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摘要：為解決傳統AGV在搬運卷類物料時因軸向搬運方式導致的與設備碰撞干涉問題，本文提出一種基于徑向搬運的新型AGV設計方案。這種設計的目的是為了向市場提供一種安全可靠、使用方便、節約空間的用于搬運卷類物料的自動導引車。該設計采用擺桿機構結合蝸輪蝸桿傳動系統，通過優化機械結構，與控制系統配合，實現卷類物料的徑向取卸貨，使自動導引車突破搬運方向的局限性，不再需要人工干預和方向調轉。實際應用表明，該AGV可適應不同尺寸的卷類物料，顯著提升物流效率并降低運營成本。

關鍵詞：卷類物料搬運；AGV；徑向搬運；物流效率；機械結構設計

作者：王新宇 王越 王小鐸 張志浩 韓國梁 尉維雅

機科發展科技股份有限公司

一

引言

AGV作為現代智能制造和物流系統中的重要設備，其性能直接影響系統的整體運行效率。隨著工業4.0和智能制造的快速發展，市場上對于各類型物料的搬運需求不斷增加，AGV在工業搬運領域的應用日益廣泛。在重載卷類物料（如電纜盤、鋼卷等）搬運領域，市面上傳統AGV多采用從卷類物料的軸向駛入，然后直接升降貨叉的方式進行托舉搬運，如圖1所示。

圖1 市面傳統搬運方向示意

但由于某些成卷設備框架尺寸的限制（如圖2所示），如果沿用以上從軸向搬運的方式，AGV車體會與設備本身發生碰撞干涉，無法滿足這一場景的使用要求。這種對接設備物料搬運的使用場景，傳統解決方案是由人工將卷型物料推出對接設備，并調整物料的方向后再由AGV從軸向搬運。這種方式效率低下且成本高昂。

圖2 成卷設備照片

針對這一痛點，本研究提出一種基于徑向搬運的AGV創新設計。本研究設計通過協同優化機械結構與控制系統，實現AGV對卷類物料的徑向搬運（如圖3所示）。這一設計能使AGV成功避開成卷設備的框架本身，避免兩者發生碰撞，在滿足使用要求的同時避免人工介入，實現卷類物料的高效安全搬運。

圖3 本研究設計搬運方向示意

二

徑向搬運AGV的設計

1.機械結構及其功能

本研究設計的AGV主要包括車體部分、改造支腿部分，如圖4所示。車體采用具有高負載能力的托盤式叉車，改造支腿安裝在車體的支腿一側。

改造支腿包含主框架和支撐滾輪部分，如圖5所示。主框架起到骨架作用，固定支撐支腿外側封板、安裝拖鏈線纜等部件。系統通過控制支撐滾輪的抬起和放下，可以實現貨叉的抬起和放下。主框架內安裝有前支撐和后支撐，前后支撐同時靠近物料起到支撐的作用。

圖4 車體結構示意圖

圖5 改造支腿示意圖

如圖6、圖7所示，前支撐座部件包括前支撐座和擺桿等。前支撐座活動安裝在絲杠上，絲杠能夠帶動前支撐座進行直線往復運動，通過控制絲杠帶動前支撐座停靠在不同位置，可適應不同直徑的卷類物料。

圖6 改造支腿剖面示意圖

圖7 前支撐部件示意圖

前支撐座的上方通過支撐墊板固定安裝有轉動電機和減速器，轉動電機與減速器連接，實現減速增扭的效果；軸承座安裝有蝸桿，蝸桿兩端安裝在軸承座上，通過轉動電機及減速器驅動實現蝸桿運動，蝸桿與蝸輪嚙合帶動蝸輪實現回轉運動。由于蝸輪與蝸桿之間傳動具有自鎖特性，可實現擺桿回轉的自鎖功能，確保擺桿的位置穩定。此外，蝸輪與蝸桿之間傳動具備較大的減速比，可提供高承載能力。

蝸輪上固定安裝有小齒輪，小齒輪隨蝸輪一起回轉。小齒輪與大齒輪嚙合，帶動大齒輪一同轉動。大齒輪與擺桿固定安裝，帶動擺桿回轉。通過小齒輪與大齒輪嚙合，可進一步放大扭矩。擺桿活動安裝在前支撐座上。

