CN105589463A - 一种激光扫描仪内置的自动导引小车 - Google Patents

Abstract

一种激光扫描仪内置的自动导引小车，包括车体、若干车轮，其特征在于：所述车体内部包括驱动系统、电池仓、电控系统和设备仓，所述设备仓内设有激光扫描仪，所述车体上设有若干扫描窗口，所述扫描窗口与车体通透，激光扫描仪发射出的激光可以通过扫描窗口透出，若干所述扫描窗口分布在车体的外壁上，所述扫描窗口位于车体外壁，所述激光扫描仪的激光发射高度与扫描窗口的高度一致。有益效果：激光扫描仪内置节约整车空间，保护激光扫描仪的安全,避免了灰尘的集聚，既方便清扫和卫生，又可以避免电路隐患；降低了反光板的设置高度，便于安装和管理；将激光发射的高度与扫描窗口的中心高度一致，控制激光完全透过，不会发生阻挡。

Description

一种激光扫描仪内置的自动导引小车

技术领域

本发明涉及自动运输设备领域，具体涉及激光自动导引小车，尤其是一种激光扫描仪内置的自动导引小车。

背景技术

自动导引小车是一种自动化的无人驾驶的智能化搬运设备，属于移动式机器人系统，可以按照监控系统下达的指令，根据预先设定的程序，依照车载传感器缺点的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置自动驾驶，自动导引小车具有灵活性、智能性等显著特点，可以方便的重组系统，达到生产过程的柔性化运输。根据导引设备不同可以分为磁条导引、轨道导引或者激光导引，其中激光导引技术是瑞典NDC公司于90年代初研制成功的一项技术。由于其先进的指标和性能，突出的灵活性和适应性，完备的功能保障和技术支持，已被世界许多自动导引小车生产厂家所接受。激光扫描自动导引小车行驶过程中，车上的激光扫描头不断地扫描周围环境，当扫描到行驶路径周围预先垂直设定好的反射板时，即"看见"了"路标"。只要扫描到三个或三个以上的反射板，即可根据它们的坐标值，以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位角，由定位计算机算出自动导引小车当前在全局坐标系中的X、Y坐标，和当前行驶方向与该坐标系X轴的夹角，实现准确定位和定向。

现有技术中的激光导引小车通常都采用龙门架将激光扫描设备安装在高出，如图1所示，激光扫描仪位于龙门架的顶端，通常将激光扫描仪设置与龙门架顶端，是为了方便激光发射，能迅速找到反光板，定位小车，避免低空出的障碍物阻隔激光，但是这样的激光导引小车存在很大的弊端，那就是所需的高度较高，一般龙门架的高度在两米以上，这样就使得小车在使用过程中会受到龙门架高度的限制，同时激光扫描仪暴露在小车的外部，在长时间的使用过程中会导致灰尘的集聚，并且不容易清理，并且灰尘聚集后还会产生静电，导致电路隐患。本发明在现有技术的基础上将激光扫描仪设置在小车的车体内，降低了车体的高度，使得小车的使用范围增加，同时避免了激光扫描仪上灰尘集聚，方便清理。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的提供一种将激光扫描仪设置在车体内部的自动导引小车，降低了车体的高度，使得小车的使用范围增加，同时避免了激光扫描仪上灰尘集聚，方便清理。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种激光扫描仪内置的自动导引小车，包括车体、若干车轮，其特征在于：所述车体内部包括驱动系统、电池仓、电控系统和设备仓，所述设备仓内设有激光扫描仪，所述激光扫描仪的底部与车体的设备仓的底板固定连接，激光扫描仪上的激光发射器360°旋转发射激光，所述车体上设有若干扫描窗口，所述扫描窗口与车体通透，激光扫描仪发射出的激光可以通过扫描窗口透出，若干所述扫描窗口分布在车体的外壁上，所述扫描窗口位于车体外壁，所述激光扫描仪的激光发射高度与扫描窗口的高度一致，所述车体外壁在小车行进方向的两侧设有防撞条和障碍物扫描仪，所述防撞条位于车体外壁的底部，防撞条为橡胶条，所述障碍物扫描仪位于防撞条的上方，所述车体外壁的四角设有警示灯和急停钮，所述车体外壁上还是设有控制器，小车的程序控制通过控制器输入程序，控制小车的运动轨迹；急停钮可以手动控制小车停止，当发生突发状况时，手动按下急停钮，控制小车即刻停止。我们将这种车型定义为AOV(AutomatedOmnibearingvihicle)即360°全方位移动平台车。

