CN108423089A - 一种智能地爬车及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能地爬车及控制方法，主要包括：车身、万向轮、控制器、动力单元、能量单元、磁导航传感器和障碍物传感器。本发明的一种智能地爬车及控制方法，可以实现运行方式灵活、安全可靠以及高效的优点。

Description

一种智能地爬车及控制方法

技术领域

本发明涉及智能地爬车领域，具体地，涉及一种智能地爬车及控制方法。

背景技术

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，地爬车得以发展和应用。地爬车也称为电动平车，是一种电动有轨厂内运输重型物料、工件的车辆，具有结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少等优点。

目前，地爬车运行时存在的缺点是，通过轨道区到卸货区会有一段的无轨道区域，现场操作人员通过工具将物品拉到卸货区。增加了工人的工作量，不利于自动化现场控制。如图1所示，大部分作业现场包括一个轨道引导区和无轨道引导区，当地爬车走完轨道引导区后需要人工搬运物品到卸货区。

磁导航的原理是利用磁感应信号进行导航，目前被广泛用于物流业、自动化业及制造业。

该发明适用于养殖业、物流业和机械制造及冶金工厂等各种自动化作业线的物体搬运及传送。

现有发明一种平台可旋转的电动地爬车(专利号2012207239236)由车架、车轮组、步行电机和平台构成。车架下方对应轨道处设有卡轨装置，通过电机驱动地爬车沿着轨道运行。

现有技术的缺点是：首先，没有改变传统地爬车的运行方式，仍然单一的沿着卡轨运行；其次，当地爬车掉头的时候，需要采用人为力量转动地爬车；最后，该方法采用电动机控制地爬车的前行，在遇到障碍物时，需要人为控制地爬车减速或停止，不能实现智能控制。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种智能地爬车及控制方法，以实现运行方式灵活、安全可靠以及高效的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种智能地爬车，主要包括：车身、万向轮、控制器、动力单元、能量单元、磁导航传感器和障碍物传感器；

所述车身，作为地爬车的底板框架，用来承载货物；

所述万向轮，设置于车身下方，与地面轨道接触，用于控制地爬车的前进或者掉头，即调整方向；

所述控制器，位于车身侧边或上表面，用来控制地爬车的运行、速度、停止，并根据所述的磁导航传感器和障碍物传感器的传输信号进行路径选择或岔路选择；

所述动力单元，设置于所述的车身下方中部靠前位置，用来驱动所述的万向轮前进或者掉头；

所述能量单元，设置于车身侧面或上表面，为地爬车的运行提供能量；

所述磁导航传感器，为两个分别设置于所述的动力单元的两侧，在没有轨道的区域内，可以沿着地面铺设的磁条行驶，和地爬车上的万向轮结合在一起，可以自由的在现场运行；

所述障碍物传感器，设置于所述的车身前端和后端，当所述的障碍物传感器不使用时，就进入待机状态，当有外部信号，所述的障碍物传感器就能恢复到工作状态；能够自动检测到作业现场的行人或者掉落的货物等障碍物，实现自动停车。

进一步地，所述地爬车设置四个万向轮，车身前后各两个；所述万向轮采用双向万向轮，在驱动单元的控制下，可实现自动掉头180度和360度旋转。

进一步地，所述动力单元包括，动力单元包括两个电机及其管理电路。

进一步地，所述电机为直流无刷电机。

进一步地，所述控制器可采用工控机、PLC或单片机。

进一步地，所述能量单元包括蓄电池及响应电路。

进一步地，所述智能地爬车可采用双驱动，即车身设置两个动力单元，四个磁导航传感器，分别位于两个动力单元的两侧。

进一步地，一种智能地爬车的控制方法，主要包括：

步骤100：地爬车在操作现场沿着轨道运行，控制器向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进；

步骤200：结束轨道区域，在没有轨道的区域，地爬车的磁导航传感器一旦采集到磁条的磁场，并将信号发送给控制器，由控制器自动切换运行模式，并驱动动力单元的电机组跟随采集到的磁场变化而运动，继续驱动万向轮沿着磁条的方向运行；

步骤300：直至到达卸货区，地爬车运行到卸货区进行卸货；

步骤400：当地爬车在卸货区卸货完毕需要掉头返回，控制器发送掉头命令给动力单元并驱动万向轮掉头，即旋转180度或者360度，然后地爬车前端和后端的磁导航传感器开始重复之前的操作，沿着磁条继续前进；

步骤500：当地爬车离开磁条区域进入铺设轨道的区域后，磁导航传感器检测不到磁条的磁场，停止工作，进入休眠状态，控制器自动切换运行模式，并向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进。

进一步地，所述步骤200还包括：

如果地爬车在无轨道区运行时遇到弯道，所述的控制器会控制驱动轮用差速的方法调整小车方向，调整磁导航传感器磁心位置，使地爬车运行不受影响。

本发明的有益技术效果：

1、本发明的智能地爬车采用自动双向导航的方式，可以沿着轨道运行，也可以在无轨道区利用磁导航继续行驶，实现了地爬车运行方式的切换和灵活运用；

2、本发明采用障碍物传感器能够自动检测到作业现场的行人或者掉落的货物等障碍物，实现自动停车，防止意外发生，安全可靠；

3、本发明灵活方便，本发明电路安装简单，实用方便，掉头控制易操作，不会丢失航线，载重能力大，效率高，可用于多种环境下的物品的自动搬运和卸载，完全不用人员现场操作控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述一种智能地爬车及控制方法的作业现场地爬车运行路线示意图；

