专利名称：基于超声测距仪的自动引导车、系统及导航方法
技术领域：
本发明涉及自动引导车技术，特别是涉及基于超声测距仪的自动引导车辆、系统及导航方法。
背景技术：
AGV (Automatic Guided Vehicle)是指自动引导车，它是以电池为动力，装有导航系统的无人驾驶自动化搬运车辆。AGV的显著特点是无人驾驶，利用自动导航系统，AGV可以在不需要人工引航的情况下，沿预定的路线自动行驶，自动将货物从起始点运送到目的地，并可以根据仓储货位要求，生产工艺流程等改变而灵活改变，具有柔性好、自动化程度高和智能化水平高等优点，所以AGV在机械加工、物料装配、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行业领域内得到了研究和应用。然而传统的AGV是采用有轨导航方式，在AGV日常的运行过程中容易把铺设在地面导引线压损，或者是被其它运载工具(例如叉车)碾压，导致经常需要维修。
发明内容
基于此，有必要针对需要对运行轨道维修的问题，提供一种维护简单的基于超声测距仪的自动引导车。一种基于超声测距仪的自动引导车，包括驱动底盘以及设置在所述驱动底盘上的自动引导车主体和驱动装置，还包括设置在所述自动引导车主体上的陀螺仪，用于获取所述基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角；设置在所述自动引导车主体上的位移编码器，用于获取所述基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移；设置在所述自动引导车主体上的驱动控制器，用于控制所述驱动装置；设置在所述自动引导车主体上的超声测距仪接收装置，用于接收超声信号并计算所述超声信号传播的距离值；以及设置在所述自动引导车主体上的控制器，与所述陀螺仪、所述编码器、所述驱动控制器以及所述超声测距仪接收装置分别电气连接，用于根据获取的所述航向角、所述位移以及所述距离值计算得出所述基于超声测距仪的自动引导车的运行路径，并通过所述驱动控制器控制所述驱动装置运行。在其中一个实施例中，还包括设置在所述驱动底盘上的舵角编码器，所述舵角编码器与所述控制器连接，用于测量所述自动引导车主体与所述驱动底盘之间的偏角。在其中一个实施例中，还包括设置在所述自动引导车主体上的通信装置，所述通信装置与所述控制器连接，用于通信。在其中一个实施例中，所述超声测距仪接收装置包括超声信号接收单元，用于接收超声信号；以及时间同步信号接收单元，用于接收时间同步信号。另外，还有必要提供一种基于超声测距仪的自动引导车系统，包括如权利要求f4任意一项所述的基于超声测距仪的自动引导车，还包括超声测距仪发射装置，设置在通道侧面，用于发射超声信号以及时间同步信号，所述时间同步信号携带有所述超声测距仪发射装置的地址编码。在其中一个实施例中，所述超声测距仪发射装置之间设置的距离大于所述超声测距仪接收装置的信号接收距离的两倍。在其中一个实施例中，还包括调度中心，通过所述通信装置对所述基于超声测距仪的自动引导车进行调度。另外，还有必要提供一种基于超声测距仪的自动引导车导航方法，包括如下步骤初始化航向和位置；获取基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角；获取基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移；根据所述航向角及所述位移计算得到所述基于超声测距仪的自动引导车的位置；获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置；获取目标坐标位置值；根据所述目标坐标位置值驱动所述基于超声测距仪的自动引导车运行。在其中一个实施例中，所述获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置的步骤为接收超声信号；接收时间同步信号，所述时间同步信号携带有所述超声测距仪发射装置的地址编码；根据所述超声信号和时间同步信号计算得到基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值。