一种应用微输送单元的柔性传送系统

尹力涵 武新涛 张磊 刘畅 徐兵

摘 要：为解决传统输送带无法灵活多变和新型AGV小车无法连续长久的输送问题，本文在传统输送带和AGV小車原型的基础上，设计了一种结合传统的可伸长输送带和AGV小车的新型输送小车，并以此为基础设计了一套柔性传送系统。该传送系统更具灵活性，适用于现场条件复杂的环境，可大大降低人工成本，提高传送效率，并保证物料输送的连贯性，使工厂等场所的物料运输更加便利。

关键词：可伸长传送带;AGV小车;柔性;微输送单元;传送系统

中图分类号：TH165    文献标志码：A    文章编号：1003-5168（2022）7-0037-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.008

Abstract： In order to solve the traditional conveyer belt can't flexible and new type of AGV car can't continuous long transportation problem， in this paper， on the basis of the traditional belt and AGV car prototype， we design a combined with the traditional can elongate conveyor belt and AGV car of new car， and on this basis， design a set of flexible transmission system. The transmission system is more flexible， suitable for complex site conditions， can greatly reduce labor costs， improve transmission efficiency， and ensure the continuity of material transport， so that factories and other places of material transport more convenient.

Keywords： extendable conveyor belt; AGV car; flexible; micro conveying unit; transmission system

0 引言

物料的装卸搬运是物流过程中发生频率高、耗时长、费用高的作业活动[1]。物料输送技术是物流技术与装备中的重要组成部分[2]。传送带广泛应用于运输、电力、冶金、建材等行业，是工业生产中常见的控制设备之一[3]。带式输送线具有运输量大、运输距离远、效率高等特点，被广泛地应用于运输生产中[4]。传统方式主要通过人力与轨道铺设的方式对物料进行输送，但工业现场环境复杂、障碍区间时变，常常需要重新规划和调整传送路径，人力和轨道铺设的方式无疑成本较高，效率较低[5]。随着自动化物流系统、柔性制造系统（FMS）、自动化立体化仓库等的发展，自动导引车系统（Automated Guided Vehicle System，AGVS）作为物流系统和柔性制造系统中的关键子系统，得到越来越多的应用[6]。自动导引车系统AGVS是指由自动导引车AGV和地面导引系统组成的、进行物料搬运作业的光机电信息技术一体化的系统[7]。现有技术中虽然有通过AGV小车进行物料传输的方式，但物料输送缺乏连贯性和整体性。为解决上述问题，设计了一种柔性传送系统，该系统由数个特殊AGV小车作微输送单元组成一条柔性线路，从而实现多个微输送单元的自由拼接，相比于传统的输送方式，该产品更具灵活性，适用于现场条件复杂的环境，可大大降低人工成本，提高传送效率，并保证物料输送的连贯性。

1 总体结构简介

本设计中用于柔性传送系统的微输送单元主要由小车车体和可伸缩二级传送带组成。小车车体包括安装移动机构的底座、旋转平台和控制小车移动和检测的电控板，小车车体的主要作用是让小车到达指定位置。可伸缩二级传送带包括双层伸缩装置、对接机构，其中对接机构又包括可伸缩漏斗和夹紧机构，可伸缩二级传送带的主要作用是让两个小车直接形成连接从而可以运输物料和通电。微输送单元的整体结构如图1所示。

2 工作原理

柔性传送系统包括上位机和微输送单元。上位机用于对环境进行障碍地图建模，并计算出规避障碍物到达目的地的最短路径;基于微输送单元的传送范围将最短路径分解为由多个微输送单元组成的传送路径，控制对应的各微输送单元移动到指定的位置，并发送指令使各微输送单元调整姿态和第二传送带的伸出长度，将各微输送单元依次通过对接机构对接。

应用微输送单元的柔性传送系统，通过设置底座和旋转平台，可以对安装在旋转平台上的双层伸缩装置的位置和姿态进行调整。通过将双层伸缩装置设置为包括固定的第一传送带和可伸缩的第二传送带，可以调整整个微输送单元的传送范围。通过设置对接机构，可以通过可伸缩漏斗的伸缩和夹紧机构的夹紧，将相邻微输送单元对接，使物料能够从第一台微输送单元的第二传送带经漏斗落入另一台微输送单元的第一传送带上，从而实现多个微输送单元的自由拼接，进而为实现柔性传送路径提供可能性。相比于传统的输送方式，本设计更具灵活性，适用于现场条件复杂的环境，可大大降低人工成本，提高传送效率，并保证物料输送的连贯性（见图2）。

