一种油桶搬运用AGV小车减震装置的设计
周益林，曹志宏，刘佳斌，杨红亮
【摘 要】AGV小车在行驶过程中驱动轮与路面的接触情况直接影响到小车的运动性能，同时也影响到小车运动轨迹的控制。为保证AGV小车在复杂路面行驶过程中驱动轮与地面有良好的接触，以及小车运行平稳可靠，设计了一种AGV小车用的减震装置。运动螺旋理论分析了减震装置的自由度。从AGV小车整体结构出发，分析了小车总体受力情况，同时建立了减震装置的受力模型，给减震装置弹簧选取了合理的弹簧刚度。运用ADAMS动力学仿真软件对AGV小车进行了运动仿真，分析了小车经过不同高度凸起面和下凹面时驱动轮和辅助轮的离地情况，最终验证了预先设计的合理性。 【期刊名称】包装与食品机械 【年(卷),期】2019(037)001 【总页数】6
【关键词】AGV；减震装置；螺旋理论；ADAMS
0 引言
Automated Guided Vehicle，简称AGV，通常也称为AGV小车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车［1-4］。
AGV的工作区域无需铺设轨道、支座架等辅助性装置，也不受场地、道路和空间的限制，能够灵活地组建到自动化灌装生产中，充分地体现其无人化生产过程中的灵活性，实现高效、经济的生产管理。目前AGV已经在润滑油油桶的码垛和搬运中得到了广泛的应用。
AGV小车运动时，其驱动轮与路面的接触情况直接影响到小车的运动性能，由于AGV的应用范围较为广泛，其使用的工厂环境路面比较复杂。路面情况较好的情况下只需保证驱动轮和路面有稳定的压力即可，路面情况较差的情况下AGV运行过程中容易发生颠簸，导致货物掉落甚至损伤。为解决AGV在不平整路面上行驶不稳定的问题，本文从AGV小车整体结构入手，分析小车的受力情况，设计了驱动轮减震装置，利用ADAMS运动学仿真软件对小车运行情况进行了仿真和分析。
1 结构组成
AGV运动轮的布置形式是AGV结构设计的重要环节［5-8］，运动轮可分为驱动轮和辅助轮，运动轮的布置形式将会影响到AGV的运动形式。根据AGV运动形式的不同，其运动轮的布置形式主要有单舵轮转向驱动加定向辅助轮。单舵轮转向加后轮驱动，差速驱动加定向辅助轮，双舵轮转向驱动加万向辅助轮，双差速轮驱动加万向辅助轮，前轮双舵轮转向后轮双驱动和多舵轮转向驱动。本设计要求AGV具有全向移动和原地旋转的功能，考虑到设计成本和控制难易程度，设计中采用双舵轮转向驱动加万向辅助轮的布置形式，其中两个舵轮分布在一侧，辅助轮在另一侧。
AGV总体结构由车架、顶升机构、控制箱体、辅助轮、驱动轮组成，其具体形式如图1所示。
设计中在驱动轮与车架连接处设置了减震装置，AGV的减震装置能充分保证驱动轮与地面之间的附着力，避免了由于路面不平造成驱动轮动力丢失的问题，同时减震装置也减弱了车身的振动，降低了驱动轮对车架冲击力，增强小车运动过程中的平稳性。下面对减震装置的结构进行详细的描述。
由图2所示，减震装置总体上由中间连杆组件和下连接板组成，其中一个减震装置中包含3个中间连杆组件，下连接板下端与驱动轮相 连接。中间连杆组件由固定板、滑轨、滑块、滑块连接座、弹簧、连杆和连杆固定座组成。其中固定板和滑轨与车架的底部相连接，滑块固定在滑块连接座上且上端与滑轨相连接，滑块连接座的一端穿过固定板且中间设有弹簧，连杆固定座和滑块连接座之间设有连杆，连杆固定座下端与下连接板固接。由图2（b）可以看出中间连杆组件有两个对称的双移动副和双转动副的四机构组成。
根据中间连杆组件的结构形式，每个中间连杆能提供两个移动自由度如图3所示。
可以看出一个中间连杆组件提供了一个沿Y轴方向的力约束和三个方向的力偶约束，其它两个中间连杆组件提供了相同的力和力偶约束，因此在三个中间连杆组件的共同作用下减震装置只有沿Z轴方向的移动自由度。
2 AGV的受力分析
根据实际设计要求本AGV的参数为：整体结构尺寸的长×宽×高=1 250 mm×750 mm×500 mm， 驱动轮直径为198 mm。负载重量为200 kg。 AGV驱动轮和辅助轮作用在车架上的受力点如图4所示。其中A点和B点是驱动轮对车架的受力点，C点和D点为辅助轮对车架的受力点，由于辅助轮采用的是万向轮形式，因此C点和D点的位置会随着AGV运行方向不同而改变。 在减震器的设计中，首先需要给减震器弹簧预选一个弹簧刚度k，为了便于计算这里认为D点和C点的位置距离AGV侧边的距离相同都为210 mm。假设AGV的负载作用在AGV车体的几何中心E点处，车架、顶升装置和电控箱体的重量为150 kg。因此A点和B点处的受力为：
一种油桶搬运用AGV小车减震装置的设计
