CN109116853A - 基于工具车的自主导航***及工具车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于工具车的自主导航***及工具车。其中,所述***包括:运动模块根据工具车左主动轮和右主动轮应该具有的速度信息和行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向。通过上述方式,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
Description
技术领域
本发明涉及工具车技术领域,特别是涉及一种基于工具车的自主导航***及工具车。
背景技术
目前,为了提高物流运输效率,大多使用工具车作为运输的主要工具,让工具车在预先通过磁导航技术在前进的道路上铺设的导引线上自主导航行进到指定位置。但是,工具车在前进的道路是隧道时,由于隧道中地面环境复杂、运行路径长、运行线路不确定等因素,使得导引线的铺设很难实现,使得工具车无法在隧道中自主导航行进到指定位置。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于工具车的自主导航***及工具车,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
根据本发明的一个方面,提供一种基于工具车的自主导航***,包括:
传感器模块、控制模块和运动模块;
所述传感器模块,设置在工具车上,用于检测工具车距离隧道左壁、右壁的距离,检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧、右侧的距离,和检测工具车的行进速度;
所述控制模块,设置在工具车上,用于对所述工具车距离隧道左壁的距离和所述工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息做模糊化处理,和采用模糊规则对所述经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应所述具有的速度和行进转向方向;
所述运动模块,设置在工具车上,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应所述具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应所述具有的行进转向方向。
其中,所述传感器模块,包括:
第一激光传感器、第二激光传感器、第一超声波传感器、第二超声波传感器和速度传感器;
所述第一激光传感器,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车距离隧道左壁的距离,并发送所述距离隧道左壁的距离信息到控制模块;
所述第二激光传感器,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车距离隧道右壁的距离,并发送所述距离隧道右壁的距离信息到控制模块;
所述第一超声波传感器,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧的距离,并发送所述障碍物距离工具车左侧的距离信息到控制模块;
所述第二超声波传感器,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车右侧的距离,并发送所述障碍物距离工具车右侧的距离信息到控制模块;
所述速度传感器,设置在工具车车头或车身上,用于检测工具车的行进速度,并发送所述行进速度信息到控制模块。
其中,所述控制模块,包括:
数据接收单元、数据处理单元和模糊控制器;
所述数据接收单元,用于接收所述距离隧道左壁的距离信息、所述距离隧道右壁的距离信息、所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息;
所述数据处理单元,用于对所述工具车距离隧道左壁的距离和所述工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息做模糊化处理;
所述模糊控制器,用于采用模糊规则对所述经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应所述具有的速度和行进转向方向,并将所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息输出到运动模块。
其中,所述运动模块,包括:
第一步进电机和第二步进电机;
所述第一步进电机,与工具车左主动轮采用履带结构,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮在当前状态下应所述具有的速度;
所述第二步进电机,与工具车右主动轮采用履带结构,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车右主动轮在当前状态下应所述具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应所述具有的行进转向方向。
其中,所述基于工具车的自主导航***,还包括:
设置在所述控制模块内的手动控制单元;
所述手动控制单元,用于在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题。
根据本发明的一个方面,提供一种工具车,所述工具车包括上述任意一项所述的基于工具车的自主导航***。
可以发现,以上方案,运动模块可以根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
进一步的,以上方案,手动控制单元可以在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题,能够实现工具车能随时从自动控制切换到手动控制,防止危险情况的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于工具车的自主导航***一实施例的结构示意图;
图2是本发明基于工具车的自主导航***另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本发明,但不对本发明的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于工具车的自主导航***,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
