激光导航叉车的设计与应用

摘 要：文章介绍了一种新型的激光导航叉车的设计与应用，详细阐述了叉车门架的设计及实现方案，目前本类型叉车已经在国内某机器人喷涂生产线上进行使用，使用效果满足设计要求。

关键词：自动导引叉车；重载；激光导航；倾斜油缸

中图分类号：F253.9 文献标识码：A

Abstract： This article introduce the design and apply of one new LGV（laser guided vehicle）. And explain the design of lift. This LGV can afford 3tons， now this kind of LGV have already applied into the rohot spray production line， the using effect can satisfy design requirement.

Key words： AGV； heavy load； laser guide； inclined cylinder

自动导引车（Automated Guided Vehicle，AGV）是一种物料搬运设备，AGV上装备有自动导引的导向系统，可以保障沿预定的路线自动行驶。其中基于配备激光导航的自动导引车习惯上被称为LGV（Laser Guided Vehicle）。LGV中的激光导航叉车由于具有定位精度高、系统柔性好、运行速度快等突出特点在自动化仓库、烟草行业及其它工业领域已经得到了广泛应用。由于传统式激光导航叉车都是根据现有市场上的整体式叉车进行改造，无法满足非标生产线的使用要求。本文将详细介绍一种新型自主研发的激光式导航叉车，并在国内某生产厂商的机器人喷涂生产线上得到应用。

1 激光导航叉车的总体结构

激光导航叉车的外形图如图1、图2所示，叉车采用两个定向随动后轮，前面中间部分一个主驱动轮的三轮结构，由于叉车承载的货物（机器人）主要在车体的后端，所以随动轮起主要承载作用，单个驱动轮起驱动车体作用，由于采用立式安装，节省了车体的长度和宽度尺寸，使车体更加紧凑。车体的运行中心为两随动轮与车体中心线交汇处。驱动轮采用直径350mm的聚氨酯包胶驱动单元。运行功率为5Kw。车体能达到的最大速度为60m/min，拐弯或是接近停车站点时30m/min。车体的主要结构见图3所示。

2 激光导航叉车的导航系统

本项目中叉车使用专用激光测量传感器，该传感器使用红外波段低能量脉冲式激光，且不使用传统的点式光源的光路，激光的光路发散，可保证在任何情况下均不会对人眼造成伤害，该传感器使用“测距+测角”的测量算法，使用专用处理计算位置信息，即保证了系统的测量速度，又提高了测量的可靠性和精度。在AGV行驶过程中，车上的激光检测扫描头不断地扫描周围环境，只要扫描到3个或3个以上的反光支柱即可根据它们的坐标值以及各块反射支柱相对于车体纵向轴的方位角，并由控制器算出车体在全局坐标系中的当前X、Y坐标和当前行驶方向与该坐标系X轴的正向夹角，实现其准确定位。如图4所示激光头与反光板。

3 激光导航叉车的门架倾斜油缸设计

本项目中激光导航叉车承载的机器人规格分别为3吨、1.4吨、0.8吨、0.5吨等，重心离货叉根部距离为700mm。整体需要提升的高度为900mm，所以门架的设计需要按最大承载3吨进行设计，行程按1 000mm设计。此门架的设计难点为倾斜油缸的设计（如图5所示），倾斜油缸在LGV中的门架中主要作用通过后倾防止货物在搬运的过程途中滑落，提高LGV在搬运过程中的稳定性，现将其受力分析及油缸结构尺寸设计原理叙述如下：

（1）由于货物的中心距离货叉根部700mm，鉴于货叉靴的尺寸并根据强度计算，货叉选用宽125mm*厚50mm*长度为1 200mm，材料为33MnCrTiB。根据悬臂梁结构的计算公司得出：

（4）由于门架底部铰点固定，倾斜油缸支座的位置是固定的，所以根据其倾斜角度算出倾斜油缸活塞杆的行程。

4 结束语

本次为国内某企业机器人生产线设计的激光导航式叉车已经得到了成功应用，设备运行稳定，并且由于其强大的柔性化和搬运能力，整体提高了该企业的整个生产效率，得到了客户的认可。图7为激光导航式叉车正在搬运机器人。