紧凑型agv驱动转向一体化装置

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所属分类:AGV专利检索
摘要

一种紧凑型AGV驱动转向一体化装置,包括驱动模块和独立转向模块,驱动模块包括驱动电机和驱动轮,一体化装置还包括传动模块,传动模块包括支撑座和二级减速机构,二级减速机构包括传动大齿轮和齿轴,齿轴可转动地安装在支撑座内,齿轴上固定安装传动大齿轮,齿轴设有外齿,外齿与驱动轮的内齿圈啮合;驱动轮内安装薄壁轴承,薄壁轴承的内圈固定安装在支撑座上,薄壁轴承的外圈固定在带有内齿圈的驱动轮上;驱动电机的输出轴上安装传动小齿轮,传动小齿轮与传动大齿轮啮合,支承座上安装独立转向模块。本发明提供一种简化结构、减少体积、灵活性良好的紧凑型AGV驱动转向一体化装置。

技术领域

本发明属于自动化运输装备领域,具体是一种AGV驱动转向一体化装置,实现AGV 的速度和转向角度的控制。

紧凑型agv驱动转向一体化装置

背景技术

AGV自动引导车,Automated Guided Vehicle是自动化物流运输系统和柔性制造 系统的关键设备,在非结构化的环境中具有自动驾驶的功能。随着经济技术的发展,我国的 机械加工、汽车制造、电子产品装配、物流、烟草等企业也逐步开始应用AGV,并呈现出爆发 式的增长。

驱动转向一体化装置是AGV系统的核心部件,传统的AGV驱动系统包括单轮驱动方 式和差速驱动方式。单轮驱动AGV具有一个带转向功能的单轮驱动单元,两个从动轮一般为 非转向的固定轮,这种结构转弯半径大。差速驱动AGV通过左右对称安装的两个驱动电机的 速度差进行转向控制,控制复杂,在高速情况下容易出现速度偏离,导致AGV失控。因此这种 差速驱动方式不能满足大载荷和自由度较高的运输场景。

目前,行业市场上也有全方位的驱动系统,且具有自由度高、载重量大的特点。中 国专利也公开了一些全方位驱动的装置和方法。如授权公开号为CN103895695A的“舵轮驱 动装置”,转向电机的小齿轮旋转带动大齿轮旋转,大齿轮通过转向支架带动驱动轮轮轴, 从而使驱动轮总成转向。通过这种方式设计的驱动装置,存在驱动电机在转向过程中与转 向电机发生碰撞的风险。另外,转向电机距地面的高度较小,因此在平整度不好的复杂路 面环境下,转向电机有与地面摩擦的风险,甚至损坏电机。如果使用大功率的转向电机或者 使用更大减速比的减速机,则转向电机与地面的高度则会更小。又如授权公开号为 CN202542387U的“多轮系移动机器人转向同步系统”,在驱动支架上安装旋转编码器,旋转 编码器的转轴端部连接与固定大齿轮啮合的转角小齿轮。这种通过齿轮传动安装角度反馈 传感器的方式,由于编码器检测的是转向电机经减速之后的速度,因此用于控制电机的有 效编码器分辨率会下降;另一方面,齿轮传送导致的齿隙误差,使旋转编码器反馈信号误差 变大,影响AGV行驶过程中的稳定性,甚至会出现在设定位置附近来回摆动的现象;同样的, 转向电机距地面的高度较小,因此在平整度不好的复杂路面环境下,转向电机有与地面摩 擦的风险,甚至损坏电机。如果使用大功率的转向电机或者使用更大减速比的减速机,则转 向电机与地面的高度则会更小;另外,该设计采用三相交流感应电机,所需的驱动器复杂, 需要电流转换,在重载情况下不能满足较大的起动力矩,且控制精度不高,无法满足行车轨 迹精度较高的场合。又如授权公开号为CN103895495A的“用于自动引导运输车的电机驱动 轮总成”,这种立式的全方位驱动方式,驱动装置结构设计不合理,所占高度较高,从而增加 了AGV的整体高度,限制了AGV的应用范围。又如授权公开号为CN104986036A的“AGV舵轮驱 动系统模块”,速度反馈单元通过联动轴与传动单元相连,传动单元与驱动轮相连,这样多 级传送导致反馈信号偏差较大。另外,这种驱动方式,结构复杂,系统组件较多,维护难度较大。

