CN202404447U - 基于rfid技术的自动导引车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于RFID技术的自动导引车，包括车体、车轮、驱动装置、位姿传感器、避障装置、蓄电池、控制装置、RFID读取单元；所述RFID读取单元包括天线L1、读写控制器U1、单片机U2、CAN总线生成单元U3、数据接口JP1。本实用新型将RFID电子标签用于自动导引车进行行走定位，能准确读取电子标签信息，并能将数据转换成CAN总线标准，发送给导向控制器，从而实现了RFID位置标识、信息读取完全非接触，没有条码读取器扫描光线易受障碍物阻挡、条码易受污染等缺点，具备极强的抗干扰能力。

Description

基于RFID技术的自动导引车

技术领域

本实用新型涉及一种采用RFID(Radio Frequency IDentification)也称电子标签技术的自动导引车，简称AGV(Automatic Guided Vehicle)车。

背景技术

自动导引车在自动行走过程中，需要确定车辆到达的具体位置，以及在该位置应该执行的指令。简单的可以通过光电开关、行程开关等开关量检测方法，但开关量缺少足够的信息，不能表达详细的位置信息。现在自动导引车基本都是通过条码扫描的方式，读取位置的条码信息来确定具体位置。条码读取器需要发出一束红外光线，照到条码标签上，通过读取反射光信号，识别条码标签信息。这就要求两者之间不能有障碍，以免阻挡光线。另外，条码是印刷或打印在纸质介质上的，容易起皱或破损，造成读取信息出错。

RFID技术是一种非接触信息读取技术，无源RFID系统由无源电子标签和读写器组成。读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码，获得电子标签的身份标识(ID)，而每一个电子标签的ID都是唯一的。

发明内容

本实用新型目的是提供一种基于RFID技术的自动导引车，其将RFID电子标签用于自动导引车进行行走定位，能准确读取电子标签信息，并能将数据转换成CAN总线标准，发送给导向控制器。

本实用新型的技术解决方案是：

一种基于RFID技术的自动导引车，包括车体1、车轮10、驱动装置2、位姿传感器4、避障装置9、蓄电池3和控制装置，其特殊之处是，还包括RFID读取单元6；所述RFID读取单元包括天线L1、读写控制器U1、单片机U2、CAN总线生成单元U3、数据接口JP1；所述天线L1根据读写控制器的控制实现与电子芯片耦合，其输出载波信号送入读写控制器；所述读写控制器对包含电子标签ID数据的载波信号进行解调和解码后送入CAN总线生成单元；所述CAN总线生成单元将电子标签ID数据转化成CAN总线数据后通过数据接口JP1送往控制装置。

上述驱动装置2包括转向架23、两个驱动轮20、两个动力装置22和两个传动装置21；所述转向架23安装在车体下底面中部且能绕垂直轴自由转动；所述两个驱动轮20的轴位于同一轴线上且相互独立设置在转向架23的左右两侧；所述动力装置包括直流电机和减速箱，所述传动装置设置在减速箱输出轴和驱动轮轴之间用于传递动力；为链条传动或齿轮传动；其中一个动力装置安装在转向架的前方，其通过一个传动装置驱动左侧驱动轮，另一个动力装置安装在转向架的后方，其通过另一个传动装置驱动右侧驱动轮。

上述传动装置为链条传动或齿轮传动。

上述位姿传感器安装在转向架底面，其与导向控制器电连接。

上述控制装置包括安装在车体上且与驱动装置电连接的导向控制器、安装在车体底面前部且与导向控制器电连接的RFID读取单元、用于导向控制器设置且与计算机无线连接的手持盒。

上述避障装置是设置在车体前端部的红外线或超声波雷达，其与导向控制器电连接。

上述车体和车轮为通用手推车。

上述自动导引车还可包括声光报警器，所述声光报警器包括与手持盒电连接的音乐播放器和闪烁警灯。

本实用新型的优点：

1、本实用新型能准确读取电子芯片信息，并能将数据转换成CAN总线标准，发送给导向控制器。

2、本实用新型实现了RFID位置标识，信息读取完全非接触，没有条码读取器扫描光线易受障碍物阻挡、条码易受污染等缺点，具备极强的抗干扰能力。

3、本实用新型自动导引车是在通用手推车的基础上改造的，车架造价低廉，外形尺寸标准，满足工业场合需求。

4、本实用新型设计的驱动装置，通过左右两个驱动轮的转速差实现左转或右转。左转通过右轮停转或减速实现，右转通过左轮停转或减速实现。驱动装置由链条传动，简单可靠。

5、本实用新型设计了手持盒，除能自动控制自动导引车行走外，还能实现手动控制车辆前行、后退、左转、右转、停止等功能。在非预设线路上载重行走时，非常有用，可以大大降低操作者人工推重车的劳动强度。

