TWI564192B - 一種車輛防偏控制方法及系統 - Google Patents

Description

一種車輛防偏控制方法及系統

本發明涉自動導引運輸車領域，尤其涉及一種自動導引運輸車偏離軌道自動防偏之系統及方法。

自動導引運輸車(Automated Guided Vehicle，AGV)，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，它能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，不需駕駛員的運輸車，以可充電之蓄電池作為其動力來源。AGV屬於輪式移動機器人，較之步行、爬行或其他非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。在自動化物流系統中，與物料輸送中常用的其他設備相比，能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。

但是AGV在行駛過程中會發生偏離行駛路徑的情況，故需要對其進行實施防止偏移而於規定的導引路徑上行駛，為解決這一問題，目前多採用無線控制、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)、路徑監測記錄並沿原路徑返回等設計，然上述設計對硬體設備及控制系統提出了更高的要求，結構複雜，不利於生產成本的降低。因此，有必要設計一種新型的車輛防偏控制系統及方法，以克服上述缺陷。

本發明的目的在於提供一種車輛防偏控制方法及系統，其能夠在車輛偏離預定路徑時及時糾正。

為達到上述目的，本發明提供了一種車輛防偏控制系統，該車輛防偏控制系統包括：目標單元，鋪設于車輛行進的預定路徑上；檢測模組，設置於該車輛上，用以檢測該目標單元；以及控制單元，耦接該檢測模組，該控制單元存儲一第一資訊，該第一資訊對應該車輛於該預定路徑上行駛；其中，當該車輛繼續進行時，該檢測模組檢測該目標單元並產生第二資訊；該控制單元獲取該第二資訊並判斷，若該第二資訊與該第一資訊不相符，則該車輛相對該預定路徑發生偏移，該控制單元先控制該車輛停止行進，再控制該車輛相對該目標單元擺動。

較佳的，該車輛具有第一驅動裝置、第二驅動裝置、第一行走裝置以及第二行走裝置，該控制單元先控制該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿第一方向運動同時控制該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向的反向運動，再控制該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿該第一方向的反向運動同時控制該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向運動，以控制該車輛擺動。

較佳的，當該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿該第一方向及該第一方向的反向運動時，該檢測模組檢測該目標單元並產生第三資訊，該控制單元獲取該第三資訊並判斷該第三資訊與該第一資訊是否相符，若該第三資訊與該第一資訊相符，則該控制單元停止該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置及該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置於該第一方向 上互為反向運動。

較佳的，該檢測模組具有多個感測單元，該第一資訊為該多 個感測單元處於第一狀態，該第二資訊為部分或全部該感測單元處於第二狀態。

較佳的，該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到高電位，該第二狀態為部分或全部該光電感測器檢測到低電位；或者該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到低電位，該第二狀態為部分或全部該光電感測器檢測到高電位。

為達到上述目的，本發明另提供一種車輛防偏控制方法，用於車輛防偏控制系統，該車輛防偏控制系統包括目標單元，目標單元鋪設于車輛行進的預定路徑上，該車輛防偏控制方法包括步驟：存儲第一資訊，第一資訊對應該車輛於該預定路徑上行駛；當車輛繼續行進時，檢測該目標單元並產生第二資訊；以及獲取第二資訊並判斷，若第二資訊與第一資訊不相符，則判斷該車輛相對該預定路徑發生偏移，控制車輛停止行進，再控制車輛相對該目標單元擺動。

較佳的，所述控制該車輛相對該目標單元擺動的步驟為先控制第一驅動裝置驅動第一行走裝置沿第一方向運動同時控制第二驅動裝置驅動第二行走裝置沿該第一方向的反向運動，再控制第一驅動裝置驅動第一行走裝置沿第一方向的反向運動同時控制第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向運動。

較佳的，該車輛防偏控制方法還包括步驟：當第一驅動裝置 驅動該第一行走裝置及第二驅動裝置驅動第二行走裝置於第一方向上互為反向運動時，檢測目標單元並產生第三資訊，獲取第三資訊並判斷第三資訊是否與第一資訊相符，若第三資訊與第一資訊相符，則停止第一驅動裝置與第二驅動裝置於第一方向上互為反向轉動。

較佳的，多個感測單元為光電感測器，第一狀態為光電感測 器檢測到高電位，第二狀態為部分或全部光電感測器檢測到低電位；或者該多個感測單元為光電感測器，第一狀態為光電感測器檢測到低電位，第二狀態為部分或全部光電感測器檢測到高電位。

