CN218431510U - 一种基于激光导航的全向车桥安装小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于激光导航的全向车桥安装小车，包括：车壳、附接在车壳内侧的安装支架、底板、顶板、钢制平台板、支撑模块以及激光雷达。底板位于全向车桥安装小车截面方向，将全向车桥安装小车内部分为上部和下部，其中，所述上部装有液压水平双剪升降机构，所述下部为底盘，所述底盘设有全向舵轮以及与所述全向舵轮通信的行走驱动器和转向驱动器。顶板位于液压水平双剪升降机构的上方。钢制平台板位于所述顶板上方，其中，所述钢制平台板上预设铆螺母。支撑模块位于钢制平台板上方，并与所述铆螺母连接。激光雷达设置于所述车壳的外侧。

Description

一种基于激光导航的全向车桥安装小车

技术领域

本实用新型涉及一种汽车生产的组装技术领域，具体的是涉及一种车桥安装设备。

背景技术

对于传统车辆或者承载量较轻的小型车辆，其底盘部分尤其是车桥的安装大多是采用上装法，也就是将车辆底盘翻面，所有底盘设备倒过来采用由上往下的装配方式进行安装。特别是车桥的安装，由于部件重量大，因此需要有大量的吊装设备进行辅助作业。然而随着技术的发展，这种安装方式就不适用与全承载结构车辆以及动力分散型多轴驱动车辆的生产作业。因为此类车辆的底盘与车身为一体式结构，不便于翻边作业，因此需要采用下装法进行安装。于是就面临大型吊装设备难以使用以及作业空间狭小受限等不利条件，需要开发新的装备进行车桥安装作业。

同时，由于车辆生产厂对于柔性化生产线的需求越来越迫切，因此对于自动化、智能化、通用性强的生产设备的要求也就越高，再加之车桥装配对于安装精度的严格要求。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型集成了车体与走行系统、导航与控制系统、支撑与装配系统这几个关键系统。其中车体与走行系统负责承载与运输功能，导航和控制系统负责解决定位和自动配送的功能需求，支撑与装配系统负责实现不同的车桥接口与安装辅助功能。本实用新型在常规的车桥安装工况需求下通过对全向轮技术的应用，搭载了激光导航功能，实现了车桥运输的自动化并保障了车桥安装的精度要求。

本实用新型提供了一种基于激光导航的全向车桥安装小车，所述全向车桥安装小车包括：

车壳；

附接在所述车壳内侧的安装支架；

底板，位于所述全向车桥安装小车的截面方向，将所述全向车桥安装小车的内部分为上部和下部，其中，所述上部装有液压水平双剪升降机构，所述下部为底盘，所述底盘设有全向舵轮以及与所述全向舵轮通信的行走驱动器和转向驱动器；

顶板，位于所述液压水平双剪升降机构的上方；

钢制平台板，位于所述顶板上方，其中，所述钢制平台板上预设铆螺母；

支撑模块，位于所述钢制平台板上方，并与所述铆螺母连接；

激光雷达，设置于所述车壳的外侧。

在一个实施例中，所述安装支架包括弹簧减震支架和位于所述弹簧减震支架上的缓冲垫。

在一个实施例中，所述安装支架布置在所述全向车桥安装小车的纵向中轴线上。

在一个实施例中，该基于激光导航的全向车桥安装小车还包括风琴罩，所述风琴罩的上端固定在所述顶板上，所述风琴罩的下端固定在所述车壳上。

在一个实施例中，所述车壳的前部设有车载电脑触摸屏，所述车壳的后部设有拖钩。

在一个实施例中，所述底盘上还安装有四个万向辅助轮。

在一个实施例中，所述底盘上方安装有蓄电池系统以及液压泵站系统。

在一个实施例中，所述外壳围成的车舱内设有骨架加强筋。

在一个实施例中，所述底板上设有用于液压水平双剪升降机构的导轨。

在一个实施例中，所述全向舵轮具有编码器，所述行走驱动器和所述转向驱动器通过接收车载电脑或数据中心的指令并将所述指令转换后下达至所述编码器，同时，所述行走驱动器和所述转向驱动器接收并反馈所述编码器的信号至所述车载电脑或者所述数据中心。

