《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》是廣州市遠能物流自動化設備科技有限公司於2012年5月2日申請的專利，該專利的申請號為2012101391520，公布號為CN103135548A，授權公布日為2013年6月5日，發明人是彭華明。
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》的無人搬運小車的驅動控制系統，包括控制單元、輸入設備、動力驅動結構和輸出設備，所述輸入設備與控制單元電連線，用於檢測外部環境信號和/或輸入操作指令，其包括一磁敏感測器，用於檢測引導無人搬運小車運動路徑的磁條；控制單元接收輸入設備的信號和指令，經過計算處理後，發出控制指令和驅動指令；動力驅動結構根據驅動指令驅動無人搬運小車運動或停止。使用時，需在地面貼磁條或在地下埋設磁條作為無人搬運小車運動的軌跡，小車將沿磁條運動，將貨物運到指定地點。該發明的無人搬運小車的驅動控制系統具有效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢，而且無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。
2018年12月20日，《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種無人搬運小車及其驅動控制系統
- 公告號：CN103135548A
- 授權日：2013年6月5日
- 申請號：2012101391520
- 申請日：2012年5月2日
- 申請人：廣州市遠能物流自動化設備科技有限公司
- 地址：廣東省廣州市花都區新華街畢村北路14號之1B區
- 發明人：彭華明
- Int.Cl.：G05D1/02(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
AGV（Automated Guided Vehicle，簡稱AGV）即無人搬運小車，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路逕行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。在工業套用中不需駕駛員，以可充電蓄電池提供動力來源。
申請號為CN200710171023.9的發明專利申請公開了一種自動導向的小車結構，申請號為CN201020673906.7的發明專利公開了一種無人駕駛的運料小車，但這些專利均只描述了無人小車的外部結構，並未涉及無人小車是如何實現自動控制的。申請號為CN201010557309.2的發明專利公開了一種基於語音控制的智慧型化自循跡小車的控制系統，這個控制系統將基於光電感測器和語音識別技術相結合，採用16位單片機SPCE061A作為系統控制處理器，以反射式紅外光電感測器獲取路徑信息，根據路徑信息中的黑線位置來調整小車的運動方向及速度，從而實現自循跡功能。但該發明採用語音識別控制指令，提高了循跡控制系統的成本，軟體系統複雜，而且容易受到干擾，從而影響了智慧型化自循跡小車的運行效率。
發明內容
技術方案
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》提出一種無人搬運小車的驅動控制系統，該驅動控制系統包括：
控制單元：用於接收各種輸入信號，經過計算處理後，發出相應的控制指令和驅動指令；
輸入設備：與所述控制單元電連線，用於檢測外部環境信號和/或輸入操作指令，並將所述外部環境信號和/或操作指令傳遞至所述控制單元；其包括一磁敏感測器，用於檢測引導無人搬運小車運動路徑的磁條；
動力驅動結構：與所述控制單元連線，根據所述驅動指令，驅動無人搬運小車運動或停止；
輸出設備：與所述控制單元電連線，接收並執行所述控制指令。
優選地，所述磁敏感測器上左右對稱地分別設定有若干個感應點。在使用中，在地面上貼一條磁條或地面下埋設磁條作為引導無人搬運小車運動的路徑軌跡，無人搬運小車的磁敏感測器正交安裝於磁條的上方。當通過所述輸入設備啟動無人搬運小車時，控制單元向所述動力驅動結構發出驅動指令，驅動該無人搬運小車沿磁條的路徑運動，同時拖動（或運載）貨物，到設定的地點停止，從而達到自動搬運的目的。在搬運過程中可通過輸入設備檢測小車周圍是否有障礙物，或通過輸入設備輸入操作指令，改變小車的運動參數；還可通過所述輸出設備發出提示或警示信號。
該無人搬運小車的驅動控制系統還包括防碰撞機構，其設定在無人搬運小車的車頭，並與所述控制單元電連線。所述輸入設備可進一步包括障礙物感測器、外部輸入擴展接口、控制按鍵中的一種或多種；所述控制按鍵可以包括急停開關和/或自動跟蹤光電開關；所述外部輸入擴展接口可以包括紅外接口、人工控制接口、外部控制接口中的一個或多個。
所述動力驅動結構包括用於驅動無人搬運小車前輪的前驅動單元和用於驅動無人搬運小車後輪的後驅動單元。所述前驅動單元或後驅動單元還可進一步包括導航感測器、角度感測器和驅動電機，所述驅動電機用於提供前進的動力，所述導航感測器和角度感測器用於檢測小車的運動方向。
所述輸出設備可以包括指示燈、音箱、電量顯示裝置、無線接口、輸出擴展接口中的一個或多個，以方便監控小車的實時狀態和進行功能擴展。
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》還進一步包括一無人搬運小車，該無人搬運小車上設定有所述的無人搬運小車的驅動控制系統。
改善效果
