1.5 t叉车AGV改造设计.docx

摘?要：

介绍了将一台普通手动叉车改造成叉车AGV的基本过程：选择工况合适的叉车，并在原有叉车的基础上加装导航激光、位移传感器、叉尖光电传感器和控制柜等，根据需求对原厂的配置做出调整，对传感器位置和传感器电线的安装进行优化设计，以缩短调试人员调试时间，使人员使用体验感更优。

关键词：

叉车；AGV；检测托盘倾斜；激光导航；全方向可调平支架

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引言

工业4.0时代，是利用信息化技术促进产业变革的时代，即智能化时代。在技术大爆发的背景下，人类的步伐越来越快，工作模式从一人一岗转变成一人照看多岗，岗位工作由智能设备代替人工完成。从前重复劳动的工作，现在只需要为此岗位设置智能设备，既高效又能保证无差错，避免人类在重复劳动时出现问题，还能代替人类进行高危工况下的工作。

叉车作为物流行业的重要装备，具备适应范围广泛、操作搬运灵活、技术含量高等特点，因而受到国内外各行业的青睐。叉车属具（ForkliftTruckAttachment）通过夹紧、旋转、侧移、推拉、倾翻等液压动作，充分实现叉车一机多用的功能，进一步拓展了叉车适应多种工况的需求。

设计此叉车AGV的目的是提供一种成本低廉、控制稳定可靠灵活、末端搬运定位精度要求高、对路径变换与使用场景变换有一定要求的混合激光导航叉车式AGV[3]。

1.5t叉车AGV是进行了市场调研后了解到的市场上需求量极大的产品之一。为了应对有高货架运输货物要求的工况，有必要研发一台自动运输的叉车AGV，实现呼叫叉车AGV到货物送达目的地的无人运输过程。1.5t载荷能满足大部分工厂、仓库的载重量需求；举升提升高度在3m以内，也满足大部分的使用需求。

首要，需挑选一台合适的叉车进行改造设计，在原叉车的配置基础上，改进电控系统，增加导航激光、高度传感器、左右避障激光、安全触边、叉尖光电传感器，采用PLC进行运动控制，验证有返激光导航控制的可靠性。叉车效果图如图1所示。

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挑选符合要求的叉车

1.1??工况条件

（1）载荷要求：1.5t。

（2）爬坡要求：8%。

（3）空载速度：0.75m/s；满载速度：0.5m/s。

1.2??叉车动力计算和电机匹配

叉车自动导航与人驾驶会有所不同，人在驾驶时，凭借自身感受判断货物运输的可行性，而叉车AGV必须要有数据来严格规范运输时的载重与速度，所以必须进行动力计算的匹配。

根据载重要求与叉车自重等，可进行以下叉车AGV总牵引力F总的估算：

式中：F1为滚动摩擦力；F2为上坡牵引力；F3为启动牵引力；μ为轮子与地面的摩擦系数，根据地面与轮子的材质，取0.03；m总为载荷要求与叉车自重的总和，1500+1000=2500kg；g为重力加速度，取9.8N/kg；σ为爬坡角度，已知8%，换算角度取整5°；α为启动加速度，取0.1?m/s2。

计算结果取整，F总=3120N。

根据叉车AGV总牵引力，可进行以下叉车AGV电机功率Pd的估算：

式中：v为叉车AGV满载时速度，取0.5m/s；ηw为工况效率，取0.8。

计算结果Pd=1.95kW。

叉车详细技术参数中会标注动力电机的功率，根据上述计算值来匹配电机功率即可。

1.3??对普通手动叉车进行出场改制

（1）模式切换：有两种操作模式，即手动操作模式与自动操作模式。外部通过旋钮直接接入驱动器输入点，闭合为自动模式，断开为手动模式。

（2）手动模式下，使用手柄进行操作；自动模式下，上位机通过CAN通信。

（3）在手动与自动情况下，举升上升限位、下降限位、舵轮极限位以及液压系统的限位均起作用。

（4）舵轮装有角度传感器，每次电源重启后，不需要寻零操作。

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激光导航全方向调平支架结构研发设计

2.1??激光导航全方向可调平支架的要求

由于激光导航只扫射二维平面空间来完成扫描导航，故导航激光即使平面角度只偏差0.1°都会造成导航精度的偏差，在叉车AGV自动行驶调试过程中，需要不断调整激光导航的安装角度，调整到最适合的角度，以扫射到导航路况周围一切目标物，辨别叉车AGV身处何处，从而达到导航的目的。普通的安装板无法满足导航激光快速、便捷、小角度的调节要求，于是笔者在本项目中设计了一种全方向微角度可调的复合装配支架。

2.2??全方向可调平支架结构细节

如图2所示，全方向可调平支架由三块折弯安装板组成，第一层安装板与第二层安装板由一对螺栓组成Y轴转轴，第二层安装板与第三层安装板也由一对螺栓组成X轴转轴。当需要调节Y轴转动角度时，调整Y轴调节螺栓，此时，弹簧随调节螺栓的拧紧而压缩，随调节螺栓的拧松而放松，弹簧成为两块板之间的支撑之一，调整到适合角度时，拧紧第一层安装板与第二层安装板之间的固定螺栓。当需要调节X轴转动角度时，调整X轴调节螺栓，此时弹簧随调节螺栓的拧紧而压缩，随调节螺栓的拧松而放松，成为两块板之