CN213112402U - 一种用于agv设备的托盘自平衡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于AGV设备的托盘自平衡系统，所述系统还包括托盘自平衡装置和运行于所述控制器的处理子系统；所述托盘自平衡装置用于固定并活动调节所述托盘的水平，所述托盘自平衡装置包括传感组件、传动组件、支架组件，所述处理子系统包括输入输出模块、计算模块和控制模块。利用本实用新型所公开的系统，AGV设备行走在斜坡或不平整路面时，可通过固定在托盘上的传感组件，可以实时感知托盘的位置偏移的微小变化，并及时通过控制器通知电机调整支架组件的位置和角度，从而使得载物托盘重新获得平衡。整个过程自动完成，降低AGV设备在不平整路面或者斜坡路面的搬运风险，使得搬运更加平稳。

Description

一种用于AGV设备的托盘自平衡系统

技术领域

本实用新型涉及智能机器人领域，更具体地说，涉及一种用于AGV设备的托盘自平衡系统。

背景技术

AGV设备是一种装备有电磁或光学等自动导引装置，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，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

目前，AGV设备在搬运物体时，对地面的要求比较高，原有固定物体的托盘必须依附于水平的地面才能实现搬运，当遇到斜坡或者不平整的地面时，AGV设备的平衡会出现问题，严重的会出现倾斜，从而导致物体移位或倾倒，特别在搬运非固态易形变物质时，更加容易导致货物的变形或损毁。

发明内容

为了解决现有AGV设备存在的上述问题，本实用新型提出一种用于AGV设备的托盘自平衡系统，利用本实用新型提供的系统，使得AGV设备搬运物体特别是搬运非固态易形变物质时，AGV设备的托盘自平衡系统可以根据路面的倾斜情况，进行精确计算和调整托盘的角度，保证载物托盘表面的水平。

本实用新型提出的一种用于AGV设备的托盘自平衡系统，所述AGV设备包括控制器、行走设备和托盘，所述控制器设于所述AGV设备本体里，用于控制所述行走设备的移动，所述托盘用于托举货物；其特征是：其特征是：所述系统还包括托盘自平衡装置和运行于所述控制器的处理子系统；所述托盘自平衡装置用于固定并活动调节所述托盘的水平，所述托盘自平衡装置包括传感组件、传动组件、支架组件，所述传感组件包括传感器，其中：所述传感组件固定于所述托盘上，用于实时采集所述托盘的位置状况，并向所述控制器实时传递所述托盘的位置信息；所述传动组件包括电机、齿轮组件，所述电机固定于AGV设备上，其输出轴通过齿轮组件连接到所述支架组件，用于控制所述支架组件的转动方向和高度；所述支架组件所述支架组件包括固定在AGV设备本体的连接件、可以调整高度的传动杆，以及与所述托盘连接的可以360度转动的万向球铰；所述处理子系统包括输入输出模块、计算模块和控制模块，其中：所述输入输出模块用于信息的采集和控制指令的输出；所述计算模块用于计算获得托盘的位置和修正数据；所述的控制模块用于对处理数据并生成修正支架组件位置的控制指令。

优选的，所述传感组件还包括激光雷达仪，所述激光雷达仪固定于AGV设备上。

优选的，所述支架组件至少包括四根传动杆。

优选的，所述传动组件的数量和传动杆的数量相等，其中每个传动组件的输出轴通过机械传动组件连接到传动杆，优点是一个电机控制一根传动杆，实现精准控制。

优选的，所述的传感组件的数量和传动杆的数量相等，优点是实现传感器和传动杆的一对一监控。

优选的，所述传感组件为惯性传感器。

优选的，传动组件为AGV差速电机。

优选的，所述惯性传感器采集的数据包括：X轴加速度、Y轴加速度、Z轴角度、温度数据。

优选的，所述的计算模块用于计算电机调整的滚转角和俯仰角，其中使用的计算方法为：滚转角（x 轴）Roll=((RollH<<8)|RollL)/32768*180(°);俯仰角（y 轴）Pitch=((PitchH<<8)|PitchL)/32768*180(°);其中，RollH为惯性传感器采集到的X轴加速度高字节，RollL为惯性传感器采集到的X轴加速度低字节。PitchH为惯性传感器采集到的Y轴加速度高字节，PitchL为惯性传感器采集到的Y轴加速度低字节。

