一种控制方法、控制系统及自动导引车与流程

1.本发明涉及自动导引车技术领域，更具体地说，涉及一种控制方法。此外，本发明还涉及一种用于实施上述控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的自动导引车。


背景技术：

2.自动导引车(agv，automated guided vehicle)在非结构化的环境中具有自动驾驶的功能，已经成为自动化物流运输系统和柔性制造系统的关键设备。这些应用条件下对于agv的工作效率有很高的要求，需要其可以背负货架行走，并使货架姿态稳定。
3.现有技术中，agv小车结构一般包括运动底盘、驱动器电机和驱动器、旋转顶升安装基座、顶升平台、旋转机构和驱动机构、旋转托盘等，要实现agv底盘旋转而顶部负载货架姿态不变的应用，现有控制方法中一般通过给顶部负载托盘旋转电机和agv底盘驱动电机下发一定比例的速度，使两者保持同步运动，通过控制旋转托盘电机的旋转来控制旋转托盘的运动，但是旋转电机通过减速机、旋转齿轮带动负载托盘转动，其中存在机械上的回差和形变的问题；在实际工业和物流行业的柔性应用中，agv顶部负载货架的货物重量是不确定的，并且随着工况是不停变化的，因此其摩擦力、惯量对于负载托盘的影响也也是不停变化的；另外，当agv车体本身在不同的路面运行时(比如凹凸，摩擦力不足)，实际车速和下发参考车速会有较大的偏差和波动。这类情况下，其顶部载货托盘的控制稳定性和精度都无法得到保证，在恶劣情况下顶部货架甚至可能会和应用环境发生碰撞，造成财产损失。
4.综上所述，如何提高对自动导引车的载货托盘转速控制的兼容性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种控制方法，只需对旋转电机进行控制，不涉及对底盘的控制，能够适用于不同的agv底盘方案和不同地面工况，提高了对自动导引车的载货托盘转速控制的兼容性以及实用性。
6.本发明的另一目的是提供一种用于实施上述控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的自动导引车。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种控制方法，应用于自动导引车，自动导引车包括底盘、托盘以及带动所述托盘相对于所述底盘转动的旋转电机；所述控制方法包括：
9.获取所述底盘实时的底盘转速w1；
10.获取所述托盘实时的托盘转速w2；
11.将所述底盘转速w1作为参考速度，所述托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，所述控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；
12.根据所述控制输出o1控制所述旋转电机转动，以调节所述托盘转速w2。
13.可选地，所述自动导引车包括用于带动所述托盘升降的顶升电机；所述将所述底
盘转速w1作为参考速度，所述托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，所述控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)之前，包括：
14.获取所述顶升电机实时的工作电流；
15.根据所述工作电流获取所述托盘的负载货架重量；
16.根据所述负载货架重量查询离线数据表获得所述控制输出o1中的k1、k2。
17.可选地，所述根据所述控制输出o1控制所述旋转电机转动，以调节所述托盘转速w2之后，包括：
18.获取所述旋转电机的旋转转速w3；
19.判断所述底盘转速w1和所述托盘转速w2的差值是否大于第一预设安全转速，若是，则控制所述自动导引车和所述旋转电机停止工作；若否，则进入下一步；
20.判断所述底盘转速w1和所述旋转转速w3的差值是否大于第二预设安全转速，若是，则控制所述自动导引车和所述旋转电机停止工作；若否，则进入下一步；
21.判断所述旋转转速w3和所述托盘转速w2的差值是否大于第三预设安全转速，若是，则控制所述自动导引车和所述旋转电机停止工作；若否，则控制所述自动导引车和所述旋转电机正常工作。
22.可选地，所述获取所述底盘实时的底盘转速w1；之前，包括：
