CN103135548A - 一种无人搬运小车及其驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明的无人搬运小车的驱动控制系统，包括控制单元、输入设备、动力驱动结构和输出设备，所述输入设备与控制单元电连接，用于检测外部环境信号和/或输入操作指令，其包括一磁敏传感器，用于检测引导无人搬运小车运动路径的磁条；控制单元接收输入设备的信号和指令，经过计算处理后，发出控制指令和驱动指令；动力驱动结构根据驱动指令驱动无人搬运小车运动或停止。使用时，需在地面贴磁条或在地下埋设磁条作为无人搬运小车运动的轨迹，小车将沿磁条运动，将货物运到指定地点。本发明的无人搬运小车的驱动控制系统具有效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势，而且无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。

Description

一种无人搬运小车及其驱动控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是用于控制无人搬运小车运行的驱动控制系统。 

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV)即无人搬运小车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。在工业应用中不需驾驶员，以可充电蓄电池提供动力来源。 

申请号为CN200710171023.9的发明专利申请公开了一种自动导向的小车结构，申请号为CN201020673906.7的发明专利公开了一种无人驾驶的运料小车，但这些专利均只描述了无人小车的外部结构，并未涉及无人小车是如何实现自动控制的。申请号为CN201010557309.2的发明专利公开了一种基于语音控制的智能化自循迹小车的控制系统，这个控制系统将基于光电传感器和语音识别技术相结合，采用16位单片机SPCE061A作为系统控制处理器，以反射式红外光电传感器获取路径信息，根据路径信息中的黑线位置来调整小车的运动方向及速度，从而实现自循迹功能。但该发明采用语音识别控制指令，提高了循迹控制系统的成本，软件系统复杂，而且容易受到干扰，从而影响了智能化自循迹小车的运行效率。 

发明内容

本发明提出针对无人搬运小车的智能驱动控制问题，本发明提出一种无人搬运小车的驱动控制系统，该驱动控制系统包括 

控制单元：用于接收各种输入信号，经过计算处理后，发出相应的控制指令和驱动指令； 

输入设备：与所述控制单元电连接，用于检测外部环境信号和/或输入操作指令，并将所述外部环境信号和/或操作指令传递至所述控制单元；其包括一磁敏传感器，用于检测引导无人搬运小车运动路径的磁条； 

动力驱动结构：与所述控制单元连接，根据所述驱动指令，驱动无人搬运小车运动或停止； 

输出设备：与所述控制单元电连接，接收并执行所述控制指令。 

优选地，所述磁敏传感器上左右对称地分别设置有若干个感应点。在使用中，在地面上贴一条磁条或地面下埋设磁条作为引导无人搬运小车运动的路径轨迹，无人搬运小车的磁敏传感器正交安装于磁条的上方。当通过所述输入设备启动无人搬运小车时，控制单元向所述动力驱动结构发出驱动指令，驱动该无人搬运小车沿磁条的路径运动，同时拖动(或运载)货物，到设定的地点停止，从而达到自动搬运的目的。在搬运过程中可通过输入设备检测小车周围是否有障碍物，或通过输入设备输入操作指令，改变小车的运动参数；还可通过所述输出设备发出提示或警示信号。 

该无人搬运小车的驱动控制系统还包括防碰撞机构，其设置在无人搬运小车的车头，并与所述控制单元电连接。所述输入设备可进一步包括所述输入设备进一步包括障碍物传感器、外部输入扩展接口、控制按键中的一种或多种；所述控制按键可以包括急停开关和/或自动跟踪光电开关；所述外部输入扩展接口可以包括红外接口、人工控制接口、外部控制接口中的一个或多个。 

所述动力驱动结构包括用于驱动无人搬运小车前轮的前驱动单元和用于驱动无人搬运小车后轮的后驱动单元。所述前驱动单元或后驱动单元还可进一步包括导航传感器、角度传感器和驱动电机，所述驱动电机用于提供前进的动力，所述导航传感器和角度传感器用于检测小车的运动方向。 

所述输出设备可以包括指示灯、音箱、电量显示装置、无线接口、输出扩展接口中的一个或多个，以方便监控小车的实时状态和进行功能扩展。 

本发明还进一步包括一无人搬运小车，该无人搬运小车上设置有所述的无人搬运小车的驱动控制系统。 

本发明的无人搬运小车及其驱动控制系统与步行、爬行或其它非轮式的移动机器人相比，具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，在该无人搬运小车的活动区域内 无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。 

