一种工厂自动配料平衡车制造技术

本发明专利技术公开了一种工厂自动配料平衡车，包括运动控制模块、图像识别模块、远程控制模块和平衡车，运动控制模块包括姿态检测模块、通信模块、巡迹模块、显示模块、超声波模块和mcu；平衡车包括车身、轮子和驱动结构，驱动结构驱动轮子转动，车身呈直立形，轮子位于车身的底部，姿态检测模块检测平衡车的姿态状态，并将数据发送至mcu，mcu根据姿态状态控制驱动结构运动，超声波模块用于检测前方道路数据，并将数据发送至mcu。本发明专利技术以“平衡”为核心，设计了一款可远程控制、自动定点配料的两轮差分式驱动AGV。由于该配料车的特殊车体结构，在密集程度高、环境尤为复杂的工厂地形，以及拐口小、拐角弧度大的弯道处，仍可以高效执行配送任务。仍可以高效执行配送任务。仍可以高效执行配送任务。

【技术实现步骤摘要】
一种工厂自动配料平衡车


[0001]本专利技术涉及一种工厂自动配料
，特别涉及一种工厂自动配料平衡车。

技术介绍

[0002]近二十年来，随着电力电子技术与移动机器设备理论研究的不断深入，移动运载工具成为目前科学研究最活跃的领域之一，其在工业领域的应用范围越来越广泛，但大部分工业运载工具当下仍面临环境影响、运载任务、人工要求等等各种问题。因此，要求特定新型移动运载工具必须能够适应一些复杂的环境和任务。例如，要求移动运载工具需要在凹凸不平的工作环境上行走；移动运载工具能实现脱离人的自主运行；移动运载工具能识别不同环境的特征并进行相应的动作等等。在城市化进程空前发展的今天，环境中会出现很多人为干扰或者障碍物的阻挡，只能够允许移动运载工具在有限、狭窄的环境稳定运行。如何解决移动运载工具在这些环境中运行的问题，逐渐成为研究者们研讨与解决的问题。
[0003]能够通过电磁或光学等传感器进行自动导航、运载货物的运输车称为自动导航运输车，简称AGV。为提高工厂货物运输效率，通常铺设大面积配料车轨道，用于AGV进行配送货物。相比较之下，使用AGV可以大幅度提高工厂的生产效率以及货物装卸自动化水平。
[0004]传统工厂配料车也存在一定问题——在路面不齐的环境中无法稳定运行。狭小的工作空间下，四轮车的前轮与后轮轮差也会使配料车的运动轨迹受到拐角大小的线性影响。在大多数密集的工业园区(以上海施耐德低压终端电器有限公司为例)，其不到一百亩的厂区面积，其中百分之三十以上用于配料车的路径规划，造成了极大空间资源上的浪费。

