AGV搬運機器人及用於其的定位導向方法與流程

2023-05-06 21:47:36 2

本發明涉及汽車停車器技術領域，尤其涉及一種agv搬運機器人及用於其的定位導向方法。

背景技術：

隨著汽車數量日益增長，各大城市面臨的停車問題越來越嚴峻，因此，開發出成本低，佔地少，效率高的停車庫成為社會各界關注的焦點。

目前在自動化停車庫領域，存在兩類的車庫，一種是傳統的立體機械車庫，另一種是以agv機器人形式存在的智能車庫。agv機器人形式的智能車庫有著更加靈活，效率更高的優勢，是日後自動化停車的主流方向。

前市面上有二種agv搬運機器人：梳齒式agv搬運機器人橫和載車板式agv搬運機器人，在實際使用中，梳齒式agv搬運機器人需要在每個車位和出入口上安裝梳齒架，這會導致停車場的製造成本增加；載車板式的需要在每個車位放置載車板和在出入口設置載車板，這也會導致停車場的製造成本增加。

技術實現要素：

基於此，本發明針對上述問題，提供一種在傳統的停車布局中，做到無須設置梳齒架或載車板即可完成停取車的agv搬運機器人，其可大大降低停車場的製造成本，並具有較高的靈活性，可以隨時隨地使用，適應不同場合的需求。

本發明還提供一種用於agv搬運機器人的定位導向方法，該方法能使agv搬運機器人準確地運動至目的地。

為了實現本發明的目的，本發明採用以下技術方案：

一種agv搬運機器人，包括車架及分別安裝於所述車架上的行走裝置、夾臂裝置、前阻擋裝置、輸送裝置和電控系統；所述夾臂裝置和前阻擋裝置分別位於所述車架的兩端，所述輸送裝置位於所述車架的頂部；所述夾臂裝置包括安裝於所述車架上的夾臂座、分別設於所述夾臂座兩側的二夾臂、安裝於夾臂座上的一推臂機構、安裝於所述車架上的推座機構及連接所述夾臂座的連接杆；各所述夾臂的一端分別與座本體和推臂機構樞接，另一端懸空設置，所述連接杆鉸接所述推座機構；夾臂在推臂機構的驅動下可繞夾臂座旋轉，通過推座機構驅動夾臂座做伸出和縮或車架運動，再配合輸送裝置輸送動作，以實現汽車的存取；當汽車完全搬運至車架上時，夾臂配合前阻擋裝置分別阻擋汽車的前輪和後輪，實現對汽車的限位。

上述的agv搬運機器人具有如下優點：1、本發明的agv搬運機器人能使汽車可直接停在樓板等支承面上，省去了傳統車庫必須有供停放車輛的載車板和梳狀架，大大降低了車庫的成本；2、採用本發明的agv搬運機器人，因為使得車庫不需有供車輛停放的載車板和梳齒架，降低了車庫的層高，提高了車庫的有效利用；3、本發明的agv搬運機器人通過張開的夾臂和可移動的前阻擋裝置在車架上對汽車進行限位，保證了汽車在被搬運時不會輕易因外界因素發生移位，保證了汽車能被精確地運送至目的地。

在其中一實施例中，所述電控系統包括電控總成、雷射導航模塊和雷射防撞模塊；所述電控總成包括總控制器和連接所述總控制的通信模塊，所述總控制器連接所述雷射導航模塊和雷射防撞模塊。

在其中一實施例中，所述夾臂座包括鉸接所述夾臂的座本體及設於所述座本體上的座支撐輪，所述座本體具有容置腔，所述容置腔貫穿所述座本體的兩側；各所述夾臂鉸接所述座本體的一端伸入至容置腔內；所述推臂機構安裝於座本體上，且伸入所述容置腔內鉸接所述二夾臂。

