一种用于地面运输车的控制装置及其控制方法制造方法及图纸
A control device for a ground transport vehicle and its control method
The invention discloses a control device for a ground transport vehicle and a control method, which is composed of a upper and lower overall control system by a upper computer and a AGV system. Through the computer running the program, optimal task allocation and collaboration allocation of multiple AGV that the composition of the AGV system, through the ultrasonic positioning system receiver automatically follow multiple ultrasonic receiving system can complete the docking completely cover the entire control area, can avoid the poor and blind area limit error lost waves caused by, so that each ultrasonic positioning range receiving system the greater number of ultrasonic receiving system to reduce the cost, more accurate positioning data, high reliability; on-board display can display the location, speed and local obstacle information; with obstacle avoidance system, can respond quickly and avoid static and dynamic obstacles in different distance range accurately, improve the fault tolerance rate; stability of the overall system performance, to solve the blind traditional ultrasonic positioning system is too large, the cost of operation and The maintenance cost is low.
【技术实现步骤摘要】
一种用于地面运输车的控制装置及其控制方法
本专利技术属控制
，具体涉及一种用于地面运输车的控制装置及其控制方法。
技术介绍
现有室内平面运动小车控制系统多采用的是通过贴在AGV运行路径上的磁感应条来通过磁感应信号实现定位及运动，或是在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现定位及运动，以及在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过激光扫描器发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和航向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的定位及运动。而这些都存在路线不灵活，无法即时调整路线，以及路线固定无法随时改变任务的问题。本设计采取的是超声波定位系统，现超声波定位系统采用的为固定于天花板的超声波接收装置，由超声波特性可知，超声波发射/接收探头在0角度的时候，发射/接收效果最好，并且，随着角度的增大，信号强度迅速降低。因此，由于超声波接收装置为固定于天花板，当超声波发送系统与超声波接收装置的角度超过一定范围，超声波信号强度迅速降低，会造成丢波，当在传感器检测区并在一定的角度范围内，才可以被超声...
【技术保护点】
一种用于地面运输车的控制装置，其特征是，包括超声波自动跟随接收系统(26)、AGV系统(27)；所述超声波接自动跟随收系统(26)固定在所需室内场所的天花板上，AGV系统(27)在仓库的地面上可移动，超声波自动跟随接收系统(26)和AGV系统(27)分别包含若干个单体超声波接收系统和单体AGV系统，超声波自动跟随接收系统(26)可接收AGV系统(27)中超声发送系统超声波发送单元的信号；所述AGV系统(27)包括若干个单体AGV系统，其中每个单体AGV系统包括超声波发送单元、避障检测单元、驱动控制单元、AGV车体(12)、全向轮(13)；所述超声波发送单元、避障检测单元、驱...
【技术特征摘要】
