一種自動導(dǎo)引小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種自動導(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。本實用新型中差速控制裝置采用兩輪獨立驅(qū)動并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動轉(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，并將方位角度信號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作，可以實現(xiàn)車體原地轉(zhuǎn)向；在小車行走時，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實現(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)實現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)的精確位置調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了在馱運(yùn)不同高度要求的工裝車時的全范圍高度精確調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種自動導(dǎo)引小車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種自動導(dǎo)引運(yùn)輸裝置，尤其涉及一種自動導(dǎo)引小車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工廠自動化、計算機(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)、自動化立體倉庫的廣泛應(yīng)用，自動導(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，目前的自動導(dǎo)引小車還存在如下不足:一、驅(qū)動方式單一，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高度調(diào)節(jié)不方便。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于通過一種自動導(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，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種自動導(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從動輪、兩個獨立驅(qū)動輪以及與所述兩個獨立驅(qū)動輪相對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動器，所述兩個從動輪分別安裝在車體的前部和后部，所述兩個獨立驅(qū)動輪平行同軸線固定于車體中部，所述驅(qū)動電機(jī)通過傳動裝置連接獨立驅(qū)動輪，所述電機(jī)驅(qū)動器的一端連接驅(qū)動電機(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)航采集點信息實時輸出給主控制裝置;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，所述兩個從動輪均為萬向輪。
[0007]特別地，所述電子陀螺儀通過RS485信號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警器;所述電量指示燈、低電量報警器電連接電源管理芯片。
[0010]本實用新型提出的自動導(dǎo)引小車中差速控制裝置采用兩輪獨立驅(qū)動并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動轉(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，并將方位角度信號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作，可以實現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向；在小車行走時，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實現(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，可實現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型實施例提供的自動導(dǎo)引小車結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為本實用新型實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為本實用新型實施例提供的車體走歪情況示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(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”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。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施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0015]請參照圖1所示，圖1為本實用新型實施例提供的自動導(dǎo)引小車結(jié)構(gòu)圖。本實施例中自動導(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從動輪、兩個獨立驅(qū)動輪101以及與所述兩個獨立驅(qū)動輪101相對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)102和電機(jī)驅(qū)動器103，如圖2所示，圖中201為車體201，202為從動輪202，所述兩個從動輪202分別安裝在車體201的前部和后部，所述兩個獨立驅(qū)動輪101平行同軸線固定于車體201中部，所述驅(qū)動電機(jī)102通過傳動裝置連接獨立驅(qū)動輪101，所述電機(jī)驅(qū)動器103的一端連接驅(qū)動電機(jī)102，另一端連接主控制裝置的主控制模塊104。在本實施例中所述兩個從動輪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)航采集點信息實時輸出給主控制裝置。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)航采集點信息，信號接入PLC，由PLC來判別車體201的偏差，根據(jù)偏差來調(diào)節(jié)兩個獨立驅(qū)動輪101的速度值，實現(xiàn)閉環(huán)位置糾正。具體設(shè)計時，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)接入信號為0-10V信號。當(dāng)磁條在磁導(dǎo)航傳感器正中心時，磁導(dǎo)航傳感器反饋一個標(biāo)準(zhǔn)值5V電壓信號到PLC，當(dāng)磁導(dǎo)航傳感器左右偏差時，反饋一個小于或者大于這個標(biāo)準(zhǔn)值，在PLC內(nèi)部進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，0-10V信號對應(yīng)0-32767這樣一個數(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。為了更好的實現(xiàn)車體201的轉(zhuǎn)角控制，本實用新型將電子陀螺儀107配置進(jìn)控制系統(tǒng)。在本實施例中通訊控制器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可識別的Profibus協(xié)議，由西門子CPU接收車體201的方位角度信號，在轉(zhuǎn)向點(RFID設(shè)定減速、停車點)也即停車點，等待車輛完全停止1S，控制左輪和右輪其中之一獨立驅(qū)動輪101反向，設(shè)定目標(biāo)角度，計算目標(biāo)角度與實際角度之差值，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，車輪速度降低為零，啟動停車動作。
[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，可實現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。當(dāng)自動導(dǎo)引小車運(yùn)貨到達(dá)目標(biāo)位置的時候，埋在地下的電子標(biāo)簽RFID將被小車讀取信號，小車決定卸貨或者上料時，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。在本實施例中所述電源裝置還包括電量指示燈115和低電量報警器116;所述電量指示燈115、低電量報警器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。所述低電量報警器116在蓄電池113的電量達(dá)到預(yù)設(shè)警戒值時將蜂鳴報警，提示用戶及時給小車充電。
[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]下面對本實用新型的模糊控制設(shè)計作扼要說明。傳統(tǒng)自動導(dǎo)引小車均采用PID控制，但這樣會產(chǎn)生一個較大的超調(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)模型的建立對系統(tǒng)進(jìn)行控制，是一種智能控制，本實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，對設(shè)定路徑進(jìn)行跟蹤.輸入量分別取為車體縱軸線相對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，輸出量為兩個獨立驅(qū)動輪相對于車體縱軸線的速度差值，實現(xiàn)速度調(diào)整，從而實現(xiàn)小車的路線規(guī)整。至于本實用新型中自動導(dǎo)引小車的運(yùn)動學(xué)模型:車體在走歪的情況下會產(chǎn)生一個位置偏差△ λ，如圖3所示，圖中虛線箭頭表示小車未走歪時應(yīng)處的位置，實線箭頭表示走歪時的位置，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P Δλ+Ι1Δ&1, Δ &1為偏差增大趨勢時的增加量，此值為正；當(dāng)偏差變?yōu)榭s小時P Δλ+Ι2 △ &2，△ &2為偏差減小趨勢時的遞減量，此值為負(fù)。P參數(shù)和I參數(shù)根據(jù)實際測驗效果來調(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]本實用新型的技術(shù)方案采用兩輪獨立驅(qū)動并通過差速來控制轉(zhuǎn)向和驅(qū)動轉(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，并將方位角度信號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作，可以實現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向；在小車行走時，設(shè)置避撞距離，避障裝置的測距傳感器可實現(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，可實現(xiàn)全范圍高度的精確調(diào)節(jié)。
[0026]注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領(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)整和替代而不會脫離本實用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離本實用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項】
1.一種自動導(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從動輪、兩個獨立驅(qū)動輪以及與所述兩個獨立驅(qū)動輪相對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動器，所述兩個從動輪分別安裝在車體的前部和后部，所述兩個獨立驅(qū)動輪平行同軸線固定于車體中部，所述驅(qū)動電機(jī)通過傳動裝置連接獨立驅(qū)動輪，所述電機(jī)驅(qū)動器的一端連接驅(qū)動電機(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)航采集點信息實時輸出給主控制裝置;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所述的自動導(dǎo)引小車，其特征在于，所述兩個從動輪均為萬向輪。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動導(dǎo)引小車，其特征在于，所述電子陀螺儀通過RS485信號接口連接通訊控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動導(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警器;所述電量指示燈、低電量報警器電連接電源管理芯片。
【文檔編號】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