CN110775156A - 一种自动导引车转向控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种自动导引车转向控制系统及其控制方法 Download PDF

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王娟
蔡虎
程喜臣
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    • B62D7/18—Steering knuckles; King pins

Abstract

本发明提供了一种自动导引车转向控制系统及其控制方法，涉及智能物流技术领域，结构简单、轻便，在控制车轮转动的同时，能够对实际转动情况进行及时纠正和微调，保证车轮转动的精度和准确性；该系统包括：主控模块，用于向液压转向控制模块下发转向指令，以及接收转向角度测量反馈模块反馈回来的数据并进行角度计算，判断车轮转向是否满足要求；液压转向控制模块，用于根据主控模块的转向指令控制车轮进行转动；转向角度测量反馈模块，用于测量车轮的实际转动角度并反馈给主控模块。本发明提供的技术方案适用于导引车转向的过程中。

Description

一种自动导引车转向控制系统及其控制方法
【技术领域】
本发明涉及智能物流技术领域，尤其涉及一种自动导引车转向控制系统及其控制方法。
【背景技术】
随着传统能源的逐渐匮乏和环保意识的增强，在电动叉车基础上研制的新型AGV物流车的使用正在变得越来越普及。但这种新型AGV物流车由于其结构的限制，具有自重大、电池布置不合理、转向不灵活以及转向助力方式落后的缺点。而转向系统又是智能AGV运载车安全行驶、提高作业效率的核心系统之一。电动叉车虽然结构成熟，但在此基础上研制的新型AGV物流车具备自主导航功能，所以在自主导航调整姿态尤其是转弯过程中，转向系统是否灵活可控，可靠运转是关键难题。
因此，有必要研究一种自动导引车转向控制系统及其控制方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种自动导引车转向控制系统及其控制方法，结构简单、轻便，在控制车轮转动的同时，能够对实际转动情况进行及时纠正和微调，保证车轮转动的精度和准确性。
一方面，本发明提供一种自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
主控模块，用于向液压转向控制模块下发转向指令，以及接收转向角度测量反馈模块反馈回来的数据并进行角度计算，判断车轮转向是否满足要求，在不满足要求时做出转向调整；
液压转向控制模块，用于根据主控模块的转向指令控制车轮进行转动；
转向角度测量反馈模块，用于测量车轮的实际转动数据并反馈给主控模块。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液压转向控制模块包括转向桥，所述转向桥的两端分别设有第一转向机构和第二转向机构，所述第一转向机构和所述第二转向机构结构相同且互为镜像；
所述第一转向机构和所述第二转向机构均包括转向节、转向臂和液压油缸；所述转向节的一端与车轮连接，另一端与转向臂的一端固定连接；所述转向臂的另一端与液压油缸的活塞杆端部连接；
所述液压油缸通过电机与所述主控模块连接；所述液压油缸与用于提供液压动力的液压站连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转向节和所述转向臂分设在所述转向桥的两侧；贯穿所述转向桥设有连接轴，所述连接轴的两端分别与所述转向节和所述转向臂固定连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转向角度测量反馈模块包括角度传感器，所述角度传感器设置在所述连接轴上；
所述角度传感器与所述主控模块连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接轴与所述转向节以及所述转向臂连接时均呈直角；所述转向节和所述转向臂在垂直于所述连接轴的平面上的映射呈直角。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主控模块通过CAN总线与所述液压转向控制模块通信连接；所述主控模块通过SSI接口和SSI信号线与所述转向角度测量反馈模块通信连接。
另一方面，本发明提供一种适用于如上任一所述的自动导引车转向控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法的步骤包括：
S1、主控模块向液压转向控制模块下发控制指令；
S2、所述液压转向控制模块接收所述控制指令并处理，根据指令内容控制车轮进行转动；
S3、转向角度测量反馈模块测量车轮的实际转动信息，并将实际转动信息传输给所述主控模块；
