一种基于全向轮的物料传输系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于全向轮的物料传输平台及其控制方法，传输平台由多个模块可拆卸地拼接而成，每个模块包括若干水平安装于驱动机构上的全向轮，进行物料传输时，首先在系统中规定传输路径，上位机通过运动学分析进行坐标解算得出经过的全向轮的线速度，当路径中存在故障模块时，上位机基于A*算法进行局部路径规划并结合多段3次Bezier曲线拟合的方式对局部路径进行平滑处理，产生无折点的避障传输路径。本发明专利技术的物料传输平台传输路径灵活，传输效率高，实时同步物料运动状态，可维护性与抗干扰性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全向轮的物料传输系统及其控制方法
本专利技术涉及一种物料传输系统，尤其涉及一种基于全向轮的物料传输系统及其控制方法。
技术介绍
其中全方位轮式移动机构无需机构本体做出任何转动便可实现任意方向的移动，并且可以原地旋转任意角度，运动非常灵活，可沿平面上任意连续轨迹走到要求的位置，因此，以全向轮为核心的传输平台在物流业越来越受到重视，但是现有的全向轮传输平台往往具有不能准确调节货物姿态，当模块出现故障即影响整体工作情况，工作效率低的缺点。申请号201910032380.X的专利技术专利申请提供了一种四轮驱动的全向传送系统及工作方法，由多个正四边形的全向传送模块拼接而成，每个模块具有四个全向轮，相邻全向轮的轴线夹角为90°可以实现货物按照设定的路径及速度进行传送，并可以同时实现货物姿态的调节，系统出现故障模块时，使用A*算法对路径进行规划。但产生的路径折点多，转角过大，不光滑，存在多个折点时不能保证产生的路径最优，存在着避障时物料传输时的不平稳及轮系布局使得运动规划较为复杂的缺点。申请号201910032961.3的专利技术专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全向轮的物料传输系统，其特征在于，所述物料传输系统包括用于规划物料传输路线并控制物料按传输路线运行的控制系统和传输物料的工作台，所述工作台包括装有万向轮的模块体，可无限拼接扩展、用于安装模块盒的工作台面板，模块体与工作台面板通过连接件连接，所述工作台上的正六边形单元模块盒上的轮系呈正三角布局，模块盒呈蜂巢排列布局。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全向轮的物料传输系统，其特征在于，所述物料传输系统包括用于规划物料传输路线并控制物料按传输路线运行的控制系统和传输物料的工作台，所述工作台包括装有万向轮的模块体，可无限拼接扩展、用于安装模块盒的工作台面板，模块体与工作台面板通过连接件连接，所述工作台上的正六边形单元模块盒上的轮系呈正三角布局，模块盒呈蜂巢排列布局。


2.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述连接件上设有用于与模块体连接时定位的缺口，所述模块体包括上下表面为正六边形的模块盒，模块盒内部三个对称布局自带霍尔编码器的电机，通过支架平行于且连接模块体上表面板；所述模块盒上表面的内侧固定连接若干连接杆，连接杆的另一端固定有用于安装内部元件的托盘；所述模块体侧板上有用于与连接件连接时定位的开槽，连接件具有用于和模块体上表面固定的第一弯折部和与工作台面板固定的第二弯折部，模块盒上表面开有用于与连接件通过螺栓连接的安装孔。


3.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述控制系统包括装有控制程序，用于进行人机交互的上位机，收发所有模块体控制指令的总控制器，以及安装在模块体内用于控制万向轮电机运行的模块体控制器，模块体控制器通过CAN总线与系统控制器进行通讯。


4.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述工作台包括高度可调的支架，桌腿通过法兰连接板与工作台面板连接。


5.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述物料传输系统还包括用于将物料的位置、角度等信息反馈给上位机的摄像机。


6.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述模块盒与连接件的接触面之间安装有用于检测模块上方是否有物料的薄膜压力传感器，上位机通过薄膜压力传感器采集的信息控制模块的工作状态。


7.根据权利要求1所述的基于全向轮的物料传输系统，其特征在于所述物料传输系统还包括用于固定物料的载物托盘，托盘面积不大于模块的上表面积且能够覆盖三个全向轮。


8.一种权利要求1-7中任一项所述基于全向轮的物料传输系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、在图形化界面中设置模块单元边长及行列数，设定物料传输路径，传输速度及姿态角；
S2、将摄像头检测到的物料位置和角度信息与上位机目标信息对比，传递给控制器进行偏差控制及目标点更新；
S3、建立世界坐标系，通过运动学分析计算模块全向轮的线速度，由总控制器下发指令给各模块体控制器，模块体控制万向轮的电机驱动万向轮以线速度运行；
S4、当路径中出现故障模块时，采用A*算法结合3次Bezier曲线拟合进行局部路径规划，避开故障模块。


9.根据权利要求8所述的基于全向轮的物料传输系统控制方法，其特征在于线速度的计算方法如下：
S31、建立世界坐标系：x轴每个单位标点数值对应本列六边形模块中心点，每列逐个进行半个栅格长度的偏移，坐标系x轴数值从左到右依次增大，坐标系y轴数值从上至下依次增大；
S32、选取设定点：为方便运动学计算，将所选取路径的x轴坐标标出来的每个单位值选取一个点(1,Y1)、(2，Y2)...(Xt,Yt)定为位置设定点，每个点对应的物料姿态角度定为θt角度设定点，两者结合已设置的速度信息v形成一个设定点矩阵为：



其中，路径中每个点位置信息(Xt,Yt)与角度信息θt通过系统系统反馈达到规划的目标值，每个点的速度信息v通过系统pid控制保持恒定；
S33、建立三个全向轮速度Va、Vb、Vc与本体坐标系X轴和Y轴的速度分量Vx、Vy关系式：



经过模块世界坐标系与其自身本体坐标系之间的变换推导得：

【专利技术属性】
技术研发人员：唐炜，郭华月，谭啸，刘彦博，孙宇，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32