一种无人化仓库的AGV自主寻迹智能车的制作方法

本发明涉及物流仓储运输技术领域，特别涉及一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车。

背景技术：

随着计算机和信息技术的快速发展，agv智能车在运输、仓储等工业领域获得了广泛的应用。特别是随着现代物流业的飞速发展，运输以及仓储成本问题已成为物流企业在成本核算中一个无法忽视的问题，实现产品的零库存是节约成本、提高产品竞争力的目标之一。一方面是为了节约成本，实现零库存；另一方面是为了获得规模效益而不断扩大的储备仓库，要实现不同产品的自动归库和自动出仓，需要一种可以实现自动化操作的智能设备，来完成这些无人化工作，从而实现高效管理和自动控制的目标。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车，基于多传感器的信息导航系统，实现大型仓库管理中的智能车无人化管理。

(二)技术方案

一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车，包括路径信息采集分离模块、单片机主控模块、电机控制模块、舵机控制模块、速度检测控制模块、键盘控制模块、显示模块和电源管理模块；所述路径信息采集分离模块摄取智能车行驶路径视频信息，输出视频电压信号，送入所述单片机主控模块；所述速度检测控制模块采集智能车车速信息，送入所述单片机主控模块的a/d转换通道；所述单片机主控模块对所述视频电压信号和所述车速信息进行分析处理，输出pwm脉冲信号分别驱动所述电机控制模块和所述舵机控制模块；所述电机控制模块控制智能车的行驶速度，所述舵机控制模块控制智能车的转弯速度；所述按键控制模块输入给定路径，所述显示模块实时显示实际路径与给定路径的偏差；所述电源管理模块为智能车的其它各模块提供工作电压。

进一步的，所述路径信息采集分离模块包括ccd摄像头、a/d转换电路、步信号分离电路和二值化电路；所述ccd摄像头选用clarioncc-450型车载前端摄像头；所述a/d转换电路包括a/d转换芯片和第一～第三电容，其中所述a/d转换芯片选用adc1175cimtc，所述第二和第三电容为电解电容；所述步信号分离电路包括步信号分离芯片、第一电阻和第四～第七电容，其中所述步信号分离芯片选用lm1881m；所述二值化电路包括比较器和第二电阻，其中所述比较器选用lm339。

进一步的，所述单片机主控模块选用16位单片机mc95s12dj128。

进一步的，所述电机控制模块包括电机、电机驱动芯片、发光二极管、第三～第六电阻、第八和第九电容，其中所述电机选用rs-380sh型驱动电机，所述电机驱动芯片选用mc33887dwb，所述第九电容为电解电容。

进一步的，所述舵机控制模块选用srm-102型舵机。

进一步的，所述速度检测控制模块的车速检测传感器选用齿槽圆盘加直射式光电对射传感器。

进一步的，所述键盘控制模块选用外置式8针插拔4×4键盘。

进一步的，所述显示模块选用外置式图形点阵液晶显示模块jd12232a3。

进一步的，所述电源管理模块包括电源、升压电路和降压电路，其中所述电源为7.2v锂电池组，所述升压电路选用12v升压芯片max1771csa，所述降压电路选用5v降压芯片max1626esa。

(三)有益效果

本发明提供了一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车，基于多传感器的信息导航系统，方便不同产品的自动归库和自动出仓，实现大型仓库管理中的智能车无人化管理，提高了管理的效率，节约了人工成本，其结构简单，环境适应性强，可靠性和稳定性好，响应灵敏，操作方便，具有良好的扩展性，给工业现场多信息导航智能系统提供了有益的参考。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车的系统结构框图。

图2为本发明所涉及的一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车的a/d转换电路原理图。

图3为本发明所涉及的一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车的步信号分离电路原理图。

图4为本发明所涉及的一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车的二值化电路原理图。

图5为本发明所涉及的一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车的电机控制模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车，包括路径信息采集分离模块、单片机主控模块、电机控制模块、舵机控制模块、速度检测控制模块、键盘控制模块、显示模块和电源管理模块；路径信息采集分离模块摄取智能车行驶路径视频信息，输出视频电压信号，送入单片机主控模块；速度检测控制模块采集智能车车速信息，送入单片机主控模块的a/d转换通道；单片机主控模块对视频电压信号和车速信息进行分析处理，输出pwm脉冲信号分别驱动电机控制模块和舵机控制模块；电机控制模块控制智能车的行驶速度，舵机控制模块控制智能车的转弯速度；按键控制模块输入给定路径，显示模块实时显示实际路径与给定路径的偏差；电源管理模块为智能车的其它各模块提供工作电压。

路径信息采集分离模块包括ccd摄像头、a/d转换电路、步信号分离电路和二值化电路。ccd摄像头选用clarioncc-450型车载前端摄像头，该摄像头为ntsc制式，扫描523线30帧/s的图像。ccd摄像头输出标准的视频复合信号，通过行扫描的方式，将图像信息转换为一维的视频模拟信号输出。在安装ccd摄像头的时候，只要将其旋转90°，则图像信息也将旋转90°，这样水平分辨率与垂直分辨率会发生互换，从原来的水平分辨率低、垂直分辨率高的图像，变成水平分辨率高、垂直分辨率低的图像，正好可以满足道路参数检测的要求。

由于ccd摄像头采集的信号数据量较大，采用单片机主控模块单片机自带的a/d转换器可能出现转换速度无法满足要求的情况，所以本智能车中另外采用了1片a/d信号转换芯片，以满足ccd摄像头信号采集和转换使用。如图2所示，a/d转换电路包括a/d转换芯片u1和电容c1～c3，其中a/d转换芯片u1选用adc1175cimtc，电容c2和c3为电解电容。

