CN208843061U - 一种模块化旋转举升agv - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化旋转举升AGV，其特征在于：由下至上包括底盘(111)、举升模块(222)和旋转模块(333)；所述底盘(111)、所述举升模块(222)和所述旋转模块(333)之间可拆卸地进行连接；所述底盘(111)包括独立运转的驱动机构(3)从而控制所述AGV的整体移动；所述举升模块(222)具有独立运转的举升电机(12)从而实现AGV所承载的货物的举升运动；所述旋转模块(333)具有独立运转的旋转电机(15)从而实现AGV所承载的货物的旋转运动。实现了便于安装，拆解；提供稳定的单一种类传动以及具有稳定的运动中货物承载状态的技术效果。

Description

一种模块化旋转举升AGV

技术领域

本实用新型涉及智能仓储物流技术领域，特别涉及一种模块化旋转举升AGV。

背景技术

随着智能仓储物流的迅猛发展，传统仓储采用的人工分拣、人工搬运效率低，无法满足快速分拣、快速搬运的需要。随着科技的进步，越来越多高度机械化、自动化的机器人普及应用到智能仓储物流场合，将人们从繁重的劳动中解放出来，AGV(Automated GuidedVehicle，自动导引运输车)就是其中具有代表性一种设备。AGV小车在搬运货物能够根据设定好的轨迹将货物运送到指定位置，从而解决了人工搬运重型货物时耗体力费工时的问题，在仓储行业解决人力成本，提高效率，方便管理方面起到了积极的作用。

但是，目前采用的AGV存在以下的技术问题：1)结构比较复杂，体积比较庞大，各个部件之间的连接关系也比较复杂，增加了安装、拆解、检修的难度，使得AGV的安装、维修不方便；2)由于各个传动部件的相互安装关系的影响，难以实现单一种类的传动或者难以保证在单一种类传动时，例如仅抬升或者仅旋转时，稳定的货物承载状态或者运动状态；3)在AGV运行过程中遇到急转弯时，由于惯性的作用难以保证货物的稳定承载状态。

因此，需要提供一种可以便于安装，拆解；能够提供稳定的单一种类传动以及具有稳定的运动中货物承载状态的模块化的AGV。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的的AGV存在以下的结构比较复杂，体积比较庞大，各个部件之间的连接关系也比较复杂，增加了安装、拆解、检修的难度，使得AGV的安装、维修不方便；由于各个传动部件的相互安装关系的影响，难以实现单一种类的传动或者难以保证在单一种类传动时，例如仅抬升或者仅旋转时，稳定的货物承载状态或者运动状态；在AGV运行过程中遇到急转或者大角度转弯时，由于惯性的作用难以保证货物的稳定承载状态等问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种模块化旋转举升AGV，其特征在于：由下至上包括底盘111、举升模块222和旋转模块333；所述底盘111、所述举升模块222和所述旋转模块333之间可拆卸地进行连接；所述底盘111包括独立运转的驱动机构3从而控制所述AGV的整体移动；所述举升模块222具有独立运转的举升电机12从而实现AGV所承载的货物的举升运动；所述旋转模块333具有独立运转的旋转电机15从而实现AGV 所承载的货物的旋转运动。

进一步地，底盘111包括四个万向轮1、一个底板2和两个驱动机构3；四个万向轮1主要用于支撑底板2以及转向时的辅助支撑，四个万向轮1分别两两前后布置，其中两个万向轮1平行布置在 AGV的前侧、另外两个万向轮1平行布置在AGV的后侧。

进一步地，两个驱动机构3分别在AGV的两侧，所述驱动机构包括驱动轮、电机和电机控制器。

进一步地，所述举升模块222包括一个举升支撑板4、一个举升固定板5、三个丝杆螺母组件6、一个举升主动齿轮7、三个举升从动齿轮8、一个举升大齿轮9、若干圆柱支柱10、若干螺栓11、一个举升电机12。

进一步地，举升支撑板4的下表面安装了多个圆柱支柱10，该圆柱支柱10具有圆柱体的形状，在该圆柱体形状的上、下表面上分别开设有内螺纹固定孔，上述内螺纹固定孔分别与举升支撑板4或底板2上相应位置开设的螺纹固定孔对准，并使用螺母穿过举升支撑板4或底板2上的螺纹固定孔和圆柱支柱10上、下表面上的螺纹内孔并通过螺纹咬合固定。

