CN114572898A - 一种agv转运车及多车柔性联动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种AGV转运车及多车柔性联动系统，包括多个相互平行设置的AGV转运车，且两两相邻的AGV转运车通过柔性梁连接，每个AGV转运车的车架的外围沿轴向均布若干激光测距传感器，且每个激光测距传感器均信号连接至控制器。本发明所述的一种AGV转运车及多车柔性联动系统，可作为柔性拼接联动系统，可满足多车，双车，单车的不同工况的使用，单车可作为一个转运系统进行使用，双车具备两种拼接方式，多车拼接后可作为多车转运系统对部件进行转运。

Description

一种AGV转运车及多车柔性联动系统
技术领域
本发明属于装配转运技术领域，尤其是涉及一种AGV转运车及多车柔性联动系统。
背景技术
随着数字化技术在装配行业应用的越来越广泛，越来越多的工厂采用AGV来转运物料。针对超大型装备装配，如航天器装配、飞机装配制造，因其转运装配精度较高、结构复杂、物料重并且尺寸很长，单个AGV难以满足超大型部件的转运和装配，导致在地面装配的过程中需要多装备、多人工的共同参与，装配精度差，装配效率低，不利于装配制造业的健康发展，多车联动技术应运而成，多车联动系统为高端装备制造业大尺寸部件转运的智能化移动平台。现有的双车联动技术，从动车用激光、视觉传感器来实时检测主动车，以跟踪主动车的运行轨迹。
现有技术的不足之处在于：
1.现有的多车转运技术，仅限于双车联动，在使用时，只可以单一满足超大型部件在长度方向或宽度方向的需求，无法同时满足长度和宽度都具有较大变化的需求。
2.现有的双车车控制方法单一，即双车联动系统主要用于满足双车使用的单一工况，不能满足单台车辆作为单一转运系统的切换，即：每台单车单独可作为一套转运平台，不能实现多车共同联动。
3.现有双车联动系统仅通过控制连接，没有刚性连接的关键件，在控制失效时，没有相应的措施保证转运装配的安全可靠性。
4.现有双车联动通过外部检测工件检测与转运车之间的偏差角，通过偏差角控制多车之间的速度和位置，双车之间速度和位置会产生变化，不利于高精度装配和转运的实现。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种AGV转运车及多车柔性联动系统，以解决超大部件转运和装调时，现有技术的转运车转弯困难，操作不便的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种AGV转运车，包括台板、车轮、车架、升降系统和控制器，车架上端设置台板，升降系统包括升降伺服电机、第一换向器、第二换向器和升降机，第一换向器和第二换向器分别固定安装至车架下端，车架上端设置台板，车架下端沿周向转动套接若干车轮，升降伺服电机固定安装至第一换向器，且伺服电机的传动轴固定连接至第一换向器，第一换向器的两个输出端分别通过一个第一转轴连接至第二换向器，且每个第二换向器的两个输出端分别通过一个第二转轴连接至一个升降机，且每个升降机均用于升降台板，车轮和升降伺服电机信号连接至控制器。
进一步的，所述车轮包括麦克纳姆轮体、轮架、安装板、滑块、导轨、导杆和弹簧，麦克纳姆轮体的传动轴固定连接至第一伺服电机的传动轴，且麦克纳姆轮体的传动轴外围转动套接至滑块的中部，轮架的一侧设置导轨，滑块的一侧滑动连接至导轨的外围，轮架的上端固定连接至车架的下端，轮架上设有第一通孔，导杆的上端外围卡接至轮架的上端，导杆的下端穿过第一通孔后固定连接至滑块，导杆外围设置弹簧，弹簧的两端分别固定连接至轮架上、滑块上端。
进一步的，所述升降机包括转轴支撑箱体、蜗杆和支板，第二转轴的一端安装涡轮，且第二转轴外围转动套接至箱体侧壁，箱体固定安装至车架下端，蜗杆的上端通过支板固定连接至台板的下端，且蜗杆的下端穿过支撑箱体，蜗杆和第二转轴相互垂直设置，且蜗杆的外围啮合至涡轮的外围。