进一步，所述扫描窗口分设在车体的四周，且车体每个侧壁都设有扫描窗口，由于将激光扫描仪设置在车体内部，因此必须保证发射的激光能从车体内部射出，并且车体侧壁不能阻挡，所述扫描窗口应该分设在车体四周，从而保证激光的发射，应该在不破坏车体结构的前提下，尽可能多的设置扫描窗口。

进一步，所述扫描窗口为圆角矩形状，扫描窗口的形状直接关系到激光从车体内发射出来的角度和范围，为了在不破坏车体整体结构的前提下，尽可能扩大扫描范围，而圆角矩形状则可以保证发射的反复扩大；同时扫描窗口的横剖面为梯形状，扫描窗口在车体内壁的一侧面积小于车体外壁一侧的面积。同时梯形的斜边角度与激光发射时扫描到扫描窗口边缘时的角度一致。

进一步，所述扫描窗口的横轴中心线高度与所述激光扫描仪的激光发射高度相同，这样的设置是为了保证扫描窗口不会阻挡激光的射出。

进一步，所述车轮为独立驱动，根据小车的用途不同和称重范围，车轮可以根据需要设置为3～6个，独立驱动可以支持更大的称重范围，所述车轮为麦克纳姆轮，支持全向移动。同时独立驱动的车轮增设了缓冲装置，本公司的实用新型专利申请号2016200766570一种单轮驱动运输小车的减震缓冲装置对此做了详细的说明。

进一步，所述车体上还设有自动充电板，所述自动充电板采用铜板或铝板，设置的自动充电板方便小车的自动充电，在控制器中设置好充电的电量和充电桩的路线，实现小车的真正无人驾驶和管理。

进一步，所述车体的头部或尾部还设有扫码仪，小车可以根据需要对设定好的物品进行识别。

进一步，所述车体顶部设有顶板，灯板与车体形成整个小车。小车的顶部为一个完整的平面，可以根据运输物品的不同，加设不同的储物架体，大的平面结构，方便储物架体的安装和改造。

进一步，所述车体的高度在50～120cm，所述扫描窗口的高度为10～20cm。

一种激光扫描仪内置的自动导引小车的控制方法，其特征在于：通过控制器将小车的运动轨迹设定，设置在车体内部的激光扫描仪发射激光，激光从车体的扫描窗口中射出，激光扫描仪进行360°旋转，通过发射出的激光寻找反光板，定位小车的位置，通过控制器控制小车的行进路线，同时设置激光扫描仪在1～5秒钟的时间内找不到反光板，并且在扫描的范围内有障碍物出现，小车停止前进，并警示灯亮起，发出报警；障碍物排除后，激光扫描到反光板，小车继续前进；位于小车前端的障碍物扫描仪扫描发现障碍物，小车停止前进，并警示灯亮起，发出报警，障碍物排除后继续前进。

进一步，所述激光扫描仪能发射红外线，主要检测反光板的的位置。

现有技术中的激光导引小车都是把激光扫描仪设置在龙门架中，龙门架的高度大约都在两米以上，同时反光板的高度与扫描仪一致，架高扫描仪的目的是为了防止低空的人员活动或者障碍物阻隔激光寻找反光板，但是裸露的激光扫描仪会带来很多的隐患，为了将激光扫描仪设置在车体内部，必须克服低空人员活动或者障碍物的阻隔，因此本发明在激光扫描仪发生激光的基础上，增设了障碍物扫描的功能，尤其是红外线扫描，可以识别障碍物和工作人员，一旦发生有障碍物阻隔激光寻找反光板，就会立即停车，并发出报警，提示工作人员离去，同时本功能还可以方便工作人员逼停小车，便于检修等。

