基于全向底盤的前移式叉車AGV應用研究

文/張貽弓

前言

現在的運輸業及物流業中，貨品的搬運一般由叉車完成，現在的叉車多為人工式，即由工人操縱叉車的運行及叉車上貨叉的舉升動作和下降動作，進而完成搬運作業。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功能?，F有的AGV叉車都是為了實現某種功能，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，導致整個的AGV叉車體積較大，不適用于密集型的自動化倉儲運輸系統或者自動化生產系統中。并且，現有的AGV叉車由于為單舵輪驅動形式[2]，不能實現原地轉向，轉彎半徑太大，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行駛的巷道和轉彎空間都相當狹窄，因此無法應用于狹窄環境。

并且，現有電動堆高叉車AGV只能適用于單一托盤，不能適用于托盤種類多的項目，項目適用性較差。

基于全向底盤的前移式叉車AGV克服了以上缺點，其全向底盤結構，如圖1所示。

全向底盤結構，轉彎半徑只有車身對角線長度的一半，能夠巧妙地適應狹窄的巷道以及狹窄的轉彎空間，并且具備全向行駛功能，能夠采用橫移的方式在巷道內取放貨物。

此外，通過在底盤的前端設有兩個主動萬向輪，主動萬向輪上的行走輪和驅動輪上的行走輪能夠同時主動轉向，以完成叉車的轉向操作，且此時的轉向操作包括叉車的原地360°轉向，使叉車能夠在更狹小的空間完成搬運作業，靈活性高。此外，通過設置驅動輪和兩個主動萬向輪呈等腰三角形分布，在需要驅動自動導引運輸車轉向時，將兩個主動萬向輪轉動的角度一致即可，方便了對兩個主動萬向輪的調整。最后，通過只設置一個能夠主動行走的驅動輪，在驅動輪和兩個主動萬向輪不主動轉向時，能夠穩定完成叉車的直線行走功能，保證了叉車的搬運效率。

圖1

1.前移式貨叉結構分析

前移貨叉結構主要有四部分組成，即門架、貨叉架、齒輪齒條傳動機構、伺服電機，通過連接件或傳動機構連接。

前移貨叉機構通過齒輪齒條或者絲杠結構配合伺服電機的傳動形式代替現有前移式叉車產品的液壓頂升機構，對比優勢如下：

（1）行程可控；可停靠于任意行程；

（2）精度高，控制性能優，定位精準；

（3）傳動效率高，穩定性好；

（4）通過在兩個車架側板的相對的內面分別設置有貫通式的導向軌道，并且采用齒輪齒條的動力實現形式，在相同體積的情況下可以使前移機構達到更大的前移行程，使車架的結構更加緊湊，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）前移式貨叉機構的設置，可適用于多種類型托盤（如田字形托盤、川字型托盤等），貨叉寬間距設計，可使用多種規格托盤的取放，且具有較高的穩定性。

2.在某日化品行業的應用案例介紹

在有限的項目空間下，為了給客戶節約空間、減少成本，設計的高度密集化項目，該項目為了實現最大化的充分利用，某些作業通道十分狹窄，甚至只有2m寬度。

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

在窄巷道取貨時，由于位置狹窄，但是由于轉彎半徑小，可以實現原地旋轉，從而快速精準的完成取放貨工作；

在窄巷道取貨時，由于位置狹窄，無法進行旋轉時，可以提前在相應的巷道外旋轉，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，在小車轉換路線時能夠減小旋轉次數，提高使用效率，為客戶帶來更大的經濟效益。

該項目中可使用托盤種類眾多，如圖2所示，由于貨叉內側間距較大，可以滿足托盤種類眾多的需求。

3.結束語

該設備已經應用于多個此日化品行業項目，并且此日化品行業項目對于設計有極高的標準和要求，通過分析多個項目運行經驗，運行效果顯著。

（1）全向底盤結構，轉彎半徑只有車身對角線長度的一半，能夠巧妙地適應狹窄的巷道，以及狹窄的轉彎空間，進行原地旋轉，節省項目空間，節省成本。

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取放貨物。在小車轉換路線時能夠減小旋轉次數，提高使用效率，為客戶帶來更大的經濟效益。

（3）通過齒輪齒條或者絲杠結構配合伺服電機的傳動形式，行程可控；可停靠于任意行程、精度高，控制性能優，定位精準、傳動效率高，穩定性好。

（4）通過在兩個車架側板的相對的內面分別設置有貫通式的導向軌道，并且采用齒輪齒條的動力實現形式，在相同體積的情況下可以使前移機構達到更大的前移行程，使車架的結構更加緊湊，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）前移式貨叉機構的設置，可適用于多種類型托盤（如田字形托盤、川字型托盤等），貨叉寬間距設計較大，可使用多種規格托盤的取放，且具有較高的穩定性。