图2为本发明所述一种智能地爬车及控制方法的单驱动结构示意图；

图3为本发明所述一种智能地爬车及控制方法的双驱动结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种智能地爬车，主要包括：车身、万向轮、控制器、动力单元、能量单元、磁导航传感器和障碍物传感器；

所述车身，作为地爬车的底板框架，用来承载货物；

所述万向轮，设置于车身下方，与地面轨道接触，用于控制地爬车的前进或者掉头，即调整方向；所述地爬车设置四个万向轮，车身前后各两个；所述万向轮采用双向万向轮，在驱动单元的控制下，可实现自动掉头180度和360度旋转。

所述控制器，位于车身侧边或上表面，用来控制地爬车的运行、速度、停止，并根据所述的磁导航传感器和障碍物传感器的传输信号进行路径选择或岔路选择；所述控制器可采用工控机、PLC或单片机。

所述动力单元，设置于所述的车身下方中部靠前位置，用来驱动所述的万向轮前进或者掉头；所述动力单元包括，动力单元包括两个电机及其管理电路，所述电机为直流无刷电机。

所述能量单元，设置于车身侧面或上表面，为地爬车的运行提供能量；所述能量单元包括蓄电池及响应电路。

所述磁导航传感器，为两个分别设置于所述的动力单元的两侧，在没有轨道的区域内，可以沿着地面铺设的磁条行驶，和地爬车上的万向轮结合在一起，可以自由的在现场运行；

所述障碍物传感器，设置于所述的车身前端和后端，当所述的障碍物传感器不使用时，就进入待机状态，当有外部信号，所述的障碍物传感器就能恢复到工作状态；能够自动检测到作业现场的行人或者掉落的货物等障碍物，实现自动停车，防止意外发生，安全可靠。

所述智能地爬车可采用双驱动，即车身设置两个动力单元，四个磁导航传感器，分别位于两个动力单元的两侧。

如图1所示为作业现场地爬车运行路线示意图，其中小车沿着轨道行进至卸货区。

如图2所示的单驱动结构地爬车示意图，磁导航传感器有两个，分别位于动力单元的前后端。单驱动地爬车可以实现载重100KG以下的重物。

地爬车运行的过程分为三部分。

首先，地爬车在操作现场可以沿着轨道运行，控制器向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进。

其次，在没有轨道的区域，地爬车的磁导航传感器一旦采集到磁条的磁场，并将信号发送给控制器，由控制器自动切换运行模式，并驱动动力单元的电机组跟随采集到的磁场变化而运动，继续驱动万向轮沿着磁条的方向运行。

如果地爬车在无轨道区运行时遇到弯道，所述的控制器会控制驱动轮用差速的方法调整小车方向，调整磁导航传感器磁心位置，使地爬车运行不受影响。

最后，当地爬车在卸货区卸货完毕需要掉头返回，控制器发送掉头命令给动力单元并驱动万向轮掉头，即旋转180度或者360度，然后地爬车前端和后端的磁导航传感器开始重复之前的操作，沿着磁条继续前进。

当地爬车离开磁条区域进入铺设轨道的区域后，磁导航传感器检测不到磁条的磁场，停止工作，进入休眠状态，控制器自动切换运行模式，并向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进。

如图3所示的双驱动结构地爬车示意图，车身有两个动力单元，磁导航传感器有四个，分别位于两个动力单元的两侧。双驱动地爬车可以实现载重100KG以上的重物。

地爬车运行的过程分为三部分。

首先，地爬车在操作现场可以沿着轨道运行，控制器向车身上的动力单元发送指令，驱动两个前向万向轮沿着轨道前进。

其次，在没有轨道的区域，地爬车的动力单元两侧的两个磁导航传感器一旦采集到磁条的磁场，开始工作并发送信号给控制器，控制器自动切换运行模式，发送指令给驱动动力，驱动单元里的电机组跟随采集到的磁场变化而运动，驱动前两个万向轮向磁条的方向运动。

最后，当地爬车在卸货区卸货完毕需要返回，控制器自动切换工作模式，发送指令给车身下方后端两个磁导航传感器开始工作，这两个磁导航传感器开始将磁条的磁场信号发送给控制器，控制器发送指令给动力单元，驱动车身后端两个万向轮沿着磁条的方向原路返回到轨道区。当地爬车离开磁条区域进入铺设轨道的区域后，磁导航传感器检测不到磁条的磁场，停止工作，进入休眠状态，控制器自动切换运行模式，并向动力单元发送指令，继续驱动后端的两个万向轮沿着轨道前进。

