CN109765905A - 一种全向智能立体搬运控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向智能立体搬运控制系统，该控制系统包括MCU处理器、射频识别单元、磁导航感应器、速度角度检测单元、跟踪控制单元和工位磁条；射频识别单元读取信息，控制磁导航感应器打开，检测工位磁条位置；磁导航感应器安装在AGV小车的车底，在AGV小车的行车轨道上铺设磁导轨，磁导航感应器用于检测识别磁导轨；工位磁条与磁导轨相交，工位磁条用于实现AGV小车的转向控制；速度角度检测单元，用于检测AGV小车的偏转角度和速度；MCU处理器与舵机总成相连接实现AGV小车的控制功能，舵机总成控制AGV小车的舵轮实现转向和直线运动；跟踪控制单元，根据磁导轨的跟踪状态计算出舵轮下一步需要输出的信号。能实现360°的全向运动，载重量大。

Description

一种全向智能立体搬运控制系统

技术领域

本发明涉及一种物流搬运控制系统，具体涉及一种全向智能立体搬运控制系统。

背景技术

中大型重载物体的移动及物流，越来越多、越来越平繁，对重载运载平台的要求也越来越高，大型物体的智能化运送及堆垒智能化，是现代物流急需解决的问题。

现有大型工业生产及物流仓储中，物流叉车式AGV是必不可少的运载工具，叉车式AGV在无人操作的状态下运行，通常需要具备一定程度的路径跟踪与导引功能。这其中最为安全可靠的方案是使用磁导轨进行引导。叉车式AGV运动规划需求各不相同，这会导致磁导轨敷设路径通常较为复杂，有的路段甚至会出现转弯与直线相交叠、连续转弯的复杂路径。现有的中国专利CN106671906B，叉车的控制方法，采用激光雷达的定位导航方式，生成运动轨迹，其存在不确定性，难以灵活控制叉车的直线或转弯运动，且仓储内行进的空间比较小，影响仓储效率。

AGV小车在进行拣货或运输过程中，需要将整个货物的货架拖出，不能识别货物所在的准确位置，行进速度不会过快，效率低下。此外AGV小车的车箱比较大，转弯时会占用较大的空间。

为了解决转弯半径大的问题，融合使用激光、惯性、磁导轨等多种导航方式。这类融合方法通常存在算法实时性较差、制造成本高、稳定性不足、安装调试复杂等问题。

现有AGV磁导航跟踪方法大都基于差速轮系机构、多传感器融合、磁导轨直线跟踪与曲线跟踪分开处理。因此需要提供一种针对舵轮、行走驱动装置融合性好的控制方式，对直线和曲线都能灵活控制，而不能只依赖于磁导轨传感器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种重载、可360°全向行进的全向智能立体搬运控制系统。

一种全向智能立体搬运控制系统，它包括AGV小车，AGV小车上设置有上下移动的叉车架以及驱动AGV小车运行的驱动装置，该控制系统包括MCU处理器、磁导航感应器、射频识别单元、速度角度检测单元、跟踪控制单元和工位磁条；所述磁导航感应器安装在AGV小车的车底，在AGV小车的行车轨道上铺设磁导轨，磁导航感应器用于检测识别磁导轨；工位磁条与磁导轨相交，工位磁条用于实现AGV小车的转向控制；射频识别单元读取信息，作出相应的预处理，控制磁导航感应器打开，检测工位磁条位置；速度角度检测单元，用于检测AGV小车的偏转角度和速度；MCU处理器与舵机总成相连接实现AGV小车的控制功能，舵机总成控制AGV小车的舵轮实现转向和直线运动；跟踪控制单元，根据磁导轨的跟踪状态计算出舵轮下一步需要输出的信号。

进一步的，所述射频识别单元包括应答器和阅读器，采用标签作为应答器；阅读器，用于读取标签信息的设备。

在上述技术方案中，所述应答器设置在AGV小车的起始位置和工位之间，所述阅读器能够检测识别到应答器上的标签。

进一步的，所述磁导轨内包含转向导航信息，转向导航信息包括转向角度。

进一步的，所述磁导航感应器包括第一磁导传感器和第二磁导传感器，分别安装在AGV小车的底部前端和底部后端，其与MCU处理器相连。

进一步的，所述速度角度检测单元包括姿态传感器和速度传感器，姿态传感器位于AGV小车的顶部，其与MCU处理器相连，用于检测AGV小车的偏转角度；所述速度传感器安装在AGV小车顶部，其与MCU处理器相连，用于检测AGV小车的速度。

