CN109343440B - 一种轮式柔性全向转运车控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮式柔性全向转运车控制系统及方法，所述系统包括车架、轮组、托架和控制系统，所述托架设置于所述车架上方，所述轮组设置于所述车架下方，所述托架通过所述车架与所述轮组连接，所述控制系统与所述车架连接，所述控制系统包括主控制器、无线遥控器、可视化人机交互界面、驱动器和执行器，所述主控制器通过接收并处理无线遥控器发出的各种动作指令，将解算好的指令发送给驱动器和指示灯进行执行和显示，同时主控制器与可视化人机交互界面可进行双向通讯，提高转运车的操作灵活性和产品转运效率，扩大了转运车的使用场地范围。

Description

一种轮式柔性全向转运车控制系统及方法
技术领域
本发明属于智能物流领域，具体涉及一种四轮驱动柔性全向转运车控制系统及方法。
背景技术
在导弹制造领域，总装厂产品普遍存在产品类型多、体积大、数量多、厂房空间有限等问题，如何解决厂房内无吊车转运与码放，同时兼顾不同类型产品，实现厂房间的产品转运是目前亟需解决的问题。
产品转运车操作的便捷高效与否与产品转运车的控制系统设计及实现息息相关。目前，国内此行业产品转运车存在功能单一，在狭小空间灵活性差，不能同时兼顾室内室外等弊端。
因此，在确保产品安全运输的前提下丰富产品转运车的功能，且兼顾室内外运输至关重要，本发明就是针对厂房内外兼容、操作灵活性、运输高效性等问题提出的一种轮式柔性全向转运车控制系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于开发一种轮式柔性全向转运车控制系统及方法，其主控制器通过接收并处理无线遥控器发出的各种动作指令，将解算好的指令发送给驱动器和指示灯进行执行和显示，同时主控制器与可视化人机交互界面可进行双向通讯，提高转运车的操作灵活性和产品转运效率，扩大了转运车的使用场地范围。
为实现上述目的本发明提供如下技术方案：
一种轮式柔性全向转运车控制方法，所述方法为主控制器首先通过接收并处理无线遥控器发出的动作指令，判断车体的运动模式，然后由主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器，驱动器接收并发送信号到主控制器，同时驱动器驱动执行器控制车体运动，进而主控制器与可视化人机交互界面实现双向通讯；
进一步地，所述方法具体包括：
S1：无线遥控器发送动作指令到主控制器，主控制器接收并处理动作指令，判断车体的运动模式；
S2：主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器和指示灯；
S3：驱动器接收并发送信号到主控制器，同时驱动器驱动执行器对车体进行移动、转速和方向的控制，指示灯指示车体行进状况；
S4：主控制器与可视化人机交互界面实现双向通讯；
进一步地，所述步骤S1的运动模式包括普通运动模式、全向运动模式和升降模式，可由无线遥控器自由切换；
当无线遥控器切换到普通运动模式，车体可进行前进、后退、左转、右转运动；当无线遥控器切换到全向运动模式，车体可进行前进、后退、左移、右移、左旋、右旋运动模式；当无线遥控器切换到升降模式，车体保持不动，车架可以进行上升或下降运动；
进一步地，一种轮式柔性全向转运车控制系统，基于上述方法，所述系统包括车架、轮组、托架和控制模块，所述控制模块包括主控制器、无线遥控器、驱动器和执行器，所述主控制器通过无线电台与无线遥控器连接，所述无线遥控器用于发送车体运动指令到主控制器，所述主控制器根据无线遥控器发送的动作指令控制驱动器，所述驱动器通过驱动执行器控制车体运动；
进一步地，所述系统还包括可视化人机交互界面，所述可视化人机交互界面与主控制器连接，用于显示车体行驶里程、运行速度和运行模式，同时也可以直接代替无线遥控器控制车体的运动；
进一步地，所述系统还包括开关量模块，所述开关量模块与主控制器连接，所述开关量模块包括急停开关、指示灯和车轮限位传感器，所述开关量模块用于采集开关量信号的输入输出，所述车轮限位传感器用于控制车辆的运动行程及限位保护；
进一步地，所述无线遥控器包括数字量转485模块、模拟量转485模块、开关量转换模块、无线通讯模块和模式切换模块；
数字量转485模块，所述数字量转485模块用于将远程现场的数字量信号通过数据通信线路采集至主控制器；
模拟量转485模块，所述模拟量转485模块用于将远程现场的模拟量信号通过数据通信线路采集至主控制器；
开关量转换模块，所述开关量转换模块用于将远程现场的开关量信号采集至主控制器；
无线通讯模块，所述无线通讯模块用于数据或信号的传输；
模式切换模块，所述模式切换模块用于车体运动模式的切换；
进一步地，所述无线遥控器还包括摇杆和按钮，所述摇杆用于控制车体的方向和速度，所述摇杆的偏离角度控制车速快慢，所述按钮包括平移/升降切换、快速/慢速切换和全向/普通切换三个切换旋钮按钮。