3 装置介绍

3.1 小车部分

小车部分包括底座、旋转平台、电控板和移动机构。

3.1.1 底座和旋转机构。底座底部安装有带动其移动的移动机构;旋转平台，安装在底座上，旋转平台与底座构成旋转结构;旋转平台包括底板和步进电机，步进电机用于带动底板旋转，进而对安装在旋转平台上的双层伸缩装置姿态进行调整，如图3和图4所示。

3.1.2 移动机构。移动机构采用麦克纳姆轮（见图5），麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。麦克纳姆轮被安装在底座上，在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便地实现全方位移动功能。

3.1.3 电控板和上位机控制的地图路径规划。电控板里面含有控制小车移动和检测小车位置的电控部分。

采用一种删除边的算法来求解k次短路径问题;实例仿真证明了改进的A*（A-Star）算法的可行性，通过与其他求解k次短路径问题的算法进行对比，证明删除边的算法简单、可行[8]。

3.2 可伸缩二级传送带部分

可伸缩二级传送带部分包括双层伸缩装置和对接机构，其中对接机构又包括可伸缩漏斗和夹紧机构。

3.2.1 双层伸缩装置。双层伸缩装置安装在旋转平台上，包括固定的第一传送带和可活动的传送机构。传送机构包括第二传送带和用于控制其伸缩的驱动机构。

驱动机构主要包括驱动电机。驱动电机的输出轴上连接有丝杠，丝杠上安装有滑块组，滑块组与第二传送带连接。驱动电机启动时，驱动丝杠带动滑块组移动，从而带动第二传送带整体移动。当第二传送带一侧伸出时，与第一传送带共同组成一条长度可调节的传送平台（见图6）。

3.2.2 对接机构。对接机构包括可伸缩漏斗和夹紧机构。可伸缩漏斗安装在第二传送带的伸出侧，并随第二传送带移动;可伸缩漏斗包括上层漏斗与下层漏斗，上层漏斗与下层漏斗之间通过伸长机构连接。夹紧机构安装在第一传送带上方远离可伸缩漏斗的一侧，用于夹紧相邻微输送单元中的可伸缩漏斗;夹紧机构包括两个电动伸缩杆和分别与其连接的两个夹紧部，两个电动伸缩杆用于带动两个夹紧部对向移动，对下层漏斗进行夹紧;当两个夹紧部对向移动时，其间的距离缩短，从而夹紧下层漏斗。

下层漏斗上安装有导电金属片，夹紧部上设置有与导电金属片匹配的导电接头，导电接头与导电金属片接触时，形成电线通路。当可伸缩漏斗设置为圆形时，导电金属片设置为两个半圆形金属片，导电接头可设置为与其贴合接触的金属片。

4 结语

笔者设计的应用微输送单元的柔性传送系统通过将相邻微输送单元对接，使物料能够从第一台微输送单元的第二传送带经漏斗落入另一台微输送单元的第一传送带上，从而实现多个微输送单元的自由拼接。相比于传统的输送方式，本设计更具灵活性，适用于现场条件复杂的环境，可大大降低人工成本，提高传送效率，并保证物料输送的连贯性[9]。调试表明，该系统能够满足搬运物料的设计目的，对提高生产效率具有较高的应用价值[10]。实际应用表明其工作稳定可靠、性能价格比较高。

參考文献：

[1] 徐欢，刘俏，车菲，等.搬运型AGV在物料输送系统中的应用[J].物流科技，2013，36（6）：80-82.

[2] 张小刚.物料输送技术与设备[J].黑龙江冶金，2013，33（2）：33-34.

[3] 李英辉，曲昀卿，崔成，等.传送带PLC控制系统设计[J].制造业自动化，2013，35（7）：128-129，143.

[4] 归超.基于带式输送机的物料输送线研究与开发[D].石家庄：河北科技大学，2016.

[5] 马丽萍，孙义学.PLC在物料输送系统中的应用[J].陕西科技大学学报（自然科学版），2010，28（2）：158-160.

[6] 孙奇.AGV系统路径规划技术研究[D].杭州：浙江大学，2012.

[7] 张正义.AGV技术发展综述[J].物流技术与应用，2005（7）：67-73.

[8] 李伟光，苏霞.基于改进A*算法的AGV路径规划[J].现代制造工程，2015（10）：33-36.

[9] 王欣.搬运机器人在钻杆生产线物料输送系统中的应用[J].工业仪表与自动化装置，2014（3）：82-84.

[10] 骆经备.基于PLC与步进电机的自动弯管机设计[J].机电工程，2006（8）：39-41.