进一步地，在举升支撑板4的上表面固定垂直安装了是三个丝杆螺母组件6，该丝杆螺母组件6 具有丝杆螺母和丝杆；上述三个丝杆螺母组件6在举升支撑板4的上表面成三角形的分布；该丝杠的上端部分别与一个举升从动齿轮8可传动的连接；所述三个举升从动齿轮8在举升固定板5的上表面上也呈三角形的分布；举升固定板5的上表面还设置了一个举升主动齿轮7，其在举升电机12的带动下旋转；在举升固定板5的上表面还设置有一个可枢转的举升大齿轮9，该举升大齿轮9与举升主动齿轮7相互咬合，并能够在举升主动齿轮7的传动带动下旋转；该举升大齿轮9的外轮廓与三个举升从动齿轮8围成的三角形内切，从而使得举升大齿轮9可以同时与该三个举升从动齿轮8咬合，并实现传动。

进一步地，该旋转模块333包括旋转固定板13、托盘14、旋转电机15、旋转主动小齿轮16、旋转从动大齿轮17、圆柱支柱10、螺栓11。

进一步地，该旋转电机15配设有一个电机控制器，其中，电机控制器包括一个通讯控制模块和一个传感控制模块。

根据上述的模块化旋转举升AGV的旋转运动的控制方法，其特征在于：该方法包括

S1检测旋转电机15的电机控制器中通讯控制模块是否接收到旋转控制信号。如果未收到旋转控制信号，则控制旋转电机15不进行旋转输出；如果接收到旋转控制信号，则控制旋转电机15进行旋转输出，该输出控制托盘旋转的角速度小于一个阈值；

S2旋转电机15的电机控制器中的角速度传感器检测到AGV整体转弯运动中，角速度大于所述阈值时，启动该旋转电机15并带动该托盘14的反馈性反转，该反转方向与AGV的转弯方向相反，该托盘14实现的反馈性反转角速度的大小为:

ω_fb＝ω²-gk/r^1/2

其中，

ω为角速度传感器检测到的角速度；

g为重力加速度；

r为旋转半径，根据AGV机器人运动轨迹的设计，其取值为0.2-0.6m；

k为系数，该系数取值为0.07-0.2。

进一步地，所述阈值为10-35度/秒。

本实用新型提供的块化旋转举升AGV，具有以下有益效果：1)由三个独立的功能模块构成，结构比较简单，各个部件的传动部件不存在的机械连接关系，增加了安装、拆解、检修便利；2)由于各个模块的传动部件的相互安装关系互不影响影响，可以实现单一种类的传动或者难以保证在单一种类传动时，例如仅抬升或者仅旋转时，稳定的货物承载状态或者运动状态；3)在AGV运行过程中遇到急转弯时，防止由于惯性的作用导致的货物甩出的情况，保证了运输的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型提供的AGV的整体结构示意图。

图2为本实用新型提供的AGV的底盘的结构示意图。

图3为本实用新型提供的AGV的举升模块的结构示意图。

图4为本实用新型提供的AGV的旋转模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实施例提供了一种模块化旋转举升AGV，如图1所示，该AGV包括了三个独立的模块，即底盘111、举升模块222和旋转模块333。其中，底盘111用于实现AGV模块的整体移动以及承载AGV 其他模块和货物；举升装置222用于实现AGV机器人承载货物的向上或向下移动；旋转模块333用于实现AGV机器人承载货物在水平面内的旋转。底盘111、举升模块222和旋转模块333由下至上依次设置。通过设置三个相对独立的模块不仅便于AGV的安装、拆解和维修；更重要的是，由于底盘 111、举升模块222和旋转模块333三个模块均具有独立的驱动和传动装置；每个模块具有独立驱动和传动装置，并且三个模块之间仅仅通过圆柱支柱实现模块间的相互位置关系固定连接，进而三个模块各自的运动功能由于其传动和驱动装置进行控制，相互之间不存在机械连接，而不会造成的模块间运动功能的相互影响，能够实现整体移动、举升、旋转三种不同运动的独立操作和控制，相互之间的影响最小；能够实现单一种类的传动，例如仅抬升或者仅旋转时，稳定承载或者运动状态，以及保证在单一种类传动时稳定的货物承载状态或者运动状态。

