一种自动导航牵引设备的制作方法

本发明涉及物流牵引车的技术领域，尤其涉及一种自动导航牵引设备。

背景技术：

物流装备和技术是现代物流的工具和手段，直接决定物流活动的效率，不断提高和改进物流装置对现代物流的发展具有重大意义。牵引设备在现代物流中属于必不可少的的装备，但目前在结构、位置定位及自动化程度方面还缺少高水平的自动导航牵引车。该设备是自动化物流系统中的关键设备之一，它是以车载电池为原动力，利用非接触导引设备和定位系统完成物体的自动化无人搬运。它的主要特征表现为具有小车编程、停车选择装置、安全保护以及各种移载功能，并能在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行驶，到达指定地点，完成一系列作业任务。其系统技术和产品已经成为柔性生产线、柔性装配线、仓储物流自动化系统的重要设备和技术。

如申请号为：200610104667.1的中国专利公开了一种自动导航牵引车，包括车体、前轮、两个后轮、拖钩以及蓄电池，车体的前方及左右侧方分别设置超声波传感器，车体上还设置有数控装置和陀螺仪，前轮为驱动和转向合一的复合轮，复合前轮由安装在驱动轮子内的驱动电机减速机组件驱动，安装在复合轮支承下面的大齿轮与驱动轮子连接，由安装在复合前路支承上面的转向电机减速机组件通过齿轮副带动驱动轮子转向。该专利通过超声波传感器进行自动导航，超声波传递需要时间不能及时改变牵引车的转向，或导致牵引车的碰撞，存在一定的安全隐患，且该牵引车不存在自动充电功能，该牵引车的行动距离受限制。

又如申请号为：201010616342.8的中国专利公开了一种自导航物流牵引车，包括车体，前后轮架和控制器，轮架的顶部设置有竖向的连接轴，轮架通过连接轴与车体铰接，轮架的下端安装有两只脚轮，每只脚轮均连接有带动其独立转动的动力机构，动力机构与控制器电连接，控制器内存储有四只脚轮转动的运行轨迹数据，采用四轮差速方法调整牵引车的行进方向，只需要在程序中预先输入四只脚轮的运行轨迹数据，就可以实现自导航。该牵引车通过预先输入四只脚轮的运行轨迹数据，导航牵引车，但是当物流仓库中的货品发生移动后，运行轨迹需要重新修改，重复工作较多，费时费力。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的牵引车的结构复杂不易维护，同时位置定位不精确及自动化程度低的问题，本发明提供了一种自动导航牵引设备。

具体技术方案如下：一种自动导航牵引设备，包括车体、设置在车体上表面的盖板、设置在车体内部的PLC控制系统、驱动系统、中央控制系统和供电系统以及牵引装置，所述盖板包括第一盖板、第二盖板和第三盖板，所述第一盖板、第二盖板和第三盖板依次设置在车体上表面且互不接触，所述PLC控制系统设置在第一盖板下方，所述驱动系统设置在第二盖板下方，所述中央控制系统设置在第三盖板下方，所述供电系统设置在车体尾端，所述牵引装置与PLC控制系统相连且高于盖板，所述中央控制系统与PLC控制系统、驱动系统、供电系统和牵引装置均相连。

在此基础上，所述PLC控制系统包括PLC组件和防碰撞控制器，所述PLC组件与牵引装置相连。

在此基础上，所述牵引装置包括伸缩杆和液压回路升降系统，所述液压回路升降系统与伸缩杆相连。

在此基础上，所述驱动系统包括差速滚轮、减速电机和转向稳定系统，所述差速滚轮与减速电机和转向稳定系统均相连，所述差速滚轮共设置有六个，且两两设置在车体下方的前部、中部和后部。

在此基础上，所述驱动系统还包括驱动轮升降系统，所述驱动轮升降系统包括驱动组件支架，所述驱动组件支架为伸缩支架。

在此基础上，所述供电系统包括稳压电源、电池模组、电池紧固快取装置和机架，所述稳压电源、电池模组和电池紧固快取装置依次通过机架固定在车体尾端。

在此基础上，所述供电系统还包括自动充电系统，所述自动充电系统包括光通信设备和自动充电电刷，所述光通信设备设置在车体前端一侧，所述光通信设备与自动充电电刷设置在同一侧，所述自动充电电刷设置在车体尾端。

