CN1218759A - 自动引导式车辆 - Google Patents

Abstract

一种由铺设在地面上引导体发出的导向信号引导行驶的自动引导式车辆。车体的四个角部的车轮全都是可自如地转换成自由或固定状态的脚轮。在上述车体的车架的下部大致中心位置安装一个驾驶驱动装置,该驾驶驱动装置可独立地向行进方向的前后自由行驶。在驾驶驱动装置的前部及后部设置传感器,用于测出导向信号。驾驶驱动装置,伴随对自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换操作,相对车架单独朝行进方向前侧行驶而改变其运行位置。

Description

自动引导式车辆

本发明是关于一种自动引导式车辆的技术。这种自动引导式车辆沿着由铺设在工厂、仓库等地面上的例如磁带等引导体而构成的引导路径行驶、并在无人的情况下运送各种物品。

过去，沿着预先设定的引导路径行驶、并在无人的情况下运送各种物品的自动引导式车辆在国内及国外都有开发并使用的例子。本申请人也开发了在日本实用新型第3013716号及平成8年特许专利申请第196618号上公开的自动引导式车辆，并在实际中使用。

上述实用新型第3013716号所涉及的磁感应自动引导式车辆，如图9所示那样，在车体的车架6下面较中心略靠前的位置(靠近前轮4的位置)，可拆装地安装有一个磁感应式驾驶驱动装置3。磁感应式驾驶驱动装置3包括一个主动轮1、驱动该主动轮1的驱动马达2、以及用于该主动轮1的自动操纵装置；并且在前部设有磁性传感器8，用于测出引导路径上的磁带所产生的磁场(磁力线)。在车架6下面的四个角部安装有车轮4、4’。前轮4是操作性良好的脚轮；后轮4是定向车轮。另外，在车架6的后部安装有电池31；控制装置32装设在磁感应式驾驶驱动装置3的后部下方，该控制装置32主要对磁感应式驾驶驱动装置3进行自动控制。

上述特许专利申请所涉及的磁感应自动引导式车辆，如图10所示那样，在同一车架6的下部可拆装地安装有二个磁感应式驾驶驱动装置3、3，其中一个设置在车体的车架6下面靠前侧的位置(靠近前轮的位置)，而另一个设置在车架6下面靠后侧的位置(靠近后轮的位置)，它们分别配置在车架6的前后方向大致对称的位置上。二个磁感应式驾驶驱动装置3、3在各自的前部和后部设有磁性传感器8a、8b，用于测出引导路径上的磁带所产生的磁场(磁力线)。二个磁感应式驾驶驱动装置3、3的结构和功能与上述实用新型3013716中所记述的情况相同，但是，该磁感应自动引导式车辆常常是二个感应式驾驶驱动装置3、3一起运转，通过位于行驶方向前侧的磁性传感器测出引导路径而前进或后退。因此，车架6下面四个角部的车轮4全都是操作性良好的脚轮。

上述实用新型所涉及的磁感应自动引导式车辆(如图9所示)，其结构形式是由位于靠车架6前侧位置的主动轮1牵引车体行驶，并且进行控制，所以，当主动轮1反转后退的时候，受到主动轮1的推进力、车体重心位置及该车体的行驶阻力等方面的共同作用，事实上不可能只由主动轮1操纵控制该磁感应自动引导式车辆。因此，该磁感应自动引导式车辆的用途只限于在封闭环状的引导路径上朝一个方向行驶的形式，而不能用于必须后退行驶这样复杂的沿引导路径行驶的情况。

而上述特许专利申请所涉及的磁感应自动引导式车辆(如图10所示)，其向前行驶和后退行驶是分别使用二个磁感应式驾驶驱动装置3、3来进行。即二个磁感应式驾驶驱动装置3、3完全是在同一条件下，利用各自位于行进方向前侧的磁性传感器测出引导路径并进行强行控制向前行驶或后退行驶，所以，必须设计一定的车体宽度，使车体在曲线行驶时不会出现摆尾现象。而在必须组合向前行驶和后退行驶这样复杂的引导路径上使用这方面则没有任何问题。

