本發(fā)明涉及自動導(dǎo)引運輸車控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代制造業(yè)自動化程度不斷地向前推進(jìn)，物料運輸?shù)淖詣踊脑煲苍絹碓绞艿街匾?。自動?dǎo)引運輸車(agv，automatedguidedvehicle)應(yīng)用在物料運輸領(lǐng)域中，不僅將人工從這個領(lǐng)域解放出來，而且由于agv具有運行穩(wěn)定、性能可靠、投入成本低以及不會疲勞等特點，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，但agv在運行過程中如何保證其按照正確的軌跡運行一直是需要解決的重要問題。

目前已有的agv引導(dǎo)方式包括：電磁導(dǎo)航、光學(xué)導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航，磁釘導(dǎo)航等導(dǎo)航方式。磁導(dǎo)航主要通過測量路徑上的磁場信號來獲取agv自身相對于目標(biāo)跟蹤路徑之間的相對位置偏差。如申請?zhí)?01310133274.3的中國專利文獻(xiàn)公開了一種基于復(fù)合型磁釘校正的agv糾偏控制系統(tǒng)及方法，該方案雖然解決了糾偏問題,但其計算方法復(fù)雜、需要使用的硬件較為復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)及方法，計算位置偏差的方式簡便、效率高且硬件結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)較為容易。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)，包括：

磁條，鋪設(shè)在地面上；

自動導(dǎo)引運輸車，能沿鋪設(shè)所述磁條的地面運行；

所述自動導(dǎo)引運輸車的車體內(nèi)分別設(shè)有磁導(dǎo)航傳感器和主控制器，所述主控制器與所述磁導(dǎo)航傳感器通信連接，該主控制器能根據(jù)磁導(dǎo)航傳感器采集的車體相對于所述磁條的位置信號對該單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車進(jìn)行實時糾偏控制。

本發(fā)明實施例提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制，用于本發(fā)明所述的磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1：自動導(dǎo)引運輸車的主控制器接收該自動導(dǎo)引運輸車上設(shè)置的磁導(dǎo)航傳感器采集的磁條信號；

步驟2：所述主控制器通過糾偏計算得到所述自動導(dǎo)引運輸車相對于鋪設(shè)在地面上的磁條的當(dāng)前位置偏差；

步驟3：所述主控制器根據(jù)所述自動導(dǎo)引運輸車相對于所述磁條的當(dāng)前位置偏差通過驅(qū)動模塊對所述自動導(dǎo)引運輸車的進(jìn)行實時糾偏控制。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的糾偏控制系統(tǒng)，其有益效果為：通過采用磁導(dǎo)航傳感器掃描地面鋪設(shè)磁條的相對位置，由主控制器對磁導(dǎo)航傳感器掃描的相對位置信號進(jìn)行實時的處理分析，通過計算自動導(dǎo)引運輸車在小車坐標(biāo)系下相對于磁條坐標(biāo)系的偏離位置δλ和偏離角度δθ，通過改變驅(qū)動模塊對小車的運行路徑進(jìn)行實時糾偏控制，有效的解決了自動導(dǎo)引運輸車在運行過程中偏離航線的問題，大幅度的提高了工作效率，而且其計算方式簡便、成本適宜、維修方便，實際應(yīng)用價值高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的糾偏控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的agv的主控制系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的糾偏控制方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的計算agv相對于磁條坐標(biāo)系偏離位置和偏離角度示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的磁導(dǎo)航傳感器檢測單元偏移量示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的具體內(nèi)容，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)，包括：

磁條，鋪設(shè)在自動導(dǎo)引運輸車運行范圍內(nèi)的地面上；

自動導(dǎo)引運輸車(為描述方便，后面稱為agv)，能沿鋪設(shè)所述磁條的地面運行；

所述自動導(dǎo)引運輸車的車體內(nèi)分別設(shè)有磁導(dǎo)航傳感器和主控制器，所述主控制器與所述磁導(dǎo)航傳感器通信連接，該主控制器能根據(jù)磁導(dǎo)航傳感器采集的車體相對于所述磁條的位置信號對該單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車進(jìn)行實時糾偏控制。

