CN107783538A - 一种移动机器人接驳泊位的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种移动机器人接驳泊位的设计方法，该接驳泊位包括U型骨架、气缸、顶升机构、磁条、磁感应开关、电磁阀、耦合定位装置和接近开关，该设计方法是通过耦合定位装置的结构设计辅助电气控制，实现AGV定位精度与上下料机器人抓取精度的有效接驳，其中气缸、顶升机构及磁性开关完成载板升降到位动作，耦合定位装置采用凸出和凹进的锥体方案，实现载板的精确定位，接近开关检测载板是否落位，骨架起支撑作用。本发明解决了AGV低定位精度指标与上下料工业机器人抓取所需高精度要求的匹配问题，设计简捷，且稳定可靠。

Description

一种移动机器人接驳泊位的设计方法

技术领域

本发明属于机电一体化领域，特别涉及一种移动机器人接驳泊位的设计方法。

背景技术

AGV因其灵活性逐步取代人工周转，目前在车间物流得到广泛应用，它具体工作方式灵活、工作效率高、易于与其他设备接驳等优点。但由于AGV自身定位精度问题使其在高精度作业行业应用受到制约，通常AGV的自身定位精度仅为分米级，当其上下游的设备需要更高的定位精度时，AGV往往难以满足要求。例如在机床上下料机器人物料的自动周转过程中，上下料机器人抓取精度在±1mm以下，与AGV仅能达到的分米级差距较大，因此当采用AGV作为车间物流载体时，不能直接满足上下料机器人的抓起精度要求，影响了车间物流的运转，造成自动化生产效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种移动机器人接驳泊位的设计方法，有效提升了AGV的定位精度，解决了AGV定位精度与上下料机器人抓取精度的匹配问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种移动机器人接驳泊位的设计方法，包括如下步骤：

步骤一、接驳泊位设有延伸到接驳泊位外的磁条，所述磁条引导AGV行走；

步骤二、接驳泊位设有多个气缸、多个顶升机构和一个电磁阀，上位机向所述电磁阀发送升起指令，电磁阀控制所述气缸，气缸带动顶升机构升起，顶升机构将AGV上的载板升起；

步骤三、气缸上设有磁感应开关，气缸升起到位，所述磁感应开关向上位机发送气缸升起到位信号，上位机收到气缸升起到位信号后命令AGV退出接驳泊位；

步骤四、上位机向电磁阀发送下降指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构下降，顶升机构将载板放置在接驳泊位的骨架上，接驳泊位和载板通过耦合定位装置实现定位，骨架上设有接近开关，所述接近开关向上位机发送载板落位到位信号，上位机收到载板落位到位信号后，命令上下料机器人抓取载板；

步骤五、载板加工完成后，上位机命令上下料机器人放回载板，上位机向电磁阀发送升起指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构升起，气缸上的磁感应开关向上位机发送气缸升起到位信号，上位机收到气缸升起到位信号后，命令AGV进入接驳泊位；

步骤六、上位机向电磁阀发送下降指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构下降，顶升机构将载板放置在AGV上，AGV上设有位置传感器，位置传感器检测到载板到位信号，向上位机发送载板到位信号，上位机收到载板到位信号后，命令AGV退出接驳泊位。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤一中接驳泊位的骨架为U型，便于AGV进出及接驳。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤二中接驳泊位设有四个气缸和四个顶升机构，一个电磁阀分四个气路实现对四个气缸进行控制，每个气缸带动一个顶升结构。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中耦合定位装置为锥体结构。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中接驳泊位的耦合定位装置为耦合定位销，载板的耦合定位装置为耦合定位槽。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中耦合定位装置采用40Cr钢，加工精度不大于±0.02mm，配合精度不大于±0.1mm。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中接驳泊位设有四个耦合定位装置，位于骨架接触载板的表面；载板设有四个耦合定位装置，位于载板接触骨架的表面。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中接驳泊位设有两个接近开关，位于骨架与载板接触的表面。

上述移动机器人接驳泊位的设计方法，所述步骤四中接驳泊位的U型骨架两边各设有两个耦合定位装置。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明在接驳泊位和载板上均设有耦合定位装置，大幅提升了载板由AGV转移到接驳泊位时的定位精度，满足了后续上下料机器人的抓取要求，提升了车间物流的运转效率，提高了自动化水平；

(2)本发明中的耦合定位装置采用锥体结构，其形状简单，加工材料常见，且稳定可靠，在载板转移过程中，通过重力实现载板和接驳泊位耦合定位销的自动定位，方法简单实用有效；

