CN116749948A - 一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于自动化小车控制技术领域，提供了一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，包括以下步骤：步骤一：构建由寻迹传感器组成的麦克纳姆轮小车车身姿态检测模型，用于检测在某一具体工况处停车时车身姿态是否发生倾斜；步骤二：构建麦克纳姆轮小车车身姿态矫正运动模型；步骤三：进行麦克纳姆轮小车车身矫正控制。本发明为使用麦克纳姆轮的小车在某工况具体位置停靠时车身出现倾斜的问题提供了一种车身调整方法，相比于没有经过车身姿态调整的麦克纳姆轮小车来说，调整后的车身姿态水平度更好，保证了麦克纳姆轮小车自动化作业安全、准确的运行。

Description

一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法

技术领域

本发明涉及自动化小车控制技术领域，特别涉及一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法。

背景技术

随着人们在各个场合下对麦克纳姆轮小车的需求量逐渐增大，移动灵活方便的麦克纳姆轮小车越来越被人们所需要，尤其在工作环境狭小的仓储物流行业和制造业上，麦克纳姆轮小车不仅具有前后直行的功能，还具有左右直行的能力，但由于麦克纳姆轮小车在直行时的姿态控制能力较差，当小车在指定工况处停靠时车身会出现倾斜的现象，这可能会导致物料或小车损坏，甚至可能会造成工作人员受伤，由此可见仅装配麦克纳姆轮的小车并不能满足自动化作业时准确性和安全性的需求。

综上可知，现有麦克纳姆轮小车在实际使用上显然存在不便与缺陷，因此，目前急需一种安全准确的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法。

发明内容

针对上述麦克纳姆轮小车的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，来达到小车在指定工况处停车时车身姿态不会倾斜的目的，以此来增加小车作业时的准确率和安全性，推动麦克纳姆轮小车在自动化作业上的发展。

为实现上述目的，本发明提供一种基于麦克纳姆轮的小车停靠姿态调整方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：构建由寻迹传感器组成的麦克纳姆轮小车车身姿态检测模型，用于检测在某一具体工况处停车时车身姿态是否发生倾斜；

步骤二：构建麦克纳姆轮小车车身姿态矫正运动模型；

步骤三：进行麦克纳姆轮小车车身矫正控制。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤一中麦克纳姆轮小车车身姿态检测模型包括：车身姿态检测系统和小车控制系统，车身姿态检测系统由五个寻迹传感器组成，五个寻迹传感器的摆放位置为小车横中心线的2个端点处和竖中心线的2个端点处以及小车的中心处，控制系统接收车身姿态检测系统输出的数字信号判断小车停靠时车身是否存在倾斜，其构建方式如下，根据小车的移动方向，可分为四种情况讨论。

第一种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带，在左移过程中通过安装在小车中心的寻迹传感器使小车在寻迹带处停止，通过安装在小车的竖中心线前后两端的寻迹传感器对车身姿态进行检测，三个寻迹传感器在同一直线上，其检测方式为三个寻迹传感器在小车左移过程中会持续输出数字信号，当传感器检测到寻迹带时，传感器输出数字信号“1”，未检测到寻迹带时，传感器输出数字信号“0”，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的竖中心线前端的传感器已检测到寻迹带，小车的竖中心线后端的传感器未检测到寻迹带，则车身左倾；若小车的竖中心线前端的传感器未检测到寻迹带，小车的竖中心线后端的传感器已检测到寻迹带，则车身右倾。

第二种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的竖中心线前端的传感器已检测到寻迹带，小车的竖中心线后端的传感器未检测到寻迹带，则车身右倾，反之，则车身左倾。

第三种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前移动到达某一“横”型摆放的固定寻迹带，在前移过程中通过安装在小车中心的寻迹传感器使小车在寻迹带处停车，通过安装在小车的横中心线左右两端的寻迹传感器对车身姿态进行检测，三个寻迹传感器在同一直线上，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的横中心线左端的传感器已检测到寻迹带，小车的横中心线右端的传感器未检测到寻迹带，则车身右倾，反之，则车身左倾。

第四种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向后移动到达某一“横”型摆放的固定寻迹带，小车后移的过程中，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的横中心线左端的传感器已检测到寻迹带，小车的横中心线右端的传感器未检测到寻迹带，则车身左倾，反之，则车身右倾。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤二中麦克纳姆轮小车车身姿态矫正运动模型构建如下：

在作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车前进、后退、左移或右移到达某一固定寻迹带，由车身姿态检测模型检测到车身存在倾斜，小车开始姿态调整，姿态矫正模型包括：由5个寻迹传感器组成的车身姿态检测系统、由麦克纳姆轮和电机组成的底盘运动系统和由STM32控制板构成的控制系统；控制系统控制车身姿态检测系统和底盘运动系统，当车身存在左倾或右倾时，控制系统控制底盘运动系统顺时针或逆时针旋转调整车身，同时控制系统控制车身姿态检测系统实时检测车身是否调正，从而完成麦克纳姆轮小车的车身调整。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤三中麦克纳姆轮小车车身矫正控制步骤如下，根据小车的移动方向和车身倾斜情况，可分为四种情况讨论。

