激光導(dǎo)航叉車的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉俏

摘 要：文章介紹了一種新型的激光導(dǎo)航叉車的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，詳細(xì)闡述了叉車門架的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方案，目前本類型叉車已經(jīng)在國內(nèi)某機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線上進(jìn)行使用，使用效果滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：自動導(dǎo)引叉車；重載；激光導(dǎo)航；傾斜油缸

中圖分類號：F253.9 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一種物料搬運(yùn)設(shè)備，AGV上裝備有自動導(dǎo)引的導(dǎo)向系統(tǒng)，可以保障沿預(yù)定的路線自動行駛。其中基于配備激光導(dǎo)航的自動導(dǎo)引車習(xí)慣上被稱為LGV（Laser Guided Vehicle）。LGV中的激光導(dǎo)航叉車由于具有定位精度高、系統(tǒng)柔性好、運(yùn)行速度快等突出特點(diǎn)在自動化倉庫、煙草行業(yè)及其它工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。由于傳統(tǒng)式激光導(dǎo)航叉車都是根據(jù)現(xiàn)有市場上的整體式叉車進(jìn)行改造，無法滿足非標(biāo)生產(chǎn)線的使用要求。本文將詳細(xì)介紹一種新型自主研發(fā)的激光式導(dǎo)航叉車，并在國內(nèi)某生產(chǎn)廠商的機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線上得到應(yīng)用。

1 激光導(dǎo)航叉車的總體結(jié)構(gòu)

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

2 激光導(dǎo)航叉車的導(dǎo)航系統(tǒng)

本項(xiàng)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(tǒng)的點(diǎn)式光源的光路，激光的光路發(fā)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(jì)算位置信息，即保證了系統(tǒng)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(huán)境，只要掃描到3個(gè)或3個(gè)以上的反光支柱即可根據(jù)它們的坐標(biāo)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(biāo)系中的當(dāng)前X、Y坐標(biāo)和當(dāng)前行駛方向與該坐標(biāo)系X軸的正向夾角，實(shí)現(xiàn)其準(zhǔn)確定位。如圖4所示激光頭與反光板。

3 激光導(dǎo)航叉車的門架傾斜油缸設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中激光導(dǎo)航叉車承載的機(jī)器人規(guī)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(shè)計(jì)需要按最大承載3噸進(jìn)行設(shè)計(jì)，行程按1 000mm設(shè)計(jì)。此門架的設(shè)計(jì)難點(diǎn)為傾斜油缸的設(shè)計(jì)（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(yùn)的過程途中滑落，提高LGV在搬運(yùn)過程中的穩(wěn)定性，現(xiàn)將其受力分析及油缸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)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(jù)強(qiáng)度計(jì)算，貨叉選用寬125mm*厚50mm*長度為1 200mm，材料為33MnCrTiB。根據(jù)懸臂梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算公司得出：

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

4 結(jié)束語

本次為國內(nèi)某企業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的激光導(dǎo)航式叉車已經(jīng)得到了成功應(yīng)用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，并且由于其強(qiáng)大的柔性化和搬運(yùn)能力，整體提高了該企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)效率，得到了客戶的認(rèn)可。圖7為激光導(dǎo)航式叉車正在搬運(yùn)機(jī)器人。