激光導航叉車的設計與應用

劉俏

摘 要：文章介紹了一種新型的激光導航叉車的設計與應用，詳細闡述了叉車門架的設計及實現方案，目前本類型叉車已經在國內某機器人噴涂生產線上進行使用，使用效果滿足設計要求。

關鍵詞：自動導引叉車；重載；激光導航；傾斜油缸

中圖分類號：F253.9 文獻標識碼：A

Abstract： This article introduce the design and apply of one new LGV（laser guided vehicle）. And explain the design of lift. This LGV can afford 3tons， now this kind of LGV have already applied into the rohot spray production line， the using effect can satisfy design requirement.

Key words： AGV； heavy load； laser guide； inclined cylinder

自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一種物料搬運設備，AGV上裝備有自動導引的導向系統，可以保障沿預定的路線自動行駛。其中基于配備激光導航的自動導引車習慣上被稱為LGV（Laser Guided Vehicle）。LGV中的激光導航叉車由于具有定位精度高、系統柔性好、運行速度快等突出特點在自動化倉庫、煙草行業及其它工業領域已經得到了廣泛應用。由于傳統式激光導航叉車都是根據現有市場上的整體式叉車進行改造，無法滿足非標生產線的使用要求。本文將詳細介紹一種新型自主研發的激光式導航叉車，并在國內某生產廠商的機器人噴涂生產線上得到應用。

1 激光導航叉車的總體結構

激光導航叉車的外形圖如圖1、圖2所示，叉車采用兩個定向隨動后輪，前面中間部分一個主驅動輪的三輪結構，由于叉車承載的貨物（機器人）主要在車體的后端，所以隨動輪起主要承載作用，單個驅動輪起驅動車體作用，由于采用立式安裝，節省了車體的長度和寬度尺寸，使車體更加緊湊。車體的運行中心為兩隨動輪與車體中心線交匯處。驅動輪采用直徑350mm的聚氨酯包膠驅動單元。運行功率為5Kw。車體能達到的最大速度為60m/min，拐彎或是接近停車站點時30m/min。車體的主要結構見圖3所示。

2 激光導航叉車的導航系統

本項目中叉車使用專用激光測量傳感器，該傳感器使用紅外波段低能量脈沖式激光，且不使用傳統的點式光源的光路，激光的光路發散，可保證在任何情況下均不會對人眼造成傷害，該傳感器使用“測距+測角”的測量算法，使用專用處理計算位置信息，即保證了系統的測量速度，又提高了測量的可靠性和精度。在AGV行駛過程中，車上的激光檢測掃描頭不斷地掃描周圍環境，只要掃描到3個或3個以上的反光支柱即可根據它們的坐標值以及各塊反射支柱相對于車體縱向軸的方位角，并由控制器算出車體在全局坐標系中的當前X、Y坐標和當前行駛方向與該坐標系X軸的正向夾角，實現其準確定位。如圖4所示激光頭與反光板。

3 激光導航叉車的門架傾斜油缸設計

本項目中激光導航叉車承載的機器人規格分別為3噸、1.4噸、0.8噸、0.5噸等，重心離貨叉根部距離為700mm。整體需要提升的高度為900mm，所以門架的設計需要按最大承載3噸進行設計，行程按1 000mm設計。此門架的設計難點為傾斜油缸的設計（如圖5所示），傾斜油缸在LGV中的門架中主要作用通過后傾防止貨物在搬運的過程途中滑落，提高LGV在搬運過程中的穩定性，現將其受力分析及油缸結構尺寸設計原理敘述如下：

（1）由于貨物的中心距離貨叉根部700mm，鑒于貨叉靴的尺寸并根據強度計算，貨叉選用寬125mm*厚50mm*長度為1 200mm，材料為33MnCrTiB。根據懸臂梁結構的計算公司得出：

（4）由于門架底部鉸點固定，傾斜油缸支座的位置是固定的，所以根據其傾斜角度算出傾斜油缸活塞桿的行程。

4 結束語

本次為國內某企業機器人生產線設計的激光導航式叉車已經得到了成功應用，設備運行穩定，并且由于其強大的柔性化和搬運能力，整體提高了該企業的整個生產效率，得到了客戶的認可。圖7為激光導航式叉車正在搬運機器人。