相对于现有技术，本发明所述的一种AGV转运车及多车柔性联动系统具有以下有益效果：该转运车底盘车架上设置升降机，可实现转运货物的托举，且车轮是麦克纳姆轮可实现车体的全向行走，适用范围广泛。
本发明的另一目的在于提出一种多车柔性联动系统，以解决超大部件转运和装调时，现有技术的转运车需要配备不同型号规格，使用设备多，转运费用高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多车柔性联动系统，包括多个相互平行设置的AGV转运车，且两两相邻的AGV转运车通过柔性梁连接，每个AGV转运车的车架的外围沿轴向均布若干激光测距传感器，且每个激光测距传感器均信号连接至控制器。
进一步的，所述柔性梁包括第一支杆、第二支杆、套环和销轴，第一支杆的一端设有安装槽，且安装槽的侧壁设有销孔，第二支板的一端固定连接一个套环，且套环位于安装槽内，销轴外围固定安装至销孔内，且套环内圈铰接至销轴外围，第一支杆的另一端、第二支杆的另一端分别固定连接至一个AGV转运车的车架的外围。
进一步的，所述两辆相邻的AGV转运车之间设置两个柔性梁，且两个柔性梁相互对称设置。
相对于现有技术，本发明所述的多车柔性联动系统具有以下优势：
(1)本发明所述的多车柔性联动系统，可作为柔性拼接联动系统，可满足多车，双车，单车的不同工况的使用，单车可作为一个转运系统进行使用，双车具备两种拼接方式，多车拼接后可作为多车转运系统对部件进行转运。
(2)本发明所述的多车柔性联动系统，多车之间车体连接通过柔性梁进行连接，可通过有线或无线进行通信，保证连接的稳定性与可靠性，且一旦任意车辆发生危险时，均可实现快速停车(四台车辆轮系伺服均锁死)，保证装备的安全性。
(3)本发明所述的多车柔性联动系统，连接轴通过手动进行插销连接，操作方便，车体之间通过关节轴承连接，连接后具备一定柔性；任意两组车之间通过两组相反的柔性梁组合，保证车体之间连接具备较好的刚性，实现整体转运的精度需求。
(4)本发明所述的多车柔性联动系统，柔性梁的长度具备可选性，即多车之间的间距距离具备柔性可调节，满足转运部件的尺寸范围较大，通过设置不同控制路径可自由切换，并通过车体之间的距离传感器互锁。
(5)本发明所述的多车柔性联动系统，在车体邻近两侧安装有两个激光测距传感器，当进行四车联动时，用来监测各车之间的行走误差，并将其反馈给控制系统，便于操作人员进行判断，
(6)本发明所述的多车柔性联动系统，多车联动综合控制单元可以接受从车反馈回来的位置信息(主要是车体四周分布的测距传感器测量的距离信息)，通过坐标系解算，可以将四车整体的位姿进行分解，并转换成单一车辆的位姿状态，并分发至各从车的控制系统中，实现高精度的姿态调整，在双车和四车状态下都可是实现直行、斜行、旋转，绕转等工作状态。
(7)本发明所述的多车柔性联动系统，多车系统中，任意车辆都可作为主车进行控制，每台车都具备两组控制器，负责单车运行和多车运行控制运算，在实现多车联动时，接收其他车辆姿态的信息反馈，以调整多车联动时，转运车系统总体的运动姿态。
(8)本发明所述的多车柔性联动系统，在转运车前后挂角各安装一个激光扫描仪，扫描范围为0-270°，车辆在行驶过程中能够对周围环境的障碍物情况进行实时检测，以保证产品和车体安全。多车联动时，根据四车的位置关系关闭其中一个激光扫描仪，保证正常使用。
(9)本发明所述的多车柔性联动系统，单车具备平台的升降功能，在双车及多车工况下，平台之间通过传感器反馈信号获得车辆平台的高度差，通过主车控制器计算，可控制单车或四台车工作面高度，完成装配。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种AGV转运车的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的去除台面的一种AGV转运车结构示意图；