S4、所述主控模块对接收的所述实际转动信息进行处理，并与S1控制指令中的转动目标值进行比较，判断两者的差值是否在误差阈值范围内；
S5、若差值在误差阈值范围内，则本次转向结束；若差值不在误差阈值范围内，则所述主控模块以所述差值为转动目标值回到S1重新下发控制指令。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转向角度测量反馈模块选用非接触式角度传感器进行车轮实际转动信息的测量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，S4中所述主控模块对实际转动信息的处理包括实际角度计算；
实际角度计算的公式为：
实际旋转角度＝(实际读取脉冲数*a*360)/2b，其中，a为圈数，b为分辨率。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：本发明的控制结构简单有效，能够显著减轻导引车自重；车轮转动控制结构与车轮实际转动角度的测量和反馈，能够对实际转动情况进行实时的纠正和微调，保证车轮转动的精度和准确性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制系统组成框图；
图2是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制方法流程图；
图3是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制系统结构示意图。
其中，图中：
1、主控模块；2、液压站；3、第一转向节；4、第一角度编码器；5、第一转向臂；6、第一转向油缸；7、第二转向油缸；8、转向桥；9、第二转向臂；10、第二角度编码器；11、第二转向节。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
图1是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制系统组成框图。图2是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制方法流程图。如图1和图2所示，自动导引车的转向控制系统包括液压转向控制模块、主控模块、转向角度测量反馈模块和供电模块。
主控模块通过下发转向角度指令到液压转向控制模块，液压转向控制模块收到转向指令控制油缸伸长量/缩短量，从而控制两侧转向节的转动角度从而实现两轮的转角控制，转向角度测量反馈模块测量两轮转角并实时上传给主控模块。主控模块通过转向角度测量反馈模块测量的角度值实时检测并调整实际转向角度。供电模块给其他模块提供直流电压，使其正常工作。
液压转向控制模块包括转向桥8，转向桥8的两端分别安装有转向角度测量反馈模块，转向角度测量反馈模块与主控模块连接，实时将车轮的转动角度上传给主控模块。液压转向控制模块与主控模块连接，用于执行主控模块下发的转角动作，通过控制第一和第二转向油缸的伸缩状态控制两个轮子的转动。主控模块通过CAN总线与液压转向控制模块连接；主控模块通过SSI接口和SSI信号线与转向角度测量反馈模块连接。
图3是本发明一个实施例提供的自动导引车的转向控制系统结构示意图。如图3所示，转向桥8的两端分别设有第一转向节3和第二转向节11，第一转向节3与第一转向臂5的一端呈90度固定连接，第二转向节11与第二转向臂9的一端呈90度固定连接(该90度是相对于与转向节和转向臂所在面均平行的一个面而言的)。第一转向臂5的另一端与第一转向油缸6的活塞杆的端部活动连接，第二转向臂9的另一端与第二转向油缸7的活塞杆的端部活动连接。第一转向油缸6和第二转向油缸7分别与液压站2以及主控模块1连接。液压站2为两个油缸提供用于产生动力的液压油，主控模块1用于发送控制信号并通过电机控制液压油缸的伸缩动作。
两个转向节、两根转向臂和两组液压油缸组成了液压转向控制模块。
转向节和对应的转向臂分设在转向桥8的两侧，转向节和转向臂通过贯穿转向桥8设置的连接轴连接。连接轴与转向节和转向臂的连接均为固定的垂直连接，且该连接轴垂直于上面所述的与转向节和转向臂所在面均平行的面。转向节与车轮连接，当油缸带动转向臂、转向节运动时，车轮随之运动，实现对车轮转动的控制。主控模块通过CAN总线与液压转向控制模块进行通讯，通过主控模块下发转动角度指令到液压转向控制模块，液压转向控制模块接收转动指令，控制液压缸的伸长量/缩短量，通过转向臂、转向节带动两轮转动。
连接轴包括用于连接第一转向节和第一转向臂的第一连接轴以及用于连接第二转向节和第二转向臂的第二连接轴。第一连接轴上套设有第一角度编码器4，第二连接轴上套设有第二角度编码器10。第一角度编码器4和第二角度编码器10分别与主控模块1连接。角度编码器用于测量连接轴的转动角度，并将测量的角度值实时上传给主控模块1。