本实用新型的实现方法包括以下步骤：传感组件不断采集托盘的位置，并发送给所述控制器；所述控制器接收托盘的偏移数据，计算获得托盘的纠正参数，如果水平，则停止，如果不是水平，则产生调整指令发送给电机；电机执行调整指令，触发支架组件的传动杆扭动。

利用本实用新型所公开的系统， AGV设备行走在斜坡或不平整的地面时，通过固定在托盘上的传感组件，可以实时感知托盘的位置偏移的微小变化，并及时通过控制器通知电机调整支架组件的位置和角度，从而使得载物托盘重新获得平衡，整个过程都是通过AGV托盘自平衡系统自动完成，使得AGV设备在不平整路面或者斜坡路面对货物特别是非固态易形变货物的风险降低，使得搬运更加平稳。

为了对本实用新型有更清楚全面的了解，下面结合附图，对本实用新型用于AGV设备的托盘自平衡系统的具体实施方式进行详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种实施例提供的一种用于AGV设备的托盘自平衡系统的组成结构示意图。

图2为一种实施例的处理子系统的组成示意图。

图3为一种实施例特提供的一种用于AGV设备的托盘自平衡方法的处理流程示意图。

图4为一种实施例中AGV设备的托盘自平衡系统俯视示意图。

具体实施方式

以下参照附图，对本实用新型的实施方式和实施例进行详细说明。

请参阅图1，图1示出了一种用于AGV设备的托盘自平衡系统的组成结构示意图，其中AGV设备包括AGV设备本体100、行走设备101、托盘102、控制器103，所述的托盘自平衡系统包括托盘自平衡装置，所述装置包括传感组件、支架组件40、传动组件50。

传感组件包括多个传感器，在该实施例中，传感器具体包括惯性传感器301，传感组件还包括激光雷达仪302，惯性传感器301固定于载物的托盘102的表面，为了对托盘的位移更加敏感，通常惯性传感器固定于托盘的边缘。

进一步的，在该实施例中，包括四个传感器，分别固定于托盘102的上表面，托盘102通过可360度转动的万向球铰401固定在支架组件40上，在该实施例中，支架组件40还包括四根可以调整高度的传动杆402，实际实现中，根据载重量需要和不同的敏感度要求，可以有其他数量的传动杆组成的支架，支架组件40还通过齿轮组件502连接到电机501上，齿轮组件502和电机501组成传动组件50。

在本实施例中，电机501采用AGV差速电机，为了保证更加精准的控制，电机501和传感组件以及传动杆402的数量相等，传感组件分别固定于不同传动杆402邻近的托盘表面，不同传动杆402连接不同的电机501，传感组件和电机501统一连接到控制器103。

首先保证在水平路面上托盘102处于水平状态，AGV设备行走时，传感组件循环采集目标监控对象的位置数据，控制器103获得传感组件采集的数据，计算并监控路面信息和当前托盘的水平状态，当路面发现不平整，或者托盘的水平状态发生微小偏移，则立即计算得到电机501需要转动调整的角度，通过电机501驱动传动杆402，使得整个托盘恢复到水平状态。

请参阅图2，图2为一种实施例的处理子系统20的组成结构示意图，如图所示，处理子系统20包括控制模块201、输入输出模块202、计算模块203，其中，输入输出模块202用于信息的采集和控制指令的输出，与传感组件和传动组件500连接；计算模块203用于计算获得托盘的偏移数据，计算获得纠正参数；控制模块201用于生成修正支架组件位置的控制指令。

请参阅图3，图3为一种实施例特提供的一种用于AGV设备的托盘自平衡方法的处理流程示意图，具体包括步骤S11-S13：

步骤S11：传感组件循环采集监控目标的位置数据，并发送给所述控制器。

在该实施例中，开机后，传感组件循环采集监控目标的位置数据，并发送给所述控制器。传感组件包括激光雷达仪和传感器，激光雷达仪主要采集前方路面信息，传感器固定在托盘上采集托盘的微小偏移。传感器采集的数据包括：0x55 0x53 RollL RollH PitchLPitchH YawL YawH TL TH SUM。

