本發(fā)明涉及車間物流搬運與裝配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于麥克納姆輪自主導(dǎo)航全向車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

航天器的裝配技術(shù)是航天制造技術(shù)的重要組成部分,航天產(chǎn)品總裝過程中正向自動化、數(shù)字化裝配方向發(fā)展，傳統(tǒng)的裝配技術(shù)主要以人來完成，勞動成本高生產(chǎn)效率低；隨著航天產(chǎn)品的批量化，簡單模式下的人工裝配越來越不適用與現(xiàn)代裝配的要求。

麥克納姆輪，作為一種全方位輪，通過四個輪子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向適當組合，可以實現(xiàn)機器人在平面上三自由度的全方位移動，目前已廣泛應(yīng)用于軍工、制造業(yè)、電線電纜車間、醫(yī)院等行業(yè)中。麥克納姆輪式agv，利用其靈活的運動特性，在自動導(dǎo)引(循跡)過程中可以實現(xiàn)直角轉(zhuǎn)彎，側(cè)向移動的功能，較之傳統(tǒng)的agv小車，節(jié)省了空間，提高了物流效率。

agv傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式主要為磁導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航，由地面上鋪設(shè)的磁條或色帶作為參考，agv在行進過程中不斷動態(tài)修正其與預(yù)定軌跡的偏差。然而這種導(dǎo)航方式，雖然使得agv可以不受人的控制自動行走，但固定的軌跡極大地限制了運動，尤其對于麥克納姆輪式agv而言，其全方位移動的特點無法發(fā)揮出來，因此，近年來，無軌導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展十分迅速，在某些領(lǐng)域已有實際的應(yīng)用案例。

一般基于麥克納姆輪全向轉(zhuǎn)運車應(yīng)用在數(shù)字化總裝脈動生產(chǎn)線、數(shù)字化柔性裝配工作站等項目中，能夠在狹窄空間進行無線遙控全向移動，同時在調(diào)度管理系統(tǒng)路徑規(guī)劃下完成部件、成件和產(chǎn)品的自主導(dǎo)航轉(zhuǎn)運、自動與工位對接等任務(wù)，能夠提高生產(chǎn)裝配的效率和降低勞動成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何設(shè)計一種基于麥克納姆輪自主導(dǎo)航全向車控制系統(tǒng)，完成產(chǎn)品及零部件的自動轉(zhuǎn)運及與裝配工位自動對接，同時在狹窄空間采用無線遙控技術(shù)實現(xiàn)手動轉(zhuǎn)運的功能。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于麥克納姆輪自主導(dǎo)航全向車控制系統(tǒng)，包括：供電系統(tǒng)1、車體運動控制系統(tǒng)2、主控調(diào)度系統(tǒng)3、車體無線通訊模塊、無線遙控器6、驅(qū)動系統(tǒng)7、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8、自動對接系統(tǒng)9和安全防撞系統(tǒng)10；所述車體無線通訊模塊包括主控無線通訊模塊4和遙控無線通訊模塊5；

所述供電系統(tǒng)1包括：電池組、逆變電源和直流轉(zhuǎn)換電源；所述電池組與逆變電源電連接，逆變電源用于驅(qū)動系統(tǒng)7中四組伺服驅(qū)動器的供電；電池組與直流轉(zhuǎn)換電源電連接，直流轉(zhuǎn)換電源用于車體運動控制系統(tǒng)2、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8、自動對接系統(tǒng)9和安全防撞系統(tǒng)10的供電；

所述車體運動控制系統(tǒng)2包括伺服運動控制器和信號擴展模塊，所述信號擴展模塊用于通過主控無線通訊模塊4接收主控調(diào)度系統(tǒng)3的路徑命令信息、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8的反饋數(shù)據(jù)信息、自動對接系統(tǒng)9的反饋數(shù)據(jù)信息以及安全防撞系統(tǒng)10的反饋數(shù)據(jù)信息；所述伺服運動控制器用于對信號擴展模塊接收的反饋數(shù)據(jù)信息進行處理，向驅(qū)動系統(tǒng)7實時發(fā)送執(zhí)行命令信息，控制全向轉(zhuǎn)運車的運動；

