CN108298468A - 一种停车辅助机器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种停车辅助机器人及其控制方法，属于AGV定位技术领域，包括四个移动车，所述移动车包括全向轮底盘、设置在全向轮底盘上侧的电动千斤顶和由电动千斤顶带动升降的车轮架所述车轮架设有平行间隔的两伸出臂，伸出臂横向设置，两伸出臂之间的间距小于汽车车轮的外径，两伸出臂用于向上抬起汽车车轮；全向轮底盘上还设有控制盒，控制盒内设有主控板；全向轮底盘上还设有多个全向轮和分别带动多个全向轮的步进电机，解决了采用AGV移动车帮助司机停车的技术问题，本发明采用手机控制4辆AGV移动车，拖动汽车到达停车位，精度以厘米为单位，使停车不再困难；本发明采用4辆AGV移动车的设置，只占据极小的体积，非常适合随车携带，使用方便。

Description

一种停车辅助机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于AGV定位技术领域，特别涉及一种停车辅助机器人及其控制方法。
背景技术
目前，汽车已经普及到普通家庭，而停车难的问题一直缠绕这人们，尤其是一些新手司机，在驶进车位时，很容易出现擦碰事件。
发明内容
本发明的目的是提供一种停车辅助机器人及其控制方法，解决了采用AGV移动车帮助司机停车的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种停车辅助机器人，包括四个移动车，所述移动车包括全向轮底盘、设置在全向轮底盘上侧的电动千斤顶和由电动千斤顶带动升降的车轮架，所述车轮架设有平行间隔的两伸出臂，伸出臂横向设置，两伸出臂之间的间距小于汽车车轮的外径，两伸出臂用于向上抬起汽车车轮；全向轮底盘上还设有控制盒，控制盒内设有主控板；全向轮底盘上还设有多个全向轮和分别带动多个全向轮的步进电机；
主控板包括主控芯片、充电模块、锂电池、北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦、继电器和多个电机编码器，北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦和两个电机编码器均与主控芯片电连接，每一个电机编码器均驱动一个步进电机，继电器的常开触点串联在电动千斤顶的电源回路中。
所述移动车与所述移动车之间通过所述2.4G模块通信，所述移动车与手机之间通过WiFi模块通信。
所述伸出臂的一端横向伸出全向轮底盘外。
一种停车辅助机器人的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：用户通过手机在APP客户端发出行走请求；
步骤2：移动车接收到行走请求后，通过北斗模块进行校时；
步骤3：校时完成否：完成，则执行步骤4；否，则执行步骤2；
步骤4：移动车向手机发送北斗校时后的时间信息；
步骤5：手机接收到第一个移动车的时间信息后，开始计时；同时手机继续接收其他移动车反馈的时间信息；
步骤6：手机是否接收到4个移动车的时间信息：是，则执行步骤7；否，则继续计时，并执行步骤6；
步骤7：根据手机自身的计时，校对4个移动车的校时误差，如果误差大于预定值，则废除此次校时，并执行步骤2，重新校时；如果小于预设值，则执行步骤8；
步骤8：手机以第一移动车为原点建立坐标系，根据车身的长度来确定每一个移动车在坐标系中的位置；手机根据4个移动车在坐标系中的位置建立一个汽车的模型，模型中标记汽车4个轮子的位置坐标，即，4个移动车的位置坐标；
步骤9：用户在手机上输入移动的方向和移动的距离，移动方向为正前方、正后方、正左方、正右方、前方正45度、前方负45度、后方正45度和后方负45度，移动的距离以厘米为单位；手机根据用户输入的方向和移动距离生成目标方向和目标距离，并发送给4个移动车；
步骤10：4个移动车接收到目标方向和目标距离后，均将收到移动信息的反馈指令反馈给手机，手机提示用户已准备移动，并提示用户再次确定移动，用户通过手机再次确定移动指令，手机将再次确定移动指令发送给第一移动车；
步骤11：第一移动车接收到再次确定移动指令后，通过2.4G模块向其他三个移动车发送开始移动的指令，同时开始控制自身电机编码器动作，从而驱动电机转动；其他移动车接收到第一移动车发出的开始移动的指令后，控制自身的电机编码器动作，从而驱动电机转动；
