CN219860368U - 一种全向智能电动举升搬运平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全向智能电动举升搬运平台，包括：基于麦克纳姆轮进行移动的行车机构；连接在行车机构上并利用电动推杆推举的举升机构；以及连接在行车机构上的电控箱，电控箱内的电控电路连接并控制麦克纳姆轮及电动推杆进行举升搬运。本产品基于Arduino单片机控制技术，最大程度降低小车成本，最大能力提高装置对智能化、自动化控制要求。基于电动推杆举升技术，可实现模块化设计，可搭配不同模组，进行远程遥控自动运行作业，自动升降，更好的提升安全操作技术。

Description

一种全向智能电动举升搬运平台

技术领域

本实用新型涉及一种搬运平台，尤其涉及一种全向智能电动举升搬运平台。

背景技术

叉车作为物流机械化系统的重要设备，在实现装卸、搬运机械化，减轻劳动强度，提高工作效率，提高仓库利用率等方面发挥着重要的作用。经过近百年的发展，时至今日叉车的种类已经非常丰富。

在物流运输搬运过程中，普通搬运叉车行走存在以下问题：

一、叉车的驱动轮一般采用橡胶轮或聚氨酯PU尼龙材料的定向轮，实现叉车的前进后退，通过转盘或万向轮实现转向移动，但在空间有限、作业通道狭窄的港口码头、库场等工作环境中，掉头，专向会受到环境限制，操作不灵活。

二、叉车的操控方式一般为乘坐式或手推式，操作时人车不能分离，手推式还费力，一般女工还操作不了。在一些安全事故调查中，由于司机观察不周或操作不当产生一定的，甚至会发生一些伤人的安全事件。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种全向智能电动举升搬运平台。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种全向智能电动举升搬运平台，它包括：

基于麦克纳姆轮进行移动的行车机构；

连接在行车机构上并利用电动推杆推举的举升机构；

以及连接在行车机构上的电控箱，电控箱内的电控电路连接并控制麦克纳姆轮及电动推杆进行举升搬运；电控箱内的电控电路包括电源、举升控制器、电源转换器、稳压器、驱动器、八个光耦继电器组成的光耦继电器组以及八个小型中间继电器组成的继电器组，每两个光耦继电器为一组，每组光耦继电器输入端接入单个电机的信号，每组光耦继电器中两个光耦继电器之间的常闭输出端和常开输出端交叉连接，交叉连接的线路上各自设置一个小型中间继电器的线圈，八个小型中间继电器的常开触点组成H桥电路，连接在电源和单个电机电枢绕组之间，电机依次通过电源转换器、驱动器接入光耦继电器的输入端，光耦继电器组的输出触点控制继电器组的线圈通电和失电，控制继电器组的常开触点的通断，控制直流电机电枢绕组中电流方向以实现电机的正反转。

进一步地，行车机构包括底板以及在底板上设置的四个电机且分别由单个电机独立驱动的麦克纳姆轮组装体；进一步地，举升机构包括举升电机，电源连接举升控制器，举升控制器连接举升电机。

进一步地，麦克纳姆轮组装体包括麦克纳姆轮，麦克麦克纳姆轮上穿设有轮轴，轮轴的一端连接在大轴承上，大轴承设置在大轴承固定角铁上，轮轴的另一端连接在小轴承上，小轴承上设置在小轴承固定角铁上，轮轴的端部穿出小轴承并向外连接有电机，电机上连接有电机固定角铁，大轴承固定角铁和小轴承固定角铁之间连接有顶部连接板，顶部连接板、电机固定角铁分别与底板相连接，底板上设置有下伸缩推杆连接块。

进一步地，举升机构包括底托和顶托，底托的下端与底板相连接，底托和顶托之间设置有剪式伸缩架，剪式伸缩架的下端部的一侧与底托相铰接，剪式伸缩架的下端部的另一侧与底托通过下滚动连接结构相连接，剪式伸缩架的上端部的一侧与顶托相铰接，剪式伸缩架的上端部的另一侧与顶托通过上滚动连接结构相连接，顶托的下端面上设置有上伸缩推杆连接块，顶托的上端面上设置有挡板。

