一种列车装配过程自动上料系统的制作方法

本发明涉及轨道交通装备智能制造，尤其涉及一种列车装配过程自动上料系统。

背景技术：

1、在轨道交通装备制造领域，列车装配过程涉及大量大型零部件的转运、定位和安装作业。传统列车装配过程中，大型零部件的上料安装主要依赖人工操作，即通过人工驾驶叉车或使用行车将零部件吊运至装配工位，再由人工进行定位和安装。

2、然而，上述传统上料方式存在诸多不足：首先，人工上料效率较低，难以适应现代化流水线装配的节拍要求；其次，大型零部件重量大、体积大，人工搬运和安装过程中劳动强度极大，且存在较高的安全风险；再次，人工定位精度较差，难以保证装配质量的一致性和可靠性。

3、随着自动化技术和机器人技术的不断发展，部分制造领域已开始应用agv（自动导引运输车）和工业机器人进行物料的自动化转运和上下料作业。然而，现有技术中尚未出现针对列车装配过程特点、能够实现大型零部件从物料存储、转运到装配安装全流程自动化的完整解决方案。因此，亟需开发一种适用于列车装配过程的自动上料系统，以提升列车装配的自动化水平和生产效率。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种列车装配过程自动上料系统。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种列车装配过程自动上料系统，包括：移栽agv、用于抓取和转移产品物料的抓取机械臂、用于承载并运输产品物料至装配工位的滚筒升降agv以及中央控制系统，所述移栽agv为能够自主移动的承载平台，所述抓取机械臂安装于所述移栽agv上，所述滚筒升降agv为能够自主移动的升降输送平台，所述中央控制系统分别与所述移栽agv、所述抓取机械臂和所述滚筒升降agv电连接。

3、进一步地，所述移栽agv包括：agv车体、用于环境扫描与路径导航的激光导航雷达、用于平衡抓取机械臂工作时的倾覆力矩的配重箱、安全防撞条以及用于参数设定和手动调试操作的手动控制界面，所述agv车体为所述移栽agv的基体，所述激光导航雷达安装于所述agv车体的外壁上，所述配重箱固定连接于所述agv车体上，所述安全防撞条安装于所述agv车体的边缘，所述手动控制界面设置于所述agv车体的侧面。

4、进一步地，所述移栽agv上设置有用于为抓取机械臂提供高度调节功能的多级升降机构，所述多级升降机构安装于所述agv车体上，所述抓取机械臂安装于所述多级升降机构的顶端。

5、进一步地，所述多级升降机构包括：安装底板、一级导向柱、一级升降平台、二级导向柱、二级升降平台、升降电缸以及驱动电机，所述安装底板固定连接于所述agv车体上，所述一级导向柱下端固定连接于所述安装底板上，所述一级导向柱上端沿竖直方向延伸，所述一级升降平台套设于所述一级导向柱外部，能够沿所述一级导向柱上下滑动；所述二级导向柱下端固定连接于所述安装底板上，所述二级导向柱上端沿竖直方向延伸，所述二级升降平台套设于所述二级导向柱外部，能够沿所述二级导向柱上下滑动，所述抓取机械臂固定安装于所述二级升降平台上，所述升降电缸的缸体连接于所述安装底板上，所述升降电缸的伸缩杆连接于所述一级升降平台，用于驱动所述一级升降平台升降，所述驱动电机安装于所述一级升降平台上，所述驱动电机通过传动机构与所述二级升降平台连接，用于驱动所述二级升降平台相对于所述一级升降平台进行二级升降动作。

6、进一步地，所述抓取机械臂为多自由度关节型工业机器人，所述抓取机械臂的末端安装有吸附夹具，所述吸附夹具为负压式真空吸盘夹具，所述吸附夹具的下表面设置有多个用于与产品物料的上表面接触并通过负压吸附实现抓取的真空吸盘。

7、进一步地，所述滚筒升降agv包括：agv框架、用于实现全向移动和精确定位的行走舵轮组件、用于检测障碍物并实现安全避让的避障雷达、电池组件以及用于承载并输送产品物料和将产品物料顶升至抓取高度的滚筒升降机构，所述agv框架为所述滚筒升降agv的基体，所述行走舵轮组件安装于所述agv框架的底部，所述避障雷达安装于所述agv框架上，所述电池组件安装于所述agv框架内部，所述滚筒升降机构安装于所述agv框架上。

8、进一步地，所述滚筒升降机构包括：导向柱、导向平台、导向平台电缸、滚筒平台、滚筒平台电缸以及用于承载并输送产品物料的滚筒输送组件，所述导向柱下端固定连接于所述agv框架上，所述导向柱上端沿竖直方向延伸，所述导向平台套设于所述导向柱的中部，能够沿所述导向柱上下滑动，所述导向平台电缸的缸体连接于所述agv框架上，所述导向平台电缸的伸缩杆连接于所述导向平台，用于驱动所述导向平台升降，所述滚筒平台套设于所述导向柱的上部，能够沿所述导向柱上下滑动，所述滚筒平台位于所述导向平台的上方，所述滚筒平台电缸的缸体连接于所述导向平台上，所述滚筒平台电缸的伸缩杆连接于所述滚筒平台，用于驱动所述滚筒平台相对于所述导向平台进行二次升降，所述滚筒输送组件安装于所述滚筒平台上。

