[發(fā)明專利]一種基于后驅(qū)前轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110794834A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧揚(yáng)揚(yáng);張志民;張丹丹;王娟;古今茂;孫慶陽;程喜臣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京星航機(jī)電裝備有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 11401 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 巴曉艷

本發(fā)明公開了一種基于后驅(qū)前轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)，涉及自動(dòng)導(dǎo)引技術(shù)領(lǐng)域。該搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)、車體控制系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、激光測量定位系統(tǒng)、安全防撞系統(tǒng)。本發(fā)明技術(shù)方案中，在控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基于阿克曼建立數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)向角度可以實(shí)現(xiàn)0.1°分辨率，后輪驅(qū)動(dòng)輪可以實(shí)現(xiàn)電子差速運(yùn)動(dòng)；通過轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)差速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)AGV直線行駛姿態(tài)調(diào)節(jié)和不同轉(zhuǎn)彎半徑下轉(zhuǎn)彎行駛；相比其他輪系結(jié)構(gòu)，后驅(qū)前轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)控制簡單、定位精度高、可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)導(dǎo)引技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于后驅(qū)前轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，搬運(yùn)汽車(AGV)作為柔性的自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備越來越受到各行各業(yè)的關(guān)注，從工廠車間的物料轉(zhuǎn)運(yùn)到智能停車，但AGV室內(nèi)應(yīng)用案例較多，隨著需求的發(fā)展室外或半室外AGV技術(shù)將逐步完善并進(jìn)入應(yīng)用階段，從需求行業(yè)來看，港口AGV、巡檢AGV、汽車搬運(yùn)AGV需求旺盛。

因此，針對港口、汽車廠等需要大量汽車轉(zhuǎn)運(yùn)的場合，我們提出一種想法：設(shè)計(jì)一款用于室外轉(zhuǎn)運(yùn)汽車AGV替代人工轉(zhuǎn)運(yùn)，解決人工轉(zhuǎn)運(yùn)效率低，成本高的難題。

AGV傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式主要為磁導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航，由地面上鋪設(shè)的磁條或色帶作為參考，AGV在行進(jìn)過程中不斷動(dòng)態(tài)修正其與預(yù)定軌跡的偏差。然而這種導(dǎo)航方式，雖然使得AGV可以不受人的控制自動(dòng)行走，但固定的軌跡極大地限制了運(yùn)動(dòng)。近年來，無軌導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展十分迅速，特別是GPS+慣導(dǎo)技術(shù)在室外無人駕駛汽車的應(yīng)用，使得室外AGV在某些領(lǐng)域已有實(shí)際的應(yīng)用案例。

發(fā)明內(nèi)容

一種基于后驅(qū)前轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)汽車(AGV)控制系統(tǒng)，應(yīng)用于室外港口，汽車制造廠等無人搬運(yùn)，屬于智能物流搬運(yùn)領(lǐng)域；汽車搬運(yùn)AGV車采用衛(wèi)星(GPS、北斗)+慣導(dǎo)組合導(dǎo)航方式應(yīng)用在室外復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航，輔助激光雷達(dá)及視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)末端二次定位，基于無人駕駛平臺控制思路開發(fā)，選用汽車成熟硬件，速度提升到6m/s。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種基于后驅(qū)前轉(zhuǎn)向的搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述搬運(yùn)汽車的車體采用4臺驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前端車輪轉(zhuǎn)向、后端車輪驅(qū)動(dòng)的車型架構(gòu)，按照設(shè)定路線，搬運(yùn)汽車從起點(diǎn)位置按照不同路線、不同轉(zhuǎn)彎半徑自主導(dǎo)航到達(dá)目標(biāo)終點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為舵輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述搬運(yùn)汽車控制系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)、車體控制系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、激光測量定位系統(tǒng)、安全防撞系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述供電系統(tǒng)用于為車體控制系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、激光測量定位系統(tǒng)、安全防撞系統(tǒng)提供電力。

進(jìn)一步的，所述車體控制系統(tǒng)包括伺服運(yùn)動(dòng)控制器和信號擴(kuò)展模塊，其中，

信號擴(kuò)展模塊用于接收調(diào)度系統(tǒng)的路徑命令信息、組合導(dǎo)航系統(tǒng)的反饋信息以及安全防撞系統(tǒng)的反饋信息；

運(yùn)動(dòng)控制器對信號擴(kuò)展模塊接收的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)接收并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，控制搬運(yùn)汽車的運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)控制器計(jì)算過程如下所示：

左轉(zhuǎn)情況下，左轉(zhuǎn)差速：

左前輪轉(zhuǎn)角度：θ1＝arccot(cotθ-0.65714)；

右前輪轉(zhuǎn)角度：θ2＝θ；

左后輪轉(zhuǎn)速度：

右后輪轉(zhuǎn)速度：n4＝n，

右轉(zhuǎn)情況下，右轉(zhuǎn)差速：

左前輪轉(zhuǎn)角度：θ1＝θ；

右前輪轉(zhuǎn)角度：θ2＝arccot(cotθ-0.65714)；