CN202676174U

CN202676174U - 动力平板运输车精确对接控制系统

Info

Publication number: CN202676174U
Application number: CN 201220210483
Authority: CN
Inventors: 宋端坡; 齐越; 曹新杰; 沈亮; 李春涛; 曹辉杰
Original assignee: Suzhou Dafang Special Vehicle Co Ltd
Current assignee: Suzhou Dafang Special Vehicle Co Ltd
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-05-11

Abstract

本实用新型涉及一种动力平板运输车精确对接控制系统，其特征在于：包括用于对车辆对中偏差位置的视觉信号采集、对偏差量处理计算的视觉对中处理模块；对处理计算后的车辆路线进行规划的自动导航、驾驶模块；驱动车辆对位偏差调整的操纵控制模块，所述的视觉对中处理模块、自动导航、驾驶模块以及操纵控制模块通过CAN总线连接。本实用新型可以在对原平板车的动力、液压及控制系统进行升级改造，并辅以自主导航、自动驾驶及自动对中等先进手段，实现活动部件与固定部件之间的精确对接。有效的提升自动化水平，缩减转场时间，减少基础设施配套建设。

Description

动力平板运输车精确对接控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种动力平板运输车精确对接控制系统。

背景技术

平板车是一种多输入多输出、行走桥和转向机构分布式布置、功能复杂的“机-电-液”一体化地面车辆。动力平板运输车具有平台平升平降及平台升降时自动调平功能及直行、斜行、横行、八字转向和原地中心回转、摆转等功能，广泛应用于船舶制造、钢铁冶炼、矿业生产、建筑等行业。

普通的平板车不具备自主导航功能，车辆的操控完全依赖人员的操控技术，非常不利于运件分段的精确对接，通过指挥员人眼目测的方式对点精度无法保证，这将给需要精确对接任务的完成造成巨大困难，导航与驾驶方式的改变可从根本上提高精确对位的调整效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种动力平板运输车精确对接控制系统，以动力平板运输车（简称平板车）为承载平台，不仅要实现特种运件的运输，更为关键的是实现运件分段的精确对接，即要求车辆在靠近目标的一定范围内能实现精确的姿态调整和精准的运动控制。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种动力平板运输车精确对接控制系统，其特征在于：包括用于对车辆对中偏差位置的视觉信号采集、对偏差量处理计算的视觉对中处理模块；对处理计算后的车辆路线进行规划的自动导航、驾驶模块；驱动车辆对位偏差调整的操纵控制模块，所述的视觉对中处理模块、自动导航、驾驶模块以及操纵控制模块通过CAN总线连接。

优选地，所述的自动导航、驾驶模块包括中央控制系统、平板车辆系统以及路标系统，并且位于同一无线网络内。

进一步优选地，所述的平板车辆系统包括根据车辆实际位置规划车辆调整路径的路径规划模块；检测、推算车辆实际位置的导航模块，并且所述的路径规划模块、导航模块位于同一CAN网络内。

进一步优选地，所述的导航模块包括视觉导航部分、激光雷达部分以及前向定位部分。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

本实用新型可以在对原平板车的动力、液压及控制系统进行升级改造，并辅以自主导航、自动驾驶及自动对中等先进手段，实现活动部件与固定部件之间的精确对接；有效的提升自动化水平，缩减转场时间，减少基础设施配套建设。

附图说明

附图1为固定部件与活动部件相对方位关系图；

附图2为自主导航与自动驾驶系统各模块相互关系结构图；

附图3为视觉对中处理模块原理图；

附图4为场区设置规划图；

附图5为初始定位示意图；

附图6为调整运载车位置示意图；

附图7为开始曲线段导航示意图；

附图8为结束曲线段导航示意图。

其中：1、固定部件；2、活动部件；3、基准销；4、固定台耳板；5、摄像机；6、固定平台；7、平板车；8、标杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

一种动力平板运输车精确对接控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

（1）、设置参照物：在大地上设置固定部件1，在平板运输车的承载平台上设置活动部件2；

（2）、确定固定部件1与活动部件2的位置关系：设固定部件1处于直角空间坐标系O（X,Y,Z），活动部件处于直角空间坐标系o（x，y，z），对直角空间坐标系O（X,Y,Z）与o（x，y，z）的位置关系进行判断；

