一种激光导航叉车的定位系统及方法与流程

  本发明涉及激光导航叉车技术领域，具体涉及一种激光导航叉车的定位系统及方法。

  叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，大范围的应用于车站、缸口、机场、工厂、仓库等各国民经济部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。跟着社会的发展，叉车的使用环境也日益复杂，为了适应叉车功能的多样性需求，对叉车设计和制造也相应产生了更高的要求。

  现有的激光导航叉车在转运重量上区分，包括带变距货叉支架和固定货叉支架的叉车主体，和只有变距货叉支架的叉车主体，前者在激光导航叉车中适用于重量较大的货品的转运，而后者则应用于重量较小的货品的转运，现有的固定货叉支架上的行走部件，大多为辊轮，没有办法进行主动的转向，虽然采用万向轮能够解决其随动转向的问题，但在超过一定的转动角度时，万向轮会在驱动其行走的瞬间产生移动阻力，影响转向和移动的顺畅性，而无论是哪种，大多采用单轮驱动的转向轮总成来进行激光导航叉车的行走和转向，而这种单轮驱动的转向轮总成在进行目标角度的转向时，设置有固定货叉支架的叉车主体则由于固定货叉支架的存在需要多次的进行转向角度的调整。

  本发明的目的是提供一种激光导航叉车的定位系统及方法，以解决现存技术中大多采用单轮驱动的转向轮总成来进行激光导航叉车的行走和转向，而这种单轮驱动的转向轮总成在进行目标角度的转向时，设置有固定货叉支架的叉车主体则由于固定货叉支架的存在需要多次的进行转向角度的调整的技术问题。

  一种激光导航叉车的定位系统，包括固定货叉支架和安装在叉车主体上的激光导航系统，所述固定货叉支架包括固定连接在叉车主体上的纵向支架，以及通过角度随动机构安装在所述纵向支架底部的横向支架，所述角度随动机构接收激光导航系统获取的叉车主体的目标转角定位数据，驱动所述横向支架以与所述纵向支架连接处为中心作圆周转动，在两个所述横向支架底端设置有导向轮，所述角度随动机构通过角度偏导装置连接所述导向轮，所述角度偏导装置用于带动所述导向轮与所述横向支架做匹配目标转角定位数据的异步的转角定位转动。

  作为本发明的一种优选方案，所述固定货叉支架还包括连接在所述纵向支架底部的尾装盘体，所述横向支架的一端与所述尾装盘体转动连接，所述尾装盘体的边缘嵌入所述横向支架的表面，所述横向支架上设置有与所述尾装盘体边缘相配合的限位滑槽；

  所述角度随动机构包括供所述横向支架与所述尾装盘体转动连接的转动轴，以及设置在所述纵向支架内用于驱动所述转动轴转动的角度电机，所述角度电机用于接收激光导航系统获取的叉车主体的目标转角定位数据转化成的角度转动控制信号；所述转动轴穿过所述横向支架的末端连接所述角度偏导装置，且所述角度电机驱动所述转动轴转动带动所述角度偏导装置进行做传动动作，且异步带动所述横向支架做转动动作。

  作为本发明的一种优选方案，所述角度偏导装置包含转动连接在所述转动轴上的主齿轮，固定连接在所述导向轮上，并带动所述导向轮进行角度转动的从动轮，以及用于进行所述主齿轮和所述从动轮之间的扭矩传递的传动杆，所述传动杆的数量为两个，通过球铰平行连接所述主齿轮和所述从动轮，所述转动轴通过设置在所述横向支架上的减速器带动所述主齿轮作角速度增大的转动。

  作为本发明的一种优选方案，所述横向支架的末端设置有与所述横向支架滑动连接的货叉伸缩套，所述货叉伸缩套两侧设有与所述横向支架连接的导轨，所述导向轮转动安装在所述货叉伸缩套的端部，且在两个所述传动杆的同步驱动下，所述货叉伸缩套沿所述导轨直线运动。

