专利名称：激光导引自动运输车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动运输技术领域，是一种在企业自动化生产过程和自动化物流系统中自动导引的运输车，特别涉及利用激光导引技术的新型自动运输车。
背景技术：
自动导引车系统简称AGVS，是当今柔性制造系统(FMS)和自动化仓储系统中物流运输的有效手段。自动导引车系统的核心设备是自动导引车(AGV)，作为一种无人驾驶工业搬运车辆，AGV在本世纪50年代即得到了应用。一般用蓄电池作为动力，载重量从几公斤到上百吨，工作场地可以是办公室、车间，也可以是港口、码头。现代的AGV都是由计算机控制的，车上装有微处理器。多数的AGVS配有系统集中控制与管理计算机，用于对自动导引车的作业过程进行优化，发出搬运指令，跟踪传送中的构件以及控制自动导引车的路线。
自动导引车(Automatic Guided Vehicle)是一种物料搬运设备，是能在一位置自动进行货物的装载，自动行走到另一位置完成货物的卸载，自动导引车是可以自动完成货物装卸的运输装置。自动导引车系统在企业自动化生产过程和计算机综合生产系统(CIMS)中，尤其是高度自动化的烟草、汽车、民航、钢铁、邮政、印钞等行业，高度清洁的电子、医药、食品等行业，冷冻、核材料、感光材料等特种行业有广阔的应用前景。完全实现全自动作业、即自动识别、自动运输、自动检测、自动搬运、存取、自动信息交换和自动监控等。
自动导引车(AGV)的引导方式主要有电磁感应引导、激光引导和磁铁陀螺引导等方式，其中以激光引导方式发展较快，但电磁感应引导和磁铁陀螺引导方式占有较大比例。电磁感应引导是利用低频引导电缆形成的电磁场及电磁传感装置引导自动导引车运行。其基本工作原理是交变电流流过电缆时，在电缆周围产生电磁场离导线越近处磁场强度越大，远处其磁场强度弱。通过感应线圈的电磁场在线圈两端感应出电压，这一电压与磁场强度成正比。当电缆处于线圈中间时，左右线圈的电压相等，转向信号为零。当引导天线偏向引导电缆的任一侧时，一侧线圈电压升高，另一侧的电压降低，两个感应线圈的电位差就是操纵自动导引车转向的信号，从而控制转向电机来校正自动导引车的运行方向。
在自动导引车运行路线的地表下埋设若干条不同频率电流的电缆，由自动导引车(AGV)控制器通过天线分别检测出信号，用于控制和引导自动导引车沿指定路线运行。天线及其感应线圈用于检测自动导引车相对于引导电缆的偏移量，精确校正自动导引车的运行方向。这种引导方式属于传统的方式，技术较成熟，自动导引车本身的成本低，工作可靠。其缺点是需要在运行线路的地表下埋设电缆，施工时间长，费用高，不易变更路线，这种引导方式适用于大中型的自动导引车(AGV)，目前仍在较广泛地应用。激光引导的工作原理利用安装在自动导引车上的激光扫描器识别设置在其活动范围内的若干个定位标志来确定其坐标位置，从而引导自动导引车运行，这种工作方式属于导航式引导。激光扫描器一般安装在自动导引车的较高位置，使各定位标志与激光扫描器较好地呼应，并通过系统的串行口与自动导引车的控制板联接。定位标志是由高反光材料制成，固定在沿途的墙壁或支柱上。激光扫描器利用脉冲激光器发出激光并通过一个内部反射镜以一定的转速旋转，对周围进行扫描，测出每个定位标志的距离和角度，计算出自动导引车(AGV)的X、Y坐标，从而引导自动导引车按照预先设定的路线运行。
目前国内常用的自动导引车的导引小车主要采用电磁、光学、惯性等导引方式，新型的激光导引方式与电磁、光学、惯性等导引方式相比，具有自动探测、自动寻址，停止精度高，自主性强，智能化程度高，适应性、灵活性强，路径的扩充和修改更为方便，安装成本低，运行可靠性高等优点。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种激光导引自动运输车，其可以自动完成货物的装卸和运输。该激光导引自动运输车采用了激光导引三轮结构，定位准确、机动灵活，运行速度快，对地面无需进行装修施工即可投入运行；采用叉式提升机构，具有提升量准确、操作平稳、低噪音、无污染等特点；尤其是激光扫描非接触式防碰撞装置，充分保证了激光导引自动运输车在搬运生产过程中的安全可靠性。