两个角度编码器组成了转向角度测量反馈模块。角度编码器也可以是其他角度传感器。本申请选用德国cnnovo非接触式高精度角度传感器型号：RSM-2832-214-141-432，分辨率16位，独立线性度高达±0.03％，满足工程实际测量需求，实际测量过程中，角度传感器通过SSI接口输出脉冲数到主控系统进而解算旋转角度。
主控模块包括指令下发单元和数据采集单元。其中，数据采集单元通过SSI接口读取角度编码器测量的数据，并进行实际角度计算，实际旋转角度＝(实际读取脉冲数*a*360)/2b，其中，a为圈数，b为分辨率。。主控模块通过角度编码器反馈的实际转动角度与下发的转动角度目标值进行比较，如果角度差值大于设定的误差阈值，则主控模块再次发送转向微调执行指令，以使车轮的转动角度达到要求。转向微调执行指令可以是以角度差值为转动目标值重新向液压转向控制模块发送控制指令，重新控制车轮转动并测量比较；也可以仅发送控制指令进行车轮转动的微调，不再重新测量实际转动角度以及比较是否转动达标。误差阈值的范围根据实际需要进行选择，本申请选择-2％～2％。
本发明主控模块控制液压转向模块带动两轮转动一定角度，通过接收并解算角度编码器测量的数据，从而可以实时确认液压转向模块控制车轮转动角度的准确性并可进行转向姿态的调整，提高了转角控制的精度和可重复性。
以上对本申请实施例所提供的一种自动导引车转向控制系统及其控制方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
主控模块，用于向液压转向控制模块下发转向指令，以及接收转向角度测量反馈模块反馈回来的数据并进行角度计算，判断车轮转向是否满足要求，在不满足要求时做出转向调整；
液压转向控制模块，用于根据主控模块的转向指令控制车轮进行转动；
转向角度测量反馈模块，用于测量车轮的实际转动数据并反馈给主控模块。
2.根据权利要求1所述的自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述液压转向控制模块包括转向桥，所述转向桥的两端分别设有第一转向机构和第二转向机构，所述第一转向机构和所述第二转向机构结构相同且互为镜像；
所述第一转向机构和所述第二转向机构均包括转向节、转向臂和液压油缸；所述转向节的一端与车轮连接，另一端与转向臂的一端固定连接；所述转向臂的另一端与液压油缸的活塞杆端部连接；
所述液压油缸通过电机与所述主控模块连接；所述液压油缸与用于提供液压动力的液压站连接。
3.根据权利要求3所述的自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述转向节和所述转向臂分设在所述转向桥的两侧；贯穿所述转向桥设有连接轴，所述连接轴的两端分别与所述转向节和所述转向臂固定连接。
4.根据权利要求3所述的自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述转向角度测量反馈模块包括角度传感器，所述角度传感器设置在所述连接轴上；
所述角度传感器与所述主控模块连接。
5.根据权利要求3所述的自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述连接轴与所述转向节以及所述转向臂连接时均呈直角；所述转向节和所述转向臂在垂直于所述连接轴的平面上的映射呈直角。
6.根据权利要求1所述的自动导引车转向控制系统，其特征在于，所述主控模块通过CAN总线与所述液压转向控制模块通信连接；所述主控模块通过SSI接口和SSI信号线与所述转向角度测量反馈模块通信连接。
7.一种适用于如权利要求1-6任一所述的自动导引车转向控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法的步骤包括：
S1、主控模块向液压转向控制模块下发控制指令；
S2、所述液压转向控制模块接收所述控制指令并处理，根据指令内容控制车轮进行转动；
S3、转向角度测量反馈模块测量车轮的实际转动信息，并将实际转动信息传输给所述主控模块；
S4、所述主控模块对接收的所述实际转动信息进行处理，并与S1控制指令中的转动目标值进行比较，判断两者的差值是否在误差阈值范围内；
S5、若差值在误差阈值范围内，则本次转向结束；若差值不在误差阈值范围内，则所述主控模块以所述差值为转动目标值回到S1重新下发控制指令。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，S4中所述主控模块对实际转动信息的处理包括实际角度计算；
实际角度计算的公式为：
实际旋转角度＝(实际读取脉冲数*a*360)/2b，其中，a为圈数，b为分辨率。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述转向角度测量反馈模块选用非接触式角度传感器进行车轮实际转动信息的测量。
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