本發(fā)明涉及升降控制方法，確切的說是agv小車升降控制方法,更具體的說，尤其涉及agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降的控制優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、agv小車是一種能夠獨(dú)立行駛、搬運(yùn)物品的機(jī)器人，通常由輪子、電機(jī)、傳感器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。目前，agv小車技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍廣泛，可以在自動(dòng)化物流、智能倉儲(chǔ)、電子制造等領(lǐng)域中發(fā)揮巨大作用。

2、但現(xiàn)有的agv小車大部分用于快遞業(yè)務(wù)，都是體積小，適合搬運(yùn)小貨物，這些agv小車只需要將收到的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個(gè)指定點(diǎn)就可以。在整個(gè)過程不需要agv小車進(jìn)行舉升或者下降的動(dòng)作。而對(duì)于大多數(shù)能舉升貨物的小車結(jié)構(gòu)都類似于工業(yè)上使用的叉車，而叉車的體積過大，不適合在空間小的地方進(jìn)行工作。

3、在實(shí)際舉升貨物的時(shí)候，貨物不一定一開始就在agv小車上，同時(shí)貨物的重心也不一定在agv小車的中心，所以在舉升和下降過程中，若只按照普通的給定速度或者位置模式，agv小車舉升的穩(wěn)定性會(huì)受到很大的影響，穩(wěn)定性的問題會(huì)造成agv小車和上方貨物的傾覆，會(huì)降低agv小車的工作效率。維持agv小車的穩(wěn)定性主要依賴于agv小車本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)在有載重的情況下也需要對(duì)agv小車的舉升和下降速度進(jìn)行控制。

4、本發(fā)明針對(duì)上述問題，提出了針對(duì)agv小車升降不同負(fù)載下平穩(wěn)的控制優(yōu)化方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的agv小車在舉升過程中不穩(wěn)定的問題，提出一種舉升的算法解決agv小車在舉升過程中不穩(wěn)定的問題，使agv小車在不同載重的情況下都能得到最優(yōu)、最平穩(wěn)的舉升速度。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、用于agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降裝置及控制方法，采用一種agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降裝置，包括上蓋板、推塊、二連桿、底座、剪叉式舉升機(jī)構(gòu)；所述剪叉式舉升機(jī)構(gòu)由第一移動(dòng)支架和第二移動(dòng)支架構(gòu)成，所述第一移動(dòng)支架和所述第二移動(dòng)支架在中部鉸接，所述第一移動(dòng)支架底部固定鉸接在底盤上，頂部與上蓋板滑動(dòng)接觸；所述第二移動(dòng)支架底部與底座滑動(dòng)接觸，頂部固定鉸接在上蓋板上，鉸接滑塊在張開和閉合時(shí)可以自由移動(dòng)；所述剪叉式舉升機(jī)構(gòu)上連接有二連桿，二連桿由推塊帶動(dòng)其滑動(dòng)，所述二連桿由二連桿前桿和二連桿后桿構(gòu)成，所述二連桿前桿和所述二連桿后桿曲面接觸；在二連桿運(yùn)動(dòng)過程中，二連桿前桿和二連桿后桿會(huì)先相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，二連桿前桿和二連桿后桿曲面接觸后，二連桿相當(dāng)于一個(gè)整體，帶動(dòng)剪叉式舉升機(jī)構(gòu)移動(dòng)從而舉升上蓋板；推塊2安裝在滾珠絲杠上，滾珠絲杠由電機(jī)帶動(dòng)。

4、具體包括以下步驟：

5、1）測(cè)量上蓋板垂直于地面方向的加速度曲線，將加速度曲線通過傳入循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（rnn）進(jìn)行訓(xùn)練；得到訓(xùn)練好的lsmt模型，該模型的輸出門為加速度最大值的一個(gè)時(shí)間區(qū)間tmax1-tmax2，取平均值tmax；

6、2）計(jì)算電機(jī)帶動(dòng)絲桿走過的位移s以及電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)q：

7、

8、ph為絲桿的導(dǎo)程；

9、3）將加速度a大小作為原始數(shù)據(jù)通過z-score?標(biāo)準(zhǔn)化，z-score?標(biāo)準(zhǔn)化是將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，使得轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1；

