一种基于磁导航的半自动化车辆控制系统及半自动化叉车的制作方法

1.本实用新型涉及磁导航车辆技术领域，具体为一种基于磁导航的半自动化车辆控制系统及半自动化叉车。


背景技术：

2.叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，随着工业化和智能化的发展，越来越多的企业倾向于使用具备自动导航功能叉车替代人工进行货物的搬运工作，使用自动导航的叉车一方面能减少人力成本，不会出现人为失误，另一方面也能持续高效地工作，提高工厂的产出，在当前的窄巷道叉车领域，磁导航模式已经越来越常见，而叉车从主通道进入堆垛通道，需要从人工驾驶模式切换为磁导航模式，现有技术为通过人工驾驶控制叉车进入堆垛通道，前后磁传感器基本与磁条对中时，切换为磁导模式，此时在巷道内直线的前进后退，不再需要人工控制方向，而交由控制器控制。
3.现有的半自动化磁导航叉车，入轨操作基本都为人工控制，使叉车的前后磁传感器都与磁条对中，然后切换为磁导航模式，磁传感器感应到磁条的磁信号，并通过检测信号相对传感器的强弱分布来纠偏，保证叉车在轨道内直线的前进或后退，保证叉车在轨道内直线的前进或后退，此方案无法自主的进行入轨，还需要对人工先操作入轨，准确度不易控制，而且由于巷道的宽度较低，因此对叉车驾驶员的技术和熟练度要求较高，且可能需要多次反复对中，入轨成功率不高，入轨距离长，造成工作的效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于磁导航的半自动化车辆控制系统及半自动化叉车，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种基于磁导航的半自动化车辆控制系统，包括安装在车辆内部的磁导航模块和设置于地面上的磁条，所述磁导航模块包括有：
7.启动开关，所述启动开关和控制器电性连接，用于控制磁导航模块的启动和停止；
8.前磁传感器，所述前磁传感器安装在车辆的前端，用于检测车头是否接近磁条；
9.后磁传感器，所述后磁传感器安装在车辆的后端，用于检测车尾是否接近磁条；
10.控制器，所述控制器和前磁传感器、后磁传感器电性连接，用于根据前磁传感器的触发位置，控制转向电机单元工作调整车辆的位置，直至前磁传感器和后磁传感器均和磁条对正；
11.转向电机单元，所述转向电机单元和控制器电性连接，用于在控制器的驱动下带动车辆的方向盘进行转动；
12.自动刹车单元，所述自动刹车单元和控制器电性连接，用于在控制器的驱动下控制车辆的运动速度。
13.优选的，所述启动开关串联在控制器的电源电路中。
14.优选的，所述转向电机单元包括驱动器、转向电机、驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动器和转向电机电性连接，用于驱动转向电机工作，转向电机的转动轴上固定有驱动齿轮，所述从动齿轮安装在车辆的转向轴上，所述驱动齿轮和从动齿轮啮合连接，所述驱动器和控制器电性连接。
15.优选的，所述转向电机单元还包括有编码器，所述编码器和转向电机同轴连接，用于测量转向电机的转速，所述编码器和控制器电性连接。
16.优选的，所述自动刹车单元包括速度传感器、驱动电路和自动刹车系统构成，所述速度传感器和控制器电性连接，用于检测车辆的运动速度，所述驱动电路和自动刹车系统电性连接，用于驱动自动刹车系统工作，所述驱动电路和控制器电性连接。
17.本实用新型还提供一种基于磁导航的半自动化叉车，其中，所述半自动化叉车包括叉车车体和车辆控制系统，所述车辆控制系统采用上述的基于磁导航的半自动化车辆控制系统。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型只需驾驶员的简单操作，按某种姿态操作车辆运动即可完成自动入轨动作，在此过程中除只需让车辆运动外，无需其他人为干预即可实现入轨操作，短时间内即可成功入轨，操作便捷，入轨准确可靠，实现提高作业效率、降低人员工作强度的目的。
附图说明
20.图1为本实用新型整体系统结构示意图；
21.图2为本实用新型中车头朝向堆垛通道的入轨场景图；
22.图3为本实用新型中车头朝向堆垛通道的入轨场景图；
23.图4为本实用新型中车尾朝向堆垛通道的入轨场景图；
24.图5为本实用新型中车尾朝向堆垛通道的入轨场景图。
25.图中：1车辆、2磁条、3磁导航模块。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.实施例：
28.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：
29.一种基于磁导航的半自动化车辆控制系统，包括安装在车辆1内部的磁导航模块3和设置于地面上的磁条2，所述磁导航模块3包括有启动开关、前磁传感器、后磁传感器、控制器、转向电机单元和自动刹车单元，其中：