技术实现思路

[0005]为了至少解决或部分解决上述问题，提供一种工厂自动配料平衡车。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术一种工厂自动配料平衡车，包括运动控制模块、图像识别模块、远程控制模块和平衡车，所述运动控制模块包括姿态检测模块、通信模块、巡迹模块、显示模块、超声波模块和mcu；所述平衡车包括车身、轮子和驱动结构，所述驱动结构驱动轮子转动，所述车身呈直立形，所述轮子位于车身的底部，所述姿态检测模块检测平衡车的姿态状态，并将数据发送至mcu，所述mcu根据姿态状态控制驱动结构运动，所述超声波模块用于检测前方道路数据，并将数据发送至mcu，所述巡迹模块将预定路线数据发送至mcu，所述mcu根据超声波模块检测的道路数据和巡迹模块预定路线数据控制驱动结构运动。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述通信模块用于姿态检测模块、巡迹模块、显示模块、超声波模块、mcu和驱动结构之间的数据传输。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述图像识别模块包括图像收集模块、图像预处理模块和特征提取模块，所述图像收集模块用于收集目标图像数据，并将数据发送至图像预处理模块，所述图像预处理模块对图像进行降噪处理，并将处理后的图像发送至特征提取模块，所述特征提取模块用于提取特征数据。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述远程控制模块用于远程数据操作，采用IIC协议与STM32进行数据传输，进行全球范围内信号接收与指令发送。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0012]本专利技术以“平衡”为核心，设计了一款可远程控制、自动定点配料的两轮差分式驱动AGV。由于该配料车的特殊车体结构，在密集程度高、环境尤为复杂的工厂地形，以及拐口小、拐角弧度大的弯道处，仍可以高效执行配送任务。此外，这种新型配料车具备图像识别功能，可以适应不同厂区的变化——通过图像采集、二值化分析、图像分割及字符识别完成工位的定点配料。还可针对不同场景，做出相应的功能调整。基于工业互联网的发展趋势，工厂自动配料平衡车上还将使用到物联网通信——使用者通过配置不同的云服务器，实现多客户端对配料车的远程控制。
附图说明
[0013]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0014]图1是本专利技术运动控制的整体结构模块图。
[0015]图2是本专利技术的平衡车整体结构示意图；
[0016]图3是本专利技术的平衡车整体结构受力分析图；
[0017]图4是本专利技术的车轮运动保持配料车平衡展示图；
[0018]图5是本专利技术的平衡控制原理示意图；
[0019]图6是本专利技术的加入比例微分反馈后的系统框图；
[0020]图7是本专利技术的平衡配料车仿真模型图；
[0021]图8是本专利技术的配料车角度环PD控制系统图；
[0022]图9是本专利技术的平衡配料车串级控制系统图；
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]此外，如果已知技术的详细描述对于示出本专利技术的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]实施例1
[0026]如图1所示，本专利技术提供一种工厂自动配料平衡车，包括运动控制、图像识别、远程控制三个部分。在机械结构上，配料车选用较轻的材料保证重心稳定。硬件方面，配料车对各个模块进行封装，以保证整体更趋于稳定，总体包括寻迹模块、姿态检测模块、供电模块、电机驱动模块、数据通信模块、图像识别模块、显示模块、超声波辅助运动控制模块。软件方面，不同MCU分别负责不同工作任务，分别为配料车车身平衡控制、区域图像采集及识别、物联网通信。
[0027]运动控制系统整体设计
[0028]工厂自动配料平衡车可以在无外界干扰，或一定范围内的外力干预情况下，通过差分式驱动的方式保持平衡。同时，在配料车正常前进、后退、左转以及右转动作情况下也能保持平衡。而维持这一稳定状态的来源，是两个直流减速电机控制下的车轮。配料车运动控制系统硬件结构图如图1所示。
[0029]配料车平衡部分由多个模块组成，最终实现对减速电机的精确控制。减速电机如何运行，能够使车体平衡稳定，无法直接判断。因此，设计将进行两轮自平衡车的动力学分析，建立平衡数学模型，通过软件控制车体平衡。
[0030]图像识别系统整体设计
[0031]在配料车进行大面积多区域的定点配送货时，需要实时知道自己所处位置，并执行相应工作任务，设计将采用“多目”视觉结合的方式进行机器自主判断。与传统多目不同，配料车使用图像识别与红外感应相结合的方式进行定点识别。即泊车依靠于红外传感器提前感应，传输启动标志信号，摄像头采集当前地点位置信息，通过图像识别进行后续追踪。图像识别包括字符识别、二值化处理、字符分割、图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工厂自动配料平衡车，其特征在于，包括运动控制模块、图像识别模块、远程控制模块和平衡车，所述运动控制模块包括姿态检测模块、通信模块、巡迹模块、显示模块、超声波模块和mcu；所述平衡车包括车身、轮子和驱动结构，所述驱动结构驱动轮子转动，所述车身呈直立形，所述轮子位于车身的底部，所述姿态检测模块检测平衡车的姿态状态，并将数据发送至mcu，所述mcu根据姿态状态控制驱动结构运动，所述超声波模块用于检测前方道路数据，并将数据发送至mcu，所述巡迹模块将预定路线数据发送至mcu，所述图像识别模块用于识别当前地点位置信息，通过图像识别进行后续追踪，所述mcu根据超声波模块检测的道路数据和巡迹模块预定路线数据控制驱动结构运动。2.根据权利要求1所述的一种工厂自动配料平衡车...

【专利技术属性】
技术研发人员：程豪，吕杰，
申请(专利权)人：宁夏理工学院，
类型：发明
国别省市：