CN207704267U - 一种智能无人搬运小车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种智能无人搬运小车控制系统，包括地面控制系统和沿环形路径行走的无人搬运小车；地面控制系统通过无线接入点通讯连接每台无人搬运小车上的车载控制系统；环形路径的外侧设有三块沿三角形排布的激光反射板；车载控制系统包括非接触式充电板、分别通讯连接工控机的无线接入点、显示器、激光导航仪、无线射频识别器、行走控制器和转角控制器以及配置在无人搬运小车行走电机与转角电机上的编码器；工控机根据实时采集的无人搬运小车当前的速度与转向及激光导航仪检测的数据，通过行走控制器、转角控制器来控制无人搬运小车的行走姿态；本实用新型实现了对无人搬运小车进行精准地激光导航，确保整个工业自动化输送系统进行高效、稳定地生产作业。

Description

一种智能无人搬运小车控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业物流无人搬运自动化输送技术领域，尤其是一种智能无人搬运小车控制系统。

背景技术

当前，AGV系统是集光、机、电、计算机于一体的高新技术，是柔性化、智能化程度极高的输送系统，它已经成为工业自动化输送系统解决方案中的一个重要的组成部分。

激光导航是目前AGV系统中普遍采用的引导方式，根据它的引导原理，AGV小车在引导区中可自由行走并精确定位；在导航范围内，小车的行走路径可根据实际要求随时改动，可充分发挥AGV的柔性，提高生产效率。公知，激光导航仪初始主要用于对固定不变的物体进行测距。当激光导航仪用于对AGV小车的行走进行路径引导时，由于AGV小车一直处于运行状态，激光导航仪相对于周围环境中的固定或活动的物体，其间距也相应地处于动态变化中，这严重影响到激光导航仪的导航精度，进而不能确保AGV小车沿着设定的轨迹保持稳定的运行。并且，激光导航仪的导航精度也受到周围环境光线强度的影响。与此同时，现有的AGV小车大多采用可充电电池作为供电电源，这不仅限制了AGV小车的负载能力，而且这种AGV小车还需要频繁地进行充电，占用了大量的充电时间。

为此，提供一种不受周围环境影响的激光导航AGV系统，对于确保整个工业自动化输送系统进行高效、稳定地进行生产作业显得尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决当前采用激光导航仪的AGV系统所存在的上述问题，为此提供一种导航精准，并受周围环境影响较小的智能无人搬运小车控制系统。

本实用新型的具体方案是：一种智能无人搬运小车控制系统，包括地面控制系统和若干台沿着环形路径行走的无人搬运小车，其特征是：

地面控制系统包括PLC中控系统及与其相连接的计算机监控系统、电源控制系统和无线接入点A，其中电源控制系统连接沿着环形路径排布的初级线圈电缆；

在环形路径的外侧设有三块沿三角形排布的激光反射板；

每台无人搬运小车的车体上装设有车载控制系统，车载控制系统包括非接触式充电板和工控机以及分别通讯连接工控机的无线接入点B、显示器、激光导航仪、无线射频识别器、行走控制器、转角控制器；无人搬运小车的驱动总成包括分别控制其行走轮进行行走和转向的行走电机与转角电机，并在行走电机与转角电机上对应配置有通讯连接工控机的编码器A与编码器B；

地面控制系统与每台无人搬运小车的车载控制系统之间通过无线接入点A、B进行无线通讯连接；

非接触式充电板安装在车体底部，以非接触的方式从初级线圈电缆感应取电，并向车载控制系统提供工作电源；在环形路径的一侧装有与无线射频识别器相配套的载码体；

激光导航仪实时发射激光束，并采集从三块激光反射板反射的激光信号，以此来确定无人搬运小车的位置和方向；工控机根据编码器A、B采集到的无人搬运小车当前的速度与转向，并根据激光导航仪检测的数据，实时通过行走控制器、转角控制器来控制无人搬运小车的行走姿态。

本实用新型中所述无人搬运小车的车体具有叉车式结构，在车体上配设有手动操作手柄；车载控制系统包括与其工控机进行通讯连接的障碍物传感器和声光报警器，其中障碍物传感器安装在车体的前侧，其检测角度α范围为0～180°，检测距离在3m内可调。

本实用新型中所述工控机分别通过CAN总线通讯连接行走控制器、转角控制器，工控机通过工业以太网通讯连接无线接入点B、显示器。

本实用新型结构简单、设计巧妙，通过地面控制系统实现了对各台无人搬运小车的车辆调度、交通管理和充电控制，并对每台无人搬运小车，通过三面激光反射板营造了一个不受外界环境影响的激光反射环境，在车载控制系统的调控下，实现了精准地导航，并确保整个工业自动化输送系统进行高效、稳定地进行生产作业。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构示意图；