本发明的优点在于：

1、激光扫描仪设置在车体内部，降低了整个车体的高度，节约整车空间，同时使得车体的顶部为完整平面，方便负重和改造；

2、激光扫描仪设置在车体内部，将激光扫描仪所需连接的线路都集中设置的车体内，避免了灰尘的集聚，既方便清扫和卫生，又可以避免电路隐患；

3、降低了反光板的设置高度，便于安装和管理；

4、将激光发射的高度与扫描窗口的中心高度一致，控制激光完全透过，不会发生阻挡；

5、将扫描窗口设置为圆角矩形，同时扫描窗口的横剖面为梯形状，扫描窗口在车体内壁的一侧面积小于车体外壁一侧的面积。同时梯形的斜边角度与激光发射时扫描到扫描窗口边缘时的角度一致，最大化的保证激光的扫描角度；

6、本发明在激光扫描仪发生激光的基础上，增设了障碍物扫描的功能，尤其是红外线扫描，可以识别障碍物和工作人员，一旦发生有障碍物阻隔激光寻找反光板，就会立即停车，并发出报警，提示工作人员离去，同时本功能还可以方便工作人员逼停小车，便于检修等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有技术中激光导引小车的结构图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明去除顶盖后的示意图。

图4为本发明底部的结构示意图。

图5为本发明的工作流程图。

其中：

1、车体2、车轮3、驱动系统4、电池仓

5、电控系统6、设备仓7、激光扫描仪8、扫描窗口

9、防撞条10、障碍物扫描仪11、警示灯12、急停钮

13、控制器14、自动充电板15、扫码仪16、驱动电机

17、麦克纳姆轮18、缓冲装置

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

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”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

一种激光扫描仪7内置的自动导引小车，包括车体1、若干车轮2，其特征在于：所述车体1内部包括驱动电机16、驱动系统3、电池仓4、电控系统5和设备仓6，所述设备仓6内设有激光扫描仪7，所述激光扫描仪7的底部与车体1的设备仓6的底板固定连接，激光扫描仪7上的激光发射器360°旋转发射激光，所述车体1上设有若干扫描窗口8，所述扫描窗口8与车体1通透，激光扫描仪7发射出的激光可以通过扫描窗口8透出，若干所述扫描窗口8分布在车体1的外壁上，所述扫描窗口8位于车体1的外壁，所述激光扫描仪7的激光发射高度与扫描窗口8的高度一致，所述车体1外壁在小车行进方向的两侧设有防撞条9和障碍物扫描仪10，所述防撞条9位于车体1外壁的底部，防撞条9为橡胶条，所述障碍物扫描仪10位于防撞条9的上方，所述车体1外壁的四角设有警示灯11和急停钮12，所述车体1外壁上还是设有控制器13，小车的程序控制通过控制器13输入程序，控制小车的运动轨迹；急停钮12可以手动控制小车停止，当发生突发状况时，手动按下急停钮12，控制小车即刻停止。

进一步，所述扫描窗口8分设在车体1的四周，且车体1每个侧壁都设有扫描窗口8，由于将激光扫描仪7设置在车体1内部，因此必须保证发射的激光能从车体1内部射出，并且车体1侧壁不能阻挡，所述扫描窗口8应该分设在车体1四周，从而保证激光的发射，应该在不破坏车体1结构的前提下，尽可能多的设置扫描窗口8。

进一步，所述扫描窗口8为圆角矩形状，扫描窗口8的形状直接关系到激光从车体1内发射出来的角度和范围，为了在不破坏车体1整体结构的前提下，尽可能扩大扫描范围，而圆角矩形状则可以保证发射的反复扩大；同时扫描窗口8的横剖面为梯形状，扫描窗口8在车体1内壁的一侧面积小于车体1外壁一侧的面积。同时梯形的斜边角度与激光发射时扫描到扫描窗口8边缘时的角度一致。

