CN110282454A - 智能无人装车系统的智能小车及其位移控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能无人装车系统的智能小车及其位移控制方法，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述智能小车底部设置有舵轮、辅助万向轮、第一从动轮组和第二从动轮组，所述智能小车底部左右两端分别设置有第三测距传感器和第四测距传感器，所述舵轮驱动模块可以将舵轮的中心转轴在水平面内进行旋转从而改变舵轮的前进方向，通过行进过程中监测第三测距传感器和第四测距传感器的测距值差异，判断是否发生倾斜，避免发生倾翻。

Description

智能无人装车系统的智能小车及其位移控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能无人装车系统的智能小车及其位移控制方法，属于智能制造领域。

背景技术

在智能制造领域，采用智能无人化的运载工具将码垛货物从仓库运送至出货货车车箱，是柔性制造的迫切需求。智能无人化的运载工具如何根据目标位置确定其位移过程，以及在位移过程中如何避免倾翻，依然是有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种智能无人装车系统的智能小车及其位移控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种智能无人装车系统的智能小车，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述智能无人装车系统采用智能小车进行码垛的搬运，将码垛货物送入货车车箱内，所述智能无人装车系统设置有控制模块和装车平台，所述智能小车在装车平台与货车车箱之间往返，所述装车平台的右侧边缘设置有右侧垂直挡板，所述智能小车设置有码垛承载部、斜板、尾板和背板部，所述码垛承载部的右侧壁上设置有第一测距传感器，所述背板部的右侧壁上设置有第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器的安装位置高度相等且小于右侧垂直挡板的高度，所述控制模块设置有计算单元，所述装车平台的后侧边缘设置有后侧垂直挡板，所述斜板连接在所述码垛承载部的前端，所述斜板为楔形折弯板，所述斜板的楔形折弯内侧左右两端分别设置有第三测距传感器和第四测距传感器，所述尾板连接在所述背板部后侧，所述尾板下表面设置有第五测距传感器，第五测距传感器的安装高度小于后侧垂直挡板的高度，所述智能小车底部设置有舵轮、辅助万向轮、第一从动轮组和第二从动轮组，所述舵轮设置于背板部下方，所述舵轮设置于所述智能小车的中心对称线上，所述第一从动轮组和第二从动轮组设置于码垛承载部下方并靠近斜板，所述第一从动轮组和第二从动轮组对称地设置于所述智能小车中心对称线左右两侧，所述舵轮设置有驱动模块，所述舵轮驱动模块可以将舵轮的中心转轴在水平面内进行旋转从而改变舵轮的前进方向。

所述辅助万向轮设置于舵轮与第一从动轮组和第二从动轮组之间，所述第一测距传感器、第二测距传感器、第五测距传感器、第三测距传感器和第四测距传感器的输出端口均与控制模块的输入端口相连接，第三测距传感器和第四测距传感器对称地设置于所述智能小车中心对称线两侧。

所述第三测距传感器和第四测距传感器朝向装车平台表面，所述第五测距传感器朝向所述后侧垂直挡板，所述控制模块实时接收第三测距传感器、第四测距传感器、第五测距传感器、第一测距传感器和第二测距传感器的测距值。

智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述方法包括：

S101：确定智能小车的目标位置参数和目前位置参数；

S102：求解特征参数；

S103：设定参数，智能小车在舵轮驱动下移动；

S104：判断第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差是否小于阈值，若是，则进入S105，若否，则返回S101；

S105：判断是否到达目标位置，若是，则结束，若否，则返回S101。

根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，确定智能小车的目标位置参数和目前位置参数，还包括：

所述目标位置参数和目前位置参数均采用三个参数进行界定，三个参数的表示符号及其定义，分别为：

X：第一测距传感器的测距值；

Y：第五测距传感器的测距值；

W：其定义为W＝arcsin{[(第二测距传感器的测距值)-(第一测距传感器的测距值)]/(第一测距传感器与第二测距传感器的间距)}；

所述目标位置参数表示为(X_a,Y_a,W_a),

所述目前位置参数表示为(X_b,Y_b,W_b),

所述控制模块发送第一测距传感器、第二测距传感器与第五测距传感器的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数。

求解特征参数，还包括:

所述特征参数定义为：

P＝V·Δt

其中，V为智能小车的行进线速度，Δt为智能小车的行进时间；

所述特征参数通过下列方程组进行求解：

X_a＝X_b-L/(tanA·sinW_b)+L/[tanA·sin(W_b+M)]

