CN108790668A - 一种agv小车防滑***及防滑调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV小车防滑***及调节方法，在每个驱动轮搭载一个或一个以上主动控制弹簧单元，所述主动控制弹簧单元包括驱动电机、主固定组件、联轴器、丝杠、弹簧、滑块、压力传感器；所述滑块通过螺纹与丝杠连接；所述弹簧套在丝杠上，上面与滑块底部连接，下面与连接件相连接，通过连接件施力于驱动轮；所述压力传感器设置于弹簧与连接件的连接处，与工控机通讯连接；所述驱动电机固定在主固定组件上，受所述工控机控制，通过联轴器带动丝杠，控制滑块上下，进而调整弹簧伸缩量。本发明通过搭载主动控制弹簧单元，主动控制驱动轮与地面的正压力，有效防止AGV驱动轮打滑现象。

Description

一种AGV小车防滑***及防滑调节方法

技术领域

本发明涉及AGV技术领域，特别涉及到一种AGV小车防滑***及防滑调节方法。

背景技术

AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写，意即“自动导引运输车”，AGV一般采用底板中间两个驱动轮和底板首尾四个全向承重轮的结构。在AGV移动过程中，如果遇到地面凹凸不平的情况，驱动轮会出现悬空打滑的问题。

传统AGV小车会在驱动轮上方安装悬挂弹簧，弹簧一般处于压缩状态。当驱动轮进入凹坑，被压缩的弹簧会因伸长使驱动轮着地，有效防止驱动轮悬空打滑。但安装悬挂弹簧后，因为弹簧的作用，可将驱动轮对地面的压力N维持在一个固定值，无法改变，因此无法解决AGV小车由于驱动轮正压力N不足导致的打滑问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种AGV小车防滑***及防滑调节方法，增加驱动轮正压力，解决AGV小车由于驱动轮正压力N不足导致的打滑问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种AGV小车防滑***，在每个驱动轮搭载1个或1个以上的主动控制弹簧单元；

所述主动控制弹簧单元包括驱动电机、主固定组件、联轴器、丝杠、弹簧、滑块、压力传感器；所述滑块通过螺纹与丝杠连接；所述弹簧套在丝杠上，上面与滑块底部连接，下面与连接件相连接，通过连接件施力于驱动轮；所述压力传感器设置于弹簧与连接件的连接处，与工控机通讯连接；所述驱动电机固定在主固定组件上，受所述工控机控制，通过联轴器带动丝杠，控制滑块上下，进而调整弹簧伸缩量。

进一步的，所述每个驱动轮搭载主动控制弹簧单元为2个，所述2个主动控制弹簧单元对称分布。

进一步的，所述主动控制弹簧单元还包括线速度测量装置，所述线速度测量装置连接所述工控机。

更进一步的，所述线速度测量装置包括惯性测量单元IMU或被动轮里程计或激光里程计。

进一步的，所述主固定组件由上固定板、下固定板、中间连接板组成。

进一步的，所述连接件包括导向轴、直线轴承、U形架；所述导向轴固定在所述主固定组件上；所述U形架卧倒放置，上下两个板设有通孔，套在导向轴上移动；所述直线轴承与导向轴通过滚珠连接、并通过螺母固定在U形架上；所述U形架下端底板与所述弹簧连接；所述U形架连接驱动轮。

更进一步的，所述驱动轮与减速机连接轴所设置的轴承设有轴承固定套，所述U形架连接在轴承固定套上。

本发明还提供了一种应用上述防滑***的AGV小车防滑调节方法，包括：

(1)当AGV小车在进入一个新场地时，给AGV小车施加不同的载重量mg，通过驱动电机调整驱动轮的主动控制弹簧单元，测出各载重量下小车刚好不打滑时候主动控制弹簧单元对应的最小正压力N，数据记入数据库；

(2)AGV小车在该场地实际载物时，根据实际载重量从数据库中提取对应的主动控制弹簧单元的最小正压力N；若实际载重量在数据库所记载某两个载重量之间，则取较大载重量对应的主动控制弹簧单元的最小正压力；工控机控制主动控制弹簧单元提供该最小正压力；

