易于生产和装配的减震型模块化教研用AGV平台的制作方法

本发明涉及一种用于移动机器人教学/研发的教研用AGV平台，特别涉及一种易于生产和装配的减震型模块化教研用AGV平台。

背景技术：

AGV即自动导引车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，作为一种智能运载体，可广泛应用于烟草、汽车制造、电子、纺织、医疗、食品、造纸等行业。上世纪50年代，Barrett电子公司在美国成功开发第一台AGV，依靠布置在一间杂货仓库空中的导引线运输货物。

早期的AGV主要被用作自动拖车，应用于邮局、图书馆、车站、码头和机场等场合。随着科学技术发展，尤其是先进的环境感知技术、远程通讯以及人工智能发展，AGV逐步从有轨巡航向无轨巡航转变，由室内环境转向室外环境，甚至用于军事以及危险场所，通过集成其他探测和拆卸设备，用于战场排雷、阵地侦查、危险环境作业等场合等。在电子商务和快递物流市场爆炸式发展的今天，AGV作为物流装备中自动化水平最高的产品之一，拥有巨大的市场空间。

虽然AGV应用领域非常广泛，但目前我国各行业AGV实际应用总体规模并不大，仍处于发展初期。在当前阶段急切需要进行参与研发及推广应用，尤其是研究相关的自主定位、智能导航、协同作业算法以及可视化调度系统研究等，并依托具体应用背景，选配关键传感器部件，调试环境感知算法或相关导航控制算法。可惜，从事AGV研究的研究人员普遍缺乏合适的实验平台，或是过多依赖软件仿真从事，缺乏实物平台实验，所得成果的实用价值难以体现。另外大量花费过多的时间精力和科研资源，重复搭建过于简易的和不可靠的AGV科研平台，缺乏模块化特点，装配极为不便，同时伴随着维护困难、电器线路裸露、寿命短、缺少减震能力、环境适应性差等问题，制约了科研效率。此外，由国外进口的教研用AGV平台一般基于复杂腔体机构和连接方式装配集成，价格过于昂贵，不宜大规模用于科普教学研究。

在当前条件下，尤其需要一种便于装配、维护且成本低廉，可大规模推广的AGV研发平台，具备一定减震性能以室外路面环境，还预留必要的通讯接口、编程接口及充电接头，便于采集传感器数据、修改控制程序和电能补给。本申请正是基于上述需求背景下研发而成的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是要提供一种便于装配、维护简单、成本低廉的易于生产和装配的减震型模块化教研用AGV平台。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种易于生产和装配的减震型模块化教研用AGV平台，包括主动模块、支撑模块和控制盒，所述主动模块、支撑模块和控制盒分别是独立装配模块。在控制盒底板前侧设有螺纹孔，通过螺栓连接主动模块的前缓冲板过孔和螺纹孔，实现主动模块与控制盒之间模块化装配和减震式连接；在控制盒底板后侧设有螺纹孔，通过螺栓连接支撑模块的后缓冲板过孔和螺纹孔，实现支撑模块与控制盒之间模块化装配和减震式连接。主动模块的插针板与控制盒底板上的插眼板对接实现电气连接，主动模块提供动力，支撑模块提供减震和支撑，控制盒提供电力和控制信号。

所述主动模块包括前缓冲板、插针板、前缓冲组件和轮毂电机组，前缓冲板通过前缓冲组件与轮毂电机组进行缓冲式机械连接，所述插针板固定在前缓冲板下侧，针口朝上，轮毂电机组的信号线及动力线与插针板各插针的针脚焊接，焊接后用溶胶固定。

所述轮毂电机组包括左侧轮毂电机、右侧轮毂电机、底层连接板、左侧间隔板组、左侧紧压板、右侧间隔板组件和右侧紧压板，左侧轮毂电机的连接轴和右侧轮毂电机的连接轴分别被固定在底层连接板的两侧形成轮毂电机组，左侧间隔板组和左侧紧压板与底层连接板的左侧固定将左侧轮毂电机的连接轴压紧在底层连接板左侧，右侧间隔板组和右侧紧压板与底层连接板的右侧固定将右侧轮毂电机的连接轴压紧在底层连接板右侧，左、右侧间隔板组限制左、右侧轮毂电机连接轴的水平活动。

所述前缓冲组件包括至少二个以上的螺栓和相同套数的碟簧片，螺栓穿过前缓冲板的过孔后串接碟簧片，再穿过轮毂电机组底层连接板的过孔经螺母连接，螺母预紧使前缓冲组件同时充分接触前缓冲板和底层连接板实现缓冲式连接。

所述支撑模块包括后缓冲板、后缓冲组件和万向轮，后缓冲板通过后缓冲组件与万向轮连接。

所述后缓冲组件包括至少二个以上的螺栓和相同套数的碟簧片，螺栓穿过后缓冲板的过孔后串接碟簧片，再穿过万向轮的过孔经螺母连接，螺母预紧使后缓冲组件同时充分接触后缓冲板和万向轮实现缓冲式连接。

