自亞馬遜收購倉儲機器人Kiva Systems開始,國內GEEK+、快倉、怡豐機器人、???/a>威視等公司相繼推出了倉儲機器人產品。倉儲機器人主要應用于快遞分揀行業,實現“人找貨”到“貨到人”的轉變,有效提高貨物的揀選效率和揀選準確率,目前在蘇寧、唯品會、北方出版集團等公司得到應用。由于倉儲機器人采用六輪底盤結構,其中兩輪是驅動輪,其余四輪是萬向從動腳輪,所以倉儲機器人存在一個共性的問題,那就是驅動輪容易出現打滑。GB/T 20721-2006《自動導引車通用技術條件》中要求AGV行走路面起伏程度在1 m2的范圍內不超過3mm。而在項目實際實施過程中,AGV行走路面起伏程度一般都超過了3mm/m2,所以解決倉儲機器人對地面的適應性問題尤為重要(地面起伏程度在8mm/m2也可以行走不打滑)。本文通過對驅動輪附著力的分析,提出了一種新的倉儲機器人底盤,實現倉儲機器人行走不打滑的目的。
一、現有倉儲機器人底盤結構
現有倉儲機器人底盤與卡內基梅隆大學的設計類似,底盤結構示意如圖1。在倉儲機器人底盤中間安裝有兩個差速驅動輪,四角各有一個萬向輪。為了使AGV定位精度高,導航行走精度高,驅動輪必須接觸地面并有足夠的附著力。否則,驅動輪懸空或附著力小會出現驅動輪打滑,導致AGV跑偏。因而現有大多倉儲機器人廠家采用驅動輪懸浮結構,如圖2。
從圖2可知,驅動輪可繞絞點A上下轉動,并通過另一端的彈簧力使驅動輪接觸地面,以適應地面起伏,并提供足夠的附著力。
二、現有驅動輪附著力分析
忽略驅動輪自重重量,對現有倉儲機器人驅動輪受力分析如圖3。
根據受力分析有:
式中:為驅動輪的附著力;為彈簧壓力;為A、C兩點的水平投影距離;為A、B兩點的水平投影距離;為彈簧的剛度;為彈簧的壓縮量;為倉儲機器人底盤空載時重量。
根據式(1)、(2)和(3)可得:
根據式(4)可知:當和為定值時,彈簧壓力不能太大,避免出現空載時把倉儲機器人底盤上的其余萬向輪懸空,導致倉儲機器人行走出現不平穩現象;同時,由于地面不平的原因,會導致彈簧壓縮量變化,為了保證附著力受彈簧壓縮量變化影響更小,彈簧剛度不宜過大。
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