进一步地，举升机构还包括伸缩推杆，伸缩推杆与举升电机连接为一体，伸缩推杆的下端铰接在下伸缩推杆连接块上，伸缩推杆的上端铰接在上伸缩推杆连接块上。

进一步地，上滚动连接结构、下滚动连接结构均包括轴承轨道槽，轴承轨道槽内匹配设置有滚动轴承，滚动轴承对应连接在剪式伸缩架的下端部或上端部。

进一步地，伸缩推杆的推杆伸缩距离为300mm。

进一步地，电控箱的箱体上包括控制面板，控制面板设置有开关组、蜂鸣器、指示灯，开关组、蜂鸣器、指示灯分别与驱动器相连接。

进一步地，驱动器是基于Arduino技术的Arduino驱动板。

本实用新型公开了一种全向智能电动举升搬运平台，本产品基于Arduino单片机控制技术，最大程度降低小车成本，最大能力提高装置对智能化、自动化控制要求。基于电动推杆举升技术，可实现模块化设计，可搭配不同模组，进行远程遥控自动运行作业，自动升降，更好的提升安全操作技术。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型行车机构的结构示意视图。

图3为本实用新型麦克纳姆轮组装体的结构示意图。

图4为本实用新型伸缩推杆设置在行车机构结构上的示意图。

图5为本实用新型举升机构的结构示意图。

图6为本实用新型电气原理示意图。

图7为驱动板M1、M2控制电路接线原理图。

图8为驱动板M1、M2主电路接线原理图。

图9为电机M1、M2主电路接线原理图。

图10为本实用新型图电控箱的结构示意图。

图中：1、行车机构；11、底板；12、麦克纳姆轮组装体；120、下伸缩推杆连接块；121、麦克纳姆轮；122、轮轴；123、大轴承；124、大轴承固定角铁；125、小轴承；126、电机；127、电机固定角铁；128、小轴承固定角铁；129、顶部连接板；

2、举升机构；21、举升电机；22、底托；23、顶托；24、剪式伸缩架；25、上伸缩推杆连接块；26、伸缩推杆；27、轴承轨道槽；28、滚动轴承；29、挡板；

3、电控箱；31、电源；32、举升控制器；33、电源转换器；34、稳压器；35、Arduino驱动板；36、光耦继电器组；37、继电器组；301、控制面板；302、开关组；303、蜂鸣器；304、指示灯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的全向智能电动举升搬运平台，它包括：基于麦克纳姆轮进行移动的行车机构1，麦克纳姆轮是在中心轮圆周方向又布置了一圈独立的、倾斜角度45°的行星轮，这些成角度的行星轮把中心轮的前进速度分解成X和Y两个方向，实现前进及横行，使用麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，实现行车机构更灵活方便的全方位移动；还包括连接在行车机构1上并利用电动推杆推举的举升机构2；以及连接在行车机构1上的电控箱3，电控箱3内的电控电路连接并控制麦克纳姆轮及电动推杆进行举升搬运。

具体的，如图2所示的行车机构1包括底板11以及在底板11上设置的四个行走有刷直流减速电机且分别由单个电机独立驱动的麦克纳姆轮组装体12；如图6和图10所示的电控箱3内的电控电路包括电源31、举升控制器32、电源转换器33、稳压器34、Arduino驱动板35以及由八个光耦继电器组成的光耦继电器组36，电控箱3的箱体上包括控制面板301，控制面板301设置有开关组302、蜂鸣器303、指示灯304，开关组302、蜂鸣器303、指示灯304分别与Arduino驱动板35相连接。开关组302包括电源启动开关、急停开关、举升启动开关，还可以增设电源液晶显示屏等显示元件，控制面板301线路通过端子排实现和电控箱4的内部Arduino驱动板线路连接。

关于本实用新型的电控驱动方案，Arduino驱动板35是基于Arduino技术的Arduino驱动板，是一种Arduino单片机技术，可通过操控PS2摇杆，控制电控箱4中的电控电路，驱动行走电机16旋转，实现麦克纳姆轮5的旋转行走。

