CN203689152U - 基于无线射频识别技术的自动导航装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于无线射频识别技术的自动导航装置。该装置包括上位机、车载控制器、电机驱动器、驱动电机、射频读写器和多个电子标签，其中车载控制器包括嵌入式计算机和数据接口板；所述上位机与嵌入式计算机以无线通信方式相连，射频读写器通过串口与车载控制器的嵌入式计算机相连，嵌入式计算机通过数据接口板与电机驱动器相连，电机驱动器与对应的驱动电机相连；所述车载控制器与射频读写器均安装在自动导航小车车体上，而各电子标签均铺设在自动导航小车的运行路径上。本实用新型将无线射频技术引入自动导航小车领域，给小车提供稳定的导航信息，保证小车运行安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于工业自动化领域，特别是一种基于无线射频识别技术的自动导航装置。
背景技术
自动导航小车是自动化物流***、现代装配生产***的关键设备，目前市面上已有多种不同导航方式的自动导航小车，应用比较广泛的导航方式主要由磁感应式导航和激光导航两种方式。
磁感应导航方式技术成熟，并已经商品化，但该种导航方式的路径由磁带铺设而成，在工况较为复杂的场所需对磁带进行保护，在磁场较为复杂以及对磁场敏感区域还不能使用这种导航方式，在分岔较多的路径上需要设置较多的磁性标志，也增大了***的铺设及使用难度。激光导航方式精度高，柔性好，无需铺设导引轨道，但传感器价格较高，导致激光导航方式应用于一些价格不敏感的场合，影响了该类导航方式的普及。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够提供高精度、稳定导航信息的基于无线射频识别技术的自动导航装置。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于无线射频识别技术的自动导航装置，包括上位机、车载控制器、电机驱动器、驱动电机、射频读写器和多个电子标签，其中车载控制器包括嵌入式计算机和数据接口板；所述上位机与嵌入式计算机以无线通信方式相连，射频读写器通过串口与车载控制器的嵌入式计算机相连，嵌入式计算机通过数据接口板与电机驱动器相连，电机驱动器与对应的驱动电机相连；所述车载控制器与射频读写器均安装在自动导航小车车体上，而各电子标签均铺设在自动导航小车的运行路径上；自动导航小车运行过程中，当射频读写器识别到电子标签后从电子标签中读取电子标签编号和运动控制参数，通过串口通信将电子标签编号和运动控制参数发送到车载控制器，车载控制器根据运动控制参数控制自动导航小车的电机驱动***，从而实现小车的自动导航。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：（1）提高自动导航小车运行的柔性；（2）导航信息读取速度快、传输距离远；（3）降低自动导航小车的成本和***组成的复杂度。
附图说明
图1为本实用新型基于无线射频识别技术的自动导航装置的结构示意图。
图2为本实用新型基于无线射频识别技术的自动导航方法的流程图。
图3为本实用新型实施例1中矩形路线上电子标签的布局图。
图4为本实用新型实施例1中有岔路线上电子标签的布局图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
结合图1，本实用新型基于无线射频识别技术的自动导航装置，包括上位机、车载控制器、电机驱动器、驱动电机、射频读写器和多个电子标签，其中车载控制器包括嵌入式计算机和数据接口板；所述上位机与嵌入式计算机以无线通信方式相连，射频读写器通过串口与车载控制器的嵌入式计算机相连，嵌入式计算机通过数据接口板与电机驱动器相连，电机驱动器与对应的驱动电机相连；所述车载控制器与射频读写器均安装在自动导航小车车体上，而各电子标签均铺设在自动导航小车的运行路径上；所述每个电子标签中均写有与该电子标签相对应路段的路径信息和小车运动控制参数，其中运动控制参数包括自动导航小车的转向半径、运行速度和两轮速度差；所述射频读写器采用SICK超高频射频读写器RF1642，所述嵌入式计算机采用盛博PM16D嵌入式单板PC/104计算机；
自动导航小车运行过程中，当射频读写器识别到电子标签后从电子标签中读取电子标签编号和运动控制参数，通过串口通信将电子标签编号和运动控制参数发送到车载控制器，车载控制器根据运动控制参数控制自动导航小车的电机驱动***，从而实现小车的自动导航。
结合图2，本实用新型基于无线射频识别技术的自动导航方法，包括以下步骤：
第1步，在自动导航小车的运行路径上铺设多个电子标签，对各电子标签进行编号且每个电子标签中均写入与该电子标签相对应路段的路径信息和小车的运动控制参数；
第2步，车载控制器开启控制线程，读取上位机传输的路径规划信息，信息包括行进路径中遵循的电子标签数量及ID号；
第3步，射频读写器通过发送射频信号读取途经的电子标签信息，通过串口传输给车载控制器，车载控制器根据电子标签信息控制自动导航小车的驱动装置；
第4步，车载控制器控制小车按次序完成行进路径上各电子标签的运动内容，停车等待上位机的下一条指令。
本实用新型中，采用915MHz的超高频无线射频读写器和电子标签，超高频射频***的基本特点是电子标签内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几米至十几米)，适应物体高速运动性能好、阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。射频读写器安装在自动导航小车的前端，以保证射频信号的有效读取。
