一種自動導引運輸車系統的控制裝置及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動導引運輸車系統的控制裝置，包括第一激光掃描器和第二激光掃描器，第一激光掃描器通過第一安裝座安裝在車身主體上，第二激光掃描器通過第二安裝座安裝在車身主體上，在車身主體經過的路徑的兩側還設置有若干個激光反射板；車身主體下方設置有驅動輪和轉向輪，驅動輪內安裝有徑向壓力傳感器和軸向壓力傳感器，轉向輪內安裝有編碼器，車身主體內還設置有與第一激光掃描器、第二激光掃描器、徑向壓力傳感器、軸向壓力傳感器和編碼器通訊連接的控制器。本發明還提供了一種上述自動導引運輸車系統的控制裝置的控制方法。本發明能夠解決現有技術的不足，提高了導航控制精度。
【專利說明】
一種自動導引運輸車系統的控制裝置及其控制方法
技術領域
[0001] 本發明涉及工廠自動化技術領域，尤其是一種自動導引運輸車系統的控制裝置及 其控制方法。
【背景技術】
[0002] 自動導引運輸車(Automated Guided Vehicle，AGV)是指裝備具有自動導引裝置， 能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移栽功能的運輸車。現有技術中，自動 導引運輸車主要是使用激光或者電磁進行導航控制。不過，無論哪種導航控制方式，都會存 在一定的誤差，而對于誤差的補償，現在的控制方法均是通多使用PID控制、模糊控制等方 法進行誤差的補償。這類補償方法都是基于對控制參數進行準確測量的基礎上進行的，所 以控制參數測量的精確度直接對補償精度造成了影響。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種自動導引運輸車系統的控制裝置及其控制 方法，能夠解決現有技術的不足，通過使用測量誤差為調控基礎，進行控制信號的修正，降 低了修正過程對于控制參數測量的精確度的依賴性。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。
[0005] -種自動導引運輸車系統的控制裝置，其包括第一激光掃描器和第二激光掃描 器，第一激光掃描器通過第一安裝座安裝在車身主體上，第二激光掃描器通過第二安裝座 安裝在車身主體上，在車身主體經過的路徑的兩側還設置有若干個激光反射板;車身主體 下方設置有驅動輪和轉向輪，驅動輪內安裝有徑向壓力傳感器和軸向壓力傳感器，徑向壓 力傳感器測量驅動輪前進方向的壓力變化，軸向壓力傳感器測量與驅動輪前進方向相互垂 直的軸向壓力變化，轉向輪內安裝有編碼器，編碼器測量轉向輪的轉速，車身主體內還設置 有與第一激光掃描器、第二激光掃描器、徑向壓力傳感器、軸向壓力傳感器和編碼器通訊連 接的控制器。
[0006] 作為優選，所述第一安裝座包括固定在車身主體上的第一硬質基座，第一硬質基 座上設置有橡膠緩沖層，橡膠緩沖層上設置有弧形凹槽，弧形凹槽內設置有連接塊，第一激 光掃描器固定在連接塊頂部，連接塊通過兩個對稱設置的加強筋與第一硬質基座連接，加 強筋貫穿橡膠緩沖層設置，加強筋與第一硬質基座的夾角為77°。
[0007] 作為優選，所述第二安裝座包括固定在車身主體上的第二硬質基座，第二硬質基 座頂部環形設置有若干個第一彈簧體，第一彈簧體頂部設置有連接板，第二激光掃描器固 定在連接板，連接板和第二硬質基座之間設置有氣囊，氣囊位于第一彈簧體組成的環形內 部，氣囊的外側設置有與第一彈簧體過盈配合的阻尼層，第一彈簧體內部設置有液壓缸。