Y_a＝Y_b+L/(tanA·cosW_b)-L/[tanA·cos(W_b+M)]

W_a＝W_b+M

M＝P·sinA/L

其中，A为舵轮偏转角度，L为舵轮对称中心线与第一从动轮组合对称中心线之间间距在水平面内的投影长度，

计算单元通过求解上述方程组，获得特征参数P＝V·Δt的数值。

设定参数，智能小车在舵轮驱动下移动，还包括：

控制模块设定舵轮偏转角度为A，

根据特征参数P＝V·Δt的数值，控制模块优先V为智能小车的最大行驶线速度，控制模块将根据特征参数P＝V·Δt计算所得Δt作为计时总时长开始倒计时，控制模块发送控制指令给舵轮，舵轮开始工作，带动智能小车移动。

判断第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差是否小于阈值，还包括：

所述阈值存储在控制模块内，

第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差小于阈值，表明智能小车运行平稳，未发生倾斜，不会翻车；

第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差达到阈值，表明智能小车发生倾斜，有翻车风险，舵轮立即停止工作，返回步骤S101重新开始。

判断是否到达目标位置，还包括：

所述控制模块发送第一测距传感器、第二测距传感器与第五测距传感器的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数，并分别计算目前位置参数与目标位置参数之间的差异ΔX、ΔY、ΔW是否均分别在误差允许范围内：

ΔX＝X_b-X_a,

ΔY＝Y_b-Y_a,

ΔW＝W_b-W_a,

若ΔX、ΔY、ΔW均分别在误差允许范围内，则结束，否则返回S101。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：能够自动识别货车车箱内放置码垛的目标位置，通过多个测距传感器实时确认横向和纵向方向距离，保证码垛被送到正确位置，作业可靠性高，具有成本低、效率高的优点。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为智能无人装车系统的智能小车示意图。

图2为智能无人装车系统的智能小车部分参数定义示意图。

图3为智能无人装车系统的智能小车位移控制流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1-2所示，一种智能无人装车系统的智能小车，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述智能无人装车系统采用智能小车10进行码垛的搬运，将码垛货物送入货车车箱内，所述智能无人装车系统设置有控制模块和装车平台1，所述智能小车10在装车平台1与货车车箱之间往返，所述装车平台的右侧边缘设置有右侧垂直挡板2，所述智能小车10设置有码垛承载部3、斜板4、尾板5和背板部6，所述码垛承载部3的右侧壁上设置有第一测距传感器7，所述背板部6的右侧壁上设置有第二测距传感器8，所述第一测距传感器7和第二测距传感器8的安装位置高度相等且小于右侧垂直挡板2的高度，所述控制模块设置有计算单元，所述装车平台的后侧边缘设置有后侧垂直挡板9，所述斜板4连接在所述码垛承载部3的前端，所述斜板4为楔形折弯板，所述斜板4的楔形折弯内侧左右两端分别设置有第三测距传感器11和第四测距传感器12，所述尾板5连接在所述背板部6后侧，所述尾板5下表面设置有第五测距传感器13，第五测距传感器13的安装高度小于后侧垂直挡板9的高度，所述智能小车10底部设置有舵轮14、辅助万向轮15、第一从动轮组16和第二从动轮组17，所述舵轮14设置于背板部6下方，所述舵轮14设置于所述智能小车10的中心对称线上，所述第一从动轮组16和第二从动轮组17设置于码垛承载部3下方并靠近斜板，所述第一从动轮组16和第二从动轮组17对称地设置于所述智能小车10中心对称线左右两侧，所述舵轮14设置有驱动模块，所述舵轮14驱动模块可以将舵轮14的中心转轴在水平面内进行旋转从而改变舵轮14的前进方向。

所述辅助万向轮15设置于舵轮14与第一从动轮组16和第二从动轮组17之间，所述第一测距传感器7、第二测距传感器8、第五测距传感器13、第三测距传感器11和第四测距传感器12的输出端口均与控制模块的输入端口相连接，第三测距传感器11和第四测距传感器12对称地设置于所述智能小车10中心对称线两侧。

所述第三测距传感器11和第四测距传感器12朝向装车平台表面，所述第五测距传感器13朝向所述后侧垂直挡板9，所述控制模块实时接收第三测距传感器11、第四测距传感器12、第五测距传感器13、第一测距传感器7和第二测距传感器8的测距值。