所述主控調(diào)度系統(tǒng)3包括上位機調(diào)度界面和無線收發(fā)通訊模塊，主控調(diào)度系統(tǒng)3與主控無線通訊模塊4連接實現(xiàn)與車體實時通信；上位機調(diào)度界面用于實現(xiàn)對全向轉(zhuǎn)運車進行路線設(shè)定，完成多臺全向轉(zhuǎn)運車的調(diào)度規(guī)劃；

所述主控無線通訊模塊4用于主控調(diào)度系統(tǒng)3與車體運動控制系統(tǒng)2通信；

所述無線遙控器6通過遙控無線通訊模塊5與車體運動控制系統(tǒng)2實現(xiàn)通信，用于手動控制全向轉(zhuǎn)運車運動，實現(xiàn)的運動方向有前進、后退、左移、右移和原地旋轉(zhuǎn)；

所述驅(qū)動系統(tǒng)7包括四組伺服驅(qū)動器、四組驅(qū)動電機，每組伺服驅(qū)動器與一驅(qū)動電機對應(yīng)電連接，車體運動控制系統(tǒng)2分別與四組伺服驅(qū)動器連接，并向伺服驅(qū)動器發(fā)送運動指令同時接收伺服驅(qū)動器的內(nèi)部編碼器反饋信號，伺服驅(qū)動器用于按照運動指令中的給定速度和方向控制驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動，驅(qū)動電機通過減速器與全向轉(zhuǎn)運車的車輪連接；

所述自主導(dǎo)航系統(tǒng)8包括圖像采集模塊、信號處理模塊、顏色帶、二維矩陣碼和減速控制碼；其中圖像采集模塊安裝在車體中心位置，每間隔一定時間采集地面上顏色帶、二維矩陣碼或減速控制碼的信息，顏色帶、二維矩陣碼和減速控制碼鋪設(shè)在地面上，車體直行時圖像采集模塊掃描顏色帶的位置信息，在減速區(qū)掃描減速控制碼的減速站點號信息，在轉(zhuǎn)彎處掃描二維矩陣碼的位置信息，信號處理模塊對圖像采集模塊的掃描信息進行處理，即，將圖像信息轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信息，并通過rs485協(xié)議向車體運動控制系統(tǒng)2發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)，車體運動控制系統(tǒng)2對數(shù)據(jù)進行解算后得到車體的姿態(tài)信息、減速命令信息或轉(zhuǎn)彎位置信息，其中姿態(tài)信息包括左右偏移值和偏轉(zhuǎn)角度，減速命令信息包括規(guī)定減速站點號信息，轉(zhuǎn)彎位置信息包括前后、左右坐標值和偏轉(zhuǎn)角度；

當全向轉(zhuǎn)運車導(dǎo)航直行時圖像采集模塊把采集的圖像信息傳送給車體運動控制系統(tǒng)2，車體運動控制系統(tǒng)2把解算后得到的車體中心左右偏移值d1和偏轉(zhuǎn)角β1，與存儲在車體運動控制系統(tǒng)2中作為給定值的左右偏移值d2和偏轉(zhuǎn)角β2進行比較得出：d＝d1-d2,β＝β1-β2，其中d為左右偏差值，β為角度偏差值，進而對左右偏差值和角度偏差值分別進行pid控制；

當全向轉(zhuǎn)運車進行轉(zhuǎn)彎或停止時，圖像采集模塊首先檢測到減速控制碼的減速站點號信息，車體運動控制系統(tǒng)2通過減速站點號信息進行判斷，如果此減速站點號信息為轉(zhuǎn)彎或停止站點時，車體開始減速，直到圖像采集模塊檢測到二維矩陣碼的中心坐標原點位置時，車體停止或進行原地轉(zhuǎn)彎；

所述自動對接系統(tǒng)9包括三個激光位移傳感器和三個擋板，擋板安裝在裝配工位下方，其中第一、第二激光位移傳感器安裝在車前端兩側(cè)，激光檢測方向為車體前進方向，第一、第二激光位移傳感器分別檢測自身到擋板的距離分別為d1和d2，第三激光位移傳感器安裝在車體前端中心位置，激光檢測方向為車體橫向方向，第一、第二激光位移傳感器檢測自身到對應(yīng)擋板的距離為d3，三個激光位移傳感器測量的距離值反饋到車體運動控制系統(tǒng)2中；全向轉(zhuǎn)運車到達裝配工位站點后，第一、第二激光位移傳感器測量前方距離為100mm時減速停止，開始與裝配工位自動對接，車體運動控制系統(tǒng)2通過距離值計算得到δd＝d1-d2為車體前端左右偏轉(zhuǎn)誤差，δd1＝d3-d4為車體前端左右橫向偏移誤差，其中d4＝100mm為橫向設(shè)定值，把δd和δd1作為測量偏差值分別進行自動對接pid控制；

