全向移动平台的PGV导航转向装置的制作方法

本实用新型属于智能移动机器人技术领域，涉及一种全向移动平台的pgv导航转向装置。

背景技术：

自动导引运载小车（automatedguidedvehicle，简称agv）也可以叫全向移动平台，指在电磁、视觉、惯性等自动导引系统下，能够沿着固定的导引路径行驶，具有各种移载功能的运输小车，在自动化生产系统、柔性加工装配系统以及自动化立体仓库等系统中扮演重要角色。

pgv传感器是一种导航定位视觉传感器，现有的pgv传感器都是固定的安装在agv小车车头部分，其能够引导agv小车沿着颜色码带和位置码带移动，通过识别位置码带（二维码信息）反馈全局位置，识别颜色码带（色带）反馈局部相对位置，通过传感器的安装位置和反馈信息，移动机器人可以完成精确的全局定位和局部的轨迹跟踪导引。

目前，pgv主要应用在单向和双向的移动机器人产品，由于其对颜色码带（色带）的识别算法，只能反馈摄像头一个轴向上的角度偏差和位置偏差，如图5所示，即以agv车头前进方向为x轴，x轴顺时针转动90°为y轴，现有的小车仅能识别相对于x轴±45°范围内的颜色码带，即图5中a和b的区域，只要待识别色码带（色带）在这个区域都可以识别，但是对参照车头前进方向夹角大于45°或转弯路径的半径小于0.5米的颜色码带（色带）则无法正确识别，也就是图5中a和b区域以外的区域，例如c区域，如果待识别色码带（色带）在该区域，那么现有的pgv传感器将无法识别。

也就是说现有的pgv传感器的弊端是不能直接应用于全向移动机器人或者需要较小转弯半径的环境下。

技术实现要素：

发明目的：

本实用新型提供了一种针对于全向移动平台的pgv传感器的转向装置，其目的是解决现有pgv传感器所存在的问题。其可在轨迹跟踪导引时快速转动传感器方向并且精确限位，从而保证参照车头前进方向的夹角大于45°或转弯路径的半径小于0.5米的颜色码带识别的有效性，使全向移动平台根据传感器与平台的实时相对角度和色带反馈信息流畅完成全方向导航的任务。

技术方案：

一种全向移动平台的pgv导航转向装置，包括双向旋转电磁铁、传动轴和传感器安装座，传感器安装座连接传动轴，传动轴垂直于待识别位置，如图2和图3所示，就是垂直于pgv传感器需要识别的载有二维码信息或色带的面，传动轴连接能够驱动传动轴旋转的双向旋转电磁铁，传感器安装座为能够在传动轴的带动下与传动轴共同旋转的结构。以传动轴为轴旋转。

所述双向旋转电磁铁提供动力，可在0.2s内完成整个转动行程的切换，保证导航的连续性。双向旋转电磁铁固定在电磁铁安装座上，电磁铁安装座与安装板相连，pgv传感器安装在传感器安装座上；传动轴轴向与轴承座之间通过深沟球轴承连接，轴承座与安装板固定连接。两个深沟球轴承设置在轴承座的上下两端，使传动轴承受径向负荷能力较好，保证pgv传感器在垂直方向上的稳定性。

安装板上设置有弧形轨道，在安装板上弧形轨道两端对应的位置上设置有两个接近开关组件，所述弧形轨道为以安装板的圆心为圆心的弧，弧形轨道的弧度为π/2，如图2所示，即两个接近开关组件中轴线之间的夹角α为90°。

该装置还包括限位挡销，限位挡销穿过弧形轨道且能沿着弧形轨道移动，限位挡销为能够靠近接近开关组件使接近开关组件实现开关功能的结构。接近开关组件为现有产品。限位挡销的上端为金属件。

所述限位挡销下端固定连接在传感器安装座上，限位挡销上端穿过弧形轨道，限位挡销能够随着传感器安装座的转动而在弧形轨道内移动。

在限位挡销上套有限位减震套，限位减震套与弧形轨道接触。当装置动作时会在置位末端产生较大冲击，这种结构起到很好的缓存和吸收震动作用，防止了传感器抖动，保障了反馈数据的稳定。限位减震套就是套在限位挡销上的弹性部件，例如，胶皮套或者橡胶套等。限位减震套介于限位挡销与弧形轨道之间，限位减震套与弧形轨道的接触为不影响限位挡销移动的接触，为了减小移动接触部件之间的摩擦，可以采用适量的润滑油润滑，属于公知调整技术。