在其中一个实施例中，所述获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置的步骤之后还包括获取至少2个以上的所述航向角、所述位移以及所述距离值计算得到计算坐标值；把所述计算坐标值与所述地址编码进行比较，校正所述航向角和所述位置。采用本方案基于超声测距仪的自动引导车(AGV)，仅通过设置在基于超声测距仪的AGV内的陀螺仪和位移编码器所获得的航向角和位移，可获得基于超声测距仪的AGV运行的轨迹坐标，即可以按照预设好的目的地坐标导航。而不需要在运行的道路上铺设任何导引线、导线或其它器件，避免了道路被碾压而损坏，减少了维修费用，日常的维护只需要对基于超声测距仪的AGV本身进行维护即可，既简单又经济。采用本方案的基于超声测距仪的自动引导车(AGV)系统，调度中心可以通过基于超声测距仪的AGV的通信装置与基于超声测距仪的AGV进行互动，监控基于超声测距仪的AGV的运行状态或者是给基于超声测距仪的AGV发送新的运行任务。同时，基于超声测距仪的AGV也可以通过通信装置把基于超声测距仪的AGV的运行情况或任务执行情况反馈给调度中心，实现全面的监控及调度，提高基于超声测距仪的AGV系统的运行效率。采用本方案的方法，能够自主的对基于超声测距仪的AGV进行导航，不需要在运行的道路上铺设任何导引线、导线或其它器件进行引导，减少大量的设备以及设备维修费用，既简单又经济。
图1为基于超声测距仪的自动引导车的结构框图；图2为一实施例的基于超声测距仪的自动引导车的结构框图；图3为图1中超声测距仪接收装置的结构框图；图4为基于超声测距仪的自动引导车系统的结构框图5为基于超声测距仪的自动引导车导航方法的流程图；图6为图5中步骤为S40的具体流程图；图7为一实施例中还包括步骤S40A和S40B的流程图；图8为超声测距仪发射装置布局的平面示意图；图9为基于超声测距仪的自动引导车定位过程示意图；图10为基于超声测距仪的自动引导车导航误差角示意图。
具体实施例方式基于超声测距仪的自动引导车(AGV, Automatic Guided Vehicle),其所在的环境较佳，道路较平坦，可以近似的认为基于超声测距仪的AGV在一个二维水平面内的运行。基于超声测距仪的AGV通过陀螺仪获取的航向角、位移编码器获取的位移以及超声测距仪接收装置所获得的距离值，控制器根据航向角、位移以及距离值计算得出基于超声测距仪的AGV的运行路径，然后通过驱动控制器控制驱动装置运行，进而驱动基于超声测距仪的AGV运行。结合附图f 3，基于超声测距仪的自动引导车，包括驱动底盘(图未示)、自动引导车主体(图未示)和驱动装置(图未示)；还包括设置在自动引导车主体上的陀螺仪10、位移编码器20、驱动控制器30以及超声测距仪接收装置40以及控制器50。驱动底盘，是基于超声测距仪的AGV车形成整体构造的基础，起到支承、安装汽车发动机(驱动装置)及其各部件的作用，保证正常行驶。自动引导车主体，设置在驱动底盘上，可搭载其它车载设备。驱动装置，设置在驱动底盘，为基于超声测距仪的AGV提供动力源。驱动装置可以是电动机、柴油机或者是汽油机。在本实施例中，基于超声测距仪的AGV采用的是电动机，因为电动机运行较平稳、易控制，且环保。陀螺仪10，安装在自动引导车主体上，用于获取基于超声测距仪的AGV运行时的航向角。具体地，陀螺仪10的敏感轴与水平面垂直，陀螺仪10可以检测基于超声测距仪的AGV运行过程中转动的角速率，通过对角速率的积分，可以获取基于超声测距仪的AGV相对于初始时刻(或者是预设时间)的航向角。位移编码器20，安装在自动引导车主体上，用于获取基于超声测距仪的AGV行驶时的位移。在本实施例中，位移编码器20采用两个增量式轴角编码器，固定于自动引导车主体上，增量式轴角编码器的轴通过联轴器与基于超声测距仪的AGV的车轮相连，检测基于超声测距仪的AGV相对于地面的位移。