上述糾偏控制系統(tǒng)中，主控制器包括(參見圖2)：

運動控制卡和驅(qū)動模塊；

所述運動控制卡分別與所述磁導(dǎo)航傳感器和驅(qū)動模塊通信連接，該運動控制卡能接收所述磁導(dǎo)航傳感器采集的所述自動導(dǎo)引運輸車相對于所述磁條的位置信號，通過糾偏計算得到所述自動導(dǎo)引運輸車相對于所述磁條的當(dāng)前位置偏差，根據(jù)所述當(dāng)前位置偏差控制驅(qū)動模塊對所述自動導(dǎo)引運輸車的進(jìn)行糾偏控制。

上述驅(qū)動模塊由電機(jī)驅(qū)動器和直流無刷電機(jī)連接而成。

上述主控制器設(shè)在該agv的主控制系統(tǒng)中，與該主控制系統(tǒng)作為主控單元的工業(yè)平板電腦通信連接。

上述糾偏控制系統(tǒng)中，運動控制卡通過糾偏計算得到所述自動導(dǎo)引運輸車相對于所述磁條的當(dāng)前位置偏差為：

通過建立磁條坐標(biāo)系和小車坐標(biāo)系，計算自動導(dǎo)引運輸車在小坐標(biāo)系下相對于磁條坐標(biāo)系的偏離位置和偏離角度，得到該自動導(dǎo)引運輸車相對磁條的當(dāng)前位置偏差。

上述糾偏控制系統(tǒng)中，磁導(dǎo)航傳感器采用16位數(shù)字信號io型磁導(dǎo)航傳感器(參見圖3)，其輸出0或24v的簡單開關(guān)信號，輸入電壓為直流10～24v，檢測距離為50±5mm。

上述糾偏控制系統(tǒng)中，自動導(dǎo)引運輸車為具有驅(qū)動和提升雙重功能的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車。

如圖4所示，本發(fā)明實施例提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制，用于上述的磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向自動導(dǎo)引運輸車糾偏控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1：自動導(dǎo)引運輸車的主控制器接收該自動導(dǎo)引運輸車上設(shè)置的磁導(dǎo)航傳感器采集的磁條信號；該步驟1具體為：在所述自動導(dǎo)引運輸車運行過程中，設(shè)在所述自動導(dǎo)引運輸車上的磁導(dǎo)航傳感器將實時采集的磁條信號后發(fā)送給主控制器，該磁條信號為所述磁條相對于所述磁導(dǎo)航傳感器的相對位置。

步驟2：所述主控制器通過糾偏計算得到所述自動導(dǎo)引運輸車相對于鋪設(shè)在地面上的磁條的當(dāng)前位置偏差；該步驟2具體為：所述主控制器通過建立磁條坐標(biāo)系和小車坐標(biāo)系，計算自動導(dǎo)引運輸車在小坐標(biāo)系下相對于磁條坐標(biāo)系的偏離位置和偏離角度，得到所述自動導(dǎo)引運輸車相對磁條的當(dāng)前位置偏差(參見圖5)。其中，計算自動導(dǎo)引運輸車在小車坐標(biāo)系下相對于磁條坐標(biāo)系的偏離位置為δλ，偏離角度為δθ。

步驟3：所述主控制器根據(jù)所述自動導(dǎo)引運輸車相對于所述磁條的當(dāng)前位置偏差通過驅(qū)動模塊對所述自動導(dǎo)引運輸車的進(jìn)行實時糾偏控制。

本發(fā)明糾偏的原理是：agv(即自動導(dǎo)引運輸車)在運行過程中，通過車體內(nèi)設(shè)置的16位數(shù)字信號io型的磁導(dǎo)航傳感器掃描地面鋪設(shè)磁條的相對位置，通過主控制器對感應(yīng)信號進(jìn)行分析判斷agv是否處于路徑中間，如果處于路徑中間則按當(dāng)前路徑繼續(xù)向前行駛，如果不處于當(dāng)前路徑，則通過磁感應(yīng)信號計算電機(jī)控制量反饋給主控制器，由主控制器通過預(yù)設(shè)的糾偏算法計算當(dāng)前agv相對磁條的位置偏差進(jìn)而通過差速原理調(diào)整agv姿態(tài)使其回到預(yù)定軌道。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的糾偏控制系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本實施例提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向agv糾偏控制系統(tǒng)，包括：鋪設(shè)在地面的磁條、單驅(qū)單向agv，該agv包括：車體、在車體內(nèi)的驅(qū)動模塊上安裝有16位數(shù)字信號io的磁導(dǎo)航傳感器、在車體內(nèi)部安裝有與磁導(dǎo)航傳感器相連接的主控制器，主控制器與磁導(dǎo)航傳感器配合能對agv進(jìn)行實時糾偏控制。