移动车根据电机编码器反馈的编码k来计算电机的转动角度，再根据电机转动的角度和电机驱动的轮子的轮径，根据圆弧周长的计算公式，计算出轮子移动的距离；k为电机旋转一圈对应的电机编码器生成的编码值；
步骤12：移动车判断移动距离是否到达目标距离：是，则执行步骤13；否，则执行步骤11；
步骤13：结束移动，第一移动车向手机发送到达目标位置的指令；
步骤14：手机接收到达目标位置的指令，并提示用户继续输入新的指令。
执行步骤11时，4个移动车移动时，4个移动车均按照统一速度移动，该统一速度为出厂预设速度，出厂预设速度在出厂前均写入4个移动车的FLASH存储器中，4个移动车的主控芯片在控制电机编码器时，均根据出厂预设速度计算电机的转速。
在执行步骤9时，用户输入移动的方向和移动的距离为第一移动车的目标方向和目标距离，其他移动车的目标方向和目标距离均根据自身在坐标系中的位置计算获得。
在执行步骤12时，如果第一移动车已经到达自身的目标距离，而其他移动车并未到达目标距离，第一移动车到达目标距离后，向其他移动车发送停止指令，其他移动车均停止移动。
本发明所述的一种停车辅助机器人及其控制方法，解决了采用AGV移动车帮助司机停车的技术问题，本发明采用手机控制4辆AGV移动车，拖动汽车到达停车位，精度以厘米为单位，使停车不再困难；本发明采用4辆AGV移动车的设置，只占据极小的体积，非常适合随车携带，使用方便。
附图说明
图1是一辆AGV移动车未抬起车轮时的结构图；
图2是图1的左视图；
图3是一辆AGV移动车抬起一个车轮时的结构图；
图4是图3的左视图；
图5是车轮架的结构示意图；
图6是工作时四辆移动车的分布图；
图7是本发明的主控板的原理图方框图；
图8是本发明的流程图；
图9是本发明的步骤9到步骤13的流程图；
图10是本发明的汽车的模型示意图；
图中：车轮1、中心轴线2、伸出臂3、橡胶套圈4、地面5、连接杆6、全向轮7、万向轮8、全向轮底盘9、基座10、移动车11、电动千斤顶12、竖向杆13、伸缩柱14、车轮架15、顶杆16、导柱17、导套18、螺套管19、步进电机20、控制盒21。
具体实施方式
实施例1：
如图1-图10所示的一种停车辅助机器人，包括四个移动车11，所述移动车11包括全向轮底盘9、设置在全向轮底盘9上侧的电动千斤顶12和由电动千斤顶12带动升降的车轮架15，所述车轮架15设有平行间隔的两伸出臂3，伸出臂3横向设置，两伸出臂3之间的间距小于汽车车轮1的外径，两伸出臂3用于向上抬起汽车车轮1；全向轮底盘9的基座上侧还固设有控制盒21，控制盒内设有主控板；全向轮底盘9上还设有多个全向轮7和分别带动多个全向轮的步进电机20；
主控板包括主控芯片、充电模块、锂电池、北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦、继电器和多个电机编码器，北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦和两个电机编码器均与主控芯片电连接，每一个电机编码器均驱动一个步进电机，继电器的常开触点串联在电动千斤顶的电源回路中。
所述移动车与所述移动车之间通过所述2.4G模块通信，所述移动车与手机之间通过WiFi模块通信。
所述伸出臂3的一端横向伸出全向轮底盘9外。
所述锂电池为12V锂电池，所述充电模块为12V锂电池充电器，所述12V锂电池充电器为现有技术，故不详细叙述。
所述北斗模块的型号为Risym GPS MINI模块NEO-7M北斗双模卫星定位模块。
所述WiFi模块的型号为ESP8266WIFI模块。
所述2.4G模块的型号为NRF24L01+无线发射接收模块。
所述电机编码器为步进电机编码器(所述步进电机编码器为现有技术，故不详细叙述)，用于驱动步进电机20。
主控板上还设有5V稳压模块和3.3V稳压模块，5V稳压模块为光耦、继电器或多个电机编码器供电；3.3V稳压模块为主控芯片、北斗模块、WiFi模块和2.4G模块供电；
所述主控芯片为ARM9控制器。
本实施例采用的是设有4个步进电机和4个全向轮的全向轮底盘9；全向轮底盘9的移动方向通过分别控制4个步进电机的速度，实现转速差，从而实现全向轮的移动方向的改变；全向轮的方向控制为现有技术，故不详细叙述。
实施例2：