图2是本实用新型中三块激光反射板在环形路径外侧排布的结构示意图；

图3是本实用新型中无人搬运小车的主视结构示意图；

图4是本实用新型中无人搬运小车的俯视结构示意图。

图中：1—环形路径，2—无人搬运小车，3—PLC中控系统，4—计算机监控系统，5—电源控制系统，6—无线接入点A，7—初级线圈电缆，8—激光反射板，9—车体，10—非接触式充电板，11—工控机，12—无线接入点B，13—显示器，14—激光导航仪，15—无线射频识别器，16—行走控制器，17—转角控制器，18—行走轮，19—行走电机，20—转角电机，21—编码器A，22—编码器B，23—载码体，24—操作手柄，25—障碍物传感器，26—声光报警器。

具体实施方式

参见图1-4，一种智能无人搬运小车控制系统，包括地面控制系统和若干台沿着环形路径1行走的无人搬运小车2；

地面控制系统包括PLC中控系统3及与其相连接的计算机监控系统4、电源控制系统5和无线接入点A6，其中电源控制系统5连接沿着环形路径1排布的初级线圈电缆7；

在环形路径1的外侧设有三块沿三角形排布的激光反射板8；

每台无人搬运小车2的车体9上装设有车载控制系统，车载控制系统包括非接触式充电板10和工控机11以及分别通讯连接工控机11的无线接入点B12、显示器13、激光导航仪14、无线射频识别器15、行走控制器16、转角控制器17；无人搬运小车2的驱动总成包括分别控制其行走轮18进行行走和转向的行走电机19与转角电机20，并在行走电机19与转角电机20上对应配置有通讯连接工控机11的编码器A21与编码器B22；

地面控制系统与每台无人搬运小车2的车载控制系统之间通过无线接入点A6、无线接入点B12进行无线通讯连接；

非接触式充电板10安装在车体9底部，以非接触的方式从初级线圈电缆7感应取电，并向车载控制系统提供工作电源；在环形路径1的一侧装有与无线射频识别器15相配套的载码体23；

激光导航仪14实时发射激光束，并采集从三块激光反射板8反射的激光信号，以此来确定无人搬运小车的位置和方向；工控机11根据编码器A21与编码器B22采集到的无人搬运小车2当前的速度与转向，并根据激光导航仪14检测的数据，实时通过行走控制器16、转角控制器17来控制无人搬运小车2的行走姿态。

本实施例中所述无人搬运小车2的车体9具有叉车式结构，在车体9上配设有手动操作手柄24；车载控制系统还包括与其工控机11进行通讯连接的障碍物传感器25和声光报警器26，其中障碍物传感器25安装在车体9的前侧，其检测角度α范围为0～180°，检测距离在3m内可调。当检测到无人搬运小车2前方前进路径上存在障碍物时，无人搬运小车2会停止运行，并且工控机11控制声光报警器26发出报警提示，以提示工作人员将前方障碍物移开，当障碍物移开后，无人搬运小车2自动启动。

本实施例中所述非接触式充电板10和无线射频识别器15均安装于车体9的底部。

本实施例中所述工控机11分别通过CAN总线通讯连接行走控制器16、转角控制器17，工控机11通过工业以太网通讯连接无线接入点B12、显示器13。

本实用新型中无人搬运小车2采用激光导航仪14和预先在无人搬运小车2的运行区域周围布置好位置的激光反射板8作为激光定位所需的基础环境，无人搬运小车2在激光导航条件下，工控机11有静态位置计算模式和在运动状态下的持续动态位置计算模式，这两种计算模式。

在激光导航条件下，工控机11静态位置计算模式：

当无人搬运小车2第一次进入系统，无人搬运小车2的当前位置不知道时，要进行初始位置计算，通过在无人搬运小车2的环形路径1的周围安装位置精确的激光反射板8，激光反射板8放在操作区合适的位置处，并且激光反射板8对环形路径1来说应尽量呈三角形排列。无人搬运小车2上的激光导航仪14发射激光束，同时采集由激光反射板8反射的激光束来确定其位置和方向，由此无人搬运小车2在激光导航条件下，工控机11通过连续的三角几何运算来实现导引。