步骤S12：控制器接收位置数据，计算获得托盘的水平状态，如果不是水平，则生成调整指令发送给电机。

控制器接收到监控目标的位置数据，通过计算获得托盘的水平位置，主要计算电机调整的滚转角（x 轴）ROLL和俯仰角（y 轴）Pitch，计算方法如下：

滚转角（x 轴）Roll=((RollH<<8)|RollL)/32768*180(°)；

俯仰角（y 轴）Pitch=((PitchH<<8)|PitchL)/32768*180(°)。

步骤S13：电机根据调整指令，触发支架组件的传动杆做相应调整。

水平情况下，Roll和Pitch都是0°，四个电机位置也初始化为0。

如果Roll和Pitch不为0°，则需要进行调整，调整的方法请参阅图4的描述。

请参阅图4，为便于描述Roll和Pitch不为0°时AGV设备的电机如何进行调整，图4为一种实施例中AGV设备的托盘自平衡系统俯视示意图，图中包括AGV设备本体100、以及四个电机分别是电机501-1、电机501-2、电机501-3、电机501-4，其中电机501-1、电机501-2位于前进方向的前排，电机501-3、电机501-4位于后排，下面结合图4根据Roll和Pitch的值，分三种情况说明如何通过调整电机来实现对托盘的调整。

情况一：当Pitch=0时，只需要调整Roll：

如果roll>0（上坡，托盘X轴正抬头），则需要后方电机501-3和4进行举升，使得roll=0。

如果roll<0（下坡，托盘X轴负抬头），则需要前方电机501-1和501-2进行举升，使得roll=0。

情况二：当Roll=0时，只需要调整Pitch：

如果pitch>0(右翻滚，左侧偏高)，则需右侧电机501-2和501-4进行举升，使得pitch=0。

如果pitch<0(左翻滚，右侧偏高)，则需左侧电机501-1和501-3进行举升。使得pitch=0。

情况三：当Pitch和Roll均不等于0的情况，需调整Roll和Pitch：

如果roll>0&pitch>0,电机501-1不动，电机501-2、501-3、501-4进行相应举升。

如果roll>0&pitch<0,电机501-2不动，电机501-1、501-3、501-4进行相应举升。

如果roll<0&pitch>0，电机501-3不动，电机501-1、501-2、501-4进行相应举升。

如果roll<0&pitch<0，电机501-4不动，电机501-1、501-2、501-3进行相应举升。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于AGV设备的托盘自平衡系统，所述AGV设备包括控制器、行走设备和托盘，所述控制器设于所述AGV设备本体里，用于控制所述行走设备的移动，所述托盘用于托举货物，其特征是：所述系统还包括托盘自平衡装置和运行于所述控制器的处理子系统；

所述托盘自平衡装置用于固定并活动调节所述托盘的水平，所述托盘自平衡装置包括传感组件、传动组件、支架组件，所述传感组件包括传感器，其中：

所述传感组件固定于所述托盘上，用于实时采集所述托盘的位置状况，并向所述控制器实时传递所述托盘的位置信息；所述传动组件包括电机、齿轮组件，所述电机固定于AGV设备上，其输出轴通过齿轮组件连接到所述支架组件，用于控制所述支架组件的转动方向和高度；所述支架组件包括固定在AGV设备本体上的连接件、可以调整高度的传动杆，以及与所述托盘连接的可以360度转动的万向球铰；

所述处理子系统包括输入输出模块、计算模块和控制模块，其中：

所述输入输出模块用于信息的采集和控制指令的输出；

所述计算模块用于计算获得托盘的位置和修正数据；

所述的控制模块用于对处理数据并生成修正支架组件位置的控制指令。

2.如权利要求1所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述传感组件还包括激光雷达仪，所述激光雷达固定于AGV设备上。

3.如权利要求2所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述支架组件至少包括四根传动杆。

4.如权利要求2所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述传动组件的数量和传动杆的数量相等，其中每个传动组件的输出轴通过机械传动组件连接到传动杆。

5.如权利要求4所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述的传感组件的数量和传动杆的数量相等。

6.如权利要求5所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述传感组件为惯性传感器。

7.如权利要求6所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述电机为AGV差速电机。

8.如权利要求7所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述惯性传感器采集的数据包括：X轴加速度、Y轴加速度、Z轴角度、温度数据。

9.如权利要求8中所述的托盘自平衡系统，其特征在于，所述的计算模块用于计算电机调整的滚转角和俯仰角，其中使用的计算方法为：

滚转角x轴 Roll=((RollH<<8)|RollL)/32768*180(°);

俯仰角y轴Pitch=((PitchH<<8)|PitchL)/32768*180(°);

其中，RollH为惯性传感器采集到的X轴加速度高字节，RollL为惯性传感器采集到的X轴加速度低字节，PitchH为惯性传感器采集到的Y轴加速度高字节，PitchL为惯性传感器采集到的Y轴加速度低字节。

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