本发明的有益效果如下：
1、本发明包括普通、全向和升降三种运动模式，可通过无线遥控系统自由切换，增加了转运车的使用范围和功能，能够在厂内和厂外使用，并且托架可以兼容各种型号产品，提高了转运车的运输效率，降低了运输成本，增强了产品转运车的操作灵活性；
2、本发明主控制器通过接收并处理无线遥控系统发出的各种动作指令，将解算好的指令发送给驱动器和指示灯进行执行和显示，同时主控制器与可视化人机交互界面可进行双向通讯，提高了转运车的操作灵活性和产品转运效率，扩大了转运车的使用场地范围，同时人性化的无线遥控手柄以及人机交互界面更易于工人操作和使用。
附图说明
图1为本发明所述轮式柔性全向转运车控制系统组成框图；
图2为本发明所述轮式柔性全向转运车控制系统总体设计示意图；
图3为本发明所述轮式柔性全向转运车无线遥控系统原理图。
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描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
如图1-图3所示，本发明提供了一种轮式柔性全向转运车控制系统，所述系统包括车架、轮组、托架和控制模块，所述托架设置于所述车架上方，所述轮组设置于所述车架下方，所述托架通过所述车架与所述轮组连接，所述控制模块与所述车架连接。
所述车架与轮组采用机械结构安装，托架位于车架上方，用于产品运转，不同型号产品可根据具体尺寸更换托架。
所述控制模块包括主控制器、无线遥控器、可视化人机交互界面、驱动器、急停开关、指示灯、车轮限位传感器、执行器，所述主控制器通过无线电台与无线遥控器连接，所述主控制器分别与所述可视化人机交互界面、急停开关、指示灯和车轮限位传感器连接，所述主控制器通过驱动器与所述执行器连接。
所述控制模块还包括供电单元，所述供电单元为系统各个模块提供直流电压。
所述主控制器采用英国TRIO公司运行控制器，型号为TRIO ME309，能够控制1到8轴的伺服或步进，满足本项目中控制8台伺服电机的要求，并且ME309 具有两个内置的RS-232串口，可以通过无线数传模块即与遥控系统触摸屏进行通讯。同时TRIO所具有的256个开关量输入/输出点的扩展能力以及32个模拟量输入点的扩展能力，满足示意图中开关量信号，即急停开关、指示灯、车轮限位传感器等信号的输入输出功能。
所述指示灯用于指示车体行进状况，所述指示灯与主控制器通过主控制器IO口连接，用于指示转运车直行、左转、右转。
所述可视化人机交互界面与主控制器通过网口通讯，用于显示车体行驶里程、运行速度、运行模式，同时也可以直接代替无线遥控控制转运车的运动，可视化人机交互界面通过以太网口RJ45与ME309连接，用来实现人机交互界面与TRIO通讯。
所述无线遥控器包括遥控器本体、摇杆、按钮、数字量转485模块、模拟量转485模块、开关量转换模块、无线通讯模块、模式切换模块，所述摇杆通过所述模拟量转485模块与无线通讯模块连接，所述模式切换模块通过所述数字量转485模块与无线通讯模块连接，所述按钮分别与所述开关量转换模块和模式切换模块连接，所述遥控器本体分别与所述摇杆、按钮、数字量转485模块、模拟量转485模块、开关量转换模块、无线通讯模块和模式切换模块连接。
通过无线遥控器发送动作指令到主控制器，主控制器接收并处理无线遥控器发出的动作指令，判断车体的运动模式，然后由主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器和指示灯，驱动器驱动执行器对车体进行移动、转速和方向的控制，指示灯进行显示，同时主控制器与可视化人机交互界面进行双向通讯。
所述方法具体包括：
S1：无线遥控器发送动作指令到主控制器，主控制器接收并处理动作指令，判断车体的运动模式；
S2：主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器和指示灯；
S3：驱动器接收并发送信号到主控制器；
S4：驱动器驱动执行器对车体进行移动、转速和方向的控制，同时指示灯指示车体行进状况；
S5：主控制器与可视化人机交互界面实现双向通讯。
（1）所述无线遥控器为无线遥控，所述无线通讯模块采用RS485转Lora，Lora转RS232模块，所述主控制器端读取串口232的遥控信号，型号：E32-DTU-1W，采用433MHZ频段，信号穿透强度好，满足所述遥控器与主控制器之间实时通讯需求。
（2）所述摇杆采用三轴霍尔摇杆来控制车的方向（前、后、左、右）和速度，速度根据摇杆的偏离角度来决定，使之在慢速时操控良好；摇杆型号为：SMC30A，摇杆中位电压为2.5V，输出电压范围为0-2.5V-5V。摇杆通过模拟量转485模块(4AI-485)，采用Modbus RTU协议与主控制器进行通讯，其中4DI-485型号为：康耐德C2000-A1-PAX0400-BX1。
