CN210313357U - 全向潜伏式agv - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种全向潜伏式AGV，包括机器人本体、举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元和电源单元，其中举升单元设于机器人本体的内部且设有外露于顶侧的托板，托板受控对所承载的货架举升、回转；驱动转向单元设于机器人本体的内部且设有外露于底侧的驱动轮，驱动轮受控等速直行、差速转向运行；定位导航与控制单元在机器人本体内部分别与前述两单元电性连接，接收指令、导航信息并发送驱动、控制信号；电源单元则用于相接各单元间的供能。应用该全向潜伏式AGV，能提高电商配送中心拣选效率，实现从货物到人的自动化；使用灵活，极具柔性；减少仓库人员的投入，成本低；库区规划方便，可以提高仓库面积利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工业应用运输小车，尤其涉及一种单车体积紧凑、占空小、功能全面的全向潜伏式AGV。
背景技术
AGV（Automatic Guided Vehicle）是指自动引导小车，常规而言它是以蓄电池为动力、装有导航系统、无人驾驶的自动化搬运车辆。可以通过远程电脑及PLC来控制其行进路线以及功能动作；或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道粘贴于地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。
然而现有的AGV装置主要存在如下问题：1、无法实现多机器人协同运作，这样就必须借助附加设备来完成，多次的交互造成效率下降；2、目前AGV载重量和体积也非常大，因此造成应用场景下非存储空间加大，土地利用率降低；3、无法完全实现货到人，需配备更多的人员或其它设备，使得货物运输的投资成本大大增加；4、灵活性和柔性差，现有AGV主要运用在制造业的搬运，只适合简单的路径运行，对复杂路径无法适应。综上不足可见，在一定程度上限制了此类小车应用的推广。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的旨在提供一种全向潜伏式AGV，以较低成本提高物流配送中心拣选和存取货架的效率，能够通过狭窄的空间并灵活转向。
本实用新型实现上述目的的技术解决方案为：全向潜伏式AGV，其特征在于：包括机器人本体、举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元和电源单元，其中：
所述机器人本体的为离地高度小于26cm的潜藏式机体；
所述举升单元设于机器人本体的内部且设有外露于顶侧的托板，所述托板受控对所承载的货架举升、回转；
所述驱动转向单元设于机器人本体的内部且设有外露于底侧的驱动轮，所述驱动轮受控等速直行、差速转向运行；
所述定位导航与控制单元在机器人本体内部分别与举升单元和驱动转向单元电性连接，并具有接收指令、导航信息的输入端和发送驱动、控制信号的输出端；
所述电源单元设于机器人本体的内部，且与举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元分别相接供能。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中举升单元设有一套由举升电机、滚珠丝杠、丝杆螺母构成的举升部和一套由回转电机、回转齿轮、托板轴构成的回转部，其中所述机器人本体的底盘上固定装接有转盘轴承，所述滚珠丝杠装接于转盘轴承内轴向定位且传动相接于举升电机，滚珠丝杠外套接丝杆螺母；所述回转齿轮承载设于丝杆螺母的外环凸肋上并随动举升，且回转齿轮的外壁传动相接于回转电机；所述回转齿轮的顶缘通过托板轴与托板相接固定。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中机器人本体的两侧壁分别固接有直线导轨，所述托板底部固接有匹配直线导轨线性滑动的滑块。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中驱动转向单元设有两侧前后四角的四个万向轮和中部两侧的两个驱动轮，且每个驱动轮通过轴承托连接独立配置的一个驱动电机，两个驱动电机通过编码器信号接入所述定位导航与控制单元。