  作为本发明的一种优选方案，所述导向轮包括套装有弹簧的活动转轴，以及通过c形架安装在所述活动转轴上的辊轮，所述活动转轴上套装有限位转盘，且所述货叉伸缩套上设置有与所述限位转盘相配合的限位腔体，所述从动轮固定套装在位于所述限位转盘底部的所述活动转轴的轴身上。

  作为本发明的一种优选方案，所述尾装盘体上设置有用于检测所述尾装盘体与所述横向支架到达限位滑槽末端的传感器，且所述传感器将采集的数据作为反馈信号发送至所述激光导航系统，所述激光导航系统生成控制两个所述传动杆工作的指令信号，所述传动杆为为液压缸或液压缸中的任意一种。

  作为本发明的一种优选方案，所述横向支架上置有用于耦合所述横向支架和所述从动轮的转动状态的耦合器，所述耦合器将耦合数据发送至激光导航系统，形成用于控制角度电机反向转动的控制信号。

  s100、激光导航系统在获取的叉车主体的目标转角定位数据后，将叉车主体的转动角度拆分为横向支架的转动角度和导向轮的转动角度，并通过耦合器耦合横向支架和从动轮的转动状态，耦合器将耦合数据发送至激光导航系统，形成用于控制角度电机转动的控制信号，激光导航系统将控制信号发送至角度随动机构；

  s200、角度随动机构开始驱动横向支架转动，直至转动至上述分解的横向支架的转动角度位置处，获得叉车主体的转向定位，并在此过程中角度偏导装置带动导向轮发生产生适应性的角度转动，使得导向轮始终沿着以横向支架的长度为半径的横向支架的端部行走形成的螺旋线的切线方向，对叉车主体的转向定位进行不断的引导和校正。

  作为本发明的一种优选方案，在完成转角定位转向后，横向支架上置有用于耦合横向支架和从动轮的转动状态的耦合器，耦合器将耦合数据发送至激光导航系统，形成用于控制角度电机反向转动的控制信号，开始控制角度电机反向转动，带动横向支架做相对于叉车主体的转角方向相反的运动。

  本发明通过激光导航系统在获取的叉车主体的目标转角定位数据后，将叉车主体的转动角度拆分为横向支架的转动角度和导向轮的转动角度，以分布的方式，利用叉车支架来获得叉车主体的转向定位，并在此过程中角度偏导装置带动导向轮发生产生适应性的角度转动，从而使得导向轮始终沿着以横向支架的长度为半径的横向支架的端部行走形成的螺旋线的切线方向，从而对叉车主体的转向定位进行不断的引导和校正，从而使得叉车主体在转角的过程中更稳定和顺畅。

  为了更清楚地说明本发明的实施方式或现存技术中的技术方案，下面将对实施方式或现存技术描述中所需要用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够准确的通过提供的附图引伸获得其它的实施附图。

  1-固定货叉支架；2-纵向支架；3-角度随动机构；4-横向支架；5-导向轮；6-角度偏导装置；7-货叉伸缩套；8-导轨；9-活动转轴；10-c形架；11-辊轮；12-限位转盘；13-限位腔体；14-传感器；15-耦合器；

  下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

  如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种激光导航叉车的定位系统，包括固定货叉支架1和安装在叉车主体上的激光导航系统，通过与激光导航系统在导航行走过程中的目标转角数据配合，实现叉车主体的自适应转角定位和导航，减少通过独立的电机驱动叉车主体行走过程中在转角位置停顿。

