一種自動導航牽引設備的製作方法

2023-10-05 14:28:29 2

本發明涉及物流牽引車的技術領域，尤其涉及一種自動導航牽引設備。

背景技術：

物流裝備和技術是現代物流的工具和手段，直接決定物流活動的效率，不斷提高和改進物流裝置對現代物流的發展具有重大意義。牽引設備在現代物流中屬於必不可少的的裝備，但目前在結構、位置定位及自動化程度方面還缺少高水平的自動導航牽引車。該設備是自動化物流系統中的關鍵設備之一，它是以車載電池為原動力，利用非接觸導引設備和定位系統完成物體的自動化無人搬運。它的主要特徵表現為具有小車編程、停車選擇裝置、安全保護以及各種移載功能，並能在計算機的監控下，按指令自主駕駛，自動沿著規定的導引路逕行駛，到達指定地點，完成一系列作業任務。其系統技術和產品已經成為柔性生產線、柔性裝配線、倉儲物流自動化系統的重要設備和技術。

如申請號為：200610104667.1的中國專利公開了一種自動導航牽引車，包括車體、前輪、兩個後輪、拖鉤以及蓄電池，車體的前方及左右側方分別設置超聲波傳感器，車體上還設置有數控裝置和陀螺儀，前輪為驅動和轉向合一的複合輪，複合前輪由安裝在驅動輪子內的驅動電機減速機組件驅動，安裝在複合輪支承下面的大齒輪與驅動輪子連接，由安裝在複合前路支承上面的轉向電機減速機組件通過齒輪副帶動驅動輪子轉向。該專利通過超聲波傳感器進行自動導航，超聲波傳遞需要時間不能及時改變牽引車的轉向，或導致牽引車的碰撞，存在一定的安全隱患，且該牽引車不存在自動充電功能，該牽引車的行動距離受限制。

又如申請號為：201010616342.8的中國專利公開了一種自導航物流牽引車，包括車體，前後輪架和控制器，輪架的頂部設置有豎向的連接軸，輪架通過連接軸與車體鉸接，輪架的下端安裝有兩隻腳輪，每隻腳輪均連接有帶動其獨立轉動的動力機構，動力機構與控制器電連接，控制器內存儲有四隻腳輪轉動的運行軌跡數據，採用四輪差速方法調整牽引車的行進方向，只需要在程序中預先輸入四隻腳輪的運行軌跡數據，就可以實現自導航。該牽引車通過預先輸入四隻腳輪的運行軌跡數據，導航牽引車，但是當物流倉庫中的貨品發生移動後，運行軌跡需要重新修改，重複工作較多，費時費力。

技術實現要素：

為克服現有技術中存在的牽引車的結構複雜不易維護，同時位置定位不精確及自動化程度低的問題，本發明提供了一種自動導航牽引設備。

具體技術方案如下：一種自動導航牽引設備，包括車體、設置在車體上表面的蓋板、設置在車體內部的PLC控制系統、驅動系統、中央控制系統和供電系統以及牽引裝置，所述蓋板包括第一蓋板、第二蓋板和第三蓋板，所述第一蓋板、第二蓋板和第三蓋板依次設置在車體上表面且互不接觸，所述PLC控制系統設置在第一蓋板下方，所述驅動系統設置在第二蓋板下方，所述中央控制系統設置在第三蓋板下方，所述供電系統設置在車體尾端，所述牽引裝置與PLC控制系統相連且高於蓋板，所述中央控制系統與PLC控制系統、驅動系統、供電系統和牽引裝置均相連。

在此基礎上，所述PLC控制系統包括PLC組件和防碰撞控制器，所述PLC組件與牽引裝置相連。

在此基礎上，所述牽引裝置包括伸縮杆和液壓迴路升降系統，所述液壓迴路升降系統與伸縮杆相連。

在此基礎上，所述驅動系統包括差速滾輪、減速電機和轉向穩定系統，所述差速滾輪與減速電機和轉向穩定系統均相連，所述差速滾輪共設置有六個，且兩兩設置在車體下方的前部、中部和後部。