实施例2所述一种停车辅助机器人的控制方法是在实施例1所述的一种停车辅助机器人的基础上实现的，包括如下步骤：
步骤1：用户通过手机在APP客户端发出行走请求；
步骤2：移动车接收到行走请求后，通过北斗模块进行校时；
步骤3：校时完成否：完成，则执行步骤4；否，则执行步骤2；
步骤4：移动车向手机发送北斗校时后的时间信息；
步骤5：手机接收到第一个移动车的时间信息后，开始计时；同时手机继续接收其他移动车反馈的时间信息；
步骤6：手机是否接收到4个移动车的时间信息：是，则执行步骤7；否，则继续计时，并执行步骤6；
步骤7：根据手机自身的计时，校对4个移动车的校时误差，如果误差大于预定值，则废除此次校时，并执行步骤2，重新校时；如果小于预设值，则执行步骤8；
步骤8：手机以第一移动车为原点建立坐标系，根据车身的长度来确定每一个移动车在坐标系中的位置；手机根据4个移动车在坐标系中的位置建立一个汽车的模型，模型中标记汽车4个轮子的位置坐标，即，4个移动车的位置坐标；
步骤9：用户在手机上输入移动的方向和移动的距离，移动方向为正前方、正后方、正左方、正右方、前方正45度、前方负45度、后方正45度和后方负45度，移动的距离以厘米为单位；手机根据用户输入的方向和移动距离生成目标方向和目标距离，并发送给4个移动车；
如图10所示为手机根据4个移动车在坐标系中的位置建立一个汽车的模型，使用时，指定位于车辆左前方的移动车为第一移动车，其中A1为第一移动车的位置，其他移动车的位置依次为A2、A3和A4，坐标系中，正前方为Y1方向、正后方为Y2方向、正左方X1方向、正右方为X2方向、前方正45度为B4方向、前方负45度为B3方向、后方正45度为B1方向和后方负45度为B2方向；
步骤10：4个移动车接收到目标方向和目标距离后，均将收到移动信息的反馈指令反馈给手机，手机提示用户已准备移动，并提示用户再次确定移动，用户通过手机再次确定移动指令，手机将再次确定移动指令发送给第一移动车；
步骤11：第一移动车接收到再次确定移动指令后，通过2.4G模块向其他三个移动车发送开始移动的指令，同时开始控制自身电机编码器动作，从而驱动电机转动；其他移动车接收到第一移动车发出的开始移动的指令后，控制自身的电机编码器动作，从而驱动电机转动；
移动车根据电机编码器反馈的编码k来计算电机的转动角度，再根据电机转动的角度和电机驱动的轮子的轮径，根据圆弧周长的计算公式，计算出轮子移动的距离；k为电机旋转一圈对应的电机编码器生成的编码值；
根据电机编码器生成的编码值ki来计算获得电机转动的角度，如电机转动一圈对应的编码值为k，那么电机转动一度对应的编码值为：△k＝k/360；电机转动的角度a＝ki/△k；
电机转动的距离为：l＝a×π×r/180；其中π为圆周率，r为电机驱动的轮子的半径；
步骤12：移动车判断移动距离是否到达目标距离：是，则执行步骤13；否，则执行步骤11；
步骤13：结束移动，第一移动车向手机发送到达目标位置的指令；
步骤14：手机接收到达目标位置的指令，并提示用户继续输入新的指令。
执行步骤11时，4个移动车移动时，4个移动车均按照统一速度移动，该统一速度为出厂预设速度，出厂预设速度在出厂前均写入4个移动车的FLASH存储器中，4个移动车的主控芯片在控制电机编码器时，均根据出厂预设速度计算电机的转速。
在执行步骤9时，用户输入移动的方向和移动的距离为第一移动车的目标方向和目标距离，其他移动车的目标方向和目标距离均根据自身在坐标系中的位置计算获得。
在执行步骤12时，如果第一移动车已经到达自身的目标距离，而其他移动车并未到达目标距离，第一移动车到达目标距离后，向其他移动车发送停止指令，其他移动车均停止移动。
本发明所述的一种停车辅助机器人及其控制方法，解决了采用AGV移动车帮助司机停车的技术问题，本发明采用手机控制4辆AGV移动车，拖动汽车到达停车位，精度以厘米为单位，使停车不再困难；本发明采用4辆AGV移动车的设置，只占据极小的体积，非常适合随车携带，使用方便。

Claims (7)

1.一种停车辅助机器人，其特征在于：包括四个移动车(11)，所述移动车(11)包括全向轮底盘(9)、设置在全向轮底盘(9)上侧的电动千斤顶(12)和由电动千斤顶(12)带动升降的车轮架(15)，所述车轮架(15)设有平行间隔的两伸出臂(3)，伸出臂(3)横向设置，两伸出臂(3)之间的间距小于汽车车轮(1)的外径，两伸出臂(3)用于向上抬起汽车车轮(1)；全向轮底盘(9)上还设有控制盒(21)，控制盒(21)内设有主控板；全向轮底盘(9)上还设有多个全向轮(7)和分别带动多个全向轮的步进电机(20)；