23.判断是否接收到托盘货架稳定请求，若是，则执行上述步骤所述获取所述底盘实时的底盘转速w1；若否，则进入下一步；
24.按照预设目标速度控制所述旋转电机转动。
25.一种控制系统，用于实施上述任一项所述的控制方法，包括：
26.托盘转速获取模块，用于获取托盘实时的托盘转速w2；
27.底盘转速获取模块，用于获取底盘实时的底盘转速w1；
28.反馈控制器，用于将所述底盘转速w1作为参考速度，所述托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，所述控制输出o1为：
29.o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；
30.驱动器控制器，用于根据所述控制输出o1控制所述旋转电机转动，以调节所述托盘转速w2。
31.可选地，所述自动导引车包括用于带动所述托盘升降的顶升电机；所述控制系统还包括：
32.电流获取模块，用于获取所述顶升电机实时的工作电流；
33.重量获取模块，用于根据所述工作电流获取所述托盘的负载货架重量；
34.反馈控制器调节模块，用于根据所述负载货架重量查询离线数据表获得所述控制输出o1中的k1、k2。
35.可选地，还包括异常检测模块，用于获取所述旋转电机的旋转转速w3，并计算所述底盘转速w1和所述托盘转速w2的差值、所述底盘转速w1和所述旋转转速w3的差值、所述旋转转速w3和所述托盘转速w2的差值，并在所述底盘转速w1和所述托盘转速w2的差值、所述底盘转速w1和所述旋转转速w3的差值、所述旋转转速w3和所述托盘转速w2的差值中的至少一者超出安全范围时，控制所述自动导引车及所述旋转电机均停止动作。
36.一种自动导引车，包括上述任一项所述的控制系统、底盘、托盘、带动所述托盘相
对于所述底盘转动的旋转电机以及带动所述托盘相对于所述底盘升降的顶升电机。
37.可选地，所述托盘转速获取模块为设置于所述托盘下部的第一角速度转感器；所述底盘转速获取模块为设置于所述底盘上部的第二角速度传感器。
38.可选地，所述顶升电机通过顶升连杆与所述托盘连接。在实施本发明提供的控制方法的过程中，首先获取底盘实时的底盘转速w1；获取托盘实时的托盘转速w2；接着，将底盘转速w1作为参考速度，托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；然后，根据控制输出o1控制旋转电机转动，以调节托盘转速w2，从而调节托盘转速w2，使托盘转速w2与底盘转速w1大小相同，方向相反，以实现底盘转动过程中，托盘姿态保持不变。
39.相比于现有技术，本发明提供的控制方法在实施的过程中只需对旋转电机进行控制，不涉及对底盘的控制，能够适用于不同的agv底盘方案和不同地面工况，提高了对自动导引车的载货托盘转速控制的兼容性以及实用性。通过检测货架负载的质量动态调整转盘闭环控制系统的参数，实现了对负载质量的自适应，提高了系统对不同负载的适应性；通过高精度的顶部负载托盘闭环控制方法，不再受agv运行地面状况、顶部回转支撑旋转的机械回差和形变对旋转托盘的控制精度和控制性能的影响，具有负载货架姿态控制的高精度、高可靠的特点。
40.此外，本发明还提供了一种用于实施上述控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的自动导引车。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
42.图1为本发明所提供的自动导引车的部分结构的具体实施例的结构示意图；
43.图2为图1中自动导引车的另一角度的结构示意图；
44.图3为图1中自动导引车安装底盘后的结构示意图；
45.图4为本发明所提供的控制方法的具体实施例的流程示意图。
46.图1-4中：
47.1为控制模块、2为底盘、3为底盘电机、4为底盘驱动器、5为顶升连杆、6为顶升驱动器、7为顶升电机、8为托盘、9为轴承、10为旋转齿轮、11为顶升减速器、12为托盘转速获取模块、13为齿圈、14为旋转电机、15为底盘转速获取模块、16为旋转驱动器。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明的核心是提供一种控制方法，只需对旋转电机进行控制，不涉及对底盘的