在一个实施例中，该基于激光导航的全向车桥安装小车还包括位于所述下部外侧的防撞条和压力传感器。

在一个实施例中，该基于激光导航的全向车桥安装小车还包括位于所述上部外侧的急停按钮、开机按钮、解闸按钮、下降按钮、顶升按钮以及灯带。

与现有技术相比，本实用新型的基于激光导航技术和全向移动技术，实现了车桥运输和安装的自动化和智能化，体现了以下几个方面的有益技术效果：

首先，能够实现库房到生产工位的自动运输，尤其是解决了跨生产线、跨车间对于车桥运输所要用到的叉车、天车等特种设备的使用需求，改善了工厂的安全作业环境。

其次，由于本实用新型的全向车桥安装小车集运输与安装功能为一体，且具备整体移动的功能，特别是有利于生产线的布置，减少了产线上有关车桥安装设备、电线管路等基础设施的投入，不仅节省了投资，更是有利于生产活动的组织，更重要的是扩展了应用场景，便于厂外作业（如维修）的开展。

再次，由于本实用新型的全向车桥安装小车自动化程度高以及移动定位精度高，不仅是减少了对特种设备操作人员数量上的需求，还减少了车桥安装作业人员的数量和劳动强度，极少量的作业人员通过辅助遥控作业就可以实现车桥的安装，生产效率方面得到了大幅的提高。

此外，鉴于本实用新型上部平台的开放式式结构，可供安装多种车桥支撑架，进而能够适用于组装多种规格的车桥，包括轮毂电机甚至是轮胎的安装，提高了平台的兼容性和使用范围。

不仅如此，由于本实用新型上部平台上的支撑架为快速安装的结构，在无车桥装配任务时，可以轻而易举的将支撑架去除。通过更新其软件内的地图和移动路线，将该实用新型作为厂内运输工具使用，不仅可以当作箱装类、桶装类等形状规则的物料运输工具，还能当作牵引车使用，以便于提高设备的利用率。

附图说明

本实用新型的以上实用新型内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的实用新型的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车结构示意图；

图2A示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车主视图；

图2B示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车左视图；

图2C示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车右视图；

图2D示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车俯视图；

图2E示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车仰视图；

图3示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车车体结构示意图；

图4A和图4B示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车升降结构示意图；

图5A和图5B示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车底盘结构示意图；

图6示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车走行系统结构示意图；

图7示出根据本实用新型一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车激光雷达扫描范围示意图。

具体实施方式

以下在具体实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

本实用新型需要解决的一个技术问题是：单个车桥重量在几百公斤至一吨多的范围内，需要运输小车具备这个范围内的承载能力且能在一定的速度范围内平稳、灵活移动，不仅如此还要面临规避车间运输路线上的障碍问题。

为了克服该技术问题，本实用新型采用双驱动舵轮，保证了较大的牵引动力，双舵轮采用轴向布置，保证了移动精度；车架采用偏心设计，较好地对应了承载部件不均匀的重量分布，使得车架的承载和寿命更强。导航使用了激光雷达，能够自行扫描绘制三维地图且随着使用次数的增多，地图的精度会越来越高，计算机能够根据目的地自行规划移动路径，不受安装位置的影响。

由此，本实用新型小车的载重量可达2吨，能够覆盖大多数轻载、重载车桥，可实现10~60m/min的运行速度，既能满足厂内安全的要求，也能满足生产节拍下的配送要求。不仅如此，还具备跨越50mm以内地面间隙（轨道沟）、15mm以内台阶（凸起）以及3%以内坡面的越障要求。

本实用新型需要解决的又一个技术问题是：需要在不同的安装工位进行作业，没有固定的安装坐标，且往往车下作业空间小、光线差，设备安装时对车桥的定位精度高，所以面临在狭小空间内调整设备及部件姿态的问题。