更优选的，上述全向潜伏式AGV，其中驱动转向单元对应每个驱动轮设有减震组件，所述减震组件由龙门架、弹簧、安装板构成，其中龙门架装接固定于机器人本体的侧壁，所述安装板通过弹簧柔性挂接于龙门架，且轴承托嵌接定位于安装板中。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中机器人本体的底盘中心设有透孔，所述定位导航与控制单元设有装接固定于透孔中且朝向地面的二维码摄像头，及嵌接固定并外露于机器人本体的控制按钮、急停按钮。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中定位导航与控制单元设有用于测量所承载的货架相对于惯性空间的运动参数并反馈辅助驱动参数推算的惯性测量元件。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中定位导航与控制单元设有用于接入局域网、多车协同作业的无线路由器。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中电源单元设有至少为磷酸铁锂的蓄电池及充电接口，所述充电接口嵌接固定并外露于机器人本体的侧壁。
优选的，上述全向潜伏式AGV，其中机器人本体的四周设有总线接入定位导航与控制单元的光感式防撞传感器，且机器人本体在主行进方向上前侧底部设有防撞条。
与现有技术相比，本实用新型全向潜伏式AGV的应用，具有实质性特点和进步性：通过机器人本体的潜伏设计，优化了AGV的体积和空间占用；通过举升结合回转的托板设计，优化了承载货架的运输和空间避撞性能；通过视频图像分析的导航和差速受控的驱动轮转向设计，提高了AGV行进的灵活性，场景应用更具有柔性；同时，通过路由设计提高了同类设备的协作性，节省了人力投入成本。
附图说明
图1是本实用新型全向潜伏式AGV整车的立体结构示意图。
图2是图1所示AGV的爆炸结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型技术方案的创新特点和实施方式作进一步说明。
本实用新型针对现有物流中心AGV自身结构限制所带来的功能限制和不足，创新提出了一种全向潜伏式AGV。
通常情况下，AGV主要由机器人本体、举升单元、驱动单元、主控单元和供能单元组成。作为本设计的创新核心，如图1和图2所示，该全向潜伏式AGV的结构改良和优化主要包括在举升单元中集成单独升降外的回转功能，将驱动与转向供能相集成的多轮行进，以及集成定位导航与各方面控制功能的主控单元几个方面，各部分概述的结构特点如下。
该机器人本体1的为离地高度小于26cm的潜藏式机体；通过精简化设计的本体结构缩小了AGV的空间占用，结构更紧凑，有利于AGV行进自由化及应用柔性化的提升。
该举升单元集成装配设于机器人本体的内部且设有外露于顶侧的托板21、设有藏于托板底侧举升和回转两部分的动作组件，该托板21受控对所承载的货架举升、回转；其中货架举升是基础的物流动作，而货架回转则是为了确保狭窄空间内被举升的货架不同步机器人本体转向而与周边固定的货架发生碰撞。
该驱动转向单元也集成装配设于机器人本体的内部且设有外露于底侧的驱动轮31，该驱动轮受控于驱动电极等速直行、差速转向运行。该单元的具体结构和功能实现后文详述，惟通过该驱动轮及其驱动方式的改良，使得AGV得以摆脱导向轨道而更具有灵活性。
该定位导航与控制单元4在机器人本体1内部分别与举升单元和驱动转向单元电性的内置部分相连接，并具有接收指令、导航信息的输入端和发送驱动、控制信号的输出端；用于对该AGV进行驱动控制，提供了该AGV处理导航和各类控制功能的灵活性。
该电源单元5设于机器人本体1的内部，且与举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元4分别相接供能，该单元集成设有变压器等调控输出电源大小的器件，以满足对应处理器、各类电机等额定电压的需求。
从进一步细化的实施方式来看，上述举升单元设有一套由举升电机221、滚珠丝杠222、丝杆螺母223构成的举升部22和一套由回转电机231、回转齿轮232、托板轴（未图示）构成的回转部23，其中机器人本体1的底盘11上固定装接有转盘轴承13，而滚珠丝杠222装接于转盘轴承内轴向定位且传动相接于举升电机221，滚珠丝杠222外套接丝杆螺母223。由此，滚珠丝杠222受驱于举升电机221沿定位的轴向转动，而配合丝杆螺母223可实现将水平向的运动转化为竖直向的升降运动。通常情况下，可以选择将托板21直接传动相接于该丝杆螺母223实现举升，而本设计则选择采用足够厚度的回转齿轮232承载设于丝杆螺母223的外环凸肋2231上并随动举升，且回转齿轮232的外壁传动相接于回转电机231；回转齿轮的顶缘通过托板轴与托板相接固定。由此，以该回转齿轮232为媒介在竖直向传动相接丝杆螺母和托板，提高托板抬升、下降的水平稳定性，同时分离举升部和回转部对托板控制的方向性冲突。