进一步的，所述跟踪控制单元包括跟踪控制器和寻迹识别器，通过寻迹识别器对AGV小车进行寻迹识别，跟踪控制器再对其跟踪。

进一步的，所述叉车架上还安装有位移传感器，用于检测货物上下搬运移动的距离。

一种全向智能立体搬运控制系统对AGV小车控制的方法，包括以下步骤：

S1、AGV小车沿磁导轨行进，阅读器识别应答器的标签信息；

S2、MCU处理器控制磁导航感应器打开，磁导航感应器检测磁导轨的位置进行循迹，以确保AGV小车沿磁导轨运动；

S3、根据AGV小车的起始位置和目标位置生成预设的行驶轨迹；

S4、MCU处理器接收转向导航信息，发出相应的指令控制AGV小车按照预设的路径行走，并控制其在取货点通过叉车架完成取货。

进一步的，所述应答器设置在磁导轨上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该叉车架旋转半径小，灵活，可以在狭小的空间内叉货，射频识别单元控制磁导航感应器打开，检测工位磁条位置通过磁导航感应器控制AGV小车沿磁导轨运动，通过速度角度检测单元检测AGV小车的偏转角度和速度；MCU处理器与舵机总成相连接实现AGV小车的控制功能。实现AGV小车对货物的移动，能实现360°的全向运动，智能化程度更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明AGV小车底面结构简图。

图3为本发明AGV小车运行原理图。

图4为本发明的工作原理图。

图中：1、AGV小车，2、驱动装置，3、叉车架，4、MCU处理器，5、磁导航感应器，51、第一磁导传感器，52、第二磁导传感器，6、射频识别单元，61、应答器，62、阅读器，7、速度角度检测单元，71、姿态传感器，72、速度传感器，8、跟踪控制单元，81、跟踪控制器,82、寻迹识别器，9、工位磁条，10、磁导轨；11、舵机总成，12、舵轮，13、位移传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1和图4所示，本发明的一种全向智能立体搬运控制系统，它包括AGV小车1，对运行在磁条导轨上的AGV小车1进行控制，AGV小车1上设置有上下移动的叉车架3以及驱动AGV小车运行的驱动装置2，该控制系统包括MCU处理器4、磁导航感应器5、射频识别单元6、速度角度检测单元7、跟踪控制单元8和工位磁条9，磁导航感应器5安装在AGV小车1的车底，用于检测磁导轨10的相应位置，事先需在AGV小车1的行车轨道上铺设磁导轨10，磁导轨10内包含转向导航信息，转向导航信息包括转向角度，转向角度可根据实际路径确定。

其中，射频识别单元6包括应答器61和阅读器62，采用标签作为应答器61，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

阅读器62，其为读取标签信息的设备。阅读器62与MCU处理器4通信连接。

图3所示，按照AGV的运行方向，应答器61设置在AGV小车1的起始位置和工位之间，工位磁条9设置在工位的预设范围内。工位磁条9与磁导轨10相交，至少设置一个，工位磁条9用于实现AGV小车1的转向控制。在AGV小车运行过程中，阅读器62能够检测识别到应答器61上的标签，通常将应答器61设置在磁导轨10上，容易读取信息，作出相应的预处理，控制磁导航感应器5打开，检测工位磁条9位置。

图2所示，磁导航感应器5包括第一磁导传感器51和第二磁导传感器52，分别安装在AGV小车1的底部前端和底部后端，其与MCU处理器4相连。用于检测识别磁导轨10，将采集到的磁条电磁信号传输出至MCU处理器4，控制AGV小车1沿磁导轨10运动，从而实现车辆的控制及导航。