與現有技術相比，本發明提供的車輛防偏控制方法及系統， 能夠及時發現車輛偏離預定路徑並執行制動，並通過驅動車輛擺動的方式找回預定路徑，結構簡單，能避免過度偏移，提高了車輛運行效率，降低成本。

100‧‧‧自動導引車

L‧‧‧路徑

1‧‧‧車輛

10‧‧‧主體部

11‧‧‧檢測模組

16‧‧‧第一行走裝置

12‧‧‧控制單元

17‧‧‧第二行走裝置

13‧‧‧儲存單元

R‧‧‧軌跡

14‧‧‧第一驅動裝置

a1~a5‧‧‧光電感測器

15‧‧‧第二驅動裝置

b1~b5‧‧‧光電感測器

2‧‧‧目標單元

c1~c5‧‧‧光電感測器

圖1為本發明實施例的車輛防偏控制系統的結構框圖；圖2為本發明實施例的車輛防偏控制系統的立體結構示意圖；圖3-1為本發明實施例的車輛偏離預定路徑的示意圖；圖3-2為本發明實施例的車輛偏離預定路徑時相對目標單元擺動的示意圖；圖4-1為本發明實施例的車輛沿預定路徑行進時檢測模組與目標單元的相對關係結構示意圖；圖4-2為本發明實施例的車輛偏離預定路徑時檢測模組與目 標單元的相對關係結構示意圖；圖5為本發明實施例的車輛防偏控制方法的流程示意圖；圖6為本發明另一實施例的車輛防偏控制方法的流程示意圖。

為使對本發明的目的、構造、特徵、及其功能有進一步的瞭解，茲配合實施例詳細說明如下。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些辭彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區分的準則。在通篇說明書及後續的權利要求當中所提及的「包括」為開放式的用語，故應解釋成「包括但不限定於」。

參照圖1至圖4-2所示，揭示了本發明車輛防偏控制系統的第一實施例的結構示意圖。其中，圖1為車輛防偏控制系統100的結構框圖，圖2為車輛防偏控制系統100的立體結構示意圖，圖3-1為車輛1偏離預定路徑L的示意圖，圖3-2為車輛1偏離預定路徑L時相對目標單元2擺動的示意圖，圖4-1為車輛1沿預定路徑L行進時檢測模組11與目標單元2的相對關係結構示意圖，圖4-2為車輛1偏離預定路徑L時檢測模組11與目標單元2的相對關係結構示意圖。

請參見圖1，車輛防偏控制系統100包括檢測模組11、控制單元12、儲存單元13、第一驅動裝置14、第二驅動裝置15以及目標單元2，儲 存單元13為控制單元12的組成部分，亦可獨立於控制單元12以便控制單元12進行資料存取。檢測模組11、控制單元12、儲存單元13、第一驅動裝置14以及第二驅動裝置15均設置於車輛1上，車輛1還具有主體部10、第一行走裝置16以及第二行走裝置17，第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16，第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17；檢測模組11、控制單元12、儲存單元13、第一驅動裝置14以及第二驅動裝置15均設置於主體部10上。于實際應用中，車輛1為自動導引運輸車(Automated Guided Vehicle，AGV)，目標單元2為鋪設在車輛1行進的預定路徑L上的長帶，長帶2具有寬度W。優選的，長帶2由聚氯乙烯(Polyvinylchlorid,PVC)材料製成；另選的，長帶2為塗抹在預定路徑L上的塗料帶，當然亦可由其他能與預定路徑L形成反差的材料製成，以便檢測模組11檢測出長帶2與預定路徑L的區別而產生不同的回饋信號。

請參見圖2、圖4-1，檢測模組11，設置於車輛1的主體部10上，檢測模組11成一長條結構，並沿與車輛行進方向垂直的寬度方向上設置。當車輛1於預定路徑L沿第二方向D2行進時，檢測模組11面對目標單元2進行檢測並產生第一資訊N1；於一實施例中，檢測模組11具有多個感測單元，多個感測單元在主體部10上沿相對車輛1行進的第二方向D2垂直排列設置，或是如圖4-2行進方向為第三方向D2，則接近垂直的方向D3排列設置。 第一資訊N1為多個感測單元對應於目標單元2區域時處於第一狀態，另外，多個感測單元對應於目標單元2區域外時將處於第二狀態。進一步的，多個感測單元為光電感測器，第一狀態為光電感測器檢測到高電位，第二狀態為部分或者全部光電感測器檢測到的高電位轉為低電位；另選的，第一狀 態為光電感測器檢測到低電位，第二狀態為部分或者全部光電感測器檢測到的低電位轉為高電位。

