CN110888427A - 具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***及其控制方法，本发明的***包括小车、控制器、基站和接收器，基站设置在室内的多个不同位置，基站用于发送无线信号，接收器和控制器设置在小车上，接收器用于接收基站发送的无线信号，并将接收到的信号发送给控制器，控制器用于计算出小车的坐标位置，并记忆小车在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹，以及控制小车按照预定路径行走，并判断小车的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车的行走路径进行纠偏处理。本发明无需在小车行进的路径上提前设置导航路标，可以根据需要方便地更改预定路线，而且在碰到障碍物时会自行绕开，而不是停止待命，智能化程度高，使用方便。
Description
技术领域
本发明属于导航小车领域，特别涉及一种具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***及其控制方法。
背景技术
目前的AGV小车，导航方式基本为反射式导向，磁性式导向，电磁感应引导，视觉***辅助导向和激光导向。这些导向方式都需要提前再路面设置导向路标，后期若需要改行车路线时，则需要更改导向路标，操作麻烦。目前采用无线导航方式的AGV基本是应用于室外，通过GPS或北斗来实现导航，将其应用于室内时则会因为GPS型号弱而出现精确度严重下降的情况。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***及其控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，包括小车、控制器、基站和接收器，所述基站设置在室内的多个不同位置，所述基站用于发送无线信号，所述接收器和控制器设置在小车上，所述接收器用于接收基站发送的无线信号，并将接收到的信号发送给控制器，所述控制器用于通过信号的强弱测算小车离每个基站的距离，并计算出小车的坐标位置，所述控制器还用于记忆小车在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹，以及控制小车在自动行走阶段按照预定路径行走，所述控制器还用于在自动行走阶段判断小车的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车的行走路径进行纠偏处理。
进一步的，所述小车上还设置有陀螺仪，所述陀螺仪用于检测小车的行走方向，所述控制器用于判断小车的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车的行走方向进行纠偏。
进一步的，所述小车上还设置有超声波传感器和/或激光传感器，所述控制器用于利用超声波传感器和/或激光传感器检测小车周围是否有障碍物，若遇到障碍物，则控制小车绕过障碍物。
具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制方法，包括以下步骤：
S1、初始化阶段：在室内按照目的轨迹人工驾驶小车行走一次，控制器通过信号的强弱计算小车距离每个基站的距离，并计算出小车的坐标位置，所述控制器还记忆小车在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹；
S2、自动行走阶段：小车在自动行走阶段按照预定路径行走，行走过程中控制器判断小车的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车的行走路径进行纠偏处理；行走过程中控制器判断小车的是否遇到障碍物，若遇到障碍物，则控制小车绕过障碍物。
进一步的，所述S2中还包括控制器判断小车的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车的行走方向进行纠偏的步骤。
本发明的有益效果为：本发明在室内放置多个基站，小车上放一个接收器，通过计算到每个基站的距离，从而得到当前小车的位置，这种方式可以根据使用需要任意确定小车轨迹，通过在初始化阶段驾驶小车延目的轨迹行驶一次，小车通过自学习即可得到要行走的轨迹，这种精度可达到5cm左右，当到达位置后，再通过红外对射进行精确定位。故本发明无需在小车行进的路径上提前设置导航路标，小车前进路线为不定轨迹。可以随时根据需要方便地更改预定路线，而且在碰到障碍物时会自行绕开，而不是停止待命，智能化程度高，使用方便。
附图说明
图1为本发明的***立体结构示意图；
图2为本发明的***俯视结构示意图；
图3为本发明的方法流程示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、小车、6、控制器；2、基站；3、接收器；4、陀螺仪；5、超声波传感器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，一种具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，包括小车1、控制器、基站2和接收器3，所述基站2设置在室内的多个不同位置，所述基站2用于发送无线信号，所述接收器3和控制器设置在小车1上，所述接收器3用于接收基站2发送的无线信号，并将接收到的信号发送给控制器，所述控制器用于通过信号的强弱计算小车1距离每个基站2的距离，并计算出小车1的坐标位置，所述控制器还用于记忆小车1在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹，以及控制小车1在自动行走阶段按照预定路径行走，所述控制器还用于在自动行走阶段判断小车1的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车1的行走路径进行纠偏处理。
作为一种实施方式，所述基站数量为4个，分别设置在车间内墙壁两侧，使用时，若有某个基站和小车之间有遮挡物，则其余基站可以向小车发送信号，只要有至少两个基站可以成功发射信号，即可对小车进行定位。
作为一种实施方式，所述小车为AGV小车。
作为一种实施方式，所述小车1上还设置有陀螺仪4，所述陀螺仪4用于检测小车1的行走方向，所述控制器用于判断小车1的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车1的行走方向进行纠偏。
作为一种实施方式，所述小车1上还设置有超声波传感器5和/或激光传感器，所述控制器用于利用超声波传感器5和/或激光传感器检测小车1周围是否有障碍物，若遇到障碍物，则控制小车1绕过障碍物。