[0008] 作為優選，所述驅動輪內設置有驅動軸，驅動軸的外側滑動套接有外套，外套頂部 設置有橡膠墊，橡膠墊內設置有空腔，空腔兩側設置有與之連通的管道，管道內設置有活 塞，活塞通過連桿連接至第一配重塊，連桿鉸接于支架上，支架固定在外套上，橡膠墊上固 定有徑向壓力傳感器，第一配重塊壓接在徑向壓力傳感器上。
[0009] 作為優選，所述驅動軸的一端鉸接有連接臂，連接臂的頂部連接有第二配重塊，連 接臂通過第二彈簧體連接至第三彈簧體，軸向壓力傳感器固定在驅動軸的端面，第三彈簧 體壓接在軸向壓力傳感器上。
[0010] -種用于上述的自動導引運輸車系統的控制裝置的控制方法，包括以下步驟：
[0011] A、控制器通過控制驅動輪和轉向輪，對車身主體的運動進行控制，第一激光掃描 器和第二激光掃描器發射激光，激光從激光反射板發射，被第一激光掃描器和第二激光掃 描器收集，控制器根據第一激光掃描器接收到的激光信號對車身主體的運動軌跡進行控 制；
[0012] B、控制器通過采集第二激光掃描器和徑向壓力傳感器、軸向壓力傳感器的反饋信 號，根據反饋信號之間的差異性對車身主體的運動軌跡控制信號進行修正。
[0013] 作為優選，步驟B中，對于車身主體(4)前進方向的控制信號進行修正的步驟包括，
[0014] B11、控制器采集第一激光掃描器和第二激光掃描器在車身主體前進方向的上的 位置參數pjPp2,以及第一激光掃描器和第二激光掃描器在車身主體前進方向的上的位置 變化率參數 padPpa2，車身主體前進方向的控制信號修正系數C1為，
[0016] 其中，ki和k2為比例常數，ti和t2為采樣的時間端點；
[0017] B12、車身主體前進方向控制信號的修正方式為，
[0019]其中，k3為比例常數，f(x)為原始控制信號，f(x)'為修正后的控制信號。
[0020] 作為優選，步驟B中，對于車身主體側向轉向的控制信號進行修正的步驟為，
[0021] 控制器采集徑向壓力傳感器和軸向壓力傳感器相對于靜置狀態時的壓力變化值 FjPF2，車身主體前進方向控制信號的修正方式為，
[0023]其中，k4、k5為比例常數，f(y)為原始控制信號，f(yy為修正后的控制信號。
[0024]采用上述技術方案所帶來的有益效果在于:本發明在現有一套激光掃描器的基礎 上，設置了另外一套獨立的激光掃描器，并且安裝了用于測量車身在運動平面上運動慣量 的徑向壓力傳感器和軸向壓力傳感器。通過兩套激光掃描器之間得到的測量結果的差異值 與壓力傳感器測量的車身運動慣量之間的相互函數關系，對第一激光掃描器的測量結果進 行修正，由于激光掃描器的測量結果的誤差率與壓力傳感器測量的車身運動慣量誤差率呈 線性關系，所以通過上述修正，可以避免誤差對于測量值的干擾。另外，通過優化激光掃描 器和壓力傳感器的安裝結構，可以提高測量結果的同步性，從而提高激光掃描器的測量結 果的誤差率與壓力傳感器測量的車身運動慣量誤差率之間的線性度。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發明的一個【具體實施方式】的結構圖。
[0026] 圖2是本發明的一個【具體實施方式】中第一激光掃描器的安裝結構圖。
[0027] 圖3是本發明的一個【具體實施方式】中第二激光掃描器的安裝結構圖。
[0028] 圖4是本發明的一個【具體實施方式】中徑向壓力傳感器的安裝結構圖。
[0029] 圖5是本發明的一個【具體實施方式】中軸向壓力傳感器的安裝結構圖。