9、进一步地，所述滚筒输送组件包括：滚筒安装座、主动滚筒、从动滚筒以及滚筒驱动电机，所述滚筒安装座固定安装于所述滚筒平台上，所述主动滚筒通过轴承安装于所述滚筒安装座上，所述从动滚筒通过轴承安装于所述滚筒安装座上，所述从动滚筒与所述主动滚筒间隔排列，共同构成滚筒输送平面；所述滚筒驱动电机安装于所述滚筒平台上，所述滚筒驱动电机的输出端通过传动机构与所述主动滚筒连接，用于驱动主动滚筒旋转以实现产品物料的输送。

10、进一步地，所述滚筒升降机构设置有用于在产品物料转运过程中对产品物料进行固定和限位的产品限位工装，所述产品限位工装安装于所述滚筒平台上且位于滚筒输送面的侧边；所述产品限位工装包括：限位固定件、限位伸缩件、弹簧以及弹簧按压块，所述限位固定件固定连接于所述滚筒平台上，所述限位固定件中设置有插槽；所述限位伸缩件一端滑动插设于所述限位固定件的插槽中，所述限位伸缩件的另一端为自由端，所述限位伸缩件在放下时低于滚筒输送面，所述限位伸缩件在拉起时高于滚筒输送面，所述弹簧设置于所述限位伸缩件内部，所述弹簧按压块活动安装于所述限位伸缩件内部，所述弹簧按压块与所述弹簧连接。

11、进一步地，所述中央控制系统为工业控制计算机或plc控制柜，所述中央控制系统通过无线通信模块分别与所述移栽agv、所述抓取机械臂和所述滚筒升降agv建立双向数据通信链路，用于发送运动指令、接收状态反馈信号并协调所述移栽agv、所述抓取机械臂和所述滚筒升降agv的时序动作。

12、采用本发明技术方案的有益效果是，通过多类型agv的协同作业，实现了列车装配过程中大型零部件的自动化转运、定位和上料安装，解决了传统列车装配依赖人工上料存在的效率低、劳动强度大、安全风险高、定位精度差等问题，显著提升了列车装配的自动化水平和生产效率，降低了生产成本，同时保证了装配质量的一致性。

13、本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

1.一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，包括：移栽agv（1）、用于抓取和转移产品物料（3）的抓取机械臂（12）、用于承载并运输产品物料（3）至装配工位的滚筒升降agv（2）以及中央控制系统（14），所述移栽agv（1）为能够自主移动的承载平台，所述抓取机械臂（12）安装于所述移栽agv（1）上，所述滚筒升降agv（2）为能够自主移动的升降输送平台，所述中央控制系统（14）分别与所述移栽agv（1）、所述抓取机械臂（12）和所述滚筒升降agv（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述移栽agv（1）包括：agv车体（1001）、用于环境扫描与路径导航的激光导航雷达（1002）、用于平衡抓取机械臂（12）工作时的倾覆力矩的配重箱（1003）、安全防撞条（1005）以及用于参数设定和手动调试操作的手动控制界面（1004），所述agv车体（1001）为所述移栽agv（1）的基体，所述激光导航雷达（1002）安装于所述agv车体（1001）的外壁上，所述配重箱（1003）固定连接于所述agv车体（1001）上，所述安全防撞条（1005）安装于所述agv车体（1001）的边缘，所述手动控制界面（1004）设置于所述agv车体（1001）的侧面。

3.根据权利要求2所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述移栽agv（1）上设置有用于为抓取机械臂（12）提供高度调节功能的多级升降机构（11），所述多级升降机构（11）安装于所述agv车体（1001）上，所述抓取机械臂（12）安装于所述多级升降机构（11）的顶端。

4.根据权利要求3所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述多级升降机构（11）包括：安装底板（1101）、一级导向柱（1102）、一级升降平台（1103）、二级导向柱（1104）、二级升降平台（1105）、升降电缸（1107）以及驱动电机（1106），所述安装底板（1101）固定连接于所述agv车体（1001）上，所述一级导向柱（1102）下端固定连接于所述安装底板（1101）上，所述一级导向柱（1102）上端沿竖直方向延伸，所述一级升降平台（1103）套设于所述一级导向柱（1102）外部，能够沿所述一级导向柱（1102）上下滑动；所述二级导向柱（1104）下端固定连接于所述安装底板（1101）上，所述二级导向柱（1104）上端沿竖直方向延伸，所述二级升降平台（1105）套设于所述二级导向柱（1104）外部，能够沿所述二级导向柱（1104）上下滑动，所述抓取机械臂（12）固定安装于所述二级升降平台（1105）上，所述升降电缸（1107）的缸体连接于所述安装底板（1101）上，所述升降电缸（1107）的伸缩杆连接于所述一级升降平台（1103），用于驱动所述一级升降平台（1103）升降，所述驱动电机（1106）安装于所述一级升降平台（1103）上，所述驱动电机（1106）通过传动机构与所述二级升降平台（1105）连接，用于驱动所述二级升降平台（1105）相对于所述一级升降平台（1103）进行二级升降动作。

