一種帶有自動充電樁的物流搬運AGV的製作方法

2023-10-28 14:39:22 3

本實用新型具體涉及一種帶有自動充電樁的物流搬運AGV，屬於AGV搬運小車技術領域。

背景技術：

隨著工業自動化的發展，企業對工廠及物流倉儲自動化提出了更高的要求。國外發達國家AGV產品種類齊全，技術先進，可滿足物流自動化的要求，如kiva機器人，但其性價比不高及相關技術存在封鎖。而國內小型化的物流搬運AGV目前仍較為缺失，特別是性價比高的小型物流搬運AGV，且當前的主要導航方式為雷射視覺GPS磁帶等導引方式。

AGV是自動導引小車(Automated Guided Vehicle)的簡稱，是指裝有電磁或光電等自動導引裝置，能夠沿規定地面路逕自動導引行駛，具備人機互動、安全保護、移載功能以及以電池為動力的搬運機器人。AGV是一個典型的機電一體化多技術多學科的集成系統。其應用領域也在不斷擴展，並且取得了很好的效果。一般來說，AGV的主要應用在物流搬運、柔性裝配線，加工線以及特殊場合用。

在當今的自動化工廠及物流倉儲中，AGV小車的身影經常可見，但大部分AGV 的體型較大，佔地面積大，使得工廠及倉儲的面積無法得到充分使用，且其性價比不高，運行速度較慢，因此，無法充分發揮AGV小車的優勢，以及對其推廣造成一定的阻礙。

中國專利(CN 103625863 A)描述的是一種AGV物流運載機器人，包括底盤，車體部分，導引部分，車載輸送線部分，人機界面操作部分，控制器部分組成。其中車體部分包括驅動機構，懸掛機構，控制箱，電池組，氣壓防撞機構，磁導航信號傳感器及射頻識別卡讀寫器；其導引方式為磁帶導引。

中國專利(CN 103412593 A)描述的是一種潛伏式AGV移動搬運機器人，其導引方式為磁帶導引，其中AGV包括驅動總成，車體骨架，黟縣輪，控制系統模塊，後面板及操作面板。其中驅動總成採用鏈傳動，導引方式採用前後布置磁導航傳感器，中間設有RFID讀卡器；防撞方面有防撞條及紅外避障檢測模塊；其採用升降牽引機構進行拉貨。

中國專利(CN 205294021U)描述的是一種AGV物流配送小車，其包括車體，行走機構，輸送機構，導航模塊和AGV控制系統。其中輸送機構可實現水平及豎直移動，且其上裝個輸送滾筒，豎直移動裝有氣缸；升降輸送機構，行走機構，電機和氣缸均連接到AGV控制系統。其導航模塊採用磁導航傳感器及 RFID讀卡器。

對於專利(CN 103625863 A)描述的是一種AGV物流運載機器人，雖其成本較低，且上部設有輸送機構，可實現AGV小車與產線的對接，但AGV車體形較大，佔地面積大，對環境需要進行一定的改造，且磁帶較易受損，導致工廠的使用空間沒有得到高效的使用。

對於專利(CN 103412593 A)描述的是一種潛伏式AGV移動搬運機器人，雖其成本較低，且AGV車身高度較低，但AGV車體形較大，佔地面積大，對環境需要進行一定的改造，且磁帶較易受損，以及其升降拉貨機構易受損且結構複雜，不適用於倉儲行業的部分領域。

對於專利(CN 205294021U)描述的是一種AGV物流配送小車，採用磁帶導航方式，為當前絕大多數AGV平臺的主流設計，配置有升降輸送機構，可較好的實現AGV的自動搬運，但其體型較大，佔地面積大，升降輸送機構複雜，控制方面也較為複雜，性價比不高。

本實用新型目的在於結合現實中AGV的使用狀況，以及半/全自動化工廠與倉儲對AGV的要求，尋求一種成本相對低廉、底盤穩定可靠、結構簡單、導航精確以及無須對環境進行較大改造要求，擴展AGV的使用範圍，使適應更複雜的環境。

技術實現要素：

因此，本實用新型的目的是提出一種新型的帶有自動充電樁的物流搬運 AGV，採用視覺二維碼與無反射板雷射相混合的導引方式，以適應現代工廠及物流倉儲對自動化的要求，其性價比較高，可實現企業成本的進一步下降。

本新型的具體技術方案為，帶有自動充電樁的物流搬運AGV，包括AGV 小車及自動充電樁，AGV小車包括小車主體、底盤、控制單元、導航單元、驅動單元、防撞單元、升降單元、充電單元，所述控制單元包括控制器及無線通信裝置，無線通信裝置與上位機通信連接，所述導航單元包括二維碼讀取器及雷射導航傳感器，所述防撞單元包括聲納傳感器及雷射防撞傳感器，升降單元包括齒輪機構、絲杆傳動機構、導杆移動副、兩個驅動馬達，充電單元包括電池固定裝置、蓄電池、自動充電接頭，所述二維碼讀取器安裝在底盤上，所述自動充電樁包括外殼、主安裝架、充電器固定架、電池充電器、充電對接電極。

