专利名称：无人搬运车自动缓冲防撞系统的制作方法
技术领域：
本发明属于无人搬运车技术领域，包括有轨式无人搬运车和无轨式无人搬运车的碰撞缓冲系统和制动控制技术领域。
背景技术：
无人搬运车是自动化物流系统中的关键设备，在工厂、仓库等场地中智能化、全自动地沿轨道或预设路线行驶输送物料。现有的无人搬运车，如各种导引方式的自动导引车(AGV)，主要采用安装非接触式传感器和接触式传感器来防止和减少运行中与其它物体或系统出现故障时车与车之间发生直接碰撞(注以下所指的障碍物包括系统中运行的其它无人搬运车)。采用激光、红外、微波等非接触式传感器的无人搬运车，在探测障碍物时存在一定的盲区，无法完全避免与障碍物的直接碰撞；而同时安装或只安装有接触式传感器的无人搬运车，尽管有的采取安装缓冲材料或增大机械接触体距车体的距离，来缓冲撞击力或提前停车避免碰撞，但其通常体积庞大，安装不便，灵敏度下降并影响外观，同时还存在一个突出的缺陷，即无法预知障碍物的类型、大小、相对运动速度，从而不能确定撞击力的大小。碰撞发生时，如果撞击力超过了原来的预期值，缓冲材料的阻尼不足以消耗撞击力，碰撞造成的缓冲材料的形变将超过缓冲材料厚度，或刹车停止距离超过机械接触体距车体的距离，仍将造成车体与障碍物的直接碰撞，致使无人搬运车或障碍物被撞坏，或者造成接触式防撞装置本身的损坏。而且，此时无人搬运车与不论大或小的障碍物发生碰撞，一律采用大负加速度急剧减速及刹车片立刻抱死的制动方式，易造成驱动装置及控制器件的损坏，也容易造成运载的货物因刹车的过大惯性而掉落。在汽车和一般车辆防撞应用技术中，有许多采用气、液压缸和囊式结构来实施碰撞检测及缓冲功能的技术和装置，但是从其构成来看，仅是简单地采用开关量信号输入、输出的逻辑控制方式，是一些简单的机械(靠压力及关联动作作用)自动化或电气自动化装置。具有一些简单的气、液压和电气控制回路，无法检测判断碰撞力的大小或程度，不具有或仅具有最多两级的预置处理措施，且存在响应速度慢及不能适应复杂情况的弱点，不具备综合各种情况实行自动调节控制的功能。例如中国专利CN 2275052Y中公开的技术，实际上只是用一个压力继电器来检测碰撞时囊体压力的升高，再用此压力开关的触点来接通电路直接控制刹车装置的启动。不具有自动调节的功能，且没有应对碰撞时囊体压力超限可能爆破的措施。再如中国专利CN 1583472A所述的“汽车智能化微电脑控制系统”，它的控制也仅是根据距离传感装置的两个输入信号来区分接近的危险度，再根据逻辑判断分级启动报警、刹车、防撞装置，也没有自动调节的功能。而其提到的作为核心部件的单片机(微电脑)实际上主要作用是处理测距机的信号，而这部分测距装置可由工业上标准的激光、红外、超声波、微波等传感器来实现，且更加安全可靠，与前面分析的无人搬运车非接触式传感器作用相同。其工作过程涉及的控制信号处理也仅是一些逻辑信号输入输出处理，可用简单的继电逻辑电路或数字逻辑电路(与或非门电路)来处理。而作为其防撞系统中核心的液压缓冲系统则是由一系列压力与机械动作配合的机械装置来实现。以上所述的这类技术和装置，大都体积庞大、功能单一、结构复杂、装置需专门设计制造。而无人搬运车是一类集光、机、电技术于一体的高科技设备，体积小、结构复杂，车体内遍布传感器、控制器及控制电路、执行机构、驱动装置等装置及器件，采用无人、智能化、全自动控制，主要控制由车载计算机为核心的电气自动控制系统完成。因此，以上的这类防撞技术及装置在无人搬运车上不具备实施应用的条件，或者应用效果较差。
发明内容
本发明的目的正是为了解决上述现有技术存在的不足，而提供一种能够自动连续进行碰撞检测，主动地自动调节无人搬运车与障碍物之间的缓冲作用力及行程，控制无人搬运车的制动方式，从而有效避免无人搬运车或障碍物撞坏及驱动装置和控制器件的损坏的无人搬运车自动缓冲防撞系统。具有系统构成简单，大部分器件可选用工业标准器件；体积小，易于在无人搬运车上装备；与无人搬运车控制系统相结合，采用电气自动控制系统，碰撞检测灵敏、响应速度快、自适应控制、控制方式灵活；可变直接碰撞为主动控制的缓冲接触等特点。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