进一步，所述扫描窗口8的横轴中心线高度与所述激光扫描仪7的激光发射高度相同，这样的设置是为了保证扫描窗口8不会阻挡激光的射出。

进一步，所述车轮2为独立驱动，包括一个驱动电机16和一个麦克纳姆轮17，根据小车的用途不同和称重范围，车轮2可以根据需要设置为3～6个，独立驱动可以支持更大的称重范围，支持全向移动。同时独立驱动的车轮2增设了缓冲装置18，缓冲装置18包括安装固定座、底座、电机、电机安装座和驱动轮，所述安装固定座用于与运输小车通过螺栓固定连接，所述安装固定座的一端与底座的一端通过铰链连接，所述电机安装底座位于底座远离铰链的一端，所述电机安装底座与底座下底面固定连接，所述电机安装底座与电机固定连接，所述电机通过传动轴与驱动轮连接，所述安装固定座的另一端与底座的另一端通过减震缓冲装置18连接，所述减震缓冲装置18包括限位螺母、螺柱、弹簧、锁紧螺母，所述安装固定座远离铰链的一端设有通孔A，所述底座远离铰链的一端设有通孔B，所述螺柱的两端穿过通孔A和通孔B，所述限位螺母从安装固定座的上方与螺柱螺接，所述锁紧螺母为两个，分别从底座的上方和下方与螺柱螺接，将螺柱与底座固定连接，所述弹簧穿设在螺柱上，位于安装固定座与底座之间，所述弹簧的两端分别与安装固定座和底座连接；安装有本实用新型减震缓冲装置18的单轮驱动装置可以根据不同行业和物品的需要，分布在小车底盘的不同位置，灵活排布，并且抗震效果好，当路面不平时，货物的重量通过安装固定座向下施压，安装固定座以铰链为轴，向下运动，运动时，压缩弹簧向下运动，使得驱动轮一直与地面接触，不至于悬空，当回到平面时，弹簧回弹，安装固定板回复水平；安装固定座与底座之间以铰链为轴通过压缩和回弹弹簧来避免整个小车的震动。进一步，所述铰链包括四个轴承和一个连接轴，所述轴承均匀分布在连接轴上，位于两端的两个轴承通过轴承固定座与安装固定座固定连接，位于中间的两个轴承通过轴承固定座与底座固定连接。铰链以轴承的形式使用，保证了安装固定座与底座之间的支撑力，同时轴承具备转动灵活、摩擦力小的优点，更加增强了减震效果和减少噪音，所述位于两端的两个轴承外侧设有卡簧，卡住连接轴的两端，保证连接轴不能沿轴承横向移动。

进一步，所述车体1上还设有自动充电板14，所述自动充电板14采用铜板或铝板，设置的自动充电板14方便小车的自动充电，在控制器13中设置好充电的电量和充电桩的路线，实现小车的真正无人驾驶和管理。

进一步，所述车体1的头部或尾部还设有扫码仪15，小车可以根据需要对设定好的物品进行识别。

进一步，所述车体1顶部设有顶板，顶板与车体1形成整个小车。小车的顶部为一个完整的平面，可以根据运输物品的不同，加设不同的储物架体，大的平面结构，方便储物架体的安装和改造。

实施例二

一种激光扫描仪7内置的自动导引小车的控制方法，其特征在于：通过控制器13将小车的运动轨迹设定，设置在车体1内部的激光扫描仪7发射激光，激光从车体1的扫描窗口8中射出，激光扫描仪7进行360°旋转，通过发射出的激光寻找反光板，定位小车的位置，通过控制器13控制小车的行进路线，同时设置激光扫描仪7在1～5秒钟的时间内找不到反光板，并且在扫描的范围内有障碍物出现，小车停止前进，并警示灯11亮起，发出报警；障碍物排除后，激光扫描到反光板，小车继续前进；位于小车前端的障碍物扫描仪10扫描发现障碍物，小车停止前进，并警示灯11亮起，发出报警，障碍物排除后继续前进。

