一端固定到货叉1上，带动货叉1往复运动。

所述门架3竖直方向为两根工字钢材，所述提升架2外侧设置有滑动滚轮21同工字钢材凹槽相配合实现可滑动连接。

所述提升架2包括两根竖柱22，为两根工字钢材，所述竖柱22顶部通过横梁23固定，形成框架结构。

所述货叉1后部对称设置有两根货叉滑动座11，所述货叉滑动座11为钢质板材，外侧顶部和底部设置有滚轮12，所述滚轮12转动轴线垂直于货叉滑动座11表面。

所述滚轮12可以嵌入提升架2两根竖柱22内侧的凹槽内，实现可滑动连接。

在所述竖柱22远离货叉1一侧的中下部设置有电动缸6固定梁24，用于固定电动缸6。

在所述货叉1后部设置有电动缸固定座13，所述电动缸6的活塞杆同电动缸固定座13铰接。

所述驱动控制系统8同液压油缸5、电动缸6、货叉高度测量装置7电连接。

本发明所涉及的一种AGV举升高精度停位装置的控制方法包括如下步骤：

步骤1：获取货物提升高度信息H，并通过货叉高度测量装置7实时获得货叉1当前高度H1；并比较H同H1差值的绝对值同电动缸6行程B的大小；

步骤2：当H同H1的差值大于电动缸6行程时，驱动控制系统8控制液压油缸5带动提升架2和货叉1快速进行提升或下降，当H大于H1时，驱动控制系统8控制液压油缸5提升，反则下降，直到H同H1差值的绝对值等于或小于电动缸6行程B，之后控制电动缸6带动货叉1移动到目标高度H；当H同H1差值的绝对值等于或小于电动缸6行程时，通过电动缸6带动货叉1移动到目标高度H。

步骤3：在电动缸6带动货叉1移动到目标高度H过程中，货叉高度测量装置7实时获得货叉1当前高度H1，驱动控制系统8实时比较H1、H的大小并以控制电动缸6动作到达目标高度H。

进一步的，由于货叉1、提升架2在电动缸6处于初始位置时相关关系固定，因此可以通过测量提升架2、电动缸6高度数据，通过其相对关系计算出货叉1的高度数据。

进一步的，由于电动缸6行程固定，在获知货叉目标高度H，当前高度H1之后，驱动控制系统8可以计算出液压油缸5、电动缸6的工作行程。可以根据该行程合理安排在一次提升作业中的液压油缸5、电动缸6工作速度，通过控制液压油缸5的液压泵、电动缸6的电机工作参数实现液压油缸5、电动缸6运动加速度的均匀变化，使得整个提升过程更加平稳。具体的在目标高度H和当前高度H1差值大于电动缸6行程B时，液压油缸的工作行程Hy计算公式为Hy=|H-H1|-B，在实际计算中一般需要设置一个调整参数a，即Hy=|H-H1|-B+ a，调整参数a数值可以根据液压油缸的位置精度设置，可以简便的设定为3-5cm中的任意值。驱动控制系统8控制液压油缸5按照上述行程动作，如果该行程大于液压油缸5行程的1/4，在该行程范围内，液压油缸5可以按照低速-高速-低速的速度变化进行运动，在保障货物稳定的情况下尽可能提高提升或下降速度，同时末端低速有利于提高其位置精度同时避免门架出现不必要的晃动。为降低驱动控制系统8运算量，一般设定为在开始的1/4行程低速，之后的1/2行程高速，在之后的1/2行程低速。如果该行程小于液压油缸5行程的1/4，在该行程范围内，液压油缸5低速运动。

附图5提供了一种具体的控制流程图，具体的通过上位控制器下方目标高度H，获取货物提升高度信息H，通过拉线编码器获取货叉当前高度H1，判断H和H1大小，如H较大则比较两者差值ΔH,

当ΔH大于电动缸6行程B时，通过液压油缸5带动提升架2和货叉1快速进行提升直到H同H1的差值小于电动缸6行程B，之后通过电动缸6带动货叉1到达目标高度H。当H同H1的差值小于电动缸6行程B时，通过电动缸6带动货叉1到达目标高度H。同时通过拉线编码器实时获取货叉当前高度H1同目标高度H进行校核。