可采用PS2遥控器控制，由PS2遥控Arduino驱动板，将四路电机信号M1、M2、M3、M4分别驱动八路光耦继电器控制端IN，再由光耦继电器输出NO、NC触点控制八路小型中间控制四个行走有刷直流减速电机驱动麦克纳姆轮，通过ARDUINO指令实现小车前进后退，左移，右移，顺时针逆时针旋转。具体方案设计如下：

箱体内安装有动力装置电源(24V锂电池)，空气开关QF，熔断器FU1～FU8，小型中间继电器KA1～KA8，固态继电器DD，举升控制器，电源转换器(24V转12V电压变换器)，稳压器(5v稳压电路)，Arduino驱动板，光耦继电器模块1～8，端子排等组成，光耦继电器组36的每两个光耦继电器为一组，如图7所示的每组光耦继电器输入端接入单个电机的信号，如图8所示每组光耦继电器中两个光耦继电器之间的常闭输出端和常开输出端交叉连接，两个小型中间继电器的线圈分别设置在交叉连接的线路上，线路具有互锁功能，八个小型中间继电器KA1～8的常开触点组成H桥电路，如图9所示的参考电机M1、M2主电路接线原理图，八个小型中间继电器的常开触点组成H桥电路，连接在电源31和单个电机126电枢绕组之间，电机依次通过电源转换器33、Arduino驱动板35接入光耦继电器的输入端，光耦继电器组36的输出触点控制继电器组37的线圈通电和失电，控制继电器组37的常开触点的通断，控制直流电机126电枢绕组中电流方向以实现电机的正反转。八个光耦继电器的线圈触点每组光耦继电器的线圈触点采用H桥电路，如图6所示连接在电源31和单个电机之间，电机依次通过电源转换器33、Arduino驱动板35接入光耦继电器的输入端。

打开启动开关，启动指示灯点亮，并通过电压液晶数字显示当前电池供电电压；上电后，电压经QF输出，一路经FU1、FU2，输出送到举升控制电路；另一路经FU3、FU4输出；FU3、FU4输出后，一路送到小车行走主电路，另一路送24V转12V电压变换器；24V转12V电压变换器转换后产生12V电压。一路经FU7、FU8送到电机控制电路，另一路经FU5、FU6进到稳压器给Arduino驱动板供电；Arduino驱动板上电后，操控PS2手柄无线发射及接收器会自动对码并等待传送指令。

电控箱上电后，打开举升开关，稳压器输出另一路，送到固态继电器DD控制端，固态继电器输出端接通举升控制器；遥控举升控制器，控制直流举升电机正反转，直流电动推杆会向前伸缩或向后伸缩，完成举升平台的升降。为了安全起见，在举升电机工作的同时，蜂鸣器发出蜂鸣声提醒操作人员注意安全。

如图3所示的麦克纳姆轮组装体12包括麦克纳姆轮121，麦克麦克纳姆轮121上穿设有轮轴122，轮轴122的一端连接在大轴承123上，大轴承123设置在大轴承固定角铁124上，轮轴122的另一端连接在小轴承125上，小轴承125上设置在小轴承固定角铁128上，轮轴122的端部穿出小轴承125并向外连接有电机126，电机126上连接有电机固定角铁127，大轴承固定角铁124和小轴承固定角铁128之间连接有顶部连接板129，顶部连接板129、电机固定角铁127分别与底板11相连接，连接方式可以采用焊接或者螺栓连接，麦克纳姆轮组装体12这样设计的好处是车架及货物的重心由原先电机转轴和麦克纳姆轮一侧凸台承担，改为车轮两端轴承承担，大大提升了麦克纳姆轮的承重能力。

如图4和图5所示的举升机构2包括举升电机21、底托22和顶托23，电源31连接举升控制器32，举升控制器32连接举升电机21，底托22的下端与底板11相连接，底托22和顶托23之间设置有剪式伸缩架24，剪式伸缩架24的下端部的一侧与底托22相铰接，剪式伸缩架24的下端部的另一侧与底托22通过下滚动连接结构相连接，剪式伸缩架24的上端部的一侧与顶托23相铰接，剪式伸缩架24的上端部的另一侧与顶托23通过上滚动连接结构相连接，顶托23的上端面上设置有挡板29。

