Научная статья: "Модернизация колесных платформ автоматического внутризаводского транспорта"


УДК 62-529; 629.03; 629.36

А.С. Меркулов, Р.Ю. Добрецов, Я.Г. Пуказов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого


МОДЕРНИЗАЦИЯ КОЛЕСНЫХ ПЛАТФОРМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО ВНУТРИЗАВОДСКОГО ТРАНСПОРТА

Общие положения. Автоматически управляемое транспортное средство или Automated Guided Vehicle (AGV) представляет собой тележку, предназначенную для перемещения грузов на территории производственного предприятия, доставки их на линию сборки и подсборки, посредством зацепа тележки с помощью специального выдвижного штока, называемого пином, и перекатывания их за собой по фиксированным маршрутам. Типовая конструкция таких тележек включает: два электромотора, установленные на поворотной платформе и соединенные посредством цепного привода с ведущими колесами, несколько опорных-направляющих колес, сканер безопасности, а также различные вспомогательные приспособления и датчики.

Актуальность работы обусловлена потребностью производств в AGV, имеющей равные длину и ширину и имеющей возможность передвигаться в произвольном направлении, в частности, поворачивать на прямой угол без поворота корпуса тележки (позиция 2, рис. 1), тем самым сохраняя минимальный коридор для движения.

Минимизация пространств, выделяемых под движение AGV на производстве, является важной частью оптимизации цеха [1].

Рис. 1. Схема прохождения прямых углов
Рис. 1. Схема прохождения прямых углов

Для данной задачи движения AGV разделены на два вида:

  1. Регулярное движение AGV – движение по криволинейным и прямолинейным траекториям передней частью вперед в цехе при перевозке деталей (позиция 1, рис. 1);
  2. Нерегулярное движение AGV – движение, при котором боковые части AGV направлены по ходу движения (позиция 2, рис. 1).

Особенности конструкции. Для обеспечения устойчивого прямолинейного движения AGV поворачивающая силовым методом за счет поворота «драйв юнита», должна иметь направляющие колеса, оси стоек которых неподвижны относительно корпуса. Такие колеса обычно устанавливаются в задней части тележки. Главной особенностью конструкции, обеспечивающей вид движения, показанный на рис. 1, является комплект управляемых колес – два в носовой части AGV, и два – в хвостовой. В любой момент движения необходимо иметь зафиксированные по ходу движения или управляемые задние направляющие колеса и управляемые передние.

Для управления любой автоматической системой необходимо располагать определенным объемом информации [2]. Существует несколько видов систем бортовых информационно-измерительных устройств: радиолокационные, лазерные, ультразвуковые измерители, доплеровский измеритель скорости, телевизионные системы и контактные методы измерения параметров. Для обеспечения стабильной работы AGV выбраны (рис. 2): индуктивный датчик для обнаружения груза, лазерный сканер безопасности, установленный в носовой части AGV, для обнаружения помех по ходу при регулярном движении, ультразвуковые датчики для обнаружения помех при нерегулярном движении, датчик магнитной ленты (Magnetic guided sensor), предназначенный для распознавания и определения позиции магнитного поля от магнитной ленты для корректировки отклонения AGV от предписанного маршрута [3]. Альтернативой магнитной ленты может служить позиционирование по внутризаводским Wi-Fi меткам.

Рис. 2. Схема установки датчиков на AGV: 1 – лазерный сканер безопасности, 2 – индуктивный датчик, 3 – датчик магнитной ленты, 4 – ультразвуковые датчики.
Рис. 2. Схема установки датчиков на AGV: 1 – лазерный сканер безопасности, 2 – индуктивный датчик, 3 – датчик магнитной ленты, 4 – ультразвуковые датчики.

Для данной AGVвыбрана схема с двумя ведущими колесами и четырьмя управляемыми ведомыми (рис. 3). Ведущие колеса установлены на поворотной подрессоренной платформе, вращающейся при силовом повороте и позволяющей проходить AGV криволинейные траектории при регулярном движении, а также осуществлять движение нерегулярное при повороте платформы на 90Åã и более.

Оси стоек управляемых колес приводятся в движение актуаторами вращения, имеющими в составе электродвигатели и червячные редуктора. Выбор такой схемы управления колесами обоснован простотой конструкции, малыми габаритами привода, широким ассортиментов актуаторов вращения на рынке, в том числе от российских производителей [4]. Недостатком такого решения является сложность согласования углов поворота управляемых колес, что требует как наличия датчиков на осях управляемых колес, так и на поворотной платформе, позволяющих отслеживать угол поворота.

Рис. 3. Схема AGV: У – управляемые колеса, В – ведущие колеса, ТЭД – тяговый электродвигатель
Рис. 3. Схема AGV: У – управляемые колеса, В – ведущие колеса, ТЭД – тяговый электродвигатель

Выводы. Как результат получаем маневренное универсальное внутризаводское транспортное средство, способное выполнять уникальные задачи, не производя глобального усложнения стандартной схемы таких тележек. Усложнение программной части нивелируется развитым ассортиментом блоков управления, программируемых логических контроллеров, способных отработать сложную математическую модель управления, записанную в них.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Сушко А.В. Полицинская Е.В. Управление и организация производством на предприятии: теоретический аспект. Электронное учебное пособие / А.В. Сушко, Е.В. Полицинская. – ЮТИ ТПУ, 2015.
  2. Авотин Е.В. Автоматическое управление транспортными средствами: учеб. пособие / Е.В. Авотин, Р.Ю. Добрецов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – 92 с.
  3. ЭлектроникаL«Специальное конструкторское бюро приборов подземной навигации» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://prom-electronics.ru/produkcziya/datchik-magnitnoj-lentyi.html – Датчик магнитной ленты. – (Дата обращения 09.10.2019).
  4. Актуатор [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aktuator.ru – Актуаторы линейные, актуаторы вращения. – (Дата обращения 25.09.2019).