但是，图10所示的磁感应自动引导式车辆由于使用二个磁感应式驾驶驱动装置3、3，所以，与使用一个磁感应式驾驶驱动装置3的情况相比，制造成本增加到二倍以上。并且，由于在向前行驶和后退行驶时并用前后二个磁感应式驾驶驱动装置3、3且同时运转，所以，控制装置复杂化。另外，由于在车架前后安装二个磁感应式驾驶驱动装置3、3，所以，必须设计前后方向较长的车架，从而使磁感应自动引导式车辆整体大型化(特别是长度)。不仅如此，在引导路径拐弯处行驶时，同时运转前后二个磁感应式驾驶驱动装置3、3，即使将内轮转向半径差或外轮转向半径差控制在最小限度，为了使磁感应自动引导式车辆能在该拐弯处行驶，也不可避免要增加最小的行驶宽度，所以，不便于在狭窄场所使用。

因此，本发明的目的是提供一种改进后的自动引导式车辆，其设置一个驾驶驱动装置，并且，在向前行驶和后退行驶时没有任何不方便之处。

本发明所涉及的自动引导式车辆在车体的车架的下部设置有驾驶驱动装置，车体至少在四个角部安装车轮；该自动引导式车辆由沿地面行驶路径铺设的引导体所发出的导向信号引导行驶。

位于上述车体的四个角部的车轮全都是可自如地转换成自由或固定状态的脚轮。在上述车体的车架的下部大致中心位置安装着一个驾驶驱动装置，该驾驶驱动装置可独立地在行进方向上前后自由行驶，并且相对车架可拆装。在上述驾驶驱动装置的前部及后部分别设置传感器，用于测出引导体所发出的导向信号。上述驾驶驱动装置，伴随对自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换操作，相对车架单独地朝行进方向前侧行驶而改变其运行位置。上述脚轮，伴随对自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换，行进方向前侧的脚轮变换为自由车轮，而后侧的脚轮变换为固定车轮。

在与驾驶驱动装置一体移动的滑动基体上，设置有切换板，切换板(随着滑动基体的移动)接近或远离位于车体的四个角部的脚轮。在各脚轮上设置制动板，以利用上述切换板接近或远离的动作来制约或解放脚轮的(左右)转动。

在车体的车架的下部，于驾驶驱动装置的前端或后端的制动位置安装磁体。这些磁体的磁性，随着自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换操作，行进方向后侧磁体的磁力被解除，而前侧磁体的磁力则固定驾驶驱动装置的运转位置。

设置切换机构，将驾驶驱动装置的主动轮转换为接地状态或悬空状态。

下面参照附图及有关实施例，详细描述本发明的上述目的和其他目的，以及结构、特点，其中：

图1是本发明所涉及的自动引导式车辆向前(向左)行驶时的正视图；

图2是本发明所涉及的自动引导式车辆的仰视图；

图3是本发明所涉及的自动引导式车辆向后(向右)行驶时的正视图；

图4是本发明所涉及自动引导式车辆的脚轮的自由或固定变换机构的示意图；

图5是本发明所涉及自动引导式车辆的脚轮的自由或固定变换机构的结构示意图；

图6是本发明所涉及自动引导式车辆的脚轮的自由或固定变换机构的结构示意图；

图7是说明本发明所涉及自动引导式车辆的滑动机构以及变换机构的结构示意图；

图8是说明本发明所涉及自动引导式车辆的变换机构的结构示意图；

图9是先有技术的正视图；和

图10是先有技术的正视图。

图1及图2示出了本发明的自动引导式车辆，其中表示出省去了上部结构的车体部分，在车架6的下部，于四个角部的位置设置有脚轮4，脚轮4可方便地在自由和固定两种状态之间转换。为了方便起见，图1及图2中所示的车架6被表现为一平板状，而实际上是如图9所示那样由接头将管材连结组装成框状等形式。如图4、图5详细所示那样，垂直转动轴44设置在支撑车轮42的轴承架40的上端，安装板18固定在车架6的下面，由于垂直转动轴44利用轴承45安装成相对安装板18可自由地水平转动的形式，所以，各脚轮4具有自由车轮的功能(即，可以左右摆转)。