为了克服该技术问题，本实用新型的小车配备了液压升降系统，以满足待装配车底下方的通过以及安装要求。此外小车配置了多套操作系统，一套为自动操作，另一套为遥控操作，在狭小空间或者在厂外未建立地图的区域就使用人工遥控以便于调整车辆的定位。还有一套为强制性操作，通过车体上的按钮进行控制。

由此，本实用新型的小车能够实现带载1000mm高度范围内的升降功能，同时能够实现20mm内的自动停车精度。在狭小作业空间内，配合独立的无线遥控使用可以达到任意方向上10mm内的定位精度。

本实用新型还要解决的一个技术问题是：生产车间内的车型较多，车桥种类也是多种多样，且车桥结构方面差异较大，对承载运输小车的通用性有较高要求，需要解决与不同车桥的结构接口问题。

为了克服该技术问题，本实用新型在车体上部的承载骨架上面，使用了较厚的钢板，并在钢板上预埋了铆螺母，铆螺母上使用螺纹插销，用于对承载模块的定位。各承载模块采用标准制式的铝合金底座，底座内安装有可转换极性的强磁铁，通过磁铁将不同的支撑模块固定到车体上，以实现快速切换模块进而通配不同部件的运输要求。

由此，通过平台上不同的支撑模块的快速组合，实现了驱动桥、非驱动桥、独立悬架桥等部件的通配性需求。不仅如此，还满足一些大型规则物料、箱装散件物料的承载配送，同时还可以作为牵引车使用，自动完成车间物料小车的发送与回收等过程。

图1示出根据本实用新型的一实施例的基于激光导航的全向车桥安装小车结构示意图，其中图1里最上面的部件仅为一种实施例。

图2A 示出根据本实用新型一实施例的全向车桥安装小车主视图。其中，212为激光雷达，201为急停按钮、202为开机按钮、203为解闸按钮、204为车桥支撑座、205为车桥辅助支、213为钢制平台板、214为电池舱、206为灯带、215为拖钩、216为防撞条、217为全向舵轮、218为万向辅助轮、207为强磁铁、208为铝制安装座、209为非金属车桥支撑块、210为顶升按钮、 211为下降按钮。

图2B示出根据本实用新型一实施例的全向车桥安装小车左视图。图2C示出根据本实用新型一实施例的全向车桥安装小车右视图。图2D示出根据本实用新型一实施例的全向车桥安装小车俯视图。图2E示出根据本实用新型一实施例的全向车桥安装小车仰视图。

本实用新型的全向车桥安装小车包括车体与走行系统、导航与控制系统、支撑与装配系统。

图3示出根据本实用新型的一实施例的全向小车的车体结构示意图。图4A和图4B示出根据本实用新型一实施例的全向小车升降结构示意图。结合图3以及图4A和图4B，车体与走行系统包括车体组件以及走行部件。车体组件主要包括车壳301、底板402、由车壳围成的舱体、位于舱体内的骨架加强筋304、附接在车壳内侧的安装支架。车壳301一侧有侧舱盖板302。车壳301的前部设有车载电脑触摸屏306。车壳301的后部设有拖钩215。在一个实施例中，该安装支架至少包括弹簧减震支架305和位于弹簧减震支架上的缓冲垫401，用于安装零部件，尤其是安装全向舵轮。安装支架布置在车壳的纵向中轴线上，同时也起到稳定车体和越障缓冲功能。底板402位于车体截面方向，将车体内部分为上部和下部（如图4A所示）。

如图4B所示，底板上部安装有液压水平双剪升降机构403，在底板上还有配合液压水平双剪升降机构403的导轨，以保证升降过程的稳定。车壳外侧还具有充电口404和调试接口405。