举升机构2还包括伸缩推杆26，伸缩推杆26的推杆伸缩距离为300mm。伸缩推杆26与举升电机21连接为一体，在底板11上设置有下伸缩推杆连接块120，顶托23的下端面上设置有上伸缩推杆连接块25，伸缩推杆26的下端铰接在下伸缩推杆连接块120上，伸缩推杆26的上端铰接在上伸缩推杆连接块25上；上滚动连接结构、下滚动连接结构均包括轴承轨道槽27，轴承轨道槽27内匹配设置有滚动轴承28，滚动轴承28对应连接在剪式伸缩架24的下端部或上端部，从而使剪式伸缩架24伸缩时滚动轴承28可在轴承轨道槽27。

本实用新型遥控控制大功率电机正反转，实现驱动麦克纳姆轮全向移动方案的设计。当前，从现有技术中选购的Arduino驱动板只能驱动电压不超过7.5V，电流不超过2.5A的微型直流电机。在本实用新型中，根据电路设计要求，要驱动24V/30W以上的直流电机，原先驱动电路是完成不了的。经过技术论证，实验调试，采用光耦继电器模块作为中间驱动环节，将原先驱动M1、M2、M3、M4四路信号分别接到八路光耦继电器模块控制端IN上，每路电机电压控制两个光耦继电器，将输出正负电压的变化，分别控制光耦继电器的触发导通。再通过光耦继电器输出端NO、COM、NC接口通过一定的线路连接，组成H桥型直流电机驱动方案，即可实现对24V/30W直流电机(甚至更高电压和更大功率电机)正反转的控制，完成麦克纳姆轮全向移动，实现小车移动方案的构想。

其次是麦克纳姆轮的承重结构的改善。由于麦克纳姆轮的结构比较复杂，当前市场的麦克纳姆轮驱动是靠电机轴转轴通过内六角螺栓固定在麦克纳姆轮一端凸台完成的，麦克纳姆轮安装在车架的外侧，受力在部位坐落在电机转轴上。时间长了电机转轴会变形，影响正常转动。本方案设计是将麦克纳姆轮结构重新改装，在中间穿过一根轮轴，轮轴用滚动轴承固定在两端端盖角铁上，让整个小车的重量落在麦克纳姆轮中心轴线上，这样就改善了了麦克纳姆轮受力部位，提升载货能力。

本技术的最大优点总结如下：

实现360°移动：采用麦克纳姆轮技术实现多种组合运动方式，完成行走平台360°移动。四个麦克纳姆轮分别由四个电机驱动，四个电机则通过ARDUINO单片机以及继电器控制，完成麦克纳姆轮的正反转。

车体小巧灵活：根据承重设备要求设计，首先通过三维建模，设计出车架外形尺寸，选用25*50(mm)方管，焊接完成。电控箱的安装，没有购买成品配电箱，而是根据车架外形结构，通过建模产生尺寸，放样制作，选用1MM厚不锈钢板，采用手工裁剪、折弯、铆钉，制作出配电箱的外壳，嵌入式安装，使小车结构显得更加紧凑、小巧，行走会更灵活方便。

通过自主设计，改善了麦克纳姆轮的承重机构，提升了载货能力。

电控电路自主设计完成电控电路是整个小车控制的核心。根据电路控制要求，对面板电路设计，行走单元设计，举升单元设计，避障防倾斜，ARDUINO控制单元分别设计调试，组装完成。配电箱内空间进奏，布局合理，面板和箱体对接方便，实现了良好的人机操控界面。

本产品基于Arduino单片机控制技术，最大程度降低小车成本，最大能力提高装置对智能化、自动化控制要求。基于电动推杆举升技术，可实现模块化设计，可搭配不同模组，进行远程遥控自动运行作业，自动升降，更好的提升安全操作技术。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：它包括：