主控板包括主控芯片、充电模块、锂电池、北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦、继电器和多个电机编码器，北斗模块、WiFi模块、2.4G模块、光耦和两个电机编码器均与主控芯片电连接，每一个电机编码器均驱动一个步进电机，继电器的常开触点串联在电动千斤顶的电源回路中。
2.如权利要求1所述的一种停车辅助机器人，其特征在于：所述移动车与所述移动车之间通过所述2.4G模块通信，所述移动车与手机之间通过WiFi模块通信。
3.如权利要求1所述的一种停车辅助机器人，其特征在于：所述伸出臂(3)的一端横向伸出全向轮底盘(9)外。
4.一种停车辅助机器人的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：用户通过手机在APP客户端发出行走请求；
步骤2：移动车接收到行走请求后，通过北斗模块进行校时；
步骤3：校时完成否：完成，则执行步骤4；否，则执行步骤2；
步骤4：移动车向手机发送北斗校时后的时间信息；
步骤5：手机接收到第一个移动车的时间信息后，开始计时；同时手机继续接收其他移动车反馈的时间信息；
步骤6：手机是否接收到4个移动车的时间信息：是，则执行步骤7；否，则继续计时，并执行步骤6；
步骤7：根据手机自身的计时，校对4个移动车的校时误差，如果误差大于预定值，则废除此次校时，并执行步骤2，重新校时；如果小于预设值，则执行步骤8；
步骤8：手机以第一移动车为原点建立坐标系，根据车身的长度来确定每一个移动车在坐标系中的位置；手机根据4个移动车在坐标系中的位置建立一个汽车的模型，模型中标记汽车4个轮子的位置坐标，即，4个移动车的位置坐标；
步骤9：用户在手机上输入移动的方向和移动的距离，移动方向为正前方、正后方、正左方、正右方、前方正45度、前方负45度、后方正45度和后方负45度，移动的距离以厘米为单位；手机根据用户输入的方向和移动距离生成目标方向和目标距离，并发送给4个移动车；
步骤10：4个移动车接收到目标方向和目标距离后，均将收到移动信息的反馈指令反馈给手机，手机提示用户已准备移动，并提示用户再次确定移动，用户通过手机再次确定移动指令，手机将再次确定移动指令发送给第一移动车；
步骤11：第一移动车接收到再次确定移动指令后，通过2.4G模块向其他三个移动车发送开始移动的指令，同时开始控制自身电机编码器动作，从而驱动电机转动；其他移动车接收到第一移动车发出的开始移动的指令后，控制自身的电机编码器动作，从而驱动电机转动；
移动车根据电机编码器反馈的编码k来计算电机的转动角度，再根据电机转动的角度和电机驱动的轮子的轮径，根据圆弧周长的计算公式，计算出轮子移动的距离；k为电机旋转一圈对应的电机编码器生成的编码值；
步骤12：移动车判断移动距离是否到达目标距离：是，则执行步骤13；否，则执行步骤11；
步骤13：结束移动，第一移动车向手机发送到达目标位置的指令；
步骤14：手机接收到达目标位置的指令，并提示用户继续输入新的指令。
5.如权利要求4所述的一种停车辅助机器人，其特征在于：执行步骤11时，4个移动车移动时，4个移动车均按照统一速度移动，该统一速度为出厂预设速度，出厂预设速度在出厂前均写入4个移动车的FLASH存储器中，4个移动车的主控芯片在控制电机编码器时，均根据出厂预设速度计算电机的转速。
6.如权利要求4所述的一种停车辅助机器人，其特征在于：在执行步骤9时，用户输入移动的方向和移动的距离为第一移动车的目标方向和目标距离，其他移动车的目标方向和目标距离均根据自身在坐标系中的位置计算获得。
7.如权利要求4所述的一种停车辅助机器人，其特征在于：在执行步骤12时，如果第一移动车已经到达自身的目标距离，而其他移动车并未到达目标距离，第一移动车到达目标距离后，向其他移动车发送停止指令，其他移动车均停止移动。
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GR01 Patent grant
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