图3为本发明实施例所述的升降系统的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的车轮的结构示意图；
图5为本发明实施例所述的横向双车多车柔性联动系统的结构示意图；
图6为本发明实施例所述的竖向双车多车柔性联动系统的结构示意图；
图7为本发明实施例所述的相互平行且对称设置的两个柔性梁空间结构示意图；
图8为本发明实施例所述的四车布局的多车柔性联动系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-台板；2-车轮；21-麦克纳姆轮体；22-轮架；23-安装板；24-滑块；25-导轨；26-导杆；27-弹簧；3-车架；4-升降系统；41-升降伺服电机；42-第一换向器；43-第二换向器；44-升降机；45-第一转轴；46-第二转轴；5-柔性梁；51-第一支杆；52-第二支杆；53-套环；54-销轴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-8所示，一种AGV转运车，包括台板1、车轮2、车架3、升降系统4和控制器，车架3上端设置台板1，车架3下端沿周向转动套接若干车轮2，车架3下端安装升降系统4，且升降系统4包括升降伺服电机41、第一换向器42、第二换向器43和升降机44，第一换向器42和第二换向器43分别固定安装至车架3下端，升降伺服电机41固定安装至第一换向器42，且伺服电机的传动轴固定连接至第一换向器42，第一换向器42的两个输出端分别通过一个第一转轴45连接至第二换向器43，且每个第二换向器43的两个输出端分别通过一个第二转轴46连接至一个升降机44，且每个升降机44均用于升降台板1，车轮2和升降系统4信号连接至控制器。
车轮2是麦克纳姆轮系统，所述麦克纳姆轮系统包括麦克纳姆轮体21、轮架22、安装板、滑块24、导轨25、导杆26和弹簧23，麦克纳姆轮体21的传动轴固定连接至第一伺服电机的传动轴，且麦克纳姆轮体21的传动轴外围转动套接至滑块24的中部，轮架22的一侧设置导轨25，滑块24的一侧滑动连接至导轨25的外围，轮架22的上端固定连接至车架3的下端，轮架22上设有第一通孔，导杆26的上端外围卡接至轮架22的上端，导杆26的下端穿过第一通孔后固定连接至滑块24，导杆26外围设置弹簧23，弹簧23的两端分别固定连接至轮架22上、滑块24上端，转运车的四组麦克娜姆轮通过弹簧23悬挂与起落架装配车车体安装，麦克纳姆轮采用独立弹簧23悬挂支撑，弹簧23悬挂支撑会减小部件和转运平台对麦克纳姆轮的损坏，在转运过程中和调整前起落架的位姿时，麦克纳姆轮的悬挂会减小对麦克纳姆轮的损伤，提高了产品的使用寿命。
四组安装有弹簧23悬挂的麦克纳姆轮可以实现全向转运车实现车身直行、横行、斜行及回转运动等沿平面上任意连续轨迹行走，并且保证车体的平衡，四组全向转运车升降系统4能够整体驱动全向转运车，并且使四组麦克纳姆轮离开地面，四组全向转运车升降系统4独立支撑起全向转运车，在整个承载出现偏载时，保证全向转运车的稳定，在实现调姿过程中，减小因为全向转运车的偏动带来的误差，提高调姿过程中的精度。
升降机44包括转轴支撑箱体、蜗杆和支板，第二转轴46的一端安装涡轮，且第二转轴46外围转动套接至箱体侧壁，箱体固定安装至车架3下端，蜗杆的上端通过支板固定连接至台板1的下端，且蜗杆的下端穿过支撑箱体，蜗杆和第二转轴46相互垂直设置，且蜗杆的外围啮合至涡轮的外围，升降机44由一拖四升降系统4用来托举工作台板1，通过一台升降伺服电机41带动四台升降机44共同运动，保证举升的同步性。如图3所示，通过一个电机带动四个升降机44共同运动，中间通过减速机、现有技术换向器及现有技术传动轴等传动过程，最终实现升降机44带动操作平台的升降，一拖四升降能够保证操作平台的同步升降，减少升降误差。
