專利名稱：一種高位揀選車的重心自主平衡裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高位揀選車的重心自主平衡技術，包括可動配重機構和控制系統。
背景技術：
隨著土地資源的日趨緊張，集中式高位立體倉庫不斷增多。高位揀選車是立體倉庫中實現人工揀選和堆放貨物的一種必不可少的搬運車輛。高位揀選車的最大起升高度可達9 - 10米，由于其作業效率高、成本低等特點，在立體倉庫的揀選作業中應用越來越
^^ ο高位揀選車在多數情況下行駛于立體倉庫貨架之間的狹窄巷道中，因此車輛應具有良好的機動性能，即車輛具有比較小的轉彎半徑，能夠自如地穿梭于倉庫的各個巷道，實現高效率作業。這就要求高位揀選車的車體結構盡量小巧緊湊，從而保證車輛具有比較小的轉彎半徑。但受貨物起升高度較高、行駛速度的變化、貨物裝載的不平衡等因素的影響， 高位揀選車的穩定性相對較弱，易發生傾翻事故。為了保證高位揀選車的穩定性，現行的技術是在車體上放置一個足夠大的靜止的配重，來抵抗車輛行駛或作業時貨物自重、慣性力等因素引起的傾覆力矩。但是隨著貨物裝載情況及車輛的作業狀態(加速、減速及轉彎等)的不同，傾覆力矩大小和方向也會有所不同。因此，該靜止的配重需要足夠大才能抵御各工況下不同方向的傾覆。這就直接導致了車體結構的龐大，從而影響車輛的機動性。此外，整車自重的增加導致了能耗的增加。目前，國內外重心自主平衡技術方面的研究只局限在兩輪機器人上，如利用閉環極點配置和自適應控制算法等，設計主輔兩個控制器實現柔性兩輪自平衡機器人系統的運動控制；利用紅外傳感替代傳統三儀(傾角儀、加速度計、陀螺儀)進行姿態檢測，利用增量式PID控制的DSP控制算法實現兩輪直立式機器人的自平衡控制等，在高位揀選車上還缺乏相應的重心自主平衡技術的研究和應用。
發明內容
為克服現有技術上的不足，本發明提供一種高位揀選車的重心自主平衡裝置，目的在于使高位揀選車的配重變輕，車體體積更小，運行更靈活，車輛重心及運行狀態可隨時調整，保證車輛運行的穩定和安全。本發明的技術方案如下一種高位揀選車的重心自主平衡裝置，其包括可動配重機構和控制系統，可動配重機構由配重機構底座(401)、設置在配重機構底座(401)上的縱向運動機構、與縱向運動機構連接的橫向運動機構以及固定在橫向運動機構上且固定在高位揀選車的底盤上的配重裝置組成，其中縱向運動機構和橫向運動機構的兩條直線導軌 (402、416)成90度自下而上兩層交叉設置；控制系統由分別安裝在高位揀選車的車輪輪軸上的多個壓力傳感器和控制器(10)組成；控制器(10)包含有配重移動控制單元和車輛行駛狀態控制單元。
上述縱向運動機構包括相互連接的縱向步進電機(409 )、縱向滾珠絲杠(404 )、和縱向直線導軌(402)，縱向直線導軌(402)通過縱向導軌滑塊(403)連接所述橫向運動機構；縱向滾珠絲杠(404)分別通過縱向絲杠螺母(405)和縱向絲杠螺母安裝座(406)連接所述橫向運動機構，縱向直線導軌(402)端部位置設置有縱向微動限位開關(4四)。上述橫向運動機構設置在橫向運動機構安裝座(415)上，包括有橫向步進電機 (423)、橫向滾珠絲杠(418)、橫向直線導軌(416)；橫向直線導軌(416)通過橫向導軌滑塊 (417)與所述配重裝置連接，橫向滾珠絲杠(418)通過橫向絲杠螺母(419)、橫向絲杠螺母安裝座(420)連接所述配重裝置；