在地爬车整个运行过程中，车身前端和后端的障碍物传感器如果扫描到障碍物后立即发送信号给控制器，控制器发送命令给动力单元停止动作，万向轮停止运动，地爬车停止运行。

当地爬车上的磁导航传感器没有检测到磁场的存在时，给控制器发送脱轨信号，控制器自动切换运行模式，并发送指令给动力单元控制万向轮停止运动。

该智能地爬车采用自动双向导航的方式，不分车头和车位，可以向前走，也可以轮子掉头旋转180度或360度，沿原路线返回。本发明能够利用轨道运行，也可以在无轨道区利用磁导航继续行驶，实现物品的搬运和卸载。在目的地卸货完毕之后，车轮自动掉头按照之前的线路返回。本发明电路安装简单，实用方便，掉头控制易操作，不会丢失航线，载重能力大，效率高，完成作业占用场地面积小，可被广泛用于各种自动化生产线。

技术关键点是如何利用将地爬车轨道运行方式和磁导航方式结合起来，解决地爬车在作业现场运行时在有轨道区和无轨道区的运行衔接问题。

欲保护点是如何利用将地爬车轨道运行方式和磁导航方式结合起来，解决地爬车在作业现场运行时在有轨道区和无轨道区的运行衔接问题。

至少可以达到以下有益效果：

1、本发明的智能地爬车采用自动双向导航的方式，可以沿着轨道运行，也可以在无轨道区利用磁导航继续行驶，实现了地爬车运行方式的切换和灵活运用；

2、本发明采用障碍物传感器能够自动检测到作业现场的行人或者掉落的货物等障碍物，实现自动停车，防止意外发生，安全可靠；

3、本发明灵活方便，本发明电路安装简单，实用方便，掉头控制易操作，不会丢失航线，载重能力大，效率高，可用于多种环境下的物品的自动搬运和卸载，完全不用人员现场操作控制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)

1.一种智能地爬车，其特征在于，主要包括：车身、万向轮、控制器、动力单元、能量单元、磁导航传感器和障碍物传感器；

所述车身，作为地爬车的底板框架，用来承载货物；

所述万向轮，设置于车身下方，与地面轨道接触，用于控制地爬车的前进或者掉头，即调整方向；

所述控制器，位于车身侧边或上表面，用来控制地爬车的运行、速度、停止，并根据所述的磁导航传感器和障碍物传感器的传输信号进行路径选择或岔路选择；

所述动力单元，设置于所述的车身下方中部靠前位置，用来驱动所述的万向轮前进或者掉头；

所述能量单元，设置于车身侧面或上表面，为地爬车的运行提供能量；

所述磁导航传感器，为两个分别设置于所述的动力单元的两侧，在没有轨道的区域内，可以沿着地面铺设的磁条行驶，和地爬车上的万向轮结合在一起，可以自由的在现场运行；

所述障碍物传感器，设置于所述的车身前端和后端，当所述的障碍物传感器不使用时，就进入待机状态，当有外部信号，所述的障碍物传感器就能恢复到工作状态；能够自动检测到作业现场的行人或者掉落的货物等障碍物，实现自动停车。

2.根据权利要求1所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述地爬车设置四个万向轮，车身前后各两个；所述万向轮采用双向万向轮，在驱动单元的控制下，可实现自动掉头180度和360度旋转。

3.根据权利要求1所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述动力单元包括，动力单元包括两个电机及其管理电路。

4.根据权利要求3所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述电机为直流无刷电机。

5.根据权利要求1所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述控制器可采用工控机、PLC或单片机。

6.根据权利要求1所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述能量单元包括蓄电池及响应电路。

7.根据权利要求1所述的一种智能地爬车，其特征在于，所述智能地爬车可采用双驱动，即车身设置两个动力单元，四个磁导航传感器，分别位于两个动力单元的两侧。

8.一种智能地爬车的控制方法，其特征在于，主要包括：

步骤100：地爬车在操作现场沿着轨道运行，控制器向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进；

步骤200：结束轨道区域，在没有轨道的区域，地爬车的磁导航传感器一旦采集到磁条的磁场，并将信号发送给控制器，由控制器自动切换运行模式，并驱动动力单元的电机组跟随采集到的磁场变化而运动，继续驱动万向轮沿着磁条的方向运行；

步骤300：直至到达卸货区，地爬车运行到卸货区进行卸货；

步骤400：当地爬车在卸货区卸货完毕需要掉头返回，控制器发送掉头命令给动力单元并驱动万向轮掉头，即旋转180度或者360度，然后地爬车前端和后端的磁导航传感器开始重复之前的操作，沿着磁条继续前进；

步骤500：当地爬车离开磁条区域进入铺设轨道的区域后，磁导航传感器检测不到磁条的磁场，停止工作，进入休眠状态，控制器自动切换运行模式，并向动力单元发送指令，驱动万向轮沿着轨道前进。

9.根据权利要求8所述的一种智能地爬车的控制方法，其特征在于，所述步骤200还包括：

如果地爬车在无轨道区运行时遇到弯道，所述的控制器会控制驱动轮用差速的方法调整小车方向，调整磁导航传感器磁心位置，使地爬车运行不受影响。