AGV转运车的多车柔性联动系统，包括多个相互平行设置的AGV转运车，且两两相邻的AGV转运车通过柔性梁5连接，每个AGV转运车的车架3的外围沿轴向均布若干激光测距传感器，且每个激光测距传感器均信号连接至控制器，在转运车前后对角挂角各安装一个激光扫描仪，扫描范围为0-270°，车辆在行驶过程中能够对周围环境的障碍物情况进行实时监测，一旦有障碍物进入警示区域，转运车自动采取降速及停车措施，以保证产品和车体安全。当进行多车联动时，关闭两车内侧的激光扫描仪，其中控制器为现有技术。
柔性梁5包括第一支杆51、第二支杆52、套环53和销轴54，第一支杆51的一端设有安装槽，且安装槽的侧壁设有销孔，第二支板的一端固定连接一个套环53，且套环53位于安装槽内，销轴54外围固定安装至销孔内，且套环53内圈铰接至销轴54外围，第一支杆51的另一端、第二支杆52的另一端分别固定连接至一个AGV转运车的车架3的外围。
当处于联动模式时，车辆之间采用柔性梁5进行机械固连，从而保证车辆联动时具有较高的同步性及精度。多辆AGV具有快速组合分离功能，当处于联动模式时，以其中一辆车为主车。四车之间的通信连接采用有线连接，保证数据传输的稳定，避免干扰。四车联动时，将遥控器拨至联动模式，即可控制四台车一起运动。四车联动时，四车内侧的激光避障传感器关闭，外侧的激光避障传感器开启，在转运车行驶过程中具有避障功能。
多车联动模式时，两辆车之间采用柔性梁5进行连接，两车横向与两车纵向之间的连接结构相同，为保证操作方便，两两相邻的AGV转运车之间设置两个柔性梁5，且两个柔性梁5相互对称设置。两根柔性梁5之间通过连接销进行连接。柔性梁5一端通过螺钉与车体底盘连接，另一端开Φ30mm通孔，用来插入连接销，多车之间距离可根据需求调节，柔性梁5长短可柔性更换，多车外包络尺寸可进行调节。更换柔性梁5后，切换不同路径，均可实现相同的转运功能。
AGV转运车的多车柔性联动系统的使用过程：
工作人员在车体四周安装激光距离传感器，如图8所示，当进行四车联动时，邻近两侧的两个激光测距传感器开始工作，用来监测各车之间的行走误差，并将其反馈给控制系统，便于测量车体与两外相邻两车之间的距离，并信号通过模拟量端口输入到控制器中，控制器在软件中设定车体之间的距离大于2mm进行报警，大于10mm停车。
控制策略：工作人员将其中一辆车定义为主车，其余车辆定义为从车。每辆车带有两个控制器，一个用于单车运行，一个用于多车运行。其中，单车位姿控制单元负责接收无线手持控制器或本车触摸屏发送的控制指令，结合全向移动算法，实现对车辆轮系的控制，完成单一车辆的前进、后退、斜行和旋转等运动轨迹的实现；每辆车内除含有本车运动轨迹实现的位姿控制单元外，还有一套多车联动综合控制单元，在实现多车联动时，接收其余三辆车姿态的信息反馈，以调整多车联动时，转运车系统总体的运动姿态。
多车联动综合控制单元可以接受从车反馈回来的位置信息(主要是车体四周分布的测距传感器测量的距离信息)，通过坐标系解算，可以将四车整体的位姿进行分解，并转换成单一车辆的位姿状态，并分发至各从车的控制系统中，实现高精度的姿态调整。
综合控制单元在四车联动功能生效后，以10ms的周期查询从车现有状态，一旦任意车辆发生危险时，均可实现快速停车(四台车辆轮系伺服均锁死)，此时，只能通过单车模式对非故障车辆进行操作。
拼接策略，在进行多车连接时，其连接过程如下：
