Agv驅動轉向一體化裝置的制造方法
【專利摘要】一種AGV驅動轉向一體化裝置，包括驅動模塊和獨立轉向模塊，驅動模塊包括驅動電機和驅動輪，一體化裝置還包括傳動模塊，傳動模塊包括支撐座和二級減速機構，二級減速機構包括傳動大齒輪和齒軸，齒軸可轉動地安裝在支撐座內，齒軸上固定安裝傳動大齒輪，齒軸設有外齒，外齒與驅動輪的內齒圈嚙合；驅動輪內安裝薄壁軸承，薄壁軸承的內圈固定安裝在支撐座上，薄壁軸承的外圈固定在帶有內齒圈的驅動輪上；驅動電機的輸出軸上安裝傳動小齒輪，傳動小齒輪與傳動大齒輪嚙合，支承座上安裝獨立轉向模塊。本實用新型提供一種簡化結構、減少體積、靈活性良好的AGV驅動轉向一體化裝置。
【專利說明】
AGV驅動轉向一體化裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于自動化運輸裝備領域，具體是一種AGV驅動轉向一體化裝置，實現AGV的速度和轉向角度的控制。
【背景技術】
[0002]AGV自動引導車，Automated Guided Vehicle是自動化物流運輸系統和柔性制造系統的關鍵設備，在非結構化的環境中具有自動駕駛的功能。隨著經濟技術的發展，我國的機械加工、汽車制造、電子產品裝配、物流、煙草等企業也逐步開始應用AGV，并呈現出爆發式的增長。
[0003 ]驅動轉向一體化裝置是AGV系統的核心部件，傳統的AGV驅動系統包括單輪驅動方式和差速驅動方式。單輪驅動AGV具有一個帶轉向功能的單輪驅動單元，兩個從動輪一般為非轉向的固定輪，這種結構轉彎半徑大。差速驅動AGV通過左右對稱安裝的兩個驅動電機的速度差進行轉向控制，控制復雜，在高速情況下容易出現速度偏離，導致AGV失控。因此這種差速驅動方式不能滿足大載荷和自由度較高的運輸場景。
[0004]目前，行業市場上也有全方位的驅動系統，且具有自由度高、載重量大的特點。中國專利也公開了一些全方位驅動的裝置和方法。如授權公開號為CN103895695A的“舵輪驅動裝置”，轉向電機的小齒輪旋轉帶動大齒輪旋轉，大齒輪通過轉向支架帶動驅動輪輪軸，從而使驅動輪總成轉向。通過這種方式設計的驅動裝置，存在驅動電機在轉向過程中與轉向電機發生碰撞的風險。另外，轉向電機距地面的高度較小，因此在平整度不好的復雜路面環境下，轉向電機有與地面摩擦的風險，甚至損壞電機。如果使用大功率的轉向電機或者使用更大減速比的減速機，則轉向電機與地面的高度則會更小。又如授權公開號為CN202542387U的“多輪系移動機器人轉向同步系統”，在驅動支架上安裝旋轉編碼器，旋轉編碼器的轉軸端部連接與固定大齒輪嚙合的轉角小齒輪。這種通過齒輪傳動安裝角度反饋傳感器的方式，由于編碼器檢測的是轉向電機經減速之后的速度，因此用于控制電機的有效編碼器分辨率會下降；另一方面，齒輪傳送導致的齒隙誤差，使旋轉編碼器反饋信號誤差變大，影響AGV行駛過程中的穩定性，甚至會出現在設定位置附近來回擺動的現象；同樣的，轉向電機距地面的高度較小，因此在平整度不好的復雜路面環境下，轉向電機有與地面摩擦的風險，甚至損壞電機。如果使用大功率的轉向電機或者使用更大減速比的減速機，則轉向電機與地面的高度則會更小；另外，該設計采用三相交流感應電機，所需的驅動器復雜，需要電流轉換，在重載情況下不能滿足較大的起動力矩，且控制精度不高，無法滿足行車軌跡精度較高的場合。又如授權公開號為CN103895495A的“用于自動引導運輸車的電機驅動輪總成”，這種立式的全方位驅動方式，驅動裝置結構設計不合理，所占高度較高，從而增加了AGV的整體高度，限制了AGV的應用范圍。又如授權公開號為CN104986036A的“AGV舵輪驅動系統模塊”，速度反饋單元通過聯動軸與傳動單元相連，傳動單元與驅動輪相連，這樣多級傳送導致反饋信號偏差較大。另外，這種驅動方式，結構復雜，系統組件較多，維護難度較大。
【發明內容】