进一步地，与基于超声测距仪的AGV相连的车轮，最佳的是主动轮，因为基于超声测距仪的AGV在运行过程中不容易打滑，检测到的数据较准确。一般基于超声测距仪的AGV的主动轮都是后轮，故位移编码器20较多的安装在基于超声测距仪的AGV的后轮。当然，也可以理解为，采用其它类型的位移编码器20，也可以安装在AGV其它部位，只要能够测得基于超声测距仪的AGV的位移即可。驱动控制器30，安装在自动引导车主体上，用于控制驱动装置。在本实施例中的驱动装置采用的是电机，驱动控制器30为控制电路板，驱动控制器30根据指令控制电机的运行，进而驱动基于超声测距仪的AGV的行驶。超声测距仪接收装置40，安装在自动引导车主体上，用于接收超声信号并计算超声信号传播的距离值。具体地，超声测距仪包括发射端和接收端，即超声测距仪发射装置和超声测距仪接收装置40。超声测距仪发射装置设置在道路或导航路径上的已知位置处，超声测距仪接收装置40安装在基于超声测距仪的AVG上，超声测距仪发射装置发射超声信号，超声测距仪接收装置40接收该超声信号，根据超声信号计算得到超声测距仪发射装置至超声测距仪接收装置40的距离值，即超声信号传播的距离值。结合附图2，在一实施例中，超声测距仪接收装置40，包括超声信号接收单元41，用于接收超声信号；时间同步信号接收单元42，用于接收时间同步信号。超声测距仪发射装置不仅仅发射超声信号，而且还同时发射时间同步信号，时间同步信号是采用红外、无线电等传播速度是光速的介质传播。在其它实施例中，时间同步信号还携带超声测距仪发射装置的地址编码(即参考坐标值)，用于校正基于超声测距仪的AGV行驶的航向。当然，也可以理解，超声测距仪发射装置的地址编码可以预先存储在基于超声测距仪的AGV里。超声测距仪发射装置与超声测距仪接收装置40的工作模式首先，超声测距仪发射装置同时发射超声信号和时间同步信号；其次，在基于超声测距仪的AGV上的超声测距仪接收装置40接收到时间同步信号后，开始计时并等待超声信号，收到超声信号后，停止计时；最后，即可获得超声信号从超声测距仪发射装置到超声测距仪接收装置40传播的时间t(由于光的传播速度远大于声波的传播速度，故可以忽略光的传播时间)，并计算出超声测距仪发射装置到超声测距仪接收装置40的距离(即超声信号传播的距离)，具体的计算方法为设当前环境温度为T，则超声信号在空气中的传播速度为V = 331. 5+0. 607T超声测距仪发射装置到超声测距仪接收装置40之间的距离为D=VXt控制器50，安装在自动引导车主体上，与陀螺仪10、编码器、驱动控制器30以及超声测距仪接收装置40分别电气连接。控制器50根据获取的航向角、位移以及距离值计算得出自动引导车的运行路径，并通过驱动控制器30控制驱动装置运行。具体地，基于超声测距仪的AGV根据航向角和位移可计算得出当前的位置(即当前的位置坐标)，由于距离值(即超声测距仪发射装置至超声测距仪接收装置40的距离值)到每个位置值都是相对固定的，故结合当前的位置坐标和距离值可计算出基于超声测距仪的AGV的运行的误差，并进行校正。最终，通过设定目标坐标作为基于超声测距仪的AGV的运行路径，并驱动。可以理解，目标坐标可以是用户设定，也可以是接收到外界的任务而设定的目标坐标，在本方案中不做限定。该控制器50为运算处理装置，主要由处理芯片(或者是单片机)组成，根据所获得的数据进行运算并输出结果，或者通过输出的指令控制其它器件。采用本方案的基于超声测距仪的AGV，仅通过设置在基于超声测距仪的AGV内的陀螺仪10和位移编码器20所获得的航向角和位移，可获得基于超声测距仪的AGV运行的位置坐标，即可以按照预设好的目的地坐标(目标坐标)导航。而不需要在运行的道路上铺设任何导引线、导线或其它器件，避免了道路被碾压而损坏，减少了维修费用，日常的维护只需要对基于超声测距仪的AGV本身进行维护即可，既简单又经济。