下面对底盘111、举升模块222和旋转模块333三个模块的结构以及相互连接关系进行详细的介绍。

如图2所示，底盘111位于整个AGV的最下方，其包括万向轮1、底板2以及驱动机构3。具体地，所述底盘包括四个万向轮1、一个底板2和两个驱动机构3。其中，四个万向轮1主要用于支撑底盘2以及转向时的辅助支撑，四个万向轮1分别两两前后布置，其中两个万向轮1平行布置在AGV 的前侧、另外两个万向轮1平行布置在AGV的后侧。

在底盘1的四个角部位置处开设有用于容置万向轮1的开槽，上述万向轮16分别穿过开槽，并且通过位于开槽正上方的万向轮安装板进行安装固定。该万向轮安装板109具有“Ω”形状，其通过螺钉分别与底板2和万向轮1进行固定。采用万向轮1的设置，能够实现AGV底盘移动的灵活性和平稳定，大大提高了机器人的移动能力。

所述两个驱动机构3分别在AGV的两侧，所述驱动机构包括驱动轮、电机和电机控制器。其中，电机控制器通过与外部的有线或者无线通讯连接来接受控制指示，并进一步通过诸如编码控制等方式控制电机的旋转情况，电机的旋转进一步带动驱动轮来实现转动，从而实现驱动轮的滚动前进。每个驱动轮均配有一个电机控制器，从而有利于对于驱动轮的控制，在转向等需要分别控制驱动轮不同转动方案时，更加有效地实现差异化控制。

优选地，该驱动机构3还可以进一步包括悬挂系统，该悬挂系统可以为避震弹簧悬挂，该悬挂系统通过金属加强筋板安装在底板1上，避震弹簧的一侧固定端安装在金属加强筋板上，避震弹簧的另一端可以由于弹簧的弹性进行浮动，该可以浮动的一端，安装有驱动轮，从而使得AGV在运动中能够具有一定的避震效果，从而进一步保证其上方承载的货物的稳定性。

举升模块222固定设置在底盘111上方，用于对货品进行向上或向下的移动。所述举升模块222 包括一个举升支撑板4、一个举升固定板5、三个丝杆螺母组件6、一个举升主动齿轮7、三个举升从动齿轮8、一个举升大齿轮9、若干圆柱支柱10、若干螺栓11、一个举升电机12。

举升支撑板4用于支撑整个举升模块，举升支撑板4具有上表面和下表面。其中，举升支撑板 4的下表面安装了多个圆柱支柱10，该圆柱支柱10用于将举升模块222支撑并固定在该底盘111上。具体地，该圆柱支柱10具有圆柱体的形状，在该圆柱体形状的上、下表面上分别开设有内螺纹固定孔，上、下表面上的内螺纹固定孔的数量可以为一个或者多个。上述内螺纹固定孔分别与举升支撑板4 或底板2上相应位置开设的螺纹固定孔对准，并使用螺母穿过举升支撑板4或底板2上的螺纹固定孔和圆柱支柱10上、下表面上的螺纹内孔并通过螺纹咬合固定。通过上述的圆柱支柱的连接方式实现了举升模块222和底盘111之间的可拆卸的固定，并且在常规的安装、检修和维修过程中实现了较为方便的拆装，并且上述拆装程序不会对于每个模块自身的结构造成影响。

在举升支撑板4的上表面固定垂直安装了是三个丝杆螺母组件6，该丝杆螺母组件6具有丝杆螺母和丝杆。上述三个丝杆螺母组件6在举升支撑板4的上表面成三角形的分布。丝杆螺母组件6的可伸缩的丝杆从丝杆螺母组件6的上端伸出，该伸出的丝杆部分穿过一个固定托并与之与相对固定的连接，该固定托通过螺栓固定于举升固定板5的下表面，从而随着丝杆的伸出和回收，该举升固定板5 可以随之上下移动。

该丝杆穿过该固定托伸出的上端部分穿过举升固定板5相应位置上的通孔，从举升固定板5的下表面延伸到举升固定板5的上表面至上。该丝杠的上端部分别通过键连接或者轴端法兰等本领域熟知的连接方式与一个举升从动齿轮8可传动的连接。由于该举升从动齿轮8分别与各自连接的丝杆螺母组件6的位置在垂直方向上相对应，因此该三个举升从动齿轮8在举升固定板5的上表面上也呈三角形的分布。