在此基础上，所述中央控制系统包括PLC控制单元、驱动控制单元、供电控制单元、牵引控制单元和通信单元，

所述PLC控制单元用于控制导航牵引设备的安全，包括碰撞检测单元、避障控制单元、安全保险单元和行走警报单元；

所述驱动控制单元用于调整驱动系统，包括驱动组件控制单元、角度定位单元、刹车控制单元、导航控制单元、运动稳定控制单元、地面检测控制单元和惯性稳定控制单元；

所述供电控制单元用于控制系统的供电，包括电源控制单元、自动充电控制单元；

所述牵引控制单元用于控制牵引装置的升降，包括顶升控制单元和下降控制单元；

所述通信控制单元用于系统内部与外部的通信，包括无线通信单元、光通信单元、红外通信单元和手持终端通信单元。

在此基础上，所述驱动控制单元还包括预约控制单元，用于预约驱动系统。

在此基础上，所述导航控制单元为标志物传感器，用于根据标志物的信息进行线路导航。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明包括车体、设置在车体上表面的盖板、设置在车体内部的PLC控制系统、驱动系统、中央控制系统和供电系统以及牵引装置，PLC控制系统设置在第一盖板下方，驱动系统设置在第二盖板下方，中央控制系统设置在第三盖板下方，供电系统设置在车体尾端，牵引装置与PLC控制系统相连且高于盖板，中央控制系统与PLC控制系统、驱动系统、供电系统和牵引装置均相连。本发明为自动化物流系统中的关键设备之一，它是以车载电池为原动力，利用非接触导引设备和定位系统完成物体的自动化无人搬运，增强的中央控制系统，另外地面平稳度检测系统，惯性稳定控制单元，角度定位单元的引入，解决了当前自动导航牵引设备的运行不稳定性。

2、本发明中通信控制单元包括无线通信单元、光通信单元、红外通信单元和手持终端通信单元。无线通信单元、手持终端单元控制系统的引入(不限于手持PDA、手机等)，提升了自动导航牵引设备的离线设置能力，方便快捷的参数设置与路径规划能力，提高了整机的操作性和灵活性。

3、本发明中中央控制系统包括PLC控制单元、驱动控制单元、供电控制单元、牵引控制单元和通信单元，本发明采用模块化设计，设计出集中控制系统，结构紧凑，安装方便，节省空间，缩短安装时间，布线更规整合理。

4、PLC控制单元用于控制导航牵引设备的安全，包括碰撞检测单元、避障控制单元、安全保险单元和行走警报单元；驱动控制单元用于调整驱动系统，包括驱动组件控制单元、角度定位单元、刹车控制单元、导航控制单元、运动稳定控制单元、地面检测控制单元和惯性稳定控制单元；供电控制单元用于控制系统的供电，包括电源控制单元、自动充电控制单元。本发明中为全闭环自动导引与反馈系统形成多层闭环回路，对设备的运行精度提高保证。增设标志物传感器可以主动定位，主动寻找目标定位，解决了牵引设备路线单一的问题。