进一步地，本方案的基于超声测距仪的AGV还结合了超声测距仪接收装置40，能够获得超声测距仪发射装置至超声测距仪接收装置40 (即基于超声测距仪的AGV)的距离值，结合陀螺仪10和位移编码器20所获得至少两个以上的航向角和位移，以及获得超声测距仪发射装置至超声测距仪接收装置40的距离值，可以计算得出超声测距仪发射装置的坐标值。通过比较预存在基于超声测距仪的AGV内的超声测距仪发射装置的地址编码(即参考坐标值)或者超声测距仪发射装置所发射的地址编码(即参考坐标值)，把参考坐标值与计算所得到的超声测距仪发射装置的坐标值进行比较，即可以对基于超声测距仪的AGV的航向进行校正。使得本方案基于超声测距仪的AGV还具有自我校正能力，在较复杂的环境中运行时，能够及时的调整航向，保证AGV运行的正确。进一步地，本方案基于超声测距仪的AGV的运行时，是由基于超声测距仪的AGV上的超声测距仪接收装置40获取信号，而不需要在基于超声测距仪的AGV上设置任何发射装置发射信号，通过反射回来的信号来确定相关信息。因此，本方案基于超声测距仪的AGV获取信息的途径较简单、单一，而且还可以在通行道路上布置多辆基于超声测距仪的AGV行驶。另外，本方案基于超声测距仪的AGV抗干扰性也强，尤其是相对于采用激光导航的AGV，其几乎不受任何光的干扰。而且本方案基于超声测距仪的AGV校正是采用了超声测距仪，其价格远低于其它AGV激光导航方式，也不需要铺设任何引导线，大大的降低了成本，提高了经济性。结合附图3，在一实施例中，基于超声测距仪的自动引导小车还包括舵角编码器60，设置在驱动底盘上，且舵角编码器60与控制器50电气连接，用于测量自动引导车主体与驱动底盘之间的偏角。具体地，由于驱动底盘位于自动引导车主体的下方，其连接方式主要通过铰链连接，且铰链旋转轴与水平面垂直。此时，新的基于超声测距仪的AGV的航向角为陀螺仪10获取的航向角加上舵角编码器60获取的“偏角”，新的航向角为基于超声测距仪的AGV行驶过程中提供了更加准确的航向角，为基于超声测距仪的AGV自我校正提供更为准确的数据，使得基于超声测距仪的AGV行驶更加安全、准确，运行效率更高。在一实施例中，基于超声测距仪的自动引导小车还包括通信装置70，设置在自动引导车主体上，与控制器50连接，用于通信，可以向外界发送基于超声测距仪的AGV行驶信息，也可以接收外界传递的信息。通信装置70可以是无线通信设备，例如红外、wifi等。基于上述基于超声测距仪的自动引导车，还提供基于超声测距仪的自动引导车系统。参阅附图4，该基于超声测距仪的自动引导车系统包括上述基于超声测距仪的自动引导车，还包括超声测距仪发射装置80和调度中心90。超声测距仪发射装置80，设置在通道的侧面，用于发射超声信号以及时间同步信号，该时间同步信号携带有超声测距仪发射装置80的地址编码。具体地，超声测距仪发射装置80 (即超声测距仪的发射端)设置在基于超声测距仪的AGV通行道路的两侧或者一侦牝或者是通行道路两旁易于安装超声测距仪发射装置80的地方，且所发射的超声信号以及时间同步信号易于被超声测距仪接收装置40接收，即易于被基于超声测距仪的AGV接收到该信号。最佳的超声测距仪发射装置80设置距离，是在基于超声测距仪的AGV通行道路沿途每隔30米设置，超声测距仪发射装置80发射的信号可以纵向覆盖通行道路的路面(即大于路面的宽度)。
进一步地，在通行的道路上设置多个超声测距仪发射装置80，则超声测距仪发射装置80之间设置的距离大于超声测距仪接收装置40的信号接收距离的2倍。因为基于超声测距仪的AGV自带的陀螺仪10和位移编码器20，或者附加上的舵角编码器60，在较为平坦的道路上运行时较为准确，基于超声测距仪的AGV运行中的误差在一定时间内积累是在允许的范围。而且2倍以上的距离，可以确保基于超声测距仪的AGV在运行的过程中不会同时接收到两个或两个以上的超声信号。可以理解，超声测距仪发射装置80之间设置的距离也可以小于超声测距仪接收装置40的信号接收距离，即通行的道路上全部被超声测距仪发射装置80所发射的超声信号和时间同步信号所覆盖。因此，所设置的超声测距仪发射装置80就会更加准确，基于超声测距仪的AGV可以时刻进行校正。调度中心90，通过通信装置70对基于超声测距仪的自动引导车进行调度。