所述安全防撞系統(tǒng)10包括兩個安全掃描儀，安裝在車體前后兩端，用于檢測行進中前后方2米范圍內(nèi)是否有障礙物，當前方2米處出現(xiàn)障礙物時，安全掃描儀反饋信號至車體運動控制系統(tǒng)2中，車體運動控制系統(tǒng)2控制全向轉(zhuǎn)運車開始減速，當檢測到距離為1m時，控制全向轉(zhuǎn)運車開始停止運動，直到障礙物消除控制全向轉(zhuǎn)運車開始繼續(xù)運動。

優(yōu)選地，所述車體運動控制系統(tǒng)2通過以下方式對左右偏差值和角度偏差值分別進行pid控制：當-5mm<d<5mm時，左右偏差不調(diào)節(jié)；當-35mm<d<35mm時，進行左右pid控制輸出不同的車體橫向速度vx，控制d在±5mm范圍內(nèi)；當d>35mm或d<-35mm時，車體超出軌道，停止運行，當β＝0°時，不進行車體角度調(diào)節(jié)，當β>0°或β<0°時，進行角度pid控制，輸出相應(yīng)的自轉(zhuǎn)角速度ω，根據(jù)車體速度與每個車輪角速度的關(guān)系，計算出每個車輪調(diào)節(jié)的速度，進而調(diào)節(jié)角度偏差，當車體的d和β都調(diào)節(jié)時，同時進行pid控制，車體進行復(fù)合運動調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述車體運動控制系統(tǒng)2進行自動對接pid控制的原理是：首先，車體進行原地調(diào)節(jié)姿態(tài)，把δd和δd1的誤差同時控制在±2mm內(nèi)，當δd>2mm或δd<-2mm時，設(shè)定以車體前端中心點為轉(zhuǎn)彎原點進行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，此時車體前端車輪角速度遠小于后端車輪角速度(差值大于預(yù)設(shè)閾值)，當δd1>2mm或δd1<-2mm時，進行左右橫向調(diào)節(jié)；其次，車體進行向前移動同時進行實時姿態(tài)調(diào)節(jié)，保證δd和δd1的誤差在±0.5mm內(nèi)，調(diào)節(jié)原理與原地調(diào)節(jié)姿態(tài)一致，當?shù)谝?、第二激光位移傳感器測量前方距離變?yōu)?0mm時，車體減速停止，車體與裝配工位接觸，完成自動對接任務(wù)。

優(yōu)選地，所述電池組由8組6v電池串聯(lián)組成，電源容量共計48v/200ah。

優(yōu)選地，所述逆變電源輸出端輸出220v交流電。

優(yōu)選地，所述直流轉(zhuǎn)換電源輸出24v直流電。

優(yōu)選地，所述主控無線通訊模塊4為無線wifi模塊。

優(yōu)選地，所述信號擴展模塊用于通過主控無線通訊模塊4以modbustcp協(xié)議接收主控調(diào)度系統(tǒng)3的路徑命令信息，通過rs485通訊協(xié)議接收自主導(dǎo)航系統(tǒng)8的反饋數(shù)據(jù)信息，通過模擬量接口接收自動對接系統(tǒng)9的反饋數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)字量接口接收安全防撞系統(tǒng)10的反饋數(shù)據(jù)信息。

優(yōu)選地，所述無線遙控器6通過遙控無線通訊模塊5以rs232協(xié)議與車體運動控制系統(tǒng)2實現(xiàn)通信。

優(yōu)選地，圖像采集模塊離地高度為100mm，每間隔20ms采集地面上顏色帶。

(三)有益效果

本發(fā)明采用車體伺服運動控制系統(tǒng)結(jié)合視覺導(dǎo)航定位技術(shù)和自動對接系統(tǒng)實現(xiàn)車體按照主控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)定路線，完成產(chǎn)品及零部件的自動轉(zhuǎn)運及與裝配工位自動對接，同時在狹窄空間采用無線遙控技術(shù)實現(xiàn)手動轉(zhuǎn)運的功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的車體運動控制原理圖；