为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是提供一种激光导引自动运输车，由车身、货叉、龙门架、非接触式激光安全防撞机构、激光发射接收装置、驱动装置、转向装置、液压升降装置、声、光报警装置、电池容量检测系统、车载控制系统、无线电收发系统、手动控制器、操作屏、电池系统组成，其中，车身由底盘、外壳、前覆盖件、上覆盖件、电池箱盖板组成；底盘下方前部正中为驱动轮，两个辅助支撑轮，位于底盘后部的左右两侧；外壳上表面有警灯、天线，外壳前覆盖件上方设有操作屏、电池容量检测仪表，外壳两侧有电池箱盖板，其中一侧有手动控制器；外壳后部下方连接有货叉，货叉端部下方各设有一对支撑轮；其车身内设有驱动装置、转向装置、液压升降装置、电池容量检测系统、车载控制系统、无线电收发系统、电池系统，各部分按常规连接；其车身外壳后面两侧固接有龙门架，龙门架的上横梁中部有安装架，激光发射接收装置安装在安装架上；底盘前端固接有非接触式激光安全防撞机构；在车身外壳左右两侧下端，各水平装设有两个光电传感器。
所述的激光导引自动运输车，其所述安装架，由安装托板、安装支架组成，安装支架固连于龙门架的上横梁中部，托板置于安装支架上方，且与安装支架连接；激光发射接收装置固接于托板上表面。
所述的激光导引自动运输车，其所述非接触式激光安全防撞机构，包括保护支架和非接触式激光安全防撞传感器，底盘前端固接保护支架，保护支架为上下两层弧形板，上下两层弧形板之间中部，固装有非接触式激光安全防撞传感器。
所述的激光导引自动运输车，其所述货叉端部各设有两个光电传感器，光电传感器通过连接板、固定架与货叉端部相连；连接板固定在货叉端部下方凹槽内，固定架与连接板连接，光电传感器固装在固定架上，且光电传感器在连接板上的角度可调。
所述的激光导引自动运输车，其所述车体驱动装置，由驱动轮、驱动电机、减速机、电磁制动器、同步带、编码器组成；其驱动轮支于地面，驱动轮上连有减速机，驱动电机一端与减速机连接，另一端直接与电磁制动器连接，同步带一端通过同步轮与驱动电机连接，另一端与编码器直接连接。
所述的激光导引自动运输车，其所述激光发射接收装置、非接触式激光安全防撞传感器、八个光电传感器和驱动装置，都分别与车载控制系统电连接，车载控制系统分别与操作屏和手动控制器电连接。
所述的激光导引自动运输车，其所述车载控制系统以无线方式与计算机通讯连接。
本实用新型激光导引自动运输车位置精度为±5毫米、角度精度为±0.1°、探测角度为360°，运行速度每分钟可从0到100米无级变速，环境温度为0～50℃，激光导引自动运输车还可以随时自动进行充电。
图1本发明激光导引自动运输车外观图；图1-1为图1中E-E剖视图；图2本发明激光导引自动运输车内部剖视图；图3本发明激光导引自动运输车B局部剖视图；图4本发明激光导引自动运输车D部剖视图；图5本发明激光导引自动运输车C部剖视图；图6本发明激光导引自动运输车局部剖视图；图6-1为本发明激光导引自动运输车K部剖视图；图7本发明激光导引自动运输车电控系统原理图一；图8本发明激光导引自动运输车电控系统原理图二；图9本发明激光导引自动运输车电控系统原理图三；
图10本发明激光导引自动运输车电控系统原理图四；图11是图4中本发明激光导引自动运输车货叉前端部两个光电传感器的A向示意图；图12本发明激光导引自动运输车后视外观图。
具体实施方式
本实用新型的激光导引自动运输车属于自动导引车(AGV)的一种，主要由下列部件组成车身、货叉、龙门架、非接触式激光安全防撞机构、激光发射接收装置、驱动装置、转向装置、液压升降装置、声、光报警装置、电池容量检测系统、车载控制系统、无线电收发系统、手动控制器、操作屏、电池系统等。
