一種自動(dòng)導(dǎo)引小車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種自動(dòng)導(dǎo)引小車，包括車體、差速控制裝置、導(dǎo)航控制裝置、轉(zhuǎn)向控制裝置、避障裝置、可升降頂升機(jī)構(gòu)、電源裝置及主控制裝置。本實(shí)用新型中差速控制裝置采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向，配合導(dǎo)航控制裝置防止車體走歪；通過轉(zhuǎn)向控制裝置的電子陀螺儀采集車體的方位角度信號(hào)，并將方位角度信號(hào)輸出給主控制裝置處理，主控制裝置輸出指令控制差速控制裝置動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)車體原地轉(zhuǎn)向；在小車行走時(shí)，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實(shí)現(xiàn)自由距離的可調(diào)節(jié)探測，確保了小車運(yùn)行安全；可升降頂升機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)的精確位置調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時(shí)的全范圍高度精確調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種自動(dòng)導(dǎo)引小車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸裝置，尤其涉及一種自動(dòng)導(dǎo)引小車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工廠自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)的逐步發(fā)展以及柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)作為聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流系統(tǒng)以使其作業(yè)連續(xù)化的必要的自動(dòng)化搬運(yùn)裝卸手段，其應(yīng)用范圍和技術(shù)水平得到了迅猛的發(fā)展。但是，目前的自動(dòng)導(dǎo)引小車還存在如下不足:一、驅(qū)動(dòng)方式單一，行走路線偏差大，無法達(dá)到精確控制;二、轉(zhuǎn)向控制不靈活，無法實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向；三、安全性欠佳，避障功能差；四、在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時(shí)高度調(diào)節(jié)不方便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于通過一種自動(dòng)導(dǎo)引小車，來解決以上【背景技術(shù)】部分提到的問題。
[0004]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種自動(dòng)導(dǎo)引小車，其包括車體、差速控制裝置、導(dǎo)航控制裝置、轉(zhuǎn)向控制裝置、避障裝置、可升降頂升機(jī)構(gòu)、電源裝置及主控制裝置;所述差速控制裝置包括兩個(gè)從動(dòng)輪、兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪以及與所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述兩個(gè)從動(dòng)輪分別安裝在車體的前部和后部，所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪平行同軸線固定于車體中部，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)裝置連接獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接主控制裝置;所述導(dǎo)航控制裝置包括前部磁導(dǎo)航傳感器和后部磁導(dǎo)航傳感器，所述前部磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置于車體的前部，所述后部磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置于車體的后部，所述前部磁導(dǎo)航傳感器和后部磁導(dǎo)航傳感器電連接主控制裝置，并將采集的磁導(dǎo)航采集點(diǎn)信息實(shí)時(shí)輸出給主控制裝置;所述轉(zhuǎn)向控制裝置包括電子陀螺儀和通訊控制器，所述電子陀螺儀設(shè)置于車體上，所述通訊控制器的一端連接電子陀螺儀，另一端連接主控制裝置;所述避障裝置包括測距傳感器，所述測距傳感器設(shè)置于車體上并與主控制裝置通訊連接;所述可升降頂升機(jī)構(gòu)包括頂升機(jī)構(gòu)本體、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)控制器，所述步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)裝置連接頂升機(jī)構(gòu)本體，所述步進(jìn)控制器的一端連接步進(jìn)電機(jī)，另一端連接主控制裝置;所述電源裝置包括蓄電池和電源管理芯片，所述蓄電池連接電源管理芯片，所述電源管理芯片連接主控制裝置;所述主控制裝置包括觸摸顯示模塊和主控制模塊，所述主控制模塊連接觸摸顯示模塊。