控制，能够适用于不同的agv底盘方案和不同地面工况，提高了对自动导引车的载货托盘转速控制的兼容性以及实用性。本发明的另一核心是提供一种用于实施上述控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的自动导引车。
50.请参考图1-图4。
51.本具体实施例公开了一种控制方法，应用于自动导引车，自动导引车包括底盘2、托盘8以及带动托盘8相对于底盘2转动的旋转电机14；控制方法包括：
52.步骤s1，获取底盘2实时的底盘转速w1；
53.步骤s2，获取托盘8实时的托盘转速w2；此处的托盘转速w2为托盘8实际的转速；
54.步骤s3，将底盘转速w1作为参考速度，托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；
55.步骤s4，根据控制输出o1控制旋转电机14转动，以调节托盘转速w2。
56.需要进行说明的是，托盘8与底盘2连接，在底盘2转动的过程中会带动托盘8同步转动，为了实现底盘2转动的情况托盘8姿态保持不变，需要旋转电机14带动托盘8向与底盘2转动方向相反的方向转动。
57.在实施本具体实施例提供的控制方法的过程中，首先获取底盘2实时的底盘转速w1；获取托盘8实时的托盘转速w2；接着，将底盘转速w1作为参考速度，托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；然后，根据控制输出o1控制旋转电机14转动，以调节托盘转速w2，从而调节托盘转速w2，使托盘转速w2与底盘转速w1大小相同，方向相反，以实现底盘2转动过程中，托盘8姿态保持不变。
58.相比于现有技术，本具体实施例提供的控制方法在实施的过程中只需对旋转电机14进行控制，不涉及对底盘2的控制，能够适用于不同的agv底盘2方案和不同地面工况，提高了对自动导引车的载货托盘转速控制的兼容性以及实用性。通过高精度的托盘转速的闭环控制方法，使托盘转速w2不再受agv运行地面状况、顶部回转支撑旋转的机械回差、形变的影响，实现了agv底盘2旋转，而上方货架保持姿态不变的柔性应用，具有负载货架姿态控制的高精度、高可靠的特点。
59.在一具体实施例中，自动导引车包括用于带动托盘8升降的顶升电机7；上述步骤s3之前包括：
60.步骤s3a，获取顶升电机7实时的工作电流。
61.步骤s3b，根据工作电流获取托盘8的负载货架重量。
62.不同的负载货架重量在顶升的过程中对应的顶升电机7的工作电流不同，因此，根据不同的工作电流可以通过查表、预设程序查询等方式获取负载货架重量。
63.步骤s3c，根据负载货架重量查询离线数据表获得控制输出o1中的k1、k2。
64.不同的负载货架重量在顶升的过程中需要不同的控制输出o1，因此，根据不同的负载货架重量可以通过查表、预设程序查询等方式获取对应的控制输出o1。
65.在本具体实施例中，通过检测负载货架重量，对控制输出o1进行调整，实现对不同负载货架的自适应，优化了托盘8闭环速度控制器的控制性能，提高了系统对不同负载的适应性。
66.本具体实施例中的步骤s3a、s3b、s3c可以与步骤s1、步骤s2并列执行，也可以在步骤s1执行，根据实际需要，设置安全锁定模式；具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
67.在一具体实施例中，上述步骤s4之后包括：
68.步骤s51，获取旋转电机14的旋转转速w3；
69.步骤s52，判断底盘转速w1和托盘转速w2的差值是否大于第一预设安全转速，若是，则控制自动导引车和旋转电机14停止工作；若否，则进入下一步。
70.步骤s53，判断底盘转速w1和旋转转速w3的差值是否大于第二预设安全转速，若是，则控制自动导引车和旋转电机14停止工作；若否，则进入下一步；
71.步骤s54，判断旋转转速w3和托盘转速w2的差值是否大于第三预设安全转速，若是，则控制自动导引车和旋转电机14停止工作；若否，则控制自动导引车和旋转电机14正常工作。
72.第一预设安全转速、第二预设安全转速和第三预设安全转速是事先设置在程序中的转速参考值，可以根据实际情况进行改变。