采用了激光导引三轮结构，其中一个为驱动轮，在车身下方，另外两个轮位于货叉的前下方，还有两个辅助支撑轮，位于车身的左右两侧。其车身由底盘、前覆盖件、上覆盖件、电池箱盖板等组成；货叉由叉体、支撑轮、4个安全防撞光电保护开关、走线槽等组成；所述的激光导引自动运输车，其非接触式激光安全防撞机构安装在车的正前方；所述的激光导引自动运输车，其龙门架安装在电池箱两侧，龙门架两侧安装有左右转向灯各一个，龙门架顶部安装有激光发射接受传感器支架，支架上方安装有激光发射接受传感器一个；所述的激光导引自动运输车，其驱动装置安装在车身的中部，由驱动轮、驱动电机、减速机、电磁制动器、同步带、编码器等组成。
所述的激光导引自动运输车，其转向装置安装在车身的右下部，由转向电机、减速齿轮、编码器等组成；所述的激光导引自动运输车，其液压升降装置安装在车身的左下方，由液压电机、液压油泵、液压油缸、电磁阀及其他连接件等组成；所述的激光导引自动运输车，其声、光报警装置安装在车身的上部，当激光导引自动运输车发生异常或在系统运行时需要提醒工作人员注意时，可以通过声、光来进行报警；所述的激光导引自动运输车，其电池容量检测系统由电池容量检测传感器及容量检测仪表组成，电池容量检测传感器安装在电池箱上部，容量检测仪表安装在车身前部，激光导引自动运输车在运行过程中，可实时监测电池所剩余的容量，一旦到了系统设置的下限值，容量检测仪表自动发出信号，这时计算机系统会自动调度当前小车去进行充电，以补充电池的电量；所述的激光导引自动运输车，其车载控制系统安装在车身的左上方，车载控制系统是激光导引自动运输车的中枢和大脑，它可完成从车载操作面板上发送命令时，进行AGV路径的选择；可完成激光导航和导引的信息处理；可完成用户定义的各种可编程逻辑控制程序，如对模拟、数字信号的处理、取货、卸货的操作等；可完成车载或远程的设备通过通讯进行AGV的状态和有关事件的监控和报告；所述的激光导引自动运输车，其无线电收发系统，分为车载无线电系统和地面无线电系统，车载无线电系统由天线和收发器组成，天线安装在声、光报警灯的右侧，收发器安装在车身的上部。车载无线电系统的功能是接受上位计算机系统发来的命令等信息，并且向上位计算机系统发送激光导引自动运输车的各种状态信息；所述的激光导引自动运输车，其手动控制器主要是用于对激光导引自动运输车的手动操作控制，安装在车身的左侧；所述的激光导引自动运输车，其操作屏主要是用于对激光导引自动运输车的半自动操作控制，安装在车身的正上方；所述的激光导引自动运输车，其电池系统是为了给激光导引自动运输车提供动力的，在车身的下部安装了车载连接器，可实现自动充电。
如图1、2所示，激光导引自动运输车车身2由薄厚不同的钢板焊接而成，在车身2的前方安装有非接触式激光安全防撞机构，由非接触式激光安全检测传感器13及非接触式激光安全检测传感器保护支架12组成，该传感器可以根据需要通过软件来设置减速区和停止区。在车身2的左右两侧还安装有4个光电传感器14，当激光导引自动运输车在行走过程中，一旦人员或障碍物进入4个开关设定的保护区，则激光导引自动运输车自动停止，既保护了人员的安全，又保护了车本身的安全。4个光电传感器通过4个安装支架46固定在车体2的两侧，并且可以调节光电传感器的角度。
在车身2的后方，安装了可以升降的两个货叉1，在两个货叉1的前方端部各安装了两个光电传感器27(见图4)，当激光导引自动运输车在后退过程中，通过安装在货叉1上的四个光电传感器27来检测是否有障碍物，光电传感器27通过连接板47与货叉1端部相连，且光电传感器在连接板上的角度可调。