发明内容

为了克服已有AGV驱动装置的结构复杂、体积较大、灵活性较差的不足,本发明提 供一种简化结构、减少体积、灵活性良好的紧凑型AGV驱动转向一体化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种紧凑型AGV驱动转向一体化装置,包括驱动模块和独立转向模块,所述驱动模 块包括驱动电机和驱动轮,所述一体化装置还包括传动模块,所述传动模块包括支撑座和 二级减速机构,所述二级减速机构包括传动大齿轮和齿轴,所述齿轴可转动地安装在所述 支撑座内,所述齿轴上固定安装所述传动大齿轮,所述齿轴设有外齿,所述外齿与驱动轮的 内齿圈啮合;所述驱动轮内安装薄壁轴承,所述薄壁轴承的内圈固定安装在支撑座上,所述 薄壁轴承的外圈固定在带有内齿圈的驱动轮上;所述驱动电机的输出轴上安装传动小齿 轮,所述传动小齿轮与所述传动大齿轮啮合,所述支承座上安装所述独立转向模块。

进一步,所述驱动电机集成入所述驱动轮内。

再进一步,所述支撑座内安装第一支撑轴承和第二支撑轴承,所述齿轴套装在所 述第一支撑轴承和第二支撑轴承上。

再进一步,所述独立转向模块包括支撑板、回转支撑轴承、转向电机、转角减速机 和转向齿轮;所述支撑板固定在支撑座上,所述回转支撑轴承包括内圈和外圈,内圈与支撑 板固定连接,外圈设有与AGV机架固定的齿轮,所述转向电机套设在转角减速机的水平输入 端,所述转角减速机固定在支撑板下方,转角减速机的输出轴穿过支撑板与转向齿轮同轴 安装,所述转向齿轮与回转支撑轴承外圈齿轮啮合。

所述驱动电机为直流伺服电机。

所述驱动模块还包括电磁制动器,所述驱动电机的输出轴的前端安装电磁制动器。

所述驱动电机的输出轴的后端安装速度反馈编码器。

所述转向电机的输出轴上安装角度反馈编码器。

所述内圈固定在支撑板上,所述支撑板上固定安装接近开关,所述接近开关挡块 安装在所述回转支撑轴承外圈的下端面。

所述支撑板上安装磁导航传感器。

本发明的技术构思为:通过驱动电机给传动模块提供动力,传动模块输出端连接 驱动轮,利用支撑座腔体内二级减速结构,增大输出扭矩,驱动AGV运动;并将速度反馈信号 量传送给控制器,实现AGV的速度控制;通过独立转向模块,实现AGV的全方位运动,且使用 转角减速机,降低了整个独立转向模块的高度;利用与转向电机同轴安装的角度反馈编码 器,增加转向角度反馈信号的精度;采用接近开关限制转向的角度。这种全方位的驱动方 式,结构紧凑,行走、转向控制简单,无需差速控制,驱动力能强可以实现AGV重载情况下的 高自由度运动。速度、角度反馈单元直接与驱动电机和转向电机相连,反馈信号精确,减少 齿轮传送导致的齿隙误差。独立转向模块高度的降低,使AGV可以在更加复杂的工况下运行。

本发明的有益效果主要表现在:

1.整个装置结构紧凑,减少了 AGV的外形尺寸,扩 大了 AGV车的适用范围;通过转角减速机使转向电机水平安装,极大的减少了独立转向模块 的高度,降低了 AGV车对路面平整度的要求,使AGV车运动更加灵活;减少链条机构,提高传 动效率,降低能耗;将电机集成入驱动轮,使得AGV空间更加紧凑;加上独立转向结构,无需 差速控制,通过正反转控制实现原地转向、横移等全方位动作。

2.速度角度反馈单元直接与驱动电机和转向电机相连,反馈信号精确,减少齿轮 传送导致的齿隙误差。防止因角度控制误差而导致设备在设定位置附近来回摆动的现象。 设备运动过程平稳,可以适用于不同的工况。

3.支撑座设计巧妙既起支撑作用,腔体内做二级减速设计又降低转速增大扭矩, 增加驱动装置的行驶动力,实现AGV重载情况下的高自由度运动。

4.采用直流伺服电机,控制精度高,起动力矩大,驱动器简单无需电流转换,行走 和转向分别配置不同的驱动电机,使得这种全方位驱动方式控制更加简单。

附图说明

图1本发明的正面结构示意图。

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