CN208999827U - 一种基于视觉导航的高精度agv行走机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，属于AGV技术领域，包括一个顶板(17)、一个底盘、一个视觉信息采集单元、两个驱动单元、两对弹簧(12)张紧机构、两个驱动升降单元和控制器单元，解决了AGV运动轨迹稳定精确的技术问题，本实用新型的驱动单元只会沿着直线光轴运动，不会在AGV前进方向产生的位移偏差，保证了运动过程中AGV的机械结构的精度，采用视觉导航技术，不受复杂地面条件的影响，极大程度上提高了AGV行走机构的环境适应能力，左右驱动单元相对独立，保证了驱动轮与地面的压地力充足，有效防止因压地力不足导致驱动轮打滑导致的运动误差。

Description

一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构

技术领域

本实用新型属于AGV技术领域，尤其涉及一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构。

背景技术

AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范畴。

AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。在我国，随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展，如何能够开发出能够满足用户各方面需求(功能、价格、质量)的AGV系统技术是未来我们必须面对的现实问题。传统的电磁式引导方式对于现场要求较高，复杂的现场环境决定了AGV未来的发展方向偏向于视觉导航。定位精度是搬运机器人保证自动化生产的关键因素之一，对提高生产效率有至关重要的作用。

如图1所示，传统形式AGV在行走过程中，由于在X轴与Y轴方向上产生位移偏差，使得AGV实际运动轨迹与预定方向产生一定的角度θ，导致AGV的定位精度降低。而θ角度的存在主要是由AGV行走机构的机械误差产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，解决了AGV运动轨迹稳定精确的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，包括一个顶板、一个底盘、一个视觉信息采集单元、两个驱动单元、两对弹簧张紧机构、两个驱动升降单元和控制器单元；

所述底盘包括底板和设置在底板下侧的四个万向轮，底板间隔地设于顶板的下侧；

所述视觉信息采集单元包括视觉传感器安装盒和视觉传感器，视觉信息采集单元与底板固定连接；

所诉驱动单元包括直流伺服电机、减速机、驱动安装板和驱动轮，直流伺服电机通过减速机带动驱动轮，驱动安装板与减速机固定连接；

所诉弹簧张紧机构，包括竖向的支撑轴、安装在支撑轴上的直线轴承和套设在支撑轴外圈的弹簧，支撑轴固设在顶板与底板之间，弹簧设于直线轴承上侧；每对弹簧张紧机构的两直线轴承之间固设一个所述驱动安装板；

所诉驱动升降单元，包括竖向设置的直线电机和与直线电机转子连接的连接环，直线电机固设在顶板下侧；两驱动升降单元的两连接环分别连接两驱动单元的驱动安装板；

所诉控制器单元，包括电机驱动控制器和DSP控制器，电机驱动控制器和DSP控制器均固设在顶板上侧；

视觉信息采集单元设于底板上侧并位于底板的中部。

两驱动单元沿底板的纵向中轴线对称分布。

所述支撑轴的顶端和底端均固设轴座，支撑轴顶端的轴座固定连接于顶板的下侧、底端的轴座固定连接于底板的上侧。

所述减速机为行星轮直角减速机，驱动轮为聚氨酯驱动轮。驱动安装板设有上下通透的槽口，驱动轮的顶部向上穿过槽口。

所述驱动安装板上设有挂耳，挂耳设有挂孔，连接环穿过挂耳的挂孔，驱动安装板挂在相应连接环的下侧。

本实用新型所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，解决了AGV运动轨迹稳定精确的技术问题，本实用新型的驱动单元只会沿着直线光轴运动，不会在AGV前进方向产生的位移偏差，保证了运动过程中AGV的机械结构的精度，采用视觉导航技术，不受复杂地面条件的影响，极大程度上提高了AGV行走机构的环境适应能力，左右驱动单元相对独立，保证了驱动轮与地面的压地力充足，有效防止因压地力不足导致驱动轮打滑导致的运动误差，左右驱动提升单元相对独立，与驱动单元之间采用柔性环连接，有效避免刚性连接结构对于驱动单元的运动干涉，由四个弹簧张紧机构、底板和顶板之间组成桁架结构，空间几何体结构极大程度加强了AGV行走机构的力学性能，使其具有更大的负载能力，直线光轴采用表层渗碳和表面镀铬工艺，具有高强度，高耐磨性，防锈等特点，极大程度上提高了直线光轴使用寿命，驱动轮采用高弹性聚氨酯铁芯轮，具有弹性强，摩擦系数大，高耐磨性，负载能力强等特点，极大程度提高了与地面的相对摩擦力。

附图说明

图1是传统AGV结构运动位移误差分析图；

图2是本发明所涉及的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构的三维结构图；

图3是本发明所涉及的驱动单元的三维结构图；

图4是本发明所涉及弹簧张紧机构的三维结构图；

图5是本发明所涉及的驱动升降单元的三维结构图；

图6是本发明所涉及的控制器单元的三维结构图；

图中：万向轮1、底板2、直流伺服电机3、减速机4、视觉传感器安装盒5、视觉传感器6、驱动安装板7、聚氨酯驱动轮8、轴座9、直线轴承10、支撑轴11、弹簧12、连接环13、直线电机14、电机驱动控制器15、DSP控制器16、顶板17、挂耳18、槽口19。