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明无人搬运小车的驱动控制系统的模块连接示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。 

如图1所示，本发明的无人搬运小车的驱动控制系统包括控制单元、输入设备、动力驱动结构和输出设备，其中控制单元用于接收各种输入信号，经过计算处理后，发出相应的控制指令和驱动指令；输入设备与所述控制单元电连接，用于检测外部环境信号和/或输入操作指令，并将所述外部环境信号和/或操作指令传递至所述控制单元；其包括一磁敏传感器，用于检测引导无人搬运小车运动路径的磁条；动力驱动结构与所述控制单元连接，根据所述驱动指令，驱动无人搬运小车运动或停止；输出设备与所述控制单元电连接，接收并执行所述控制指令。 

使用时，需在地面贴磁条或在地面下埋设磁条作为引导无人搬运小车运动的路径轨迹，无人搬运小车的磁敏传感器正交安装于磁条的上方。当通过所述输入设备启动无人搬运小车时，控制单元向所述动力驱动结构发出驱动指令，驱动该无人搬运小车沿磁条的路径运动，同时拖动(或运载)货物，到设定的 地点停止，从而达到自动搬运的目的。另外，当无人搬运小车由于某种原因而脱离轨道时，会自动停车并发出报警信号。 

在本发明中，所述磁敏传感器上左右对称地分别设置有若干个感应点。在本优选实施例中，磁敏传感器上有六个感应点，分别在车的左边三个，右边三个，对称分布；每一边的三个点呈直线等距离分布。当然也可以在车的每一边分别设置两个、四个感应点或更多感应点，其原理相同。当左右对称的感应点检测到磁场信号时，无人搬运小车沿直线行进。当一边比另一边检测到的感应点数多时，说明无人搬运小车相对磁条发生了转弯或分岐；转弯时，向检测到的感应点较多的一边转向，使磁敏传感器再次位于磁条的正上方；分岐时，根据预先在控制单元内设定的情况，向左转或向右转向，从而选择向左分叉或向右分叉的路线。 

如图1所示，所述输入设备可包括障碍物传感器、外部输入扩展接口、控制按键等，或包括其中的一种或多种输入装置。其中所述障碍物传感器为红外光反射传感器或激光反射传感器，是利用红外光反射感应或激光反射感应原理，判断无人搬运小车行进方向前方是否有物体。障碍物传感器发射出红外光或激光，如果有物体，则会有红外光或激光反射回来，障碍物传感器通过发射-接收的时间差，判断障碍物距离，距离较远时无人搬运小车先减速运行，当与物体之间的距离减小到一定程度时，无人搬运小车自动停车，并根据控制单元内的预设决定是否发出报警信号。当障碍物被移走时，无人搬运小车自动恢复运行。 

本发明中可同时采用红外光反射传感器和激光反射传感器作为障碍物传感器，其中红外光反射传感器的最大检测距离为3米，水平角度为固定60°，激光反射传感器的最大检测距离为30米，水平角度为270°，且可设置任意角度段有效，任意角度段被忽略。这两种传感器在有效检测距离范围内，可由用户根据需要设定检测距离。 

当某种原因导致障碍物传感器没有检测到前方有物体时，无人搬运小车还设有另一重安全保护机构，即防碰撞机构。该防碰撞机构设置在无人搬运小车的车头，并与所述控制单元电连接。在优选实施例中，防碰撞机构的核心部件是碰撞传感器。碰撞传感器是在无人搬运小车行进方向的车体前方，装配一个高性能轻触开关机构，高性能轻触开关也叫鼠尾开关，当防碰撞机构产生形变 时，不论向哪个方向，都会拔动鼠尾开关的尾巴，令轻触开关两个触点短路。当控制单元检测到触点短路时，就判断发生了碰撞，从而立即停止无人搬运小车。与障碍物传感器不同的是，碰撞停车时，当前方的物体移走后，无人搬运小车不会自动恢复运行。该碰撞机构还可采用现有技术中的其它碰撞停止机构或其它碰撞传感器，来达到碰撞自动停车的目的。 