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》的無人搬運小車及其驅動控制系統與步行、爬行或其它非輪式的移動機器人相比，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。與物料輸送中常用的其他設備相比，在該無人搬運小車的活動區域內無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統中，最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。
附圖說明
圖1為《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》無人搬運小車的驅動控制系統的模組連線示意圖。
技術領域
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》涉及自動控制領域，特別是用於控制無人搬運小車運行的驅動控制系統。
權利要求
1.一種無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：該驅動控制系統包括控制單元：用於接收各種輸入信號，經過計算處理後，發出相應的控制指令和驅動指令；輸入設備：與所述控制單元電連線，用於檢測外部環境信號和/或輸入操作指令，並將所述外部環境信號和/或操作指令傳遞至所述控制單元；其包括一磁敏感測器，用於檢測引導無人搬運小車運動路徑的磁條；動力驅動結構：與所述控制單元連線，根據所述驅動指令，驅動無人搬運小車運動或停止；輸出設備：與所述控制單元電連線，接收並執行所述控制指令；所述輸出設備包括指示燈、音箱、電量顯示裝置、無線接口、輸出擴展接口中的一個或多個；所述磁敏感測器上左右對稱地分別設定有若干個感應點，當左右對稱的感應點檢測到磁場信號時，無人搬運小車沿直線行進；當一邊比另一邊檢測到的感應點數多時，說明無人搬運小車相對磁條發生了轉彎或分岐；轉彎時，向檢測到的感應點較多的一邊轉向，使磁敏感測器再次位於磁條的正上方；分岐時，根據預先在控制單元內設定的情況，向左轉或向右轉向，從而選擇向左分叉或向右分叉的路線。
2.如權利要求1所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：該驅動控制系統還包括防碰撞機構，其設定在無人搬運小車的車頭，並與所述控制單元電連線。
3.如權利要求1所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：所述輸入設備進一步包括障礙物感測器、外部輸入擴展接口、控制按鍵中的一種或多種。
4.如權利要求3所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：所述障礙物感測器為紅外光反射感測器或雷射反射感測器。
5.如權利要求3所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：所述外部輸入擴展接口包括紅外接口、人工控制接口中的一個或兩個。
6.如權利要求3所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：所述控制按鍵包括急停開關和/或自動跟蹤光電開關。
7.如權利要求1所述無人搬運小車的驅動控制系統，其特徵在於：所述動力驅動結構包括用於驅動無人搬運小車前輪的前驅動單元和用於驅動無人搬運小車後輪的後驅動單元；所述前驅動單元或後驅動單元進一步包括導航感測器、角度感測器和驅動電機。
8.一種無人搬運小車，其特徵在於：該無人搬運小車上設定有權利要求1-7任一所述的無人搬運小車的驅動控制系統。
實施方式
如圖1所示，《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》的無人搬運小車的驅動控制系統包括控制單元、輸入設備、動力驅動結構和輸出設備，其中控制單元用於接收各種輸入信號，經過計算處理後，發出相應的控制指令和驅動指令；輸入設備與所述控制單元電連線，用於檢測外部環境信號和/或輸入操作指令，並將所述外部環境信號和/或操作指令傳遞至所述控制單元；其包括一磁敏感測器，用於檢測引導無人搬運小車運動路徑的磁條；動力驅動結構與所述控制單元連線，根據所述驅動指令，驅動無人搬運小車運動或停止；輸出設備與所述控制單元電連線，接收並執行所述控制指令。
使用時，需在地面貼磁條或在地面下埋設磁條作為引導無人搬運小車運動的路徑軌跡，無人搬運小車的磁敏感測器正交安裝於磁條的上方。當通過所述輸入設備啟動無人搬運小車時，控制單元向所述動力驅動結構發出驅動指令，驅動該無人搬運小車沿磁條的路徑運動，同時拖動（或運載）貨物，到設定的地點停止，從而達到自動搬運的目的。另外，當無人搬運小車由於某種原因而脫離軌道時，會自動停車並發出報警信號。
在《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》中，所述磁敏感測器上左右對稱地分別設定有若干個感應點。在該優選實施例中，磁敏感測器上有六個感應點，分別在車的左邊三個，右邊三個，對稱分布；每一邊的三個點呈直線等距離分布。當然也可以在車的每一邊分別設定兩個、四個感應點或更多感應點，其原理相同。當左右對稱的感應點檢測到磁場信號時，無人搬運小車沿直線行進。當一邊比另一邊檢測到的感應點數多時，說明無人搬運小車相對磁條發生了轉彎或分岐；轉彎時，向檢測到的感應點較多的一邊轉向，使磁敏感測器再次位於磁條的正上方；分岐時，根據預先在控制單元內設定的情況，向左轉或向右轉向，從而選擇向左分叉或向右分叉的路線。