73.本具体实施例中，通过将底盘转速w1和托盘转速w2的差值与第一预设安全转速进行比较、将底盘转速w1和旋转转速w3的差值与第二预设安全转速进行比较、将旋转转速w3和托盘转速w2的差值与第三预设安全转速进行比较，在托盘8转动异常的情况时，可及时做出反应，并及时控制自动导引车和旋转电机14停止工作，防止顶部负载货架和应用环境发生碰撞，降低了安全风险和财产损失，提高了自动导引车的安全性和可靠性。
74.在一具体实施例中，步骤s1之前包括：
75.步骤s01，判断是否接收到托盘8货架稳定请求，若是，则执行上述步骤s1；若否，则进入下一步；
76.步骤s02，按照预设目标速度控制旋转电机14转动。
77.在本具体实施例中，通过判断是否接收到托盘8货架稳定请求，控制执行不同的工作模式，当接收到托盘8货架稳定请求时，进入上述步骤s1，进入闭环控制模式；当没有接收到托盘8货架稳定请求时，则按照预设目标速度控制旋转电机14转动，进入开环控制，实现了对不同工况的区分，减少了旋转电机14不必要的调整次数，提高了控制方法的可靠性。
78.除了上述控制方法，本发明还提供一种用于实施上述实施例公开的控制方法的控制系统，该控制系统包括：
79.托盘转速获取模块12，用于获取托盘8实时的托盘转速w2；
80.底盘转速获取模块15，用于获取底盘2实时的底盘转速w1；
81.反馈控制器，用于将底盘转速w1作为参考速度，托盘转速w2作为反馈速度，输出控制输出o1，控制输出o1为：o1＝(w1-w2)*(k1+k2/s)；
82.驱动器控制器，用于根据控制输出o1控制旋转电机14转动，以调节托盘转速w2。
83.优选的，可以使托盘转速获取模块12为设置于托盘8下部的第一角速度转感器；底盘转速获取模块15为设置于底盘2上部的第二角速度传感器。避免因地面凹凸不平而影响对托盘转速w2和底盘转速w1的测量影响。
84.在一具体实施例中，自动导引车包括用于带动托盘8升降的顶升电机7；控制系统还包括：
85.电流获取模块，用于获取顶升电机7实时的工作电流；
86.重量获取模块，用于根据工作电流获取托盘8的负载货架重量；
87.反馈控制器调节模块，用于根据负载货架重量查询离线数据表获得控制输出o1中
的k1、k2。
88.在本具体实施例中，通过检测负载货架重量，对控制输出o1进行调整，实现对不同负载货架的自适应，优化了托盘8闭环速度控制器的控制性能，提高了系统对不同负载的适应性。
89.在上述实施例的基础上，还包括异常检测模块，用于获取旋转电机14的旋转转速w3，并计算底盘转速w1和托盘转速w2的差值、底盘转速w1和旋转转速w3的差值、旋转转速w3和托盘转速w2的差值，并在底盘转速w1和托盘转速w2的差值、底盘转速w1和旋转转速w3的差值、旋转转速w3和托盘转速w2的差值中的至少一者超出安全范围时，控制自动导引车及旋转电机14均停止动作。
90.除了上述控制系统，本发明还提供了一种包括上述控制系统、底盘2、底盘2驱动组件、与底盘2连接的托盘8、带动托盘8相对于底盘2转动的旋转电机14以及带动托盘8相对于底盘2升降的顶升电机7的自动导引车，该自动导引车的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
91.如图1-3所示，自动导引车设置有控制模块1，包括底盘2、驱动底盘2转动的底盘电机3、底盘驱动器4、托盘8、旋转电机14、旋转驱动器16、顶升电机7、顶升驱动器6等，托盘8通过轴承9与底盘2连接，并可由底盘2带动转动，同时托盘8连接于齿圈13，旋转电机14的输出端设置有旋转齿轮10，旋转齿轮10与齿圈13啮合，旋转电机14转动通过旋转齿轮10、齿圈13带动托盘8转动；顶升电机7输出端设置有顶升减速器11，并通过顶升连杆5与托盘8连接，用于带动托盘8升降。
92.当然，自动导引车还可以是其它结构形式，具体根据实际情况确定。
93.本技术文件中提到的第一角速度转感器和第二角速度转感器中的“第一”、“第二”仅仅是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。
94.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
95.以上对本发明所提供的控制方法、控制系统及自动导引车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。