進一步的，所述控制單元還包括按鍵開關。

進一步的，所述驅動單元包括減震機構、驅動輪、兩個直流馬達。

進一步的，所述聲納傳感器數量為8個，分別安裝在小車主體的四周。

進一步的，所述自動充電樁外殼上還設有把手。

本實用新型的有益效果在於：使用本實用新型的帶有自動充電樁的物流搬運AGV，採用二維碼與無反射板雷射混合導航的概念；通過二維碼讀取傳感器讀取當前二維碼儲存的信息，判斷AGV是否到達操作位置及AGV當前的位置；驅動模塊，採用雙電機單獨差速驅動、懸掛減震以及四個隨動萬向輪，可使小車做出任意動作，簡化控制及導航算法，提高了其可靠性與穩定性，降低成本；採用雙電機驅動，齒輪系以及導杆移動的概念，配合驅動模塊，實現 AGV運輸中物料始終保持相對位姿不變的設計概念；自動充電樁的布局，佔地面積小以及便攜移動把手的設計概念。本實用新型的設備應用範圍既可用於工廠內的中小固體性物料或有固體外殼的流體性物料的運輸，也可在倉儲及醫院等狹小場所中實現貨品與廢料的運輸，具備二維碼視覺導航穩定簡易與無反射雷射導航路徑靈活可變的優點，且其結構、導航控制算法以及任務調度算法的要求較低。

附圖說明

圖1、圖2為本實用新型的一種帶有自動充電樁的物流搬運AGV的整體結構示意圖。

圖3、圖4為本實用新型的一種帶有自動充電樁的物流搬運AGV的內部結構示意圖。

圖5為圖1中AGV小車的左視圖。

圖6為圖1中AGV小車的仰視圖。

圖7為圖1中AGV小車的主視圖。

圖8為圖1中自動充電樁的外部結構示意圖。

圖9為圖1中自動充電樁的內部結構示意圖。

附圖標記如下：1、小車主體，2、底盤,3、控制單元,4、導航單元， 5、驅動單元,6、防撞單元,7、升降單元,8、充電單元，9、二維碼讀取器， 10、雷射導航傳感器，11、聲納傳感器，12、電池固定裝置，13、蓄電池,14、自動充電接頭,15、外殼，16、主安裝架,17、充電器固定架,18、電池充電器,19、充電對接電極,20、按鍵開關,21、驅動輪，22、把手。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行說明：

如圖1至圖9所示，一種帶有自動充電樁的物流搬運AGV，主要包括小車主體1、底盤2，和安裝在小車主體1及底盤2上的控制單元3、導航單元4、驅動單元5、防撞單元6、升降單元7以及充電單元8構成的。工作時，小車主體1中的蓄電池13為AGV的所有用電設備提供電力來源，首先由上位機發送指令給控制單元3，控制單元3解說指令形成一系列的動作信息，發送給導航單元4、驅動單元5以及升降單元6，促使小車按照上位機發送的指令要求，沿著導引路逕行駛；同時小車主體1感受周圍環境信息，並反饋給控制單元3，控制單元3根據反饋的信息，做出下一步的決策。

充電單元8包括電池固定裝置12、蓄電池13、自動充電接頭14。當AGV 小車電量低到電量低限時，觸發AGV自動充電命令，AGV將自動行駛到充電區，到充電位置點時，自動充電接頭14及自動充電樁根據指令，將對AGV進行自行充電；充電完畢後，自動充電接頭14自動斷開充電迴路。外置按鍵開關20用於對AGV小車進行急停、電源開/關等手動操作，還可設置人機互動屏用於與使用人員進行交互及演示如何操作AGV小車。

驅動單元5主要包括兩個直流馬達及其配套減震機構，屬AGV動力執行裝置。當驅動單元5接受到控制單元3發送的指令消息後，馬達按照指令運轉，經齒輪減速箱後，輸出於驅動輪21上，促使AGV小車沿著規劃的導引路徑前行。

防撞單元6包括聲納防撞與雷射防撞，其中雷射防撞為一級遠程防撞，可單獨設置雷射防撞傳感器或使用前置的雷射導航傳感器10，聲納防撞為近程防撞，在AGV小車的四圍配有8個聲納傳感器11，實現AGV小車的360度無死角防撞。

升降單元6主要包括兩個驅動馬達、齒輪系、絲杆傳動及導杆移動副構成，配合驅動單元5，可實現AGV運輸過程中物料位姿的相對不變。

控制單元3包括控制器及無線通信裝置，其中控制器為單片機控制模塊，主要作用是通過無線網絡接收AGV中央調度系統與AGV客戶端軟體指令；接收雷射導航傳感器10、聲納傳感器11、二維碼讀取器9及按鍵開關20等數據感知外界環境。無線通信裝置接受上位機指令，並將指令發送給控制單元3進行處理。

導航單元4包括二維碼讀取器9與雷射導航傳感器10。其中二維碼讀取器 9作為AGV讀取運行過程中路線上二維碼的儲存信息，用於反饋AGV當前大體位置及AGV的下一步運動指令；雷射導航傳感器10可用於AGV的無反射板路徑規劃，也可作為AGV輔助防抖裝置，與二維碼反饋信息進行數據整合，實現 AGV的精確運行。

AGV移動自動充電樁包括外殼15、充電對接電極19、主安裝架16、充電器固定架17、電池充電器18以及把手22；其中充電對接電極19與AGV平臺充電電極對接形成閉合迴路，經過AGV平臺的控制模塊檢測，實現閉合對接與否；把手22用於方便移動充電平臺；電池充電器用於對AGV車上電池進行充電。

本實用新型的一種新型的帶有自動充電樁的物流搬運AGV經過試驗、模擬及使用，結果證明此實用新型能夠可靠、穩定、便攜的實現物料的搬運，以及對窄小空間的高度適應。本實用新型不僅可以用於工廠中的中小件固體性物料或有固體外殼的流體性物料的運輸，還可以用於對其他應用場合，如外空探索、配合機械臂可替代人在危險環境中的操作等。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。