需要说明的是，该回转齿轮可以活动承载在外环凸肋之上，即两者径向上零摩擦或低摩擦地自由转动，该回转齿轮在丝杆螺母举升传动下升降、在回转电机传动下转动；该回转齿轮也可以螺接定位在外环凸肋上，即两者径向上同步受控转动，该回转齿轮异步在两个电机的传动下分别转动、升降，且由于滚珠丝杠、回转齿轮的齿数、齿间距和锯齿方向的差异，因此，托板在承载货架进行举升动作时，丝杆螺母在径向上被可靠限位并在滚珠丝杠的螺纹传动下抬升，回转动作被限制锁止；而在AGV行进转向需要托板回转动作时，虽然滚珠丝杠相对静止，但回转齿轮带动丝杆螺母小于180°的小幅度转动仅会使得托板发生高度可忽略不计的升降。
作为托板举升水平稳定性的保障，该全向潜伏式AGV在机器人本体的两侧壁12分别固接有直线导轨，托板底部则固接有匹配直线导轨线性滑动的滑块。由此确保托板的竖直举升。为防止托板举升高度超限，该机器人本体内还设有限位传感器及限位挡板构成的限位组件24，当回转齿轮上升并接近或抵靠限位挡板时，即刻中断举升电机的输出。
上述驱动转向单元设有两侧前后四角的四个万向轮32和中部两侧的两个驱动轮31，该六轮结构提供了AGV行进驱动平稳性和转向自如性的保障，万向轮32四周分布实现左右和前后平衡，且每个驱动轮31通过轴承托33连接独立配置的一个驱动电机34，两个驱动电机34通过编码器信号接入定位导航与控制单元4，受驱动指令控制相对前进方方向的右侧驱动轮速度高于左侧驱动轮，则AGV向左转弯，并伴随转向的完成两轮速度渐趋相等，反之右转亦然。
出于进一步提升AGV行进稳定性的考虑，该驱动转向单元对应每个驱动轮设有减震组件35，该减震组件35由龙门架351、弹簧352和安装板353构成，其中龙门架351装接固定于机器人本体的侧壁12，相对机器人本体和所承载的货架固定，而安装板353则通过弹簧352柔性挂接于龙门架351上形成悬挂性部件，且轴承托33嵌接定位于该安装板353中。由此，该基于轴承托所装接的驱动力具有一定的弹性避震性。与之相配合，该驱动电机远离驱动输出轴的一端枢接固定，且输出轴所在一端则具有轻度偏摆的行程幅度。
上述机器人本体内集成定位导航与控制单元4，作为导航控制、驱动控制的核心，该单元需要一体接设一系列功能匹配的辅助器件。具体而言，上述机器人本体在底盘11中心设有透孔111，并通过辅助安装板将二维码摄像头41装接固定在底盘并悬空定位于透孔之中。该摄像头朝向地面。该导航应用选用二维码分段导航。因此对于预设AGV行程的作业区域，沿AGV路径分段贴设有包含导航指令信息的二维码，当摄像头采集二维码并传输至定位导航与控制单元4，将图像信号组转换为适于AGV导向驱动运行（包括直行、转向）的指令集。此外，本设计还提供了AGV进行人工手动操作的中断控制器，即嵌接固定并外露于机器人本体的控制按钮42、急停按钮43，各类按钮均通过数据线接入定位导航与控制单元，便于外部切换自动导航或路由导航等工作模式。
作为该单元输出控制指令准确性和参与现场作业协作能力的进一步优化。上述定位导航与控制单元4还设有惯性测量元件和无线路由器。其中，惯性测量元件用于测量所承载的货架相对于惯性空间的运动参数并反馈辅助驱动参数推算。即当AGV通过并进行一次地面二维码的导航采集时，该元件自动测算当前货架的行进速度及重量，并根据导航的进一步行动趋势，判断发生转向、停车或加速等要求下面向驱动转向单元的输出方案，以便避免载重过大且车速过快时AGV转向发生货架倾覆的灾难。
其中该无线路由器便于该全向潜伏式AGV灵活接入无线局域网，从而利于场景中与其它AGV形成多车协同作业，从而提高全自动AGV的作业效率。
该定位导航与控制单元4还可以信号接入一个状态显示屏44或兼具显示和触控功能的多功能屏幕，由此便于作业人员对AGV运行状态进行监测、对上述两种导航方式以外的行进手动编程导航。
再者，上述电源单元5设有至少为磷酸铁锂的蓄电池51及充电接口52，该充电接口嵌接固定并外露于机器人本体的侧壁12之中，便于外接市电对AGV充能维护。而多车协同作业的需要还体现在，当一部分AGV充能维护时，能有另一部分AGV顶上，为此物流中心货架运输生产作业连续性将不受影响。