在此基礎上，所述驅動系統還包括驅動輪升降系統，所述驅動輪升降系統包括驅動組件支架，所述驅動組件支架為伸縮支架。

在此基礎上，所述供電系統包括穩壓電源、電池模組、電池緊固快取裝置和機架，所述穩壓電源、電池模組和電池緊固快取裝置依次通過機架固定在車體尾端。

在此基礎上，所述供電系統還包括自動充電系統，所述自動充電系統包括光通信設備和自動充電電刷，所述光通信設備設置在車體前端一側，所述光通信設備與自動充電電刷設置在同一側，所述自動充電電刷設置在車體尾端。

在此基礎上，所述中央控制系統包括PLC控制單元、驅動控制單元、供電控制單元、牽引控制單元和通信單元，

所述PLC控制單元用於控制導航牽引設備的安全，包括碰撞檢測單元、避障控制單元、安全保險單元和行走警報單元；

所述驅動控制單元用於調整驅動系統，包括驅動組件控制單元、角度定位單元、剎車控制單元、導航控制單元、運動穩定控制單元、地面檢測控制單元和慣性穩定控制單元；

所述供電控制單元用於控制系統的供電，包括電源控制單元、自動充電控制單元；

所述牽引控制單元用於控制牽引裝置的升降，包括頂升控制單元和下降控制單元；

所述通信控制單元用於系統內部與外部的通信，包括無線通信單元、光通信單元、紅外通信單元和手持終端通信單元。

在此基礎上，所述驅動控制單元還包括預約控制單元，用於預約驅動系統。

在此基礎上，所述導航控制單元為標誌物傳感器，用於根據標誌物的信息進行線路導航。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明包括車體、設置在車體上表面的蓋板、設置在車體內部的PLC控制系統、驅動系統、中央控制系統和供電系統以及牽引裝置，PLC控制系統設置在第一蓋板下方，驅動系統設置在第二蓋板下方，中央控制系統設置在第三蓋板下方，供電系統設置在車體尾端，牽引裝置與PLC控制系統相連且高於蓋板，中央控制系統與PLC控制系統、驅動系統、供電系統和牽引裝置均相連。本發明為自動化物流系統中的關鍵設備之一，它是以車載電池為原動力，利用非接觸導引設備和定位系統完成物體的自動化無人搬運，增強的中央控制系統，另外地面平穩度檢測系統，慣性穩定控制單元，角度定位單元的引入，解決了當前自動導航牽引設備的運行不穩定性。

2、本發明中通信控制單元包括無線通信單元、光通信單元、紅外通信單元和手持終端通信單元。無線通信單元、手持終端單元控制系統的引入(不限於手持PDA、手機等)，提升了自動導航牽引設備的離線設置能力，方便快捷的參數設置與路徑規劃能力，提高了整機的操作性和靈活性。

3、本發明中中央控制系統包括PLC控制單元、驅動控制單元、供電控制單元、牽引控制單元和通信單元，本發明採用模塊化設計，設計出集中控制系統，結構緊湊，安裝方便，節省空間，縮短安裝時間，布線更規整合理。

4、PLC控制單元用於控制導航牽引設備的安全，包括碰撞檢測單元、避障控制單元、安全保險單元和行走警報單元；驅動控制單元用於調整驅動系統，包括驅動組件控制單元、角度定位單元、剎車控制單元、導航控制單元、運動穩定控制單元、地面檢測控制單元和慣性穩定控制單元；供電控制單元用於控制系統的供電，包括電源控制單元、自動充電控制單元。本發明中為全閉環自動導引與反饋系統形成多層閉環迴路，對設備的運行精度提高保證。增設標誌物傳感器可以主動定位，主動尋找目標定位，解決了牽引設備路線單一的問題。

