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重载AGV结构设计与在工程机械产线中

的应用

摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，国内中小型AGV大部分以轻载型

为主，随着国内制造业的智能化改造提升和消费市场的扩大，出现了很多重载型

AGV的技术需求，研究团队通过优化载重结构增加防碰撞装置和减震驱动总成的

技术路线，提出了一种重载型AGV的设计方案，对重型机械制造业及重工装备制

造业的转型升级有着一定的借鉴意义，作为技术参考也为后续重载型AGV的进一

步研究设计提供了一种方向。

关键词：重载AGV；结构设计；工程机械产线；应用

引言

随着自动引导车(AutomatedGuidedVehicle，简称AGV)技术的发展和应用，

越来越多的AGV应用在工程机械制造过程中，如负载0.5～2t的潜伏式、牵引式

和叉车式AGV被用在物流搬运场景。工程机械因其整机和零部件重量大，轻载荷

的AGV满足不了零部件在产线上转运要求，需要由重载AGV来实现。挖掘机装配

过程中，上车和下车需分别使用板链式流水线进行部装，然后使用平板车进行过

跨运输，并完成合装，自动化程度和效率较低。本文以大型挖掘机装配线为研究

对象，设计了重载AGV，并用在了装配线体中。

1重载型AGV车体承载结构设计

在现有的技术中，AGV承载一般都在2t以内，其中一个最主要原因是承重结

构的限制，车体大部分都采用钣金结构承重的设计方案，此类方案是通过将钢板

进行钣金加工并增加部分承重拉筋、横梁的方式来实现。如果想增加车体载重能

力，就只能通过增加钢板厚度、承重拉筋、横梁排布密度和材料厚度的方式进行。

但是由于受到通用钢板的上限厚度限制及钣金加工设备最大折弯厚度的限制，导

致此类结构的承载上限无法顺利达到2t，且安全系数＞2.0的基础设计要求。同

时，此类方案也会大幅增加车体自重，不利于车辆的灵活运动。因此，研究团队

摒弃了此类设计思路，采用了工字钢与方钢焊接承重梁结构，用钣金件作为车体

外壳的设计思路，解决了车体重负载工作下自身结构安全性的技术难题。在本次

设计结构中，承重梁采用多根方钢与工字钢进行焊接，钣金外壳在整体结构中不

作为承重结构的轻量化设计。同时，此结构可以根据车辆外形尺寸的需要进行承

重梁的尺寸放缩，但并不影响整体的承重性能。与现有技术相比，此方案不仅承

载能力强，而且结构简单、布局科学、成本低，极简的结构设计即可达到承重设

计要求。

2重载AGV核心指标及特点

（1）重载AGV最重要的标志就是载重大、技术难度高。AGV承载轻则数吨，

重则几百吨，随着承载力的增加，AGV的导航控制难度、机械设计难度、安全防

护难度都大大提高。这无疑对AGV制造商的综合能力要求更高。（2）安全性。

重载AGV在工业厂房以及户外使用过程中，安全性是非常重要的考核指标，工业

用无人驾驶自动运行的重载型AGV安全应能达到ISO3691标准，安全等级根据PL

级别进行设计，应装有急停、接触式防护装置、非接触式防护装置（有安全认

证）、运行指示灯、声音报警器、制动器、失速保护功能以及执行机构的安全防

护等。（3）速度。重载AGV满载时体积较大，重量非常大，所以运行速度一般

都是在0.5m/s以下，这主要根据重载AGV的运行环境、急停后的刹车距离等因

素决定，不建议重载AGV在运行时以大于0.5m/s的速度进行工作。（4）应用广

泛。重载AGV几乎可以应用到所有的有重型货物或者部件搬运或者组装的场景中。

这个重量级别的货物或是零部件，无论是吊装搬运，还是转运组装，都是一个难

点。采用AGV可以减少工件的吊装次数，提高系统安全性，尤其在转运组装的应

用中，AGV可以根据工艺需求定制上部工装，来辅助重型部件组装，提高装配效

率和安全性，也能降低工人的劳动强度。

3防碰撞装置设计

根据AGV载重的技术要求，并且考虑到全车自重，整体总重量＞5.5t，那么

车辆即使在低速运动时总体惯性动量已经非常大了，因此，重载型AGV的运动安

全性是在方案设计阶段必须重点考虑的问题之一。在本次设计过程中，研究团队

在车体前方设计了2组红外线传感器用于车辆前进方向2～3m内的障碍物探测。

当红外传感器感知到前方障碍物时，AGV将开始刹车减速防止碰撞。另外，考虑

到红外传感器的工作原理，其只能发射线性红外光束，对于车辆两侧障碍物无法

进行感知，因此，在设计过程中增加了机械防碰撞触碰