控制單元12，耦合檢測模組11及儲存單元13，控制單元12獲取第一資訊N1；當車輛1繼續進行時，檢測模組11相隔第一預定時間t1檢測目標單元2並產生第二資訊N2；控制單元12獲取第二資訊N2並判斷，若第二資訊N2與第一資訊N1不相符，則控制單元12先控制車輛1停止行進，再控制車輛1相對目標單元2擺動，於此，控制單元12可通過車輛1的動力系統實現對車輛1的制動。若第二資訊N2與第一資訊N1相符，則繼續相隔第一預定時間t1，檢測模組11再檢測目標單元2並產生新的第二資訊N2並傳送至控制單元12以判斷新的第二資訊N2是否與第一資訊N1相符。其中，第一預定時間t1可根據車輛1的行進速度來設置。借此，能及時監控車輛跑偏，避免車輛偏移預定路徑幅度過大，提高了系統靈敏度及防偏效率。

進一步的，控制單元12耦接第一驅動裝置14及第二驅動裝置15，以控制第一驅動裝置14及第二驅動裝置15啟動。當控制單元12判斷第二資訊N2與第一資訊N1不相符時，控制單元12先控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16沿第一方向D1運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17沿第一方向D1的反向運動，再控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16沿第一方向D1的反向運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17沿一方向D1運動，以實現車輛1相對目標單元2沿軌跡R來回擺動，參見圖3-2，於擺動過程中，軌跡R圓弧的圓心可為車輛1的主體部10的中心O，亦可有一定的相對移動，大致位於中心O周圍。當第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16沿第一方向D1及第一方向D1的反向運動時，測模組11檢測目標單元 2並產生第三資訊N3，即第三資訊N3為車輛1相對目標單元2擺動過程中，檢測模組11檢測目標單元2產生的資訊。控制單元12獲取第三資訊N3並判斷第三資訊N3與第一資訊N1是否相符，若第三資訊N3與第一資訊N1不相符，則控制單元12繼續控制第一驅動裝置14與第二驅動裝置15轉動以使車輛1繼續相對目標單元2擺動，同時檢測模組11相隔第二預定時間t2檢測目標單元2並產生一新的第三資訊N3，控制單元12獲取新的第三資訊N3以判斷新的第三資訊N3是否與第一資訊N1相符，若新的第三資訊N3與第一資訊N1相符，則控制單元12停止第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16及第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17於第一方向D1上互為反向運動，即控制車輛停止擺動。接著，控制單元12繼續控制車輛1行進，檢測模組11每間隔第一預定時間t1檢測目標單元2並產生新的第二資訊N2。其中，第二預定時間t2小於車輛在擺動過程中檢測模組11的相鄰兩感測單元經過目標單元2的邊沿所用時間，以提高檢測到相符結果的效率。于實際應用中，第一驅動裝置14與第二驅動裝置15均為馬達，馬達可以為車輛1的動力系統，亦可獨立於動力系統另行設置；第一行走裝置16與第二行走裝置17均為輪式結構或者均為履帶式結構，但不以此為限。

於本實施例中，參見圖4-1及圖4-2，檢測模組11具有多個光電感測器a1~a5、b1~b5、c1~c5，當車輛1於預定路徑L上正常行駛時，光電感測器b1~b5對應目標單元2區域檢測到高電位作為第一資訊N1，並回饋給控制單元12，控制單元獲取第一資訊N1並存儲第一資訊N1於儲存單元13中，以記錄車輛1於預定路徑L上正常行駛時光電感測器b1~b5處於第一狀態。當車輛1繼續進行時，檢測模組11檢測目標單元2並產生第二資訊N2， 參見圖4-2，當車輛1相對預定路徑L發生右偏時，檢測模組11隨車輛1的偏移相對目標單元2沿第三方向D3移動，此時光電感測器a4、a5、b1~b3對應目標單元2區域檢測到高電位，光電感測器b4、b5位於目標單元2區域外檢測到低電位，即處於第二狀態，檢測模組11將光電感測器b1~b3檢測到高電位及光電感測器b4、b5檢測到低電位作為第二資訊N2傳送至控制單元12，控制單元12獲取第二資訊N2並判斷與上述正常行駛時存儲的光電感測器b1~b5處於第一狀態，及光電感測器b1~b5均檢測到高電位不相符。若第二資訊N2仍為光電感測器b1~b5檢測到高電位，即處於第一狀態，則檢測模組11間隔第一預定時間t1繼續檢測目標單元2並產生新的第二資訊N2用以判斷是否為第一狀態。借此，能夠判斷車輛1相對預定路徑L發生了偏移還是處於正常行駛中。