在其中一實施例中，所述推臂機構包括位於所述容置腔內的推桿、螺紋連接所述推桿的推臂絲杆及固定於所述座本體上的推臂電機，所述推臂電機的輸出軸連接所述推臂絲杆。

在其中一實施例中，各所述夾臂靠近所述夾臂座的一端設有夾臂支撐輪，所述車架上對應各所述夾臂支撐輪分別設有一引導斜面。

在其中一實施例中，所述連接杆的數量為二個，分別位於所述推座機構的兩側。

在其中一實施例中，所述推座機構包括推座電機、位於所述推座電機和夾臂座之間的二軸承座、連接所述推座電機的輸出軸的推座絲杆、螺紋連接所述推座絲杆的螺紋套、及連接所述螺紋套的推送導座；所述螺紋套位於所述軸承座之間；所述推送導座的兩端分別鉸接所述二連接杆。

在其中一實施例中，所述前阻擋裝置包括所述擋杆。

在其中一實施例中，所述輸送裝置包括二分別位於所述夾臂座的兩側的託輥傳送機構，各所述託輥傳送機構包括若干託輥、若干鏈條及一輸送電機，所述託輥沿所述車架的長度方向間隔設置，各所述託輥的兩端均樞接所述車架；所述相鄰託輥靠近夾臂座的端部之間通過一所述鏈條傳動連接；所述輸送電機的輸出軸連接其中一所述託輥的端部。

一種用於如上所述的agv搬運機器人的定位導向方法，包括以下步驟：

步驟一：後臺通過無線網絡、電臺向agv搬運機器人的電控系統的通信模塊發送任務/行走段表；

步驟二：通信模塊接收任務/行走段表，並將任務/行走段表發送至主控制器的段表隊列中儲存，主控制器從段表隊列中提取出段表參數、點信息、操作信息生成速度指令、目的點指令和搬運操作指令，並輸送至行走裝置，控制行走裝置按照指定的路線行走。

附圖說明

圖1為本發明一較佳實施例所述的agv搬運機器人的立體結構示意圖；

圖2為圖1所示的agv搬運機器人另一方位的立體示意圖；

圖3為圖2所示的agv搬運機器人的主動行走機構的立體結構示意圖；

圖4為圖3所示的主動行走機構的分解圖；

圖5為圖1所示的agv搬運機器人在夾臂裝置分解後的部分截圖；

圖6為圖1所示的agv搬運機器人的另一部分截圖；

圖7為圖1所示的agv搬運機器人的電控總成的結構原理圖；

圖8為圖1所示的agv搬運機器人取出的第一工作狀態圖；

圖9為圖1所示的agv搬運機器人取出的第二工作狀態圖；

圖10為圖1所示的agv搬運機器人取出的第三工作狀態圖；

圖11為圖1所示的agv搬運機器人取出的第四工作狀態圖；

圖12為圖1所示的agv搬運機器人取出的第五工作狀態圖；

圖13為圖1所示的agv搬運機器人取出的第六工作狀態圖；

圖14為圖1所示的agv搬運機器人取出的第七工作狀態圖；

圖15為圖1所示的agv搬運機器人取出的第八工作狀態圖；

圖16為圖1所示的agv搬運機器人取出的第九工作狀態圖；

圖17為圖1所示的agv搬運機器人取出的第十工作狀態圖。

圖中：

10、車架；11、引導斜面；12、護罩；21、主動行走機構；22、平衡架；23、安裝架；231、導向板；232、側板；24、動力組件；241、移動板；242、動力驅動結構；243、行走輪；25、緩衝懸掛結構；26、從動輪；30、夾臂座；31、座本體；32、上板；33、下板；34、連接板；35、容置腔；36、座樞接孔；37、座支撐輪；40、夾臂；41、臂樞接孔；42、夾臂支撐輪；50、推臂機構；51、推桿；52、推臂絲杆；53、推臂電機；60、推座機構；61、推座電機；62、螺紋套；63、推座絲杆；64、軸承座；65、推送導座；66、導軌；67、滑塊；70、連接杆；80、託輥傳送機構；81、託輥；82、鏈條；83、輸送電機；90、前阻擋裝置；91、擋杆；92、推桿電缸；93、導杆；100、電控系統；110、電控總成；111、主控制器；112、電源模塊；113、充電管理模塊；114、通信模塊；115、人機互動裝置；120、雷射導航模塊；130、雷射防撞模塊。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

