CN208789814U - 一种三轮系agv - Google Patents

Abstract

本实用新型公开三轮系AGV，包括AGV车体、控制模块、设于AGV车体前侧的牵引轮和后方两侧的左定向轮和右定向轮，AGV车体设有控制牵引轮转向角度的第一转向机构；还包括控制AGV车体左定向轮转向的第二转向机构和控制AGV车体右定向轮转向的第三转向机构，上述三个转向机构分别与控制模块电连接。本实用新型的三轮系AGV，当AGV转弯时，控制模块控制牵引轮和定向轮的轴线相交一点形成交点，并且使该交点落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于三角形的边上，使AGV整体以该交点为转动中心旋转，实现AGV小半径转弯，极大地减少了AGV转弯半径，减少AGV转弯时所占据的空间，使用方便。

Description

一种三轮系AGV

技术领域

本实用新型属于AGV技术领域，具体涉及一种三轮系AGV。

背景技术

随着科学与技术的不断发展，在自动化物流输送领域，对AGV的行驶道路宽度、及转弯轨迹规划要求总是越小越好，但是，对于常规三轮系AGV(通常为单向行走AGV，其前方设置一个可转向的驱动轮，后方设置两个定向轮)，在转弯的行驶通道上由于其转弯半径较大往往需要较大的转弯空间，当面对车间的设计空间有限时，常规三轮系AGV是无法完成角度较大的转弯，从而限制了AGV的使用范围，影响物流输送的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减少转弯半径的三轮系AGV。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种三轮系AGV，包括AGV车体、控制模块、设于AGV车体前侧的牵引轮和后方两侧的左定向轮和右定向轮，AGV车体设有控制所述牵引轮转向角度的第一转向机构；还包括控制 AGV车体左定向轮转向的第二转向机构和控制AGV车体右定向轮转向的第三转向机构，上述三个转向机构分别与控制模块电连接；所述AGV车体转弯时，所述控制模块控制牵引轮和两定向轮的轴线相交于一点形成交点,所述交点位于所述牵引轮与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于所述三角形的边上，以使所述AGV车体以该交点为转动中心旋转所需角度。

与现有技术相比，本实用新型的三轮系AGV，当AGV转弯时，控制牵引轮和定向轮的轴线相交一点，并且使该交点落在所述牵引轮与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于所述三角形的边上，使AGV整体以该交点为转动中心旋转，实现AGV小半径转弯，极大地减少了AGV转弯半径，减少AGV转弯时所占据的空间，使用方便。

优选的，左定向轮与右定向轮间的长度距离为2a，牵引轮与两定向轮轴线的距离为b；建立直角坐标系，使左定向轮落在原点上，以及使右定向轮落在X轴线上，得出牵引轮(a， b)左定向轮(0，0)，右定向轮(2a，0)的坐标点；当左定向轮转向的角度与X轴夹角为θ₂，右定向轮转向的角度与X轴夹角为θ3时，且所述转动中心坐标落在三角形内时，所述控制模块控制牵引轮相对X轴转向的夹角为 (0°＜θ1＜180°)；通过这样设置，转动中心设于该三角形内时，AGV车体转弯时所占据的空间最小，转弯时更稳定，有效提高车间空间利用率。

优选的，左定向轮与右定向轮间的长度距离为2a，牵引轮与两定向轮轴线的距离为b；建立直角坐标系，使左定向轮落在原点上，以及使右定向轮落在X轴线上，得出牵引轮(a， b)左定向轮(0，0)，右定向轮(2a，0)的坐标点；当所述转动中心坐标(Ox,0)落在三角形的底边上时，所述控制模块控制牵引轮相对X轴转向的夹角为(O°≤θ1≤9O°-θ)和(θ+9O°≤θ1≤18O°)。

优选的，左定向轮与右定向轮间的长度距离为2a，牵引轮与两定向轮轴线的距离为b；建立直角坐标系，使左定向轮落在原点上，以及使右定向轮落在X轴线上，得出牵引轮(a， b)左定向轮(0，0)，右定向轮(2a，0)的坐标点；当所述转动中心坐标(Ox,Oy)落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的右腰上时，所述控制模块控制左定向轮相对X轴转向的夹角为(9O°≤θ2≤θ+9O°)；通过这样设置，转动中心设于该三角形边上时，AGV车体的转弯半径最小，有效提高车间空间利用率。