圖1所示為本發(fā)明一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向agv糾偏控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)磁導(dǎo)航agv進(jìn)入地面鋪設(shè)磁條的系統(tǒng)后，agv的主控制器(參見圖2)實時采集磁導(dǎo)航傳感器的信號，對這些信號進(jìn)行分析，判斷agv是否偏離軌道。如果沒有偏離軌道磁導(dǎo)航，agv繼續(xù)行駛，如果偏離軌道，主控制器根據(jù)磁感應(yīng)信號計算avg小車的電機(jī)控制量，利用差速糾偏原理調(diào)整agv的運行角度，從而使agv可靠的按照預(yù)定軌跡運行。

在agv行駛的地面上鋪設(shè)“田”字形磁條(參見圖1)，路徑情況包括：直線路徑、左轉(zhuǎn)向路徑、右轉(zhuǎn)向路徑、左右分叉路徑、左分叉右直線路徑、右分叉左直線路徑和十字路口路徑。

如圖3所示，16位數(shù)字信號io的磁導(dǎo)航傳感器安裝在驅(qū)動模塊的前后兩側(cè)，每側(cè)各有16個信號感應(yīng)燈，均布對稱排放在驅(qū)動模塊中心。其輸出0或24v的簡單開關(guān)信號。輸入電壓為直流10-24v，檢測距離為50±5mm。

agv的驅(qū)動模塊具有驅(qū)動和提升雙重功能，當(dāng)agv運行過程中驅(qū)動輪接觸地面運動，當(dāng)agv停止時，提升功能將驅(qū)動模塊提升，避免碰撞等意外情況導(dǎo)致驅(qū)動模塊出現(xiàn)故障。

如圖4所示，本發(fā)明的糾偏方法原理如下：agv無偏差行駛時的車體位置沿x軸方向，經(jīng)過時間δt單驅(qū)單向agv的車體位置發(fā)生變化。經(jīng)過時間δt由于agv行駛一段距離后產(chǎn)生了偏差，分別是位置偏差δλ和角度偏差δθ。

其中，驅(qū)動輪之間的中心距用r表示；驅(qū)動模塊右輪的線速度用vr表示；驅(qū)動模塊左輪的線速度用vl表示。

驅(qū)動模塊驅(qū)動輪的線速度決定了單驅(qū)單向agv行走時產(chǎn)生的位置偏差δλ和方向偏差δθ。調(diào)整行駛中的單驅(qū)單向agv的車體位姿可以通過調(diào)整驅(qū)動模塊左右兩輪的線速度實現(xiàn)，即調(diào)整驅(qū)動模塊左右兩輪的速度的大小可以實現(xiàn)agv運行時的糾偏控制，最終實現(xiàn)單驅(qū)單向agv沿著預(yù)定路線行駛。

本實施例還提供一種磁條導(dǎo)航的單驅(qū)單向agv糾偏控制方法，包括以下步驟：

步驟1：主控制器通過磁導(dǎo)航傳感器采集磁條信號；該步驟具體為：agv在運行過程中，磁導(dǎo)航傳感器實時的采集磁條信號后發(fā)送給agv的主控制器，磁條信號為磁條相對于磁導(dǎo)航傳感器的相對位置；

步驟2：主控制器通過糾偏計算得到agv相對磁條的當(dāng)前位置偏差。

本步驟2是基于磁導(dǎo)航的單驅(qū)單向agv糾偏控制方法的核心內(nèi)容，其中：

如圖3所示的磁導(dǎo)航傳感器結(jié)構(gòu)示意，垂直的粗直線代表磁條，0-15為磁導(dǎo)航傳感器的0-15號輸出點，這里規(guī)定0號為磁掃描傳感器的最左側(cè)掃描點，15號為磁掃描傳感器的最右側(cè)掃描點。由圖3可知當(dāng)磁條相對于磁掃描傳感器在a狀態(tài)時，即位于6-9號之間時，此時磁導(dǎo)航傳感器的6-9號輸出點有信號輸出時，認(rèn)為此時agv中心在磁條上方，這是不需要調(diào)整左右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速。