于實際應用中，可根據車輛1的行進速度調整檢測模組11持續檢測目標單元2的週期，同時結合光電感測器在檢測模組11上沿第三方向D3的分佈比例以及時發現車輛偏移動作，提高系統的反應速度。控制單元12亦可根據從高電位轉換為低電位的光電感測器相對車輛1的主體部10的左右位置關係來執行第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16的初始運動方向及第二驅動裝置15驅動第二行走裝置16的初始運動方向，若當檢測到光電感測器a1~a5的至少一個為高電位時則控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16向前方運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17向後方運動以使車輛先向左擺動，參見圖3-1及圖3-2，若當檢測到光電感測器c1~c5的至少一個為高電位時則控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16先向後方運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17先向前方運動以使車 輛先向右擺動，以便快速找到與第一資訊N1相符的第三資訊N3提高防偏效率。

參照圖5所示，揭示了本發明車輛防偏控制方法的第一實施例的結構示意圖。車輛防偏控制方法用於上述實施例的車輛防偏控制系統100，本實施例中未提及的方法、結構及功能特徵與上述實施例相同，此處不再贅述。車輛防偏控制系統100包括目標單元2，目標單元2鋪設于車輛1行進的預定路徑L上，車輛防偏控制方法包括以下步驟：S101、當車輛1於預定路徑L上行進時，檢測目標單元2並產生第一資訊N1，執行步驟S102；S102、獲取第一資訊N1並存儲第一資訊N1，執行步驟S103；S103、當車輛1繼續行進時，檢測目標單元2並產生第二資訊N2，執行步驟S103；S104、獲取第二資訊N2並判斷，若第二資訊N2與第一資訊N1不相符，則執行步驟S105，若第二資訊N2與第一資訊N1相符，返回步驟S103；S105、控制車輛1停止行進，再控制車輛1相對目標單元2擺動。

參照圖6所示，揭示了本發明車輛防偏控制方法的又一實施例的結構示意圖。車輛防偏控制方法用於上述實施例的車輛防偏控制系統100，本實施例中未提及的方法、結構及功能特徵與圖5的實施例相同，此處不再贅述。車輛防偏控制系統100包括目標單元2，目標單元2鋪設于車輛 1行進的預定路徑L上，目標單元1為長帶。車輛防偏控制方法包括以下步驟：S101’：為當車輛1於預定路徑L上行進時，檢測長帶2並產生多個感測單元處於第一狀態的資訊，執行步驟S102’；S102’：獲取多個感測單元處於第一狀態的資訊並存儲，執行步驟S103’；S103’：當車輛繼續行進時，檢測長帶2並產生第二資訊N2，執行步驟S104’；S104’：獲取第二資訊N2並判斷第二資訊N2是否為多個感測單元處於第一狀態，若否則執行步驟S105’，若是則返回步驟S103’；S105’：控制車輛1停止行進，再控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16沿第一方向D1運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17沿第一方向D1的反向運動，再控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置沿第一方向D1的反向運動同時控制第二驅動裝置15驅動第二行走裝置沿第一方向D1運動，繼續執行S106’；S106’：檢測長帶2並產生第三資訊N3，執行步驟S107’；S107’：獲取第三資訊N3並判斷第三資訊N3是否為多個感測單元處於第一狀態，若是則執行步驟S108’並返回步驟S103’，若否則返回步驟S105’；S108’：停止擺動，亦停止控制第一驅動裝置14驅動第一行走裝置16及第二驅動裝置15驅動第二行走裝置17沿相反方向運動。

