淺談電動叉車自動化設計改造

范貝貝

摘要：隨著現代科技的發展，對智能管理和積累工具的需求越來越大。將自制叉車改裝為智能AGV已成為現代趨勢。如何將自制叉車變成更智能的自動堆垛機，使其成為現代研究的領先指標，在此基礎上，從叉車整機改造特點、硬件改造、軟件控制三個方面對改造方案進行了分析。

關鍵詞：叉車;AGV;自動化;改造

引言

隨著中國工業發展，智能生產圍繞國家發展，對智能交通的需求逐年增加。叉車類型是在現有叉車的基礎上對系統進行自動化改造，有電磁、光學等自動檢測裝置。根據基本操作模式，可以到指定地點自動化作業。

1改造方案整體介紹

將傳統叉車改造為智能化運輸設備，整個改造過程基于圖1的改造原理進行描述。

傳統的電動叉車（包括托盤車和堆垛機）通常包括三個功能：方向盤、轉向驅動和叉車控制。轉向和行走操作由電機驅動，叉車操作由液壓泵控制驅動。在手動模式下，駕駛員控制車輛和方向盤的運動，使用方向盤控制貨叉的運動，主要檢查汽車的運動速度、軌道和貨叉的位置。

要實現電動叉車的自動化、智能化改裝，我們需要從以下兩個組成部分著手：（1）增加控制板、導航系統、安全保護系統、自動充電系統、貨叉設備和檢測設備。（2）改裝驅動系統、轉向系統、貨叉放置系統、手動/自動操作系統等。

導航控制系統是叉車控制系統的核心，包括導航算法、控制邏輯和通信/IO。安全系統、叉車安裝設備、檢測設備用于確定駕駛員的車輛位置和車輛狀況，是自動叉車最重要的參數。 車輛的前三個部分，行走、轉向和前叉，需要動力來適應汽車導航控制系統的運行。一般電驅動、電磁閥和電磁比例閥都有觸點，或者，使用模擬 I/O 鏈接。

2 改造方案實施介紹

2.1 導航系統

目前市場上應用最廣泛的激光導航系統是激光導航系統，分為使用反射器的激光導航和SLAM激光導航，使用顯示器將激光掃描儀插入叉車，激光掃描儀隨汽車360°旋轉并發射旋轉激光束。車道上安裝了許多展示裝置。顯示屏顯示要觸發的激光束，控制器根據顯示的激光束角度和顯示位置計算車輛坐標，以激活控制器以檢測正確的激光旋轉。SLAM激光導航也稱為自動導航，即使在不熟悉的地方也能自動操作它，并根據邊界激光掃描儀比較地圖和數據，以確定車輛在地圖上的坐標，以確保準確導航。

2.2 行走驅動

移動驅動的改裝往往是通過重新安裝具有通訊功能的驅動來完成的，多采用CAN通訊方式。控制系統通過CAN總線與行人驅動器進行通信，控制器發出移動（包括前進/后退）和是否制動的驅動命令。驅動器實時收集數據信息，例如以公里為單位的汽車速度，然后將其返回給控制器。

2.3 轉向驅動

汽車便攜式車輛往往已經具備運行電力和控制電動轉向的能力。對于汽車的這一部分，您需要做的就是切換到具有連接或控制 IO 能力的驅動程序（或控制器），然后添加新的角連接器用于旋轉角度。控制器向方向盤發送轉向指令，方向盤將數據轉成特定角度，駕駛員實時返回轉向角度。叉車的其他部分使用液壓手動轉向車，因為方向盤是由手動方向盤（或液壓系統）驅動的，沒有電氣控制，添加了手動操作操作。有兩種轉換選項。一個用于動力轉向，另一個用于液壓電子控制系統的開發。方向盤通常由梯子電動驅動以轉動方向盤。對電控液壓系統的修改需要對原始液壓系統進行修改，由方向盤構成的轉向液壓調節系統取代了機器的精密液壓控制系統，自動控制精度高。

2.4 貨物監測系統

叉車AGV的一個重要功能是貨物的搬運和包裝。要準確取貨，需要在激光旋轉中增加第二個定位（高清攝像頭），以確保車輛到達正確位置并正確對齊貨物。貨叉配備了一個傳感器，可以檢測貨物的存在，及時將信息發送給上級控制器。為保證產品安全，必須增加性能限制或光電限制，以防止負載撞到叉根。

2.5 手 / 自動操作系統改造

手動叉車的操作手柄通常由電動機驅動，由液壓系統直接操作。自動化切換后，操作手柄首先要與控制系統進行交互，控制系統判斷是否響應手柄的操作要求，并識別兩種操作系統控制方式：手動和自動。

2.6 安全防護系統

安全保護系統廣泛用于檢測和響應叉車操作過程中的危險。響應是直接作用于電驅動、電動轉向、前叉三部分，強制停止車輛運行的一種方式，并且不能關閉轉向控制系統。安全系統通常包括三個級別的保護，一級保護是使用安裝在車身前部和后部的安全激光掃描儀從一定距離掃描物體，當外部對象出現在范圍中間時，該信息將返回給控制器。第二個保護裝置安裝在車輛安全限制附近，當安全限制接觸到人或物體時，控制器直接發出停止命令。第三，車輛的急停按鈕旁邊還安裝了急停按鈕，一旦發生危險情況，人可以直接抓住急停按鈕，直接使車輛停止，還可以添加照明系統和語音系統等警告設備，以提高機器安全性。

2.7 自動充電系統

AGV充電具備手動充電和自動充電。自動充電系統有三種類型：上置式、下置式和側置式，這意味著充電裝置安裝在車身的頂部、底部和側面。當 AGV 電量耗盡并需要充電時，它會通過與上層系統的無線連接請求充電。中控系統指示AGV呼叫充電區，AVV通過無線通訊和自動充電傳輸信息，確保充電過程安全和效率，當前市場系統使用非常有效和可靠的接觸電刷。無線充電技術是一種新型的技術，但是目前只適用于小功率電器充電。

結語

電動叉車實現電動驅動、電動轉向、電動舉升等功能的自動化設備，只有滿足這些條件才能進行更改。本文介紹的轉換程序是一種相對便宜的新系統，可以顯著節省自動化生產中的中小企業（SME）。

參考文獻：

[1]朱利，劉前鋒.淺談電動叉車自動化設計改造[J].現代制造技術與裝備，2020，56（09）：77-78.

[2]安遠.自動電動叉車設計與路徑規劃研究[D].西安理工大學，2021.