智能无人装车系统的智能小车10位移控制方法，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述方法包括：

S101：确定智能小车10的目标位置参数和目前位置参数；

S102：求解特征参数；

S103：设定参数，智能小车10在舵轮14驱动下移动；

S104：判断第三测距传感器11测距值与第四测距传感器12测距值之差是否小于阈值，若是，则进入S105，若否，则返回S101；

S105：判断是否到达目标位置，若是，则结束，若否，则返回S101。

根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车10位移控制方法，确定智能小车10的目标位置参数和目前位置参数，还包括：

所述目标位置参数和目前位置参数均采用三个参数进行界定，三个参数的表示符号及其定义，分别为：

X：第一测距传感器7的测距值；

Y：第五测距传感器13的测距值；

W：其定义为W＝arcsin{[(第二测距传感器的测距值)-(第一测距传感器的测距值)]/(第一测距传感器与第二测距传感器的间距)}；

所述目标位置参数表示为(X_a,Y_a,W_a),

所述目前位置参数表示为(X_b,Y_b,W_b),

所述控制模块发送第一测距传感器7、第二测距传感器8与第五测距传感器13的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数。

求解特征参数，还包括:

所述特征参数定义为：

P＝V·Δt

其中，V为智能小车10的行进线速度，Δt为智能小车10的行进时间；

所述特征参数通过下列方程组进行求解：

X_a＝X_b-L/(tanA·sinW_b)+L/[tanA·sin(W_b+M)]

Y_a＝Y_b+L/(tanA·cosW_b)-L/[tanA·cos(W_b+M)]

W_a＝W_b+M

M＝P·sinA/L

其中，A为舵轮14偏转角度，L为舵轮14对称中心线与第一从动轮组16合对称中心线之间间距在水平面内的投影长度，

计算单元通过求解上述方程组，获得特征参数P＝V·Δt的数值。

设定参数，智能小车在舵轮14驱动下移动，还包括：

控制模块设定舵轮14偏转角度为A，

根据特征参数P＝V·Δt的数值，控制模块优先V为智能小车10的最大行驶线速度，控制模块将根据特征参数P＝V·Δt计算所得Δt作为计时总时长开始倒计时，控制模块发送控制指令给舵轮14，舵轮14开始工作，带动智能小车移动。

判断第三测距传感器11测距值与第四测距传感器12测距值之差是否小于阈值，还包括：

所述阈值存储在控制模块内，

第三测距传感器11测距值与第四测距传感器12测距值之差小于阈值，表明智能小车10运行平稳，未发生倾斜，不会翻车；

第三测距传感器11测距值与第四测距传感器12测距值之差达到阈值，表明智能小车10发生倾斜，有翻车风险，舵轮14立即停止工作，返回步骤S101重新开始。

判断是否到达目标位置，还包括：

所述控制模块发送第一测距传感器7、第二测距传感器8与第五测距传感器13的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数，并分别计算目前位置参数与目标位置参数之间的差异ΔX、ΔY、ΔW是否均分别在误差允许范围内：

ΔX＝X_b-X_a,

ΔY＝Y_b-Y_a,

ΔW＝W_b-W_a,

若ΔX、ΔY、ΔW均分别在误差允许范围内，则结束，否则返回S101。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种智能无人装车系统的智能小车，应用于垛装产品智能无人装车系统，所述智能无人装车系统采用智能小车进行码垛的搬运，将码垛货物送入货车车箱内，所述智能无人装车系统设置有控制模块和装车平台，所述智能小车在装车平台与货车车箱之间往返，所述装车平台的右侧边缘设置有右侧垂直挡板，所述智能小车设置有码垛承载部、斜板、尾板和背板部，所述码垛承载部的右侧壁上设置有第一测距传感器，所述背板部的右侧壁上设置有第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器的安装位置高度相等且小于右侧垂直挡板的高度，所述控制模块设置有计算单元，所述装车平台的后侧边缘设置有后侧垂直挡板，其特征在于，所述斜板连接在所述码垛承载部的前端，所述斜板为楔形折弯板，所述斜板的楔形折弯内侧左右两端分别设置有第三测距传感器和第四测距传感器，所述尾板连接在所述背板部后侧，所述尾板下表面设置有第五测距传感器，第五测距传感器的安装高度小于后侧垂直挡板的高度，所述智能小车底部设置有舵轮、辅助万向轮、第一从动轮组和第二从动轮组，所述舵轮设置于背板部下方，所述舵轮设置于所述智能小车的中心对称线上，所述第一从动轮组和第二从动轮组设置于码垛承载部下方并靠近斜板，所述第一从动轮组和第二从动轮组对称地设置于所述智能小车中心对称线左右两侧，所述舵轮设置有驱动模块，所述舵轮驱动模块可以将舵轮的中心转轴在水平面内进行旋转从而改变舵轮的前进方向。