[0030] 圖中：1、第一激光掃描器;2、第二激光掃描器;3、第一安裝座;4、車身主體;5、第二 安裝座;6、激光反射板;7、驅動輪;8、轉向輪;9、徑向壓力傳感器；10、軸向壓力傳感器；11、 編碼器；12、控制器；13、第一硬質基座；14、橡膠緩沖層；15、弧形凹槽；16、連接塊；17、加強 筋；18、第二硬質基座；19、第一彈簧體;20、連接板;21、氣囊;22、阻尼層;23、液壓缸;24、驅 動軸;25、外套;26、橡膠墊;27、空腔;28、管道;29、活塞;30、連桿;31、第一配重塊;32、支架； 33、連接臂;34、第二配重塊;35、第三彈簧體;36、第二彈簧體;37、滑槽;38、橡膠滑塊。
【具體實施方式】
[0031]參照圖1-5,本發明的一個【具體實施方式】包括第一激光掃描器1和第二激光掃描器 2,第一激光掃描器1通過第一安裝座3安裝在車身主體4上，第二激光掃描器2通過第二安裝 座5安裝在車身主體4上，在車身主體4經過的路徑的兩側還設置有若干個激光反射板6;車 身主體4下方設置有驅動輪7和轉向輪8,驅動輪7內安裝有徑向壓力傳感器9和軸向壓力傳 感器10,徑向壓力傳感器9測量驅動輪7前進方向的壓力變化，軸向壓力傳感器10測量與驅 動輪7前進方向相互垂直的軸向壓力變化，轉向輪8內安裝有編碼器11，編碼器測量轉向輪8 的轉速，車身主體4內還設置有與第一激光掃描器1、第二激光掃描器2、徑向壓力傳感器9、 軸向壓力傳感器10和編碼器11通訊連接的控制器12。所述第一安裝座3包括固定在車身主 體4上的第一硬質基座13,第一硬質基座13上設置有橡膠緩沖層14,橡膠緩沖層14上設置有 弧形凹槽15,弧形凹槽15內設置有連接塊16,第一激光掃描器1固定在連接塊16頂部，連接 塊16通過兩個對稱設置的加強筋17與第一硬質基座13連接，加強筋17貫穿橡膠緩沖層14設 置，加強筋與第一硬質基座13的夾角為77°。所述第二安裝座5包括固定在車身主體4上的第 二硬質基座18,第二硬質基座18頂部環形設置有若干個第一彈簧體19,第一彈簧體19頂部 設置有連接板20,第二激光掃描器2固定在連接板19,連接板20和第二硬質基座18之間設置 有氣囊21，氣囊21位于第一彈簧體19組成的環形內部，氣囊21的外側設置有與第一彈簧體 19過盈配合的阻尼層22,第一彈簧體19內部設置有液壓缸23。所述驅動輪7內設置有驅動軸 24，驅動軸24的外側滑動套接有外套25，外套25頂部設置有橡膠墊26，橡膠墊26內設置有空 腔27，空腔27兩側設置有與之連通的管道28，管道28內設置有活塞29，活塞29通過連桿30連 接至第一配重塊31，連桿30鉸接于支架32上，支架32固定在外套25上，橡膠墊26上固定有徑 向壓力傳感器9,第一配重塊31壓接在徑向壓力傳感器9上。所述驅動軸24的一端鉸接有連 接臂33,連接臂33的頂部連接有第二配重塊34,連接臂33通過第二彈簧體36連接至第三彈 簧體35,軸向壓力傳感器10固定在驅動軸24的端面，第三彈簧體35壓接在軸向壓力傳感器 10上。
[0032]連接臂33上設置有滑槽37,滑槽37的深度從靠近連接臂33頂部的一端到靠近連接 臂33底部的一端逐漸加大。連接臂33內滑動設置有橡膠滑塊38,第三彈簧體35固定在橡膠 滑塊38上。
[0033] -種用于上述自動導引運輸車系統的控制裝置的控制方法，包括以下步驟：
