浅谈电动叉车自动化设计改造

范贝贝

摘要：随着现代科技的发展，对智能管理和积累工具的需求越来越大。将自制叉车改装为智能AGV已成为现代趋势。如何将自制叉车变成更智能的自动堆垛机，使其成为现代研究的领先指标，在此基础上，从叉车整机改造特点、硬件改造、软件控制三个方面对改造方案进行了分析。

关键词：叉车;AGV;自动化;改造

引言

随着中国工业发展，智能生产围绕国家发展，对智能交通的需求逐年增加。叉车类型是在现有叉车的基础上对系统进行自动化改造，有电磁、光学等自动检测装置。根据基本操作模式，可以到指定地点自动化作业。

1改造方案整体介绍

将传统叉车改造为智能化运输设备，整个改造过程基于图1的改造原理进行描述。

传统的电动叉车（包括托盘车和堆垛机）通常包括三个功能：方向盘、转向驱动和叉车控制。转向和行走操作由电机驱动，叉车操作由液压泵控制驱动。在手动模式下，驾驶员控制车辆和方向盘的运动，使用方向盘控制货叉的运动，主要检查汽车的运动速度、轨道和货叉的位置。

要实现电动叉车的自动化、智能化改装，我们需要从以下两个组成部分着手：（1）增加控制板、导航系统、安全保护系统、自动充电系统、货叉设备和检测设备。（2）改装驱动系统、转向系统、货叉放置系统、手动/自动操作系统等。

导航控制系统是叉车控制系统的核心，包括导航算法、控制逻辑和通信/IO。安全系统、叉车安装设备、检测设备用于确定驾驶员的车辆位置和车辆状况，是自动叉车最重要的参数。 车辆的前三个部分，行走、转向和前叉，需要动力来适应汽车导航控制系统的运行。一般电驱动、电磁阀和电磁比例阀都有触点，或者，使用模拟 I/O 链接。

2 改造方案实施介绍

2.1 导航系统

目前市场上应用最广泛的激光导航系统是激光导航系统，分为使用反射器的激光导航和SLAM激光导航，使用显示器将激光扫描仪插入叉车，激光扫描仪随汽车360°旋转并发射旋转激光束。车道上安装了许多展示装置。显示屏显示要触发的激光束，控制器根据显示的激光束角度和显示位置计算车辆坐标，以激活控制器以检测正确的激光旋转。SLAM激光导航也称为自动导航，即使在不熟悉的地方也能自动操作它，并根据边界激光扫描仪比较地图和数据，以确定车辆在地图上的坐标，以确保准确导航。

2.2 行走驱动

移动驱动的改装往往是通过重新安装具有通讯功能的驱动来完成的，多采用CAN通讯方式。控制系统通过CAN总线与行人驱动器进行通信，控制器发出移动（包括前进/后退）和是否制动的驱动命令。驱动器实时收集数据信息，例如以公里为单位的汽车速度，然后将其返回给控制器。

2.3 转向驱动

汽车便携式车辆往往已经具备运行电力和控制电动转向的能力。对于汽车的这一部分，您需要做的就是切换到具有连接或控制 IO 能力的驱动程序（或控制器），然后添加新的角连接器用于旋转角度。控制器向方向盘发送转向指令，方向盘将数据转成特定角度，驾驶员实时返回转向角度。叉车的其他部分使用液压手动转向车，因为方向盘是由手动方向盘（或液压系统）驱动的，没有电气控制，添加了手动操作操作。有两种转换选项。一个用于动力转向，另一个用于液压电子控制系统的开发。方向盘通常由梯子电动驱动以轉动方向盘。对电控液压系统的修改需要对原始液压系统进行修改，由方向盘构成的转向液压调节系统取代了机器的精密液压控制系统，自动控制精度高。

2.4 货物监测系统

叉车AGV的一个重要功能是货物的搬运和包装。要准确取货，需要在激光旋转中增加第二个定位（高清摄像头），以确保车辆到达正确位置并正确对齐货物。货叉配备了一个传感器，可以检测货物的存在，及时将信息发送给上级控制器。为保证产品安全，必须增加性能限制或光电限制，以防止负载撞到叉根。

2.5 手 / 自动操作系统改造

手动叉车的操作手柄通常由电动机驱动，由液压系统直接操作。自动化切换后，操作手柄首先要与控制系统进行交互，控制系统判断是否响应手柄的操作要求，并识别两种操作系统控制方式：手动和自动。

2.6 安全防护系统

安全保护系统广泛用于检测和响应叉车操作过程中的危险。响应是直接作用于电驱动、电动转向、前叉三部分，强制停止车辆运行的一种方式，并且不能关闭转向控制系统。安全系统通常包括三个级别的保护，一级保护是使用安装在车身前部和后部的安全激光扫描仪从一定距离扫描物体，当外部对象出现在范围中间时，该信息将返回给控制器。第二个保护装置安装在车辆安全限制附近，当安全限制接触到人或物体时，控制器直接发出停止命令。第三，车辆的急停按钮旁边还安装了急停按钮，一旦发生危险情况，人可以直接抓住急停按钮，直接使车辆停止，还可以添加照明系统和语音系统等警告设备，以提高机器安全性。

2.7 自动充电系统

AGV充电具备手动充电和自动充电。自动充电系统有三种类型：上置式、下置式和侧置式，这意味着充电装置安装在车身的顶部、底部和侧面。当 AGV 电量耗尽并需要充电时，它会通过与上层系统的无线连接请求充电。中控系统指示AGV呼叫充电区，AVV通过无线通讯和自动充电传输信息，确保充电过程安全和效率，当前市场系统使用非常有效和可靠的接触电刷。无线充电技术是一种新型的技术，但是目前只适用于小功率电器充电。

结语

电动叉车实现电动驱动、电动转向、电动举升等功能的自动化设备，只有满足这些条件才能进行更改。本文介绍的转换程序是一种相对便宜的新系统，可以显着节省自动化生产中的中小企业（SME）。

参考文献：

[1]朱利，刘前锋.浅谈电动叉车自动化设计改造[J].现代制造技术与装备，2020，56（09）：77-78.

[2]安远.自动电动叉车设计与路径规划研究[D].西安理工大学，2021.