所述双向旋转电磁铁和传动轴通过联轴器连接。

所述电磁铁安装座通过减震器与安装板固定连接。如图4所示，减震器为工业橡胶减震垫，其下端通过旋拧带有外螺纹的螺杆与安装板连接，上端也通过螺栓与电磁铁安装座连接，这个工业橡胶减震垫属于现有的标准件。其可使电磁铁安装座与安装板之间的连接更稳定，减小运动过程中的震动和冲击对动力元件的影响。

pgv传感器的摄像头方向设置为向下，摄像头方向向下为摄像头朝向被识别的颜色码带，通常为摄像头朝向地面。保证不会被装置遮挡。

所述限位挡销的限位减震套上方设置有开口挡圈。开口挡圈具有限位作用，防止橡胶减震套向上方松脱。

优点效果：

1.本实用新型可在轨迹跟踪导引时快速转动传感器方向并且精确限位，从而保证参照车头前进方向的夹角大于45°或转弯路径的半径小于0.5米的颜色码带（色带）识别的有效性，使全向移动平台根据传感器与平台的实时相对角度和色带反馈信息流畅完成全方向导航的任务。

2.本实用新型使pgv这种高效的标准传感器可应用于全向移动机器人，扩展了这种导航方案的适用性。

3.本实用新型采用双向电磁铁的动力单元设计，相比较于传统的电机，其更适合这种高速、短行程的应用场所，并且由于采用双向电磁铁驱动，使置位带识别具有一定柔性和可调节性，具有更高的性价比和稳定性，从而保证了机器人导航的流畅性。

4.本实用新型的整体结构为带有磁性的置位移动方式，对移动平台运动中的震动有很好的保护作用，增强了系统的可靠性。

5.本实用新型设置的接近开关使转向装置形成了置位闭环，提高了系统的安全性。

6.本实用新型结构简单，成本少，通过转向装置使pgv传感器适用于全向移动平台，尤其适用于全向移动平台的导航，非常适合全向移动机器人平台的推广。

附图说明

图1为全向移动平台的pgv导航转向装置的立体示意图；

图2为全向移动平台的pgv导航转向装置的平面示意图；

图3为全向移动平台的pgv导航转向装置的二维剖面图；

图4为减震器横截面图；

图5为agv小车方向示意图；

图6为agv小车可视区域示意图；

附图标记说明：

1、pgv传感器，2、传感器安装座，3、传动轴，4、双向旋转电磁铁，5、联轴器，6、电磁铁安装座，7、安装板，8、深沟球轴承，9、固定连接点，10、弧形轨道，11、接近开关组件，12、限位挡销，13、限位减震套，14、减震器，15、开口挡圈。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型做进一步描述。

如图1和图2所示，一种全向移动平台的pgv导航转向装置，包括双向旋转电磁铁4、传动轴3和传感器安装座2，传感器安装座2连接传动轴3，传动轴3垂直于待识别位置，如图2和图3所示，就是垂直于pgv传感器1需要识别的载有二维码信息或色带的面，传动轴3连接能够驱动传动轴3旋转的双向旋转电磁铁4，传感器安装座2为能够在传动轴3的带动下与传动轴3共同旋转的结构。即传感器安装座2以传动轴3为轴旋转。

所述双向旋转电磁铁4提供动力，可在0.2s内完成整个转动行程的切换，保证导航的连续性。双向旋转电磁铁4固定在电磁铁安装座6上，电磁铁安装座6与安装板7相连，pgv传感器1安装在传感器安装座2上；传动轴3轴向与轴承座9之间通过深沟球轴承8连接，轴承座9与安装板7固定连接。两个深沟球轴承8设置在轴承座9的上下两端，使传动轴3承受径向负荷能力较好，保证pgv传感器1在垂直方向上的稳定性。

安装板7上设置有弧形轨道10，在安装板7上弧形轨道10两端对应的位置上设置有两个接近开关组件11，所述弧形轨道10为以安装板7的圆心为圆心的弧，弧形轨道10的弧度为π/2，如图2所示，即两个接近开关组件11中轴线之间的夹角α为90°。