第一种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左或向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在左倾，则车身姿态矫正运动模型开始车身矫正：

第一步：控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转，同时控制系统接收小车的竖中心线的前端和后端的传感器输出的数字信号；

第二步：小车控制系统判断小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号是否同时为“1”；

第三步：若小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号同时为“1”，则说明车身已经调正，则控制系统控制底盘运动系统停止顺时针旋转，同时控制系统不再接收传感器输出的数字信号，若小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号不同时为“1”，则重复第一步和第二步，直到传感器输出的数字信号同时为“1”时停止矫正。

第二种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左或向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在右倾，车身姿态矫正运动模型开始车身矫正，车身矫正步骤与小车向左或向右移动到达某一固定寻迹带时车身存在左倾的矫正步骤相同，只需将第一步中控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转改为控制其逆时针旋转即可。

第三种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前进或向后退到达某一“横”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在左倾，车身姿态矫正运动模型开始车身矫正：

第一步：控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转，同时控制系统接收小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号；

第二步：小车控制系统判断小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号是否同时为“1”；

第三步：若小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号同时为“1”，则说明车身调正，控制系统控制底盘运动系统停止顺时针旋转，同时控制系统不在接收传感器输出的数字信号，若小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号不同时为“1”，则重复第一步和第二步，直到小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号同时为“1”停止矫正。

第四种：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前进或向后退到达某一“横”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测系统检测到车身存在右倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正，车身矫正步骤与小车向前进或向后退到达某一固定寻迹带时车身存在左倾的矫正步骤相同，只需将第一步中控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转改为控制其逆时针旋转即刻。

本发明提出了一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，提高了麦克纳姆轮小车在左右移动和上下移动到某一固定位置处停靠时的准确性，增加了麦克纳姆轮小车在完成具体工况时的准确性和安全性，使麦克纳姆轮小车在仓储物流和加工制造等自动化行业的使用得到了更有效的控制。

附图说明

图1为装配有寻迹传感器的麦克纳姆轮小车的轴测图；

图2为装配有寻迹传感器的麦克纳姆轮小车的俯视图；

图3为装配有寻迹传感器的麦克纳姆轮小车的仰视图；

图4为装配有寻迹传感器的麦克纳姆轮小车的主视图；

图5为装配有寻迹传感器的麦克纳姆轮小车的左视图；

图6为小车向左移动到某一固定寻迹带的过程中车身左倾的示意图；

图7为小车左移动到某一固定寻迹带时车身左倾图；

图8为小车左移动到某一固定位置的过程中控制系统判断车身倾斜方向的程序示意图；

图9为小车左移动到某一固定位置时车身左倾时调整车身的程序示意图；

图10为摘要附图。

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。

参见图1和图6，本发明提供了一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，本发明的方法实现需要包含：麦克纳姆轮1、角码2、欧标2020铝型材3、电机4、小车的横中心线左端寻迹传感器5、小车的竖中心线后端寻迹传感器6、小车中心寻迹传感器7、小车的竖中心线前端寻迹传感器8、电机支座9、小车的横中心线右端寻迹传感器10、寻迹传感器支架11和寻迹带12等主要部件。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤一中构建由寻迹传感器组成的麦克纳姆轮小车车身姿态检测模型的方式如下：

如图6和图7所示，麦克纳姆轮小车向左移动到达某一固定寻迹带12，在左移过程中通过安装在小车中心的寻迹传感器7使小车在寻迹带12处停止，小车的竖中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6对车身姿态进行检测，三个寻迹传感器在同一直线上，小车中心的传感器7检测到寻迹带12时，小车的竖中心线前端寻迹传感器8已检测到寻迹带12，小车的竖中心线后端寻迹传感器6未检测到寻迹带12，车身姿态检测系统判定小车车身左倾，流程图参见图8。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤二中构建麦克纳姆轮小车车身姿态矫正运动模型构建如下：

在作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车左移到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带12，车身姿态检测模型检测到车身存在左倾，小车开始姿态调整，姿态调整模型包括：车身姿态检测系统、麦克纳姆轮和电机组成的底盘运动系统和由STM32控制板构成的控制系统，控制系统控制车身姿态检测系统和底盘运动系统，由于车身存在左倾，控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转调整车身，同时控制系统控制车身姿态检测系统实时检测车身是否调正，从而完成麦克纳姆轮小车的车身调整。

根据本发明的基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，所述步骤三中进行麦克纳姆轮小车车身矫正控制步骤如下：

作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左移动到达固定寻迹带12时，车身存在左倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正，流程图参见图9：

第一步：控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转，同时控制系统接收小车的竖中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6输出的数字信号；

第二步：小车控制系统判断小车的竖的中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6输出的数字信号是否同时为“1”；

第三步：若小车的竖中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6输出的数字信号同时为“1”，则说明车身调正，控制系统控制底盘运动系统停止旋转，同时控制系统不在接收传感器输出的数字信号，若小车的竖中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6输出的数字信号不同时为“1”，则重复第一步和第二步，直到小车的竖中心线前端寻迹传感器8和小车的竖中心线后端寻迹传感器6输出的数字信号同时为“1”，车身姿态调整结束。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建由寻迹传感器组成的麦克纳姆轮小车车身姿态检测模型，用于检测在某一具体工况处停车时车身姿态是否发生倾斜；