2.根据权利要求1所述智能无人装车系统的智能小车，其特征在于，所述辅助万向轮设置于舵轮与第一从动轮组和第二从动轮组之间，所述第一测距传感器、第二测距传感器、第五测距传感器、第三测距传感器和第四测距传感器的输出端口均与控制模块的输入端口相连接，第三测距传感器和第四测距传感器对称地设置于所述智能小车中心对称线两侧。

3.根据权利要求1所述智能无人装车系统的智能小车，其特征在于，所述第三测距传感器和第四测距传感器朝向装车平台表面，所述第五测距传感器朝向所述后侧垂直挡板，所述控制模块实时接收第三测距传感器、第四测距传感器、第五测距传感器、第一测距传感器和第二测距传感器的测距值。

4.智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，应用于垛装产品智能无人装车系统，其特征在于，所述方法包括：

S101：确定智能小车的目标位置参数和目前位置参数；

S102：求解特征参数；

S103：设定参数，智能小车在舵轮驱动下移动；

S104：判断第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差是否小于阈值，若是，则进入S105，若否，则返回S101；

S105：判断是否到达目标位置，若是，则结束，若否，则返回S101。

5.根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，其特征在于，确定智能小车的目标位置参数和目前位置参数，还包括：

所述目标位置参数和目前位置参数均采用三个参数进行界定，三个参数的表示符号及其定义，分别为：

X：第一测距传感器的测距值；

Y：第五测距传感器的测距值；

W：其定义为W＝arcsin{[(第二测距传感器的测距值)-(第一测距传感器的测距值)]/(第一测距传感器与第二测距传感器的间距)}；

所述目标位置参数表示为(X_a,Y_a,W_a),

所述目前位置参数表示为(X_b,Y_b,W_b),

所述控制模块发送第一测距传感器、第二测距传感器与第五测距传感器的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数。

6.根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，其特征在于，求解特征参数，还包括:

所述特征参数定义为：

P＝V·Δt

其中，V为智能小车的行进线速度，Δt为智能小车的行进时间；

所述特征参数通过下列方程组进行求解：

X_a＝X_b-L/(tanA·sinW_b)+L/[tanA·sin(W_b+M)]

Y_a＝Y_b+L/(tanA·cosW_b)-L/[tanA·cos(W_b+M)]

W_a＝W_b+M

M＝P·sinA/L

其中，A为舵轮偏转角度，L为舵轮对称中心线与第一从动轮组合对称中心线之间间距在水平面内的投影长度，

计算单元通过求解上述方程组，获得特征参数P＝V·Δt的数值。

7.根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，其特征在于，设定参数，智能小车在舵轮驱动下移动，还包括：

控制模块设定舵轮偏转角度为A，

根据特征参数P＝V·Δt的数值，控制模块优先V为智能小车的最大行驶线速度，控制模块将根据特征参数P＝V·Δt计算所得Δt作为计时总时长开始倒计时，控制模块发送控制指令给舵轮，舵轮开始工作，带动智能小车移动。

8.根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，其特征在于，判断第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差是否小于阈值，还包括：

所述阈值存储在控制模块内，

第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差小于阈值，表明智能小车运行平稳，未发生倾斜，不会翻车；

第三测距传感器测距值与第四测距传感器测距值之差达到阈值，表明智能小车发生倾斜，有翻车风险，舵轮立即停止工作，返回步骤S101重新开始。

9.根据权利要求4所述智能无人装车系统的智能小车位移控制方法，其特征在于，判断是否到达目标位置，还包括：

所述控制模块发送第一测距传感器、第二测距传感器与第五测距传感器的测距值给计算单元，计算单元计算目前位置参数，并分别计算目前位置参数与目标位置参数之间的差异ΔX、ΔY、ΔW是否均分别在误差允许范围内：

ΔX＝X_b-X_a,

ΔY＝Y_b-Y_a,

ΔW＝W_b-W_a,

若ΔX、ΔY、ΔW均分别在误差允许范围内，则结束，否则返回S101。