无人搬运车自动缓冲防撞系统，其接触式碰撞部分包括接触体和与接触体连接的气缸构件或液压缸构件，或者为囊式构件，在接触式碰撞部分或无人搬运车的车体上安装有位移传感器，气缸构件或液压缸构件或囊式构件通过导管顺序与压力传感器、调压调速装置连接，压力传感器、位移传感器和调压调速装置与车载计算机电连接。
本发明在调压调速装置后还连接有蓄能器；所述的调压调速装置由通过导管并联的溢流阀和电液伺服阀或电液比例阀组成；或由并联的溢流阀及各级电磁阀加节流阀组成。
本发明在无人搬运车与障碍物发生碰撞时，接触式碰撞部分的气缸构件、液压缸构件或囊式构件受力发生压缩、变形，其内部的工作介质被压缩，如果碰撞瞬间产生的压力大于气缸构件、液压缸构件或囊式构件可承受的最大压力，则流体通过并联的溢流阀和电液伺服阀或电液比例阀同时向蓄能器泻放，压力降低后，溢流阀自动关闭。压力传感器将检测到的压力变化信号(可做撞击力的大小参考)传送给车载计算机，位移传感器检测到的气、液压缸或囊的压缩或变形量(即障碍物与车体之间的距离)也传送给车载计算机，压力与位移由传感器连续检测、车载计算机实时监测，车载计算机再综合发生碰撞时无人搬运车的行驶速度，通过程序控制无人搬运车减速停车的负加速度值及刹车片延时抱死的时间，同时计算出优化的、相互关联的气、液压缸或囊的压力(撞击力)、行程(压缩或变形的量)、速度的变化曲线做为给定，以压力传感器、位移传感器的反馈值、解算单位时间内行程的变化量为速度反馈值，作为反馈，再通过控制程序由车载计算机动态控制调压调速装置中电液伺服阀或电液比例阀的开度或着控制多级电磁阀依次打开，控制工作介质(流体)进入蓄能器的流速。由此，阀、管路、蓄能器对来自接触式碰撞部分具有一定压力的流体工作介质形成可控的阻尼力，这样撞击力被转化成流体工作介质的压力被系统阻尼和蓄能器消耗、吸收、存储，构成可控的撞击能量消耗和吸收转换过程，从而自动控制气、液压缸或囊的压力、行程、速度量按计算出的变化曲线变化，构成多环闭环控制，控制接触体的后退或囊式结构的压缩做匀减速运动，保持障碍物与接触体或囊式结构较长时间的接触，延长撞击力的作用时间，削减撞击力的峰值，达到良好的控制效果。通过缓冲作用，最终控制气、液压缸或囊的行程在安全范围内，即障碍物与车体之间的距离在安全范围内。根据动量定理，本系统通过可控的撞击能量消耗和吸收转换过程，可控制撞击力作用时间的增加，即可减小作用于无人搬运车本身和障碍物的撞击力，形成缓冲作用，避免车体与障碍物直接碰撞及撞击力过大造成的损伤。同时，间接控制碰撞造成的对无人搬运车本身的反作用力，加上减速刹车时的制动力及轨道、地面与车轮的摩擦力，使无人搬运车平稳停车，减小对无人搬运车的车体和驱动装置的冲击、震动，避免驱动装置及控制器件的损坏和运载的货物因刹车的过大惯性而掉落。需要说明的是，障碍物的质量大小、相对运动速度不同，对接触式碰撞部分的撞击力及碰撞部分的行程也不同，这些都可通过压力、位移传感器测出送入车载计算机处理，形成不同的控制策略，制动刹车及防止碰撞，因而对本发明的使用效果没有影响。
下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。
图1是本发明接触式碰撞部分采用气缸或液压缸构件的结构示意图；图2是本发明接触式碰撞部分采用囊式构件的结构示意图；
图3是所采用的调压调速装置的另一个实施例的示意图；图4是控制原理图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本发明包括有接触式碰撞部分，接触式碰撞部分包括接触体10和与接触体连接的气缸构件或液压缸构件1，或者为囊式构件2，在气缸构件或液压缸构件或囊式构件或车体上安装有位移传感器7，气缸构件或液压缸构件或囊式构件通过导管9顺序与压力传感器3、调压调速装置8连接，在调压调速装置8后还可连接蓄能器6，压力传感器3和位移传感器7和调压调速装置8与车载计算机电连接。调压调速装置8如图1、图2所示采用并联的溢流阀4和电液伺服阀或电液比例阀5连接结构，还可采用如图3所示的由并联的溢流阀4和多级电磁阀12加节流阀13的组合实现。当气缸构件或液压缸构件1，或者囊式构件2内部的工作介质为空气时，可以不安装蓄能器6，压力气体直接向外泻放。