以保证激光导引自动运输车在后退过程中人员及车本身的安全。在车身2的内部，安装了激光导引自动运输车的驱动系统(见图2、图6)，由驱动轮26、减速齿轮43、驱动电机25、电磁制动器37、同步带21、同步轮19、驱动编码器22、驱动电机伺服放大器16、驱动电机励磁给定控制器23等组成；安装了货叉升降控制系统(见图2)，由油箱36、升降驱动电机24、缓冲装置38等组成；安装了激光导引自动运输车转向系统(见图6)，由转向齿轮39、转向电机33、转向编码器29、转向编码器同步齿轮31(见图6)、转向电机伺服放大器18(见图2)等组成，正常情况下转向电机33的角度由转向编码器29进行实时测量，一般不会超过±90℃，一旦系统发生故障，转向的角度超过±90℃，由系统中安装的左右限位开关32进行相应的限位(见图6)；自动转向系统中转向电机33安装在车体的右下方，转向齿轮39固接在转向电机33的轴上，转向齿轮39一侧与驱动齿轮43直接啮合，以实现自动转向的目的，另一侧与转向编码器同步齿轮31啮合，转向编码器29与转向编码器同步齿轮31直接固接。当转向电机33旋转时，通过齿轮之间传动，带动转向编码器29旋转，转向编码器29与车载控制器20连接，将转向电机旋转信号实时反馈给车载控制器，构成闭环系统。
安装了激光导引自动运输车中枢大脑车载控制器20及车载无线电收发器17(见图2)；在车身左右两侧，各安装了一个辅助轮30(见图6)，以保证激光导引自动运输车在运行过程中的平稳性。
在车身2的上方，安装了激光导引自动运输车操作屏10、车载天线8、警灯9等(见图6)；在车身的左侧，安装有激光导引自动运输车手持器40(见图6)，为了使控制系统通风、散热良好，在车身2的右侧，安装了轴流风扇4(见图2)；在激光导引自动运输车中部，装有本车的动力系统，蓄电池42，为了防止激光导引自动运输车在运行过程中电池滑出，电池箱两侧安装了防止激光导引自动运输车在运行过程中电池滑出的挡板41及电池箱侧板3(见图1)；激光导引自动运输车的货叉具备升降功能，故在货叉的上方安装了上升到位限位开关34及下降到位限位开关35，根据需要，当货叉在上升过程中，一旦碰到上升限位开关34，货叉会立即停止上升，当货叉在下降过程中，一旦碰到下降限位开关35，货叉会立即停止下降(见图5)；激光导引自动运输车在完成取货操作后，具备自动检测货物功能，由安装在货叉后端的光电传感器28来实现(见图3)；在激光导引自动运输车电池箱后部，安装有龙门架6，在龙门架的左右两侧，各安装了一个转向指示灯5(见图1、图6)，当激光导引自动运输车在运行过程中右转时，前进方向右侧指示灯闪烁，反之，左侧指示灯闪烁，在龙门架的顶部安装有激光发射接收装置7，激光发射接收装置7安装在龙门架6顶端的安装支架44及安装托板45上，使激光导引自动运输车在运行过程中实时检测出在电子地图中的实际位置(见图2)。在车身的前面，安装有电池容量检测仪表11，它可以实时的检测激光导引自动运输车在运行过程中蓄电池消耗的电池容量，当电池容量到达所设置的值，电池容量检测仪表发出相应的信号，系统可根据此信号自动调度该激光导引自动运输车进行充电操作(见图1)。在车身的下面，安装了车载连接器15，用于激光导引自动运输车中蓄电池的充电(见图2)。
本实用新型的工作过程是，首先根据开机顺序进行系统上电，本实用新型激光导引自动运输车具备三种工作方式，手动、半自动、全自动。手动方式是通过激光导引自动运输车自带的手动控制器MCD来实现的，通过操作MCD，可使激光导引自动运输车完成前进、后退、左转、右转、货叉升起、货叉落下等动作；半自动方式是通过激光导引自动运输车自带的控制屏0P来实现的，它不但提供了访问车载控制器内部信息的接口途径，可查看车载控制器应用程序中变量参数的状态等信息，通过它还可向车载控制器发送任务命令，直接控制小车到指定的地址完成取货或存货作业。全自动方式是通过计算机控制系统来调度指定的激光导引自动运输车完成取货或存货作业。计算机控制系统与激光导引自动运输车之间采用无线通讯方式进行通讯。AGV激光导引自动运输车，其激光发射接收传感器、自动转向系统、安全保护系统、车载控制系统、自动充电系统、安全保护系统等都分别与车载控制系统电连接，车载控制系统分别与操作屏和手动控制器电连接。其电路原理图，请见附图7、附图8、附图9、附图10。