[0005]為了克服已有AGV驅動裝置的結構復雜、體積較大、靈活性較差的不足，本實用新型提供一種簡化結構、減少體積、靈活性良好的AGV驅動轉向一體化裝置。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]一種AGV驅動轉向一體化裝置，包括驅動模塊和獨立轉向模塊，所述驅動模塊包括驅動電機和驅動輪，所述一體化裝置還包括傳動模塊，所述傳動模塊包括支撐座和二級減速機構，所述二級減速機構包括傳動大齒輪和齒軸，所述齒軸可轉動地安裝在所述支撐座內，所述齒軸上固定安裝所述傳動大齒輪，所述齒軸設有外齒，所述外齒與驅動輪的內齒圈嚙合;所述驅動輪內安裝薄壁軸承，所述薄壁軸承的內圈固定安裝在支撐座上，所述薄壁軸承的外圈固定在帶有內齒圈的驅動輪上;所述驅動電機的輸出軸上安裝傳動小齒輪，所述傳動小齒輪與所述傳動大齒輪嚙合，所述支承座上安裝所述獨立轉向模塊。
[0008]進一步，所述驅動電機集成入所述驅動輪內。
[0009]再進一步，所述支撐座內安裝第一支撐軸承和第二支撐軸承，所述齒軸套裝在所述第一支撐軸承和第二支撐軸承上。
[0010]再進一步，所述獨立轉向模塊包括支撐板、回轉支撐軸承、轉向電機、轉角減速機和轉向齒輪;所述支撐板固定在支撐座上，所述回轉支撐軸承包括內圈和外圈，內圈與支撐板固定連接，外圈設有與AGV機架固定的齒輪，所述轉向電機套設在轉角減速機的水平輸入端，所述轉角減速機固定在支撐板下方，轉角減速機的輸出軸穿過支撐板與轉向齒輪同軸安裝，所述轉向齒輪與回轉支撐軸承外圈齒輪嚙合。
[0011]所述驅動電機為直流伺服電機。
[0012]所述驅動模塊還包括電磁制動器，所述驅動電機的輸出軸的前端安裝電磁制動器。
[0013]所述驅動電機的輸出軸的后端安裝速度反饋編碼器。
[0014]所述轉向電機的輸出軸上安裝角度反饋編碼器。
[0015]所述內圈固定在支撐板上，所述支撐板上固定安裝接近開關，所述接近開關擋塊安裝在所述回轉支撐軸承外圈的下端面。
[0016]所述支撐板上安裝磁導航傳感器。
[0017]本實用新型的技術構思為:通過驅動電機給傳動模塊提供動力，傳動模塊輸出端連接驅動輪，利用支撐座腔體內二級減速結構，增大輸出扭矩，驅動AGV運動;并將速度反饋信號量傳送給控制器，實現AGV的速度控制;通過獨立轉向模塊，實現AGV的全方位運動，且使用轉角減速機，降低了整個獨立轉向模塊的高度;利用與轉向電機同軸安裝的角度反饋編碼器，增加轉向角度反饋信號的精度;采用接近開關限制轉向的角度。這種全方位的驅動方式，結構緊湊，行走、轉向控制簡單，無需差速控制，驅動力能強可以實現AGV重載情況下的高自由度運動。速度、角度反饋單元直接與驅動電機和轉向電機相連，反饋信號精確，減少齒輪傳送導致的齒隙誤差。獨立轉向模塊高度的降低，使AGV可以在更加復雜的工況下運行。
[0018]本實用新型的有益效果主要表現在:1.整個裝置結構緊湊，減少了AGV的外形尺寸，擴大了 AGV車的適用范圍；通過轉角減速機使轉向電機水平安裝，極大的減少了獨立轉向模塊的高度，降低了 AGV車對路面平整度的要求，使AGV車運動更加靈活;減少鏈條機構，提高傳動效率，降低能耗;將電機集成入驅動輪，使得AGV空間更加緊湊；加上獨立轉向結構，無需差速控制，通過正反轉控制實現原地轉向、橫移等全方位動作。
[0019]2.速度角度反饋單元直接與驅動電機和轉向電機相連，反饋信號精確，減少齒輪傳送導致的齒隙誤差。防止因角度控制誤差而導致設備在設定位置附近來回擺動的現象。設備運動過程平穩，可以適用于不同的工況。
[0020]3.支撐座設計巧妙既起支撐作用，腔體內做二級減速設計又降低轉速增大扭矩，增加驅動裝置的行駛動力，實現AGV重載情況下的高自由度運動。
[0021]4.采用直流伺服電機，控制精度高，起動力矩大，驅動器簡單無需電流轉換，行走和轉向分別配置不同的驅動電機，使得這種全方位驅動方式控制更加簡單。
【附圖說明】
[0022]圖1本實用新型的正面結構示意圖。
[0023]圖2本實用新型的側面結構示意圖。
[0024]圖3本實用新型的內部剖面結構示意圖