将脚轮4转换成固定车轮的制动板14利用合叶140设置在上述安装板18的侧面，更详细地说，是设在图2中左、右方向的内侧侧面，并可向上下方向起伏动作。如果从图4的方向看制动板14，是呈向下的∏字形(如图4所示)。在安装板18的同一侧面，设有插入上述制动板14的上述∏形部内侧的突部142。如图4、图5中实线所示那样，当制动板14由于自重的作用(或图中省略的受扭螺旋弹簧的作用)而向下转动至大约水平的位置，突部142插入上述∏形部的内侧时，其就会制约脚轮4的轴承架40在水平方向的转动，从而转换到固定车轮的状态。反之，当制动板14向上转动至图中虚线所示位置，从突部142的制约中解脱出来时，则转换成自由车轮状态。

一个驾驶驱动装置3通过装置安装板20安装在车架6的下面的大致中心处，并可拆装(如图2所示)。如图2所示那样，装置安装板20用一组螺钉21以可拆装的形式安装到车架6的下面。通过安装在该装置安装板20下面的滑动机构9(如图7所示)，使驾驶驱动装置3设置成在该自动引导式车辆的行进方向上可向前后独立地(即相对车体)自由活动。该驾驶驱动装置3的构成和功能与上述“传统技术”所述的过去专利中公开的情况大致相同。即，驾驶驱动装置3包括主动轮1和驱动该轮行驶用的可正反转的马达2、以及自动操纵机构。其中，自动操纵机构设有对同一主动轮1操纵用的马达11。

如众所周知的例如实用新型公开文件昭62-8429号公报所记述的那样，滑动机构9是在两根相互平行的轨道之间顺序循环地铺设一组滚珠而构成。在图7中，是在用螺栓9c固定安装于装置安装板20下面的一个轨道9a和沿同一轨道9a滑行的滑块9b之间装入顺序排列的一组滚珠9d。下侧的滑块9b固定在安装板19上，而左右两块安装板19、19都装设在共用板22上，共用板22固定在滑动基体10的上面。

在上述滑动基体10的下面固定有驾驶用太阳轮系23(如图1、图3、图6所示)，在位于该太阳轮系23中心的垂直旋转轴(未示出)的下面可转动地支撑着主动轮1的轴承架基座7。在轴承架基座7的下面设置有行驶用的马达2。并且，装在轴承架基座7一侧的操纵用的马达11的操纵齿轮24与上述太阳轮系23啮合，以构成可自动操纵的系统。在轴承架基座7的前后端部分别设置有磁性传感器8a、8b，沿地面25的行走路线铺设作为引导体的磁带(未示出)，磁带所发出的作为引导信号的磁场被上述磁性传感器8a或8b测到而使车体被引导。为此，在轴承架基座7的一处装设控制装置12。另外，除采用上述磁带作为铺设在地面上的引导体以外，还可采用铺设电线、磁性体、或光学引导带等，而由传感器测出这些引导体所发出的磁场或光学引导信号。

根据上述构造，当打开起动开关驱动主动轮1朝前进方向或后退方向转动时，首先，驾驶驱动装置3和处于滑动机构9下方的滑动基体10一起，如图1或图3所示那样，借助其推进力相对静止的车架6作独立的(或相对的)行驶，使主动轮1的位置偏向自动引导式车辆的行进方向(前进或后退)的靠近前侧的位置，使其具备适合牵引自动引导式车辆的运转条件。

