基于全向底盘的前移式叉车AGV应用研究

文/张贻弓

前言

现在的运输业及物流业中，货品的搬运一般由叉车完成，现在的叉车多为人工式，即由工人操纵叉车的运行及叉车上货叉的举升动作和下降动作，进而完成搬运作业。随着AGV的快速兴起，人们寄希望于AGV车完成无人驾驶的搬运功能。现有的AGV叉车都是为了实现某种功能，通过购买叉车改造而成。按照用途划分，属于货叉提升型AGV[1]。而购买的叉车都有人工操作台，导致整个的AGV叉车体积较大，不适用于密集型的自动化仓储运输系统或者自动化生产系统中。并且，现有的AGV叉车由于为单舵轮驱动形式[2]，不能实现原地转向，转弯半径太大，不具备全向行驶功能[1]，因此不可采用横移的方式取放货物，而供AGV行驶的巷道和转弯空间都相当狭窄，因此无法应用于狭窄环境。

并且，现有电动堆高叉车AGV只能适用于单一托盘，不能适用于托盘种类多的项目，项目适用性较差。

基于全向底盘的前移式叉车AGV克服了以上缺点，其全向底盘结构，如图1所示。

全向底盘结构，转弯半径只有车身对角线长度的一半，能够巧妙地适应狭窄的巷道以及狭窄的转弯空间，并且具备全向行驶功能，能够采用横移的方式在巷道内取放货物。

此外，通过在底盘的前端设有两个主动万向轮，主动万向轮上的行走轮和驱动轮上的行走轮能够同时主动转向，以完成叉车的转向操作，且此时的转向操作包括叉车的原地360°转向，使叉车能够在更狭小的空间完成搬运作业，灵活性高。此外，通过设置驱动轮和两个主动万向轮呈等腰三角形分布，在需要驱动自动导引运输车转向时，将两个主动万向轮转动的角度一致即可，方便了对两个主动万向轮的调整。最后，通过只设置一个能够主动行走的驱动轮，在驱动轮和两个主动万向轮不主动转向时，能够稳定完成叉车的直线行走功能，保证了叉车的搬运效率。

图1

1.前移式货叉结构分析

前移货叉结构主要有四部分组成，即门架、货叉架、齿轮齿条传动机构、伺服电机，通过连接件或传动机构连接。

前移货叉机构通过齿轮齿条或者丝杠结构配合伺服电机的传动形式代替现有前移式叉车产品的液压顶升机构，对比优势如下：

（1）行程可控；可停靠于任意行程；

（2）精度高，控制性能优，定位精准；

（3）传动效率高，稳定性好；

（4）通过在两个车架侧板的相对的内面分别设置有贯通式的导向轨道，并且采用齿轮齿条的动力实现形式，在相同体积的情况下可以使前移机构达到更大的前移行程，使车架的结构更加紧凑，可以减小占用空间，提高灵活性，可以适用于更狭小的操作空间；

（5）前移式货叉机构的设置，可适用于多种类型托盘（如田字形托盘、川字型托盘等），货叉宽间距设计，可使用多种规格托盘的取放，且具有较高的稳定性。

2.在某日化品行业的应用案例介绍

在有限的项目空间下，为了给客户节约空间、减少成本，设计的高度密集化项目，该项目为了实现最大化的充分利用，某些作业通道十分狭窄，甚至只有2m宽度。

因适应项目需求，该AGV叉车具备全向行驶功能，在针对狭窄的项目应用环境时，可采用横移的方式取放货物，解决了窄巷道内普通叉车因转弯半径较大而无法应用的弊端，并且节约了空间，能够灵活适用于密集化项目，大大的为客户节省了成本，具体如下：

在窄巷道取货时，由于位置狭窄，但是由于转弯半径小，可以实现原地旋转，从而快速精准的完成取放货工作；

在窄巷道取货时，由于位置狭窄，无法进行旋转时，可以提前在相应的巷道外旋转，再利用横移功能到取货口，完成取放货，并且由于具有横移功能，在小车转换路线时能够减小旋转次数，提高使用效率，为客户带来更大的经济效益。

该项目中可使用托盘种类众多，如图2所示，由于货叉内侧间距较大，可以满足托盘种类众多的需求。

3.结束语

该设备已经应用于多个此日化品行业项目，并且此日化品行业项目对于设计有极高的标准和要求，通过分析多个项目运行经验，运行效果显著。

（1）全向底盘结构，转弯半径只有车身对角线长度的一半，能够巧妙地适应狭窄的巷道，以及狭窄的转弯空间，进行原地旋转，节省项目空间，节省成本。

图2

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（2）具备全向行驶功能，能够采用横移的方式在巷道内取放货物。在小车转换路线时能够减小旋转次数，提高使用效率，为客户带来更大的经济效益。

（3）通过齿轮齿条或者丝杠结构配合伺服电机的传动形式，行程可控；可停靠于任意行程、精度高，控制性能优，定位精准、传动效率高，稳定性好。

（4）通过在两个车架侧板的相对的内面分别设置有贯通式的导向轨道，并且采用齿轮齿条的动力实现形式，在相同体积的情况下可以使前移机构达到更大的前移行程，使车架的结构更加紧凑，可以减小占用空间，提高灵活性，可以适用于更狭小的操作空间；

（5）前移式货叉机构的设置，可适用于多种类型托盘（如田字形托盘、川字型托盘等），货叉宽间距设计较大，可使用多种规格托盘的取放，且具有较高的稳定性。