调度中心90给基于超声测距仪的AGV发出操控指令，例如调度中心90根据工作的需要向基于超声测距仪的AGV发送任务信息(例如一系列行驶坐标，行驶速度，是否需要停止等任务信息)。进一步地，通信装置70还可以主动的把基于超声测距仪的AGV当前行驶的坐标等其它信息实时发送至调度中心90。调度中心90可以实时获取基于超声测距仪的AGV行驶状况，根据任务需要发出新的指令或者是监控其状态，实时了解并调整AGV工作情况，实现调度中心90与基于超声测距仪的AGV的互动。采用本方案的基于超声测距仪的自动引导车系统，调度中心90可以通过通信装置70与基于超声测距仪的AGV进行互动，监控基于超声测距仪的AGV的运行状态或者是给基于超声测距仪的AGV发送新的运行任务指令。同时，基于超声测距仪的AGV也可以通过通信装置70把基于超声测距仪的AGV的运行情况或任务的执行情况反馈给调度中心90，实现全面的监控及调度，提高基于超声测距仪的AGV系统的运行效率。基于上述基于超声测距仪的自动引导车及系统，还提供基于超声测距仪的自动引导车导航方法，结合附图5，包括如下步骤SlO :初始化航向和位置。具体地，基于超声测距仪的AGV运行的路面比较平坦，可以近似认为其在二维的水平面内运行。因此，对基于超声测距仪的AGV运行的道路轨迹、航向信息、位置坐标以及目的地坐标信息等进行初始化。S20 :获取基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角。可以通过在安装在基于超声测距仪的AGV上的陀螺仪获取航向角，具体地，陀螺仪的敏感轴与水平面垂直，可以检测基于超声测距仪的AGV运行过程中转动的角速率，通过对角速率的积分，可以获取AGV相对于初始时刻(或者是预设时间)的航向角。S30 :获取基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移。可以通过固定于基于超声测距仪的AGV主体上的增量式轴角编码器与自动引导车主体的车轮相连，检测基于超声测距仪的AGV相对于地面的位移。S40 :根据航向角及位移计算得到基于超声测距仪的自动引导车的位置。具体地，根据相对于地面的位移以及航向角，通过三角函数可以计算得出基于超声测距仪的AGV的位置(即AGV的坐标)。S50 :获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置。可以通过安装在自动引导车主体上的超声测距仪接收装置，以及设置在道路或导航路径上的已知位置处的超声测距仪发射装置，超声测距仪发射装置发射超声信号和时间同步信号，超声测距仪接收装置接收该超声信号和时间同步信号，根据超声信号和时间同步信号计算得到超声测距仪发射装置至超声测距仪接收装置的距离值。获得至少两个以上的航向角、位移以及获得的距离值，可以计算得出超声测距仪发射装置的坐标值。通过比较预存在基于超声测距仪的AGV内的超声测距仪发射装置的地址编码(即参考坐标值)或者超声测距仪发射装置所发射的地址编码(即参考坐标值)，把参考坐标值与计算所得到的超声测距仪发射装置的坐标值进行比较，可以对基于超声测距仪的AGV的航向进行校正，即可以校正航向角和位置。结合附图6，进一步地，步骤S50为S51 :接收超声信号。安装在自动引导车主体上的超声测距仪接收装置接收来之超声测距仪发射装置发射的超声信号。S52:接收时间同步信号，时间同步信号携带有超声测距仪发射装置的地址编码。安装在自动引导车主体上的超声测距仪接收装置接收来之超声测距仪发射装置发射的时间同步信号。该时间同步信号还携带超声测距仪发射装置的地址编码(即参考坐标值)，用于校正基于超声测距仪的AGV行驶的航向。当然，也可以理解，超声测距仪发射装置的地址编码可以预存在基于超声测距仪的AGV里。S53 :根据超声信号和时间同步信号计算得到基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值。设当前环境温度为T，那么超声信号在空气中的传播速度为V = 331. 5+0. 607T ;超声测距仪发射装置到超声测距仪接收装置之间的距离为D=VXt。