请参见图1,图1是本发明基于工具车的自主导航***一实施例的结构示意图。本实施例中,该基于工具车的自主导航***10包括传感器模块11、控制模块12和运动模块13。
该传感器模块11,设置在工具车上,用于检测工具车距离隧道左壁、右壁的距离,检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧、右侧的距离,和检测工具车的行进速度。
该控制模块12,设置在工具车上,用于对该工具车距离隧道左壁的距离和该工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对该障碍物距离工具车左侧的距离信息、该障碍物距离工具车右侧的距离信息和该行进速度信息做模糊化处理,和采用模糊规则对该经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应该具有的速度和行进转向方向。
该运动模块13,设置在工具车上,用于根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向。
可选地,该传感器模块11,可以包括:
第一激光传感器111、第二激光传感器112、第一超声波传感器113、第二超声波传感器114和速度传感器115;
该第一激光传感器111,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车距离隧道左壁的距离,并发送该距离隧道左壁的距离信息到控制模块12;
该第二激光传感器112,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车距离隧道右壁的距离,并发送该距离隧道右壁的距离信息到控制模块12;
该第一超声波传感器113,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧的距离,并发送该障碍物距离工具车左侧的距离信息到控制模块12;
该第二超声波传感器114,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车右侧的距离,并发送该障碍物距离工具车右侧的距离信息到控制模块12;
该速度传感器115,设置在工具车车头或车身上,用于检测工具车的行进速度,并发送该行进速度信息到控制模块12。
可选地,该控制模块12,可以包括:
数据接收单元121、数据处理单元122和模糊控制器123;
该数据接收单元121,用于接收该距离隧道左壁的距离信息、该距离隧道右壁的距离信息、该障碍物距离工具车左侧的距离信息、该障碍物距离工具车右侧的距离信息和该行进速度信息;
该数据处理单元122,用于对该工具车距离隧道左壁的距离和该工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对该障碍物距离工具车左侧的距离信息、该障碍物距离工具车右侧的距离信息和该行进速度信息做模糊化处理;
该模糊控制器123,用于采用模糊规则对该经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应该具有的速度和行进转向方向,并将该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息输出到运动模块13。
可选地,该运动模块13,可以包括:
第一步进电机131和第二步进电机132;
该第一步进电机131,与工具车左主动轮采用履带结构,用于根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮在当前状态下应该具有的速度;
该第二步进电机132,与工具车右主动轮采用履带结构,用于根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向。
在本实施例中,该数据处理单元122可以根据该工具车距离隧道左壁的距离和该工具车距离隧道右壁的距离的距离差值来判断工具车相对于隧道左、右壁的位置,该距离差值为负可以表示为工具车更靠近隧道左壁,该距离差值为正可以表示工具车更靠近隧道右壁。对该距离差值的表示方式,本发明不加以限定。
在本实施例中,该第一超声波传感器113和该第二超声波传感器114发出的超声波可以覆盖工具车的前方。对该超声波的覆盖方式,本发明不加以限定。
在本实施例中,该模糊控制器123可以有三个输入变量,例如工具车运动需要考虑三个方面的信息:工具车和行进前方障碍物的距离D1,可以采用NL(很远)、N(远)、P(近)、PL(很近)四个模糊语言变量描述;工具车相对于左、右隧道壁之间的距离D2,可以采用NL(很靠右)、N(靠右)、O(中间)、P(靠左)、PL(很靠左)五个模糊语言变量描述;工具车的行进速度V,可以采用NL(缓慢后退)、N(后退)、O(停止)、P(前进)、PL(快速前进)五个模糊语言变量描述。该模糊控制器123输出的变量可以为工具车左主动轮速度L-V和右主动轮速度R-V,分别输出到该第一步进电机131和第二步进电机132,来控制工具车左、右两个主动轮的速度,其模糊语言变量和行进速度的语言变量可以一样,因此该模糊控制器123是一个三输入两输出的控制器。
在本实施例中,该模糊控制器123采用的模糊规则数可以设置为4*5*5=100条,该模糊规则可以根据操作经验和专家知识制定,该模糊规则可以表示为:如果工具车与隧道左、右壁之间的距离差值为A,与前方障碍物的距离为B,速度为C,则工具车的左主动轮速度为D、右主动轮的速度为E。
可以发现,在本实施例中,运动模块可以根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
请参见图2,图2是本发明基于工具车的自主导航***另一实施例的结构示意图。区别于上一实施例,本实施例所述基于工具车的自主导航***20还包括:设置在该控制模块12内的手动控制单元21。
该手动控制单元21,用于在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题。
可以发现,在本实施例中,手动控制单元可以在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题,能够实现工具车能随时从自动控制切换到手动控制,防止危险情况的发生。
本发明还提供一种工具车,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