(3)本发明接驳泊位设有磁条，通过磁条引导AGV进入接驳泊位，能够将AGV的定位精度由自身的±10cm提升为±5cm，便于耦合定位销实现最终的高精度定位；

(4)本发明采用了U型骨架，同时在骨架上设有接近开关，能够自动检测载板落位情况；采用一个电磁阀分四路对四个气缸进行控制，降低了设备复杂度。

附图说明

图1为接驳泊位结构示意图；

图2为接驳泊位的耦合定位销的结构示意图；

图3为载板的耦合定位槽的结构示意图；

图4为AGV进入接驳泊位进料流程图；

图5为AGV进入接驳泊位出料流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

图1为接驳泊位结构示意图，图2为接驳泊位的耦合定位销的结构示意图，图3为载板的耦合定位槽的结构示意图；接驳泊位主要包括骨架4、耦合定位销1、顶升机构2、接近开关3、气缸5、电磁阀6；耦合定位销1包括凸出锥体7、螺纹沉槽8，其中螺纹沉槽8用于耦合定位销1与骨架4的连接；图1和图2分别为AGV进入接驳泊位进料和出料流程图。

接驳泊位的骨架4整体呈U型，骨架4采用铸铁材料，提高了整体接驳泊位的结构强度，外包喷塑钣金；骨架4上设有4个气缸5和4个顶升机构2，每个气缸5带动一个顶升机构2，4个气缸5分别位于U型骨架4的两边，通过气缸5带动顶升机构2实现载板的顶升；在U型泊位上面还设有两个接近开关3，两个接近开关3分别位于U型骨架4的两边，处于U型骨架4与载板接触的表面，接近开关3用于检测载板是否到位；在U型骨架4接触载板的表面设有4个耦合定位销1，耦合定位销1如图2所示，分别位于U型骨架4的两边，耦合定位销1为凸出锥体结构；在载板接触U型骨架4的表面设有4个耦合定位槽，耦合定位槽如图3所示，耦合定位槽的位置分布与U型骨架4两边的耦合定位销1相同，耦合定位槽为凹进锥体结构；耦合定位销1和耦合定位槽匹配使用，实现了载板的精确落位，定位精度不大于±0.1mm，最终达到与上下料机器人实现对接的要求。

图4为AGV进入接驳泊位进料流程图，AGV进入接驳泊位进料流程及接驳泊位的具体设计方法如下：

步骤一、接驳泊位设有延伸到接驳泊位外的磁条，磁条引导AGV行走，AGV即自动导引运输车。本实施例接驳泊位内地面贴一段1.5m的磁条延伸到接驳泊位外，AGV底部安装有高精度传感器，当负载载板的AGV到达磁条附近，自动搜索磁条并沿磁条行走，AGV自身定位精度是±10cm，通过磁条导引后精度达到±5cm，AGV在进入泊位前的指定位置向上位机发送到位指令；

步骤二、本实施例中接驳泊位设有4个气缸5和一个电磁阀6，一个电磁阀6分四个气路实现对气缸5进行控制；负载载板的AGV到达接驳泊位前的指定地点后与上位机通信，向上位机发送AGV到位指令，上位机收到AGV到位后，检测是否收到气缸5下降到位信号或接驳泊位气缸5处于落位状态，如上位机未收到气缸5下降到位指令且气缸5不处于落位状态，上位机向接驳泊位电磁阀6发送下降指令，电磁阀6控制气缸5排气，气缸5带动顶升机构2下降到位，气缸4上的磁感应开关向上位机发送下降到位信号；当上位机收到气缸5下降到位信号或接驳泊位气缸5处于落位状态后，上位机向AGV发送进入接驳泊位指令；

步骤三、负载载板的AGV进入接驳泊位，AGV向上位机发送进入接驳泊位到位指令；上位机收到AGV进入接驳泊位到位指令后，向电磁阀6发出升起指令，电磁阀6接收上位机指令后控制气缸5进气，气缸5带动顶升机构2升起，顶升机构2将AGV上的载板升起，气缸5升起到位后，磁感应开关向上位机发送气缸5升起到位信号；

步骤四、上位机收到气缸5升起到位信号后，上位机向AGV发出退出接驳泊位指令，AGV收到退出接驳泊位指令后，退出接驳泊位，然后向上位机发送退出状态信号；

步骤五、上位机收到AGV退出状态信号后，上位机向电磁阀6发送下降指令，电磁阀6控制气缸5排气，气缸5带动顶升机构2下降，顶升机构2下降过程中，U型骨架4表面设置的4个耦合定位销1的凸出锥体7进入载板的耦合定位槽中，载板继续下降时，依靠载板重力实现准确定位；耦合定位销和耦合定位槽均采用40Cr钢，加工精度不大于±0.02mm，配合精度不大于±0.1mm；

