CN217126866U - 一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，包括六轴运动处理组件、TOF传感器、微动开关、采集单元和货叉通讯处理单元，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均固定在货叉前端，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均向采集单元传输信号，所述采集单元向货叉通讯处理单元传输信号，所述货叉通讯处理单元与车载控制单元通讯。本实用新型其可以帮助无人驾驶叉车提前根据离障碍物距离实现较早减速停止，避免货叉前端撞击障碍物。

Description

一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置

技术领域

本实用新型属于无人驾驶叉车技术领域，尤其涉及一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置。

背景技术

无人驾驶叉车使用货叉叉取货物时，需要以下两点保障安全运行：

1.监测运行方向货叉有没有碰撞到障碍物，及离障碍物的距离；

2.监测载货的水平状态值，便于车载控制系统控制设备使载货处于水平状态。

目前现有的保障方案是：

1.采用货叉前端安装机械微动开关，但这种方案在货叉前端接触障碍物时才能有信号输出，发生异常时候，已经碰到障碍物，会对障碍物有一定的损坏。

2.采用货叉上安装红外光电开关，感知货叉前端障碍物的存在，当有障碍物时候，由于感应距离特定值已经设置调节好，光电传感器会发送有障碍物的开关量信号给车载控制系统，车载控制系统根据信号控制车辆停止。但这种方案无法提前感知设备的距离，不能提前有效减速然后停止。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其可以帮助无人驾驶叉车提前根据离障碍物距离实现较早减速停止，避免货叉前端撞击障碍物。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，包括六轴运动处理组件、TOF传感器、微动开关、采集单元和货叉通讯处理单元，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均固定在货叉前端，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均向采集单元传输信号，所述采集单元向货叉通讯处理单元传输信号，所述货叉通讯处理单元与车载控制单元通讯。

上述无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，所述TOF传感器为VL53L1X传感器。

上述无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，所述六轴运动处理组件为MPU6050传感器。

上述无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和采集单元均嵌入在货叉前端内部。

上述无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，所述六轴运动处理组件和TOF传感器均采用IIC接口向采集单元传输信号。

上述无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，所述微动开关与采集单元通过CAN总线连接，所述采集单元和货叉通讯处理单元通过CAN总线连接，所述货叉通讯处理单元和车载控制单元之间无线通讯。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型选用了TOF(Time offlight，飞行时间)原理的传感单元，ToF传感器使用微小的发射器发射光(940nm不可见激光)，其中产生的光会从任何物体反弹并返回到传感器。根据光的发射与被物体反射后返回传感器之间的时间差，传感器可以测量物体与传感器之间的距离。水平度测量采用了整合性六轴运动处理组件，其内部整合了三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，并且含有一个IIC接口，可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器(DMP:Digital MotionProcessor)硬件加速引擎，通过主IIC接口，向应用端输出完整的多轴融合演算数据。通过采用六轴运动处理组件、TOF传感器，其可以帮助无人驾驶叉车提前根据离障碍物距离实现较早减速停止，避免货叉前端撞击障碍物。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为采集单元的电路原理图。

图3为货叉通讯处理单元的电路原理图。

附图标记说明:

1—六轴运动处理组件； 2—TOF传感器； 3—微动开关；

4—采集单元； 5—货叉通讯处理单元； 6—车载控制单元。

具体实施方式

如图1所示，一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，包括六轴运动处理组件1、TOF传感器2、微动开关3、采集单元4和货叉通讯处理单元5，所述六轴运动处理组件1、TOF传感器2和微动开关3均固定在货叉前端，所述六轴运动处理组件1、TOF传感器2和微动开关3均向采集单元4传输信号，所述采集单元4向货叉通讯处理单元5传输信号，所述货叉通讯处理单元5与车载控制单元6通讯。

本实施例中，所述无人驾驶叉车的货叉具有三个叉端，每个叉端上各设置一个六轴运动处理组件1、TOF传感器2、微动开关3和采集单元4。

采集单元4的电路原理如图2所示，货叉通讯处理单元5的电路原理如图3所示。

本实施例中，所述TOF传感器2为VL53L1X传感器。

本实施例中，所述六轴运动处理组件1为MPU6050传感器。

叉车的作业环境光线强度具有非常大的不确定性，常规使用的红外传感器经常会有误报，在选择测距传感器时，使用抗干扰能力较强，不受目标的颜色及反射率影响测距结果的传感器，测距功能及水平度功能分别通过传感器VL53L1X和MPU6050实现。

本实施例中，所述六轴运动处理组件1、TOF传感器2和采集单元4均嵌入在货叉前端内部。

需要说明的是：监测货叉运输货物的平稳状态，不可以在货叉根部，必须考虑叉臂存在的形变，因此需要监测货物的状态是否水平，必须监测货叉的最前端，故将六轴运动处理组件1、TOF传感器2和采集单元4均嵌入在货叉前端内部。

本实施例中，所述六轴运动处理组件1和TOF传感器2均采用IIC接口向采集单元4传输信号。

本实施例中，所述微动开关3与采集单元4通过CAN总线连接，所述采集单元4和货叉通讯处理单元5通过CAN总线连接，所述货叉通讯处理单元5和车载控制单元6之间无线通讯。

本实用新型使用时：

1.触碰信号采集：通过采集单元4，对微动开关3信号采集并发送数据到货叉通讯处理单元5，货叉通讯处理单元5立即将碰撞信号传递给车载控制单元6，整个通讯的延迟时间在3--5ms内，由于货叉的行进速度不大且其它执行动作环节延时相对较大，碰撞信号通讯延时对车载控制单元6控制减速停车影响几乎可以忽略。

2.对障碍物的测距：使用采集单元4，对TOF传感器2进行数据的采集，TOF传感器2设置为短距离模式(测量1300mm)，阵列大小设置为4x4 SpaD，FoV为15度，连续测量间隔20ms，当采集离障碍物距离数后直接按照测距可靠性定义，判断决定是否使用该数据。正确的测量数据采集单元4立即通过CAN总线发送给通讯处理单元，通讯处理单元立即将数据发送到车载控制单元6，车载控制单元6按照车辆预设参数进行减速及停车。

3.车载控制单元6的控制策略：

障碍物在60cm以上不做处理；

障碍物在50cm--15cm内，强制车辆按照速度函数给出速度运行；

障碍物在15cm内时，立即动作停车；

4.对货叉前端水平度值的测量：数据采集采用MPU6050的内部运动引擎DMP(Digital Motion Processor)，直接输出四元数，详见,https://blog.csdn.net/qq_44011116/article/details/113738183。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：包括六轴运动处理组件、TOF传感器、微动开关、采集单元和货叉通讯处理单元，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均固定在货叉前端，所述六轴运动处理组件、TOF传感器和微动开关均向采集单元传输信号，所述采集单元向货叉通讯处理单元传输信号，所述货叉通讯处理单元与车载控制单元通讯。

2.按照权利要求1所述的一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：所述TOF传感器为VL53L1X传感器。

3.按照权利要求1所述的一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：所述六轴运动处理组件为MPU6050传感器。

4.按照权利要求1所述的一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：所述六轴运动处理组件、TOF传感器和采集单元均嵌入在货叉前端内部。

5.按照权利要求1所述的一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：所述六轴运动处理组件和TOF传感器均采用IIC接口向采集单元传输信号。

6.按照权利要求1所述的一种无人驾驶叉车货叉前端安全监测装置，其特征在于：所述微动开关与采集单元通过CAN总线连接，所述采集单元和货叉通讯处理单元通过CAN总线连接，所述货叉通讯处理单元和车载控制单元之间无线通讯。

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