一种全向智能移动叉车控制系统

技术领域

本发明涉及一种全向智能移动叉车控制系统，属于叉车控制领域。

背景技术

为解决目前XX货物适用拖车存储、货物摆放占地面积大、长度超宽平衡难度大、堆垛安全性差等问题，提高库房空间利用率，保证XX货物在运输、周转、堆垛过程中操控便捷、定位准确、运行平稳、安全可靠设计了本发明一种全向智能移动叉车控制系统。

基于麦克纳姆轮全向智能叉车是由全向移动平台、特制门架货叉及其液压控制系统组成。特制门架货叉及其液压控制系统可以实现重载货物的垂直升降和水平移动。全向移动平台在平面内具有3个自由度，可以纵向、横向平移和原地自转，可以在机体姿态保持不变的情况下向任意方向移动，实现重载货物的转运和码垛。

因此，非常适用于空间狭窄、对运动灵活性要求较高的场所，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种全向智能移动叉车控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全向智能移动叉车控制系统，所述全向智能移动叉车控制系统包括避障管理单元、姿态管理单元、信号处理控制器、主控制模块、液压控制单元、油压管理单元、伺服驱动器、ECU电子控制器、遥控接收模块、电源管理模块

避障管理单元和姿态管理单元的输出信号连接到信号处理控制器的通讯接口，信号处理控制器通过总线与主控制模块连接；液压控制单元通过总线与主控制模块连接，油压管理单元通过数模转换接口与液压系统控制模块连接；液压系统控制模块的信号输出接口连接着液压控制单元；液压系统控制模块通过总线与主控制器连接；伺服驱动器通过总线连接到ECU电子控制器；ECU电子控制器通过总线与主控制器连接；遥控接收模块通过通讯接口与主控制器连接，电源管理模块与主控制模块的CAN接口连接，急停开关信号与主控制模块的接口连接；主控制模块的通讯接口与图像管理模块连接；主控制模块通过总线与ECU电子控制器、信号处理控制器和液压系统控制模块通过总线进行通讯。

本发明一种全向智能移动叉车控制系统，所述主控制模块采用STM32F407VE，ECU电子控制器、液压系统控制模块、信号处理模块和液压系统采用STM32F103VE。

本发明一种全向智能移动叉车控制系统，整个控制系统回路采用直流24伏电源，由DC/DC变换器把电池的80伏电压转换为24伏。

本发明一种全向智能移动叉车控制系统，所述主控制器、ECU电子控制器、信号处理模块和液压系统控制模块之间数据交换采用CAN总线。

本发明一种全向智能移动叉车控制系统，所述避障管理单元包括安全触边和激光雷达，激光雷达的扫描角度为270°，保护半径为3m；安全触边采用压敏式材料，安装在车辆下端，遇挤压变形后可输出信号，主控制模块得到信号后控制系统强制停车并发出警报。

本发明一种全向智能移动叉车控制系统，控制系统控制全向移动平台在平面内具有3个自由度，可以纵向、横向平移和原地自转，可以在机体姿态保持不变的情况下向任意方向移动，实现重载货物的转运和码垛。

因此，非常适用于空间狭窄、对运动灵活性要求较高的场所，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的主控制模块的示意图。

图2为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的液压系统控制模块的示意图。

图3为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的信号处理模块的示意图。

图4为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的ECU电子控制模块的示意图。

图5为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的电源管理模块的示意图。

图6为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的整车控制系统布置图。

图7为本发明一种全向智能移动叉车控制系统的控制系统硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例一：如图1-7所示，本实施例所涉及的一种全向智能移动叉车控制系统，包括

避障管理单元、姿态管理单元、信号处理控制器、主控制模块、液压控制单元、油压管理单元、伺服驱动器、ECU电子控制器、遥控接收模块、电源管理模块；避障管理单元包括安全触边和激光雷达，姿态管理单元包括陀螺仪，液压系统控制单元包括油泵电机、齿轮泵、升降油缸和伸缩油缸；油压管理单元包括压力传感器和位移传感器；

避障管理单元和姿态管理单元的输出信号连接到信号处理控制器的通讯接口，信号处理控制器通过总线与主控制模块连接；

液压控制单元通过总线与主控制模块连接，油压管理单元通过数模转换接口与液压系统控制模块连接；

液压系统控制模块的信号输出接口连接着液压控制单元；

液压系统控制模块通过总线与主控制器连接；

伺服驱动器通过总线连接到ECU电子控制器；

ECU电子控制器通过总线与主控制器连接；

遥控接收模块通过通讯接口与主控制器连接，电源管理模块与主控制模块的CAN接口连接，急停开关信号与主控制模块的接口连接；

主控制模块的通讯接口与图像管理模块连接；

主控制模块通过总线与ECU电子控制器、信号处理控制器和液压系统控制模块通过总线进行通讯。

主控制单元采用24电压进行供电，主控制单元的485接口与遥控接收模块连接，主控制器的485/USB接口处连接10寸LCD触摸屏，主控制器的接口连接着报警扬声器、报警指示灯和工作指示灯，主控制的CAN接口与电源管理系统连接，4个急停按钮通过光电隔离连接到主控制模块的接口上，主控制器通过CAN总线与其他模块进行通信；

开关信号经过光电隔离连接到液压系统控制模块的接口上，液压系统控制模块采用24伏电压进行供电，液压系统控制模块的输出控制信号控制电液比例伺服阀；液压系统控制模块的输出控制信号控制2位2通阀、供油电机和油泵；液压系统控制模块的输出控制信号控制伸缩油缸和升降油缸；位移传感器(参考直线位移传感器和跟随直线传感器)和压力传感器经过A/D转换后输入到液压系统控制模块的输入接口；液压系统控制模块通过CAN总线与其他模块进行通信；