伴随上述驾驶驱动装置3起动时的上述行驶而进行的滑动基体10的移动，可将位于车体四个角部的脚轮4的前轮转换成容易操纵的自由车轮，而将其后轮转换成行驶稳定性高的固定车轮。其方法是在滑动基体10上安装切换板5。该切换板5，其长度的设计，如图1及图3对照说明的那样，必须充分保证其前端或后端能在驾驶驱动装置3和滑动基体10的容许移动行程范围内到达设在各脚轮4上的制动板14的凸轮从动件141所在位置。并且，在切换板5的前端及后端设有倾斜面5a，如图5中双点划线所示那样，其角度使其能通过上述凸轮从动件141向上推压制动板14，以使制动板14到达完全从轴承架40的突部142解脱出来的位置。

因此，如图5及图6所示那样，由于上述倾斜面5a通过凸轮从动件141向上转动制动板14，使制动板14从突部142中解脱出来，从而使切换板5所接近的行进方向前侧的脚轮4转换到自由车轮的状态。而切换板5是利用上述驾驶驱动装置3起动时的上述行驶动作接近脚轮4的。这时，与之相反，同一切换板5所远离的后方侧的脚轮4，由于失去切换板5控制的制动板14因其自重等作用向下摆转而制约突部142，从而转换到固定车轮的状态。

作为保持上述运转条件的方法，是在车架6的下面固定电磁铁15、15(参看图2)，该电磁铁在接近滑动基体10的前端或后端时，于切换板5完成切换制动板14的动作之后的位置(制动位置)，正好与滑动基体10的前端或后端相接合。即，在该自动引导式车辆开始运转或再起动的最初、进行前进或后退的转换操作(开关操作)时，驾驶驱动装置3的行驶用的马达2启动，主动轮1一转动，驾驶驱动装置3就开始行驶。与此同时，通过上述切换操作(开关操作)，解除电磁铁15的磁力，使上述驾驶驱动装置3离开时滑动基体10容易脱离电磁铁15，而该电磁铁15在此之前一直与作为驾驶驱动装置3的一部分的滑动基体10接触。而且，驾驶驱动装置3相对静止的车体独自行驶的结果是其滑动基体10触及位于前进方向上的另一方电磁铁15，并受强磁力吸引而被强力结合，这时，与电磁铁15连成一体。其结合程度达到即使驾驶驱动装置3和车架6受到强大的外力或振动等作用也难以脱开的程度，此时，自动引导式车辆可开始行使。因此，滑动基体10要用优良的磁体材料制造。伴随如上所述的对自动引导式车辆行进方向的切换，驾驶驱动装置3的位置变化情况示于图1及图3中。

在滑动基体10随着上述驾驶驱动装置3的行驶而触及前方的电磁铁15的同时，如图5所示那样，安装在同一滑动基体10上的切换板5的倾斜面5a移入所接近的脚轮4的制动板14的凸轮从动件141下侧，再往前进时则使制动板14向上转动，最后使制动板14完全脱离突部142。其结果，是使作为自动引导式车辆行进方向前轮的该脚轮4成为可(左右)转动的自由车轮，而构成易于发挥主动轮1操纵功能的形式。相反，随着切换板5在滑动基体10的上述移动时一起脱离，在自动引导式车辆的行进方向上成为后轮的脚轮4，由于其制动板14受到自重等作用而向下转动为制约突部142的状态，使该脚轮4(后轮)转换到不能(左右)转动的固定车轮的状态。因此，可防止自动引导式车辆行驶时因后部摇摇晃晃和不平稳而发生摆尾现象。