30.所述启动开关和控制器电性连接，所述启动开关串联在控制器的电源电路中，用于控制磁导航模块的启动和停止，在启动开关闭合后，控制器开始进行工作，此时即进入磁导航自动入轨模式，所述前磁传感器安装在车辆1的前端，用于检测车头是否接近磁条2，所
述后磁传感器安装在车辆1的后端，用于检测车尾是否接近磁条2，所述磁条2在使用时设置在堆垛之间，可根据需要设置埋地式磁条，防止磁条被居中布置的后轮长期碾压损毁，也可选择为贴地式磁条。
31.所述控制器为基于stm32芯片的车载控制器，内嵌有现有的控制算法，所述控制器和前磁传感器、后磁传感器和控制器的串口电性连接，所述控制器为核心控制模块，所述前磁传感器和后磁传感器均基于多个线性排列的霍尔传感器构成，当相应的传感器检测的磁场强度达到阈值时，与传感器相连接的电路输出高电平，控制器能够根据前磁传感器的触发位置，控制转向电机单元工作调整车辆1的位置，直至前磁传感器和后磁传感器均和磁条2对正，前磁传感器、后磁传感器在将信号发送至stm32芯片前先经过信号处理电路，信号处理电路主要为运算放大器，通过运算放大器将微弱的电压信号转换成成stm32芯片可识别的ttl信号，运算放大器采用德州仪器公司生产的tlc2652cp型斩波零型运算放大器。
32.所述转向电机单元和控制器电性连接，用于在控制器的驱动下带动车辆1的方向盘进行转动，所述转向电机单元包括驱动器、转向电机、驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动器和转向电机电性连接，所述转向电机为直流伺服电机，所述驱动器采用直流伺服驱动器，用于驱动转向电机工作，转向电机的转动轴上固定有驱动齿轮，所述从动齿轮安装在车辆1的转向轴上，所述驱动齿轮和从动齿轮啮合连接，所述驱动器和控制器电性连接，在控制器向驱动器发出控制信号后，驱动器驱动转向电机转动，并带动驱动齿轮转动，驱动齿轮转动时带动从动齿轮转动，实现转向轴的转动，进而控制车辆的方向，所述转向电机单元还包括有编码器，所述编码器和转向电机同轴连接，用于测量转向电机的转速，所述编码器和控制器电性连接，编码器将转向电机的转速信号发送至控制器，能够实现对转向电机的转速的闭环控制。
33.所述自动刹车单元和控制器电性连接，用于在控制器的驱动下控制车辆1的运动速度，所述自动刹车单元包括速度传感器、驱动电路和自动刹车系统构成，所述速度传感器和控制器电性连接，用于检测车辆1的运动速度，所述驱动电路和自动刹车系统电性连接，用于驱动自动刹车系统工作，所述驱动电路和控制器电性连接，所述速度传感器为转速传感器，通过测量车辆1车轮的转动速度，所述驱动电路为电磁阀的驱动电路。
34.自动刹车系统包括有电磁制动器、继电器驱动电路和继电器构成，所述电磁制动器安装在车辆的驱动轴上，继电器串联在电磁制动器的驱动电路中，所述继电器驱动电路和继电器、控制器电性连接，控制器的制动信号发送至继电器驱动电路，继电器驱动电路驱动继电器的触点闭合，此时电磁制动器通电进行工作，给车辆的驱动轴上施加制动力，进而控制车速。
35.本实用新型还提供一种基于磁导航的半自动化叉车，其中，所述半自动化叉车包括叉车车体和车辆控制系统，所述车辆控制系统采用上述的基于磁导航的半自动化车辆控制系统。
36.工作原理：入轨的过程中主要存在两种情况，一种是车头朝向堆垛的通道，一种为车尾方向朝向堆垛通道，如图2所示，在车头朝向堆垛的通道时，若前磁传感器未过磁条处，此时为人工驾驶模式，驾驶员只需按下启动开关并保持前进方向行驶即可，此时速度保持低速入轨，方向保持与磁条在一定范围内的偏转角探测直至检测到磁条，当前磁传感器抵达磁条处，获取磁传感器触发位置及行驶方向进而判断车身位于相对磁条的左侧或右侧，
叉车进入自动入轨模式，叉车控制器获取方向盘控制权，在保持前磁传感器与磁条逐步对中的情况下，车身保持平滑的转向，直至后磁传感器检测磁条居中车身位置回正，控制器解除对自动刹车单元控制，使其速度恢复，入轨过程完成，前磁传感器和后磁传感器通过检测信号相对传感器的强弱分布来纠偏，保证叉车在轨道内直线的行驶。
37.如图3所示，当车头方向朝向堆垛通道，且前磁传感器已越过磁条处，此时为人工驾驶模式，驾驶员只需按下启动开关按钮，并转动方向盘或者倒车行驶，当前磁传感器抵达磁条处，感应到磁信号，进入自动入轨模式，按照上述描述的入轨步骤即可进行自动入轨。
38.如图4所示，车尾方向朝向堆垛通道，且后磁传感器未过磁条处，此时为人工驾驶模式，驾驶员只需按下启动开关并保持后退方向行驶即可，当后磁传感器抵达磁条处，感应到磁信号，叉车进入自动入轨模式，后续动作与图2一致；如图5所示，当车尾方向朝向堆垛通道，且后磁传感器已越过磁条处，此时为人工驾驶模式，驾驶员只需按下启动开关按钮，并转动方向盘或者倒车行驶，当后磁传感器抵达磁条处，感应到磁信号，进入自动入轨模式，后续动作与图2一致。
39.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。