如圖1至圖17所示，為本發明一較佳實施例的一種agv搬運機器人，該agv搬運機器人包括車架10及分別安裝於車架10上的行走裝置、夾臂裝置、前阻擋裝置90、輸送裝置和電控系統100；夾臂裝置和前阻擋裝置90分別位於車架10的兩端，輸送裝置位於車架10的頂部。夾臂裝置用於將汽車的車輪抬起至輸送裝置上，當整個汽車位於輸送裝置上後，夾臂裝置阻擋汽車的後輪；輸送裝置用於驅動位於其上的車輪移動；前阻擋裝置90用於阻擋汽車的前輪，並通過夾臂裝置輔助阻擋汽車的後輪，使得汽車在搬運的過程中不會在車架10上發生移動。

請參閱圖2，行走裝置包括至少一設於車架10中間部位的主動行走機構21及二排分別設於車架10兩側的從動輪26。在本實施例中，主動行走機構21的數量為二個，從動輪26優選為麥克拉姆輪。

具體的，請參閱圖3和圖4，主動行走機構21包括一用於安裝在車架10上的平衡架22、與平衡架22樞接的安裝架23、與安裝架23上下滑動連接的二動力組件24、及二分別連接所述安裝架23和動力組件24的緩衝懸掛結構25；安裝架23包括二平行的導向板231和二分別連接導向板231的側板232；各動力組件24包括與對應的導向板231滑動連接的移動板241、安裝在移動板241上的行走輪243和動力驅動結構242；行走輪243為麥克納姆輪。麥克納姆輪的運動移動方式是基於一個有許多位於機輪周邊的輪軸的中心輪原理上，利用這些成角度的周邊輪軸的一部分機輪轉向力轉化到一個機輪法向力上面，依靠各自機輪的方向和速度，最終可以合成在任何要求的方向上產生一個合理矢量，從而保證了這個平臺在最終的合力矢量的方向上自由地移動，而不改變機輪自身的方向。麥克納姆輪結構緊湊，運動靈活，是很成功的一種全方位輪。通過設置行走輪243採用麥克納姆輪，使得主動行走機構21能更靈活方便的實現全方位移動功能。通過設置各動力組件24分別通過一緩衝懸掛結構25連接安裝架23，一方面緩衝懸掛結構25可以減小不平整地面給agv搬運機器人帶來的震動，避免agv搬運機器人被震壞，另一方面，緩衝懸掛結構25使得動力組件24能相對於安裝架23發生上下運動，當agv小車遇到不平的地面時，因為主動行走機構的所有動力組件24均各自通過一緩衝懸掛結構25連接安裝架23，故主動行走機構21的各動力組件24的行走輪243會在緩衝懸掛結構25的作用下始終與地面接觸，這使得agv搬運機器人的車架即使安裝多套主動行走機構21，所有行走輪243在遇到不平整的地面時也均會與地面接觸，不會出現某個行走輪243懸空打滑的現象，保證了agv搬運機器人運動的穩定性。

請參閱圖5，夾臂裝置包括安裝於車架10上的夾臂座30、分別設於夾臂座30兩側的二夾臂40、安裝於夾臂座30上的一推臂機構50、安裝於車架10上的推座機構60及連接夾臂座30的二連接杆70；夾臂座30包括座本體31及設於座本體31上的座支撐輪37；座本體31具有容置腔35，容置腔35貫穿座本體31的兩側；各夾臂40的一端伸入至容置腔35內鉸接座本體31，另一端懸空設置；推臂機構50鉸接二夾臂40，用於驅動夾臂40在夾臂座30上做張開和合攏動作；推座機構60位於夾臂座30靠近前阻擋裝置90的一側；連接杆70分別位於推座機構60的兩側，並均鉸接推座機構60，以使推座機構60能通過連接杆70驅動夾臂座30做伸出和縮回車架10的運動；座支撐輪37用於推座機構60驅動夾臂40伸出或縮回車架10時起到支撐夾臂座30的作用，減小夾臂座30與地面之間的摩擦力；夾臂40、推臂機構50和推座機構60一起合作完成汽車的車輪的抬起動作。

座本體31包括上板32、位於上板32下方的下板33及連接上板32和下板33的連接板34，上板32、下板33和連接板34圍成容置腔35，容置腔35位於連接板34遠離推座機構60的一側；座本體31對應各夾臂40分別設於一座樞接孔36，各座樞接孔36貫穿上板32和下板33。