优选的，左定向轮与右定向轮间的长度距离为2a，牵引轮与两定向轮轴线的距离为b；建立直角坐标系，使左定向轮落在原点上，以及使右定向轮落在X轴线上，得出牵引轮(a，b)左定向轮(0，0)，右定向轮(2a，0)的坐标点；当所述转动中心坐标(Ox,Oy)落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的左腰上时，所述控制模块控制右定向轮相对X 轴转向的夹角为(9O°-θ≤θ3≤9O°)；通过这样设置，转动中心设于该三角形边上时，AGV车体的转弯半径最小，有效提高车间空间利用率。

优选的，所述第一转向机构为舵机。

优选的，所述第二转向机构包括相互啮合的第一主动轮和第一从动轮、第一编码器和第一转向电机，所述第一转向电机的输出端与第一主动轮传动连接，所述第一从动轮可转动地设于AGV车体上，所述左定向轮设于所述第一从动轮上，所述第一编码器用于检测所述左定向轮的转向角度；所述第三转向机构包括相互啮合的第二主动轮和第二从动轮、第二编码器和第二转向电机，所述第二转向电机的输出端与第二主动轮传动连接，所述第二从动轮可转动地设于AGV车体上，所述右定向轮设于所述第二从动轮上，所述第二编码器用于检测所述右定向轮的转向角度；通过这样设置，采用齿轮传动的方式控制定向轮的转向角度，结构简单，转向控制精度好。

优选的，所述牵引轮的导航方式为磁带导航、激光导航或RFID导航。

附图说明

图1转动中心位于等腰三角形中心的三轮系AGV示意图；

图2为图1直角转弯的示意图；

图3为转动中心位于等腰三角形底边上的三轮系AGV示意图；

图4为图3直角转弯的示意图；

图5为转动中心位于左定向轮上的三轮系AGV示意图；

图6为图5直角转弯的示意图；

图7为AGV车体的底部示意图；

图8为第二转向机构、第三转向机构和两定向轮的示意图；

图9为关于三轮系AGV牵引轮和定向轮建立的坐标图。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的技术方案：

参见图1至图9，本实用新型的三轮系AGV，包括AGV车体1、控制模块、设于AGV车体1前侧的牵引轮L1和后方两侧的左定向轮L2、右定向轮L3，AGV车体1设有控制所述牵引轮L1转向角度的第一转向机构11；还包括控制AGV车体1左定向轮L2转向的第二转向机构12和控制AGV车体1右定向轮L3转向的第三转向机构13，上述三个转向机构分别与控制模块电连接；所述AGV车体1转弯时，所述控制模块控制牵引轮L1和两定向轮的轴线相交一点形成交点，所述交点位于所述牵引轮L1与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于所述三角形的边上，以使所述AGV车体1以该交点为转动中心旋转所需角度。

与现有技术相比，本实用新型的三轮系AGV，当AGV转弯时，控制牵引轮和定向轮的轴线相交一点，并且使该交点落在所述牵引轮与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于所述三角形的边上，使AGV整体以该交点为转动中心旋转，实现AGV小半径转弯，极大地减少了AGV转弯半径，并减少AGV转弯时所占据的空间，使用方便。

当AGV的转动中心设于该三角形内时，AGV车体1转弯时所占据的空间最小，转弯时更稳定，有效提高车间空间利用率。

控制所述转动中心落于该三角形内的具体方式如下：设定左定向轮L2与右定向轮L3 间的长度距离为2a，牵引轮L1与两定向轮轴线的距离为b。

建立直角坐标系，使左定向轮L2落在原点上，以及使右定向轮L3落在X轴线上，得出牵引轮L1(a，b)左定向轮L2(0，0)，右定向轮L3(2a，0)的坐标点。

先控制左定向轮L2、右定向轮L3各转过一定的角度，设定左定向轮L2和右定向轮L3 的轴线(与轮子前进方向垂直并过轮子中心的线)为l2、l3，同理轮L1的轴线l1。那么当左定向轮L2和右定向轮L3转过的角度相同时(θ2＝θ3)，那么轴线l2和l3相互平行，此时没有转动中心。且θ2＝θ3＝90°时l2和l3共线，转动中心在x轴上。所以要使用转动中心落在三角形内，则需控制θ2≠θ3。