10、4）將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序劃分為多個(gè)時(shí)間窗口，并將時(shí)間窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為序列數(shù)據(jù)；時(shí)間窗口長(zhǎng)度為0.1秒；

11、5）根據(jù)序列數(shù)據(jù)構(gòu)建循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出；可以采用滯后觀察方法，即將時(shí)間窗口內(nèi)的部分?jǐn)?shù)據(jù)作為輸入，將時(shí)間窗口向前移一個(gè)單位，將移動(dòng)后的部分?jǐn)?shù)據(jù)作為輸出；

12、6）將（4）中得到的序列數(shù)據(jù)放到訓(xùn)練好的lstm模型上面，得到每個(gè)時(shí)間窗口的預(yù)測(cè)值，表示為預(yù)測(cè)加速度a_{t}；

13、7）找到預(yù)測(cè)加速度a_{t}中的最大值以及所在的位置t_{max}；將加速度最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間向前移10個(gè)時(shí)間窗口（1秒），得到前移10個(gè)時(shí)間窗口的時(shí)間t_10；

14、8）根據(jù)樣本頻率，將t_10轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的時(shí)間，即得到加速度最大值前10個(gè)時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)的時(shí)間t10；

15、9）通過步驟8）得到的時(shí)間t_10，算出在0到t_10時(shí)間內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過的圈數(shù)qt10，控制電機(jī)再轉(zhuǎn)動(dòng)qt10圈數(shù)后進(jìn)行降速，將推塊前進(jìn)速度降為原有速度一半，這樣在雙連桿接觸前自動(dòng)控制電機(jī)將速度降下來，能有效的減少接觸時(shí)帶來的加速度。

16、本發(fā)明的工作原理是：根據(jù)結(jié)構(gòu)仿真可知蓋板加速度的最大值發(fā)生在二連桿前桿和二連桿后桿接觸時(shí)，為使得agv小車在不同負(fù)載下平穩(wěn)升降，在接觸瞬間降低推塊運(yùn)行速度即可有效減少接觸時(shí)帶來的加速度，從而達(dá)到平穩(wěn)升降的目的。

17、本發(fā)明的有益效果在于：

18、相對(duì)于雙連桿原來的接觸面為平面的情況，將雙連桿的接觸面改成曲面，能緩解平面接觸時(shí)帶來的加速度突變，對(duì)減緩接觸時(shí)的加速度有著比較大的好處。加速度的穩(wěn)定同時(shí)也會(huì)使得上方貨物在舉升過程中的穩(wěn)定性增強(qiáng)。。

19、對(duì)于整個(gè)過程中的加速度的數(shù)據(jù)存在正負(fù)的擺動(dòng)，將加速度曲線通過z-score?標(biāo)準(zhǔn)化，原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，避免模型受到數(shù)據(jù)尺度的影響。

20、本方案采用的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以記錄下加速度時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，相比直接記錄最大加速度的情況，本方案可以求出在最大承載內(nèi)任意重物舉升時(shí)，加速度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。

21、本方案通過求出的時(shí)間，可以反求出到該時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)來控制電機(jī)提前減速，讓深度學(xué)習(xí)中的該循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以適合每一個(gè)agv小車上的電機(jī)和絲桿。

22、本方案在循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中采用了滯后觀察方法，通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)推測(cè)出后面將會(huì)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，在預(yù)測(cè)到最大加速度所對(duì)應(yīng)的圈數(shù)q時(shí)，提前10個(gè)時(shí)間窗口做出反應(yīng)，即將電機(jī)帶動(dòng)絲桿的速度下降到原來的50％。

23、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高：在實(shí)際的加速度曲線中，加速度的絕對(duì)值很大，直接作為輸入數(shù)據(jù)輸入到循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)使得模型的數(shù)據(jù)尺度很大，會(huì)導(dǎo)致梯度彌散或梯度爆炸，影響模型的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)效果。在數(shù)據(jù)輸入前進(jìn)行z-score?標(biāo)準(zhǔn)化，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1的分布。這種標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來說非常適用，可以使梯度保持在合理的范圍內(nèi)，避免梯度爆炸或梯度彌散。