圖3是本發(fā)明的導(dǎo)航控制算法原理圖；

圖4是本發(fā)明的全向轉(zhuǎn)運車路徑設(shè)置原理圖；

圖5是本發(fā)明的自動對接控制原理圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種麥克納姆輪全向自主導(dǎo)航轉(zhuǎn)運車(全向轉(zhuǎn)運車)控制系統(tǒng)，全向轉(zhuǎn)運車采用麥克納姆輪設(shè)計，前輪具有懸掛系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運車上端連接帶有導(dǎo)軌的托架，托架上端載有轉(zhuǎn)運的產(chǎn)品和零部件，全向自主轉(zhuǎn)運車控制系統(tǒng)采用車體伺服運動控制系統(tǒng)結(jié)合視覺導(dǎo)航定位系統(tǒng)和自動對接系統(tǒng)實現(xiàn)車體按照主控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)定路線，完成產(chǎn)品及零部件的自動轉(zhuǎn)運及與裝配工位自動對接，同時在狹窄空間采用無線遙控系統(tǒng)實現(xiàn)手動轉(zhuǎn)運的功能。該控制系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)1、車體運動控制系統(tǒng)2、主控調(diào)度系統(tǒng)3、車體無線通訊模塊(包括主控無線通訊模塊4和遙控無線通訊模塊5)、無線遙控器6、驅(qū)動系統(tǒng)7、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8、自動對接系統(tǒng)9、安全防撞系統(tǒng)10。

所述供電系統(tǒng)1包括：電池組、逆變電源、直流轉(zhuǎn)換電源、電量管理模塊；其中電池組由8組6v電池串聯(lián)組成，電源容量共計48v/200ah；電池組與逆變電源電連接，逆變電源輸出端輸出220v交流電，用于驅(qū)動系統(tǒng)7中四組伺服驅(qū)動器的供電；電池組與直流轉(zhuǎn)換電源電連接，直流轉(zhuǎn)換電源輸出24v直流電，用于車體運動控制系統(tǒng)2、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8、自動對接系統(tǒng)9、安全防撞系統(tǒng)10的供電。

所述車體運動控制系統(tǒng)2包括伺服運動控制器和信號擴展模塊，其中信號擴展模塊用于通過主控無線通訊模塊4(無線wifi模塊)以modbustcp協(xié)議接收主控調(diào)度系統(tǒng)3的路徑命令信息，用于通過rs485通訊協(xié)議接收自主導(dǎo)航系統(tǒng)8的反饋數(shù)據(jù)信息，用于通過模擬量接口接收自動對接系統(tǒng)9的反饋數(shù)據(jù)信息，用于通過數(shù)字量接口接收安全防撞系統(tǒng)10的反饋數(shù)據(jù)信息；伺服運動控制器對信號擴展模塊接收的反饋信息進行處理，向驅(qū)動系統(tǒng)7實時發(fā)送執(zhí)行命令信息，控制全向轉(zhuǎn)運車的運動。

所述主控調(diào)度系統(tǒng)3包括上位機調(diào)度界面和無線收發(fā)通訊模塊，主控調(diào)度系統(tǒng)3通過通訊模塊與主控無線通訊模塊4連接實現(xiàn)與車體實時通信；上位機調(diào)度界面實現(xiàn)對全向轉(zhuǎn)運車路線設(shè)定，完成多臺全向轉(zhuǎn)運車的調(diào)度規(guī)劃。

所述主控無線通訊模塊4用于主控調(diào)度系統(tǒng)3與車體運動控制系統(tǒng)2通信，采用無線wifi模塊，通信協(xié)議為modbustcp協(xié)議。

所述無線遙控器6通過遙控無線通訊模塊5與車體運動控制系統(tǒng)2實現(xiàn)通信，通信協(xié)議為rs232協(xié)議，用于手動控制全向轉(zhuǎn)運車運動，實現(xiàn)的運動方向有前進、后退、左移、右移、原地旋轉(zhuǎn)等。

所述驅(qū)動系統(tǒng)7包括四組伺服驅(qū)動器、四組驅(qū)動電機，每組伺服驅(qū)動器與一驅(qū)動電機對應(yīng)電連接，車體運動控制系統(tǒng)2分別與四組伺服驅(qū)動器連接，并向伺服驅(qū)動器發(fā)送運動指令同時接收伺服驅(qū)動器的內(nèi)部編碼器反饋信號，伺服驅(qū)動器按照運動指令中的給定速度和方向控制驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動，驅(qū)動電機通過減速器與全向轉(zhuǎn)運車的車輪連接。