当θ2≠θ3时，轴线l2和l3会相交于一定点o为转动中心。从图(9)中得出要使o 点在三角形内，则需满足:

0°<θ2-90°<θ，180°-θ<θ3+90°<180°

则θ2、θ3的范围为：

90°<θ2<θ+90°，90°-θ<θ3<90°

其中所述等腰三角形底角θ可根据三角形的三点坐标值求出。

则可求出θ值:

当满足90°<θ2<θ+90°、90°-θ<θ3<90°时，可求出轴线l2和l3的函数表达式：轴线l2的函数表达式：

y＝tan(θ2-90°)*x

即,

y＝-cotθ2*x

轴线l3的函数表达式：

y＝-cotθ3*(x-2a)

联立方程组：

可求出转动中心点o(Ox,Oy)的坐标：

其中a、θ2、θ3为已知量，可通过测量得到。或者，先确定转动中心的位置，即已知a、Ox、Oy的值，可反求出θ2、θ3的量。

求出转动中心点o(Ox,Oy)的坐标后，已知牵引轮L1的轴线l1过点(a,b)，根据两点坐标可以确立牵引轮L1的轴线的函数表示式：

y-b＝k(x-a),

其中k为斜率

则从图(9)中可以确立转动中心点o和轴线l1与x轴的夹角后，可以推出牵引轮L1的转向角度为θ1，以此就确定了三轮轴线汇于一点o,当驱动牵引轮L1前进时，AGV车体1 就会绕转动中心点o点旋转，从而实现小半径转弯。现推算θ1的表达式。

轴线l1与x轴的夹角为θ1+90°，斜率为k，则：

tan(θ1+90°)＝k

联立上述方程组后可求出：

因此，当左定向轮L2转向的角度与X轴夹角为θ₂，右定向轮L3转向的角度与X轴夹角为θ₃时，所述控制模块控制牵引轮L1相对X轴转向的夹角为：

参见图3至图6和图9，当AGV的转动中心设于该三角形边上时，AGV车体1的转弯半径最小，有效提高车间空间利用率。所述转动中心落在三角形边上的情况有三种情况，但转动中心不会落在三角形中牵引轮L1所在的顶角。

第一种情况：当θ2＝θ3＝9O°时l2和l3共线，转动中心在x轴上，此时牵引轮L1的轴线l1与x轴的交点即为转动中心o(Ox,0)。

即：

tan(θ1+9O°)＝(b-0)/(a-Ox)

θ1在区间(O°≤θ1≤9O°-θ)和(θ+9O°≤θ1≤18O°)之间

因此，当所述转动中心坐标(Ox,0)落在等腰三角形的底边上时，所述控制模块控制牵引轮L1相对X轴转向的夹角为

第二种情况：当θ1＝θ3＝9O°-θ时l1和l3共线，转动中心在线段L1L3上，此时左定向轮L2的轴线l2与线段L1L3的交点即为转动中心o(Ox,Oy)。

轴线l2的函数表达式：y＝-cotθ2*x

线段L1L3的函数表达式：

求解此方程组得出转动中心o(Ox,Oy)：

因此，当所述转动中心坐标(Ox,Oy)落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的右腰上时，所述控制模块控制左定向轮L2相对X轴转向的夹角为仅需确定θ2在X轴上的位置，即可得出θ2的角度值。

第三种情况：当θ1＝θ2＝9O°+θ时l1和l2共线，转动中心在线段L1L2上，此时舵轮L3的轴线l3与线段L1L2的交点即为转动中心o(Ox,Oy)。

轴线l3的函数表达式：y＝-cotθ3*(x-2a)

线段L1L2的函数表达式：

求解此方程组得出转动中心o(Ox,Oy)：

其中：

因此，当所述转动中心坐标(Ox,Oy)落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的左腰上时，所述控制模块控制右定向轮L3相对X轴转向的夹角为仅需确定θ3在X轴上的位置，即可得出θ3的角度值。