如圖1所示，所述輸入設備可包括障礙物感測器、外部輸入擴展接口、控制按鍵等，或包括其中的一種或多種輸入裝置。其中所述障礙物感測器為紅外光反射感測器或雷射反射感測器，是利用紅外光反射感應或雷射反射感應原理，判斷無人搬運小車行進方向前方是否有物體。障礙物感測器發射出紅外光或雷射，如果有物體，則會有紅外光或雷射反射回來，障礙物感測器通過發射-接收的時間差，判斷障礙物距離，距離較遠時無人搬運小車先減速運行，當與物體之間的距離減小到一定程度時，無人搬運小車自動停車，並根據控制單元內的預設決定是否發出報警信號。當障礙物被移走時，無人搬運小車自動恢復運行。
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》中可同時採用紅外光反射感測器和雷射反射感測器作為障礙物感測器，其中紅外光反射感測器的最大檢測距離為3米，水平角度為固定60°，雷射反射感測器的最大檢測距離為30米，水平角度為270°，且可設定任意角度段有效，任意角度段被忽略。這兩種感測器在有效檢測距離範圍內，可由用戶根據需要設定檢測距離。
當某種原因導致障礙物感測器沒有檢測到前方有物體時，無人搬運小車還設有另一重安全保護機構，即防碰撞機構。該防碰撞機構設定在無人搬運小車的車頭，並與所述控制單元電連線。在優選實施例中，防碰撞機構的核心部件是碰撞感測器。碰撞感測器是在無人搬運小車行進方向的車體前方，裝配一個高性能輕觸開關機構，高性能輕觸開關也叫鼠尾開關，當防碰撞機構產生形變時，不論向哪個方向，都會拔動鼠尾開關的尾巴，令輕觸開關兩個觸點短路。當控制單元檢測到觸點短路時，就判斷發生了碰撞，從而立即停止無人搬運小車。與障礙物感測器不同的是，碰撞停車時，當前方的物體移走後，無人搬運小車不會自動恢復運行。該碰撞機構還可採用2012年5月之前技術中的其它碰撞停止機構或其它碰撞感測器，來達到碰撞自動停車的目的。
如圖1所示，《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》的控制按鍵可以包括急停開關和自動跟蹤光電開關，也可以只設定其中的一種開關。急停開關設定在無人搬運小車的顯眼位置上，可裝配一個容易識別的通用型“急停按鈕”，即使不是無人搬運小車的專業操作人員，遇到異常情況時，也能快速啟動急停開關，停止無人搬運小車運行，防止發生事故。啟動急停開關時，無人搬運小車立即停車，並斷開電機驅動部分的電源，同時發出異常報警信號；急停後，通過復位操作或重新通電，消除異常信號，無人搬運小車才能恢復正常使用。自動跟蹤光電開關主要用於使無人搬運小車和生產線的速度保持同步，即令無人搬運小車總是跟隨加工的工件，既不超前，也不落後。
所述外部輸入擴展接口可以包括紅外接口、人工控制接口等，可也包括其中一個，也同時包括兩個或其它更多接口。其中紅外接口可用於無線遙控等功能；人工控制接口可用於插接其它單片機、電腦等控制裝置，以改變或更新所示控制單元內的預設控制信息等，或直接控制無人搬運小車的運行。
無人搬運小車可採用前輪驅動或後輪驅動，在該優選實施例中，如圖1所示，採用前輪和後輪同時驅動，故所述動力驅動結構包括用於驅動無人搬運小車前輪的前驅動單元和用於驅動無人搬運小車後輪的後驅動單元，以增強無人搬運小車的運載能力。所述前驅動單元或後驅動單元還可進一步包括導航感測器、角度感測器和驅動電機，所述驅動電機用於提供前進的動力，所述導航感測器和角度感測器用於檢測小車的運動方向。
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》中所述的輸出設備可以包括指示燈、聲音輸出裝置、電量顯示裝置、無線接口、輸出擴展接口等。所述的指示燈可用於提示無人搬運小車的位置、狀態等信息；聲音輸出裝置可用於報警、提示等；電量顯示裝置用於顯示無人搬運小車的電池容量，以便及時充電或更換蓄電池；無線接口可用於將無人搬運小車與其它設備進行無線通訊；輸出擴展接口可用於擴展其它輔助功能，比如用戶互動操作、自動化控制接口、自動化充電接口等。用戶互動操作功能有各種操作按鈕，音樂，三色燈塔等，自動化控制接口有控制臺接口，比如常見的顯示屏，觸控螢幕，PLC，PC等；自動化充電可以是一個由自動充電站系統引導的自動充電功能。輸出擴展接口還可擴展地標識別接口，自動移載接口，紅外遙控接口，無線電遙控接口等，這些擴展接口大大方便了無人搬運小車的各種功能擴展。
《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》還進一步包括一無人搬運小車，該無人搬運小車上設定有所述的無人搬運小車的驅動控制系統。《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》的無人搬運小車及其驅動控制系統具有工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢，而且無需鋪設軌道、支座架等固定裝置即可實現小車自動按照預設路線前進，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統中，能夠經濟高效地實現貨物的自動運輸。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種無人搬運小車及其驅動控制系統》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