[0006]特別地，所述兩個(gè)從動(dòng)輪均為萬向輪。
[0007]特別地，所述電子陀螺儀通過RS485信號(hào)接口連接通訊控制器。
[0008]特別地，所述測距傳感器選用SICK傳感器。
[0009]特別地，所述電源裝置還包括電量指示燈和低電量報(bào)警器;所述電量指示燈、低電量報(bào)警器電連接電源管理芯片。
[0010]本實(shí)用新型提出的自動(dòng)導(dǎo)引小車中差速控制裝置采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向，配合導(dǎo)航控制裝置保證了車體行走路線精度;通過轉(zhuǎn)向控制裝置的電子陀螺儀采集車體的方位角度信號(hào)，并將方位角度信號(hào)輸出給主控制裝置處理，主控制裝置輸出指令控制差速控制裝置動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向；在小車行走時(shí)，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實(shí)現(xiàn)自由距離的可調(diào)節(jié)探測，保證了小車的安全;可升降頂升機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)的精確位置調(diào)節(jié)，在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的自動(dòng)導(dǎo)引小車結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的差速控制裝置、導(dǎo)航控制裝置局部安裝位置圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的車體走歪情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“前部”、“后部”、“平行”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0015]請參照圖1所示，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的自動(dòng)導(dǎo)引小車結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中自動(dòng)導(dǎo)引小車具體包括車體、差速控制裝置、導(dǎo)航控制裝置、轉(zhuǎn)向控制裝置、避障裝置、可升降頂升機(jī)構(gòu)、電源裝置及主控制裝置。
[0016]所述差速控制裝置包括兩個(gè)從動(dòng)輪、兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101以及與所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)102和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器103，如圖2所示，圖中201為車體201，202為從動(dòng)輪202，所述兩個(gè)從動(dòng)輪202分別安裝在車體201的前部和后部，所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101平行同軸線固定于車體201中部，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)102通過傳動(dòng)裝置連接獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器103的一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)102，另一端連接主控制裝置的主控制模塊104。在本實(shí)施例中所述兩個(gè)從動(dòng)輪202均為萬向輪。
[0017]所述導(dǎo)航控制裝置包括前部磁導(dǎo)航傳感器105和后部磁導(dǎo)航傳感器106，所述前部磁導(dǎo)航傳感器105設(shè)置于車體201的前部，所述后部磁導(dǎo)航傳感器106設(shè)置于車體201的后部，所述前部磁導(dǎo)航傳感器105和后部磁導(dǎo)航傳感器106電連接主控制裝置，并將采集的磁導(dǎo)航采集點(diǎn)信息實(shí)時(shí)輸出給主控制裝置。在前期規(guī)劃的小車行走路徑上鋪設(shè)有磁條，在本實(shí)施例中主控制裝置的可編程邏輯控制器(PLC)模擬輸入接口采集磁導(dǎo)航采集點(diǎn)信息，信號(hào)接入PLC，由PLC來判別車體201的偏差，根據(jù)偏差來調(diào)節(jié)兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101的速度值，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置糾正。具體設(shè)計(jì)時(shí)，主控制裝置采用西門子ET200S的中央處理器(CHJ)，配合6ES7 134-4FB01-0AB0模擬量輸入模塊，標(biāo)準(zhǔn)接入信號(hào)為0-10V信號(hào)。當(dāng)磁條在磁導(dǎo)航傳感器正中心時(shí)，磁導(dǎo)航傳感器反饋一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值5V電壓信號(hào)到PLC，當(dāng)磁導(dǎo)航傳感器左右偏差時(shí)，反饋一個(gè)小于或者大于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，在PLC內(nèi)部進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，0-10V信號(hào)對(duì)應(yīng)0-32767這樣一個(gè)數(shù)字量。