具体实施方式

由图1-图6所示的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，包括一个顶板17、一个底盘、一个视觉信息采集单元、两个驱动单元、两对弹簧张紧机构、两个驱动升降单元和控制器单元；

所述底盘包括底板2和设置在底板2下侧的四个万向轮1，底板2间隔地设于顶板17的下侧，底盘用于支撑整个AGV行走机构，实现全方位运动。

所述视觉信息采集单元包括视觉传感器安装盒5和视觉传感器6，视觉信息采集单元与底板2固定连接，视觉信息采集单元设于底盘上侧并位于底盘的中部，具体地，视觉传感器安装盒5固定在底板中心上侧，视觉传感器6固设在视觉传感器安装盒5上侧；该单元用于采集信息，判断当前位置与车身姿态，将数据传输到控制单元。

所诉驱动单元包括直流伺服电机3、减速机4、驱动安装板7和驱动轮，直流伺服电机3通过减速机4带动驱动轮转动，所述减速机4为行星轮直角减速机，驱动轮为聚氨酯驱动轮8，直流伺服电机的输出轴对接减速机的输入轴，减速机的输出轴对接驱动轮的轮轴，直流伺服电机3的壳体与减速机的壳体固定连接，驱动安装板7与减速机固定连接，先将直流伺服电机3与减速机固定为一体，将减速机固定安装在驱动安装板上，驱动安装板7设有上下通透的槽口19，驱动轮的顶部向上穿过槽口19，所述驱动安装板7上设有挂耳18，挂耳18设有挂孔；该单元用于提供AGV行走机构的动力。

所述底板对应两驱动轮设有两通孔，驱动轮向上穿插过相应通孔后再向上穿插过相应槽口，驱动轮与通孔边沿、槽口边沿均不接触。

两驱动单元沿底板2的纵向中轴线对称分布，即两驱动单元分别设于底板2的纵向中轴线的两侧并关于底板2的纵向中轴线对称。

所诉弹簧张紧机构，包括竖直的支撑轴11、一个安装在支撑轴11上的直线轴承10和一个套设在支撑轴11外圈的弹簧12，支撑轴11固设在顶板17与底板2之间，所述支撑轴11的顶端和底端均固设轴座9，支撑轴11顶端的轴座9固定连接于顶板17的下侧、底端的轴座9固定连接于底板2的上侧；弹簧12设于直线轴承10上侧，弹簧12夹设在顶板与直线轴承之间，并且进一步地，弹簧夹设在支撑轴顶端轴座9与直线轴承之间，弹簧张紧机构用于向下压紧驱动单元，保证驱动轮的压地力足够，防止由于驱动轮与地面相对滑动产生位移偏差，同时发挥减震功能，防止由于地面起伏产生冲击载荷，损坏电机。

四个弹簧张紧机构呈矩形分布并分别位于矩形的四个角点处，每对弹簧张紧机构之间相应设置一个驱动单元，每对弹簧张紧机构的两直线轴承10之间固设一个所述驱动安装板7，即每对弹簧张紧机构的两直线轴承10之间固设一个与该对弹簧张紧机构相对应的驱动单元的驱动安装板，由于直线轴承可以沿竖直的支撑轴上下移动，因此，驱动安装板以及整个驱动单元能随直线轴承沿支撑轴上下移动，弹簧可产生对直线轴承以及驱动安装板的向下的推力。

所诉驱动升降单元，包括竖直设置的直线电机14和与直线电机14转子连接的连接环13，直线电机14固设在顶板17下侧，直线电机14的转子可竖直向下伸出、向上缩回，直线电机14的转子上对应连接环13设有插孔，所述连接环13穿过转子上的插孔，该单元用于提升驱动单元，方便维护人员移动AGV；

两驱动升降单元分别连接两驱动单元，两驱动升降单元的两连接环13分别连接两驱动单元的驱动安装板7，即两驱动升降单元的直线电机通过各自的连接环连接两驱动单元的驱动安装板，具体地，所述连接环13穿过相应驱动安装板7的挂耳的挂孔，驱动安装板7挂在相应连接环13的下侧，两驱动单元的两驱动安装板分别通过两连接环挂在两驱动升降单元的两直线电机下侧，直线电机可带动驱动单元升降，直线电机可提升驱动单元，使驱动轮升离地面，也可带动驱动轮下降使其接触地面。

所诉控制器单元，包括电机驱动控制器15和DSP控制器16，电机驱动控制器15和DSP控制器16均固设在顶板17上侧，电机驱动控制器15为直流伺服电机3的驱动器，直线电机与DSP控制器16电连接，该单元用于控制电机转动，摄像头采集信息的处理，路径规划，任务执行等功能处理。

在实际使用过程中，通过控制器单元中的DSP控制器16控制驱动升降单元中直线电机14运动，将驱动单元降至地面，驱动单元在弹簧张紧机构中弹簧12的作用下，使聚氨酯驱动轮8与地面充分压紧。