如上所述那样，车体的各脚轮4，伴随自动引导式车辆向前行驶或后退行驶的转换，而可考虑变换成自由车轮和固定车轮。如图6中详细所示那样，各脚轮4的构成，是以垂直转动轴的位置为中心、以适当的长度在前后方向上形成长孔来作为轴承架40的轴孔43，并使车轮42的车轴41可在上述轴孔43中移动。其结果是，当如上所述那样变换自动引导式车辆的行进方向向前或向后时，在自动引导式车辆开始走动的同时，各脚轮4的车轮42，在其车轴41于轴孔43中滑动并在置于行进方向的后侧端部的状态下转动行驶(参照图1及图3的变化)。其结果，特别是对于成为自由车轮的前轮侧的脚轮4，其车轮42的车轴41位于比转动轴的中心更靠近行进方向的后侧，因而可以灵敏地进行操作。

下面，主要参照图7和图8说明变换机构13的结构，该变换机构13用于在行驶时必须的接地状态和完全脱离地面的悬空状态之间转换驾驶驱动装置3的主动轮1的状态。变换机构13的重要性在于，为了对装设在自动引导式车辆上的电池进行充电，或对发生在自动引导式车辆上的机械和电气事故进行修理，而可方便地以手推方式将自动引导式车辆从引导路径上移向目的地。

构成变换机构13的前提，是如图7所示那样，首先上述滑动基体10包括呈平行箱形构造的上下嵌合的上盖101和下盖102。上盖101和下盖102两者组装成可沿一组垂直的引导螺栓103在垂直方向上相对移动的形式。在引导螺栓103上设置可压缩的螺旋弹簧104，且同一弹簧的两端分别与上盖101和下盖102相接合。因此，上盖101和下盖102通常受到在上下方向上打开的弹簧力作用，结果是下盖102被下压。前面所述的滑动机构9通过共用板22固定在上盖101的上面，而在下盖102的下面固定驾驶驱动装置3的操纵用的太阳轮系23。而且，图中省略的垂直转动轴以下的驾驶驱动装置3则安装在下盖102的下面。

如图1及图3中所示那样，在与驾驶驱动装置3的垂直转动轴(图中未示出)的中心线P(如图8所示)垂直相交的水平中心线上，于水平方向贯通滑动基体10——特别是在上盖101的两侧壁的高度位置，设置有支撑轴132。在滑动基体10的左右两侧部，以可转动的形式将平板状凸轮盘131的上端角部安装在上述支撑轴132上，该凸轮盘131具有如图8所示的凸轮状轮廓线133。两侧的二个凸轮盘131通过支撑轴132固定，构成相互对称的关系。在下盖102的下面且支撑轴132的垂直下方，突出设置凸轮从动件135。凸轮从动件135的设置位置使其可限制上述凸轮盘131的凸轮状轮廓线133以支撑轴132为中心转动的范围。而且，使左右二个凸轮盘131、131一起转动的手动手柄16左右对称地装设在各凸轮盘131上靠近自由端的位置，且在水平横向上长长地突伸出来。

如图8所示那样，上述凸轮状轮廓线133设有直线部分133a，它以支撑轴132为中心的半径为R，该半径R具有比尺寸A大得多的余量；而尺寸A是支撑轴132的中心距凸轮从动件135的下端的距离，此时，支撑轴132和凸轮从动件135同在上述垂直中心线P的上下相离的位置，且主动轮1处于接触地面而发挥推进力作用的接地状态。而且，在图8中向凸轮盘131的逆时针方向转动约90°的范围内，作为剪切加工凸轮盘131之后的板缘(棱边)，凸轮状轮廓线133形成具有圆弧部分133b和直线部分133c(连接线部分)的形式。其中，圆弧部分133b是逐渐过渡到半径r的部分，半径r则是上述尺寸A减去尺寸h后的值，尺寸h是主动轮1完全脱离地面25而悬空空转的上升距离；而直线部分133c距转动中心的法向距离等于半径r。因此，如果操作人员从图8所示的位置，向顺时针方向E向下按压其左右任何一侧的手动手柄16时，凸轮盘131以支撑轴132为中心转动。在其转动过程中，首先是凸轮状轮廓线133的圆弧部分133b触及凸轮从动件135；之后，随着凸轮盘131转动的进行而上压凸轮从动件135，使凸轮从动件135的上升距离增大。在凸轮盘131转动了大约90°、半径为r的直线部分133c与凸轮从动件135接触时，凸轮从动件135达到预定的上升行程h。而且，不反回其原来的位置，并保持力的平衡，达到稳定的支撑状态。即，与凸轮从动件135一同安装在下盖102上的驾驶驱动装置3的主动轮1，只需上升h的距离，则可完全离开地面，达到空转的状态。因此，作用在主动轮1上的行驶用的马达2的磁性阻力、以及转动机构以外的其它机械性阻力完全消失，利用车体的脚轮4可轻易地将该自动引导式车辆移至目的地。