1.首先将一辆车停到指定位置，安装两根柔性梁5。同时在第二辆车上安装好另外两根柔性梁5，利用第二辆车的全向移动功能靠近第一辆车，并微调第二辆车，使第一辆车和第二辆车的柔性梁5对准并插入连接销，第一辆车和第二辆车之间连接完毕。
2.第三辆车与第四辆车的连接与第一、二辆车之间的连接策略相同。
3.由于四车系统的中控系统设置在主车，首先使用第一辆车和第二辆车的两车联动功能，利用第一辆车和第二辆车的两车联动靠近第三辆车与第四辆车，并微调第一辆车和第二辆车，第一辆车和第二辆车与第三辆车与第四辆车的柔性梁5对准并插入连接销，四车之间连接完毕。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种AGV转运车，其特征在于：包括台板(1)、车轮(2)、车架(3)、升降系统(4)和控制器，升降系统(4)包括升降伺服电机(41)、第一换向器(42)、第二换向器(43)和升降机(44)，第一换向器(42)和第二换向器(43)分别固定安装至车架(3)下端，车架(3)上端设置台板(1)，车架(3)下端沿周向转动套接若干车轮(2)，升降伺服电机(41)固定安装至第一换向器(42)，且伺服电机的传动轴固定连接至第一换向器(42)，第一换向器(42)的两个输出端分别通过一个第一转轴(45)连接至第二换向器(43)，且每个第二换向器(43)的两个输出端分别通过一个第二转轴(46)连接至一个升降机(44)，且每个升降机(44)均用于升降台板(1)，车轮(2)和升降伺服电机(41)信号连接至控制器。
2.根据权利要求1所述的一种AGV转运车，其特征在于：车轮(2)包括麦克纳姆轮体(21)、轮架(22)、安装板(23)、滑块(24)、导轨(25)、导杆(26)和弹簧(27)，麦克纳姆轮体(21)的传动轴固定连接至第一伺服电机的传动轴，且麦克纳姆轮体(21)的传动轴外围转动套接至滑块(24)的中部，轮架(22)的一侧设置导轨(25)，滑块(24)的一侧滑动连接至导轨(25)的外围，轮架(22)的上端固定连接至车架(3)的下端，轮架(22)上设有第一通孔，导杆(26)的上端外围卡接至轮架(22)的上端，导杆(26)的下端穿过第一通孔后固定连接至滑块(24)，导杆(26)外围设置弹簧(27)，弹簧(27)的两端分别固定连接至轮架(22)上、滑块(24)上端。
3.根据权利要求2所述的一种AGV转运车，其特征在于：升降机(44)包括转轴支撑箱体、蜗杆和支板，第二转轴(46)的一端安装涡轮，且第二转轴(46)外围转动套接至箱体侧壁，箱体固定安装至车架(3)下端，蜗杆的上端通过支板固定连接至台板(1)的下端，且蜗杆的下端穿过支撑箱体，蜗杆和第二转轴(46)相互垂直设置，且蜗杆的外围啮合至涡轮的外围。
4.应用权利要求1-3任一所述的AGV转运车的多车柔性联动系统，其特征在于：包括多个相互平行设置的AGV转运车，且两两相邻的AGV转运车通过柔性梁(5)连接，每个AGV转运车的车架(3)的外围沿轴向均布若干激光测距传感器，且每个激光测距传感器均信号连接至控制器。
5.根据权利要求4所述的一种多车柔性联动系统，其特征在于：柔性梁(5)包括第一支杆(51)、第二支杆(52)、套环(53)和销轴(54)，第一支杆(51)的一端设有安装槽，且安装槽的侧壁设有销孔，第二支板的一端固定连接一个套环(53)，且套环(53)位于安装槽内，销轴(54)外围固定安装至销孔内，且套环(53)内圈铰接至销轴(54)外围，第一支杆(51)的另一端、第二支杆(52)的另一端分别固定连接至一个AGV转运车的车架(3)的外围。
6.根据权利要求5所述的一种多车柔性联动系统，其特征在于：两辆相邻的AGV转运车之间设置两个柔性梁(5)，且两个柔性梁(5)相互对称设置。
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