[0025]圖中，I驅動電機2驅動輪3電磁制動器4傳動小齒輪5回轉支撐軸承51回轉支撐軸承內圈52回轉支撐軸承外圈齒輪6薄壁軸承7支撐座8內齒圈9速度反饋編碼器10傳動大齒輪11支撐軸承I 12支撐軸承2 13齒軸14支撐板15驅動電機輸出軸16轉角減速機17轉向電機18轉向齒輪19角度反饋編碼器20接近開關21接近開關擋塊。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0027]參照圖1?圖3，一種AGV驅動轉向一體化裝置，包括驅動模塊和獨立轉向模塊，所述驅動模塊包括驅動電機I和驅動輪2，所述一體化裝置還包括傳動模塊，所述傳動模塊包括支撐座7和二級減速機構，所述二級減速機構包括傳動大齒輪10和齒軸13，所述齒軸13可轉動地安裝在所述支撐座7內，所述齒軸10上固定安裝所述傳動大齒輪10，所述齒軸13設有外齒，所述外齒與驅動輪2的內齒圈8嚙合;所述驅動輪2內安裝薄壁軸承6，所述薄壁軸承6的內圈固定安裝在支撐座7上，所述薄壁軸承6的外圈固定在帶有內齒圈的驅動輪2上;所述驅動電機I的輸出軸上安裝傳動小齒輪4，所述傳動小齒輪4與所述傳動大齒輪嚙合，所述支承座7上安裝所述獨立轉向模塊。
[0028]進一步，所述驅動電機I集成入所述驅動輪2內。
[0029]再進一步，所述支撐座內安裝第一支撐軸承和第二支撐軸承，所述齒軸套裝在所述第一支撐軸承和第二支撐軸承上。
[0030]所述驅動模塊中，所述驅動電機I集成入驅動輪2內，驅動電機輸出軸15上配有傳動小齒輪4;所述的驅動電機I為直流伺服電機;所述驅動輪2內部裝有薄壁軸承6，該薄壁軸承6內壁固定在支撐座7凸臺上;所述驅動輪I內部還裝有內齒圈8。所述電磁制動器3同軸安裝在驅動電機I前端，通過螺絲固定在支撐座7上。當系統上電時，通過電磁感應原理剎車彈片彈出；當AGV駐車停車時，系統斷電，彈片閉合起到剎車的作用。
[0031]所述速度反饋模塊即在驅動電機后端，同軸安裝速度反饋編碼器9，反饋驅動輪的速度信號，以實現對AGV速度的精確控制。
[0032]所述傳動模塊包括支撐座7，支撐著整個AGV。所述的支撐座7腔體內設二級減速結構，包括傳動大齒輪10、第一支撐軸承11、第二支撐軸承12和齒軸13;傳動大齒輪10、第一支撐軸承U、第二支撐軸承12套設在齒軸13上;傳動動力由驅動電機I提供，通過驅動電機輸出軸15上的傳動小齒輪4與傳動大齒輪10相互嚙合，齒軸13與驅動輪內齒圈8相互嚙合，使傳動小齒輪4帶動傳動大齒輪10，傳動大齒輪10帶動齒軸13，齒軸13帶動驅動輪內齒圈8，進而使驅動輪2上的薄壁軸承6的內外壁相對運動，促使驅動輪2運動。第一支撐軸承11、第二支撐軸承12起支撐作用。
[0033]所述的獨立轉向模塊包括支撐板14、回轉支撐軸承5、轉向電機17、轉角減速機16和轉向齒輪18;所述支撐板14固定在支撐座7上，用于連接傳動模塊和獨立轉向模塊;所述回轉支撐軸承5包括可以相對運動的內圈52和外圈；內圈52與支撐板14固定連接，使驅動模塊、傳動模塊和獨立轉向模塊為相互固定的一個整體;外圈設有齒輪51，外圈齒輪51設有螺絲孔，與AGV機架未示出連接固定;所述轉向電機17套設在轉角減速機16的水平輸入端，使轉向電機17水平安裝;所述轉角減速機16固定在支撐板14下方，轉角減速機16輸出軸穿過支撐板14與轉向齒輪18同軸安裝;轉向齒輪18與回轉支撐軸承外圈齒輪51相互嚙合。當控制器控制AGV轉向時，由于回轉支撐軸承外圈齒輪51與AGV機架固定不動，轉向電機17經轉角減速機16減速增大力矩之后，使轉向齒輪18繞回轉支撐軸承外圈齒輪51運動，進而使得獨立轉向機構的支撐板14、回轉支撐軸承內圈52、轉向電機17、轉角減速機16及支撐座7、驅動輪2、驅動電機I隨著轉向齒輪18—起圍繞回轉支撐軸承外圈齒輪51轉動，實現AGV轉向，且驅動電機I和轉向電機17的相對位置始終固定不變。
[0034]所述角度反饋模塊即在轉向電機17后端，同軸安裝角度反饋編碼器19。當控制器設定要轉動的角度之后，角度反饋編碼器19記錄轉向的角度信號，并反饋給控制器，當反饋的角度信號和預設的轉動角度一致時，停止轉向。
