一種潛入式agv導(dǎo)航小車及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)化物流運(yùn)輸領(lǐng)域，特別是一種潛入式AGV導(dǎo)航小車及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]AGV(Automated Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)引小車)是自動(dòng)化物流運(yùn)輸系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中具有自動(dòng)駕駛的功能。國際上AGV的研究始于20世紀(jì)50年代的美國，經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，AGV已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，并在電子機(jī)械制造，物流，自動(dòng)倉庫等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，我國的企業(yè)也逐步開始應(yīng)用AGV。
[0003]AGV車型可按運(yùn)載類別、承載質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)型式、導(dǎo)引方式、移載方式分類。比如按導(dǎo)引方式分類有:磁導(dǎo)引，激光導(dǎo)引，超聲導(dǎo)引，光反射檢測，慣性導(dǎo)航，圖像識別與坐標(biāo)識別等;按移載方式分類有:潛入式，側(cè)輥式，牽引式，跨鞍式，雙側(cè)推挽式，平衡式，雙側(cè)叉式，三向叉式，低叉式，雙舉升式，龍門式，背負(fù)式等。
[0004]AGV控制系統(tǒng)為核心，AGV小車動(dòng)作是通過車載控制器實(shí)現(xiàn)控制。目前，傳統(tǒng)的AGV一般以PLC作為控制器，存在成本較高，可擴(kuò)展性不強(qiáng)，計(jì)算能力不強(qiáng)，不易實(shí)現(xiàn)高精度控制的問題。
[0005]AGV現(xiàn)在通用的導(dǎo)航方法有電磁引導(dǎo)、光條紋引導(dǎo)、磁帶引導(dǎo)、慣性導(dǎo)航、超聲定位引導(dǎo)、激光反射定位引導(dǎo)、激光掃描定位引導(dǎo)、視覺引導(dǎo)、RFID復(fù)合定位引導(dǎo)、GPS導(dǎo)航。在不同的工作環(huán)境中，需要使用不同的導(dǎo)航方法。目前，AGV常見的導(dǎo)航與定位方法為:磁帶導(dǎo)航、RFID定位導(dǎo)航。磁帶導(dǎo)航用在路面上貼磁帶替代在地面下埋設(shè)金屬線，通過磁感應(yīng)信號實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引，其靈活性比較好，改變或擴(kuò)充路徑較容易，磁帶鋪設(shè)簡單易行，但此導(dǎo)引方式易受環(huán)路周圍金屬物質(zhì)的干擾，磁帶易受機(jī)械損傷，因此導(dǎo)引的可靠性受外界影響較大，一般在室內(nèi)開辟不會受到機(jī)械損傷且無磁場干擾的的區(qū)域進(jìn)行磁帶引導(dǎo)。其中，傳統(tǒng)的磁帶導(dǎo)航采用PID、模糊控制等方法，雖然不需精確模型就可實(shí)現(xiàn)，但存在易受對象結(jié)構(gòu)與參數(shù)變化影響，控制精度不高的問題。RFID定位導(dǎo)航是隨著無線射頻技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種導(dǎo)航輔助方式。通過在AGV上的RFID讀寫器識別貼在路面上的RFID標(biāo)示，通過預(yù)先存儲的RFID位置，使得AGV能夠得到路徑的絕對位置。它一般與磁帶導(dǎo)航等非定位的引導(dǎo)方式復(fù)合使用，從而能夠在路徑上的若干點(diǎn)得到絕對位置。優(yōu)點(diǎn)是成本較低，安裝復(fù)雜性較低，但是定位精度不是非常高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的導(dǎo)航小車的控制精度較低的不足，本發(fā)明提供一種潛入式AGV導(dǎo)航小車及其控制方法，利用二輪差速驅(qū)動(dòng)，并分別帶有兩個(gè)萬向輪與兩個(gè)定向輪作為支撐，使AGV轉(zhuǎn)彎半徑較小，承載能力較強(qiáng)。車體前置防撞膠條與障礙物識別傳感器，能更好地保護(hù)AGV小車;車體中間升降定位鎖定裝置，實(shí)現(xiàn)貨物架的定位與鎖定。同時(shí)，應(yīng)用磁帶導(dǎo)航和RFID定位導(dǎo)航結(jié)合的方式，磁帶導(dǎo)航使用自抗擾控制(ADRC)方法，提高導(dǎo)航定位精度，降低產(chǎn)品及其使用成本。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明是按如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種潛入式AGV導(dǎo)航小車，包括車體焊接結(jié)構(gòu)、報(bào)警防撞保護(hù)裝置、升降定位鎖定裝置、驅(qū)動(dòng)單元、控制單元、導(dǎo)航定位裝置、萬向從動(dòng)輪和定向輪，所述車體焊接結(jié)構(gòu)上安裝報(bào)警防撞保護(hù)裝置、升降定位鎖定裝置、驅(qū)動(dòng)單元、控制單元和導(dǎo)航定位裝置;所述報(bào)警防撞保護(hù)裝置設(shè)置在車體焊接結(jié)構(gòu)前端;所述升降定位鎖定裝置與驅(qū)動(dòng)單元分別上下分布設(shè)置在車體焊接結(jié)構(gòu)中間；所述控制單元設(shè)置于車體后端;所述導(dǎo)航定位裝置設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)前端下方的中間位置;所述萬向從動(dòng)輪設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)前端下方兩邊;所述定向輪設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)后端下方;所述控制單元與報(bào)警防撞保護(hù)裝置、升降定位鎖定裝置、驅(qū)動(dòng)單元、控制單元、導(dǎo)航定位裝置構(gòu)成電連接。