如H1较大则直接通过液压油缸5下降，因为在下降过程中液压油缸的油泵电机不工作或工作负荷低，对电机基本无损伤，因此在本实施例中对于下降过程可以不需要通过电缸进行作业，直接使用液压油缸5将货叉降落到目标高度，不过在某些场合下，比如对下降高度精度要求较高时，或者要求响应速度较快时，下降过程，可也如前文所述，在电动缸的行程内，使用电动缸6可以提高工作效率。在液压油缸5带动货叉移动到目标高度过程中，货叉高度测量装置7实时获得货叉当前高度，驱动控制系统8实时比较当前高度和目标高度大小并以控制液压油缸5动作到达目标高度。

本发明的说明书与权利要求书中会使用某些词汇来指称特定产品。本技术领域中具有通常知识者应理解，制造商可能会以不同的名称来指称相同的组件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的组件。在下文说明书与申请专利范围中，“包含”、“具有”与“包括”等词为开放式词语，因此其应被解释为“含有但不限定为...”之意。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种AGV举升高精度停位装置，其特征在于，包括货叉、提升架、门架、液压油缸、电动缸、货叉高度测量装置、驱动控制系统；

所述提升架同门架之间可滑动连接，所述提升架在液压油缸的作用下上下往复运动；所述液压油缸底部固定到门架上；

所述电动缸一端固定到提升架上，另一端固定到货叉上；

所述货叉同提升架之间可滑动连接，所述货叉在电动缸的作用下上下往复运动；

所述货叉高度测量装置用以测量货叉所处高度，设置在货叉下方的门架上；

所述驱动控制系统同液压油缸、电动缸、货叉高度测量装置电连接。

2.如权利要求1所述的一种AGV举升高精度停位装置，其特征在于，

还包括由链条组件，所述链条组件包括链条、链轮，所述链条一端固定到门架下部，另一端穿过链轮后固定到提升架上，所述链轮固定到液压油缸活塞杆的顶部，当活塞杆上下往复运动时，带动链轮运动，进而带动提升架上下往复运动。

3.如权利要求1所述的一种AGV举升高精度停位装置，其特征在于，

所述货叉高度测量装置为激光测距仪或拉线编码器。

4.如权利要求1所述的一种AGV举升高精度停位装置，其特征在于，

所述门架竖直方向为两根工字钢材，所述提升架外侧设置有滑动滚轮同门架工字钢材凹槽相配合实现可滑动连接；所述提升架包括两根竖柱，为两根工字钢材，所述竖柱顶部通过横梁固定，形成框架结构；

所述货叉后部对称设置有两根货叉滑动座，所述货叉滑动座为钢质板材，外侧顶部和底部设置有滚轮，所述滚轮转动轴线垂直于货叉滑动座表面；所述滚轮可以嵌入提升架两根竖柱内侧的凹槽内，实现可滑动连接；在所述竖柱远离货叉一侧的中下部设置有电动缸固定梁，用于固定电动缸。

5.如权利要求1所述的一种AGV举升高精度停位装置，其特征在于，

在所述货叉后部设置有电动缸固定座，所述电动缸的活塞杆同电动缸固定座铰接。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的AGV举升高精度停位装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：驱动控制系统获取货物提升目标高度信息，并通过货叉高度测量装置实时获得货叉当前高度；计算获得目标高度同当前高度的差值，并比较该差值的绝对值同电动缸行程的大小；

步骤2：

如当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值大于电动缸行程时，驱动控制系统控制液压油缸带动提升架和货叉进行提升，直到该差值等于或小于电动缸行程；之后控制电动缸带动货叉移动到目标高度；

如当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值等于或小于电动缸行程时，驱动控制系统控制电动缸带动货叉移动到目标高度；

如当前高度高于目标高度，驱动控制系统控制液压油缸带动货叉下降到目标高度；或者在当目标高度同当前高度差值的绝对值大于电动缸行程时，驱动控制系统控制液压油缸带动提升架和货叉进行下降，直到该差值等于或小于电动缸行程；之后控制电动缸带动货叉移动到目标高度；在当前高度低于目标高度且当该差值的绝对值等于或小于电动缸行程时，驱动控制系统控制电动缸带动货叉下降到目标高度；

步骤3：在电动缸或液压油缸带动货叉移动到目标高度过程中，货叉高度测量装置实时获得货叉当前高度，驱动控制系统实时比较当前高度和目标高度大小并以控制电动缸或液压油缸动作到达目标高度。

Images