夾臂40對應座樞接孔36設有臂樞接孔41，夾臂40和夾臂座30的連接通過插銷插入座樞接孔36和臂樞接孔41內實現；

各夾臂40靠近夾臂座30的一端設有夾臂支撐輪42，車架10上對應各夾臂支撐輪42分別設有一引導斜面11。當推座機構60驅動夾臂座30伸出車架10時，先是夾臂支撐輪42在引導斜面11上滑動，夾臂座30在支撐輪和引導斜面11的共同作用下穩定地下落至地面上，此時夾臂座30的座支撐輪37也與地面接觸，並在地面上發生滾動；當推座機構60通過連接杆70驅動夾臂座30縮回車架10時，夾臂座30接觸到車架10時，首先與車架10的引導斜面11接觸，並在引導斜面11的導向作用下運動至車架10的頂部。當整個汽車完全運動至車架10的頂部時，夾臂40和前阻擋裝置90會分別阻擋汽車的後輪和前輪，使汽車在被搬運時不會在車架10上發生移動。

推臂機構50包括位於容置腔35內的推桿51、螺紋連接推桿51的推臂絲杆52及固定於連接板34上的推臂電機53；在本實施例中，推臂電機53位於連接板34靠近推座機構60的一側，推臂電機53的輸出軸穿過連接板34伸至容置腔35內，並連接推臂絲杆52。工作時，通過推臂電機53的正反轉帶動推臂絲杆52正反轉，從而實現二夾臂40做張開或合攏動作。

推座機構60位於連接杆70之間，推座機構60包括推座電機61、位於推座電機61和夾臂座30之間的二軸承座64、連接推座電機61的輸出軸的推座絲杆63、螺紋連接推座絲杆63的螺紋套62、及連接螺紋套62的推送導座65；螺紋套62位於軸承座64之間；推送導座65的兩端分別鉸接二連接杆70。工作時，通過推座電機61的正反轉帶動推座絲杆63正反轉，從而實現推座絲杆63通過螺紋套62、推送導座65和二連接杆70驅動夾臂座30做伸出或縮回車架10運動。

推座機構60還包括二分別位於推送導座65兩端的導向組件，各述導向組件包括固定於車架10上的導軌66及連接推送導座65的滑塊67，滑塊67滑設於導軌66上。導向組件的設置，可以使推座機構60驅動夾臂座30做穩定的直線運動。

請參閱圖6，前阻擋裝置90包括擋杆91及至少一安裝於車架10上的推桿電缸92，推桿電缸92的輸出軸連接擋杆91，用於根據汽車的長度改變擋杆91的位置，從而使擋杆91和二夾臂40能在車架10上限定各種不同長度的汽車，提高了前阻擋裝置90的通用性。

前阻擋裝置90還包括設於擋杆91上的光電感應開關，光電感應開關用於感應擋杆91是否達到汽車的前輪所在的位置，當光電感應開關感應到汽車的前輪的位置後，夾臂座停止伸出動作。

為了使推桿電缸92能得到保護，推桿電缸92安裝於車架10設置的護罩12內；為了使擋杆91能穩定地移動，前阻擋裝置90還包括導杆93，導杆93滑設於護罩12對應設置的導向孔內。

輸送裝置包括二分別位於夾臂座30的兩側的託輥傳送機構80，各託輥傳送機構80包括若干託輥81、若干鏈條82及一輸送電機83，託輥81沿車架10的長度方向間隔設置，各託輥81的兩端均樞接車架10；相鄰託輥81靠近夾臂座30的端部之間通過一鏈條82傳動連接；輸送電機83的輸出軸連接其中一託輥81。