在激光导航条件下，工控机11在运动状态下持续动态位置计算模式：

当初始化位置计算结束后，无人搬运小车2就开始运动，在运动的过程中，无人搬运小车2需要进行持续位置计算。

下面采用位姿估算矫正法进行分析。这种估算法的数学运动模型是以“位姿估算”为基础的。它利用小车当前运行的速度、转向的角度、间隔时间等参数对下一位置进行估算，计算出的是相对于前一位置的新位置。当小车进行完毕初始化位置计算，则导航模式自动切换到另外的操作模式持续位置计算，当小车运动时采用这个模式，激光导航仪14将预期的假想位置、小车的实际位置分别到激光反射板8的方位结合起来决定小车的位置。通过从小车控制模块传来的当前小车的速度、转向和测量的小车到激光反射板8的方位，就可以计算小车的位置。

本实用新型中每台无人搬运小车2与地面控制系统的通讯方式如下：在激光引导AGV系统中采用的是无线数字通信，通信的频带应根据国家有关的规定选用。各台无人搬运小车2与地面控制系统的通信是“轮循”进行的。无线调制解调器的波特率确定了“轮循”通信的速度，从而限定了在该频带下所能控制无人搬运小车2的最大数量。

本实用新型中无人搬运小车2的任务管理及车辆调度：当需执行的命令多而没有空闲的无人搬运小车2时，PLC中控系统3应将这些命令暂时储存起来，然后按循序逐步完成，各种命令会有等级之分，等级高的将会优先执行，其中有些命令可能是必须立即执行的，如充电等。PLC中控系统3根据所需执行的任务，以及各台小车所处的当前位置来优化车辆的分配，这种优化计算是连续进行的。当选择了某台无人搬运小车2后，任务并没有真正的分配给它，在它行驶期间，可能选择更优化的无人搬运小车2来完成此项任务。只有当无人搬运小车2行驶到目标点的前一点时，才会真正得到此项任务。

本实用新型中无人搬运小车2的供电系统为非接触式供电：系统将CPS的变压器初级线圈电缆7安装在无人搬运小车2预先设计行走线路上面，并与电源控制系统5相连。电源控制系统5由市网三相、400V、50Hz的交流电源提供输入电压和电流。无人搬运小车2通过安装在车底部的非接触式充电板10取电后再经过稳压和变压，得到无人搬运小车2所需要的电压。这种供电方式可以让无人搬运小车2具备更大的负载能力，还不需要进行充电，节约了大量的时间。

Claims (3)

1.一种智能无人搬运小车控制系统，包括地面控制系统和若干台沿着环形路径行走的无人搬运小车，其特征是：

地面控制系统包括PLC中控系统及与其相连接的计算机监控系统、电源控制系统和无线接入点A，其中电源控制系统连接沿着环形路径排布的初级线圈电缆；

在环形路径的外侧设有三块沿三角形排布的激光反射板；

每台无人搬运小车的车体上装设有车载控制系统，车载控制系统包括非接触式充电板和工控机以及分别通讯连接工控机的无线接入点B、显示器、激光导航仪、无线射频识别器、行走控制器、转角控制器；无人搬运小车的驱动总成包括分别控制其行走轮进行行走和转向的行走电机与转角电机，并在行走电机与转角电机上对应配置有通讯连接工控机的编码器A与编码器B；

地面控制系统与每台无人搬运小车的车载控制系统之间通过无线接入点A、B进行无线通讯连接；

非接触式充电板安装在车体底部，以非接触的方式从初级线圈电缆感应取电，并向车载控制系统提供工作电源；在环形路径的一侧装有与无线射频识别器相配套的载码体；

激光导航仪实时发射激光束，并采集从三块激光反射板反射的激光信号，以此来确定无人搬运小车的位置和方向；工控机根据编码器A、B采集到的无人搬运小车当前的速度与转向，并根据激光导航仪检测的数据，实时通过行走控制器、转角控制器来控制无人搬运小车的行走姿态。

2.根据权利要求1所述的一种智能无人搬运小车控制系统，其特征是：所述无人搬运小车的车体具有叉车式结构，在车体上配设有手动操作手柄；车载控制系统包括与其工控机进行通讯连接的障碍物传感器和声光报警器，其中障碍物传感器安装在车体的前侧，其检测角度α范围为0～180°，检测距离在3m内可调。

3.根据权利要求1所述的一种智能无人搬运小车控制系统，其特征是：所述工控机分别通过CAN总线通讯连接行走控制器、转角控制器，工控机通过工业以太网通讯连接无线接入点B、显示器。