CN109213140A - 一种全向搬运装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于AGV技术领域，公开了一种全向搬运装置及其控制方法。全向搬运装置包括搬运装置本体，设置有自动导引系统和人机互动压触感应系统，搬运装置本体设置有连接于整车控制器的移动驱动部件和转向驱动部件；自动导引系统包括自主导航模块，自主导航模块连接于整车控制器；人机互动压触感应系统包括压触感应装置，压触感应装置连接于整车控制器。控制方法采用上述全向搬运装置。本发明所提供的一种全向搬运装置及其控制方法，其基于视觉导航和全转向移动平台，提供了一种全新的压力或触觉感应系统及跟随系统和相互之间的切换系统，采用一个车体两种系统，可以实现一机多用、提高搬运效率的目的，避免资源闲置、浪费。

Description

一种全向搬运装置及其控制方法

技术领域

本发明属于AGV技术领域，尤其涉及一种全向搬运装置及其控制方法。

背景技术

目前，现有的智能自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)采用的导引方式有直接坐标、电磁导引、磁带导引、激光导航及视觉导航等，其工作原理为：AGV系统的控制是通过物流上位调度系统、AGV地面控制系统及AGV车载控制系统三者之间的相互协作完成的，AGV的导引(Guidance)是指根据AGV导向传感器(Navigation)所得到的位置信息，按AGV的路径所提供的目标值计算出AGV的实际控制命令值，即给出AGV的设定速度和转向角，这是AGV控制技术的关键。简而言之，AGV的导引控制就是AGV行走轨迹。

现有技术中，智能搬运AGV只能完成单一路径的工作，即只能完成已规划好或者已经铺设好的路径，当规定的搬运任务完成后，不能及时去搬运其他工作环境下的货物，这样会造成资源浪费和工作效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了--，其在无人驾驶自主导航的全向机器人、车辆上，采用压力或触觉感应的方式实现人机互动

本发明的技术方案是：一种全向搬运装置，包括搬运装置本体，所述搬运装置本体设置有自动导引系统和人机互动压触感应系统，所述搬运装置本体的底部设置有多个全向行驶轮，所述搬运装置本体设置有用于驱动所述全向行驶轮前进、后退的移动驱动部件和用于驱动所述全向行驶轮转向的转向驱动部件；所述搬运装置本体设置有整车控制器，所述移动驱动部件和所述转向驱动部件均连接于所述整车控制器；

所述自动导引系统包括自主导航模块，所述自主导航模块连接于所述整车控制器；

所述人机互动压触感应系统包括压触感应装置，所述压触感应装置连接于所述整车控制器。

可选地，所述压触感应装置包括压触传感器和可作用于所述压触传感器的压触物理触发部件，所述压触传感器连接于所述整车控制器。

可选地，所述自主导航模块为视觉导航模块，所述视觉导航模块通过工控机连接于模式切换模块，所述压触传感器连接于所述模式切换模块，所述模式切换模块通过AD模块连接于所述整车控制器。

可选地，所述搬运装置本体设置有位姿传感器，所述位姿传感器连接于所述整车控制器。

可选地，所述搬运装置本体设置有感知反馈装置，所述感知反馈装置连接于所述压触感应装置。

可选地，所述移动驱动部件为轮毂电机，每个所述全向行驶轮均分别设置有所述轮毂电机。

可选地，所述转向驱动部件为转向电机，每个所述全向行驶轮均连接有所述转向电机。

可选地，所述全向行驶轮连接设置有轮毂电机编码器和转向电机编码器。

可选地，所述搬运装置本体包括底盘，所述全向行驶轮设置有四个且分别设置于所述底盘的底部，所述整车控制器设置于所述底盘，所述底盘还设置有轮毂电机控制器和转向电机控制器，所述轮毂电机控制器连接于所述整车控制器和所述轮毂电机，所述转向电机控制器连接于所述整车控制器和所述转向电机，所述底盘还设置有电池。

本发明还提供了一种全向搬运装置的控制方法，采用上述的一种全向搬运装置，包括以下步骤：

全向搬运装置中的自动导引系统通过自主导航模块按已规划好或者已经铺设好的路径，通过整车控制器和移动驱动部件、转向驱动部件驱动搬运装置本体底部的多个全向行驶轮，使全向搬运装置以自主导航状态按已规划好或者已经铺设好的路径行驶；

用户操纵压触感应装置或在全向搬运装置按已规划好或者已经铺设好的路径行驶结束后，全向搬运装置中的人机互动压触感应系统介入，全向搬运装置从自主导航状态切换至人机互动状态；