所述控制盒采用卡槽薄板结构形成的密闭盒体，密闭盒体内装载左右驱动器、控制板、电源模块、触摸屏和开关，底板装有插眼板，插眼板眼口朝下，电源模块粘接在底板上，左右驱动器固定于底板的两侧。

所述密闭盒体是由围框、底板和盖板上下连接构成一个密封空间，围框尾部固定有控制板，且在围框上设置开口，显露控制板上的通讯接口、编程接口和充电接口，便于修改控制程序、连接传感器以及充电。开关通过自身外壳塑料弹性固定在盖板的通孔中。触摸屏固定在盖板上，便于人机交互操作。

所述围框包括角铝和薄板，各薄板插接在各角铝的L型边沿的间隙中，环形连接形成上下开口框体。角铝上下端设有螺纹孔，分别在上下端螺纹连接固定底板和盖板形成密封的控制盒盒体。

所述控制盒内的插眼板、电池模块、左右驱动器、控制板、开关、触摸屏之间相互进行电气连接，左右驱动器对应电机线头的引脚与插眼板的各插眼焊接，焊接后用溶胶固定。

本发明的优越功效在于：

1） 本发明采用简易薄板和常见标准部件，即可快速装配为封闭式教研用的AGV平台，成本低、装配便捷、减震性强，具有室外适应能力，可广泛推广用于AGV的教学研究；

2） 本发明降低了科研条件门槛，让更多的研究人员参与技术应用研究，同时充分节约了科研人员宝贵的时间精力，以更高效率从事相关核心智能感知/控制算法研究。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明各模块之间连接的示意图；

图2是本发明主动模块的结构示意图；

图3是本发明控制盒内部布局示意图；

图4是本发明控制盒围框和控制板布局示意图；

图5是本发明控制盒盖板布局示意图；

图中标号说明

1—动力模块；

10—前缓冲板； 101—前缓冲板过孔；

11—前缓冲碟簧组； 12—插针板；

13—轮毂电机组；

130—左侧轮毂电机； 131—右侧轮毂电机；

132—底层连接板； 133—左侧紧压板；

134—左侧间隔板组； 135—右侧紧压板；

136—右侧间隔板组；

2—支撑模块；

20—后缓冲板； 21—后缓冲碟簧组；

22—万向轮；

3—控制盒；

30—底板； 31—插眼板；

32—围框；

320—角铝； 321—薄铝板；

322—螺纹孔；

33—盖板；

34—控制板；

340—通讯接口； 341—编程接口；

35—锂电池； 350—充电接口；

36—左驱动器； 37—右驱动器；

38—开关； 39—触摸屏。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

图1示出了本发明实施例的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种易于生产和装配的减震型模块化教研用AGV平台，包括主动模块1、支撑模块2和控制盒3，所述主动模块1、支撑模块2和控制盒3分别是独立装配模块。在控制盒3底板30前侧设有四个螺纹孔，通过螺栓连接主动模块1的前缓冲板10过孔和这四个螺纹孔，实现主动模块1与控制盒3之间模块化装配和减震式连接；在控制盒3底板30后侧也设有四个螺纹孔，通过螺栓连接支撑模块2的后缓冲板20过孔和这四个螺纹孔，实现支撑模块2与控制盒3之间模块化装配和减震式连接。主动模块1的插针板12与控制盒底板30上的插眼板31对接实现电气连接，主动模块1提供动力，支撑模块2提供减震和支撑，控制盒3提供电力和控制信号。

如图2所示，所述主动模块1包括前缓冲板10、插针板12、前缓冲碟簧组11和轮毂电机组13，前缓冲板10通过前缓冲碟簧组11与轮毂电机组13进行缓冲式机械连接，所述插针板12固定在前缓冲板10下侧，针口朝上，轮毂电机组13的信号线及动力线与插针板12各插针的针脚焊接，焊接后用溶胶固定。所述轮毂电机组13的信号线及动力线包括传递里程增量信号的霍尔线以及UVW三相动力线。

所述轮毂电机组13包括左侧轮毂电机130、右侧轮毂电机131、底层连接板132、左侧紧压板133、左侧间隔板组134、右侧紧压板135和右侧间隔板组件136，左侧轮毂电机130的连接轴和右侧轮毂电机131的连接轴分别被固定在底层连接板132的两侧形成轮毂电机组13。

所述底层连接板132左侧攻有螺纹，左侧间隔板组134及左侧紧压板133在相应位置设有过孔，利用长螺栓经过孔和底层连接板132左侧螺纹孔连接，将左侧轮毂电机130的连接轴压紧在底层连接板132左侧，借助左侧间隔板组134限制左侧轮毂电机130连接轴的水平活动，左侧紧压板133中间位置设有顶丝螺纹孔，利用顶丝即可将左侧轮毂电机130的连接轴牢牢固定在底层连接板132的左侧。