[0018]所述轉(zhuǎn)向控制裝置包括電子陀螺儀107和通訊控制器108，所述電子陀螺儀107設(shè)置于車體201上，所述通訊控制器108的一端連接電子陀螺儀107，另一端連接主控制裝置。為了更好的實(shí)現(xiàn)車體201的轉(zhuǎn)角控制，本實(shí)用新型將電子陀螺儀107配置進(jìn)控制系統(tǒng)。在本實(shí)施例中通訊控制器108選用PM160通訊控制器。電子陀螺儀107通過RS485信號(hào)接口連接通訊控制器108，由通訊控制器108將Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換成主控制裝置中西門子PLC可識(shí)別的Profibus協(xié)議，由西門子CPU接收車體201的方位角度信號(hào)，在轉(zhuǎn)向點(diǎn)(RFID設(shè)定減速、停車點(diǎn))也即停車點(diǎn)，等待車輛完全停止1S，控制左輪和右輪其中之一獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪101反向，設(shè)定目標(biāo)角度，計(jì)算目標(biāo)角度與實(shí)際角度之差值，然后控制轉(zhuǎn)向，當(dāng)差值接近于零，降低車輪速度，當(dāng)偏差達(dá)到零時(shí)，車輪速度降低為零，啟動(dòng)停車動(dòng)作。
[0019]所述避障裝置包括測距傳感器109，所述測距傳感器109設(shè)置于車體201上并與主控制裝置通訊連接。在本實(shí)施例中所述測距傳感器109選用SICK傳感器。SICK傳感器即西克傳感器。西克傳感器采用國際先進(jìn)的激光測距技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自由距離的可調(diào)節(jié)探測。通過主控制裝置根據(jù)用戶需求設(shè)置避撞距離及范圍，實(shí)現(xiàn)小車的全方位可設(shè)置安全范圍管理。
[0020]所述可升降頂升機(jī)構(gòu)包括頂升機(jī)構(gòu)本體110、步進(jìn)電機(jī)111和步進(jìn)控制器112，所述步進(jìn)電機(jī)111通過傳動(dòng)裝置連接頂升機(jī)構(gòu)本體110，所述步進(jìn)控制器112的一端連接步進(jìn)電機(jī)111，另一端連接主控制裝置。
[0021]可升降頂升機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)111實(shí)現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)的精確位置調(diào)節(jié)，在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。當(dāng)自動(dòng)導(dǎo)引小車運(yùn)貨到達(dá)目標(biāo)位置的時(shí)候，埋在地下的電子標(biāo)簽RFID將被小車讀取信號(hào)，小車決定卸貨或者上料時(shí)，步進(jìn)控制器112接收到上升脈沖，或者下降脈沖，步進(jìn)控制器112內(nèi)部設(shè)定運(yùn)行速度，加速度，運(yùn)行距離，當(dāng)感應(yīng)到限位即停止前進(jìn)。
[0022]所述電源裝置包括蓄電池113和電源管理芯片114，所述蓄電池113連接電源管理芯片114，所述電源管理芯片114連接主控制裝置。在本實(shí)施例中所述電源裝置還包括電量指示燈115和低電量報(bào)警器116;所述電量指示燈115、低電量報(bào)警器116電連接電源管理芯片114。所述電量指示燈115通過顏色變化指示蓄電池113中的電量狀況。所述低電量報(bào)警器116在蓄電池113的電量達(dá)到預(yù)設(shè)警戒值時(shí)將蜂鳴報(bào)警，提示用戶及時(shí)給小車充電。
[0023]所述主控制裝置除包括主控制模塊104外，還包括觸摸顯示模塊117，所述主控制模塊104連接觸摸顯示模塊117。所述觸摸顯示模塊117用于供用戶選定小車的運(yùn)行路線，進(jìn)行小車的開始、重啟、功能選擇，顯示小車的運(yùn)行狀態(tài)。
[0024]下面對(duì)本實(shí)用新型的模糊控制設(shè)計(jì)作扼要說明。傳統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)引小車均采用PID控制，但這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的超調(diào)量，使小車不停地振蕩，因此傳統(tǒng)的控制方法很難達(dá)到精確控制.采用模糊控制，則不需要建立控制過程的精確的數(shù)學(xué)模型，可以繞過精確數(shù)學(xué)模型的建立對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，是一種智能控制，本實(shí)用新型采用電子陀螺儀輸入、磁導(dǎo)航傳感器輸入的雙輸入，單輸出速度差值結(jié)構(gòu)的模糊控制，對(duì)設(shè)定路徑進(jìn)行跟蹤.輸入量分別取為車體縱軸線相對(duì)于視場中路徑中心線的位置偏差和方向偏差，其值分別由磁導(dǎo)航傳感器和電子陀螺儀采集，輸出量為兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)于車體縱軸線的速度差值，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)小車的路線規(guī)整。