5.根据权利要求1所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述抓取机械臂（12）为多自由度关节型工业机器人，所述抓取机械臂（12）的末端安装有吸附夹具（13），所述吸附夹具（13）为负压式真空吸盘夹具，所述吸附夹具（13）的下表面设置有多个用于与产品物料（3）的上表面接触并通过负压吸附实现抓取的真空吸盘。

6.根据权利要求1所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述滚筒升降agv（2）包括：agv框架（2001）、用于实现全向移动和精确定位的行走舵轮组件（2002）、用于检测障碍物并实现安全避让的避障雷达（2003）、电池组件（2004）以及用于承载并输送产品物料（3）和将产品物料（3）顶升至抓取高度的滚筒升降机构（21），所述agv框架（2001）为所述滚筒升降agv（2）的基体，所述行走舵轮组件（2002）安装于所述agv框架（2001）的底部，所述避障雷达（2003）安装于所述agv框架（2001）上，所述电池组件（2004）安装于所述agv框架（2001）内部，所述滚筒升降机构（21）安装于所述agv框架（2001）上。

7.根据权利要求6所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述滚筒升降机构（21）包括：导向柱（2102）、导向平台（2105）、导向平台电缸（2104）、滚筒平台（2106）、滚筒平台电缸（2103）以及用于承载并输送产品物料（3）的滚筒输送组件，所述导向柱（2102）下端固定连接于所述agv框架（2001）上，所述导向柱（2102）上端沿竖直方向延伸，所述导向平台（2105）套设于所述导向柱（2102）的中部，能够沿所述导向柱（2102）上下滑动，所述导向平台电缸（2104）的缸体连接于所述agv框架（2001）上，所述导向平台电缸（2104）的伸缩杆连接于所述导向平台（2105），用于驱动所述导向平台（2105）升降，所述滚筒平台（2106）套设于所述导向柱（2102）的上部，能够沿所述导向柱（2102）上下滑动，所述滚筒平台（2106）位于所述导向平台（2105）的上方，所述滚筒平台电缸（2103）的缸体连接于所述导向平台（2105）上，所述滚筒平台电缸（2103）的伸缩杆连接于所述滚筒平台（2106），用于驱动所述滚筒平台（2106）相对于所述导向平台（2105）进行二次升降，所述滚筒输送组件安装于所述滚筒平台（2106）上。

8.根据权利要求7所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述滚筒输送组件包括：滚筒安装座（2107）、主动滚筒（2108）、从动滚筒（2111）以及滚筒驱动电机（2110），所述滚筒安装座（2107）固定安装于所述滚筒平台（2106）上，所述主动滚筒（2108）通过轴承安装于所述滚筒安装座（2107）上，所述从动滚筒（2111）通过轴承安装于所述滚筒安装座（2107）上，所述从动滚筒（2111）与所述主动滚筒（2108）间隔排列，共同构成滚筒输送平面；所述滚筒驱动电机（2110）安装于所述滚筒平台（2106）上，所述滚筒驱动电机（2110）的输出端通过传动机构与所述主动滚筒（2108）连接，用于驱动主动滚筒（2108）旋转以实现产品物料（3）的输送。

9.根据权利要求7所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述滚筒升降机构（21）设置有用于在产品物料（3）转运过程中对产品物料（3）进行固定和限位的产品限位工装（22），所述产品限位工装（22）安装于所述滚筒平台（2106）上且位于滚筒输送面的侧边；所述产品限位工装（22）包括：限位固定件（2201）、限位伸缩件（2202）、弹簧（2205）以及弹簧按压块（2204），所述限位固定件（2201）固定连接于所述滚筒平台（2106）上，所述限位固定件（2201）中设置有插槽；所述限位伸缩件（2202）一端滑动插设于所述限位固定件（2201）的插槽中，所述限位伸缩件（2202）的另一端为自由端，所述限位伸缩件（2202）在放下时低于滚筒输送面，所述限位伸缩件（2202）在拉起时高于滚筒输送面，所述弹簧（2205）设置于所述限位伸缩件（2202）内部，所述弹簧按压块（2204）活动安装于所述限位伸缩件（2202）内部，所述弹簧按压块（2204）与所述弹簧（2205）连接。

10.根据权利要求1所述的一种列车装配过程自动上料系统，其特征在于，所述中央控制系统（14）为工业控制计算机或plc控制柜，所述中央控制系统（14）通过无线通信模块分别与所述移栽agv（1）、所述抓取机械臂（12）和所述滚筒升降agv（2）建立双向数据通信链路，用于发送运动指令、接收状态反馈信号并协调所述移栽agv（1）、所述抓取机械臂（12）和所述滚筒升降agv（2）的时序动作。