附圖說明

圖1是本發明一種自動導航牽引設備的主視圖；

圖2是本發明一種自動導航牽引設備的剖視圖；

圖3是本發明一種自動導航牽引設備中防碰撞傳感器的俯視圖；

圖4是本發明一種自動導航牽引設備的俯視圖；

圖5是本發明一種自動導航牽引設備的側視剖視圖；

圖6是本發明一種自動導航牽引設備的側視圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明披露了一種自動導航牽引設備，如圖1至5所示，包括車體1、設置在車體1上表面的蓋板、設置在車體1內部的PLC控制系統、驅動系統4、中央控制系統5和供電系統6以及牽引裝置，如圖5、6所示，蓋板包括第一蓋板21、第二蓋板22和第三蓋板23，第一蓋板21、第二蓋板22和第三蓋板23依次設置在車體1上表面且互不接觸，優選地，第一蓋板21、第二蓋板22和第三蓋板23通過螺絲固定在車體1上表面，PLC控制系統3設置在第一蓋板21下方，驅動系統4設置在第二蓋板22下方，中央控制系統5設置在第三蓋板23下方，當需要維護檢修時可以拆卸對應的蓋板對相應的系統進行檢修，節省了維修時間，同時維護維修增強了針對性，易於排查系統問題，供電系統6設置在車體1尾端，優選地，供電系統6採用直流電源供電，電池盒的設計採用鈑金衝壓工藝，增強電池的散熱設計、安全設計，易維修拆卸。牽引裝置與PLC控制系統3相連且高於蓋板，中央控制系統5與PLC控制系統、驅動系統4、供電系統6和牽引裝置均相連。

優選地，如圖2所示，PLC控制系統3用於控制導航及牽引設備的安全，PLC控制系統3包括PLC組件31和防碰撞控制器12，以及接線端子，PLC控制系統3用於和其他設備的對接，如PLC組件31與牽引裝置相連，PLC控制牽引升降裝置，當傳感器檢測到小車到達所需工位時即發信號給PLC，PLC發信號給牽引升降裝置，牽引升降裝置自動進行牽引杆的升降。其中防碰撞控制器12為雙重保護系統，分別為安全觸邊防撞橫梁保護和雷射掃描避障傳感器避障保護，當前方有物體，雷射掃描避障傳感器檢測到物體後系統開始減速行駛，如碰撞到安全觸邊橫梁時自動導航牽引設備立即停止運動。牽引裝置包括伸縮杆和液壓迴路升降系統，液壓迴路升降系統與伸縮杆相連。優選地，液壓迴路升降系統為mini液壓迴路快速升降系統，mini液壓迴路快速升降系統採用液壓迴路升降機構，不同於電機控制，液壓迴路升降機構體積小，反應迅速，壽命長。優選地，如圖2所示，驅動系統4包括差速滾輪41、減速電機和轉向穩定系統，轉向穩定系統主要由旋轉編碼傳感器、振動傳感器、傾角傳感器等反饋的信號組成，系統接收到各個傳感器的數據信息進行綜合判斷，主動進行運動的穩定控制。差速滾輪41與減速電機和轉向穩定系統均相連，差速滾輪41共設置有六個，且兩兩設置在車體1下方的前部、中部和後部。優選地，驅動系統4還包括驅動輪升降系統，驅動輪升降系統包括驅動組件支架，驅動組件支架可以選擇為伸縮支架或可升降支架等等。如當需要人工推動小車時，需要實現驅動輪的人工或自動升降，自動升降機構採用楔塊，手工推動使驅動輪提升。

優選地，如圖2所示，供電系統6包括穩壓電源61、電池模組62、電池緊固快取裝置63和機架64，穩壓電源61、電池模組62和電池緊固快取裝置63依次通過機架64固定在車體1尾端，供電系統6採用直流電源供電，電池盒的設計採用鈑金衝壓工藝，增強電池的散熱設計、安全設計，易維修拆卸。電池模組62為整車提供動力，緊固快取裝置63將電池模組整體固定住，且為抽拉式。供電系統6還包括自動充電系統，自動充電系統包括光通信設備65和自動充電電刷66，光通信設備65設置在車體1前端一側，光通信設備65與自動充電電刷66設置在同一側，自動充電電刷66設置在車體1尾端。光通信設備65用於和自動充電設備實現精確對接，繼而使自動充電電刷66能夠和自動充電設備實現對接，完成充電功能及對接後的信息傳輸。其中，自動充電設備固定設置在自動導航牽引設備運動軌跡一側，當自動導航牽引設備行走到該固定位置時，與自動充電設備精確對接後進行自動充電，當小車的光通信設備與固定充電設備的光通信設備互相對準後，即可進行以光的形式進行信號傳輸，並且自動導航牽引設備的位置可以自行微調，精確完成電刷觸頭與觸點的對接接觸。