上述配重裝置包括配重箱安裝板(427)和配重箱(4 )。本發明通過采取以上技術方案，可以隨時檢測到車輪輪軸載荷比是否符合設定的標準，在不符合設定標準的情況下由控制器的配重移動控制單元啟動步進電機對配重箱進行縱向和橫向移動，以調整車輛的重心。在配重箱到達極限位置后各車輪輪軸的載荷比仍然達不到設定的標準時，控制器的車輛行駛狀態控制單元可對車輛的速度、加速度及車輪轉向角進行限制調整，以減小車輛的慣性力和離心力，保證車輛運行的穩定和安全。由于使用可移動的配重箱，與傳統的靜配重相比，重量大為減輕，車輛體積變小，運行更靈活，節省能耗，也提高了工作效率。
圖1為可動配重機構的結構示意圖2為重心自主平衡技術在高位揀選車上的應用示意圖。圖中 1一底盤單元，2—門架系統，3—可升降操作臺，4一可動配重機構，5— 驅動輪，6—左后輪，7—右后輪，8—貨物，9一駕駛員，10—控制器，401—配重機構底座，402—縱向直線導軌，416—橫向直線導軌，403—縱向導軌滑塊，417—橫向導軌滑塊，404—縱向滾珠絲杠，418—橫向滾珠絲杠，405—縱向絲杠螺母，419 一橫向絲杠螺母，406—縱向絲杠螺母安裝座，420—橫向絲杠螺母安裝座，407—縱向前端絲杠支撐座， 421—橫向前端絲杠支撐座，408—縱向后端絲杠支撐座，422—橫向后端絲杠支撐座，409— 縱向步進電機，423—橫向步進電機，410—縱向微型行星齒輪減速器，424—橫向微型行星齒輪減速器，411一縱向減速器安裝座，425—橫向減速器安裝座，412—主動同步帶輪， 413—從動同步帶輪，414一同步帶，415—橫向運動機構安裝座，似6—聯軸器，427—配重箱安裝板，4 一配重箱，4 一縱向微動限位開關，430—橫向微動限位開關。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步詳細說明。參見圖1，可動配重機構由配重機構底座401、縱向運動機構、橫向運動機構和配重裝置組成，其中縱向運動機構和橫向運動機構的直線導軌402、416成90度上下兩層交叉設置。參見圖2，高位揀選車主要由底盤單元1、門架系統2和可升降操作臺3組成，工作過程中包含有貨物8和駕駛員9，車輪包括驅動輪5、左后輪6和右后輪7，在底盤單元1的下方設置有可動配重機構4，在底盤單元1的上方設置有控制器10。
下面對本發明的具體實施方式
予以描述
首先，在高位揀選車的底盤單元1上設置一個可動配重機構4，可動配重機構4包括有配重機構底座401、縱向運動機構、橫向運動機構和配重裝置，其中縱向運動機構和橫向運動機構的兩條直線導軌402、416成90度上下兩層交叉設置。縱向運動機構包括有縱向步進電機409、縱向微型行星齒輪減速器410、縱向減速器安裝座411、主動同步帶輪412、從動同步帶輪413、同步帶414、縱向前端絲杠支撐座407、 縱向絲杠螺母405、縱向絲杠螺母安裝座406、縱向滾珠絲杠404、縱向后端絲杠支撐座408、 縱向直線導軌402、縱向導軌滑塊403、縱向微動限位開關429。縱向運動機構設置在配重機構底座401上，配重機構底座401通過螺栓固定在高位揀選車的底盤上。橫向運動機構包括有橫向步進電機423、橫向微型行星齒輪減速器424、橫向減速器安裝座425、橫向前端絲杠支撐座421、橫向絲杠螺母419、橫向絲杠螺母安裝座420、橫向滾珠絲杠418、橫向后端絲杠支撐座422、橫向直線導軌416、橫向導軌滑塊417、橫向微動限位開關430。橫向運動機構安裝座415通過螺栓與縱向絲杠螺母安裝座406和縱向導軌滑塊 403進行連接。配重裝置包括有配重箱安裝板427和配重箱428。配重箱安裝板427通過螺栓與橫向絲杠螺母安裝座420和橫向導軌滑塊417進行連接。上述步驟完成后，再在高位揀選車的車體上設置控制系統，控制系統由壓力傳感器和控制器10組成，壓力傳感器分別安裝在高位揀選車的3個車輪輪軸上，控制器10包含有配重移動控制單元和車輛行駛狀態控制單元。