速度角度检测单元7包括姿态传感器71和速度传感器72，姿态传感器71位于AGV小车1的顶部，其与MCU处理器4相连，用于检测AGV小车1的偏转角度。

速度传感器72安装在AGV小车1的顶部，其与MCU处理器4相连，用于检测AGV小车1的速度。

MCU处理器4与舵机总成11相连接实现AGV小车1的控制功能，舵机总成11控制AGV小车1的舵轮12实现转向和直线运动。

跟踪控制单元8，跟踪控制单元8包括跟踪控制器81和寻迹识别器82，通过寻迹识别器82对AGV小车1进行寻迹识别，跟踪控制器81再对其跟踪。

根据磁导轨10的跟踪状态计算出舵轮12下一步需要输出的信号，该信号包括舵轮旋转角速度和舵轮方向角度。

AGV小车1采用驱动装置2驱动，驱动装置2由车轮、减速器、制动器、电机组成，控制AGV正常运行，其运行指令由计算机控制。

叉车架3上还安装有位移传感器13，用于检测货物上下搬运移动的距离。

该AGV小车可360°全向运动，AGV小车装载有MCU处理器4，MCU处理器4控制AGV小车的移动、停止、货叉提升等动作。

基于上述系统的一种控制方法，提供一种全向智能立体搬运控制方法，该控制方法包括以下步骤：

S1、AGV小车1沿磁导轨10行进，阅读器62识别应答器61的标签信息；

S2、MCU处理器4控制磁导航感应器5打开，磁导航感应器5检测磁导轨10的位置进行循迹，以确保AGV小车1沿磁导轨10运动；

S3、根据AGV小车1的起始位置和目标位置生成预设的行驶轨迹；

S4、MCU处理器4接收转向导航信息，发出相应的指令控制AGV小车1按照预设的路径行走，并控制其在取货点通过叉车架完成取货。

该叉车架旋转半径小，灵活，可以在狭小的空间内叉货，射频识别单元控制磁导航感应器打开，检测工位磁条位置通过磁导航感应器控制AGV小车沿磁导轨运动，通过速度角度检测单元检测AGV小车的偏转角度和速度；MCU处理器与舵机总成相连接实现AGV小车的控制功能。实现AGV小车对货物的移动，能实现360°的全向运动，载重量大，从0.5吨到20吨(甚至更重)，整个工作时间不会受到任何限制，分拣的差错率低，运动控制上实现前进、后退和左右转弯。

本发明支持AGV车之间双向实时交互、动态调整，采用复合导航，要无断点、更稳定、更可靠，需无轨、自主运行，不应再依赖磁钉固定轨道。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：它包括AGV小车，AGV小车上设置有上下移动的叉车架以及驱动AGV小车运行的驱动装置，该控制系统包括MCU处理器、射频识别单元、磁导航感应器、速度角度检测单元、跟踪控制单元和工位磁条；射频识别单元读取信息，作出相应的预处理，控制磁导航感应器打开，检测工位磁条位置；所述磁导航感应器安装在AGV小车的车底，在AGV小车的行车轨道上铺设磁导轨，磁导航感应器用于检测识别磁导轨；工位磁条与磁导轨相交，工位磁条用于实现AGV小车的转向控制；速度角度检测单元，用于检测AGV小车的偏转角度和速度；MCU处理器与舵机总成相连接实现AGV小车的控制功能，舵机总成控制AGV小车的舵轮实现转向和直线运动；跟踪控制单元，根据磁导轨的跟踪状态计算出舵轮下一步需要输出的信号。

2.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述射频识别单元包括应答器和阅读器，采用标签作为应答器；阅读器，其用于读取标签信息的设备。

3.根据权利要求2所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述应答器设置在AGV小车的起始位置和工位之间，所述阅读器能够检测识别到应答器上的标签。

4.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述磁导轨内包含转向导航信息，转向导航信息包括转向角度。

5.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述磁导航感应器包括第一磁导传感器和第二磁导传感器，分别安装在AGV小车的底部前端和底部后端，其与MCU处理器相连。

6.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述速度角度检测单元包括姿态传感器和速度传感器，姿态传感器位于AGV小车的顶部，其与MCU处理器相连，用于检测AGV小车的偏转角度；所述速度传感器安装在AGV小车顶部，其与MCU处理器相连，用于检测AGV小车的速度。

7.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述跟踪控制单元包括跟踪控制器和寻迹识别器，通过寻迹识别器对AGV小车进行寻迹识别，跟踪控制器再对其跟踪。

8.根据权利要求1所述的一种全向智能立体搬运控制系统，其特征在于：所述叉车架上还安装有位移传感器，用于检测货物上下搬运移动的距离。

9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的全向智能立体搬运控制系统对AGV小车控制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、AGV小车沿磁导轨行进，阅读器识别应答器的标签信息；

S2、MCU处理器控制磁导航感应器打开，磁导航感应器检测磁导轨的位置进行循迹，以确保AGV小车沿磁导轨运动；

S3、根据AGV小车的起始位置和目标位置生成预设的行驶轨迹；

S4、MCU处理器接收转向导航信息，发出相应的指令控制AGV小车按照预设的路径行走，并控制其在取货点通过叉车架完成取货。

10.根据权利要求9所述的一种全向智能立体搬运控制方法，其特征在于：所述应答器设置在磁导轨上。