基于全向底盤的前移式叉車AGV應(yīng)用研究

文/張貽弓

前言

現(xiàn)在的運(yùn)輸業(yè)及物流業(yè)中，貨品的搬運(yùn)一般由叉車完成，現(xiàn)在的叉車多為人工式，即由工人操縱叉車的運(yùn)行及叉車上貨叉的舉升動(dòng)作和下降動(dòng)作，進(jìn)而完成搬運(yùn)作業(yè)。隨著AGV的快速興起，人們寄希望于AGV車完成無人駕駛的搬運(yùn)功能?，F(xiàn)有的AGV叉車都是為了實(shí)現(xiàn)某種功能，通過購買叉車改造而成。按照用途劃分，屬于貨叉提升型AGV[1]。而購買的叉車都有人工操作臺(tái)，導(dǎo)致整個(gè)的AGV叉車體積較大，不適用于密集型的自動(dòng)化倉儲(chǔ)運(yùn)輸系統(tǒng)或者自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中。并且，現(xiàn)有的AGV叉車由于為單舵輪驅(qū)動(dòng)形式[2]，不能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)彎半徑太大，不具備全向行駛功能[1]，因此不可采用橫移的方式取放貨物，而供AGV行駛的巷道和轉(zhuǎn)彎空間都相當(dāng)狹窄，因此無法應(yīng)用于狹窄環(huán)境。

并且，現(xiàn)有電動(dòng)堆高叉車AGV只能適用于單一托盤，不能適用于托盤種類多的項(xiàng)目，項(xiàng)目適用性較差。

基于全向底盤的前移式叉車AGV克服了以上缺點(diǎn)，其全向底盤結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

全向底盤結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑只有車身對(duì)角線長度的一半，能夠巧妙地適應(yīng)狹窄的巷道以及狹窄的轉(zhuǎn)彎空間，并且具備全向行駛功能，能夠采用橫移的方式在巷道內(nèi)取放貨物。

此外，通過在底盤的前端設(shè)有兩個(gè)主動(dòng)萬向輪，主動(dòng)萬向輪上的行走輪和驅(qū)動(dòng)輪上的行走輪能夠同時(shí)主動(dòng)轉(zhuǎn)向，以完成叉車的轉(zhuǎn)向操作，且此時(shí)的轉(zhuǎn)向操作包括叉車的原地360°轉(zhuǎn)向，使叉車能夠在更狹小的空間完成搬運(yùn)作業(yè)，靈活性高。此外，通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)主動(dòng)萬向輪呈等腰三角形分布，在需要驅(qū)動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車轉(zhuǎn)向時(shí)，將兩個(gè)主動(dòng)萬向輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度一致即可，方便了對(duì)兩個(gè)主動(dòng)萬向輪的調(diào)整。最后，通過只設(shè)置一個(gè)能夠主動(dòng)行走的驅(qū)動(dòng)輪，在驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)主動(dòng)萬向輪不主動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，能夠穩(wěn)定完成叉車的直線行走功能，保證了叉車的搬運(yùn)效率。

圖1

1.前移式貨叉結(jié)構(gòu)分析

前移貨叉結(jié)構(gòu)主要有四部分組成，即門架、貨叉架、齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)，通過連接件或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。

前移貨叉機(jī)構(gòu)通過齒輪齒條或者絲杠結(jié)構(gòu)配合伺服電機(jī)的傳動(dòng)形式代替現(xiàn)有前移式叉車產(chǎn)品的液壓頂升機(jī)構(gòu)，對(duì)比優(yōu)勢如下：

（1）行程可控；可停靠于任意行程；

（2）精度高，控制性能優(yōu)，定位精準(zhǔn)；

（3）傳動(dòng)效率高，穩(wěn)定性好；

（4）通過在兩個(gè)車架側(cè)板的相對(duì)的內(nèi)面分別設(shè)置有貫通式的導(dǎo)向軌道，并且采用齒輪齒條的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)形式，在相同體積的情況下可以使前移機(jī)構(gòu)達(dá)到更大的前移行程，使車架的結(jié)構(gòu)更加緊湊，可以減小占用空間，提高靈活性，可以適用于更狹小的操作空間；

