一種用于電測(cè)實(shí)驗(yàn)室儀表校驗(yàn)的智能輸送小車的設(shè)計(jì)

引言

電網(wǎng)企業(yè)地市供電局的電測(cè)實(shí)驗(yàn)室,日常的儀表定期檢定工作主要流程包括:（1）送檢儀表的簽收及臺(tái)賬錄入:（2）將待檢儀表分類存放至待檢區(qū):（3）將各類待檢儀表搬運(yùn)至對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)工位:（4）對(duì)儀表進(jìn)行校驗(yàn):（5）將已檢儀表分類存放至已檢區(qū):（6）已檢儀表交付出庫。

由于整個(gè)流程還未實(shí)現(xiàn)智能化管理,對(duì)儀表的查找、清點(diǎn)、分類、簽收和搬運(yùn)都需要試驗(yàn)人員全程參與。特別是儀表的多次搬運(yùn),需要消耗大量人力和時(shí)間。要提高班組生產(chǎn)力,就要解決儀表的搬運(yùn)問題,將試驗(yàn)人員從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來。如果能夠借助高新技術(shù)和全新的管理理念,實(shí)現(xiàn)儀表分類輸送和分區(qū)存放的智能化管理,將從根本上降低校驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1技術(shù)問題

儀表校驗(yàn)過程中,儀表需要在待檢區(qū)、檢定工位和已檢區(qū)之間經(jīng)過多次搬運(yùn)。

由于整箱的儀表重量可能達(dá)到10～20kg,而箱子不易于單人搬抬,需要多人協(xié)助搬運(yùn),既耗費(fèi)時(shí)間,又不符合人機(jī)功效,且需要人工對(duì)儀表進(jìn)行清點(diǎn)和篩選。對(duì)于日常生產(chǎn)的時(shí)效性非常差,影響了工作效率。當(dāng)務(wù)之急就是要實(shí)現(xiàn)儀表的智能化分類輸送和分區(qū)管理。

要實(shí)現(xiàn)儀表的智能化輸送,可以借助AGV智能小車來實(shí)

現(xiàn)。但是,AGV智能小車的應(yīng)用需要考慮以下幾個(gè)問題:

（I）受電測(cè)實(shí)驗(yàn)室的空間大小以及儀表待檢區(qū)、校驗(yàn)區(qū)和已檢區(qū)的布局限制,需對(duì)AGV小車的避障功能和定點(diǎn)輸送控制功能進(jìn)行需求分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。同時(shí),本設(shè)計(jì)中的智能輸送小車,運(yùn)用對(duì)象明確為電測(cè)實(shí)驗(yàn)室,其具有場(chǎng)地固定、搬運(yùn)路線固定,且現(xiàn)場(chǎng)干擾情況較小的特點(diǎn),因此需對(duì)電路控制進(jìn)行重新設(shè)計(jì),以降低成本。

（2）考慮整箱儀表的重量較重,且需要按儀表待檢區(qū)、已檢區(qū)貨架的高度來調(diào)節(jié)小車的高度,有必要對(duì)AGV智能小車的本體結(jié)構(gòu)、承重能力進(jìn)行需求分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。

（3）AGV智能小車的運(yùn)行狀態(tài)需實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)電測(cè)實(shí)驗(yàn)室的儀表校驗(yàn)工作流程,同時(shí)將AGV智能小車與儀表校驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2解決方案

本方案設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于電力部門電測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的自動(dòng)搬運(yùn)小車。搬運(yùn)小車采用鋰電池供電,車體的底盤上裝配可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的輸送機(jī)構(gòu)。單個(gè)小車搭配激光雷達(dá)組件,構(gòu)建環(huán)境地圖并實(shí)時(shí)修正當(dāng)前的定位,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的電力儀表設(shè)備從貨柜架至試驗(yàn)臺(tái)的搬運(yùn)。自動(dòng)搬運(yùn)小車、貨柜架和試驗(yàn)臺(tái)工作空間布局如圖I所示。

