CN104020764A - 一种气垫车导航定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气垫车导航定位装置，属于气垫车导航技术领域。本发明的装置包括导向带、颜色传感器、导航控制器及传感器安装支架，气垫车利用地面铺设的导向带进行路径引导；采用颜色传感器采集导向带信息；导航控制器对颜色传感器采集的导向带信息进行解码，通过内置的算法计算出当前气垫车的偏差信息，并计算出执行机构需要执行的准确量程，然后将信息通过通信总线传送给车载控制器控制驱动转向轮执行。由于采用颜色传感器及导航控制器的控制，使定位导航装置具备较好的路径识别能力和抗干扰能力，能够满足气垫车的导航精度要求，从而实现气垫车在复杂路径条件下的导航功能。
Description
技术领域
本发明涉及气垫车导航技术领域，具体涉及一种气垫车导航定位装置。
背景技术
目前，气垫车导航主要是通过传感器识别预先铺设好的导向带进行导航。传感器的布置方式以及识别导向带的原理和能力不同，导航的性能也有所差别。目前，公知的气垫车导航传感器普遍采用红外传感器，布置方式比较简单，导致气垫车识别路径的能力比较差，尤其是当铺设在地面的导向带有破损时，对导航的效果削弱比较严重，并且不具备复杂路径条件下的导航功能，不能满足气垫车在复杂路径条件下导航功能要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种气垫车导航定位装置，以提高气垫车路径识别能力和抗干扰能力，从而实现气垫车在复杂路径条件下的导航功能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气垫车导航定位装置，包括：导向带2、第一安装支架3、第二安装支架4、第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8、第五传感器9、第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13、第十传感器14和导航控制器15；所述第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)、第五传感器(9)、第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)均为颜色传感器；
导向带2用于引导气垫车行进；第三传感器7位于导向带2正中心的位置，第二传感器6位于导向带2左侧m毫米处，第四传感器8位于导向带2右侧m毫米处，第一传感器5位于第二传感器6左侧n毫米处，第五传感器9位于第四传感器8右侧n毫米处；第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9位于气垫车的前侧，且固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架3上，用于在气垫车前进过程中采集导向带信息；第八传感器12位于导向带2正中心的位置，第七传感器11位于导向带2左侧m毫米处，第九传感器13位于导向带2右侧m毫米处，第六传感器10位于传感器11左侧n毫米处，第十传感器14位于传感器13右侧n毫米处；第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14位于气垫车的后侧，且固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架4上，用于在气垫车后退过程中采集导向带信息；导航控制器15固定在气垫车上；所述导向带信息表示在传感器正下方是否能够识别出导向带；
导航控制器15用于在气垫车前进过程中获取第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9采集的导向带2信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带2之间的偏差信息，再利用模糊控制算法解算出前侧驱动轮的角度执行信息，并将角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器，车载控制器控制前侧驱动轮进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除；或者，用于在气垫车后退过程中获取第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14采集的导向带2信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带2之间的偏差信息，再利用模糊控制算法解算出后侧驱动轮19的角度执行信息，并将后侧驱动轮的角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器，车载控制器控制后侧驱动轮进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除。
优选地，所述第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架3上。
优选地，所述第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架4上。
优选地，所述导航控制器15通过螺栓固定在气垫车上。
(三)有益效果
本发明的装置包括导向带、颜色传感器、导航控制器及传感器安装支架，气垫车利用地面铺设的导向带进行路径引导；采用颜色传感器采集导向带信息；导航控制器对颜色传感器采集的导向带信息进行解码，通过内置的算法计算出当前气垫车的偏差信息，并计算出执行机构需要执行的准确量程，然后将信息通过通信总线传送给车载控制器控制驱动转向轮执行。由于采用颜色传感器及导航控制器的控制，使定位导航装置具备较好的路径识别能力和抗干扰能力，能够满足气垫车的导航精度要求，从而实现气垫车在复杂路径条件下的导航功能。
附图说明
图1为本发明的装置的结构及其在气垫车上的安装位置示意图；
图2为本发明的装置工作原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示的俯视图，本发明提供的一种气垫车导航定位装置包括：导向带2、第一安装支架3、第二安装支架4、第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8、第五传感器9、第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13、第十传感器14和导航控制器15；所述第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)、第五传感器(9)、第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)均为颜色传感器；
导向带2采用黄色(也可以采用其它辨识度高的颜色)的油漆铺设在气垫车1运行的路径上，宽度为10厘米。传感器分为两组，在气垫车的前侧(例如车头)和后侧(例如车尾)对称布置，每组五个颜色传感器安装在位置可调的安装支架上，安装支架通过螺栓连接到气垫车上，气垫车前进时利用车头一组颜色传感器导航，后退时利用车尾一组颜色传感器进行导航；导航控制器至于安装盒内，安装盒通过螺栓与气垫车相连接。