所述自主導(dǎo)航系統(tǒng)8包括圖像采集模塊、信號處理模塊、顏色帶、二維矩陣碼、減速控制碼，其中圖像采集模塊安裝在車體中心位置，離地高度100mm，每間隔20ms采集地面上顏色帶、二維矩陣碼或減速控制碼的信息，顏色帶、二維矩陣碼和減速控制碼鋪設(shè)在地面上，其中顏色帶為藍色，寬度為25mm，車體直行時圖像采集模塊掃描顏色帶的位置信息，在減速區(qū)掃描減速控制碼的減速站點號信息，在轉(zhuǎn)彎處掃描二維矩陣碼的位置信息，信號處理模塊對圖像采集模塊的掃描信息進行處理(將圖像信息轉(zhuǎn)換為為二進制數(shù)字信息)并通過rs485協(xié)議向車體運動控制系統(tǒng)2發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)，車體運動控制系統(tǒng)2對數(shù)據(jù)進行解算后得到車體的姿態(tài)信息、減速命令信息或轉(zhuǎn)彎位置信息，其中姿態(tài)信息包括左右偏移值和偏轉(zhuǎn)角度，減速命令信息包括規(guī)定減速站點號信息，轉(zhuǎn)彎位置信息包括前后、左右坐標值和偏轉(zhuǎn)角度；

全向轉(zhuǎn)運車的運動原理基于麥克納姆輪結(jié)構(gòu)建立的數(shù)學模型。車輪半徑為r，四個輪子(依次為前左、前右、后左、后右)角速度分別為ω1、ω2、ω3、ω4，車體自轉(zhuǎn)角速度為ω，車體前進速度為vy、車體橫向速度為vx，車體中心到車輪中心的前后距離為ly，車體中心到車輪中心橫向距離為lx，經(jīng)過推理可以得出公式1中車輪的角速度ω1、ω2、ω3、ω4與車體自轉(zhuǎn)角速度ω，車體前進速度vy、車體橫向速度vx的關(guān)系，因此要改變車體中任意方向速度，可以通過公式(1)計算出四個車輪角速度即可調(diào)節(jié)車體任意方向姿態(tài)。

當全向轉(zhuǎn)運車導(dǎo)航直行時圖像采集模塊把采集的圖像信息傳送給車體運動控制系統(tǒng)2，車體運動控制系統(tǒng)2把解算后得到的車體中心左右偏移值d1和偏轉(zhuǎn)角β1(圖像采集模塊的反饋值)，與作為給定值的、存儲在車體運動控制系統(tǒng)2中的左右偏移值d2和偏轉(zhuǎn)角β2進行比較得出：d＝d1-d2,β＝β1-β2，其中d為左右偏差值，β為角度偏差值，進而對左右和角度分別進行pid控制。根據(jù)車體穩(wěn)定性分析，采用帶死區(qū)pid控制，即當-5mm<d<5mm時，左右偏差不需調(diào)節(jié)；當-35mm<d<35mm時，進行左右pid控制輸出不同的vx，控制d在±5mm范圍內(nèi)；當d>35mm或d<-35mm時，車體超出軌道，停止運行。當β＝0°時，不進行車體角度調(diào)節(jié)，當β>0°或β<0°時，進行角度pid控制，輸出相應(yīng)的自轉(zhuǎn)角速度ω，根據(jù)車體速度與每個車輪角速度的關(guān)系，計算出每個車輪調(diào)節(jié)的速度，進而調(diào)節(jié)角度偏差。當車體的d和β都調(diào)節(jié)時，可以同時進行pid控制，車體進行復(fù)合運動調(diào)節(jié)。

當全向轉(zhuǎn)運車進行轉(zhuǎn)彎或停止時，圖像采集模塊首先檢測到減速控制碼的減速站點號信息，車體運動控制系統(tǒng)2通過的減速站點號信息進行判斷，如果此的減速站點號信息為轉(zhuǎn)彎或停止點時，車體開始減速，直到圖像采集模塊檢測到二維矩陣碼的中心坐標原點位置時，車體停止或進行原地轉(zhuǎn)彎。