（3）所述遥控器本体具有平移、升降，切换，快速、慢速切换和全向、普通三个切换旋钮按钮，通过数字量转485模块(4DI-485)，采用Modbus RTU协议与主控制器进行通讯，其中4DI-485型号为：康耐德C2000-A1-PDX4000-BX1。
无线遥控器所述按钮具体包括急停按钮和其他开关量按钮，急停按钮与其他开关量按钮独立控制，急停按钮通过开关量转无线模块将开关量信号发射出去，车体通过无线转开关量接收模块接收急停开关信号。急停按钮独立控制，使车体运行更加安全可靠。
所述遥控器本体采用24V可充电锂电池对内部模块供电，并通过降压模块转成5VDC给三轴霍尔摇杆供电，同时配有电量显示模块，显示电池电量状态。另外，本发明还具备漏电保护，短路保护功能，提供电源断开和恢复开关。
所述车体的运动模式包括普通运动模式、全向运动模式和升降模式，所述普通运动模式包括车体进行前进、后退、左转和右转运动，所述全向运动模式包括车体进行前进、后退、左移、右移、左旋和右旋运动，所述升降模式包括车体保持不动、车架进行上升或下降运动。
另外，本发明也可以根据运动方向将上述三种模式划分为两种驱动系统，即平移驱动系统和升降驱动系统，所述平移驱动系统包括8个执行器和驱动器，在这里执行器具体为电机，主控制器采用脉冲+方向控制模式，其中每个驱动轮装有两套电机和驱动器，分别控制直行和转向，所述升降系统包括1台步进电机和驱动器，用于直行主控制器发送的上升下降运动指令。

Claims (6)

1.一种轮式柔性全向转运车控制方法，其特征在于，所述方法为主控制器首先通过接收并处理无线遥控器发出的动作指令，判断车体的运动模式，然后由主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器，驱动器接收并发送信号到主控制器，同时驱动器驱动执行器控制车体运动，进而主控制器与可视化人机交互界面实现双向通讯；
所述方法具体包括：
S1：无线遥控器发送动作指令到主控制器，主控制器接收并处理动作指令，判断车体的运动模式；
S2：主控制器将解算好的动作指令发送给驱动器和指示灯；
S3：驱动器接收并发送信号到主控制器，同时驱动器驱动执行器对车体进行移动、转速和方向的控制，指示灯指示车体行进状况；
S4：主控制器与可视化人机交互界面实现双向通讯；
所述步骤S1的运动模式包括普通运动模式、全向运动模式和升降模式，可由无线遥控器自由切换；当无线遥控器切换到普通运动模式，车体可进行前进、后退、左转、右转运动；当无线遥控器切换到全向运动模式，车体可进行前进、后退、左移、右移、左旋、右旋运动模式；当无线遥控器切换到升降模式，车体保持不动，车架可以进行上升或下降运动。
2.一种轮式柔性全向转运车控制系统，基于上述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统包括车架、轮组、托架和控制模块，所述控制模块包括主控制器、无线遥控器、驱动器和执行器，所述主控制器通过无线电台与无线遥控器连接，所述无线遥控器用于发送车体运动指令到主控制器，所述主控制器根据无线遥控器发送的动作指令控制驱动器，所述驱动器通过驱动执行器控制车体运动。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述系统还包括可视化人机交互界面，所述可视化人机交互界面与主控制器连接，用于显示车体行驶里程、运行速度和运行模式，同时也可以直接代替无线遥控器控制车体的运动。
4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述系统还包括开关量模块，所述开关量模块与主控制器连接，所述开关量模块包括急停开关、指示灯和车轮限位传感器，所述开关量模块用于采集开关量信号的输入输出，所述车轮限位传感器用于控制车辆的运动行程及限位保护。
5.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述无线遥控器包括数字量转485模块、模拟量转485模块、开关量转换模块、无线通讯模块和模式切换模块；
数字量转485模块，所述数字量转485模块用于将远程现场的数字量信号通过数据通信线路采集至主控制器；
模拟量转485模块，所述模拟量转485模块用于将远程现场的模拟量信号通过数据通信线路采集至主控制器；
开关量转换模块，所述开关量转换模块用于将远程现场的开关量信号采集至主控制器；
无线通讯模块，所述无线通讯模块用于数据或信号的传输；
模式切换模块，所述模式切换模块用于车体运动模式的切换。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述无线遥控器还包括摇杆和按钮，所述摇杆用于控制车体的方向和速度，所述摇杆的偏离角度控制车速快慢，所述按钮包括平移/升降切换、快速/慢速切换和全向/普通切换三个切换旋钮按钮。
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