此外，虽然该AGV的机器人本体小巧，尤其相对所承载的货架，但难免其发生不必要的碰撞而使其发生硬件故障。因此机器人本体的四周设有总线接入定位导航与控制单元的光感式防撞传感器，且机器人本体在主行进方向上前侧底部设有防撞条6。
综上关于本实用新型实施例及其附图的详细描述可以理解到：该全向潜伏式AGV投入应用后具有实质性特点和进步性：通过机器人本体的潜伏设计，优化了AGV的体积和空间占用；通过举升结合回转的托板设计，优化了承载货架的运输和空间避免碰撞；通过视频图像分析的导航和差速受控的驱动轮转向设计，提高了AGV行进的灵活性，场景应用更具有柔性；同时，通过路由设计提高了同类设备的协作性，节省了人力投入成本。
概述而言，提高电商配送中心拣选效率，实现从货物到人的自动化；使用灵活，极具柔性；成本低，减少仓库人员的投入；库区规划方便，可以更有效利用仓库面积。
需要理解的是：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.全向潜伏式AGV，其特征在于：包括机器人本体、举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元和电源单元，其中：
所述机器人本体的为离地高度小于26cm的潜藏式机体；
所述举升单元设于机器人本体的内部且设有外露于顶侧的托板，所述托板受控对所承载的货架举升、回转；
所述驱动转向单元设于机器人本体的内部且设有外露于底侧的驱动轮，所述驱动轮受控等速直行、差速转向运行；
所述定位导航与控制单元在机器人本体内部分别与举升单元和驱动转向单元电性连接，并具有接收指令、导航信息的输入端和发送驱动、控制信号的输出端；
所述电源单元设于机器人本体的内部，且与举升单元、驱动转向单元、定位导航与控制单元分别相接供能。
2.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述举升单元设有一套由举升电机、滚珠丝杠、丝杆螺母构成的举升部和一套由回转电机、回转齿轮、托板轴构成的回转部，其中所述机器人本体的底盘上固定装接有转盘轴承，所述滚珠丝杠装接于转盘轴承内轴向定位且传动相接于举升电机，滚珠丝杠外套接丝杆螺母；所述回转齿轮承载设于丝杆螺母的外环凸肋上并随动举升，且回转齿轮的外壁传动相接于回转电机；所述回转齿轮的顶缘通过托板轴与托板相接固定。
3.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述机器人本体的两侧壁分别固接有直线导轨，所述托板底部固接有匹配直线导轨线性滑动的滑块。
4.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述驱动转向单元设有两侧前后四角的四个万向轮和中部两侧的两个驱动轮，且每个驱动轮通过轴承托连接独立配置的一个驱动电机，两个驱动电机通过编码器信号接入所述定位导航与控制单元。
5.根据权利要求4所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述驱动转向单元对应每个驱动轮设有减震组件，所述减震组件由龙门架、弹簧、安装板构成，其中龙门架装接固定于机器人本体的侧壁，所述安装板通过弹簧柔性挂接于龙门架，且轴承托嵌接定位于安装板中。
6.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述机器人本体的底盘中心设有透孔，所述定位导航与控制单元设有装接固定于透孔中且朝向地面的二维码摄像头，及嵌接固定并外露于机器人本体的控制按钮、急停按钮。
7.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述定位导航与控制单元设有用于测量所承载的货架相对于惯性空间的运动参数并反馈辅助驱动参数推算的惯性测量元件。
8.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述定位导航与控制单元设有用于接入局域网、多车协同作业的无线路由器。
9.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述电源单元设有至少为磷酸铁锂的蓄电池及充电接口，所述充电接口嵌接固定并外露于机器人本体的侧壁。
10.根据权利要求1所述全向潜伏式AGV，其特征在于：所述机器人本体的四周设有总线接入定位导航与控制单元的光感式防撞传感器，且机器人本体在主行进方向上前侧底部设有防撞条。
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