電控系統100包括電控總成110、雷射導航模塊120和雷射防撞模塊130，請參閱圖7，電控總成110包括主控制111、電源模塊112、充電管理模塊113、通信模塊114和人機互動裝置115，電源模塊112、充電管理模塊113、通信模塊114和人機互動裝置115均連接主控制器111，主控制器111還連接雷射導航模塊120和雷射防撞模塊130。雷射導航模塊120用於通過其自身發射及反射回的雷射光束來測量環境中牆面、柱子等物體的距離和角度，並將測得的距離信息和角度信息發送至主控制器111，主控制器111根據雷射導航模塊120發送的距離信息和角度信息計算得出agv搬運機器人的位置信息，從而進行位置導航；雷射防撞模塊130用於發射雷射束照射周圍的物體，通過探測雷射束的反射光來識別障礙物的有無，並向主控制器111發出指令，主控制器111控制agv搬運機器人的行進和停止；電源模塊112用於為agv搬運機器人提供電源；充電管理模塊113用於為電源充電；通信模塊114用於搬運機器人與外部進行無線通訊；人機互動裝置115用於對agv搬運機器人進行參數設定及顯示搬運機器人的運行狀態。

上述的agv搬運器的取車包括以下幾個步驟：

步驟一：請參閱圖8，汽車停在泊位處，agv搬運機器人預先伸出夾臂座30，併合攏二夾臂40；

步驟二：請參閱圖9，agv搬運機器人通過行走裝置運行到泊位汽車的底盤上，直至夾臂40運動至汽車的前輪的後方；

步驟三：請參閱圖10，推臂機構50驅動二夾臂40相互張開；當二夾臂40完全張開後，推座機構60驅動夾臂座30縮回車架10，在夾座縮回車架10的過程中，汽車的前輪在張開的夾臂40和車架10擠壓下脫離地面，並與輸送裝置接觸；

步驟四：請參閱圖11，輸送裝置運行，驅動汽車的前輪朝著前阻擋裝置90的方向移動；請參閱圖12，當汽車的前輪完全運動至輸送裝置上時，推座機構60驅動夾臂座30伸出一段距離，之後，請參閱圖13，推臂機構50驅動二夾臂40合攏，在這個過程中，輸送裝置繼續運行；請參閱14，當夾臂40運動至汽車的後輪的後方後，輸送裝置才停止運行；

步驟六：請參閱圖15，推臂機構50驅動二夾臂40打開，夾臂40打開後，推座機構60驅動夾臂座30縮回車架10，汽車的後輪在車架10和打開的夾臂40的擠壓下脫離地面，並與輸送裝置接觸；請從參閱圖16，隨後輸送裝置運行，輸送裝置驅動汽車的後輪在其上移動，當整個汽車的後輪運動至輸送裝置上後，輸送裝置停止運行；

步驟七：請參閱圖17，前阻擋裝置90的推桿電缸92驅動擋杆91靠近汽車的後輪，當擋杆91碰觸到汽車的後輪後，推桿電缸92停止運行，因為此時張開的夾臂40位於車架10的頂部，所以汽車在夾臂40和前阻擋裝置90的擋杆91的共同阻擋作用下被限位於車架10上，從而使agv搬運機器人搬運汽車時不會發生移動；

步驟八：agv搬運機器人行走，使汽車從泊位移動到出入口位置後放下汽車。

需要解釋的是，agv搬運機器人放下汽車的步驟與agv搬運機器人取汽車的步驟剛好相反。

上述的agv搬運機器人具有如下優點：

1、本發明的agv搬運機器人能使汽車可直接停在樓板等支承面上，省去了傳統車庫必須有供停放車輛的載車板和梳狀架，大大降低了車庫的成本；

2、採用本發明的agv搬運機器人，因為使得車庫不需有供車輛停放的載車板和梳齒架，降低車庫的層高，提高了車庫的有效利用；

3、本發明的agv搬運機器人通過張開的夾臂40和可移動的前阻擋裝置90在車架10上對汽車進行限位，保證了汽車在被搬運時不會輕易因外界因素發生移位，保證了汽車能被精確地運送至目的地。

本發明還公開了一種如上的agv搬運機器人的定位導向方法，包括:

步驟一：後臺通過無線網絡、電臺向agv搬運機器人的電控系統100的通信模塊114發送任務/行走段表；

步驟二：通信模塊114接收任務/行走段表，並將任務/行走段表發送至主控制器111的段表隊列中儲存，主控制器111從段表隊列中提取出段表參數、點信息、操作信息生成速度指令、目的點指令和搬運操作指令，並輸送至行走裝置，控制行走裝置按照指定的路線行走。

上述的定位導航方法能使得agv搬運機器人按照指定的軌道精確地運動至目的地。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。