1.一种用于地面运输车的控制装置，其特征是，包括超声波自动跟随接收系统(26)、AGV系统(27)；所述超声波接自动跟随收系统(26)固定在所需室内场所的天花板上，AGV系统(27)在仓库的地面上可移动，超声波自动跟随接收系统(26)和AGV系统(27)分别包含若干个单体超声波接收系统和单体AGV系统，超声波自动跟随接收系统(26)可接收AGV系统(27)中超声发送系统超声波发送单元的信号；所述AGV系统(27)包括若干个单体AGV系统，其中每个单体AGV系统包括超声波发送单元、避障检测单元、驱动控制单元、AGV车体(12)、全向轮(13)；所述超声波发送单元、避障检测单元、驱动控制单元依次位于AGV车体(12)上的前部、中部、后部，全向轮(13)位于AGV车体(12)的四个角的下方，并支撑AGV车体(12)在平面上各个方向移动；所述超声发送系统超声波发送单元包括超声波发射探头(1)、一号舵机组(2)，一号舵机组(2)用铜柱固定于AGV车体(12)上距前部边缘6cm，超声波发射探头(1)通过绝缘固定底板和铜柱固定于一号舵机组(2)的顶部，所述一号舵机组(2)由两个小号舵机(14)上下搭建构成，所述一号舵机组(2)可完成挠性运动达到全方位转动，可令超声波发射探头(1)完成在定位范围内的与超声波自动跟随接收系统(26)的对准；超声波发射探头(1)和一号舵机组(2)分别通过导线和主控单片机(8)相连；所述避障检测单元包括位姿采集器(3)、无线通信模块(4)、扫描仪(5)、小绝缘固定底板(6)，所述位姿采集器(3)、无线通信模块(4)、扫描仪(5)固定在小绝缘固定底板(6)上，小绝缘固定底板(6)固定于AGV车体(12)上的中部距前部边缘13cm；所述驱动控制单元包括串口-以太网转换模块(7)、主控单片机(8)、显示屏(9)，显示屏(9)由支架固定于AGV车体(12)上距后部边缘4cm处，主控单片机(8)位于显示屏(9)的下侧部，串口-以太网转换模块(7)位于显示屏(9)的下方、AGV车体(12)上面；所述AGV车体(12)上的四周固定4个超声波传感器及6个红外传感器，在AGV车体(12)上前部和尾部分别固定2个超声波传感器及3个红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘距左侧边缘向斜前方即正前方向左方向设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘距左侧向正前方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘距左侧向正前方设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘距右侧边缘向正前方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘距右侧边缘向斜前方即正前方向右方向设置一红外传感器；在AGV车体(12)上距尾部边缘距左侧边缘向斜后方即正后方向左角方向设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘距左侧边缘向正后方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘距左侧边缘向正后方设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘距右侧边缘向正后方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘距右侧边缘向斜后方即正后方向右偏转方向设置一红外传感器；所述超声波自动跟随接收系统(26)包括若干个单体超声波接收系统，根据每个单体超声波接收系统的接收范围布置在整个控制区域，单体超声波接收系统包括从上向下依次相连的绝缘固定底板二(23)、二号舵机组(15)、超声波接收装置(25)，所述绝缘固定底板二(23)固定在仓库/室内的天花板上，二号舵机组(15)通过相应的支架固定在绝缘固定底板二(23)上，超声波接收装置(25)通过绝缘固定底板一(22)固定在二号舵机组(15)的下方，二号舵机组(15)可完成挠性运动，即以垂直地面向下建立z轴，使超声波接收系统完成与z轴角度为45°构成曲面以下角度范围转动；所述二号舵机组(15)由两个中号舵机(24)方向相错位搭建构成；所述超声波接收装置(25)包括超声波接收探头(16)、滤波器(19)、计数器(20)、数值比较器(21)，超声波接收探头(16)、滤波器(19)、计数器(20)、数值比较器(21)均固定于绝缘固定底板一(22)面向地面的一面；所述超声波接收探头(16)为四个，正方形分布于绝缘固定底板一(22)四个角部的下面，每个超声波接收探头(16)都通过焊接分别与滤波器(19)串连，滤波器(19)通过焊接与计数器(20)串连，全部计数器(20)都以导线连接至数值比较器(21)，所述单片机(17)固定于绝缘固定底板一(22)的面向地面的一面，无线模块(18)固定于单片机(17)和超声波接收探头(16)之间，单片机(17)通过导线与无线模块(18)相连，单片机(17)控制无线模块(18)发出与无线通信模块(4)通信的信号，单片机(17)还通过导线与二号舵机组(15)相连并控制二号舵机组(15)所转角度，得到当前超声波自动跟随接收系统(26)所在角度并对其进行定位；单片机(17)通过导线与超声波接收探头(16)相连，得到超声波接收探头(16)接收到的超声波信号。2.