权利要求1.一种激光导引自动运输车，由车身、货叉、龙门架、非接触式激光安全防撞机构、激光发射接收装置、驱动装置、转向装置、液压升降装置、声、光报警装置、电池容量检测系统、车载控制系统、无线电收发系统、手动控制器、操作屏、电池系统组成，其中，车身由底盘、外壳、前覆盖件、上覆盖件、电池箱盖板组成；底盘下方前部正中为驱动轮，两个辅助支撑轮，位于底盘后部的左右两侧；外壳上表面有警灯、天线，外壳前覆盖件上方设有操作屏、电池容量检测仪表，外壳两侧有电池箱盖板，其中一侧有手动控制器；外壳后部下方连接有货叉，货叉端部下方各设有一对支撑轮；其车身内设有驱动装置、转向装置、液压升降装置、电池容量检测系统、车载控制系统、无线电收发系统、电池系统，各部分按常规连接；其特征在于车身外壳后面两侧固接有龙门架，龙门架的上横梁中部有安装架，激光发射接收装置安装在安装架上；底盘前端固接有非接触式激光安全防撞机构；在车身外壳左右两侧下端，各水平装设有两个光电传感器。
2.如权利1所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述安装架，由安装托板、安装支架组成，安装支架固连于龙门架的上横梁中部，托板置于安装支架上方，且与安装支架连接；激光发射接收装置固接于托板上表面。
3.如权利1所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述非接触式激光安全防撞机构，包括保护支架和非接触式激光安全防撞传感器，底盘前端固接保护支架，保护支架为上下两层弧形板，上下两层弧形板之间中部，固装有非接触式激光安全防撞传感器。
4.如权利要求1所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述货叉端部各设有两个光电传感器，光电传感器通过连接板、固定架与货叉端部相连；连接板固定在货叉端部下方凹槽内，固定架与连接板连接，光电传感器安装在固定架上，且光电传感器在连接板上的角度可调。
5.如权利1所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述车体驱动装置，由驱动轮、驱动电机、减速机、电磁制动器、同步带、编码器组成；其驱动轮支于地面，驱动轮上连有减速机，驱动电机一端与减速机连接，另一端直接与电磁制动器连接，同步带一端通过同步轮与驱动电机连接，另一端与编码器直接连接。
6.如权利要求1、2、3、4、或5所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述激光发射接收装置、非接触式激光安全防撞传感器、八个光电传感器和驱动装置，都分别与车载控制系统电连接，车载控制系统分别与操作屏和手动控制器电连接。
7.如权利1所述的激光导引自动运输车，其特征在于所述车载控制系统以无线方式与计算机通讯连接。
专利摘要本实用新型激光导引自动运输车，涉及自动运输技术领域，是一种在企业自动化生产过程和自动化物流系统中自动导引的运输车。该车车身外壳后面两侧固接有龙门架，龙门架的上横梁中部有安装架，激光发射接收装置安装在安装架上；底盘前端固接有非接触式激光安全防撞机构；在车身外壳左右两侧下端，各水平装设有两个光电传感器。其货叉端部各设有两个光电传感器，且角度可调。本实用新型激光导引自动运输车位置精度为±5毫米、角度精度为±0.1°、探测角度为360°，运行速度每分钟可从0到100米无级变速，环境温度为0～50℃，激光导引自动运输车还可以随时自动进行充电。
文档编号G01S17/00GK2795178SQ20052001883
公开日2006年7月12日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者武启平, 金亚萍, 任平, 查振元 申请人:机科发展科技股份有限公司