所述自動對接系統(tǒng)9包括三個激光位移傳感器和三個擋板(安裝在裝配工位下面)，其中第一、第二激光位移傳感器安裝在車前端兩側(cè)，激光檢測方向為車體前進方向，第一、第二激光位移傳感器分別檢測自身到對應(yīng)擋板的距離分別為d1和d2，第三激光位移傳感器安裝在車體前端中心位置，激光檢測方向為車體橫向方向，第一、第二激光位移傳感器檢測自身到對應(yīng)擋板的距離為d3，激光位移傳感器測量的距離值反饋到車體運動控制系統(tǒng)2中；全向轉(zhuǎn)運車到達裝配工位站點后，第一、第二激光位移傳感器測量前方距離為100mm時減速停止，開始與裝配工位自動對接，要求車體上端導(dǎo)軌與裝配工位導(dǎo)軌左右橫向精度為±0.5mm，左右偏轉(zhuǎn)精度±0.5mm，通過距離值計算得到δd＝d1-d2為車體前端左右偏轉(zhuǎn)誤差，δd1＝d3-d4為車體前端左右橫向偏移誤差，其中d4＝100mm為橫向設(shè)定值，把δd和δd1作為測量偏差值分別進行pid控制，自動對接pid控制的原理是：首先，車體進行原地調(diào)節(jié)姿態(tài)，把δd和δd1的誤差同時控制在±2mm內(nèi)，當δd>2mm或δd<-2mm時，設(shè)定以車體前端中心點為轉(zhuǎn)彎原點進行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，此時車體前端車輪角速度遠小于后端車輪角速度，這樣保證車體前端擺動幅度小，易于偏轉(zhuǎn)精度控制，當δd1>2mm或δd1<-2mm時，還進行左右橫向調(diào)節(jié)；其次，車體進行緩慢向前移動時進行實時姿態(tài)調(diào)節(jié)，保證δd和δd1的誤差在±0.5mm內(nèi)，調(diào)節(jié)原理與原地調(diào)節(jié)相同，當?shù)谝?、第二激光位移傳感器測量前方距離變?yōu)?0mm時，車體減速停止，車體軌與裝配工位接觸，完成自動對接任務(wù)。

所述安全防撞系統(tǒng)10包括2個安全掃描儀，安裝在車體前后兩端，用于檢測行進中前后方2米范圍內(nèi)是否有障礙物，當前方2米處出現(xiàn)障礙物時，安全掃描儀反饋信號到車體運動控制系統(tǒng)2中，控制全向轉(zhuǎn)運車開始減速，當檢測距離為1m處時，全向轉(zhuǎn)運車開始停止運動，直到障礙物消除全向轉(zhuǎn)運車才開始繼續(xù)運動。

所述車體運動控制原理圖2和自主導(dǎo)航控制算法原理如圖3所示，根據(jù)車體運動控制原理及自主導(dǎo)航系統(tǒng)反饋角度及左右偏移值計算得出實際車輪調(diào)節(jié)參數(shù)，全向轉(zhuǎn)運車要實現(xiàn)沿導(dǎo)航顏色帶運動并實時調(diào)節(jié)車體姿態(tài)，需要通過實時測量鋪設(shè)地面顏色條與車體中心的相對位置，計算出左右偏移值d和角度偏移值β，再根據(jù)pid算法得出橫向速度vx和角速度ω的值，進而實時推算出輪子的角速度ω1、ω2、ω3、ω4，從而可以實現(xiàn)沿設(shè)定路線自主移動。

所述全向轉(zhuǎn)運車路徑設(shè)置原理如圖4所示，是根據(jù)現(xiàn)場實際路線要求設(shè)定的轉(zhuǎn)彎和?？空军c，要求轉(zhuǎn)彎為原地旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)彎處鋪設(shè)xy矩陣坐標二維碼；停靠站點和轉(zhuǎn)彎處附件鋪設(shè)識別二維碼，用于車體到達此處進行減速。

所述車體與裝配工位自動對接原理如圖5所示，是全向轉(zhuǎn)運車到達裝配工位處進行自動對接，其原理是在車架前端安裝三個激光位移傳感器，其中d1為第一激光位移傳感器測量車架前端面到工位的距離，d2為第二激光位移傳感器測量車架前端面到工位的距離，d3為第三激光位移傳感器測量車架到工位側(cè)面偏移的距離，把偏移值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理反饋到車體運動控制系統(tǒng)2中，實時調(diào)節(jié)車體姿態(tài)偏差。