前支撐座的下方兩側設置有支撐輪，具有滑動和承載的功能。

2.搬運取貨流程

該AGV徑向搬運卷類物料的取貨動作流程如圖8所示。當調度系統在接收到生產下發的取貨信號后，向AGV下達指令調度其運行至指定位置，當車體后支撐與物料接觸時AGV停止，待AGV穩定后，控制擺桿旋轉90°（此時擺桿與物料還有一定的距離），控制絲杠電機轉動，驅動絲杠帶動擺桿機構運動，使擺桿與物料接觸時停止，然后控制支撐滾輪向下伸出，使改造支腿和物料抬高，此時AGV可以載貨駛出此工位。

圖8 取貨流程示意圖

3.搬運卸貨流程

該AGV徑向搬運卷類物料的卸貨動作流程如圖9所示。當調度系統在接收到生產下發的卸貨信號后，向AGV下達指令調度其運行至指定位置，待AGV在指定位置停穩后，控制支撐滾輪向上收回，使改造支腿降低直至卷類物料落地，然后控制絲杠電機轉動，驅動絲杠帶動擺桿機構運動，使擺桿與物料完全脫離一段距離后停止，待AGV穩定后，控制擺桿旋轉90°收回。此時AGV可以駛出此工位。

圖9 卸貨流程示意圖

本研究對搬運卷類物料提供了新的思路，突破了常規的物料搬運方向限制；在機械結構上，利用蝸輪蝸桿組件結合絲杠傳動，使承載能力加大的同時，可以適應不同直徑的物料搬運，AGV的使用范圍更大。

三

徑向搬運AGV的實際應用

本研究設計的徑向搬運AGV已經成功運用于各種需要進行卷類物料搬運的行業，填補了行業空白。下面以某電線電纜廠的生產工藝為例，介紹該設計在具體行業中的應用。

當該電線電纜廠同心絞和框絞機的收線、絕緣擠塑機的收放線（主要為1.8米/2米線盤）生產任務結束后，自動或人工手動降下固定線纜盤的龍門架，將線纜盤具放至地面，即AGV對接的指定位置。放貨時AGV與設備需要進行安全互鎖，確保對接時安全可靠。

人工通過MOM系統（Manufacturing Operation Management，制造運營管理系統）或手持PDA（Personal Digital Assistant，掌上電腦），向AGV發起下盤及空盤補充的任務。AGV接收到任務后，將指定庫位的空盤轉運到龍門架線邊緩存位置，設備與AGV通訊，發送呼叫信息。AGV進入收（放）線龍門架將線盤轉運到緩存區指定庫位，AGV與龍門架自動對接（如圖10），將線邊緩存的空盤轉運到龍門架內進行下一輪生產。

圖10 AGV與龍門對接現場圖

AGV在取指定空盤和滿盤轉運時，可以通過RFID自動讀取盤具信息進行確認，并反饋MOM。AGV在與同心絞、框絞機、絕緣擠塑機收放線的龍門架對接，進行取放貨時，需提前進行通訊，確保龍門架停靠在指定位置并允許AGV進入取放，避免出現安全隱患。

本研究設計的徑向搬運AGV在實際應用中取得了顯著效果（搬運現場如圖11所示）。物流效率大幅度提升，搬運時間縮短40%，人工干預減少90%。同時，該AGV支持5噸載重，兼容多種盤具尺寸，適應性顯著增強。此外，通過通訊互鎖與自鎖機構，有效避免碰撞風險，提升安全性。

圖11 AGV搬運現場圖

四

總結

本研究設計的徑向搬運AGV通過創新的機械結構與控制邏輯，成功解決了卷類物料搬運中的方向局限性與碰撞干涉問題。實際應用表明，該設計兼具高效性、安全性與適應性，能為工業物流自動化提供可靠解決方案。本研究為AGV車體的機械結構設計提供了新思路和方法，對推動AGV技術的發展和應用具有重要意義。

———— 物流技術與應用 ————

編輯、排版：王茜

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