步骤二：构建麦克纳姆轮小车车身姿态矫正运动模型；

步骤三：进行麦克纳姆轮小车车身矫正控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，其特征在于，所述车身姿态检测模型包括：车身姿态检测系统和小车控制系统，车身姿态检测系统由五个寻迹传感器组成，五个寻迹传感器的摆放位置为小车横中心线的2个端点处和竖中心线的2个端点处以及小车的中心处，控制系统控制车身姿态检测系统判断小车停靠时车身是否存在倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，其特征在于，其车身姿态检测模型判断小车停靠时车身是否存在倾斜的方式为：

第一种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带处，在左移过程中通过安装在小车中心的寻迹传感器使小车在寻迹带处停车，通过安装在小车的竖中心线前后两端的寻迹传感器对车身姿态进行检测，三个寻迹传感器在同一直线上，其检测方式为三个寻迹传感器在小车左移过程中会持续输出数字信号，当传感器检测到寻迹带时，传感器输出数字信号“1”，未检测到寻迹带时，传感器输出数字信号“0”，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的竖中心线前端的传感器已检测到寻迹带，小车的竖中心线后端的传感器未检测到寻迹带，则车身左倾；若小车的竖中心线前端的传感器未检测到寻迹带，小车的竖中心线后端的传感器已检测到寻迹带，则车身右倾；

第二种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带处，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车前侧的传感器已检测到寻迹带，小车后侧的传感器未检测到寻迹带，则车身右倾，反之，则车身左倾；

第三种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前移动到达某一“横”型摆放的固定寻迹带处，在前移过程中通过安装在小车中心的寻迹传感器使小车在寻迹带处停车，通过安装在小车的横中心线左右两端的寻迹传感器对车身姿态进行检测，三个寻迹传感器在同一直线上，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的横中心线左端的传感器已检测到寻迹带，小车的横中心线右端的传感器未检测到寻迹带，则车身右倾，反之，则车身左倾；

第四种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向后移动到达某一“横”型摆放的固定寻迹带处，小车后移的过程中，当小车中心的传感器检测到寻迹带时，小车停车，当小车停止移动时，若小车的横中心线左端的传感器已检测到寻迹带，小车的横中心线右端的传感器未检测到寻迹带，则车身左倾，反之，则车身右倾。

4.根据权利要求1所述的一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，其特征在于，步骤二中姿态矫正模型的构建方式为：5个寻迹传感器组成车身姿态检测系统，麦克纳姆轮和电机组成底盘运动系统，STM32控制板构成控制系统，三个系统构成姿态矫正模型，控制系统控制车身姿态检测系统和底盘运动系统，当车身存在左倾或右倾时，控制系统控制底盘运动系统顺时针或逆时针旋转调整车身，同时控制系统控制车身姿态检测系统实时检测车身是否调正，从而完成麦克纳姆轮小车的车身调整。

5.根据权利要求1所述的一种基于寻迹传感器的麦克纳姆轮小车停靠姿态调整方法，其特征在于，步骤3中姿态矫正的方式为：

第一种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左或向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在左倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正；第一步：控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转，同时控制系统接收小车的竖中心线的前端和后端传感器输出的数字信号；第二步：小车控制系统判断小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号是否同时为“1”；第三步：若小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号同时为“1”，则说明车身已经调正，控制系统控制底盘运动系统停止顺时针旋转，同时控制系统不在接收传感器输出的数字信号，若小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号不同时为“1”，则重复第一步和第二步，直到小车的竖中心线前端和后端的传感器输出的数字信号同时为“1”时停止；

第二种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向左或向右移动到达某一“竖”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在右倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正，车身矫正步骤与小车向左或向右移动到达某一固定寻迹带时车身存在左倾的矫正步骤相同，只需将第一步中的控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转改为控制系统控制底盘运动系统逆时针旋转即可；

第三种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前进或向后退到达某一“横”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在左倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正；第一步：控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转，同时控制系统接收小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号；第二步：小车控制系统判断小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号是否同时为“1”；第三步：若小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号同时为“1”，则说明车身调正，控制系统控制底盘运动系统停止顺时针旋转，同时控制系统不在接收传感器输出的数字信号，若小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号不同时为“1”，则重复第一步和第二步，直到小车的横中心线左端和右端的传感器输出的数字信号同时为“1”为止；

第四种工况：作业的某一时刻，麦克纳姆轮小车向前进或向后退到达某一“横”型摆放的固定寻迹带时，若车身姿态检测模型检测到车身存在右倾，姿态矫正运动模型开始车身矫正，车身矫正步骤与小车向前进或向后退到达某一固定寻迹带时车身存在左倾的矫正步骤相同，只需将第一步中的控制系统控制底盘运动系统顺时针旋转改为控制系统控制底盘运动系统逆时针旋转即刻。