工作过程如下将本发明安装在无人搬运车11上，首先在无人搬运车正常运行时，预置一个值到调压调速装置8，使电液伺服阀5具有一定开度，用以泻放碰撞瞬时产生的压力。溢流阀4在气缸构件或液压缸构件或囊式构件内的压力超过安全压力时打开卸压。当无人搬运车与障碍物发生碰撞时，根据图4所示的控制原理，接触式碰撞部分的气缸构件或液压缸构件1或囊式构件2发生压缩、变形，压力传感器3检测到其内部的压力变化，转换为电信号传送给车载计算机，位移传感器7检测到气、液压缸或囊的压缩或变形量传送给车载计算机，车载计算机再综合发生碰撞时无人搬运车的行驶速度，通过程序控制无人搬运车减速停车的负加速度和刹车片延时抱死的时间，同时计算出优化的、相互关联的气、液压缸或囊的压力(碰撞力)、行程(压缩或变形的量)、速度的变化曲线做为给定，以压力传感器、位移传感器的反馈值、解算单位时间内行程的变化量为速度反馈值，作为反馈，再通过程序控制调压调速装置8中电液伺服阀或电控比例阀5的开度，控制流体的流速。由此，阀5、管路9、蓄能器6形成可控阻尼力，构成可控的撞击能量消耗和吸收转换过程，从而控制气、液压缸或囊的压力、行程、速度量，构成多环闭环控制，达到良好的控制效果，最终控制气、液压缸或囊的行程在安全范围内，即障碍物与车体之间的距离在安全范围内，并通过可控的撞击能量消耗和吸收转换过程，以及撞击力作用的时间尽量延长，以控制减小作用于无人搬运车本身和障碍物的撞击力，避免车体与障碍物直接碰撞及撞击力过大造成的损伤。同时，间接控制碰撞造成的对无人搬运车本身的反作用力，加上刹车时轨道、地面与车轮的摩擦力，使无人搬运车平稳停车，减小对无人搬运车的车体和驱动装置的冲击、震动。碰撞结束，无人搬运车离开障碍物后，可以用自动或手动方式打开电液伺服阀或电液比例阀5，由蓄能器6通过导管9向气、液压缸或囊补充气体或液体，使系统复位。
本发明适用于各类无人搬运车，包括有轨式无人搬运车(RGV、STV等)，如直轨式穿梭车、环轨式穿梭车等；及无轨式无人搬运车，如各种导引方式的自动导引车(AGV)等。
权利要求
1.无人搬运车自动缓冲防撞系统，包括有接触式碰撞部分，其特征在于，接触式碰撞部分包括接触体(10)和与接触体连接的气缸构件或液压缸构件(1)，或者为囊式构件(2)，在接触式碰撞部分或无人搬运车的车体上安装有位移传感器(7)，气缸构件或液压缸构件或囊式构件通过导管(9)顺序与压力传感器(3)、调压调速装置(8)连接，压力传感器(3)、位移传感器(7)和调压调速装置(8)与车载计算机电连接。
2.根据权利要求1所述的无人搬运车自动缓冲防撞系统，其特征在于，在调压调速装置(8)后还连接有蓄能器(6)。
3.根据权利要求1所述的无人搬运车自动缓冲防撞系统，其特征在于，所述的调压调速装置(8)由通过导管并联的溢流阀(4)和电液伺服阀或电液比例阀(5)组成。
4.根据权利要求1所述的无人搬运车自动缓冲防撞系统，其特征在于，所述的调压调速装置(8)由并联的溢流阀(4)及各级电磁阀(12)加节流阀(13)组成。
全文摘要
无人搬运车自动缓冲防撞系统，其接触式碰撞部分包括接触体(10)和与接触体连接的气缸构件或液压缸构件(1)，或者为囊式构件(2)，在接触式碰撞部分或无人搬运车的车体上安装有位移传感器(7)，气缸构件或液压缸构件或囊式构件通过导管(9)顺序与压力传感器(3)、调压调速装置(8)连接，压力传感器、位移传感器和调压调速装置与车载计算机电连接。本发明能有效避免无人搬运车或障碍物撞坏及驱动装置和控制器件的损坏，其系统构成简单，体积小，碰撞检测灵敏、响应速度快、自适应控制、控制方式灵活。
文档编号B60R19/18GK1775598SQ20051004864
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者喻锐 申请人:云南昆船设计研究院