附图说明

图1是本发明一种自动导航牵引设备的主视图；

图2是本发明一种自动导航牵引设备的剖视图；

图3是本发明一种自动导航牵引设备中防碰撞传感器的俯视图；

图4是本发明一种自动导航牵引设备的俯视图；

图5是本发明一种自动导航牵引设备的侧视剖视图；

图6是本发明一种自动导航牵引设备的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种自动导航牵引设备，如图1至5所示，包括车体1、设置在车体1上表面的盖板、设置在车体1内部的PLC控制系统、驱动系统4、中央控制系统5和供电系统6以及牵引装置，如图5、6所示，盖板包括第一盖板21、第二盖板22和第三盖板23，第一盖板21、第二盖板22和第三盖板23依次设置在车体1上表面且互不接触，优选地，第一盖板21、第二盖板22和第三盖板23通过螺丝固定在车体1上表面，PLC控制系统3设置在第一盖板21下方，驱动系统4设置在第二盖板22下方，中央控制系统5设置在第三盖板23下方，当需要维护检修时可以拆卸对应的盖板对相应的系统进行检修，节省了维修时间，同时维护维修增强了针对性，易于排查系统问题，供电系统6设置在车体1尾端，优选地，供电系统6采用直流电源供电，电池盒的设计采用钣金冲压工艺，增强电池的散热设计、安全设计，易维修拆卸。牵引装置与PLC控制系统3相连且高于盖板，中央控制系统5与PLC控制系统、驱动系统4、供电系统6和牵引装置均相连。

优选地，如图2所示，PLC控制系统3用于控制导航及牵引设备的安全，PLC控制系统3包括PLC组件31和防碰撞控制器12，以及接线端子，PLC控制系统3用于和其他设备的对接，如PLC组件31与牵引装置相连，PLC控制牵引升降装置，当传感器检测到小车到达所需工位时即发信号给PLC，PLC发信号给牵引升降装置，牵引升降装置自动进行牵引杆的升降。其中防碰撞控制器12为双重保护系统，分别为安全触边防撞横梁保护和激光扫描避障传感器避障保护，当前方有物体，激光扫描避障传感器检测到物体后系统开始减速行驶，如碰撞到安全触边横梁时自动导航牵引设备立即停止运动。牵引装置包括伸缩杆和液压回路升降系统，液压回路升降系统与伸缩杆相连。优选地，液压回路升降系统为mini液压回路快速升降系统，mini液压回路快速升降系统采用液压回路升降机构，不同于电机控制，液压回路升降机构体积小，反应迅速，寿命长。优选地，如图2所示，驱动系统4包括差速滚轮41、减速电机和转向稳定系统，转向稳定系统主要由旋转编码传感器、振动传感器、倾角传感器等反馈的信号组成，系统接收到各个传感器的数据信息进行综合判断，主动进行运动的稳定控制。差速滚轮41与减速电机和转向稳定系统均相连，差速滚轮41共设置有六个，且两两设置在车体1下方的前部、中部和后部。优选地，驱动系统4还包括驱动轮升降系统，驱动轮升降系统包括驱动组件支架，驱动组件支架可以选择为伸缩支架或可升降支架等等。如当需要人工推动小车时，需要实现驱动轮的人工或自动升降，自动升降机构采用楔块，手工推动使驱动轮提升。

优选地，如图2所示，供电系统6包括稳压电源61、电池模组62、电池紧固快取装置63和机架64，稳压电源61、电池模组62和电池紧固快取装置63依次通过机架64固定在车体1尾端，供电系统6采用直流电源供电，电池盒的设计采用钣金冲压工艺，增强电池的散热设计、安全设计，易维修拆卸。电池模组62为整车提供动力，紧固快取装置63将电池模组整体固定住，且为抽拉式。供电系统6还包括自动充电系统，自动充电系统包括光通信设备65和自动充电电刷66，光通信设备65设置在车体1前端一侧，光通信设备65与自动充电电刷66设置在同一侧，自动充电电刷66设置在车体1尾端。光通信设备65用于和自动充电设备实现精确对接，继而使自动充电电刷66能够和自动充电设备实现对接，完成充电功能及对接后的信息传输。其中，自动充电设备固定设置在自动导航牵引设备运动轨迹一侧，当自动导航牵引设备行走到该固定位置时，与自动充电设备精确对接后进行自动充电，当小车的光通信设备与固定充电设备的光通信设备互相对准后，即可进行以光的形式进行信号传输，并且自动导航牵引设备的位置可以自行微调，精确完成电刷触头与触点的对接接触。