该工具车包括上述实施例中的基于工具车的自主导航***,该基于工具车的自主导航***的各个单元模块可分别执行上述实施例中各功能模块的功能及连接关系等,故在此不对该基于工具车的自主导航***的各个单元模块进行赘述,详细请参见以上对应的说明。
可以发现,以上方案,运动模块可以根据该应该具有的速度信息和该行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应该具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应该具有的行进转向方向,能够实现工具车能在隧道中自主导航行进到指定位置。
进一步的,以上方案,手动控制单元可以在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题,能够实现工具车能随时从自动控制切换到手动控制,防止危险情况的发生。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,为简化说明和讨论,并且为了不会使本发明难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本发明难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如,电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述,但是根据前面的描述,这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如,其它存储器架构(例如,动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于工具车的自主导航***,其特征在于,包括:
传感器模块、控制模块和运动模块;
所述传感器模块,设置在工具车上,用于检测工具车距离隧道左壁、右壁的距离,检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧、右侧的距离,和检测工具车的行进速度;
所述控制模块,设置在工具车上,用于对所述工具车距离隧道左壁的距离和所述工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息做模糊化处理,和采用模糊规则对所述经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应所述具有的速度和行进转向方向;
所述运动模块,设置在工具车上,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮、右主动轮在当前状态下应所述具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应所述具有的行进转向方向。
2.如权利要求1所述的基于工具车的自主导航***,其特征在于,所述传感器模块,包括:
第一激光传感器、第二激光传感器、第一超声波传感器、第二超声波传感器和速度传感器;
所述第一激光传感器,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车距离隧道左壁的距离,并发送所述距离隧道左壁的距离信息到控制模块;
所述第二激光传感器,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车距离隧道右壁的距离,并发送所述距离隧道右壁的距离信息到控制模块;
所述第一超声波传感器,设置在工具车车头或车身的左侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车左侧的距离,并发送所述障碍物距离工具车左侧的距离信息到控制模块;
所述第二超声波传感器,设置在工具车车头或车身的右侧,用于检测工具车行进前方是否存在障碍物和检测障碍物距离工具车右侧的距离,并发送所述障碍物距离工具车右侧的距离信息到控制模块;
所述速度传感器,设置在工具车车头或车身上,用于检测工具车的行进速度,并发送所述行进速度信息到控制模块。
3.如权利要求2所述的基于工具车的自主导航***,其特征在于,所述控制模块,包括:
数据接收单元、数据处理单元和模糊控制器;
所述数据接收单元,用于接收所述距离隧道左壁的距离信息、所述距离隧道右壁的距离信息、所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息;
所述数据处理单元,用于对所述工具车距离隧道左壁的距离和所述工具车距离隧道右壁的距离的距离差值做模糊化处理,对所述障碍物距离工具车左侧的距离信息、所述障碍物距离工具车右侧的距离信息和所述行进速度信息做模糊化处理;
所述模糊控制器,用于采用模糊规则对所述经模糊化处理后的信息进行处理,得到在当前状态下工具车左右轮应所述具有的速度和行进转向方向,并将所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息输出到运动模块。
4.如权利要求3所述的基于工具车的自主导航***,其特征在于,所述运动模块,包括:
第一步进电机和第二步进电机;
所述第一步进电机,与工具车左主动轮采用履带结构,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车左主动轮在当前状态下应所述具有的速度;
所述第二步进电机,与工具车右主动轮采用履带结构,用于根据所述应所述具有的速度信息和所述行进转向方向信息,通过履带控制工具车右主动轮在当前状态下应所述具有的速度,和通过调节工具车左主动轮和右主动轮的速度差来控制工具车在当前状态下应所述具有的行进转向方向。
5.如权利要求1至4任意一项所述的基于工具车的自主导航***,其特征在于,所述基于工具车的自主导航***,还包括:
设置在所述控制模块内的手动控制单元;
所述手动控制单元,用于在特殊或突发紧急情况下,通过手动控制取代自动控制来控制工具车的行进,保证工具车在特殊或突发紧急情况下的安全问题。
6.一种工具车,其特征在于,所述工具车包括如权利要求1至5任意一项所述的基于工具车的自主导航***。
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CN109116853B (zh) | 2023-10-24 |
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