[0009]進(jìn)一步，所述報(bào)警防撞保護(hù)裝置包括障礙物識別傳感器固定座、障礙物識別傳感器、防撞膠條、聲光報(bào)警器、顯示屏、急停開關(guān)和前蓋，所述障礙物識別傳感器固定座設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)前端正中間，所述障礙物識別傳感器固定座固定障礙物識別傳感器;所述防撞膠條設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)正前端下方;所述前蓋設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)前端上方;所述聲光報(bào)警器、顯示屏、急停開關(guān)設(shè)置于前蓋上，所述聲光報(bào)警器、急停開關(guān)分布于顯示屏周圍。
[0010]再進(jìn)一步，所述升降定位鎖定裝置包括升降桿、升降桿套、固定鈑金、彈簧限位板、銷軸擋板和升降電機(jī);所述升降桿設(shè)置于升降機(jī)構(gòu)正中間;所述升降桿套套住升降桿;所述銷軸擋板嵌入升降桿套;所述固定鈑金固定升降桿套、升降電機(jī);所述彈簧限位板設(shè)置于銷軸擋板底部。
[0011]所述驅(qū)動(dòng)單元包括左右驅(qū)動(dòng)輪、地輪驅(qū)動(dòng)軸、直流伺服電機(jī)和外殼;所述地輪驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置于前端正中間；所述左右驅(qū)動(dòng)輪設(shè)置于地輪驅(qū)動(dòng)軸兩端;所述直流伺服電機(jī)固定于地輪驅(qū)動(dòng)軸;所述外殼固定地輪驅(qū)動(dòng)軸與直流伺服電機(jī)。
[0012]所述控制單元為基于ARM的雙處理的控制系統(tǒng)，包括雙處理器控制板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器固定板、ARM處理器、蓄電池和電池承載座;所述驅(qū)動(dòng)器固定板設(shè)置于車體焊接結(jié)構(gòu)后端上方;所述控制板設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器固定板前端正中間，設(shè)置有充電插口及警示燈;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器固定板后端正中間；所述左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器固定板后端左右兩邊;所述蓄電池設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器固定板正下方;所述電池承載座設(shè)置于蓄電池底部，蓄電池放置于承載座內(nèi)，四周為電池承載座擋板，并通過螺絲固定住驅(qū)動(dòng)器固定板。
[0013]所述導(dǎo)航定位裝置包括磁導(dǎo)航感應(yīng)器、磁導(dǎo)航安裝板、地標(biāo)感應(yīng)器和RFID讀卡部件;所述磁導(dǎo)航安裝板設(shè)置于驅(qū)動(dòng)單元外殼前端正中間；所述磁導(dǎo)航感應(yīng)器設(shè)置于磁導(dǎo)航安裝板上；所述地標(biāo)感應(yīng)器設(shè)置于障礙物識別傳感器正下方，防撞膠條后方正中間；所述RFID讀卡部件設(shè)置于磁導(dǎo)航安裝板上。
[0014]所述萬向從動(dòng)輪包括左、右萬向從動(dòng)輪，分別設(shè)置于車體前端下方兩邊，萬向從動(dòng)輪前方設(shè)置有防撞膠條，所述定向輪包括左、右定向輪，分別設(shè)置于車體后端下方兩側(cè)。
[0015]—種潛入式AGV導(dǎo)航小車的控制方法，所述控制方法包括如下步驟:
[0016]1)采用自抗擾控制(ADRC)控制方法對磁導(dǎo)航感應(yīng)器進(jìn)行導(dǎo)航與RFID進(jìn)行定位，在運(yùn)行場地地面上設(shè)置磁條與RFID標(biāo)簽分別作為小車行進(jìn)的路徑軌道與位置定位分布點(diǎn)，利用磁導(dǎo)航傳感器來識別磁條軌道，分析判定車體與磁條軌道的偏離情況;利用RFID標(biāo)簽實(shí)時(shí)監(jiān)測車體達(dá)到目的地距離情況；
[0017]2)通過磁導(dǎo)航傳感器與RFID讀卡部件，識別處理RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)，在行走場地的目的地及主要控制區(qū)域的磁條軌道上再鑲嵌RFID標(biāo)簽，使用磁導(dǎo)航傳感器與RFID讀卡部件來讀取數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)傳遞給控制單元來進(jìn)行解析，并對電機(jī)進(jìn)行控制；
[0018]3)在潛入式AGV導(dǎo)航小車的前后裝配有障礙物識別傳感器，障礙物識別傳感器會將其前方的障礙物情況傳遞到控制單元，在遇到障礙物時(shí)控制潛入式AGV導(dǎo)航小車減速或停止；
[0019]4)控制單元采用ARM雙處理器的控制系統(tǒng)，一個(gè)處理器對直流伺服電機(jī)進(jìn)行控制，通過調(diào)節(jié)電流和電壓來調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩從而對行走進(jìn)行控制，還需要根據(jù)障礙物識別傳感器、磁導(dǎo)航傳感器與RFID讀卡部件提供的道路信息進(jìn)行分析，來調(diào)整其對直流伺服電機(jī)的控制參數(shù)；另一個(gè)控制器用于導(dǎo)航信息的融合估計(jì)，并控制人機(jī)交互模塊和無線通訊模塊。
[0020]所述步驟2)中，對所粘貼的RFID標(biāo)簽進(jìn)行分類，分類有:目的地地址代碼，用于使?jié)撊胧紸GV導(dǎo)航小車準(zhǔn)確的停靠在目的地上；目的地靠近警示代碼，用于使?jié)撊胧紸GV導(dǎo)航小車在靠近目的地時(shí)獲得警示信號，從而提前減速來減少慣性影響;叉路指示代碼，用于