具體方法如下：自動充電電刷66為觸點用於觸發安裝在自動充電設備上的觸頭組件，進行接通導電。觸頭組件為伸縮型觸頭組件，其中觸頭組件包括前端組件和後端組件，後端組件固定設置在前端組件尾端的正中間。前端組件包括導向固定座和伸縮觸頭，導向固定座設置有橫向凹槽，且橫向凹槽中間設置有通口，伸縮觸頭設置在橫向凹槽中並通過通口與後端組件相對設置。伸縮觸頭包括觸頭和兩根彈簧a，觸頭為「T」字形且鑲嵌在橫向凹槽中，兩根彈簧a分別固定設置在觸頭與橫向凹槽接觸的兩側邊上，且伸縮觸頭突出導向固定座。後端組件包括導線、彈簧b、銅柱和絕緣體底座，所述導線、彈簧b和銅柱依次相連，絕緣體底座包覆在導線、彈簧b和銅柱的外側，且銅柱的高度大於通口的高度，使得觸頭113與銅柱122接觸時的接觸面積足夠大。該結構保證了充電過程與非充電時接觸觸點2的安全，防止漏電、短路等情況的發生，且該結構簡單緊湊，生產製造容易，易於推廣使用。

光通信設備65包括光傳感器發射端和光傳感器反射端，光傳感器發射端設置在觸頭組件的上方，光傳感器反射端設置在觸點的上方。還包括微調裝置，定位裝置與微調裝置相連，微調裝置設置在觸頭組件的下方，定位裝置安裝在觸頭組件和觸點的上方。微調裝置的主要功能是控制觸頭組件的伸縮，其次是根據光傳感器發射端反饋的實時位置信號，不斷糾正調整伸縮觸頭或觸點的位置，最終通過精確定位，完成自動充電接口的對接，對接控制系統對觸頭113對接實時閉環調整，提高了AGV小車自動充電對接過程的可靠性。

當AGV小車電池即將耗盡之時，AGV小車將自動駛入充電區域，此時，空閒自動充電設備的光傳感器發射端發射信號，AGV小車光傳感器反射端接受到信號並反饋給光傳感器發射端，同時駛向該充電設備，並與觸頭組件實現對接。在對接的過程中，光傳感器發射端不斷發射信號，微調裝置不斷調整觸頭組件的位置直至光傳感器反射端完全接收到發射信號後反饋，觸頭組件與觸點實現精確對接後，準備開始充電。觸點壓縮觸頭，觸頭進而壓縮彈簧後與銅柱相連，實現充電。充電完成後，AGV小車駛出充電區域，觸點與觸頭不接觸，觸頭和銅柱在彈簧a和彈簧b的作用下，主動分離，保證了電氣安全。

優選地，中央控制系統5包括PLC控制單元、驅動控制單元、供電控制單元、牽引控制單元和通信單元，

PLC控制單元用於控制導航牽引設備的安全，包括碰撞檢測單元、避障控制單元、安全保險單元和行走警報單元；

驅動控制單元用於調整驅動系統4，包括驅動組件控制單元、角度定位單元、剎車控制單元、導航控制單元、運動穩定控制單元、地面檢測控制單元和慣性穩定控制單元；優選地，驅動控制單元還包括預約控制單元，用於預約驅動系統4的啟動時間及啟動時長，優選地，導航控制單元為標誌物傳感器，用於根據標誌物的信息進行線路導航，如標誌位和導航軌跡條形物體等，不限於磁條。

供電控制單元用於控制系統的供電，包括電源控制單元、自動充電控制單元；

牽引控制單元用於控制牽引裝置的升降，包括頂升控制單元和下降控制單元；

通信控制單元用於系統內部與外部的通信，包括無線通信單元、光通信單元、紅外通信單元和手持終端通信單元。

本發明為自動化物流系統中的關鍵設備之一，它是以車載電池為原動力，利用非接觸導引設備和定位系統完成物體的自動化無人搬運，增強的中央控制系統5，另外地面平穩度檢測系統，慣性穩定控制單元，角度定位單元的引入，解決了當前自動導航牽引設備的運行不穩定性。無線通信單元、手持終端單元控制系統的引入(不限於手持PDA、手機等)，提升了自動導航牽引設備的離線設置能力，方便快捷的參數設置與路徑規劃能力，提高了整機的操作性和靈活性。本發明採用模塊化設計，設計出集中控制系統，結構緊湊，安裝方便，節省空間，縮短安裝時間，布線更規整合理。本發明中為全閉環自動導引與反饋系統形成多層閉環迴路，對設備的運行精度提高保證。增設標誌物傳感器可以主動定位，主動尋找目標定位，解決了牽引設備路線單一的問題。

上述說明示出並描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述發明構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和範圍，則都應在本發明所附權利要求的保護範圍內。