6、本实用新型通过TCP/IP实现了计算机远程遥控功能，操作者可以在机房观察自动导引车的运行装态，通过输入指令和编辑信息，遥控自动导引车自动行走路线和启停动作。

7、本实用新型将车用倒车雷达应用到自动导引车避障系统，即可靠又廉价。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的RFID电路简图；

其中：1-车体，2-驱动装置，3-蓄电池及充电装置，4-位姿传感器，5-导向控制器，6-RFID读取单元，7-手持盒，8-声光报警器，9-避障装置，10-被动轮，20-主动轮，21-传动装置，22-动力装置，23-转动架。

具体实施方式

本实用新型自动导引车，包括车体1、车轮10、驱动装置2、位姿传感器4、避障装置9、蓄电池3、控制装置和RFID读取单元6。

车体由车架、相应的机械电气机构、外观件等部分组成。车架在通用手推车的基础上改造，降低了制造成本。车体底面用于固定机电装置和控制电气装置。

驱动装置是自动导引车行走的执行机构，包括转向架23、两个驱动轮20、两个动力装置22和两个传动装置21、制动器、；转向架23安装在车体下底面中部且能绕垂直轴自由转动；两个驱动轮20的轴位于同一轴线上且相互独立设置在转向架23的左右两侧；动力装置包括直流电机和减速箱，传动装置设置在减速箱输出轴和驱动轮轴之间用于传递动力；其中一个动力装置安装在转向架的前方，其通过一个传动装置驱动左侧驱动轮，另一个动力装置安装在转向架的后方，其通过另一个传动装置驱动右侧驱动轮。传动装置为链条传动或齿轮传动，优选链条传动。

位姿传感装置主要是为了从自动导引车的当前环境中，获得车的位置与方向信息，自动导引车采用光电检测技术的位姿传感装置，主要由光电检测器和辅助装置组成。也可以采用电磁感应技术的位姿传感装置，主要是安装在转向架底面的一对探头(即感应线圈)和比较/放大电路等组成，其与导向控制器电连接。

RFID读取单元中，U1(EM4095)芯片作为核心读写控制器，连接天线L1。当自动导引车接近电子标签时，天线L1与电子芯片耦合，电子芯片将自身的编码信息调制后发出，天线L1接收到载波信号，芯片U1对载波信号进行解调和解码，获取电子芯片ID数据。U2(单片机16F876)通过4个数字接口读取U1获得的数据，将数据打包后，送给U3(2553)转化成CAN总线数据，通过JP1送出。同时，启动U4(蜂鸣器)响一声，提示有新数据接收成功。LED0(数码管)在读写器通电后就会亮，指示设备已经启动。LED1(数码管)在数据读取过程中亮，表示正在进行数据通讯。Jprog插座用于对U2(单片机)进行编程。

自动导引车上装有红外线或超声波避障装置，其与导向控制器电连接。对避障装置的要求是：在车前急停区前识别物体，以便在此前停车或减速，或启动避让措施以及优化搬运线路。另外有些自动导引车在车架四周还设置了缓冲器，万一缓冲器撞上了障碍物仍能及时控制自动导引车停车。

蓄电池及相应的充电装置是自动导引车的动力源。自动导引车采用12V或24V直流工业蓄电池电能为动力，能保证自动导引车连续工作8小时以上。充电装置通过选择开关能直接用AC220V或AC110V电源对蓄电池进行充电。

控制装置包括安装在车体上且与驱动装置电连接的导向控制器5、安装在车体底面前部且与导向控制器电连接的RFID读取单元、用于导向控制器设置且与计算机无线连接的手持盒。导向控制器是整个导引车运动控制的核心，根据不同的制导方式，自动导引车可自动沿着敷设在地下的导线或地面的反光带甚至是任意指定的路线运行。导向控制器接收手持盒指令，检测位姿信息、RFID信号和超声信号，实现自动跟踪导引标识、交叉路口选择方向、遇到障碍安全停止和执行手动直行、转弯、停止指令。控制装置还记录了RFID信息对应的控制指令。本自动导引车设计了RFID读取单元，用于读取交叉路口位置信息。读取的RFID信息传送到导向控制器，根据存储的控制指令，可以实现交叉路口自动选择路线的功能。同时，RFID信息还通过手持盒内的TCP-IP模块，传送到远程计算机中，可以获取自动导引车的位置信息。手持盒是自动导引车人机交互接口，能通过它输入控制指令和RFID信息。手持盒设计了启动、停止、手动、自动、上下左右和设置按键，能够实现驱动轮升降、自动行走、紧急停车、手动行走和RFID信息录入。