导向带2用于引导气垫车行进，“+”标志16为气垫车停止标志(前侧至少中间3个传感器或者后侧至少中间3个传感器同时采集到导向带信号时气垫车停止运行)；第三传感器7位于导向带2正中心的位置，第二传感器6位于导向带2左侧3毫米处，第四传感器8位于导向带2右侧3毫米处，第一传感器5位于第二传感器6左侧20毫米处，第五传感器9位于第四传感器8右侧20毫米处；第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9位于气垫车1的前侧，且固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架3上，用于在气垫车1前进过程中采集导向带信息；第八传感器12位于导向带2正中心的位置，第七传感器11位于导向带2左侧3毫米处，第九传感器13位于导向带2右侧3毫米处，第六传感器10位于传感器11左侧20毫米处，第十传感器14位于传感器13右侧20毫米处；第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14位于气垫车的后侧，且固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架4上，用于在气垫车后退过程中采集导向带信息；导航控制器15固定在气垫车上；所述导向带信息表示在传感器正下方是否能够识别出导向带；
导航控制器15用于在气垫车前进过程中获取第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9采集的导向带2信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带2之间的偏差信息Δx(有偏差时，除中间传感器外，至少有一个传感器能采集到导向带信号，偏差信息即距离中间传感器最远的传感器与中间传感器之间的横向距离)，再利用模糊控制算法解算出前侧驱动轮18的角度执行信息Δθ(偏差信息Δx与驱动转向轮18的角度Δθ的关系为Δθ＝kΔx+b，其中k和b为经验常数)，并将角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器17，车载控制器17控制前侧驱动轮18进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除；或者，用于在气垫车后退过程中获取第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14采集的导向带2信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带2之间的偏差信息(有偏差时，除中间传感器外，至少有一个传感器能采集到导向带信号，偏差信息即距离中间传感器最远的传感器与中间传感器之间的横向距离)，再利用模糊控制算法解算出后侧驱动轮19的角度执行信息Δθ(偏差信息Δx与驱动转向轮18的角度Δθ的关系为Δθ＝kΔx+b，其中k和b为经验常数)，并将后侧驱动轮19的角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器17，车载控制器17控制后侧驱动轮19进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除，实现直线行走距离偏差不大于5mm的导向精度。
本实施例中，所述第一传感器5、第二传感器6、第三传感器7、第四传感器8和第五传感器9通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架3上。所述第六传感器10、第七传感器11、第八传感器12、第九传感器13和第十传感器14通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架4上。所述导航控制器15通过螺栓固定在气垫车上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种气垫车导航定位装置，其特征在于，包括：导向带(2)、第一安装支架(3)、第二安装支架(4)、第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)、第五传感器(9)、第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)、第十传感器(14)和导航控制器(15)；所述第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)、第五传感器(9)、第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)均为颜色传感器；
导向带(2)用于引导气垫车行进；第三传感器(7)位于导向带(2)正中心的位置，第二传感器(6)位于导向带(2)左侧m毫米处，第四传感器(8)位于导向带(2)右侧m毫米处，第一传感器(5)位于第二传感器(6)左侧n毫米处，第五传感器(9)位于第四传感器(8)右侧n毫米处；第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)和第五传感器(9)位于气垫车的前侧，且固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架(3)上，用于在气垫车前进过程中采集导向带信息；第八传感器(12)位于导向带(2)正中心的位置，第七传感器(11)位于导向带(2)左侧m毫米处，第九传感器(13)位于导向带(2)右侧m毫米处，第六传感器(10)位于传感器(11)左侧n毫米处，第十传感器(14)位于传感器(13)右侧n毫米处；第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)位于气垫车的后侧，且固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架(4)上，用于在气垫车后退过程中采集导向带信息；导航控制器(15)固定在气垫车上；所述导向带信息表示在传感器正下方是否能够识别出导向带；
导航控制器(15)用于在气垫车前进过程中获取第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)和第五传感器(9)采集的导向带(2)信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带(2)之间的偏差信息，再利用模糊控制算法解算出前侧驱动轮的角度执行信息，并将角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器，车载控制器控制前侧驱动轮进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除；或者，用于在气垫车后退过程中获取第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)采集的导向带(2)信息，通过所述导向带信息解算出气垫车与导向带(2)之间的偏差信息，再利用模糊控制算法解算出后侧驱动轮(19)的角度执行信息，并将后侧驱动轮的角度执行信息传送给气垫车上的车载控制器，车载控制器控制后侧驱动轮进行相应调整，使偏差信息逐渐减小直至消除。
2.如权利要求1所述的气垫车导航定位装置，其特征在于，所述第一传感器(5)、第二传感器(6)、第三传感器(7)、第四传感器(8)和第五传感器(9)通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第一安装支架(3)上。
3.如权利要求1所述的气垫车导航定位装置，其特征在于，所述第六传感器(10)、第七传感器(11)、第八传感器(12)、第九传感器(13)和第十传感器(14)通过螺栓固定在上下、左右位置均可调的第二安装支架(4)上。
4.如权利要求1或2或3所述的气垫车导航定位装置，其特征在于，所述导航控制器(15)通过螺栓固定在气垫车上。
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