电子标签事先由写卡器写入存储着需要被识别的路径相关信息，这些信息包括该段路径的距离、小车行进速度、转弯方向及半径、岔路信息等内容，标签铺设于自动导航小车的行进路径中，小车运行过程中，射频读写器通过天线发送频率为915M的射频信号，当电子标签进入发射天线的工作范围后，将自身的编码信息发送出去，读写器的天线接收到电子标签发送来的运动及路径信息后，通过串口传送给车载控制器，车载控制器通过这些信息控制电机驱动器带动驱动电机运转，小车按指定路径运行。
电子标签的布置是实现导航的关键环节：电子标签预先安装在自动导航小车运行路线的转弯处和前段运行路径结束处等关键位置，将电子标签统一编号，并将每一段与之相对应的路线上的自动导航小车运动控制参数记录在电子标签中，运动参数主要包括自动导航小车的运动速度、路径长度、以及转向半径。不同位置的电子标签在路径导航中起到不同的作用，因此其保存的内容也不完全相同。
电子标签内的数据内容根据功能划分，可定义成不同的数据块，在实际应用中可按照不同的需求查找相应的数据块，达到加快数据处理的目的。具体实现时可给这些运动控制参数设置ID号，详细配置如表1所示。
表1电子标签中运动控制参数配置
| 运动控制参数ID | 功能描述 | 功能参数 |
| 00 | 停车标志 | 停车时，小车导航状态信息 |
| 01 | 路况标志 | 速度、路径长度、加速度 |
| 02 | 转弯标志 | 转弯半径、速度、两轮差速 |
| 03 | 岔路标志 | 各方向下一个电子标签编号 |
实施例1
结合图3，当自动导航小车的行驶路线为矩形时，在矩形的四个拐弯处依次布置了编号为1～4的电子标签，装有射频读写器的自动导航小车只需要依次识别配置了编号的电子标签。
结合图4，当自动导航小车行驶的路线为两段直线，但其行驶路线中有一个岔口时，因此在电子标签2中，必须配置好岔路标志，即在电子标签2中保存好下一个电子标签的编号，使得自动导航小车右转弯后，接着读取到的是电子标签4中的信息，而左转弯后读取到的是电子标签3中的信息。当射频读写器识别到电子标签后，从电子标签中读取标签编号和运动控制参数，通过串口通信将标签号和运动控制参数发送到车载控制器，车载控制器将运动控制参数控制小车电机驱动***，从而实现了小车的自动导航。
车载控制器是自动导航小车的核心控制部件，它与其他部件的接口关系及数据流向如图3所示。开机后，控制器首先对运行路径进行设定，小车的运行路径可以通过两种方式进行设定，一种是本地设定，也就是在车载控制器上进行参数设定，另一种是远程设定，车载控制器通过无线通信接口，接收远程控制终端发送的运行参数并对自动导航小车进行重新设定。运行过程中，射频读写器不断读取电子标签中的信息，并将这些信息通过串口发送给控制器，控制器对所读取的信息进行处理，并将得到的控制指令发送给驱动电机，小车按照指定的路径运行。具体控制流程如下：
第1步，在自动导航小车的运行路径上铺设多个电子标签，对各电子标签进行编号且每个电子标签中均写入与该电子标签相对应路段的路径信息和小车的运动控制参数；
第2步，车载控制器开启控制线程，读取上位机传输的路径规划信息，信息包括行进路径中遵循的电子标签数量及ID号；
第3步，射频读写器通过发送射频信号读取途经的电子标签信息，通过串口传输给车载控制器，车载控制器根据电子标签信息控制自动导航小车的驱动装置；
第4步，车载控制器控制小车按次序完成行进路径上各电子标签的运动内容，停车等待上位机的下一条指令。
本实用新型车载控制器具有较强的数据运算能力，能够在较短的时间内完成导航信息的处理及控制算法的运算，能够接收驱动器反馈的状态信息以及完成对驱动器启动、停止等控制，同时具备提供上位机无线通信接口，接收射频读写器发送的信息，本实用新型应用于自动导航小车上为其提供精度高且稳定的导航信息。
Claims (5)
1.一种基于无线射频识别技术的自动导航装置，其特征在于，包括上位机、车载控制器、电机驱动器、驱动电机、射频读写器和多个电子标签，其中车载控制器包括嵌入式计算机和数据接口板；所述上位机与嵌入式计算机以无线通信方式相连，射频读写器通过串口与车载控制器的嵌入式计算机相连，嵌入式计算机通过数据接口板与电机驱动器相连，电机驱动器与对应的驱动电机相连；所述车载控制器与射频读写器均安装在自动导航小车车体上，而各电子标签均铺设在自动导航小车的运行路径上；
自动导航小车运行过程中，当射频读写器识别到电子标签后从电子标签中读取电子标签编号和运动控制参数，通过串口通信将电子标签编号和运动控制参数发送到车载控制器，车载控制器根据运动控制参数控制自动导航小车的电机驱动***，从而实现小车的自动导航。
2.根据权利要求1所述的基于无线射频识别技术的自动导航装置，其特征在于，所述每个电子标签中均写有与该电子标签相对应路段的路径信息和小车运动控制参数，其中小车运动控制参数包括自动导航小车的转向半径、运行速度和两轮速度差。
3.根据权利要求1所述的基于无线射频识别技术的自动导航装置，其特征在于，所述射频读写器采用SICK超高频射频读写器RF1642。
4.根据权利要求1所述的基于无线射频识别技术的自动导航装置，其特征在于，所述嵌入式计算机采用盛博PM16D嵌入式单板PC/104计算机。
5.根据权利要求1所述的基于无线射频识别技术的自动导航装置，其特征在于，所述射频读写器的工作频率为915MHz。
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