声光报警是为了警示行人有车来了和故障提示，具备可选的音乐播放和闪烁警灯。行走时播放的音乐与故障停车的音乐不同。

本实用新型的工作原理：

自动导引车主要用于自动化程度很高的无人工厂、自动化生产流水线或物流仓库等需要循环往复运输的地方。自动导引车能在预先设定任意区域内沿引导线行走，当遇到障碍物时，能自动减速、停行并报警，障碍物消失后，继续前行。遇到交叉路口或其他特殊路段，可以根据RFID标识，决定停车、左转、右转或直行。自动导引车通过左右两个驱动轮的转速差实现左转或右转。左转通过右轮停转或减速实现，同理，右转通过左轮停转或减速实现。另外，能实现手动控制和计算机远程遥控。

在预设路线上粘贴光带，光带宽度为30mm(25mm～35mm之间)。如果采用电磁导引，就在预设路线下面埋设电缆。

在交叉路线的地方，最多有3个方向的光带，为了让车辆按预定方向转弯，就要在需要转弯的地方做出标记。本实用新型自动导引车通过埋设RFID芯片，制作标记。首先将电子标签用作行走路线位置标识，埋入自动导引车行进路线的预设点或放在该点上。自动导引车导向控制器通过JP1与RFID读取器进行电气连接，给RFID读取器供电并进行数据通讯，RFID读取单元获取电子标签ID信息，从而确定到达的位置及下一步的执行指令。

自动导引车并不是要永远地循环往复，需要不定期的更改运输方向，这就要根据需要对控制器重新设定，即编程。本实用新型自动导引车通过计算机对线路进行设定，通过无线网络将指令下载到自动导引车控制器中。

除通过预先设定的程序，由无线网络指令车辆运行外，经常要对自动导引车进行临时调动或集结。本实用新型自动导引车可以通过手持盒，进入手动模式对车辆进行临时调动。

通过手持盒或人工将自动导引车调集到预设路线上。打开电源开关，按手持盒上的“启动”按键，自动导引车就能在预先设定任意区域内沿引导线行走；当遇到交叉路口，能根据标示选择路线；当遇到障碍物时，能自动减速、停行并报警，障碍物消失后，继续前行。最后能停在指定地点。

本实用新型自动导引车设计连续工作8小时，当天工作完成后，可以直接通过AC220V或AC110V(美标)电源进行充电。

首先将电子标签用作行走路线位置标识，埋入自动导引车行进路线的预设点或放在该点上。自动导引车导向控制器通过JP1与RFID读取器进行电气连接，给RFID读取器供电并进行数据通讯，RFID读取单元获取电子标签ID信息，从而确定到达的位置及下一步的执行指令。

通过计算机输入不同位置电子标签的ID值，并设定不同位置的动作指令。设定完成后，将数据下载到导向控制器中。启动自动导引车沿设定的线路自动行走，遇到电子标签后，RFID读取器蜂鸣器将响一下，说明读到了数据，导向控制器会根据设定的动作指令执行直行、左转、右转或停止指令。

Claims (7)

1.一种基于RFID技术的自动导引车，包括车体、车轮、驱动装置、位姿传感器、避障装置、蓄电池和控制装置，其特征在于：还包括RFID读取单元；所述RFID读取单元包括天线、读写控制器、单片机、CAN总线生成单元、数据接口；所述天线根据读写控制器的控制实现与电子芯片耦合，其输出载波信号送入读写控制器；所述读写控制器对包含电子标签ID数据的载波信号进行解调和解码后送入CAN总线生成单元；所述CAN总线生成单元将电子标签ID数据转化成CAN总线数据后通过数据接口送往控制装置。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：所述驱动装置包括转向架、两个驱动轮、两个动力装置和两个传动装置；所述转向架安装在车体下底面中部且能绕垂直轴自由转动；所述两个驱动轮的轴位于同一轴线上且相互独立设置在转向架的左右两侧；所述动力装置包括直流电机和减速箱，所述传动装置设置在减速箱输出轴和驱动轮轴之间用于传递动力；为链条传动或齿轮传动；其中一个动力装置安装在转向架的前方，其通过一个传动装置驱动左侧驱动轮，另一个动力装置安装在转向架的后方，其通过另一个传动装置驱动右侧驱动轮。

3.根据权利要求1或2所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：所述位姿传感器安装在转向架底面，其与导向控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：所述控制装置包括安装在车体上且与驱动装置电连接的导向控制器、安装在车体底面前部且与导向控制器电连接的RFID读取单元、用于导向控制器设置且与计算机无线连接的手持盒。

5.根据权利要求4所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：所述避障装置是设置在车体前端部的红外线或超声波雷达，其与导向控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：所述车体和车轮为通用手推车。

7.根据权利要求6所述的基于RFID技术的自动导引车，其特征在于：还包括声光报警器，所述声光报警器包括与手持盒电连接的音乐播放器和闪烁警灯。 

Images