反之，将该自动引导式车辆运回铺设了引导体的引导路径上开始引导运转时，仍然由操作人员向图8中所示的逆时针方向F向上转动其左右任何一侧的手动手柄16。这样，凸轮从动件135顺着凸轮状轮廓线133的变化缓缓下降，转动大约90°时，回复如图8所示状态，主动轮1也变成接触地面的可运转的状态。另外，为了固定这种运转状态，用定位销134将凸轮盘131固定在图8所示的位置。

图中标号17所示是安装在自动引导式车辆前后的保险杠。

本发明的自动引导式车辆，是由安装的一个驾驶驱动装置在运转开始时，通过滑动机构向自动引导式车辆的行进方向独立运行，使主动轮位于前侧——该前侧是指自动引导式车辆无论前进或后退时都比自动引导式车辆平面重心位置更靠行进前侧的位置，从而发挥推进力的作用，而被牵引行驶的。由于无论前进或后退时都是在完全相同的条件下沿引导路径行进，所以，不仅可沿封闭环形的引导路径只向一个方向循环运行，也可毫无困难的使用于反复前进和后退的往返运转、或者复杂地组合前进后退的运转中。即由于引导道路不限于封闭环状，所以，在货物搬运作业上具有广泛适用的优点。

并且，因为驾驶驱动装置3是一个，所以，可降低制造成本；并可将车架前后方向的长度设计到必要的最小限度；还可简化控制装置的结构。自动引导式车辆行进时所必需的引导道路，其车宽方向的宽度也可达到必要的最小限度。

Claims (4)

1、一种自动引导式车辆。该自动引导式车辆在车体的车架的下部设置驾驶驱动装置，车体至少在四个角部安装车轮；并由沿地面行驶路径铺设的引导体所发出的导向信号引导行驶。其特征在于：

位于上述车体的四个角部的车轮全都是可自如地变换成自由或固定状态的脚轮；

在上述车体的车架的下部大致中心位置安装一个驾驶驱动装置，该驾驶驱动装置可独立地朝行进方向的前后自由行驶，并且相对车架可拆装；

在上述驾驶驱动装置的前部及后部分别设置传感器，用于测出引导体所发出的导向信号；

上述驾驶驱动装置，伴随对自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换操作，相对车架单独朝行进方向前侧行驶而改变其运行位置；

上述脚轮，伴随对自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换，行进方向前侧的脚轮变换为自由车轮，而后侧的脚轮变换为固定车轮。

2、如权利要求1所述的自动引导式车辆。其特征在于：在与驾驶驱动装置一体移动的滑动基体上，设置切换板，切换板接近或远离位于车体的四个角部的脚轮；在各脚轮上设置制动板，以利用上述切换板接近或远离的动作制约或解放脚轮的(左右)转动。

3、如权利要求1或2所述的自动引导式车辆。其特征在于：在车体的车架的下部，于驾驶驱动装置的前端或后端的制动位置安装磁体；

该磁体的磁力，随着自动引导式车辆向前行驶和后退行驶的转换操作，行进方向后侧磁体的磁力被解除，而前侧磁体的磁力固定驾驶驱动装置的运转位置。

4、如权利要求1、2、或3所述的自动引导式车辆。其特征在于：设置切换机构，将驾驶驱动装置的主动轮变换为接地状态和悬空状态。

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