[0034] A、控制器12通過控制驅動輪7和轉向輪8,對車身主體4的運動進行控制，第一激光 掃描器1和第二激光掃描器2發射激光，激光從激光反射板6發射，被第一激光掃描器1和第 二激光掃描器2收集，控制器12根據第一激光掃描器1接收到的激光信號對車身主體4的運 動軌跡進行控制；
[0035] B、控制器12通過采集第二激光掃描器2和徑向壓力傳感器9、軸向壓力傳感器10的 反饋信號，根據反饋信號之間的差異性對車身主體4的運動軌跡控制信號進行修正。
[0036]步驟B中，對于車身主體4前進方向的控制信號進行修正的步驟包括，
[0037] B11、控制器12采集第一激光掃描器1和第二激光掃描器2在車身主體4前進方向的 上的位置參數pjPp2,以及第一激光掃描器1和第二激光掃描器2在車身主體4前進方向的上 的位置變化率參數pai和pa2，車身主體4前進方向的控制信號修正系數(^為，
[0039] 其中，ki和k2為比例常數，ti和t2為采樣的時間端點；
[0040] B12、車身主體4前進方向控制信號的修正方式為，
[0042]其中，k3為比例常數，f(x)為原始控制信號，f(xV為修正后的控制信號。
[0043]步驟B中，對于車身主體4側向轉向的控制信號進行修正的步驟為，
[0044]控制器12采集徑向壓力傳感器9和軸向壓力傳感器10相對于靜置狀態時的壓力變 化值FjPF2,車身主體4前進方向控制信號的修正方式為，
[0046]其中，k4、k5為比例常數，f(y)為原始控制信號，f(yy為修正后的控制信號。
[0047]另外，使用徑向壓力傳感器9和軸向壓力傳感器10相對于靜置狀態時的壓力變化 ，對車身主體4前進方向控制信號f (x/進行二次修正：
[0049] 其中，k6為比例常數，f(x)〃為二次修正后的控制信號。
[0050] 本發明可以有效避免測量誤差對于控制信號的干擾，提高自動導引運輸車的導航 控制精度。
[0051] 上述描述僅作為本發明可實施的技術方案提出，不作為對其技術方案本身的單一 限制條件。
【主權項】
1. 一種自動導引運輸車系統的控制裝置，其特征在于:包括第一激光掃描器（I)和第二 激光掃描器(2)，第一激光掃描器（1)通過第一安裝座(3)安裝在車身主體(4)上，第二激光 掃描器(2)通過第二安裝座(5)安裝在車身主體(4)上，在車身主體(4)經過的路徑的兩側還 設置有若干個激光反射板(6);車身主體(4)下方設置有驅動輪(7)和轉向輪(8)，驅動輪(7) 內安裝有徑向壓力傳感器(9)和軸向壓力傳感器（10)，徑向壓力傳感器(9)測量驅動輪(7) 前進方向的壓力變化，軸向壓力傳感器（10)測量與驅動輪(7)前進方向相互垂直的軸向壓 力變化，轉向輪(8)內安裝有編碼器（11)，編碼器測量轉向輪(8)的轉速，車身主體(4)內還 設置有與第一激光掃描器（1)、第二激光掃描器(2)、徑向壓力傳感器(9)、軸向壓力傳感器 (10)和編碼器(11)通訊連接的控制器(12)。2. 根據權利要求1所述的自動導引運輸車系統的控制裝置，其特征在于:所述第一安裝 座(3)包括固定在車身主體(4)上的第一硬質基座（13)，第一硬質基座（13)上設置有橡膠緩 沖層（14)，橡膠緩沖層（14)上設置有弧形凹槽(15)，弧形凹槽(15)內設置有連接塊(16)，第 一激光掃描器（1)固定在連接塊（16)頂部，連接塊（16)通過兩個對稱設置的加強筋（17)與 第一硬質基座（13)連接，加強筋（17)貫穿橡膠緩沖層（14)設置，加強筋與第一硬質基座 (13)的夾角為77°。3. 