举升固定板5的上表面还设置了一个举升主动齿轮7，其通过一个通孔连接于一个举升电机12 上，该举升电机12配设有一个电机控制器，其中，电机控制器通过与外部的有线或者无线通讯连接来接受控制指示，并进一步通过诸如编码控制等方式控制电机的旋转情况。举升电机12的转动输出轴能够带动该举升主动齿轮7进行旋转。在举升固定板5的上表面还设置有一个可枢转的举升大齿轮9，该举升大齿轮9与举升主动齿轮7相互咬合，并能够在举升主动齿轮7的传动带动下旋转。具体地，该举升大齿轮9与举升固定板5的连接方式可以为固定轴连接、轴承连接或者其他本领域熟知的连接方式。该举升大齿轮9的外轮廓与三个举升从动齿轮8围成的三角形内切，从而使得举升大齿轮9可以同时与该三个举升从动齿轮8咬合，并实现传动。

在进行举升或下降时，举升电机12的旋转输出轴向举升主动齿轮7进行旋转扭矩输出，使得举升主动齿轮7进行特定方向的旋转。进而带动举升大齿轮9旋转，举升大齿轮9同时带动三个举升从动齿轮8旋转，举升从动齿轮8带动丝杆螺母组件6中的丝杠旋转，通过旋转丝杠，丝杠与丝杠螺母的相对咬合位置向下或者向上偏移，从而实现丝杠上进一步伸出或收回，进而带动整个举升固定板5 上升或者下降。通过全齿轮传动的方式提高了扭矩的输出效率，并且由于由一个举升大齿轮9同时带动3个形成三角形分布的举升从动齿轮8进行传动，相比于其他方式，例如皮带传动等方式，实现了多个举升动作传动的同步性和统一性，并且通过设置三角形分布的举升动力传动，实现了整个举升固定板5传动和受力的稳定性，提高了AGV举升动作的稳定性和扭矩传递效率。

在举升模块222的上方固定了旋转模块333。该旋转模块333包括13旋转固定板13、托盘14、旋转电机15、旋转主动小齿轮16、旋转从动大齿轮17、圆柱支柱10、螺栓11。旋转模块333与举升模块222通过位于旋转固定板13和举升固定板5之间的多组圆柱支柱10和螺栓11进行固定连接。具体的连接方式，与举升模块222与底盘111之间的连接方式和技术效果相同，具体可以参见前文中的记载，此处不再赘述。

旋转模块333的旋转固定板13与举升固定板5实现固定连接，一个旋转电机15安装于旋转固定板13的下表面。旋转电机15的旋转输出轴通过键连接或者本领域公知的其他链接方式与一个旋转主动小齿轮16固定连接，并能够实现旋转扭矩的传动。该旋转主动小齿轮16相对于托盘14的下表面可枢转，具体的连接方式可以为轴连接等本领域熟知的连接方式。托盘14的上表面用于承载货物，托盘14的下表面还设置一个旋转从动大齿轮17，该旋转传动大齿轮17与托盘14相对固定的连接，具体的连接方式可以为法兰连接、焊接或者一体成型等本领域熟知的方式。

在需要进行旋转运动时，旋转电机15的旋转输出轴带动旋转主动小齿轮16进行旋转，旋转主动小齿轮16通过与旋转从动大齿轮17的咬合，同时带动旋转从动大齿轮17和托盘14进行旋转，从而实现了货物的旋转。

该旋转电机15配设有一个电机控制器，其中，电机控制器包括一个通讯控制模块和一个传感控制模块，其中通讯控制模块通过与外部的有线或者无线通讯连接来接受控制指示，并进一步通过诸如编码控制等方式控制电机的旋转情况；传感控制模块，通过其内部设置的角速度传感器来计算，并通过诸如编码控制等方式控制电机的旋转情况。

本实用新型实施例提供的AGV，其提供了货物的旋转运动的两种控制方式：一种为操作人员通过通讯控制模块实时控制该旋转电机15的转动情况，进一步带动托盘14的旋转；另一种为通过传感控制模块对于AGV角速度的测量，当角速度大于阈值时，为了克服惯性带来的货物甩出的情况，自动实现托盘14相对于转弯方向的反转的反馈控制。

该AGV的旋转运动的控制方法为：

S1检测旋转电机15的电机控制器中通讯控制模块是否接收到旋转控制信号。如果未收到旋转控制信号，则控制旋转电机15不进行旋转输出；如果接收到旋转控制信号，则控制旋转电机15进行旋转输出，该输出控制托盘旋转的角速度小于一个阈值，该阈值优选为10-35度/秒；该阈值控制保证了外部通讯控制托盘旋转时，防止托盘14上方的货物由于惯性被甩出；