  现有的激光导航叉车在转运重量上区分，包括带变距货叉支架和固定货叉支架的叉车主体，和只有变距货叉支架的叉车主体，前者在激光导航叉车中适用于重量较大的货品的转运，而后者则应用于重量较小的货品的转运，而无论是哪种，大多采用单轮驱动的转向轮总成来进行激光导航叉车的行走和转向，而这种单轮驱动的转向轮总成在进行目标角度的转向时，设置有固定货叉支架的叉车主体则由于固定货叉支架的存在需要多次的进行转向角度的调整，并且现有的固定货叉支架上的行走部件，大多为辊轮，没有办法进行主动的转向，虽然采用万向轮能够解决其随动转向的问题，但在超过一定的转动角度时，万向轮会在驱动其行走的瞬间产生移动阻力，影响转向和移动的顺畅性。

  为此，本实施例进一步提供了一种固定货叉支架1，包括固定连接在叉车主体上的纵向支架2，以及通过角度随动机构3安装在纵向支架2底部的横向支架4，角度随动机构3接收激光导航系统获取的叉车主体的目标转角定位数据，其中，目标转角定位数据，是叉车主体携带的激光扫描仪向周围不断的发射激光和接收反光板反射回来的光束，经过计算得到车辆的位置和方向，以及确定目标位置与当前路径的角度位置信息。

  驱动横向支架4以与纵向支架2连接处为中心作圆周转动，在两个横向支架4底端设置有导向轮5，角度随动机构3通过角度偏导装置6连接导向轮5，角度偏导装置6用于带动导向轮5与横向支架4做匹配目标转角定位数据的异步的转角定位转动。

  本发明激光导航系统在获取的叉车主体的目标转角定位数据后，将叉车主体的转动角度拆分为两部分，一部分是横向支架4的转动角度，一部分是导向轮5的转动角度，其中，横向支架4的转动角度的极限位置为：横向支架4转动后的端部不超过叉车主体的侧边的延长线。

  本发明实施例的好处在于，横向支架4的作用首先，在获得目标转角定位数据后叉车主体运动到目标位置上，角度随动机构3开始驱动横向支架4转动，直至转动至上述分解的位置处，获得叉车主体的转向定位，并在此过程中角度偏导装置6带动导向轮5发生产生适应性的角度转动，从而使得导向轮5始终沿着以横向支架4的长度为半径的横向支架4的端部行走形成的螺旋线的切线方向，从而对叉车主体的转向定位进行不断的引导和校正，从而使得叉车主体在转角的过程中更稳定和顺畅。

  再者，本发明实施例的横向支架3的另一个作用在于，可根据设置在货叉支架上的力学传感器来获得铲车上货物的重力分布数据，并根据该数据信息转化为驱动角度随动机构3的控制信号，角度随动机构3驱动横向支架4进行角度转动，从而改变叉车主体的力学支撑。

  进一步地，能配合力学传感器的重力分布数据来确定，横向支架4的转动角度，及改变角度偏导装置6用于带动导向轮5与横向支架4做匹配目标转角定位数据的异步相位，在后续改进过程中也可以独立的控制导向轮5和横向支架4的转动。

  具体地，固定货叉支架1还包括连接在纵向支架2底部的尾装盘体101，具体的尾装盘体101为一个圆盘状的结构，其边缘设置有与限位滑槽102相配合的齿条，横向支架4的一端与尾装盘体101转动连接，尾装盘体101的边缘嵌入横向支架4的表面，横向支架4上设置有与尾装盘体101边缘相配合的限位滑槽102，限位弧槽102用于将横向支架4的转动角度极限位置限制在叉车主体的侧边的延长线，以及设置在纵向支架2内用于驱动转动轴301转动的角度电机302，角度电机302用于接收激光导航系统获取的叉车主体的目标转角定位数据转化成的角度转动控制信号。

  转动轴301穿过横向支架4的末端连接角度偏导装置6，且角度电机302驱动转动轴301转动带动角度偏导装置6进行做传动动作，且异步带动横向支架4做转动动作。

  角度偏导装置6包括转动连接在转动轴301上的主齿轮601，固定连接在导向轮5上，并带动导向轮5进行角度转动的从动轮602，以及用于进行主齿轮601和从动轮602之间的扭矩传递的传动杆603，传动杆603的数量为两个，通过球铰平行连接主齿轮601和从动轮602，转动轴301通过设置在横向支架4上的减速器带动主齿轮601作角速度增大的转动。