24、適用性強(qiáng)：本方案中循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記錄的是加速度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間范圍和電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)范圍。因?yàn)槊看闻e升時(shí)重物的質(zhì)量不一致，對(duì)應(yīng)加速度的最大值也會(huì)存在不一致，而舉升時(shí)加速度最大對(duì)應(yīng)的時(shí)間和電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)時(shí)不變的，所以將時(shí)間和圈數(shù)作為深度學(xué)習(xí)對(duì)象，可以實(shí)現(xiàn)舉升不同貨物都能預(yù)測(cè)到最大加速度到來的時(shí)間。

25、互換性高：該循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記錄的最大加速度時(shí)的時(shí)間范圍和電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)范圍，在電機(jī)或者絲桿出現(xiàn)問題需要更換時(shí)，agv小車?yán)^續(xù)測(cè)試即可得到新的時(shí)間范圍和圈數(shù)范圍。再后續(xù)舉升貨物時(shí)會(huì)按照新的數(shù)據(jù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行降速控制。

技術(shù)特征：

1.用于agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降裝置，其特征在于：包括上蓋板（1）、推塊（2）、二連桿、底座（5）、剪叉式舉升機(jī)構(gòu)；所述剪叉式舉升機(jī)構(gòu)上部連接上蓋板，下端連接底座；所述二連桿由二連桿前桿（3）和二連桿后桿（4）構(gòu)成，所述二連桿前桿（3）和所述二連桿后桿（4）曲面接觸；所述二連桿前桿（3）連接所述滑塊，所述二連桿后桿（4）連接剪叉式舉升機(jī)構(gòu)；所述在二連桿運(yùn)動(dòng)過程中，所述二連桿前桿（3）和所述二連桿后桿（4）會(huì)先相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述二連桿前桿（3）和所述二連桿后桿（4）曲面接觸后，所述二連桿相當(dāng)于一個(gè)整體，帶動(dòng)所述剪叉式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)從而舉升上所述蓋板（1）；述推塊（2）安裝在滾珠絲杠上，滾珠絲杠由電機(jī)帶動(dòng)；滾珠絲桿和電機(jī)安裝在底座（5）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降裝置，其特征在于：所述剪叉式舉升機(jī)構(gòu)由第一移動(dòng)支架和第二移動(dòng)支架構(gòu)成，所述第一移動(dòng)支架和所述第二移動(dòng)支架在中部鉸接，所述第一移動(dòng)支架底部固定鉸接在所述底盤上，頂部與所述上蓋板（1）滑動(dòng)接觸；所述第二移動(dòng)支架底部與所述底座（5）滑動(dòng)接觸，頂部固定鉸接在所述上蓋板（1）上，鉸接滑塊在張開和閉合時(shí)可以自由移動(dòng)。

3.采用如權(quán)利要求1所述平穩(wěn)升降裝置的一種agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降的控制優(yōu)化方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降的控制優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟4）中時(shí)間窗口長(zhǎng)度為0.1秒。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降的控制優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟7）中前移n個(gè)時(shí)間窗口時(shí)，n=10。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種agv小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降的控制優(yōu)化方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了用于AGV小車不同負(fù)載下平穩(wěn)升降裝置及控制方法，包括上蓋板、推塊、二連桿、底座、剪叉式舉升機(jī)構(gòu)；所述二連桿由二連桿前桿和二連桿后桿構(gòu)成，所述二連桿前桿一端于所述二連桿后桿曲面接觸一端連接滑塊；包括如下步驟：1測(cè)量上蓋板的加速度并傳入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到模型和加速度最大的時(shí)間；2計(jì)算絲桿位移以及電機(jī)圈數(shù)；3標(biāo)準(zhǔn)化加速度；4將步驟3的數(shù)據(jù)按窗口劃分為序列數(shù)據(jù)；5根據(jù)序列數(shù)據(jù)構(gòu)建循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出；6將序列數(shù)據(jù)放入步驟1模型里，得到加速度預(yù)測(cè)值；7找到預(yù)測(cè)值最大值的前移n個(gè)窗口位置；8將窗口位置轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的時(shí)間；9算出該時(shí)間內(nèi)電機(jī)圈數(shù)，控制電機(jī)再轉(zhuǎn)動(dòng)該圈數(shù)后降速。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方法合理。

技術(shù)研發(fā)人員：章衡,胡正華,單曉杭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州研江智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19