(3)若驱动轮仍然打滑，通过驱动电机控制弹簧及时调整驱动轮正压力，进行闭环控制。

进一步的，步骤(1)中，

(101)载重量须在AGV小车承重范围之内；

(102)设定阈值б，当：|v_车身-v_驱动轮|≤б，认为小车刚好不打滑；

其中v_车身为AGV小车车身速度，由惯性测量单元IMU测得；v_驱动轮为驱动轮水平线速度，由2πrn求得，r为驱动轮半径，n为驱动轮电机转速。

进一步的，步骤(3)所述闭环控制的方法为：

(301)根据驱动轮半径r及驱动轮转速n,计算驱动轮水平线速度v_驱动轮；

(302)根据IMU采集的数据获取AGV小车车身速度v_车身；

(303)设定阈值б，判断|v_车身-v_驱动轮|是否≤б，如果是，不做任何控制。如果大于б，则需电机驱动悬挂弹簧向下压缩，增大驱动轮正压力，直到|v_车身-v_驱动轮|≤б，即停止压缩。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过搭载主动控制弹簧单元，主动控制驱动轮与地面的正压力，有效防止AGV驱动轮打滑现象；

2、通过采集数据建立数据库，可根据不同的载物质量，迅速粗调驱动轮正压力以防止打滑，如粗调后小车仍然打滑，再通过闭环控制方法细调，直至小车不打滑，通过粗调+细调，防滑控制更高效。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正面视图；

图3是本发明的侧面视图；

图4是本发明数据采集示意图；

图5是本发明闭环控制方法示意图。

其中：

1、驱动电机1； 2、联轴器； 3、主固定组件；

4、丝杠； 5、弹簧 6、滑块；

7、导向轴； 8、U形架； 9、直线轴承；

10、压力传感器； 11、驱动轮； 12、减速机；

13、轴承固定套。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1、2、3所示，本发明在AGV小车的每个驱动轮搭载若干主动控制弹簧单元，本实施例采用2个，对称分布；

主动控制弹簧单元由驱动电机1、联轴器2、主固定组件3、丝杠4、弹簧5、滑块6、导向轴7、U形架8、直线轴承9、压力传感器10组成。

主固定组件3由上固定板、下固定板、中间连接板组成；

驱动电机1、导向轴7均固定在主固定组件上；

滑块6通过螺纹与丝杠4连接；

弹簧5套在丝杠4上，上面与滑块6底部连接，下面与U形架8长端底板连接，呈压缩状态；压力传感器10加到弹簧5与长端底板的连接处，并与工控机通讯连接；

导向轴7两端通过螺母固定在主固定组件3上；

直线轴承9与导向轴7通过滚珠连接，通过螺母固定在U形架8上；

U形架8上下两个板打了通孔，套在导向轴7上，可上下移动；

驱动轮11与减速机12通过连接轴连接；

轴承是为了加强减速机轴的强度，通过连接轴与驱动轮11连接；

轴承与轴承固定套13连接；

轴承固定套13与U形连接架8通过螺母连接。

所述主动控制弹簧单元还包括线速度测量装置，可以为惯性测量单元IMU或被动轮里程计或激光里程计,本实施例采用惯性测量单元IMU，所述惯性测量单元IMU设置于AGV小车的重心处。

本发明在当AGV进入一个新场地时候，可通过给AGV小车施加不同的载重量m₁g，通过驱动电机1调整驱动轮弹簧形变量，测出小车刚好不打滑时候主动控制弹簧单元对应的压力传感器的数据N₁，并建立对应数据库。当AGV小车载物质量改变，可迅速通过数据库查出驱动轮不打滑的最小正压力。

具体方法描述：

当AGV在进入一个新场地时候，通过给AGV小车施加不同的载重量mg，通过驱动电机1调整驱动轮上方悬挂弹簧形变量，测出小车刚好不打滑时候弹性单元对应的最小压力N，采集若干组小车载物后的总质量m与不打滑时驱动轮最小正压力N的数据库。如图4所示。

载货重量须在AGV小车承重范围之内。

根据小车车身速度v_车身，与小车驱动轮水平线速度v_驱动轮，设定阈值б，当：

|v_车身-v_驱动轮|≤б，

即可认为小车刚好不打滑。

AGV小车车身速度v_车身可由惯性测量单元IMU测得，驱动轮水平线速度v_驱动轮可由2πrn(r为驱动轮半径，n为驱动电机转速，单位为转每秒)求得。

其中m₀为AGV小车未载物时的质量即空车质量，N₀为此时驱动轮刚好不打滑时的最小正压力；m₁、m₂……均为AGV小车装载货物的质量，N1、N2……分别对应为小车刚好不打滑时驱动轮最小正压力。

当AGV小车载物质量在(0,m₁]之间，通过采集数据库可迅速获得给驱动轮应施加的压力为N₁，若载物质量在(m₁,m₂]之间，给驱动轮应施加的压力为N₂，以此类推。