本發(fā)明具體實施步驟如圖2-5所示:

1)啟動轉(zhuǎn)運車總開關(guān)，供電系統(tǒng)1向車體運動控制系統(tǒng)2、驅(qū)動系統(tǒng)7、自主導(dǎo)航系統(tǒng)8、自動對接姿態(tài)9、安全防撞系統(tǒng)10供電，運動控制器進行初始化，驅(qū)動系統(tǒng)車輪電機使能；

2)運動模式切換成手動操作模式，打開無線遙控器6開關(guān)，并與車體建立無線通信；把轉(zhuǎn)運車手動移動到導(dǎo)航初始位置1號站點(圖3中所述)；

3)運動模式切換到導(dǎo)航模式，打開主控調(diào)度系統(tǒng)3的上位機界面，選擇起點、終點，設(shè)置導(dǎo)航運動速度，點擊啟動進行自主導(dǎo)航運動；

4)全向轉(zhuǎn)運車按照地面鋪設(shè)顏色帶路線運動，自主導(dǎo)航系統(tǒng)8實時反饋車體中心偏移值d和偏轉(zhuǎn)角β(圖2中所示)通過rs485協(xié)議發(fā)送到車體運動控制系統(tǒng)2，車體νy為前進速度，作為固定值輸出，運動控制器經(jīng)過pid算法(圖3中所示)計算出車體的νx、ω，進而計算出4組車輪不同的角速度；

5)在自主導(dǎo)航轉(zhuǎn)運過程中，安全防撞系統(tǒng)10實時監(jiān)測車體前后端是否有障礙物，當前后方2米處檢測到障礙物時轉(zhuǎn)運車開始減速，當前后方1米處檢測到障礙物時轉(zhuǎn)運車停止，直到障礙物移除后才能恢復(fù)導(dǎo)航運動；

6)當導(dǎo)航路徑終點為5號或15號時，轉(zhuǎn)運車自主導(dǎo)航到裝配工位2米處進行減速，第一、二、第三激光位移傳感器實時測量前端距離(圖5中所示)，當?shù)谝?、二、第三激光位移傳感器同時測量到數(shù)據(jù)時，轉(zhuǎn)運車停止運動；

7)全向轉(zhuǎn)運車進行自動對接控制，對接原理如圖5所示，首先進行原地調(diào)節(jié)，使偏差值控制±2mm內(nèi)，然后車體緩慢前進同時實時姿態(tài)調(diào)節(jié)，控制精度保證在±0.5mm內(nèi)，直到車體上導(dǎo)軌與裝配工位導(dǎo)軌對齊；

8)當導(dǎo)航路徑終點為停靠站點時，不需啟動自動對接程序，到達附近先減速再停止即可。

9)當達到終點后，主控調(diào)度系統(tǒng)3顯示已完成導(dǎo)航任務(wù)，如需繼續(xù)進行導(dǎo)航，只要選擇下一終點即可。

可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1)基于麥克納姆輪全向轉(zhuǎn)運車不僅可以通過無線遙控器實現(xiàn)遠距離狹窄空間全向運動，而且在自動化裝配生產(chǎn)線中作為自動物流配送完成產(chǎn)品和零部件從庫房到裝配工位的自動轉(zhuǎn)運；

2)全向轉(zhuǎn)運車通過視覺導(dǎo)航控制系統(tǒng)完成轉(zhuǎn)運車按照主控調(diào)度設(shè)定路線前進、原地轉(zhuǎn)彎，站點?？浚谳d重2t下導(dǎo)航控制精度保證在5mm以內(nèi)，運行平穩(wěn)可靠；

3)轉(zhuǎn)運車前后安全防撞系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測前后方的障礙物，遇到障礙物能夠?qū)崿F(xiàn)緊急減速和停止，提高了自動轉(zhuǎn)運時的安全性和可靠性；

4)轉(zhuǎn)運車在裝配工位處能夠通過實時測量前方距離，進行閉環(huán)姿態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)車體與裝配工位自動對接，使得對接控制精度相比手動對接大大提高，快速完成高精度自動對接，對接最高精度為0.2mm，對接時間在2min內(nèi)；

5)全向轉(zhuǎn)運車在生產(chǎn)裝配過程中縮短了轉(zhuǎn)運時間、提高了生產(chǎn)效率，降低人力成本。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。