S2旋转电机15的电机控制器中的角速度传感器检测到AGV整体转弯运动中，角速度大于一个阈值时，该阈值优选为10-35度/秒，启动该旋转电机15并带动该托盘14的反馈性反转，该反转方向与AGV的转弯方向相反，该托盘14实现的反馈性反转角速度的大小为:

ω_fb＝(ω²-gk/r)^1/2

其中，

ω为角速度传感器检测到的角速度；

g为重力加速度；

r为旋转半径，根据AGV机器人运动轨迹的设计，其取值为0.2-0.6m；

k为系数，该系数取值为0.07-0.2。

而实现该反馈性反转角速度的旋转电机15的输出转速为iω_fb，其中i为旋转主动小齿轮16和旋转从动大齿轮17的传动比，该数据本领域技术人员可以基于AGV的设计参数而获得。

通过上述的旋转运动控制方法能够实现稳定的旋转运动，进一步防止货物在旋转或者急转过程中由于惯性被甩出。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种模块化旋转举升AGV，其特征在于：由下至上包括底盘(111)、举升模块(222)和旋转模块(333)；所述底盘(111)、所述举升模块(222)和所述旋转模块(333)之间可拆卸地进行连接；所述底盘(111)包括独立运转的驱动机构(3)从而控制所述AGV的整体移动；所述举升模块(222)具有独立运转的举升电机(12)从而实现AGV所承载的货物的举升运动；所述旋转模块(333)具有独立运转的旋转电机(15)从而实现AGV所承载的货物的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：底盘(111)包括四个万向轮(1)、一个底板(2)和两个驱动机构(3)；四个万向轮(1)主要用于支撑底板(2)以及转向时的辅助支撑，四个万向轮(1)分别两两前后布置，其中两个万向轮(1)平行布置在AGV的前侧、另外两个万向轮(1)平行布置在AGV的后侧。

3.根据权利要求2所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：两个驱动机构(3)分别在AGV的两侧，所述驱动机构包括驱动轮、电机和电机控制器。

4.根据权利要求1所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：所述举升模块(222)包括一个举升支撑板(4)、一个举升固定板(5)、三个丝杆螺母组件(6)、一个举升主动齿轮(7)、三个举升从动齿轮(8)、一个举升大齿轮(9)、若干圆柱支柱(10)、若干螺栓(11)、一个举升电机(12)。

5.根据权利要求4所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：举升支撑板(4)的下表面安装了多个圆柱支柱(10)，该圆柱支柱(10)具有圆柱体的形状，在该圆柱体形状的上、下表面上分别开设有内螺纹固定孔，上述内螺纹固定孔分别与举升支撑板(4)或底板(2)上相应位置开设的螺纹固定孔对准，并使用螺母穿过举升支撑板(4)或底板(2)上的螺纹固定孔和圆柱支柱(10)上、下表面上的螺纹内孔并通过螺纹咬合固定。

6.根据权利要求4所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：在举升支撑板(4)的上表面固定垂直安装了是三个丝杆螺母组件(6)，该丝杆螺母组件(6)具有丝杆螺母和丝杆；上述三个丝杆螺母组件(6)在举升支撑板(4)的上表面成三角形的分布；该丝杠的上端部分别与一个举升从动齿轮(8)可传动的连接；所述三个举升从动齿轮(8)在举升固定板(5)的上表面上也呈三角形的分布；举升固定板(5)的上表面还设置了一个举升主动齿轮(7)，其在举升电机(12)的带动下旋转；在举升固定板(5)的上表面还设置有一个可枢转的举升大齿轮(9)，该举升大齿轮(9)与举升主动齿轮(7)相互咬合，并能够在举升主动齿轮(7)的传动带动下旋转；该举升大齿轮(9)的外轮廓与三个举升从动齿轮(8)围成的三角形内切，从而使得举升大齿轮(9)可以同时与该三个举升从动齿轮(8)咬合，并实现传动。

7.根据权利要求1所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：该旋转模块(333)包括旋转固定板(13)、托盘(14)、旋转电机(15)、旋转主动小齿轮(16)、旋转从动大齿轮(17)、圆柱支柱(10)、螺栓(11)。

8.根据权利要求7所述的模块化旋转举升AGV，其特征在于：该旋转电机(15)配设有一个电机控制器，其中，电机控制器包括一个通讯控制模块和一个传感控制模块。