一种高精度的AGV驱动转向一体化装置及其控制方法制造方法及图纸

一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，包括驱动模块和独立转向模块，所述驱动模块包括驱动轮、行走电机和旋转变压器，所述一体化装置还包括传动模块，所述传动模块包括支撑座和二级减速机构，所述支承座上安装独立转向模块。转向减速机与转向电机竖直平行安装，极大的降低了独立转向模块与地面的高度，降低了AGV车对路面平整度的要求；以及提供一种高精度AGV驱动转向一体化控制方法。本发明专利技术提供一种灵活性良好、简化结构、稳定性较好、易于控制的高精度AGV驱动转向一体化装置及其控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的AGV驱动转向一体化装置及其控制方法
本专利技术属于自动化运输装备领域，具体是一种高精度的AGV驱动转向一体化装置及其控制方法，实现AGV的转向和速度的控制。
技术介绍
自动导引车(AGV,Automatedguidedvehicle)在非结构化的环境中具有自动驾驶的功能，其已经成为自动化物流运输系统和柔性制造系统的关键设备。因此，AGV在电子产品装配、汽车制造、物流等行业的需求在国内呈现爆发式增长，拥有广阔的发展前景。驱动转向一体化装置是AGV系统的核心部件，传统的AGV驱动系统包括单轮驱动方式和差速驱动方式。单轮驱动方式的AGV有一个单轮驱动单元包含转向部分，两个从动轮一般为不能转向的固定轮，这种结构转弯半径大。差速驱动方式的AGV是通过安装左右两个对称的驱动电机的速度差进行转向控制，控制比较繁琐，在高速情况下容易出现速度偏离，使AGV失控。所以差速驱动方式的AGV不能满足自由度高与大载荷的运输场景。目前，行业市场上也有全方位的驱动系统，且具有载重量大、自由度高的特点。在中国专利上，公开了一些全方位驱动的装置与方法。如授权公开号为CN103895695A的“舵轮驱动装置”，转向电机距地面的高度较小，在平整度不好的复杂路面环境下，转向电机有与地面摩擦的风险，甚至损坏电机。如果使用大功率的转向电机或者使用更大减速比的减速机，则转向电机与地面的高度则会更小。另外，该装置是通过转向电机的小齿轮旋转带动大齿轮旋转，大齿轮通过转向支架带动驱动轮轮轴，从而使驱动轮总成转向。这种方式设计的驱动装置。存在驱动电机在转向过程中与转向电机发生碰撞的风险。又如授权公开号为CN202542387U的“多轮系移动机器人转向同步系统”，在驱动支架上安装旋转编码器，将旋转编码器的转轴端部与固定大齿轮啮合的转角小齿轮连接。由于编码器检测的是转向电机经减速之后的速度，使得通过齿轮传动安装角度反馈传感器的方式，一方面，会使使旋转编码器反馈信号误差变大，影响AGV行驶过程的稳定性，严重时会导致在设定位置附件徘徊的现象；另一方面，用于控制电机的有效编码器分辨率会下降。这类的驱动装置的转向电机同样的距离地面高度小，在有凹凸的路面情况下，转向电机会与地面摩擦，甚至损坏电机。此外，该设计使用三相交流感应电机，需使用复杂的驱动器，同时不能满足在重载情况下起动力矩，无法满足高精度的行车轨迹的情况。
技术实现思路
为了克服已有AGV驱动装置的灵活性较差、结构复杂、不易控制的不足，本专利技术提供一种灵活性良好、简化结构、稳定性较好、易于控制的高精度的AGV驱动转向一体化装置及其控制方法。为了解决上述技术问题本专利技术提供如下的技术方案：一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，包括驱动模块和独立转向模块，所述驱动模块包括驱动轮、行走电机和旋转变压器，所述一体化装置还包括传动模块，所述传动模块包括支撑座和二级减速机构，所述二级减速机构包括传动大齿轮和齿轴，所述齿轴可安装在所述支撑座内，所述齿轴上固定安装所述传动大齿轮，所述齿轴设有外齿，所述外齿与驱动轮的内齿圈啮合；所述行走电机的输出轴上安装传动小齿轮，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮啮合，所述支承座上安装独立转向模块。进一步，所述独立转向模块包括支撑板、回转支撑轴承、转向电机、减速机和转向齿轮；所述支撑板固定在支撑座上，所述回转支撑轴承包括内圈和外圈，内圈与支撑板固定连接，外圈设有与AGV机架固定的齿轮，所述转向电机承倒立状态，输出轴与减速机输入轴平行放置，电机输出轴和减速机输入轴之间通过链轮和皮带连接，所述减速机固定在支撑板下方，减速机的输出轴穿过支撑板与转向齿轮同轴安装，所述转向齿轮与回转支撑轴承外圈齿轮啮合。再进一步，所述行走电机采用无刷伺服电机，采用旋转变压器作为行走电机的速度反馈传感器。更进一步，所述转向电机为直流无刷伺服电机，所述转向电机与减速机竖直平行放置并通过链轮和皮带传动。所述转向电机的轴上安装绝对值编码器。所述支撑座上面放置有两个独立的限位开关。所述行走电机集成入所述驱动轮内，所述旋转变压器集成在行走电机后轴上；所述支撑座内安装第一支撑轴承和第二支撑轴承，所述齿轴装在所述第一支撑轴承和第二支撑轴承上。所述驱动模块还包括电磁制动器，所述安装电磁制动器安装在行走电机输出轴的前端。所述内圈固定在支撑板上，所述支撑板上固定安装两个独立的限位开关，所述支撑板下安装磁导航传感器，这是优选的一种方案；本专利技术控制方式不限于磁导航方式，其他的如激光导航，视觉导航也适用本专利技术。