S60 :获取目标坐标位置值。根据基于超声测距仪的AGV的运行计划或任务计划，可以在基于超声测距仪的AGV运行的轨迹上设置多个目标坐标点，到达一个坐标点后，下一个为运行的目标坐标点，依次推进。若把每个目标坐标串联起来，即为基于超声测距仪的AGV运行的轨迹，其中的某个坐标点也可以是基于超声测距仪的AGV工作任务的目的地。在基于超声测距仪的AGV中设置的目标坐标点越多，运行的轨迹就越明确，运行就越准确。S70 :根据目标坐标位置值驱动所述基于超声测距仪的自动引导车运行。获得了基于超声测距仪的AGV运行轨迹上的所有目标坐标点，基于超声测距仪的AGV就可以根据航向角和位置值，按照设定的速度行驶。采用本方案的方法，能够自主的对基于超声测距仪的AGV进行导航，不要在运行的道路上铺设任何导引线、导线或其它器件进行引导，减少大量的设备以及设备维修费用，既简单又经济。在其它实施例中，参阅附图7，在步骤S50之后还包括S50A :获取至少2个以上的航向角、位移以及距离值计算得到计算坐标值。S50B :把计算坐标值与地址编码进行比较，校正航向角和位移。本方案的方案通过对预存在基于超声测距仪的AGV地址编码(即参考坐标值)或者是从超声测距仪发射装置的地址编码，与计算得到的计算坐标值进行比较，然后根据比较的误差，重新校正航向值和位移值，确保基于超声测距仪的AGV能够按照预定的轨迹准确的运行。现结合具体实施例说明本方案的实施过程，图8为超声测距仪发射装置布局的平面示意图，图9为基于超声测距仪的自动引导车定位过程示意图，图10为基于超声测距仪的自动引导车导航误差角示意图。基于超声测距仪的AGV所运行的工作环境较为平坦，可以视为在二维水平面内运行。超声测距仪发射装置(编号为①、②、③、④、⑤和⑥)布局在运行道路的一侧，每个超声测距仪发射装置之间的距离在50米。若基于超声测距仪的AGV要从A点到B点传递货物，则需要经过编号为①、③和⑤的超声测距仪发射装置。当基于超声测距仪的AGV到达编号为③的超声测距仪发射装置，且在其超声信号所覆盖的区域。基于超声测距仪的AGV分别在第一位置和第二位置测量得到基于超声测距仪的AGV至超声测距仪发射装置的距离Dl和D2。由于基于超声测距仪的AGV上安装有陀螺仪和位移编码器，可以得出基于超声测距仪的AGV在第一位置和第二位置的坐标值，以及第一位置到第二位置的距离D3。已知D1、D2、D3的距离值和第一位置、第二位置的坐标值，则可以计算得出编号为③的超声测距仪发射装置的坐标值，该坐标值为计算得到的坐标值。在基于超声测距仪的AGV中有预存编号为③的实际坐标值(即参考坐标值)，或者是通过该编号为③的超声测距仪发射装置所发射携带有地址编码(即参考信息)的时间同步信号，通过计算所得到的标号为③的超声测距仪发射装置的坐标值与其参考坐标值进行比较，即可得出其误差，根据该误差可以进行校正。参阅图10，a和b分别为编号为①和③的超声测距仪发射装置的实际坐标值，c为编号为③超声测距仪发射装置的计算得到的坐标值，c与ab之间的夹角为基于超声测距仪的AGV运行过程中的导航的误差角，根据该误差角就可以进行校正。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种基于超声测距仪的自动引导车，包括驱动底盘以及设置在所述驱动底盘上的自动引导车主体和驱动装置，其特征在于，还包括: 设置在所述自动引导车主体上的陀螺仪，用于获取所述基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角； 设置在所述自动引导车主体上的位移编码器，用于获取所述基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移； 设置在所述自动引导车主体上的驱动控制器，用于控制所述驱动装置； 设置在所述自动引导车主体上的超声测距仪接收装置，用于接收超声信号并计算所述超声信号传播的距离值；以及 设置在所述自动引导车主体上的控制器，与所述陀螺仪、所述编码器、所述驱动控制器以及所述超声测距仪接收装置分别电气连接，用于根据获取的所述航向角、所述位移以及所述距离值计算得出所述基于超声测距仪的自动引导车的运行路径，并通过所述驱动控制器控制所述驱动装置运行。