如图3所示，一种室内无线导航自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、初始化阶段：在室内按照目的轨迹人工驾驶小车1行走一次，控制器通过信号的强弱计算小车1距离每个基站2的距离，并计算出小车1的坐标位置，所述控制器还记忆小车1在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹；
S2、自动行走阶段：小车1在自动行走阶段按照预定路径行走，行走过程中控制器判断小车1的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车1的行走路径进行纠偏处理；行走过程中控制器判断小车1的是否遇到障碍物，若遇到障碍物，则控制小车1绕过障碍物。
作为一种实施方式，所述S2中还包括控制器判断小车1的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车1的行走方向进行纠偏的步骤。
本发明采用的是室内无线导航导向和红外对***确定位共同实现AGV小车的前进、后退、分岔、出站等动作。即利用室内无线定位导航***，在室内放置多个基站，小车则通过自身装备的导航器件测量并计算出所在全局坐标中的位置和航向，从而得到当前小车的运动位置与状态，这种方式可以根据使用需要任意确定小车轨迹，通过在初始化阶段驾驶小车延目的轨迹行驶一次，小车通过自学习即可得到要行走的轨迹，这种方式精度可达到5cm左右，当到达位置后，再采用红外对射进行精确定位。
导引方式：AGV小车根据当前固定的车身上的标签与多个基站的距离，计算出当前小车在空间的坐标，从而得到小车与先前确定的航线间的偏差，并根据9轴陀螺仪得到当前的行走角度，与规定航向的角度，得到偏斜角度，与预先设定的理论轨迹进行比较，从而计算下个周期的速度值和转向角度值，并下达AGV运动的命令值。
路径选择：AGV小车根据上位***的指令，通过计算，预先选择即将运行的路径，并将结果报送上位控制***，能否运行由上位***根据其它AGV所在的位置统一调配。AGV小车行走的路径是根据实际工作条件设计的，它有若干"段"(Segment)组成。每一"段"都指明了该段的起始点、终止点，以及AGV在该段的行驶速度和转向等信息。
运动控制：车架和相应的机械装置组成基本小车架构，以直流蓄电锂电池为能源，直流无刷电机为动力，配体车轮、减速器、制动器及速度控制器等，其运行指令由计算机或人工控制发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全，在断电时制动装置靠机械实现制动。
***组成：
(1)1个控制器，为主控CPU(STM32F407)，主要进行整个***的控制，以及空间坐标、运行方向、偏差矫正等的计算，采用的***为uCOS***；
(2)12个超声波传感器：用来对周围8米内的障碍物进行识别判断，前面4个，后面4个，两侧各2个，超声波分两种模式，一种是整体式，就是一个模块控制12个探头，与MCU间通过RS232或I I C方式通讯，一种是通过分立器件独立控制12个超声波器件；
(3)6路红外传感器：前面2个，左右各2个，分两路控制模式，一路是电压式，一路是PWM模式控制的，焊接时只焊接1种模式，对周围的1米内的障碍物进行识别判断；
(4)一个室内精准导航***：安装于小车顶部，用于小车导航；
(5)9轴陀螺仪一个：用于小车角度导航；
(6)4G接口：用于无线传输；
(7)JTAG接口：进行程序下载与调试用；
(8)6路RS232接口：一路调试，一路MCU与Andro i d面板进行通讯，一路陀螺仪与MCU通讯，一路导航***与MCU进行通讯，一路用于与精准导航***及Andro id平板计算机进行通讯；
(9)前进、后退、左转、右转四个方向按钮，一个电源开关，一个急停开关，安全防撞开关两个。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，其特征在于，包括小车(1)、控制器、基站(2)和接收器(3)，所述基站(2)设置在室内的多个不同位置，所述基站(2)用于发送无线信号，所述接收器(3)和控制器设置在小车(1)上，所述接收器(3)用于接收基站(2)发送的无线信号，并将接收到的信号发送给控制器，所述控制器用于通过信号的强弱计算小车(1)距离每个基站(2)的距离，并计算出小车(1)的坐标位置，所述控制器还用于记忆小车(1)在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹，以及控制小车(1)在自动行走阶段按照预定路径行走，所述控制器还用于在自动行走阶段判断小车(1)的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车(1)的行走路径进行纠偏处理。
2.根据权利要求1所述的具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，其特征在于，所述小车(1)上还设置有陀螺仪(4)，所述陀螺仪(4)用于检测小车(1)的行走方向，所述控制器用于判断小车(1)的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车(1)的行走方向进行纠偏。
3.根据权利要求1所述的具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，其特征在于，所述小车(1)上还设置有超声波传感器(5)和/或激光传感器，所述控制器用于利用超声波传感器(5)和/或激光传感器检测小车(1)周围是否有障碍物，若遇到障碍物，则控制小车(1)绕过障碍物。
4.具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、初始化阶段：在室内按照目的轨迹人工驾驶小车(1)行走一次，控制器通过信号的强弱计算小车(1)距离每个基站(2)的距离，并计算出小车(1)的坐标位置，所述控制器还记忆小车(1)在初始化阶段的坐标位置并存储为预设轨迹；
S2、自动行走阶段：小车(1)在自动行走阶段按照预定路径行走，行走过程中控制器判断小车(1)的行走轨迹是否偏离预设轨迹，若偏离预设轨迹，则对小车(1)的行走路径进行纠偏处理；行走过程中控制器判断小车(1)的是否遇到障碍物，若遇到障碍物，则控制小车(1)绕过障碍物。
5.根据权利要求4所述的具有轨迹记忆功能的自动行驶小车控制***，其特征在于，所述S2中还包括控制器判断小车(1)的行走方向与预设方向是否一致，若不一致，则对小车(1)的行走方向进行纠偏的步骤。
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