圖1自動(dòng)搬運(yùn)小車、貨柜架和試驗(yàn)臺(tái)整體布局

2.1電測(cè)實(shí)驗(yàn)室用自動(dòng)搬運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

自動(dòng)搬運(yùn)小車的底盤采用全向輪配合帶編碼器的伺服電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制,以適應(yīng)試驗(yàn)室內(nèi)較小的轉(zhuǎn)彎半徑。車體的控制面板前置,車體前端配置兩個(gè)激光雷達(dá)傳感器,用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的地圖構(gòu)建和定位,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)躲避移動(dòng)障礙物的功能。車體的中后部配置帶升降平臺(tái)的輸送帶,由直流電機(jī)控制,末端配備限位開關(guān),以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。電測(cè)實(shí)驗(yàn)室用自動(dòng)搬運(yùn)小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2自動(dòng)搬運(yùn)小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2.2AGV智能小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)與參數(shù)

該AGV的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括外殼、底板、底盤和舉升機(jī)

構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括:（I）自重小于等于60kg:（2）負(fù)載能力為I00kg:（3）負(fù)載方式為背負(fù)舉升式:（4）供電方式為蓄電池供電:（5）邊界限制為長(zhǎng)不超過I200mm,寬不超過800mm:（6）驅(qū)動(dòng)方式為交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)麥克納姆輪:（7）行駛速度要求:在額定載重下直線行駛速度2=0.5m/s。

該AGV底盤框架結(jié)構(gòu)主要由安裝板、后輪機(jī)構(gòu)和前輪機(jī)構(gòu)三部分組成。其中,安裝板主要用于安裝激光雷達(dá)、蝸輪蝸桿升降機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備,并把前輪機(jī)構(gòu)與后輪機(jī)構(gòu)固定在同一平面上。在前輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有懸掛系統(tǒng),而后輪機(jī)構(gòu)不設(shè)懸掛系統(tǒng)。這種方案可以保證AGV的強(qiáng)度,避免AGV過軟。

后輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要包括麥克納姆輪、法蘭盤軸、減速機(jī)固定板、行星減速機(jī)、伺服電機(jī)和后輪板。后輪機(jī)構(gòu)主要用于保證兩個(gè)后輪的軸線相重合,并讓AGV載重時(shí)具有一定的強(qiáng)度。

前輪機(jī)構(gòu)除了包括麥克納姆輪、減速機(jī)固定板、行星減速機(jī)和伺服電機(jī)這些基本零件外,還包括轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和懸掛系統(tǒng)這兩大關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)板、轉(zhuǎn)頭和固定轉(zhuǎn)座組成,配有螺母、型材和滾動(dòng)軸承等零部件。懸掛系統(tǒng)主要部件為減振器,配有螺釘、螺母、減振器固定座等零部件。

升降臺(tái)通過法蘭盤固定在蝸輪蝸桿升降機(jī)的絲桿上,使蝸輪蝸桿升降機(jī)的絲桿不與貨架底部直接接觸,不讓絲桿受到直接沖擊,從而對(duì)絲桿進(jìn)行保護(hù)。另外,在升降臺(tái)上安裝有4根導(dǎo)向軸。這4根導(dǎo)向軸與直線軸承配合使用,可以對(duì)頂升臺(tái)的升降動(dòng)作進(jìn)行導(dǎo)向,以確保頂升臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)精度。

3結(jié)語

隨著無人駕駛及各種相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)駕駛小車(AGV）已經(jīng)出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,南方電網(wǎng)500kV變電站已開始大量應(yīng)用自動(dòng)巡檢機(jī)器人,避免了人工作業(yè)的危險(xiǎn)性,大幅降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。將AGV小車用于電測(cè)儀表搬運(yùn),對(duì)今后自動(dòng)化儀表檢驗(yàn)工作也具有重要的實(shí)際意義。