压触感应装置产生电信号并通过整车控制器和移动驱动部件、转向驱动部件驱动所述全向行驶轮，使全向搬运装置以人机互动状态行驶。

本发明所提供的一种全向搬运装置及其控制方法，其基于视觉导航和全转向移动平台，提供了一种全新的压力或触觉感应系统及跟随系统和相互之间的切换系统，即自动导引系统和人机互动的压力或触觉感应系统相互切换，在不同的工作环境下实现不同的工作方式，以提高工作的完成度、即时扩展工作内容，采用一个车体两种系统，可以实现一机多用、提高搬运效率的目的，避免资源闲置、浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种全向搬运装置的控制原理图；

图2是本发明实施例提供的一种全向搬运装置的控制系统及切换方法原理图；

图3是本发明实施例提供的一种全向搬运装置的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的一种全向搬运装置的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种全向搬运装置，全向搬运装置可为无人驾驶自主导航的全向机器人、车辆，包括搬运装置本体，所述搬运装置本体设置有可互相切换的自动导引系统和人机互动压触感应系统，可以将全向搬运装置从自主导航状态(自动控制)切换至人机互动状态(手动控制)。搬运装置本体的底部设置有多个全向行驶轮4，搬运装置本体设置有用于驱动全向行驶轮4前进、后退的移动驱动部件(可为电机等)和用于驱动全向行驶轮4转向的转向驱动部件(可为电机等)；搬运装置本体设置有整车控制器2，移动驱动部件和转向驱动部件均连接于整车控制器2；自动导引系统包括自主导航模块，自主导航模块连接于整车控制器2；人机互动压触感应系统包括压触感应装置3，压触感应装置3连接于整车控制器2。在自动导引系统状态下，全向搬运装置可以在无人控制的情况下自动完成规划的路线和任务；在人机互动压触感应系统控制状态下，全向搬运装置可以人为调节搬运动作或姿态。即自动导引系统控制状态可切换至人机互动压触感应系统控制状态，具体应用中，自动导引系统结束预定工作行程时，可以自动切换至人机互动压触感应系统控制状态，或者，在自动导引系统控制状态下，也可以由用户手动触发人机互动压触感应系统，使全向搬运装置可以切换至人为调节搬运动作或姿态，从而可以在特定的搬运环境中完成复杂或特定临时任务。作为替代方案，也可以通过按钮或控制杆切换控制模式。使全向搬运装置作为全向智能搬运AGV在完成规划好的既定路线任务后，通过模式的切换达到跟随模式(即跟随人的行走路线)进行智能搬运，在需要完成特定任务时，实现人机互动，并人为介入调整搬运动作或姿态，当规定的搬运任务完成后，可以及时去搬运其他工作环境下的货物，这样可以实现一机多用、提高搬运效率的目的，避免资源闲置、浪费，资源利用率高且搬运方式灵活。

可选地，搬运装置本体包括底盘10，全向行驶轮4设置有四个且分别设置于底盘10的底部，底盘10的上方可用于承载货物等。整车控制器2可以设置于底盘10的中部，转向驱动部件为转向电机1，移动驱动部件为轮毂电机，底盘10还设置有轮毂电机控制器5和转向电机控制器6，轮毂电机控制器5和转向电机控制器6可以设置于靠近底盘10一侧，且轮毂电机控制器5和转向电机控制器6相邻设置。轮毂电机控制器5电连接于整车控制器2和轮毂电机，转向电机控制器6电连接于整车控制器2和转向电机1，底盘10还设置有电池。电池为可充电式电池，电池可以设置于底盘10靠近尾部处，便于电池的充电和拆装维护等。电池可以连接有充电连接口，或者/和，电池通过快拆结构连接于底盘10，可以通过快速更换电池的方式储能。电池可以电连接于整车控制器2、轮毂电机和转向电机1等。