（5）前移式貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)置，可適用于多種類型托盤（如田字形托盤、川字型托盤等），貨叉寬間距設(shè)計(jì)，可使用多種規(guī)格托盤的取放，且具有較高的穩(wěn)定性。

2.在某日化品行業(yè)的應(yīng)用案例介紹

在有限的項(xiàng)目空間下，為了給客戶節(jié)約空間、減少成本，設(shè)計(jì)的高度密集化項(xiàng)目，該項(xiàng)目為了實(shí)現(xiàn)最大化的充分利用，某些作業(yè)通道十分狹窄，甚至只有2m寬度。

因適應(yīng)項(xiàng)目需求，該AGV叉車具備全向行駛功能，在針對(duì)狹窄的項(xiàng)目應(yīng)用環(huán)境時(shí)，可采用橫移的方式取放貨物，解決了窄巷道內(nèi)普通叉車因轉(zhuǎn)彎半徑較大而無法應(yīng)用的弊端，并且節(jié)約了空間，能夠靈活適用于密集化項(xiàng)目，大大的為客戶節(jié)省了成本，具體如下：

在窄巷道取貨時(shí)，由于位置狹窄，但是由于轉(zhuǎn)彎半徑小，可以實(shí)現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn)，從而快速精準(zhǔn)的完成取放貨工作；

在窄巷道取貨時(shí)，由于位置狹窄，無法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以提前在相應(yīng)的巷道外旋轉(zhuǎn)，再利用橫移功能到取貨口，完成取放貨，并且由于具有橫移功能，在小車轉(zhuǎn)換路線時(shí)能夠減小旋轉(zhuǎn)次數(shù)，提高使用效率，為客戶帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

該項(xiàng)目中可使用托盤種類眾多，如圖2所示，由于貨叉內(nèi)側(cè)間距較大，可以滿足托盤種類眾多的需求。

3.結(jié)束語

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)此日化品行業(yè)項(xiàng)目，并且此日化品行業(yè)項(xiàng)目對(duì)于設(shè)計(jì)有極高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，通過分析多個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行效果顯著。

（1）全向底盤結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑只有車身對(duì)角線長度的一半，能夠巧妙地適應(yīng)狹窄的巷道，以及狹窄的轉(zhuǎn)彎空間，進(jìn)行原地旋轉(zhuǎn)，節(jié)省項(xiàng)目空間，節(jié)省成本。

圖2

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（2）具備全向行駛功能，能夠采用橫移的方式在巷道內(nèi)取放貨物。在小車轉(zhuǎn)換路線時(shí)能夠減小旋轉(zhuǎn)次數(shù)，提高使用效率，為客戶帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）通過齒輪齒條或者絲杠結(jié)構(gòu)配合伺服電機(jī)的傳動(dòng)形式，行程可控；可?？坑谌我庑谐獭⒕雀?，控制性能優(yōu)，定位精準(zhǔn)、傳動(dòng)效率高，穩(wěn)定性好。

（4）通過在兩個(gè)車架側(cè)板的相對(duì)的內(nèi)面分別設(shè)置有貫通式的導(dǎo)向軌道，并且采用齒輪齒條的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)形式，在相同體積的情況下可以使前移機(jī)構(gòu)達(dá)到更大的前移行程，使車架的結(jié)構(gòu)更加緊湊，可以減小占用空間，提高靈活性，可以適用于更狹小的操作空間；

（5）前移式貨叉機(jī)構(gòu)的設(shè)置，可適用于多種類型托盤（如田字形托盤、川字型托盤等），貨叉寬間距設(shè)計(jì)較大，可使用多種規(guī)格托盤的取放，且具有較高的穩(wěn)定性。