2.根据权利要求1所述的基于超声测距仪的自动引导车，其特征在于，还包括:设置在所述驱动底盘上的舵角编码器，所述舵角编码器与所述控制器连接，用于测量所述自动引导车主体与所述驱动底盘之间的偏角。
3.根据权利要求2所述的基于超声测距仪的自动引导车，其特征在于，还包括:设置在所述自动引导车主体上的通信装置，所述通信装置与所述控制器连接，用于通信。
4.根据权利要求3所述的基于超声测距仪的自动引导车，其特征在于，所述超声测距仪接收装置包括: 超声信号接收单元，用于接收超声信号；以及 时间同步信号接收单元，用于接收时间同步信号。
5.一种基于超声测距仪的自动引导车系统，其特征在于，包括如权利要求4任意一项所述的基于超声测距仪的自动引导车，还包括:超声测距仪发射装置，设置在通道侧面，用于发射超声信号以及时间同步信号，所述时间同步信号携带有所述超声测距仪发射装置的地址编码。
6.根据权利要求5所述的基于超声测距仪的自动引导车系统，其特征在于，所述超声测距仪发射装置之间设置的距离大于所述超声测距仪接收装置的信号接收距离的两倍。
7.根据权利要求6所述的基于超声测距仪的自动引导车系统，其特征在于，还包括:调度中心，通过所述通信装置对所述基于超声测距仪的自动引导车进行调度。
8.一种基于超声测距仪的自动引导车导航方法，包括如下步骤: 初始化航向和位置； 获取基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角； 获取基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移； 根据所述航向角及所述位移计算得到所述基于超声测距仪的自动引导车的位置；获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置； 获取目标坐标位置值； 根据所述目标坐标位置值驱动所述基于超声测距仪的自动引导车运行。
9.根据权利要求8所述的基于超声测距仪的自动引导车导航方法，其特征在于，所述获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置的步骤为: 接收超声信号； 接收时间同步信号，所述时间同步信号携带有所述超声测距仪发射装置的地址编码；根据所述超声信号和时间同步信号计算得到基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值。
10.根据权利要求9所述的基于超声测距仪的自动引导车导航方法，其特征在于，所述获取超声信号、时间同步信号，计算基于超声测距仪的自动引导车至超声测距仪发射装置的距离值，并校正所述航向角和所述位置的步骤之后还包括: 获取至少2个以上的所述航向角、所述位移以及所述距离值计算得到计算坐标值； 把所述计算坐标值与所述地址 编码进行比较，校正所述航向角和所述位置。
全文摘要
基于超声测距仪的自动引导车、系统及导航方法，包括驱动底盘、设置在驱动底盘上的自动引导车主体和驱动装置，设置在自动引导车主体上的陀螺仪、位移编码器、驱动控制器、超声测距仪接收装置以及控制器，陀螺仪获取基于超声测距仪的自动引导车运行时的航向角；位移编码器获取基于超声测距仪的自动引导车行驶时的位移；驱动控制器控制驱动装置；设置在自动引导车主体上的超声测距仪接收装置，接收超声信号并计算超声信号传播的距离值；控制器与陀螺仪、编码器、驱动控制器以及超声测距仪接收装置分别电气连接，根据获取的航向角、位移以及距离值计算得出基于超声测距仪的自动引导车的运行路径，并通过驱动控制器控制驱动装置运行。
文档编号G01S11/14GK103076804SQ20121057942
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者郑之增, 张俊, 胡颖, 邵胜均, 张建伟 申请人:深圳先进技术研究院