具体地，压触感应装置3包括压触传感器和可作用于压触传感器的压触物理触发部件，压触物理触发部件可为操控杆、把手等等。本实施例中，以操控杆为例，通过控制操控杆的方向，可以控制全向搬运装置的行驶方向，通过控制操控杆的倾斜幅度，可以控制全向搬运装置的行驶速度，操控简单方便。压触传感器可通过AD模块(A/D转换器)连接于整车控制器2。压触感应装置3可以具有更高的优先级，当用户操纵压触物理触发部件时，即压触传感器受到压触物理触发部件作用时，压触传感器将产生相应的电信号，相当于给整车一个踏板开度从而产生一个开关量，传送到车身内部的压触传感器(压力或触觉传感器)上，传感器的作用就是将物理信号转换为模拟信号。当压力传感器、触觉传感器产生一个压电信号后，将产生的模拟信号输入到A/D转换器中，A/D转换器得到作用是将连续的模拟量(如象元的灰阶、电压、电流等)通过取样转换成离散的数字量。A/D转换器将压触传感器产生的模拟信号转换为数字信号，然后再将产生的数字信号输入到整车控制器2当中，整车控制器2作为核心器件，可视为全向搬运装置的大脑，其主要用来控制全向搬运装置的启动、运行、进退、速度、停止以及其它电子器件。全向搬运装置的助力系统采用四个电机控制器和四个驱动电机(轮毂电机)来分别控制搬运车的前进和后退，利用四个转向电机1来控制搬运车的转向，当工人拉着货物进行转弯时整车控制器2会自动调整车轮的转向。其驱动轮(全向行驶轮4)上有一个轮毂电机编码器和转向电机编码器，根据需要，可以把全向搬运装置的速度设定(限定)在一定的速度范围内，由于该电动助力控制系统是一个闭环控制系统，当该全向搬运装置的速度超过设定的速度时，速度传感器会接受到反馈的物理信息，然后传递给速度控制器(轮毂电机控制器5)和转向控制器(转向电机控制器6)，使其进行二次优化。整车的位姿反馈由平衡陀螺仪传递，当整车的位姿反馈传递给A/D转换器，A/D转换器将输出的数字信号再次传递给整车控制器2，使行走轨迹进行二次的优化，使误差更小，控制更加的精确。其中，整车的感知反馈和整车的控制配合调节使用达到人机交互的目的使搬运车达到需求的理想状态。整车控制器2与A/D转换器、轮毂电机控制器5、转向电机控制器6等可以通过CAN总线连接。

可选地，自主导航模块可为视觉导航模块，视觉导航模块通过工控机连接于模式切换模块，压触传感器连接于模式切换模块，模式切换模块通过AD模块连接于整车控制器2。视觉导航模块可以连接或包括有摄像头、红外管、雷达等。具体应用中，自主导航模块也可以为直接坐标导航、电磁导引、磁带导引、激光导航等。

具体地，搬运装置本体设置有位姿传感器，位姿传感器连接于整车控制器2。位姿传感器可为陀螺仪等。

具体地，搬运装置本体设置有感知反馈装置，感知反馈装置连接于压触感应装置3。感知反馈装置可连接有传感器，并可以通过指示灯、语音反馈或震动反馈等提示用户。

可选地，全向行驶轮4设置有四个，其中两个作为前轮，两个作为后轮，其均可以独立驱动和转向，控制方式灵活且转弯半径小。可选地，全向行驶轮4连接设置有轮毂电机编码器和转向电机编码器。轮毂电机编码器连接于轮毂电机和轮毂电机控制器5。转向电机编码器连接于转向电机1和转向电机控制器6。

可选地，每个全向行驶轮4均分别设置有轮毂电机，将动力装置、传动装置和制动装置都整合到全向行驶轮4的轮毂内，得以将机械部分大为简化。轮毂电机连接于轮毂电机控制器5和轮毂电机编码器。

可选地，每个全向行驶轮4均连接有转向电机1，转向电机1连接于转向电机控制器6和转向电机编码器。基于轮毂电机的全转向四轮驱动，移动起来更加的灵活。整体控制部件用CAN总线进行连接，达到传输信号的目的。

具体地，底盘10的前部设置有压触控制杆，压触感应装置3设置于压触控制杆。压触控制杆可以转动连接于固定杆，例如通过万向节传动结构、转轴结构等结构连接，具体地，底盘上固定有固定杆，压触控制杆的一端转动连接于固定杆的上端，压触传感器设置于压触控制杆。压触控制杆可绕固定杆在一定范围内转动，用户转动压触控制杆时，压触传感器受压而产生电信号。

用户可以通过压触控制杆使压触传感器产生相应的电信号，从而使整车控制器2、轮毂电机控制器5和转向电机控制器6通过控制轮毂电机和转向电机，进而使全向搬运装置按用户的操控意图行驶，基于全向移动的搬运AGV，能更加的节省时间和提高效率，可以应用于重型全向搬运AGV上，采用全新的电动助力系统，利用人机交互的功能，达到自主搬运，触觉或感应搬运相互切换的目的。

具体应用中，将上述助力控制系统(可互相切换的自动导引系统和人机互动压触感应系统)改成整车的控制装置，可以实现新型的新能源汽车；将上述助力控制系统应用于位置固定或移动的机器人，可以实现人机互动的多种工作模式；而且，除了工厂、仓储搬运外，也可应用于购物、养老陪护等人机互动环境。

本发明还提供了一种全向搬运装置的控制方法，采用上述的一种全向搬运装置，包括以下步骤：

全向搬运装置中的自动导引系统通过自主导航模块按已规划好或者已经铺设好的路径，通过整车控制器2和移动驱动部件、转向驱动部件驱动搬运装置本体底部的多个全向行驶轮4，使全向搬运装置以自主导航状态按已规划好或者已经铺设好的路径行驶；

