叉车、仓储机器人、AGV等搬运机器人举升机构介绍——用图文方式快速成为举升问题专家

现代仓储物流对搬运工作提出更高要求,尤其对于狭小的物流空间。随着技术的发展,搬运机器人运用场景更加多样化,实际使用中要求搬运机器人满足负载大、体积小及回转半径小等要求,这些要求同时会影响搬运机器人的举升机构问题。
举升机构是搬运车必不可少的功能,一般具备高负载密度、高稳定性、占用空间小等特点,现有举升机构主要有以下几种:
1.剪叉式举升机构:

2.液压缸、电缸举升机构:

3.丝杆螺母、蜗轮蜗杆、丝杠螺母+蜗轮蜗杆组合举升机构:

本文主要从叉车、仓储物流机器人和AGV等几个部分分别对其举升机构进行总结分析。
一、电动叉车顶升机构
1958年,首台5吨的内燃平衡重叉车在大连叉车厂问世,才标志着我国叉车行业的起步。电动叉车采用蓄电池供电方式相比传统内燃叉车燃油动力方式,具有无尾气、更环保、低噪音、智能化高等优点,得到更快速的发展,逐渐替代内燃叉车成为叉车行业中的主力军。
举升系统在叉车运行过程中其耗能占 40%左右,主要负责对货物进行举升和回落。由于液压系统具有负载能力强、自润滑、功率密度高,现在绝大部分市售叉车采用液压缸进行门架的举升。目前针对液压门架举升系统可使用二次调节静液传动技术、交流变频调速技术、混合动力技术、势能回收技术等提升叉车能耗效率。此类方式增加叉车举升机构复杂性,存在能量损耗,且无法规避液压系统传动效率低等特点(液压系统传动效率一般不超过38.5%),节能效果有限。

其他常见的传动形式还有钢丝绳卷绕传动、齿轮齿条、蜗轮蜗杆、滚动螺旋副等。各种传动方案对比具体如下:

其中滚珠丝杠机构具有更高的传动效率,可达 92%~98%。采用滚珠丝杠后,电动机转速与货叉起升速度能实现精确传递,因此易于实现对电动机转速的精确控制,最大限度地提高工作效率。另外,当门架下降时带动滚珠丝杠回转,为实现门架及货物势能的回收提供了可能。并且滚珠丝杠副还有维护保养成本低等优点,因此此类举升应用方式逐步有增加。

二、仓储机器人顶升机构
仓储AGV是近年来将机器人技术应用到物流行业的代表,将传统AGV进行改进,使其符合物流行业需求,代替叉车、拖车等传统物料搬运设备,实现仓储无人化操作,高效率产出。
仓储AGV主要用于大型电商企业仓储中心,以实现物到人拣选的功能需求。仓储AGV举升机构是仓储AGV中将足够重量的货架顶起脱离地面的机构,并将之搬运到工作处,利用回转机构进行旋转换面,将需要的面旋转到工作人员面前。

仓储AGV举升机构一般采取驱动电机和直角减速器,举升高度有限,为了满足举升的稳定性要求一般需要采用电机制动器,其主要作用是当中空圆柱凸轮完全举起或放下货架后立即制动或驱动电机完成动作后制动,使货架维持当前状态,另外,中空圆柱凸轮内留有安装地码传感器的空间。整套举升机构占用空间小,加工简单、成本低,结构合理。

三、AGV举升机构
国外美国福特公司在1913年装备的RGV(Rail Guided Vehicle,有轨制导车辆)是第一台应用工厂内搬运物料的小车。1953年,美国Barrett Electronics公司研制成功第一台AGV。1954 年,英国将电磁感应技术应用到 AGV设计研究中,成功设计了第一台电磁感应的 AGV。
AGV(Automated Guided Vehicle自动导引小车)是一种自动化物料搬运机器人,它具有自动化集成度高、应用范围广、可靠性强、自动驾驶、安装快捷及使用方便等优点,被广泛应用于烟草行业、汽车制造业、工程机械行业、机械加工行业、农业、机场、码头等自动化生产、物流和仓储物资运输场所。
我国1975年第一台AGV由北京起重运输机械研究所研制成功。20世纪90年代,沈阳新松机器人股份有限公司,昆明船舶设备集团有限公司与沈阳自动化研究所先后研制出各具特色的AGV产品。至今,我国AGV研制已走在世界前列,关于AGV的精确控制及运行策略等方面优势明显。
国内目前关于AGV核心关键部件特别是动力及驱动装置的研制还比较少,其中江苏亿控智能装备有限公司专业从事搬运机器人的核心零部件产品的研发、制造、销售和服务,公司致力于为搬运机器人或其他自动化装备提供动力装置和动力控制系统。产品主要包括:舵轮、驱动轮、差速轮、驱动桥等轮式动力产品和驱动器、控制器等电控单元等等。

AGV装配过程中,举升装置负责将动力总成举升到合适的高度,完成安装任务后,恢复至最低的位置,等待物料的装载。要求在使用过程中,举升装置的顶端始终保持水平,而且结构简单,重量轻,具有较大的举升高度,回落后,举升装置占用空间较小,具有较好的使用性能。

由于滚珠丝杠具有定位精度高,工作中噪声小,使用寿命长等优点,为了保证举升过程中的传递性能,汽车总装厂AGV举升机构一般使用滚珠丝杠进行传动。装配好的整车外形图如下:

江苏亿控舵轮、驱动轮、差速轮和驱动桥等等轮式动力产品可应用于高端装备业、工程机械、智能生产、大型仓库、港口等行业的自动生产、自动仓储和自动物流操作中的AGV、AMR等设备上。

公司驱动器可应用于制造、搬运、医疗、农业、检测等多类场景。