如图3所示，步信号分离电路包括步信号分离芯片u2、电阻r1和电容c4～c7，其中步信号分离芯片u2选用lm1881m。步信号分离芯片lm1881m和a/d转换芯片adc1175cimtc可以对视频信号进行采集，从而得到ccd摄像头的灰度图像数据。

如图4所示，二值化电路包括比较器u3和电阻r2，其中比较器u3选用lm339。ccd摄像头的灰度图像数据经二值化处理就可以在图像上得到黑色路径轨迹的点阵，视频信号通过lm339与电压设定值进行比较，从而得到视频电压的二值化。调节电压设定值，将该值设定为视频信号中黑白两色的分界电压值，以提高输出图像识别效果。

单片机主控模块选用16位单片机mc95s12dj128，其内置128kb的flash、8kb的ram和2kb的eeprom。具有5v输入和驱动能力，cpu工作频率可达到50mhz。29路独立的数字i/o接口，20路带中断和唤醒功能的数字i/o接口，2个8通道的10位a/d转换器，具有8通道的输入捕捉/输出比较，还具有8个可编程pwm通道。具有2个串行异步通信接口sci，2个同步串行外设接口spi，i2c总线和can功能模块等。

如图5所示，电机控制模块包括电机m1、电机驱动芯片u4、发光二极管led1、电阻r3～r6、电容c8和c9，其中电机m1选用rs-380sh型驱动电机，电机驱动芯片u4选用mc33887dwb，电容c9为电解电容。为了可靠保证智能车的速度，提高其负载能力，采用2片并联使用的具有短路保护、欠压保护与过温保护功能的驱动电机芯片mc33887dwb，保证电机的驱动能力，实现对速度进行控制。通过将各种状态引入单片机mc95s12dj128的中断口，使单片机mc95s12dj128能对外界的异常情况进行实时处理。

舵机控制模块选用srm-102型舵机，其响应速度为0.2s/60°。控制舵机的脉冲可以使用单片机mc95s12dj128的1路pwm产生。单片机mc95s12dj128中有8路pwm输出端口，可以将其中相邻的2路pwm输出级联成一个16位pwm输出。调试过程中发现舵机一定的转角有时间的延迟，时间延迟正比于旋转过的角度，反比于舵机的响应速度，通过分析可知，舵机的响应速度直接影响智能车转弯的速度。在实际的控制现场，还影响转向的精确度。经过不断的调试发现适当抬高摄像头的高度，使其能够探测更远的距离，提前采集弯道信息，提前给舵机响应，能有效解决该问题。

速度检测控制模块的车速检测传感器选用齿槽圆盘加直射式光电对射传感器。通过对光电传感器读取齿槽圆盘转动脉冲，传感器输出的电压信号可以由单片机mc95s12dj128的a/d转换端口进行读取，其余的输出脉冲信号可以利用单片机mc95s12dj128的i/o端口输入到单片机内部的定时器/计数器模块中进行测量。通过周期读取计数器的计数数值，可以反映脉冲的频率，从而得到车速信息。

单片机mc95s12dj128自身带有可用于扩展键盘和显示的i/o口，键盘控制模块选用外置式8针插拔4×4键盘，显示模块选用外置式图形点阵液晶显示模块jd12232a3，以方便调试过程中及时纠正智能车在运行过程中的路径偏差。

电源管理模块包括电源、升压电路和降压电路，其中电源为7.2v锂电池组，升压电路选用12v升压芯片max1771csa，降压电路选用5v降压芯片max1626esa。常用的直流低压控制电路可采用开关稳压和串联稳压方式。开关稳压芯片的工作效率高但电路由较大的电源噪声，适用于耗电量较大的电路。当电路的电池电压由于消耗变低时，通用的lm7805芯片输出电压就难以保证，容易造成单片机的自复位。另外在考虑到驱动电机有较大的电流，尤其智能车在启动和加速时，可能会造成电池比较大的输出压降。基于以上的考虑，本智能车电源管理模块的主控芯片分别采用升压芯片max1771csa和降压芯片max1626esa。该max系列芯片有较大的电压输入范围，能有效地保证由于电池的损耗输出电压降低而造成的稳压电路的较大电压波动输出。智能车采用7.2v锂电池组供电，经max1771csa构成12v升压电路，max1626esa构成5v降压电路。单片机主控模块、舵机控制模块、速度检测控制模块均需要5v的控制电压，而路径信息采集分离模块需12v控制电压。

智能车在预先设置好的路径上行驶。在实际的仓库环境中，由于智能车会有较大的负载，为了保证安全，在智能车出现错道情况时，必须让其强制停止。在到达箱体货物跟前必须减速。所以针对这种情况可以安装其他设备，如红外传感器和行程开关，以保证检测信息足够让智能车安全形势。

为了方便硬件电路调试、便于硬件电路的分割处理、避免硬件电路可能出现的信号干扰、串扰问题，方便机械结构设计，本智能车采用模块化设计，不同模块之间可以通过屏蔽线或同轴电缆实现信号传输。

本发明提供了一种无人化仓库的agv自主寻迹智能车，基于多传感器的信息导航系统，方便不同产品的自动归库和自动出仓，实现大型仓库管理中的智能车无人化管理，提高了管理的效率，节约了人工成本，其结构简单，环境适应性强，可靠性和稳定性好，响应灵敏，操作方便，具有良好的扩展性，给工业现场多信息导航智能系统提供了有益的参考。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。