当用户操纵压触感应装置3或在全向搬运装置按已规划好或者已经铺设好的路径行驶结束后，全向搬运装置中的人机互动压触感应系统介入，全向搬运装置从自主导航状态切换至人机互动状态(跟随模式)；基于视觉导航的全向搬运装置可根据视觉导航生成的路径，然后规划最优路径，此时会把最佳路径信息传输到工控机内，通过CAN总线进行信号的传输到AD转换器，然后控制进行搬运的工作。当按照既定的路线和规划完成任务后，切换到第二种跟随模式，此时已经停止路径规划工作。

压触感应装置3产生电信号并通过整车控制器2和移动驱动部件、转向驱动部件驱动全向行驶轮4，使全向搬运装置以人机互动状态行驶，即用户可以灵活控制全向搬运装置，在自主导航基础上可人为介入，完成跟随控制人员到特定地点，由控制人员通过压力或触觉感应的方式，引导全向移动机器人完成自主导航外的特定工作。可推广全向搬运装置(全向移动机器人)到仓储、购物或者养老陪护等多个领域。

本发明实施例所提供的一种全向搬运装置及其控制方法，其基于视觉导航和全转向移动平台，提供了一种全新的压力或触觉感应系统及跟随系统和相互之间的切换系统，即自动导引系统和人机互动的压力或触觉感应系统相互切换，在不同的工作环境下实现不同的工作方式，以提高工作的完成度、即时扩展工作内容，采用一个车体两种系统，可以实现一机多用、提高搬运效率的目的，避免资源闲置、浪费。

以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全向搬运装置，包括搬运装置本体，其特征在于，所述搬运装置本体设置有自动导引系统和人机互动压触感应系统，所述搬运装置本体的底部设置有多个全向行驶轮，所述搬运装置本体设置有用于驱动所述全向行驶轮前进、后退的移动驱动部件和用于驱动所述全向行驶轮转向的转向驱动部件；所述搬运装置本体设置有整车控制器，所述移动驱动部件和所述转向驱动部件均连接于所述整车控制器；

所述自动导引系统包括自主导航模块，所述自主导航模块连接于所述整车控制器；

所述人机互动压触感应系统包括压触感应装置，所述压触感应装置连接于所述整车控制器。

2.如权利要求1所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述压触感应装置包括压触传感器和可作用于所述压触传感器的压触物理触发部件，所述压触传感器连接于所述整车控制器。

3.如权利要求2所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述自主导航模块为视觉导航模块，所述视觉导航模块通过工控机连接于模式切换模块，所述压触传感器连接于所述模式切换模块，所述模式切换模块通过AD模块连接于所述整车控制器。

4.如权利要求1所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述搬运装置本体设置有位姿传感器，所述位姿传感器连接于所述整车控制器。

5.如权利要求1所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述搬运装置本体设置有感知反馈装置，所述感知反馈装置连接于所述压触感应装置。

6.如权利要求1所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述移动驱动部件为轮毂电机，每个所述全向行驶轮均分别设置有所述轮毂电机。

7.如权利要求6所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述转向驱动部件为转向电机，每个所述全向行驶轮均连接有所述转向电机。

8.如权利要求1所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述全向行驶轮连接设置有轮毂电机编码器和转向电机编码器。

9.如权利要求7所述的一种全向搬运装置，其特征在于，所述搬运装置本体包括底盘，所述全向行驶轮设置有四个且分别设置于所述底盘的底部，所述整车控制器设置于所述底盘，所述底盘还设置有轮毂电机控制器和转向电机控制器，所述轮毂电机控制器连接于所述整车控制器和所述轮毂电机，所述转向电机控制器连接于所述整车控制器和所述转向电机，所述底盘还设置有电池。

10.一种全向搬运装置的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的一种全向搬运装置，包括以下步骤：

全向搬运装置中的自动导引系统通过自主导航模块按已规划好或者已经铺设好的路径，通过整车控制器和移动驱动部件、转向驱动部件驱动搬运装置本体底部的多个全向行驶轮，使全向搬运装置以自主导航状态按已规划好或者已经铺设好的路径行驶；

用户操纵压触感应装置或在全向搬运装置按已规划好或者已经铺设好的路径行驶结束后，全向搬运装置中的人机互动压触感应系统介入，全向搬运装置从自主导航状态切换至人机互动状态；

压触感应装置产生电信号并通过整车控制器和移动驱动部件、转向驱动部件驱动所述全向行驶轮，使全向搬运装置以人机互动状态行驶。