步骤六、接驳泊位的U型骨架4上设有两个接近开关3，分别位于骨架4的两边接触载板的表面，接近开关3通过检测金属物质接近范围判断载板是否落位到位；接近开关3检测到载板落位到位信号后，向上位机发送载板落位到位信号，上位机收到载板落位到位信号后，将抓取载板指令发送给上下料机器人，上下料机器人抓取载板。

图5为AGV进入接驳泊位出料流程图，AGV进入接驳泊位出料流程及接驳泊位的具体设计方法为：

步骤一、载板上的零件加工完成后，上位机命令上下料机器人将载板放回接驳泊位，上位机向电磁阀6发送升起指令，电磁阀6控制气缸5进气，气缸5带动顶升结构2升起，顶升机构2带动载板升起，气缸5升起到位后，气缸5上的磁感应开关向上位机发送气缸5升起到位信号；

步骤二、上位机收到气缸5升起到位信号后，向空载AGV发送指令，命令空载AGV进入接驳泊位的指定位置，空载AGV根据该指令进入接驳泊位指定位置后，向上位机发送进入接驳泊位到位指令；

步骤三、上位机收到空载AGV发送的进入接驳泊位到位指令后，向电磁阀6发送下降指令；电磁阀6收到上位机发送的下降指令，控制气缸5排气，气缸5带动顶升机构2下降，在下降的过程中顶升机构将载板放置在AGV上，AGV上设有位置传感器，位置传感器检测到载板到位信号，向上位机发送载板落位到位；

步骤四、上位机收到载板落位到位信号后，向AGV发出退出接驳泊位指令，AGV收到退出接驳泊位指令后退出接驳泊位。

本发明的优点是稳定可靠、定位精度高，AGV自身定位精度是±10cm，通过磁条导引精度达到±5cm，而上下料机器人抓取精度至少在±1mm以下，通过本发明的移动机器人接驳泊位的设计方法，实现载板定位精度是±0.1mm，成功将AGV的定位精度±10cm实现到上下料机器人抓取所需精度±0.1mm，设计工作量较少，且稳定可靠，随着AGV车在车间物流的大量应用，预期将有很大潜在市场价值。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、接驳泊位设有延伸到接驳泊位外的磁条，所述磁条引导AGV行走；

步骤二、接驳泊位设有多个气缸、多个顶升机构和一个电磁阀，上位机向所述电磁阀发送升起指令，电磁阀控制所述气缸，气缸带动顶升机构升起，顶升机构将AGV上的载板升起；

步骤三、气缸上设有磁感应开关，气缸升起到位，所述磁感应开关向上位机发送气缸升起到位信号，上位机收到气缸升起到位信号后命令AGV退出接驳泊位；

步骤四、上位机向电磁阀发送下降指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构下降，顶升机构将载板放置在接驳泊位的骨架上，接驳泊位和载板通过耦合定位装置实现定位，骨架上设有接近开关，所述接近开关向上位机发送载板落位到位信号，上位机收到载板落位到位信号后，命令上下料机器人抓取载板；

步骤五、载板加工完成后，上位机命令上下料机器人放回载板，上位机向电磁阀发送升起指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构升起，气缸上的磁感应开关向上位机发送气缸升起到位信号，上位机收到气缸升起到位信号后，命令AGV进入接驳泊位；

步骤六、上位机向电磁阀发送下降指令，电磁阀控制气缸，气缸带动顶升机构下降，顶升机构将载板放置在AGV上，AGV上设有位置传感器，位置传感器检测到载板到位信号，向上位机发送载板到位信号，上位机收到载板到位信号后，命令AGV退出接驳泊位。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中接驳泊位的骨架为U型，便于AGV进出及接驳。

3.根据权利要求1所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤二中接驳泊位设有四个气缸和四个顶升机构，一个电磁阀分四个气路实现对四个气缸进行控制，每个气缸带动一个顶升结构。

4.根据权利要求1所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中耦合定位装置为锥体结构。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中接驳泊位的耦合定位装置为耦合定位销，载板的耦合定位装置为耦合定位槽。

6.根据权利要求1-4之一所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中耦合定位装置采用40Cr钢，加工精度不大于±0.02mm，配合精度不大于±0.1mm。

7.根据权利要求1-4之一所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中接驳泊位设有四个耦合定位装置，位于骨架接触载板的表面；载板设有四个耦合定位装置，位于载板接触骨架的表面。

8.根据权利要求1-4之一所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中接驳泊位设有两个接近开关，位于骨架与载板接触的表面。

9.根据权利要求2所述的一种移动机器人接驳泊位的设计方法，其特征在于：所述步骤四中接驳泊位的U型骨架两边各设有两个耦合定位装置。