基于麦克纳姆轮进行移动的行车机构(1)；

连接在行车机构(1)上并利用电动推杆推举的举升机构(2)；

以及连接在行车机构(1)上的电控箱(3)，电控箱(3)内的电控电路连接并控制所述麦克纳姆轮及所述电动推杆进行举升搬运；

所述电控箱(3)内的电控电路包括电源(31)、举升控制器(32)、电源转换器(33)、稳压器(34)、电机驱动器(35)、八个光耦继电器组成的光耦继电器组(36)以及八个小型中间继电器组成的继电器组(37)，每两个光耦继电器为一组，每组光耦继电器输入端接入单个电机的信号，每组光耦继电器中两个光耦继电器之间的常闭输出端和常开输出端交叉连接，交叉连接的线路上各自设置一个小型中间继电器的线圈，八个小型中间继电器的常开触点组成H桥电路，连接在电源(31)和单个电机(126)电枢绕组之间，电机依次通过电源转换器(33)、电机驱动器(35)接入光耦继电器的输入端，光耦继电器组(36)的输出触点控制继电器组(37)的线圈通电和失电，控制继电器组(37)的常开触点的通断，控制直流电机(126)电枢绕组中电流方向以实现电机的正反转。

2.根据权利要求1所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述行车机构(1)包括底板(11)以及在底板(11)上设置的四个电机且分别由单个电机独立驱动的麦克纳姆轮组装体(12)。

3.根据权利要求2所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述举升机构(2)包括举升电机(21)，所述电源(31)连接举升控制器(32)，举升控制器(32)连接举升电机(21)。

4.根据权利要求2或3所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述麦克纳姆轮组装体(12)包括麦克纳姆轮(121)，麦克麦克纳姆轮(121)上穿设有轮轴(122)，轮轴(122)的一端连接在大轴承(123)上，大轴承(123)设置在大轴承固定角铁(124)上，轮轴(122)的另一端连接在小轴承(125)上，小轴承(125)上设置在小轴承固定角铁(128)上，轮轴(122)的端部穿出小轴承(125)并向外连接有电机(126)，电机(126)上连接有电机固定角铁(127)，大轴承固定角铁(124)和小轴承固定角铁(128)之间连接有顶部连接板(129)，顶部连接板(129)、电机固定角铁(127)分别与底板(11)相连接，底板(11)上设置有下伸缩推杆连接块(120)。

5.根据权利要求4所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述举升机构(2)包括底托(22)和顶托(23)，底托(22)的下端与底板(11)相连接，底托(22)和顶托(23)之间设置有剪式伸缩架(24)，剪式伸缩架(24)的下端部的一侧与底托(22)相铰接，剪式伸缩架(24)的下端部的另一侧与底托(22)通过下滚动连接结构相连接，剪式伸缩架(24)的上端部的一侧与顶托(23)相铰接，剪式伸缩架(24)的上端部的另一侧与顶托(23)通过上滚动连接结构相连接，顶托(23)的下端面上设置有上伸缩推杆连接块(25)，顶托(23)的上端面上设置有挡板(29)。

6.根据权利要求5所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述举升机构(2)还包括伸缩推杆(26)，伸缩推杆(26)与举升电机(21)连接为一体，伸缩推杆(26)的下端铰接在下伸缩推杆连接块(120)上，伸缩推杆(26)的上端铰接在上伸缩推杆连接块(25)上。

7.根据权利要求6所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述上滚动连接结构、下滚动连接结构均包括轴承轨道槽(27)，轴承轨道槽(27)内匹配设置有滚动轴承(28)，滚动轴承(28)对应连接在剪式伸缩架(24)的下端部或上端部。

8.根据权利要求7所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述伸缩推杆(26)的推杆伸缩距离为300mm。

9.根据权利要求8所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述电控箱(3)的箱体上包括控制面板(301)，控制面板(301)设置有开关组(302)、蜂鸣器(303)、指示灯(304)，开关组(302)、蜂鸣器(303)、指示灯(304)分别与电机驱动器(35)相连接。

10.根据权利要求9所述的全向智能电动举升搬运平台，其特征在于：所述电机驱动器(35)是基于Arduino技术的Arduino驱动板。