如权利要求1所述的用于地面运输车的控制装置，其特征是，所述AGV车体(12)上的四周固定4个超声波传感器及6个红外传感器，在AGV车体(12)上前部和尾部分别固定2个超声波传感器及3个红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘1cm距左侧边缘1cm向斜前方即正前方向左偏转45°角方向设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘1cm距左侧边缘8cm向正前方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘1cm距左侧边缘16cm向正前方设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘1cm距右侧边缘8cm向正前方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距前部边缘1cm距右侧边缘1cm向斜前方即正前方向右偏转45°角方向设置一红外传感器；在AGV车体(12)上距尾部边缘1cm距左侧边缘1cm向斜后方即正后方向左偏转45°角方向设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘1cm距左侧边缘8cm向正后方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘1cm距左侧边缘16cm向正后方设置一红外传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘1cm距右侧边缘8cm向正后方设置一超声波传感器，在AGV车体(12)上距尾部边缘1cm距右侧边缘1cm向斜后方即正后方向右偏转45°角方向设置一红外传感器。3.如权利要求1所述的用于地面运输车的控制装置，其特征是，所述AGV车体(12)的后端面上还设有充电接口(10)和AGV开关(11)；充电接口(10)设在AGV开关(11)的左侧，充电接口(10)与AGV车体(12)内的电源控制装置相连，为电源控制装置中设有的锂电池充电；所述位姿采集器(3)和无线通信模块(4)均通过导线和主控单片机(8)相连，扫描仪(5)通过信号线与无线通信模块(4)相连，无线通信模块(4)再与主控单片机(8)相连，显示屏(9)直接与主控单片机(8)相连。4.如权利要求1所述的用于地面运输车的控制装置，其特征是，所述超声波自动跟随接收系统(26)的超声波接收装置(25)正对超声波发射点所在方向，即令超声波发射探头(1)对准四个超声波接收探头(16)构成平面图形的几何中心，使得超声波发射探头(1)到每个超声波接收探头(16)的直线距离相等；所述无线通信模块为结构简单、运行稳定的单芯片型射频收发机NRF24L01来实现主控单片机与上位机的通信；所述位姿采集器选用三轴加速度计三轴MPU6050六轴模块，由其陀螺仪功能来确定AGV的姿态；所述超声波发射探头为TCT40-16T/R超声波探头，所述一号舵机组由两台M90舵机组成一个二维云台，可以使超声波发射探头指向空中任一角度，实现在接收方方向上信号的最大强度传播；所述超声波自动跟随接收系统26中单体超声波接收系统的个数可根据仓库/室内场所的大小计算得出,若室内高度为h，所选用超声波发射/接收探头的信号探测距离为s，则理论上每个单体超声波接收系统的最大探测范围为以一个单体超声波接收系统为顶点，底面半径为的锥形内的范围；单体超声波接收系统的个数根据任务覆盖范围和控制范围大小以单体超声波接收系统探测范围为单位划分得到个数，以垂直地面向下建立z轴，设置单体超声波接收系统旋转角度为与z轴角度为θ＝45°构成曲面以下角度，则根据计算实际单体超声波接收系统的最大探测范围为以一个单体超声波接收系统为顶点，底面半径为l＝h·tanθ＝h·tan45°＝h的锥形内的范围。5.如权利要求1所述的用于地面运输车的控制装置，其特征是，所述超声波接收装置中的接收探头选用基于CX20106a的超声波接收模块，无线模块选用NRF24L01射频模块，所述滤波器由低通RC环节和高通RC环节组成的有源带通滤波器，其中电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4均为1.2kΩ，电容C1与电容C2均为3300pF，所述计数器为CD4518双BCD加法计数器，所述数值比较器为74LS85BCD数值比较器，每个超声波接收探头分别串联一个有源滤波器，每个超声波接收头的INT端口分别与对应的有源带通滤波器的Ui端口连接；每个有源滤波器分别串联一个计数器，每个有源带通滤波器的Uo端口与对应的计数器的CP1端口连接；每个计数器的EN1端口与外接5V直流电源连接；全部计数器中，和第一个超声波探头连接的计数器的1A、1B、1C端口分别与数值比较器的A3、A2、A1端口相连，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵江，朱江岭，丁雅哲，郝崇青，张岩，于培培，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13
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