图5A和图5B示出根据本实用新型一实施例的全向小车底盘结构示意图。液压水平双剪升降机构403的上方安装有一整块的钢制顶板501，一方面是作为主要的承载单元使用，能够抵抗由于货物重量而产生的车体变形。另一方面则是作为车体承上启下的关键连接部件，顶板下方安装有液压水平双剪的支撑座，连接了升降系统；顶板上方则安装了预制的钢制平台板213，而钢制平台板上预留了铆螺母，用于连接各类车桥的支撑模块（如图5A所示）；钢制平台板侧面还粘接固定了风琴罩503，风琴罩503具有收缩功能上端固定在顶板上，下端固定在车壳上，可以伴随平台一同伸展和收缩能起到防尘、防止异物进入车体的作用，同时也可使车辆整体更美观。

底板下部为底盘，在底盘上设有舱体，舱体内部安装有蓄电池系统（位于电池舱内214）以及液压泵站系统303，为车辆的行走和升降功能提供动力来源，且底盘上还安装了4个万向辅助轮218，用于维持车体的平衡，以便于能有更好的承载和运动的稳定性（如图5B所示）。因此底盘部分主要为小车的走行部件（如图6所示），主要包含两组全向舵轮217以及行走驱动器601、转向驱动器602。这两个驱动器通过接收车载电脑或数据中心的指令并将指令转换后下达至全向舵轮217上的编码器，从而分别控制全向舵轮217的行走驱动电机和转向驱动电机进行工作。同时也接收并反馈编码器的信号至车载电脑或者数据中心。

全向车的主要功能是用于承载和配送货物（零部件、设备等），所以在车身上搭载了与承载货物相关的结构，主要有两类。一种为标准产品即拖钩，该拖钩安装在车壳端部，有自锁功能，用于连挂厂内带挂钩的零件配送小车，通过此结构可将货物料车牵引至所需要的地方。另一种为非标产品，安装在车辆上部的平台板上，平台板为拼接的钢板，每块钢板均用沉头螺栓固定到车辆的顶板上。这些平台板可根据实际需要进行加工，加工的重点是平台板上的铆螺母，而这些铆螺母是用于安装定位销或支撑垫块的。

返回参考图2A，图2A的顶部还示出根据本实用新型一实施例的车桥支撑模块结构示意图。支撑垫块即为与车桥（所承载货物）的直接接触的部件，分为两类，一类为直接安装式，即通过螺栓直接固定安装到平台板上。另一类为间接安装式，此类的结构如图2A所示。分为3个部分，由下往上依次是可转换极性的强磁铁207、标准铝制安装座208、非金属车桥支撑块209。使用时，根据所支撑的车桥位置合理选择定位孔（铆螺母孔）并将定位销拧入螺纹孔。然后将磁铁插入铝制安装座内，再把安装座放到插销上，调整好支撑位置，然后将磁体打开，使安装座牢牢吸附在平台板上。最后再将非金属的车桥支撑块嵌入安装座内，至此便完成了整个小车承载结构的安装。使用完毕后，关闭磁铁就可以将支撑垫块整体取下。

本实用新型的小车还具有导航和控制系统。本实用新型选配了目前在机器人领域较为成熟的激光SLAM导航和控制系统。在本实施例中共在下车上安装了两个激光雷达，用于感知障碍物、绘制地图及定位导航，如图2A、图6所示。导航和控制系统自带六轴陀螺仪，用于感知车辆的位置、运动状态并建立空间坐标系。同时在驱动舵轮上也安装有速度计、编码器等传感器，在车身下部安装有防撞条和压力传感器。雷达和传感器采集的数据通过控制系统进行处理，绘制出精细的地图，再通过配送指令自行规划出目标路径，实现自动导航。

除此之外，全向小车还配置了声光报警系统，用于反馈运行状态、障碍物识别结果、电量等信息。不仅如此还配置了遥控操作模块，且此模块的优先级别高于自动模块。在未建立地图或者狭小空间等影响激光雷达扫描范围的区域，可以通过手持式无线遥控进行车辆的移动（位置、姿态调整）和举升作业。往往在车桥装配时使用的就是遥控模式，当小车将车桥配送至工位指导的目的地后，就人工接管用遥控将其泊入待安装位置，作业完成后将小车遥控开出作业点，然后再切换回自动模式，作业人员通过小车上的触摸屏选择下一个目标点即可完成全部操作过程。