控制器单元中的DSP控制器16控制电机驱动控制器15，使驱动单元中的直流伺服电机3按照控制设定转动，直流伺服电机3经由行星齿轮减速机44将动力输送至聚氨酯驱动轮8，为AGV行走机构提供动力。

AGV行走机构运动过程中，通过视觉信息采集单元中视觉传感器6实时采集地面信息，并将信息反馈至控制器单元中的DSP控制器16，DSP控制器16对地面信息进行处理，计算出AGV当前的运动姿态和所处位置，然后电机驱动控制器15对直流伺服电机3进行控制，进而控制聚氨酯驱动轮8的运动状态，通过双轮差速运动实现AGV行走机构的前进、转弯、后退、停止等姿态矫正。若在运动过程中，若地面出现不平整情况，单侧驱动单元可在驱动单元在弹簧张紧机构中弹簧12的作用下，使聚氨酯驱动轮8与地面充分压紧,两侧的聚氨酯驱动轮8和地面都会有足够的摩擦，有效避受力不均带来打滑，进而使AGV行走机构发生偏移的现象，极大程度上提高了AGV行走机构的运动精度。在人为移动AGV时，控制器单元中的DSP控制器16控制驱动升降单元中直线电机14运动，将驱动单元降升起，避免人为推动AGV时，直流伺服电机3转动产生的感应电流，烧坏控制器单元。

本实用新型所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，解决了AGV运动轨迹稳定精确的技术问题，本实用新型的驱动单元只会沿着直线光轴运动，不会在AGV前进方向产生的位移偏差，保证了运动过程中AGV的机械结构的精度，采用视觉导航技术，不受复杂地面条件的影响，极大程度上提高了AGV行走机构的环境适应能力，左右驱动单元相对独立，保证了驱动轮与地面的压地力充足，有效防止因压地力不足导致驱动轮打滑导致的运动误差，左右驱动提升单元相对独立，与驱动单元之间采用柔性环连接，有效避免刚性连接结构对于驱动单元的运动干涉，由四个弹簧张紧机构、底板2和顶板17之间组成桁架结构，空间几何体结构极大程度加强了AGV行走机构的力学性能，使其具有更大的负载能力，直线光轴采用表层渗碳和表面镀铬工艺，具有高强度，高耐磨性，防锈等特点，极大程度上提高了直线光轴使用寿命，驱动轮采用高弹性聚氨酯铁芯轮，具有弹性强，摩擦系数大，高耐磨性，负载能力强等特点，极大程度提高了与地面的相对摩擦力。

Claims (6)

1.一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：包括一个顶板(17)、一个底盘、一个视觉信息采集单元、两个驱动单元、两对弹簧张紧机构、两个驱动升降单元和一个控制器单元；

所述底盘包括底板(2)和设置在底板(2)下侧的四个万向轮(1)，底板(2)间隔地设于顶板(17)的下侧；

所述视觉信息采集单元包括视觉传感器安装盒(5)和视觉传感器(6)，视觉信息采集单元与底板(2)固定连接；

所述驱动单元包括直流伺服电机(3)、减速机(4)、驱动安装板(7)和驱动轮，直流伺服电机(3)通过减速机带动驱动轮，驱动安装板(7)与减速机固定连接；

所述弹簧张紧机构，包括竖向的支撑轴(11)、安装在支撑轴(11)上的直线轴承(10)和套设在支撑轴(11)外圈的弹簧(12)，支撑轴(11)固设在顶板(17)与底板(2)之间，弹簧(12)设于直线轴承(10)上侧；每对弹簧张紧机构的两直线轴承(10)之间固设一个所述驱动安装板(7)；

所述驱动升降单元，包括竖向设置的直线电机(14)和与直线电机(14)转子连接的连接环(13)，直线电机(14)固设在顶板(17)下侧；两驱动升降单元的两连接环(13)分别连接两驱动单元的驱动安装板(7)；

所述控制器单元，包括电机驱动控制器(15)和DSP控制器(16)，电机驱动控制器(15)和DSP控制器(16)均固设在顶板(17)上侧。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：视觉信息采集单元固设于底板上侧并位于底板的中部。

3.如权利要求1所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：两驱动单元沿底板(2)的纵向中轴线对称分布。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：所述支撑轴(11)的顶端和底端均固设轴座(9)，支撑轴(11)顶端的轴座(9)固定连接于顶板(17)的下侧、底端的轴座(9)固定连接于底板(2)的上侧。

5.如权利要求1所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：所述减速机为行星轮直角减速机，驱动轮为聚氨酯驱动轮(8)，驱动安装板(7)设有上下通透的槽口，驱动轮的顶部向上穿过槽口。

6.如权利要求1所述的一种基于视觉导航的高精度AGV行走机构，其特征在于：所述驱动安装板(7)上设有挂耳，挂耳设有挂孔，连接环(13)穿过挂耳的挂孔，驱动安装板(7)挂在相应连接环(13)的下侧。