（3）、调整固定部件1与活动部件2的对位关系：当o（x，y，z）直角空间坐标系O（X,Y,Z）与o（x，y，z）的位置关系相匹配时，固定部件1与活动部件2对位完成；当直角空间坐标系O（X,Y,Z）与o（x，y，z）的位置关系偏差，则计算方位误差，并将其传递到承载动力平台的控制系统，由控制系统根据误差大小以及本系统的系统响应特性，输出相应的调节控制量，来调整承载平台的姿态，使的方位偏差朝着减小的方向发展，直到满足对位所需要的误差精度。此外，当直角空间坐标系O（X,Y,Z）与o（x，y，z）的位置关系偏差时，对平板运输车的对中轨迹进行规划，平板运输车的调整根据规划的轨迹执行。

在本实施例中，上述方法可通过动力平板运输车精确对接控制系统实现，其包括：视觉对中处理模块；自动导航、驾驶模块；操纵控制模块，三者通过CAN总线连接。自动导航、驾驶模块属于规划层，操纵控制模块属于执行层。

视觉对中处理模块：负责对视觉信号的采集与处理计算,进而得到车体相对于对接目标的纵、横向位移偏差。视觉对中处理模块利用计算机视觉技术通过检测对接过程中基准销3（活动部件2）与固定台耳板4（固定部件1）之间的相对位置，如图3所示。

自动导航、驾驶模块包括中央控制系统、平板车辆系统、路标系统，上述3个系统处于同一个无线网络内，如图2所示；其中：平板车辆系统包括：

导航模块：包括视觉导航部分、激光雷达部分以及前向定位部分，激光雷达部分起到路标的感知作用，实时检测车辆的横向位移与航向角相对理想位姿的偏差，激光雷达×2，通过ICP算法对激光雷达传感器在不同时刻获得的原始测量数据进行数据匹配，以计算平板车位置和航向角的变化，使用扩展卡尔曼滤波算法进行优化，使用递归的方法估计过程中的状态，以获取控制精度；前向定位部分，与视觉对中处理模块配合为对接提供高精度的纵向及横向的两维辅助信息，保证自动对中精度；

路径规划模块：路径规划模块根据导航模块得到的车辆位姿信息，依照一定的算法计算出方向盘的目标转角和车辆的目标速度，以保证车辆按照预定的路线行驶；

路径规划方法如：如图4所示，平板车7平台前后两端各安装一台激光雷达，平板车7的单侧沿直线等间隔放置直径为Φ110mm 的白色塑料圆柱标杆8（做为人工路标，专门用于为平板车定位提供方便），标杆8间距为5m。当激光雷达测量距离为8m 时，为确保每帧数据中至少能够获得两个路标的观测，使激光雷达与标杆8所在直线之间距离约为6m，并以此规划一条行驶路径。为了达到对准的目的，在平板车前方放置一个静止参照物模拟目标点，为两个单点激光测距传感器提供观测。

操纵控制模块：主要负责车辆的运行控制，如加速、减速、制动、转向等，它接收由路径规划模块发来的控制命令，依照该命令执行一定的动作，输出发送至变量泵，驱动执行单元变量马达和油缸控制车辆的行驶。

在已有的平板车基础上进行电气改造，安装车载传感器、DSP 和嵌入式工控机，对车辆进行自主控制，即可实现无人驾驶。

举例：

1、初始定位：

根据某侧靠前安装的激光雷达，检测到环境中的两个路标B1 和B2，对车辆进行初始定位，为便于区别初始位置附近的路标，将B1 和B2 之间的距离设为4m，如图5所示；

2、车辆初始位置调整：

当车辆中心位置在路标队列和初始规划的直线段之间时，为了防止导航过程中车辆撞到路标，同时为了简化路径规划，车辆沿垂直于路标队列的方向，远离路标队列，当到达一定的区域后，停止运动，如图6所示；

3、曲线段路径规划：

将路径分成两部分，离终点近的一部分（30m）使用直线段，而离车辆当前位置近的一端使用曲线段，根据车辆当前位置和直线段的端点，利用回旋曲线规划曲线段的路径，如图7、8所示；

4、直线段导航：

5、自动对中：

自动对中在“视觉对中处理模块”模块的作用下完成。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种动力平板运输车精确对接控制系统，其特征在于：包括用于对车辆对中偏差位置的视觉信号采集、对偏差量处理计算的视觉对中处理模块；对处理计算后的车辆路线进行规划的自动导航、驾驶模块；驱动车辆对位偏差调整的操纵控制模块，所述的视觉对中处理模块、自动导航、驾驶模块以及操纵控制模块通过CAN总线连接。

2.根据权利要求1所述的动力平板运输车精确对接控制系统，其特征在于：所述的自动导航、驾驶模块包括中央控制系统、平板车辆系统以及路标系统，并且位于同一无线网络内。