进一步，所述激光扫描仪7能发射红外线，检测的障碍物主要为在小车周围的工作人员。

一种激光扫描仪7内置的自动导引小车的控制方法，包括以下步骤：

S1：小车进入导引区域后障碍物扫描仪10开始扫描，如果有障碍物，执行S6：如果没有发现障碍物，进入S2：

S2：激光扫描仪7开始扫描，行进过程中激光扫描仪7持续发射信号和接收信号，当同时扫描到三块反光板后进入S3，如果没有同时扫描到三块反光板，进入S4；

S3：小车执行既定程序，按设定路线行进，进行S9；

S4：判断无法同时扫描到三块反光板的时间，持续时间小于1秒，进入S3；大于1秒，进入S5；

S5：小车停止，激光扫描仪7持续扫描，5秒内障碍物排除，执行S3；超过5秒排后，进入S6

S6：警示灯11闪烁，并发出报警警示，进入S7；

S7:报警持续时间小于5分钟后障碍排除，执行S3，超过5分钟，执行S8；

S8:小车切断电源，自动关机。

S9：完成整个运输任务。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光扫描仪内置的自动导引小车，包括车体、若干车轮，其特征在于：所述车体内部包括驱动系统、电池仓、电控系统和设备仓，所述设备仓内设有激光扫描仪，所述激光扫描仪的底部与车体的设备仓底板固定连接，所述车体上设有若干扫描窗口，所述扫描窗口与车体通透，若干所述扫描窗口分布在车体的外壁上，所述扫描窗口位于车体的外壁，所述激光扫描仪的激光发射高度与扫描窗口的高度一致，所述车体外壁小车行进方向的两侧设有防撞条和障碍物扫描仪，所述防撞条位于车体外壁的底部，所述障碍物扫描仪位于防撞条的上方，所述车体外壁的四角设有警示灯和急停按钮，所述车体外壁上还是设有控制器。

2.根据权利要求1所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述扫描窗口分设在车体的四周，且车体每个侧壁都设有扫描窗口，所述扫描窗口为圆角矩形状。

3.根据权利要求1所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述车体的高度在50～120cm，所述扫描窗口的高度为10～20cm。

4.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述扫描窗口的横轴线高度与所述激光扫描仪的激光发射高度相同。

5.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述车轮为独立驱动，所述车轮为麦克纳姆轮。

6.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述车体上还设有自动充电板，所述自动充电板采用铜板或铝板。

7.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述车体的头部或尾部还设有扫码仪。

8.根据权利要求1、2、3任意一项所述的一种激光扫描仪内置的自动导引小车，其特征在于：所述车体顶部设有顶板，顶板与车体形成整个小车。

9.如权利要求1所述的激光扫描仪内置的自动导引小车的控制方法，其特征在于：一种激光扫描仪内置的自动导引小车的控制方法，包括以下步骤：

S1：小车进入导引区域后障碍物扫描仪开始扫描，如果有障碍物，执行S6：如果没有发现障碍物，进入S2：

S2：激光扫描仪开始扫描，行进过程中激光扫描仪持续发射信号和接收信号，当同时扫描到三块反光板后进入S3，如果没有同时扫描到三块反光板，进入S4；

S3：小车执行既定程序，按设定路线行进，进行S9；

S4：判断无法同时扫描到三块反光板的时间，持续时间小于1秒，进入S3；大于1秒，进入S5；

S5：小车停止，激光扫描仪持续扫描，5秒内障碍物排除，执行S3；超过5秒排后，进入S6；

S6：警示灯闪烁，并发出报警警示，进入S7；

S7:报警持续时间小于5分钟后障碍排除，执行S3，超过5分钟，执行S8；

S8:小车切断电源，自动关机；

S9：继续按指定路线行进，完成整个运输任务。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述激光扫描仪能发射红外线。