根據權利要求1所述的自動導引運輸車系統的控制裝置，其特征在于:所述第二安裝 座巧)包括固定在車身主體(4)上的第二硬質基座（18)，第二硬質基座（18)頂部環形設置有 若干個第一彈黃體(19)，第一彈黃體(19)頂部設置有連接板(20)，第二激光掃描器(2)固定 在連接板（19)，連接板(20)和第二硬質基座（18)之間設置有氣囊(21)，氣囊(21)位于第一 彈黃體(19)組成的環形內部，氣囊(21)的外側設置有與第一彈黃體（19)過盈配合的阻尼層 (22)，第一彈黃體(19)內部設置有液壓缸(23)。4. 根據權利要求1所述的自動導引運輸車系統的控制裝置，其特征在于：所述驅動輪 (7)內設置有驅動軸(24)，驅動軸(24)的外側滑動套接有外套(25)，外套(25)頂部設置有橡 膠墊(26)，橡膠墊(26)內設置有空腔(27)，空腔(27)兩側設置有與之連通的管道(28)，管道 (28)內設置有活塞(29)，活塞(29)通過連桿(30)連接至第一配重塊(31)，連桿(30)較接于 支架(32)上，支架(32)固定在外套(25)上，橡膠墊(26)上固定有徑向壓力傳感器(9)，第一 配重塊(31)壓接在徑向壓力傳感器(9)上。5. 根據權利要求2所述的自動導引運輸車系統的控制裝置，其特征在于：所述驅動軸 (24)的一端較接有連接臂（33)，連接臂（33)的頂部連接有第二配重塊(34)，連接臂(33)通 過第二彈黃體(36)連接至第=彈黃體(35)，軸向壓力傳感器（10)固定在驅動軸（24)的端 面，第=彈黃體(35)壓接在軸向壓力傳感器(10)上。6. -種權利要求1-5任意一項所述的自動導引運輸車系統的控制裝置的控制方法，其 特征在于包括W下步驟： A、 控制器（12)通過控制驅動輪(7)和轉向輪(8)，對車身主體(4)的運動進行控制，第一 激光掃描器(1)和第二激光掃描器(2)發射激光，激光從激光反射板(6)發射，被第一激光掃 描器（1)和第二激光掃描器(2)收集，控制器（12)根據第一激光掃描器（1)接收到的激光信 號對車身主體(4)的運動軌跡進行控制； B、 控制器（12)通過采集第二激光掃描器（2)和徑向壓力傳感器(9)、軸向壓力傳感器 (10)的反饋信號，根據反饋信號之間的差異性對車身主體(4)的運動軌跡控制信號進行修 正。7. 根據權利要求6所述的自動導引運輸車系統的控制裝置的控制方法，其特征在于:步 驟B中，對于車身主體(4)前進方向的控制信號進行修正的步驟包括， B11、控制器(12)采集第一激光掃描器（1)和第二激光掃描器(2)在車身主體(4)前進方 向的上的位置參數Pi和P2, W及第一激光掃描器（1)和第二激光掃描器(2)在車身主體(4)前 進方向的上的位置變化率參數pai和P32，車身主體(4)前進方向的控制信號修正系數Cl為，其中，k4、l?為比例常數，f(y)為原始控制信號，f(y/為修正后的控制信號。 其中，ki和k2為比例 B12、車身主體(4)甫 其中，k3為比例常數 言號。8. 根據權利要求6巧 礦法，其特征在于:步 驟B中，對于車身主體(4 控制器（12)采集徑 f靜置狀態時的壓力 變化值Fi和F2,車身主偉
【文檔編號】G05D1/02GK105911987SQ201610265739
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】宋明安, 李志博, 孫潔, 宋凱鑫, 丁建龍, 同彥恒, 麻輝
【申請人】寧夏巨能機器人系統有限公司