当小车出现异常，或者遥控出现异常时，还可以通过小车上的按键进行直接操作。这些按钮包括急停按钮201，用于切断小车的所有动作；解闸按钮203，当小车失去动力时通过解闸按钮可以强制松开舵轮的自锁刹车，从而方便移动小车；顶升按钮210和下降按钮211，当遥控失效或者不便于操作的时候通过这两个按钮便可以实现平台的升降功能。当车载电脑异常时，还可以通过调试接口重新导入数据和加载软件进行升级和更新。

本实用新型为了实现自动导航，采用了激光导航定位技术。需要指出的是，除了激光导航定位技术，还可采用常规的超声波导航定位技术、视觉导航定位技术、GPS导航定位技术、光反射导航定位技术、电磁/磁条导航定位技术或者以上技术的组合，均能实现自动导航功能。

本实用新型为实现全向移动功能，采用了双舵轮轮系的方案。需要指出的是，除了双舵轮轮系的方案，还可采用差动式舵轮轮系或者麦克纳姆轮轮系、球形滚轮等，也能实现全向移动功能。

本实用新型为实现车桥在高度方向上的升降功能，采用了水平双剪叉式的电动液压升降方式。需要指出的是，除了水平双剪叉式的电动液压升降方式，还可采用柱缸式液压升降方式、螺旋千斤顶式、涡轮蜗杆式、伸缩桅杆式等常见的升降机构，也都能实现该功能。

本实用新型为了实现快速切换适应不同的车桥，对于平台上部车桥的支撑承载部件的定位及安装方式采用了销孔加磁吸式的方案。需要指出的是，除了采用销孔加磁吸式的方案，还可采用T型滑槽或者是预埋铆螺母孔的方式，也都能实现快速更换的功能。

本实用新型底盘部分的走行机构各轮系的布置方案采用了轴式平行布置的方案。需要指出的是，除了采用轴式平行布置的方案，还可采用对角式的布置方案也能实现相应的功能。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (12)

1.一种基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述全向车桥安装小车包括：

车壳；

附接在所述车壳内侧的安装支架；

底板，位于所述全向车桥安装小车的截面方向，将所述全向车桥安装小车的内部分为上部和下部，其中，所述上部装有液压水平双剪升降机构，所述下部为底盘，所述底盘设有全向舵轮以及与所述全向舵轮通信的行走驱动器和转向驱动器；

顶板，位于所述液压水平双剪升降机构的上方；

钢制平台板，位于所述顶板上方，其中，所述钢制平台板上预设铆螺母；

支撑模块，位于所述钢制平台板上方，并与所述铆螺母连接；

激光雷达，设置于所述车壳的外侧。

2.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述安装支架包括弹簧减震支架和位于所述弹簧减震支架上的缓冲垫。

3.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述安装支架布置在所述全向车桥安装小车的纵向中轴线上。

4.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，还包括风琴罩，所述风琴罩的上端固定在所述顶板上，所述风琴罩的下端固定在所述车壳上。

5.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述车壳的前部设有车载电脑触摸屏，所述车壳的后部设有拖钩。

6.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述底盘上还安装有四个万向辅助轮。

7.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述底盘上方安装有蓄电池系统以及液压泵站系统。

8.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述车壳围成的车舱内设有骨架加强筋。

9.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述底板上设有用于液压水平双剪升降机构的导轨。

10.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，所述全向舵轮具有编码器，所述行走驱动器和所述转向驱动器通过接收车载电脑或数据中心的指令并将所述指令转换后下达至所述编码器，同时，所述行走驱动器和所述转向驱动器接收并反馈所述编码器的信号至所述车载电脑或者所述数据中心。

11.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，还包括位于所述下部外侧的防撞条和压力传感器。

12.如权利要求1所述的基于激光导航的全向车桥安装小车，其特征在于，还包括位于所述上部外侧的急停按钮、开机按钮、解闸按钮、下降按钮、顶升按钮以及灯带。

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