限位挡销12穿过弧形轨道10且能沿着过弧形轨道10移动，限位挡销12为能够靠近接近开关组件11使接近开关组件11实现开关功能的结构。限位挡销12的上端为金属件。

所述限位挡销12下端固定连接在传感器安装座2上，限位挡销12上端穿过弧形轨道10，限位挡销12能够随着传感器安装座2的转动而在弧形轨道10内移动。

在限位挡销12上套有限位减震套13，限位减震套13与弧形轨道10接触。当装置动作时会在置位末端产生较大冲击，这种结构起到很好的缓存和吸收震动作用，防止了传感器抖动，保障了反馈数据的稳定。限位减震套13就是套在限位挡销12上的弹性部件，例如，胶皮套护着橡胶套等。限位减震套13介于限位挡销12与弧形轨道10之间，位减震套13与弧形轨道10的接触为不影响限位挡销12移动的接触，属于公知调整技术。

所述双向旋转电磁铁4和传动轴3通过联轴器5连接。

所述电磁铁安装座6通过减震器14与安装板7固定连接。如图4所示，减震器14为其中轴线能够穿过螺栓的圆柱形橡胶减震器。可使电磁铁安装座6与安装板7之间的连接更稳定，减小运动过程中的震动和冲击对动力元件的影响。

pgv传感器1的摄像头方向设置为向下，摄像头方向向下为pgv视窗朝向被识别的颜色码带，通常为摄像头朝向地面。保证不会被装置遮挡。

所述限位挡销12的限位减震套13上方设置有开口挡圈15。开口挡圈15具有限位作用，防止橡胶减震向上方松脱。

本实用新型的pgv传感器安装集成在全向移动平台的pgv导航转向装置上，安装板7固定安装在移动平台相应的位置上，通过全向移动平台的中心控制可正确识别平台x轴（即agv车头前进方向）夹角大于45°或转弯半径小于0.5米的色带信息。通过双向旋转电磁铁4柔性控制限位挡销12在弧形轨道10内移动，并可在安装时进行位置校准，通过弧形轨道机械限位，调节置位精度，限位挡销12能够与传感器安装座2上连接的pgv传感器在小车车头0°（x轴）和90°（y轴）方向转动，实现移动pgv导航转向，使pgv导航转向装置完成全方向导航任务。

导航工作流程：

整体装置的操作流程由移动平台的导航处理器控制（现有技术），在机器人处理导航任务时，处理器会根据pgv传感器反馈信息实时判断pgv视窗是否进入偏移角度超差的色带，实时判断接近开关组件的反馈信号，如果进入超差的色带（如图5所示，色带完全处在c区域就是超差），如图5所示的状态中，车头0°方向位置有信号，车头90°方向位置无信号，代表装置朝向x轴，对y轴及其正负45°区域内的色带超差；

然后，控制双向旋转电磁铁的中间继电器动作，驱动旋转电磁铁，使得旋转电磁铁带动pgv传感器1转动。

在pgv传感器1旋转的过程中，因为限位挡销12离开了0°位置的接近开关组件且尚未到达90°位置的接近开关组件，所以车头0°和90°方向位置均无信号，代表装置执行动作中，此时的反馈数据无效；当pgv传感器1转动至图6所示的状态时，车头0°方向位置无信号，而此时，限位挡销12到达90°方向位置的接近开关组件处，该接近开关组件反馈信号，使得此刻车头90°方向位置有信号，代表装置完成转动到位，此时反馈信息相对于车头90°方向（y轴正负45°区域内），可正确识别该区域内的色带（例如c区域和d区域），导航程序对pgv反馈数据按照y角度偏差值和位置偏差值进行操作。

当识别出相应区域的色带后，随着小车的旋转，pgv传感器复位至原始状态，即车头0°位置，即车转而pgv传感器的方向不转（根据运动的相对性理论，相当于pgv传感器又转回至0°位置），此时如图6中所示的状态，图6中的y轴方向相当于图5中的x轴或车头的0°方向，如果继续有超过区域的色带，则继续旋转pgv传感器，直至识别出色带为止。

本装置的动力部件采用双向旋转电磁铁，可在0.2s内完成整个转动行程的切换，在机器人以小于0.6m/s的导航速度下不会产生停顿，保证导航的连续性。