所述底层连接板132右侧攻有螺纹，右侧间隔板组136以及右侧紧压板135在相应位置设有过孔，利用长螺栓经过孔和底层连接板132右侧螺纹孔连接，将右侧轮毂电机131的连接轴压紧在底层连接板132右侧，借助右侧间隔板组136限制右侧轮毂电机131连接轴的水平活动，右侧紧压板135中间位置设有顶丝螺纹孔，利用顶丝即可将右侧轮毂电机131的连接轴牢牢固定在底层连接板132的右侧。

所述前缓冲碟簧组11包括四个螺栓和四套碟簧片，螺栓穿过前缓冲板10的过孔后串接碟簧片，再穿过轮毂电机组13底层连接板132的过孔经螺母连接，螺母预紧使前缓冲碟簧组11同时充分接触前缓冲板10和底层连接板132，利用前缓冲碟簧组11的弹性，实现缓冲式连接。

所述主动模块1中，左铡轮毂电机130和右侧轮毂电机131采用永康罗顿工贸有限公司的250W的单边连接轴6.5寸无刷直流轮毂电机；前缓冲板10、底层连接板132、左侧紧压板133、左侧间隔板组134，右侧紧压板133以及右侧间隔板组134均采用7mm厚的铝合金板材制成；前缓冲碟簧组11采用M5不锈钢螺栓和Φ16*8.2*0.9的碟簧构成；插针板12则采用普通PCB板和2.54间距的杜邦排针焊接而成。

所述支撑模块2包括后缓冲板20、后缓冲碟簧组21和万向轮22，后缓冲板21通过后缓冲碟簧组21与万向轮22连接。

所述后缓冲碟簧组21包括四个螺栓和四套碟簧片，螺栓穿过后缓冲板20的过孔后串接碟簧片，再穿过万向轮22的过孔经螺母连接，螺母预紧使后缓冲碟簧组21同时充分接触后缓冲板20和万向轮22，利用后缓冲碟簧组21的弹性，实现缓冲式连接。

所述支撑模块2中，后缓冲板20采用7mm厚的铝合金板材制成；后缓冲碟簧组21采用M5不锈钢螺栓和Φ16*8.2*0.9的碟簧构成；万向轮22采用佛山耀程五金电气商行的YCDZ65SB型脚轮。

如图3和图5所示，所述控制盒3采用卡槽薄板结构形成的密闭盒体，密闭盒体内装载左驱动器36、右驱动器37、控制板34、锂电池35、触摸屏39和开关38，插眼板31通过螺纹连接固定在底板30上，插眼板31眼口朝下；锂电池35通过海绵双面胶粘接在底板30上，左驱动器36和右驱动器37通过螺纹连接固定于底板30的两侧。

如图5所示，所述密闭盒体是由围框32、底板30和盖板33上下连接构成一个密封空间，围框32尾部固定有控制板34，且在围框32上设置开口，显露控制板34上的通讯接口340、编程接口341和充电接口350，便于修改控制程序、连接传感器以及充电。开关38通过自身外壳塑料弹性固定在盖板33的一个方形孔中。触摸屏39通过螺丝连接固定在盖板33上，便于人机交互操作。

如图4所示，所述围框32包括角铝320和薄铝板321，各薄铝板321插接在各角铝320的L型边沿的间隙中，环形连接形成上下开口框体。角铝320上下端设有螺纹孔322，分别在上下端螺纹连接固定底板30和盖板33形成密封的控制盒盒体。

所述控制盒3中，插眼板31采用普通PCB板和2.54间距的杜邦排母制作而成；控制板34基于STM32F429单片机制成，控制板34上采用TPS5450芯片进行电源管理，另外引出了2路串口接口和一路USB接口作为通讯接口340，引出JTAG接口作为编程接口341；锂电池35采用24V/10AH带有12mm口径充电接头的锂电池组；左驱动器36和右驱动器37采用成都爱控电子科技有限公司AQMD6010BLS型无刷直流驱动器；开关38采用乐清鑫皖电子有限公司的KCD3-11-Y船型开关；触摸品39采用广州大彩科技有限公司的DC48270B043_06TF型触摸屏；底板30和盖板33分别采用7mm和3mm铝合金板加工而成；围框32所用的角铝320采用100mm长的直角型R15机箱角铝，薄铝板321为3mm铝合金板加工而成。

所述控制盒内的插眼板31、锂电池35、左驱动器36、右驱动器37、控制板34、开关38、触摸屏39之间相互进行电气连接，左驱动器36和右驱动器37对应电机线头的引脚与插眼板31的各插眼焊接，焊接后用溶胶固定。主动模块1和控制盒3相互装配时，仅需要对准插针板12和插眼板31进行相互插接，即可完成控制盒3的左驱动器36和右驱动器37与主动模块1的左铡轮毂电机130和右侧轮毂电机131所需电气连接。

以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。