一种高精度的AGV驱动转向一体化控制方法，包括以下步骤：步骤1：系统上电，打开电磁制动器；步骤2：伺服驱动器控制行走的无刷伺服电机，电机带动减速箱体中的两级减速机构，进而使驱动轮运动；与行走电机后轴直连的旋转变压器将电机的速度信息反馈至驱动器，驱动器通过闭环的速度反馈，进而控制伺服驱动器做电机的速度控制，使驱动轮做前后运动；步骤:3：转向模块通过绝对位置编码器直接读取当前位置信息以判断当前转向模块的角度位置；步骤4：导航传感器时刻检测当前路径的位置信息，控制器根据当前路径信息与目标位置信息的偏差情况做一个自抗扰的运动控制算法，得到转向电机的输出量；步骤5：转向电机通过驱动器做闭环的位置控制，电机带动链轮，链轮带动减速机，减速机通过转向齿轮与回转支撑轴承外圈齿轮的啮合进而带动回转支撑轴承外圈运动，最终实现驱动轮的转向。绝对值编码器可以实时读取当前转向的角度信息；步骤6：当转向的幅度大于两个安全限位开关限定的范围，就会触发限位开关输出限位信号，转向电机停止转向；步骤7：当行走停止，电磁制动器抱闸，进而防止行走电机运动，出现溜坡的现象。本专利技术的技术构思为：通过行走电机给传动模块提供动力，传动模块输出端连接驱动轮，利用支撑座腔体内二级减速结构，增大输出扭矩，驱动AGV运动；并将速度反馈信号量传送给控制器，实现AGV的速度控制；利用与行走电机直连的旋转变压器作为反馈传感器，能有效地抗震且稳定性更好；通过独立转向模块，实现AGV的全方位运动，且使用转向电机与减速机垂直且平行放置，极大的降低了整个独立转向模块的高度；同时，转向电机和减速机通过链轮传动，增加一级减速，增加转向模块的驱动能力；利用与转向电机直连的绝对值编码器反馈，增加转向角度反馈信号的精度，减少齿轮传送导致的齿隙误差，防止因角度控制误差而导致设备在设定位置附近来回摆动的现象；绝对值编码器断电也能保留位置信息的特点，可以保证AGV系统上电也能直接读出当前驱动轮的位置角度，使用户直接就能知道驱动轮的当前角度位置，方便用户控制方向；采用两个限位开关限制转向的角度，提高系统的安全性。这种改进的全方位的驱动方式，结构紧凑，行走、转向控制简单，灵活性高，驱动力强可以实现AGV重载情况下的高自由度运动。速度、角度反馈单元直接与行走电机和转向电机相连，反馈信号精确，减少齿轮传送导致的齿隙误差。独立转向模块高度的降低，使AGV可以在更加复杂的工况下运行。本专利技术的有益效果主要表现在：1.转向减速机与转向电机竖直平行安装，极大的降低了独立转向模块与地面的高度，降低了AGV车对路面平整度的要求，使驱动轮适用于更复杂的地面环境；同时，电机和减速机通过链轮与皮带传动，增加一级减速，加大了转向模块的驱动能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，包括驱动模块和独立转向模块，所述驱动模块包括行走电机、驱动轮与旋转变压器，其特征在于：所述一体化装置还包括传动模块，所述传动模块包括支撑座和二级减速机构，所述二级减速机构包括传动大齿轮和齿轴，所述齿轴可转动地安装在所述支撑座内，所述齿轴上固定安装所述传动大齿轮，所述齿轴设有外齿，所述外齿与驱动轮的内齿圈啮合；所述驱动电机的输出轴上安装传动小齿轮，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮啮合，所述支承座上安装所述独立转向模块。

【技术特征摘要】
1.一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，包括驱动模块和独立转向模块，所述驱动模块包括行走电机、驱动轮与旋转变压器，其特征在于：所述一体化装置还包括传动模块，所述传动模块包括支撑座和二级减速机构，所述二级减速机构包括传动大齿轮和齿轴，所述齿轴可转动地安装在所述支撑座内，所述齿轴上固定安装所述传动大齿轮，所述齿轴设有外齿，所述外齿与驱动轮的内齿圈啮合；所述驱动电机的输出轴上安装传动小齿轮，所述传动小齿轮与所述传动大齿轮啮合，所述支承座上安装所述独立转向模块。2.如权利要求1所述的一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，其特征在于：所述独立转向模块包括支撑板、回转支撑轴承、转向电机、减速机和转向齿轮；所述支撑板固定在支撑座上，所述回转支撑轴承包括内圈和外圈，内圈与支撑板固定连接，外圈设有与AGV机架固定的齿轮，所述转向电机承倒立状态，输出轴与减速机输入轴平行放置，电机输出轴和减速机输入轴之间通过链轮和皮带连接，所述转角减速机固定在支撑板下方，减速机的输出轴穿过支撑板与转向齿轮同轴安装，所述转向齿轮与回转支撑轴承外圈齿轮啮合。3.如权利要求1或2所述的一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，其特征在于：所述行走电机采用无刷伺服电机，采用旋转变压器作为行走电机的速度反馈传感器。4.如权利要求2所述的一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，其特征在于：所述转向电机为直流无刷伺服电机，所述转向电机与减速机竖直平行放置并通过链轮和皮带传动。5.如权利要求2所述的一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，其特征在于：所述转向电机的轴上安装绝对值编码器。6.如权利要求1或2所述的一种高精度的AGV驱动转向一体化装置，其特征在于：所述支撑座上面放置有两个独立的限位开关。7.如权利要求1或2所述的一种高精度的AGV...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢科新，林叶贵，
申请(专利权)人：浙江同筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33