作为优选方案，所述牵引轮L1为舵轮，所述第一转向机构11为舵机，所述舵机带有旋转编码器，根据旋转编码器的计数方式，可人为规定舵机的旋转角度的大小及其旋转方向，从而实现舵机控制牵引轮L1的旋转角度。

参见图1、图7和图8，作为优选方案，所述第二转向机构12包括相互啮合的第一主动轮121和第一从动轮122、第一编码器123、第一检测齿轮124和第一转向电机125，所述第一转向电机125的输出端与第一主动轮121传动连接，所述第一从动轮122可转动地设于AGV车体1上，所述左定向轮L2设于所述第一从动轮122上，所述第一检测齿轮124 与第一从动轮122啮合，所述第一编码器123与第一检测齿轮124固定连接，用于检测所述左定向轮L2的转向角度；

所述第三转向机构13包括相互啮合的第二主动轮131和第二从动轮132、第二编码器 133、第二检测齿轮134和第二转向电机135，所述第二转向电机135的输出端与第二主动轮131传动连接，所述第二从动轮132可转动地设于AGV车体1上，所述右定向轮L3设于所述第二从动轮132上，所述第二检测齿轮134与第二从动轮132啮合，所述第二编码器 133与第二检测齿轮134固定连接，用于检测所述右定向轮L3的转向角度；通过这样设置，采用齿轮传动的方式控制定向轮的转向角度，结构简单，转向控制精度好。

参见图7，作为优选方案，在本实施例中，所述牵引轮L1的导航方式为磁带导航，所述AGV车体1前侧底部设有磁循迹传感器14，使用者可以预先设定AGV车体1的转动中心位置以及磁条的安装位置，进而，使AGV转弯后的磁循迹传感器14保持在磁条上方；在其它实施方式中，牵引轮L1的导航方式可以是激光导航或RFID导航。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种三轮系AGV，包括AGV车体、控制模块、设于AGV车体前侧的牵引轮和后方两侧的左定向轮和右定向轮，AGV车体设有控制所述牵引轮转向角度的第一转向机构；其特征在于：还包括控制AGV车体左定向轮转向的第二转向机构和控制AGV车体右定向轮转向的第三转向机构，上述三个转向机构分别与控制模块电连接；所述AGV车体转弯时，所述控制模块控制牵引轮和两定向轮的轴线相交于一点形成交点，所述交点位于所述牵引轮与两定向轮三点连线形成的三角形内或位于所述三角形的边上，以使所述AGV车体以该交点为转动中心旋转所需角度。

2.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：当所述转动中心落在三角形的内时，所述控制模块控制牵引轮转向的角度(0°＜θ1＜180°)。

3.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：当所述转动中心落在三角形的底边上时，所述控制模块控制牵引轮转向的角度

4.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：当所述转动中心落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的右腰上时，所述控制模块控制左定向轮转向的角度(90°≤e2≤θ+90°)。

5.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：当所述转动中心坐标(0x，0y)落在牵引轮与两定向轮三点连线形成的等腰三角形的左腰上时，所述控制模块控制右定向轮相对X轴转向的夹角为(90°-θ≤θ3≤90°)。

6.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：所述第一转向机构为舵机。

7.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：所述第二转向机构包括相互啮合的第一主动轮和第一从动轮、第一编码器和第一转向电机，所述第一转向电机的输出端与第一主动轮传动连接，所述第一从动轮可转动地设于AGV车体上，所述左定向轮设于所述第一从动轮上，所述第一编码器用于检测所述左定向轮的转向角度。

8.根据权利要求1或7所述的三轮系AGV，其特征在于：所述第三转向机构包括相互啮合的第二主动轮和第二从动轮、第二编码器和第二转向电机，所述第二转向电机的输出端与第二主动轮传动连接，所述第二从动轮可转动地设于AGV车体上，所述右定向轮设于所述第二从动轮上，所述第二编码器用于检测所述右定向轮的转向角度。

9.根据权利要求1所述的三轮系AGV，其特征在于：所述牵引轮的导航方式为磁带导航、激光导航或RFID导航。