現(xiàn)在以磁條左右邊界為基準(zhǔn)考慮磁條信息的量化過程：

(1)以磁條左邊界為基準(zhǔn)的條件下考慮圖3中b狀態(tài)。分析b狀態(tài)，由于磁條位于1-4號輸出點下方因此1-4號有信號輸出。因此b狀態(tài)與a狀態(tài)相比，向左偏移了5個輸出點。這便是將磁導(dǎo)航傳感器的信號量化的過程，這個量化值表示了磁導(dǎo)航傳感器中心偏離磁條的距離大小。

其量化公式為：

d為磁導(dǎo)航傳感器中心偏離磁條的程度大小，x為磁條左端所觸發(fā)的磁導(dǎo)航傳感器的輸出點的序號。由于現(xiàn)在考慮的情況為b狀態(tài)，x的所有可能取值為0到6，因此d的取值范圍為0到1。d越靠近0說明磁條越靠近磁傳感器左邊界。當(dāng)d＝0說明磁條已經(jīng)到達(dá)磁傳感器左邊緣；當(dāng)d＝1時說明磁條位于磁導(dǎo)航傳感器中心。

b狀態(tài)下，將d作為左側(cè)驅(qū)動輪系數(shù)計算做驅(qū)動輪的速度。

公式為：

以磁條左邊界為基準(zhǔn)考慮圖3中c狀態(tài)，其量化公式為：

d為磁導(dǎo)航傳感器中心偏離磁條的程度大小，x為磁條左端所觸發(fā)的磁導(dǎo)航傳感器的輸出點的序號。顯然此時x的取值范圍為7到15。當(dāng)x取值為7-12時，d的范圍為0到1。當(dāng)x取值為13、14、15時，d的范圍變?yōu)樨?fù)值，這種狀態(tài)下統(tǒng)一將d的值設(shè)為零。d越靠近0說明磁條越靠近磁傳感器右邊界。當(dāng)d＝0說明磁條已經(jīng)到達(dá)磁傳感器右邊緣；當(dāng)d＝1時說明磁條位于磁導(dǎo)航傳感器中心。

在c狀態(tài)下，將d作為左側(cè)驅(qū)動輪系數(shù)計算做驅(qū)動輪的速度。

公式為：

(2)以磁條右邊界為基準(zhǔn)的條件下考慮圖3中b狀態(tài)。

其量化公式為：

d為磁導(dǎo)航傳感器中心偏離磁條的程度大小，x為磁條右端所觸發(fā)的磁導(dǎo)航傳感器的輸出點的序號。顯然此時x的取值范圍為0到8。當(dāng)x取值為3-8時，d的范圍為0到1。當(dāng)x取值為0、1、2時，d的范圍變?yōu)樨?fù)值，這種狀態(tài)下統(tǒng)一將d的值設(shè)為零。d越靠近0說明磁條越靠近磁傳感器左邊界。當(dāng)d＝0說明磁條已經(jīng)到達(dá)磁傳感器左邊緣。當(dāng)d＝1時說明磁條位于磁導(dǎo)航傳感器中心。

b狀態(tài)下，將d做為左側(cè)驅(qū)動輪系數(shù)，用于計算左驅(qū)動輪的速度。

公式為：

以磁條右邊界為基準(zhǔn)的條件下考慮圖3中c狀態(tài)，其量化公式為：

d為磁導(dǎo)航傳感器中心偏離磁條的程度大小，x為磁條右端所觸發(fā)的磁導(dǎo)航傳感器的輸出點的序號。顯然此時x的取值范圍為9到15。當(dāng)x取值為9-15時，d的范圍為0到1。d越靠近0說明磁條越靠近磁傳感器右邊界。當(dāng)d＝0說明磁條已經(jīng)到達(dá)磁傳感器右邊緣。當(dāng)d＝1時說明磁條位于磁導(dǎo)航傳感器中心。

c狀態(tài)下，將d作為左側(cè)驅(qū)動輪系數(shù)計算做驅(qū)動輪的速度。

公式為：

步驟3：主控制器根據(jù)agv相對磁條的當(dāng)前位置偏差通過驅(qū)動模塊對agv進(jìn)行糾偏控制。

該步驟將得到的左右驅(qū)動輪速度轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器上的電壓信號，主控制器根據(jù)電壓信號計算電機(jī)控制量，從而控制驅(qū)動模塊對agv進(jìn)行糾偏控制。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。