具体方法如下：自动充电电刷66为触点用于触发安装在自动充电设备上的触头组件，进行接通导电。触头组件为伸缩型触头组件，其中触头组件包括前端组件和后端组件，后端组件固定设置在前端组件尾端的正中间。前端组件包括导向固定座和伸缩触头，导向固定座设置有横向凹槽，且横向凹槽中间设置有通口，伸缩触头设置在横向凹槽中并通过通口与后端组件相对设置。伸缩触头包括触头和两根弹簧a，触头为“T”字形且镶嵌在横向凹槽中，两根弹簧a分别固定设置在触头与横向凹槽接触的两侧边上，且伸缩触头突出导向固定座。后端组件包括导线、弹簧b、铜柱和绝缘体底座，所述导线、弹簧b和铜柱依次相连，绝缘体底座包覆在导线、弹簧b和铜柱的外侧，且铜柱的高度大于通口的高度，使得触头113与铜柱122接触时的接触面积足够大。该结构保证了充电过程与非充电时接触触点2的安全，防止漏电、短路等情况的发生，且该结构简单紧凑，生产制造容易，易于推广使用。

光通信设备65包括光传感器发射端和光传感器反射端，光传感器发射端设置在触头组件的上方，光传感器反射端设置在触点的上方。还包括微调装置，定位装置与微调装置相连，微调装置设置在触头组件的下方，定位装置安装在触头组件和触点的上方。微调装置的主要功能是控制触头组件的伸缩，其次是根据光传感器发射端反馈的实时位置信号，不断纠正调整伸缩触头或触点的位置，最终通过精确定位，完成自动充电接口的对接，对接控制系统对触头113对接实时闭环调整，提高了AGV小车自动充电对接过程的可靠性。

当AGV小车电池即将耗尽之时，AGV小车将自动驶入充电区域，此时，空闲自动充电设备的光传感器发射端发射信号，AGV小车光传感器反射端接受到信号并反馈给光传感器发射端，同时驶向该充电设备，并与触头组件实现对接。在对接的过程中，光传感器发射端不断发射信号，微调装置不断调整触头组件的位置直至光传感器反射端完全接收到发射信号后反馈，触头组件与触点实现精确对接后，准备开始充电。触点压缩触头，触头进而压缩弹簧后与铜柱相连，实现充电。充电完成后，AGV小车驶出充电区域，触点与触头不接触，触头和铜柱在弹簧a和弹簧b的作用下，主动分离，保证了电气安全。

优选地，中央控制系统5包括PLC控制单元、驱动控制单元、供电控制单元、牵引控制单元和通信单元，

PLC控制单元用于控制导航牵引设备的安全，包括碰撞检测单元、避障控制单元、安全保险单元和行走警报单元；

驱动控制单元用于调整驱动系统4，包括驱动组件控制单元、角度定位单元、刹车控制单元、导航控制单元、运动稳定控制单元、地面检测控制单元和惯性稳定控制单元；优选地，驱动控制单元还包括预约控制单元，用于预约驱动系统4的启动时间及启动时长，优选地，导航控制单元为标志物传感器，用于根据标志物的信息进行线路导航，如标志位和导航轨迹条形物体等，不限于磁条。

供电控制单元用于控制系统的供电，包括电源控制单元、自动充电控制单元；

牵引控制单元用于控制牵引装置的升降，包括顶升控制单元和下降控制单元；

通信控制单元用于系统内部与外部的通信，包括无线通信单元、光通信单元、红外通信单元和手持终端通信单元。

本发明为自动化物流系统中的关键设备之一，它是以车载电池为原动力，利用非接触导引设备和定位系统完成物体的自动化无人搬运，增强的中央控制系统5，另外地面平稳度检测系统，惯性稳定控制单元，角度定位单元的引入，解决了当前自动导航牵引设备的运行不稳定性。无线通信单元、手持终端单元控制系统的引入(不限于手持PDA、手机等)，提升了自动导航牵引设备的离线设置能力，方便快捷的参数设置与路径规划能力，提高了整机的操作性和灵活性。本发明采用模块化设计，设计出集中控制系统，结构紧凑，安装方便，节省空间，缩短安装时间，布线更规整合理。本发明中为全闭环自动导引与反馈系统形成多层闭环回路，对设备的运行精度提高保证。增设标志物传感器可以主动定位，主动寻找目标定位，解决了牵引设备路线单一的问题。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。