然后，利用壓力傳感器對高位揀選車的各車輪輪軸的載荷進行檢測，并將檢測數據傳輸給控制系統的控制器10。當3個車輪輪軸的載荷比超過設定標準時，控制器的配重移動控制單元啟動兩臺步進電機409、423驅動配重箱4 進行縱向和橫向移動，調整高位揀選車的重心。當配重箱4 到達微動限位開關似9、430后，如果各車輪輪軸的載荷比依然達不到設定標準時，控制器10的車輛行駛狀態控制單元即對高位揀選車的速度、加速度和車輪轉向角進行限制調整，以減小車輛的慣性力和離心力，使車輛運行狀態保持穩定。以上對本發明的基本原理、主要特征和優點作了描述。本領域的普通技術人員應該知道，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特征的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發明范圍內或在等同于本發明的范圍內的改變均被本發明包含。
權利要求
1.高位揀選車的重心自主平衡裝置，其特征在于包括可動配重機構和控制系統，可動配重機構由配重機構底座(401)、設置在配重機構底座(401)上的縱向運動機構、與縱向運動機構連接的橫向運動機構以及固定在橫向運動機構上的配重裝置組成，其中縱向運動機構和橫向運動機構的兩條直線導軌(402、416)成90度自下而上兩層交叉設置；控制系統由分別安裝在高位揀選車的車輪輪軸上的多個壓力傳感器和控制器(10)組成；控制器 (10)包含有配重移動控制單元和車輛行駛狀態控制單元。
2.根據權利要求1所述的高位揀選車的重心自主平衡裝置，其特征在于，所述縱向運動機構包括相互連接的縱向步進電機(409 )、縱向滾珠絲杠(404 )、和縱向直線導軌(402 )， 縱向直線導軌(402)通過縱向導軌滑塊(403)連接所述橫向運動機構；縱向滾珠絲杠(404) 分別通過縱向絲杠螺母(405)和縱向絲杠螺母安裝座(406)連接所述橫向運動機構，縱向直線導軌(402)端部位置設置有縱向微動限位開關(4四)。
3.根據權利要求1或2所述的高位揀選車的重心自主平衡裝置，其特征在于，所述橫向運動機構設置在橫向運動機構安裝座(415 )上，包括有橫向步進電機(423 )、橫向滾珠絲杠 (418)、橫向直線導軌(416);橫向直線導軌(416)通過橫向導軌滑塊(417)與所述配重裝置連接，橫向滾珠絲杠(418)通過橫向絲杠螺母(419)、橫向絲杠螺母安裝座(420)連接所述配重裝置。
4.根據權利要求3所述的高位揀選車的重心自主平衡裝置，其特征在于，所述配重裝置包括配重箱安裝板(427)和配重箱(4 )。
全文摘要
本發明公開了一種高位揀選車的重心自主平衡裝置，包括可動配重機構和控制系統。可動配重機構由配重機構底座、縱向運動機構、橫向運動機構和配重裝置組成；控制系統由多個壓力傳感器和控制器組成；控制器包含有配重移動控制單元和車輛行駛狀態控制單元。本發明通過壓力傳感器來檢測車輛各車輪的載荷信號并將載荷信號傳輸給控制器，當各車輪的載荷比值超過設定的標準時，控制器即啟動步進電機對車輛的配重箱進行相應的移動；在配重箱達到極限位置后仍不能滿足車輛整體重心平衡的要求時，控制器會對車輛的速度、加速度、轉向角進行調整，以保證車輛運行的穩定和安全。本發明解決了傳統的高位揀選車靜配重過重、體積過大及穩定性較差等問題。
文檔編號B66F9/075GK102358600SQ20111023767
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者付超, 王義強 申請人:浙江大學寧波理工學院