至于本實(shí)用新型中自動(dòng)導(dǎo)引小車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型:車體在走歪的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)位置偏差△ λ，如圖3所示，圖中虛線箭頭表示小車未走歪時(shí)應(yīng)處的位置，實(shí)線箭頭表示走歪時(shí)的位置，301指偏差Δλ，范圍在10-50mm，采用速度調(diào)整公式有兩種，當(dāng)偏差增大時(shí)P Δλ+Ι1Δ&1, Δ &1為偏差增大趨勢時(shí)的增加量，此值為正；當(dāng)偏差變?yōu)榭s小時(shí)P Δλ+Ι2 △ &2，△ &2為偏差減小趨勢時(shí)的遞減量，此值為負(fù)。P參數(shù)和I參數(shù)根據(jù)實(shí)際測驗(yàn)效果來調(diào)整測定，初步設(shè)定P = 100，11 = 50，12 = 30，來進(jìn)行輪速差速調(diào)整。
[0025]本實(shí)用新型的技術(shù)方案采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向，配合導(dǎo)航控制裝置保證了車體行走路線精度;通過轉(zhuǎn)向控制裝置的電子陀螺儀采集車體的方位角度信號(hào)，并將方位角度信號(hào)輸出給主控制裝置處理，主控制裝置輸出指令控制差速控制裝置動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向；在小車行走時(shí)，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實(shí)現(xiàn)自由距離的可調(diào)節(jié)探測，保證了小車的安全;可升降頂升機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)的精確位置調(diào)節(jié)，在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。
[0026]注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動(dòng)導(dǎo)引小車，其特征在于，包括車體、差速控制裝置、導(dǎo)航控制裝置、轉(zhuǎn)向控制裝置、避障裝置、可升降頂升機(jī)構(gòu)、電源裝置及主控制裝置;所述差速控制裝置包括兩個(gè)從動(dòng)輪、兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪以及與所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述兩個(gè)從動(dòng)輪分別安裝在車體的前部和后部，所述兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪平行同軸線固定于車體中部，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)裝置連接獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接主控制裝置;所述導(dǎo)航控制裝置包括前部磁導(dǎo)航傳感器和后部磁導(dǎo)航傳感器，所述前部磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置于車體的前部，所述后部磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置于車體的后部，所述前部磁導(dǎo)航傳感器和后部磁導(dǎo)航傳感器電連接主控制裝置，并將采集的磁導(dǎo)航采集點(diǎn)信息實(shí)時(shí)輸出給主控制裝置;所述轉(zhuǎn)向控制裝置包括電子陀螺儀和通訊控制器，所述電子陀螺儀設(shè)置于車體上，所述通訊控制器的一端連接電子陀螺儀，另一端連接主控制裝置;所述避障裝置包括測距傳感器，所述測距傳感器設(shè)置于車體上并與主控制裝置通訊連接;所述可升降頂升機(jī)構(gòu)包括頂升機(jī)構(gòu)本體、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)控制器，所述步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)裝置連接頂升機(jī)構(gòu)本體，所述步進(jìn)控制器的一端連接步進(jìn)電機(jī)，另一端連接主控制裝置;所述電源裝置包括蓄電池和電源管理芯片，所述蓄電池連接電源管理芯片，所述電源管理芯片連接主控制裝置;所述主控制裝置包括觸摸顯示模塊和主控制模塊，所述主控制模塊連接觸摸顯示模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)導(dǎo)引小車，其特征在于，所述兩個(gè)從動(dòng)輪均為萬向輪。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)導(dǎo)引小車，其特征在于，所述電子陀螺儀通過RS485信號(hào)接口連接通訊控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)導(dǎo)引小車，其特征在于，所述測距傳感器選用SICK傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的自動(dòng)導(dǎo)引小車，其特征在于，所述電源裝置還包括電量指示燈和低電量報(bào)警器;所述電量指示燈、低電量報(bào)警器電連接電源管理芯片。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK205540273SQ201620199934
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】沈鷺, 谷春光, 楊艷
【申請人】無錫凱樂士科技有限公司