通过查数据库可迅速调整驱动轮压力以防止驱动轮打滑，但因数据采集会存在一定误差，本步只是粗调。细调则是通过闭环控制方法，当小车控制单元监测到驱动轮仍然打滑时，即|v_车身-v_驱动轮|＞б，即通过电机驱动悬挂弹簧及时调整驱动轮正压力，控制打滑。

驱动轮正压力闭环控制方法为:

1、根据驱动轮半径r及驱动轮转速n,计算驱动轮水平线速度v_驱动轮；

2、根据IMU采集的数据获取AGV小车车身速度v_车身；

3、判断|v_车身-v_驱动轮|是否≤б，如果是，不做任何控制。如果大于б，则需电机驱动悬挂弹簧向下压缩，增大驱动轮正压力，直到|v_车身-v_驱动轮|≤б，即停止压缩。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种AGV小车防滑***，其特征在于，在每个驱动轮搭载1个或1个以上的主动控制弹簧单元；

所述主动控制弹簧单元包括驱动电机、主固定组件、联轴器、丝杠、弹簧、滑块、压力传感器；所述滑块通过螺纹与丝杠连接；所述弹簧套在丝杠上，上面与滑块底部连接，下面与连接件相连接，通过连接件施力于驱动轮；所述压力传感器设置于弹簧与连接件的连接处，与工控机通讯连接；所述驱动电机固定在主固定组件上，受所述工控机控制，通过联轴器带动丝杠，控制滑块上下，进而调整弹簧伸缩量。

2.根据权利要求1所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述每个驱动轮搭载主动控制弹簧单元为2个，所述2个主动控制弹簧单元对称分布。

3.根据权利要求1所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述主动控制弹簧单元还包括线速度测量装置，所述线速度测量装置连接所述工控机。

4.根据权利要求1所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述线速度测量装置包括惯性测量单元IMU或被动轮里程计或激光里程计。

5.根据权利要求1所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述主固定组件由上固定板、下固定板、中间连接板组成。

6.根据权利要求1所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述连接件包括导向轴、直线轴承、U形架；所述导向轴固定在所述主固定组件上；所述U形架卧倒放置，上下两个板设有通孔，套在导向轴上移动；所述直线轴承与导向轴通过滚珠连接、并通过螺母固定在U形架上；所述U形架下端底板与所述弹簧连接；所述U形架连接驱动轮。

7.根据权利要求6所述的一种AGV小车防滑***，其特征在于，所述驱动轮与减速机连接轴所设置的轴承设有轴承固定套，所述U形架连接在轴承固定套上。

8.一种应用权利要求1-7任一项所述防滑***的AGV小车防滑调节方法，其特征在于，包括：

(1)当AGV小车在进入一个新场地时，给AGV小车施加不同的载重量mg，通过驱动电机调整驱动轮的主动控制弹簧单元，测出各载重量下小车刚好不打滑时候主动控制弹簧单元对应的最小正压力N，数据记入数据库；

(2)AGV小车在该场地实际载物时，根据实际载重量从数据库中提取对应的主动控制弹簧单元的最小正压力N；若实际载重量在数据库所记载某两个载重量之间，则取较大载重量对应的主动控制弹簧单元的最小正压力；工控机控制主动控制弹簧单元提供该最小正压力；

(3)若驱动轮仍然打滑，通过驱动电机控制弹簧及时调整驱动轮正压力，进行闭环控制。

9.根据权利要求8所述的一种AGV小车防滑调节方法，其特征在于，步骤(1)中，

(101)载重量须在AGV小车承重范围之内；

(102)设定阈值б，当：|v_车身-v_驱动轮|≤б，认为小车刚好不打滑；

其中v_车身为AGV小车车身速度，由惯性测量单元IMU测得；v_驱动轮为驱动轮水平线速度，由2πrn求得，r为驱动轮半径，n为驱动轮电机转速。

10.根据权利要求8所述的一种AGV小车防滑调节方法，其特征在于，步骤(3)所述闭环控制的方法为：

(301)根据驱动轮半径r及驱动轮转速n,计算驱动轮水平线速度v_驱动轮；

(302)根据IMU采集的数据获取AGV小车车身速度v_车身；

(303)设定阈值б，判断|v_车身-v_驱动轮|是否≤б，如果是，不做任何控制。如果大于б，则需电机驱动悬挂弹簧向下压缩，增大驱动轮正压力，直到|v_车身-v_驱动轮|≤б，即停止压缩。