  由于货物的仓储环境复杂情况较多，各个货架之间的间距并不能保持完全的一致，并且在激光导航叉车在做变径运动时，其转向过程中的定位就需要通横向支架4做出适应性的径向长度的调节常识，来获取更流畅的转向定位动作，其中，横向支架4的末端设置有与横向支架4滑动连接的货叉伸缩套7，货叉伸缩套7两侧设有与横向支架4连接的导轨8，导向轮5转动安装在货叉伸缩套7的端部，且在两个传动杆603的同步驱动下，货叉伸缩套7沿导轨8直线运动，来延长或缩小横向支架4的长度，使得叉车主体的转弯半径增大或减少，较小的转弯半径，可以在一定程度上完成在叉车主体快速运动的过程中，叉车主体快速的实现转角位置的定位。

  导向轮5包括套装有弹簧的活动转轴9，以及通过c形架10安装在活动转轴9上的辊轮11，活动转轴9上套装有限位转盘12，且货叉伸缩套7上设置有与限位转盘12相配合的限位腔体13，从动轮602固定套装在位于限位转盘12底部的活动转轴9的轴身上。

  尾装盘体101上设置有用于检测尾装盘体101与横向支架4到达限位滑槽102末端的传感器14，且传感器14将采集的数据作为反馈信号发送至激光导航系统，激光导航系统生成控制两个传动杆603工作的指令信号，传动杆603为为液压缸或液压缸中的任意一种。

  在本实施例中，传动杆电性连接激光导航系统，两个传动杆603的工作状态包括两种：

  一是、在进行叉车主体变径运动过程中，在两个传动杆603的同步驱动下，货叉伸缩套7沿导轨8直线运动，来延长或缩小横向支架4的长度；

  二是、在进行叉车主体转向定位时，两个传动杆603异步伸缩来实现从动轮602的转动，并且在完成进行叉车主体变径运动过程后，也能完成异步的伸缩来驱动从动轮602的转动。

  s100、激光导航系统在获取的叉车主体的目标转角定位数据后，将叉车主体的转动角度拆分为横向支架的转动角度和导向轮的转动角度，并通过耦合器耦合横向支架和从动轮的转动状态，耦合器将耦合数据发送至激光导航系统，形成用于控制角度电机转动的控制信号，激光导航系统将控制信号发送至角度随动机构；

  s200、角度随动机构开始驱动横向支架转动，直至转动至上述分解的横向支架的转动角度位置处，获得叉车主体的转向定位，并在此过程中角度偏导装置带动导向轮发生产生适应性的角度转动，使得导向轮始终沿着以横向支架的长度为半径的横向支架的端部行走形成的螺旋线的切线方向，对叉车主体的转向定位进行不断的引导和校正。

  进一步地，本发明相较于传统的固定叉车支架不同的是在叉车主体完成转向的定位后，传统的固定叉车支架由于是固定连接结构，将跟随叉车主体运动至目标位置，此过程中，固定叉车支架行走的是一个弧形曲线，遮挡了较大部分的转向过程中的地面标识，使得激光导航叉车无法准确的识别地面标识。

  为此，本实施例中的横向支架4会先于叉车主体完成转角定位转向，已经在叉车主体的行径路上避开了地面标识，在完成转角定位转向后，横向支架4上置有用于耦合横向支架4和从动轮602的转动状态的耦合器15，耦合器15将耦合数据发送至激光导航系统，形成用于控制角度电机302反向转动的控制信号，开始控制角度电机302反向转动，进而带动横向支架4做相对于叉车主体的转角方向相反的运动，从而使得横向支架4保持在一个固定的与地面标识保持平行的行径路径上，来提升叉车主体的转角定位。

  以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人能在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。