進一步的，第二資訊N2為部分感測單元處於第二狀態，于實際應用中，多個感測單元為光電感測器，第一狀態為光電感測器檢測到 高電位，第二狀態為部分光電感測器檢測到低電位。借此，本發明實施例的車輛防偏控制方法能及時發現車輛偏離預定路徑並執行制動，通過驅動車輛擺動的方式找回預定路徑，結構簡單，能避免過度偏移，提高了車輛運行效率，降低了生產成本。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的範例。必需指出的是，已揭露的實施例並未限制本發明的範圍。相反地，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，均屬本發明的專利保護範圍。

S101、S102、S103、S104、S105‧‧‧方法步驟

Claims (10)

1. 一種車輛防偏控制系統適用於一車輛行進於一預定路徑，該系統包括：一目標單元，對應該預定路徑鋪設；一檢測模組，設置於該車輛上，用以檢測該目標單元；一儲存單元；以及一控制單元，耦接該檢測模組，該控制單元存儲一第一資訊於該儲存單元內，該第一資訊對應該車輛於該預定路徑上行駛，其中，當該車輛繼續進行於該預定路徑上時，該檢測模組檢測該目標單元並產生一第二資訊；其中，當該第二資訊與該第一資訊不相符時，該控制單元控制該車輛停止行進且控制該車輛相對該目標單元擺動。
2. 如請求項1所述的車輛防偏控制系統，該車輛包括：一第一驅動裝置；一第二驅動裝置；一第一行走裝置；以及一第二行走裝置，其中，該控制單元控制該車輛相對該目標單元擺動時，控制該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿一第一方向運動同時控制該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向的反向運動，再控制該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿該第一方向的反向運動同時控制該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向運動，以控制該車輛擺動。
3. 如請求項2所述的車輛防偏控制系統，其中，當該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿該第一方向及該第一方向的反向運動時，該檢測模組檢測該目標單元並產生第三資訊，該控制單元獲取該第三資訊並判斷該第三資訊與該第一資訊是否相符，若該第三資訊與該第一資訊相符，則該控制單元停止該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置及該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置於該第一方向上互為反向運動。
4. 如請求項1所述的車輛防偏控制系統，其中，該檢測模組具有多個感測單元，該第一資訊為該多個感測單元處於第一狀態，該第二資訊為部分或全部該感測單元處於第二狀態。
5. 如請求項4所述的車輛防偏控制系統，其中，該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到高電位，該第二狀態為部分或全 部該光電感測器檢測到低電位；或者該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到低電位，該第二狀態為部分或全部該光電感測器檢測到高電位。
6. 一種車輛防偏控制方法，用於一車輛防偏控制系統，該車輛防偏控制系統包括一目標單元，該目標單元鋪設于一車輛行進的一預定路徑上，該方法包括：存儲一第一資訊，該第一資訊對應該車輛於該預定路徑上行駛；當該車輛繼續行進時，檢測該目標單元並產生一第二資訊；比對該第一資訊與該第二資訊，當該第二資訊與該第一資訊不相符，則判斷該車輛相對該預定路徑發生偏移，控制該車輛停止行進；以及控制該車輛相對該目標單元擺動。
7. 如請求項6所述的車輛防偏控制方法，其中，所述控制該車輛相對該目標單元擺動的步驟為先控制該第一驅動裝置驅動第一行走裝置沿第一方向運動同時控制第二驅動裝置驅動第二行走裝置沿該第一方向的反向運動，再控制該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置沿該第一方向的反向運動同時控制該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置沿該第一方向運動。
8. 如請求項7所述的車輛防偏控制方法，該方法更包括步驟：當該第一驅動裝置驅動該第一行走裝置及該第二驅動裝置驅動該第二行走裝置於該第一方向上互為反向運動時，檢測該目標單元並產生第三資訊；以及獲取該第三資訊並判斷該第三資訊是否與該第一資訊相符，當該第三資訊與該第一資訊相符，停止該第一驅動裝置與該第二驅動裝置於該第一方向上互為反向轉動。
9. 如請求項6所述的車輛防偏控制方法，其中，該第一資訊為多個感測單元處於第一狀態，該第二資訊為部分或全部該感測單元處於第二狀態。
10. 如請求項9所述的車輛防偏控制方法，其中，該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到高電位，該第二狀態為部分或全部該光電感測器檢測到低電位；或者該多個感測單元為光電感測器，該第一狀態為該光電感測器檢測到低電位，該第二狀態為部分或全部該光電感測器檢測到高電位。