[0035]通過控制器對驅動電機I和轉向電機17的控制，實現裝置同步前進、后退、原地轉向、橫移、斜移等全方位動作。
[0036]所述傳感器單元的接近開關20固定在支撐板14上，接近開關擋塊21安裝在回轉支撐軸承外圈下端面，開關信號傳送至控制器，限制轉向角度的范圍。
[0037]所述傳感器單元還包括磁導航傳感器(附圖中未畫出)，所述磁導航傳感器通過支架固定在支撐板上，輸出導航位置信號，并傳送至控制器。
[0038]上述實施例僅代表了本實用新型的一種實施方式，并不能理解為對本實用新型范圍的限制。應當指出的是在本領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干種變形設計，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種AGV驅動轉向一體化裝置，包括驅動模塊和獨立轉向模塊，所述驅動模塊包括驅動電機和驅動輪，其特征在于:所述一體化裝置還包括傳動模塊，所述傳動模塊包括支撐座和二級減速機構，所述二級減速機構包括傳動大齒輪和齒軸，所述齒軸可轉動地安裝在所述支撐座內，所述齒軸上固定安裝所述傳動大齒輪，所述齒軸設有外齒，所述外齒與驅動輪的內齒圈嚙合;所述驅動輪內安裝薄壁軸承，所述薄壁軸承的內圈固定安裝在支撐座上，所述薄壁軸承的外圈固定在帶有內齒圈的驅動輪上;所述驅動電機的輸出軸上安裝傳動小齒輪，所述傳動小齒輪與所述傳動大齒輪嚙合，所述支撐座上安裝所述獨立轉向模塊。2.如權利要求1所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述驅動電機集成入所述驅動輪內。3.如權利要求1或2所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述支撐座內安裝第一支撐軸承和第二支撐軸承，所述齒軸套裝在所述第一支撐軸承和第二支撐軸承上。4.如權利要求1或2所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述獨立轉向模塊包括支撐板、回轉支撐軸承、轉向電機、轉角減速機和轉向齒輪;所述支撐板固定在支撐座上，所述回轉支撐軸承包括內圈和外圈，內圈與支撐板固定連接，外圈設有與AGV機架固定的齒輪，所述轉向電機套設在轉角減速機的水平輸入端，所述轉角減速機固定在支撐板下方，轉角減速機的輸出軸穿過支撐板與轉向齒輪同軸安裝，所述轉向齒輪與回轉支撐軸承外圈齒輪嚙合。5.如權利要求1或2所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述驅動電機為直流伺服電機。6.如權利要求1或2所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述驅動模塊還包括電磁制動器，所述驅動電機的輸出軸的前端安裝電磁制動器。7.如權利要求6所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述驅動電機的輸出軸的后端安裝速度反饋編碼器。8.如權利要求4所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述轉向電機的輸出軸上安裝角度反饋編碼器。9.如權利要求4所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述內圈固定在支撐板上，所述支撐板上固定安裝接近開關，所述接近開關擋塊安裝在所述回轉支撐軸承外圈的下端面。10.如權利要求1或2所述的AGV驅動轉向一體化裝置，其特征在于:所述支撐板上安裝磁導航傳感器。
【文檔編號】B62D5/04GK205632110SQ201620293191
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】邢科新, 林葉貴, 張文安
【申請人】浙江同筑科技有限公司