信号处理模块采用24伏电压供电，4个三色指示灯经过光电隔离连接到信号处理模块的接口上，信号处理模块的信号接口连接着工作指示灯和故障指示灯，摄像头、陀螺仪和激光雷达通过485/CAN接口连接到信号处理模块；信号处理模块通过CAN总线与其他模块进行通信；

ECU电子控制模块采用24电压进行供电，手动急停信号和遥控急停信号经过光电隔离后连接到ECU电子控制模块的输入接口处，ECU电子控制模块经过CAN总线与左前轮伺服驱动器、右前轮伺服驱动器、左后轮伺服驱动器和右后轮伺服驱动器连接，左前轮伺服驱动器、右前轮伺服驱动器、左后轮伺服驱动器和右后轮伺服驱动器采用80伏电压进行供电；ECU电子控制模块通过CAN总线与其他模块进行通信。

在叉车四角安装有四个紧急制动按钮，按下紧急制动按钮(急开开关信号)，叉车将立即停止，并紧急制动；

当触动紧急制动按钮时，报警扬声器发出短暂间歇报警声音，车辆运行指示灯发出红色闪烁报警；

急停按钮根据需求可选择旋转释放型也可选择拉出释放型或是钥匙释放型。

如图6和7所示，遥控通讯接收单元、图像管理单元通过数据与控制接口1与总线相连。叉车的电源管理单元、报警显示单元通过数据与控制接口2与总线相连，各电源开关控制信号由总线经数据与控制接口2给出。

避障管理单元、姿态管理单元经信号调整后通过数据与控制接口3与总线相连。

液压控制单元与油压管理单元通过数据与控制接口4与总线相连。

各个分系统的通讯接口都符合CAN总线标准，也可以运用I/O接口，这样依靠两种模式可以更加灵活地切换或更新。

实施例二：本实施例所涉及的一种全向智能移动叉车控制系统，具体涉及全向智能移动叉车控制系统的外部结构：

电控柜为了保证车辆电控元件可以在环境温度-10℃至45℃条件下最佳性能正常使用，整车的控制电器元器件全部安装在车辆前后车体内的专用的电气柜内，电气柜外根据需求配置安装有机柜专用空调，正常工作时调节柜内温度使元器件工作在设定好的合适恒温下从而发挥元器件的最佳性能。

电气柜内配有专用电控衬板，所有元器件安装在衬板上。整体对外引线，并采用专用的连接器进行引线间的连接。

实施例三：本实施例所涉及的一种全向智能移动叉车控制系统，轮式全向智能叉车控制系统是全向叉车的控制的核心部件，它由叉车车载主控单元，叉车车载数据显示记录单元和叉车遥控操作单元组成。

移动叉车控制系统体系结构需要结合叉车控制结构发展的趋势，控制系统的设计应该遵循以下原则：

(1)结构开放性原则：不改动系统结构的基础上，可以随时更新各个单元所采用的技术；可以在本系统中灵活地增减分系统；系统可以作为一个分系统而增加到一个更高层次的控制结构中去。

(2)模块通用性原则：通过搭载不同的扩展功能执行单元，实现各种各样的功能。这样，诸如运动控制等主要功能模块的可移植性、可继承性就显得十分重要。

(3)反应快速性原则：叉车所处的环境是复杂多变的，其系统内部也可能出现这样或那样的非正常运行状况，要求叉车对诸如突然碰撞等紧急事件的反应是快速的。

实施例四：本实施例所涉及的一种全向智能移动叉车控制系统，所述避障管理单元包括安全触边和激光雷达，

叉车设计有两种避障方式：非接触感应式避障及接触式避障。

非接触避障主要采用雷达探测器(即激光雷达)，可实现一定范围内的远距离障碍物检测；

接触式避障采用的是安全触边，可实现物理碰撞后通过形变产生检测信号实现障碍物检测；二者结合使用形成一套安全防护网，保证车辆运行过程中对设备及外部人员的安全。

雷达探测器：扫描角度为270°，最远可实现3米的保护半径，基于此车体前后各安装一个扫描仪即可很好的对车体运行范围内进行保护，同时可以设置警报区，当车体前方3米的范围内出现障碍物时，控制系统接收的信息后，可使叉车减速慢行；在设定的更近(如1米)范围内强制停车，并发出警报。检测范围可根实际使用调整，车体控制上还设置有关闭开关，极端运行环境下，如需关闭探测器检测运行车辆，可由有权限人员进行操作。

安全触边：安全触边采用压敏式材料，安装在车辆下端，遇挤压变形后可输出信号，得到信号后控制系统强制停车并发出警报。

安全触边主要由外部的柔性橡胶保护层和内部的压敏导电带组成。

外部柔性橡胶可有效减小当车辆意外与人接触时对人体造成的损害。

内部导电带感应灵敏可在形变产生1-2mm范围内做出信号传递，有效及时停止车辆。

叉车设有报警扬声器，在车辆运行时会发出音乐提示音，以警示工作人员避让车体；当叉车在运行过程中遇到障碍物无法继续运行时，会发出障碍报警音。

叉车还设置有警示喇叭，类似汽车喇叭。

当转运过程中遇到人员需要除了车辆自身的运行音乐再额外给出提示时，可通过控制器上的对应的按钮触发。

在车辆的四角设有警示灯，在车辆运行不同状态的时候，警示灯发出不同状态提示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。