如图1所示，本发明的控制按键可以包括急停开关和自动跟踪光电开关，也可以只设置其中的一种开关。急停开关设置在无人搬运小车的显眼位置上，可装配一个容易识别的通用型“急停按钮”，即使不是无人搬运小车的专业操作人员，遇到异常情况时，也能快速启动急停开关，停止无人搬运小车运行，防止发生事故。启动急停开关时，无人搬运小车立即停车，并断开电机驱动部分的电源，同时出出异常报警信号；急停后，通过复位操作或重新通电，消除异常信号，无人搬运小车才能恢复正常使用。自动跟踪光电开关主要用于使无人搬运小车和生产线的速度保持同步，即令无人搬运小车总是跟随加工的工件，既不超前，也不落后。 

所述外部输入扩展接口可以包括红外接口、人工控制接口等，可也包括其中一个，也同时包括两个或其它更多接口。其中红外接口可用于无线遥控等功能；人工控制接口可用于插接其它单片机、电脑等控制装置，以改变或更新所示控制单元内的预设控制信息等，或直接控制无人搬运小车的运行。 

无人搬运小车可采用前轮驱动或后轮驱动，在本优选实施例中，如图1所示，采用前轮和后轮同时驱动，故所述动力驱动结构包括用于驱动无人搬运小车前轮的前驱动单元和用于驱动无人搬运小车后轮的后驱动单元，以增强无人搬运小车的运载能力。所述前驱动单元或后驱动单元还可进一步包括导航传感器、角度传感器和驱动电机，所述驱动电机用于提供前进的动力，所述导航传感器和角度传感器用于检测小车的运动方向。 

本发明中所述的输出设备可以包括指示灯、声音输出装置、电量显示装置、无线接口、输出扩展接口等。所述的指示灯可用于提示无人搬运小车的位置、状态等信息；声音输出装置可用于报警、提示等；电量显示装置用于显示无人搬运小车的电池容量，以便及时充电或更换蓄电池；无线接口可用于将无人搬 运小车与其它设备进行无线通讯；输出扩展接口可用于扩展其它辅助功能，比如用户交互操作、自动化控制接口、自动化充电接口等。用户交互操作功能有各种操作按钮，音乐，三色灯塔等，自动化控制接口有控制面板接口，比如常见的显示屏，触摸屏，PLC，PC等；自动化充电可以是一个由自动充电站系统引导的自动充电功能。输出扩展接口还可扩展地标识别接口，自动移载接口，红外遥控接口，无线电遥控接口等，这些扩展接口大大方便了无人搬运小车的各种功能扩展。 

本发明还进一步包括一无人搬运小车，该无人搬运小车上设置有所述的无人搬运小车的驱动控制系统。本发明的无人搬运小车及其驱动控制系统具有工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势，而且无需铺设轨道、支座架等固定装置即可实现小车自动按照预设路线前进，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，能够经济高效地实现货物的自动运输。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：该驱动控制系统包括

控制单元：用于接收各种输入信号，经过计算处理后，发出相应的控制指令和驱动指令；

输入设备：与所述控制单元电连接，用于检测外部环境信号和/或输入操作指令，并将所述外部环境信号和/或操作指令传递至所述控制单元；其包括一磁敏传感器，用于检测引导无人搬运小车运动路径的磁条；

动力驱动结构：与所述控制单元连接，根据所述驱动指令，驱动无人搬运小车运动或停止；

输出设备：与所述控制单元电连接，接收并执行所述控制指令。

2.如权利要求1所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述磁敏传感器上左右对称地分别设置有若干个感应点。

3.如权利要求1所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：该驱动控制系统还包括防碰撞机构，其设置在无人搬运小车的车头，并与所述控制单元电连接。

4.如权利要求1所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述输入设备进一步包括障碍物传感器、外部输入扩展接口、控制按键中的一种或多种。

5.如权利要求4所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述障碍物传感器为红外光反射传感器或激光反射传感器。

6.如权利要求4所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述外部输入扩展接口包括红外接口、人工控制接口中的一个或两个。

7.如权利要求4所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述控制按键包括急停开关和/或自动跟踪光电开关。

8.如权利要求1所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述动力驱动结构包括用于驱动无人搬运小车前轮的前驱动单元和用于驱动无人搬运小车后轮的后驱动单元；所述前驱动单元或后驱动单元进一步包括导航传感器、角度传感器和驱动电机。

9.如权利要求1所述无人搬运小车的驱动控制系统，其特征在于：所述输出设备包括指示灯、音箱、电量显示装置、无线接口、输出扩展接口中的一个或多个。

10.一种无人搬运小车，其特征在于：该无人搬运小车上设置有权利要求1-9任一所述的无人搬运小车的驱动控制系统。

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