專利名稱：車輛智能搬運(yùn)器及其控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能立體車庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車輛智能搬運(yùn)器的控 制系統(tǒng)及控制方法，以及采用了該控制系統(tǒng)和控制方法的車輛智能搬運(yùn)器。
背景技術(shù)：
隨著城市車輛的快速增長(zhǎng)，智能立體車庫(kù)已經(jīng)成為大中型城市解決停車 難的重要方式。而智能立體車庫(kù)的靈魂是其中的車輛智能搬運(yùn)器(車輛搬運(yùn) 機(jī)器人)。評(píng)判一個(gè)智能立體車庫(kù)的優(yōu)劣主要看其車輛智能搬運(yùn)器的性能。 目前，車輛智能搬運(yùn)器有幾種類型，其中性能最先進(jìn)、存取車方式最合理的 是夾持輪胎型機(jī)器人。
但是之前的很多夾持輪胎型機(jī)器人的動(dòng)力裝置都采用液壓方式實(shí)現(xiàn)，比
如中國(guó)專利ZL 02263871.7公開(kāi)的"縱向搬運(yùn)汽車的工業(yè)機(jī)器人"。此種車輛搬 運(yùn)器需要采用液壓驅(qū)動(dòng)夾持臂，因而需要附帶泵站，所以在結(jié)構(gòu)上不可能做 得很矮。而此類機(jī)器人需要在汽車底盤下穿行，而很多小汽車的底盤都很低， 所以液壓驅(qū)動(dòng)的汽車搬運(yùn)器實(shí)用性不強(qiáng)。需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，該專利也提 到了伺服電機(jī)，但是該專利中的伺服電機(jī)僅用于汽車搬運(yùn)器的行走。
目前最高檔的夾持輪胎型機(jī)器人采用了交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置， 但是目前對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的控制也不可能作太多工作，最高檔的也只是實(shí) 現(xiàn)變頻調(diào)速而已，因而反應(yīng)速度慢，運(yùn)動(dòng)控制精度低；而且由于安裝空間的 限制，這種配置方式也導(dǎo)致無(wú)法將控制系統(tǒng)直接安裝在智能搬運(yùn)器本體上。 其控制系統(tǒng)一般采用微型計(jì)算機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制板型，或者嵌入式操作系統(tǒng)+運(yùn) 動(dòng)控制板型兩種方法以解決工作情況比較復(fù)雜的問(wèn)題，但這兩種方法都是依 賴于智能立體車庫(kù)的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，而僅僅將一部分工作 交給控制系統(tǒng)來(lái)完成，這無(wú)形導(dǎo)致了智能立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，系統(tǒng)比 較繁瑣，可靠性也較低。
綜上所述，目前的汽車車輛智能搬運(yùn)器已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需 要，有必要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種車輛智能搬運(yùn)器，其具有更 低的高度，以及更高的運(yùn)動(dòng)控制精度以及響應(yīng)速度。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是相應(yīng)提供一種車輛智能搬運(yùn)器的控制 系統(tǒng)，其能夠很好的控制本發(fā)明的車輛智能搬運(yùn)器。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三是相應(yīng)提供一種車輛智能搬運(yùn)器的控制 方法，其能夠很好的利用本發(fā)明中的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，去控制本 發(fā)明的車輛智能搬運(yùn)器。
為解決上述車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技 術(shù)方案
車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，包括作為核心單元的運(yùn)動(dòng)控制器，以及 多個(gè)與運(yùn)動(dòng)控制器連接，以便運(yùn)動(dòng)控制器與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的外圍模塊； 所述運(yùn)動(dòng)控制器包括主要管理邏輯流程的DSP模塊，和進(jìn)行邏輯的具體實(shí)
現(xiàn)及邏輯輸出的邏輯運(yùn)算模塊，所述DSP模塊與邏輯運(yùn)算模塊連接。
為解決上述車輛智能搬運(yùn)器的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案-車輛智能搬運(yùn)器，包括相互連接的兩個(gè)機(jī)組以及控制各機(jī)組協(xié)同工作的
控制系統(tǒng)；所述機(jī)組包括機(jī)架、直線導(dǎo)軌、推板機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)；所述直線 導(dǎo)軌至少具有兩根，且平行對(duì)稱固定設(shè)置在所述機(jī)架上；所述推板機(jī)構(gòu)有兩 個(gè)，且均可滑動(dòng)的設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌上；所述行走機(jī)構(gòu)至少具有兩套，且 設(shè)置在機(jī)架的兩端，且至少有一套行走機(jī)構(gòu)中包括行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述推板 機(jī)構(gòu)包括推板，驅(qū)動(dòng)所述推板運(yùn)動(dòng)的推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在所述推板上 的夾持臂機(jī)構(gòu)，所述推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述夾持臂機(jī)構(gòu)包括 夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其特征在于，所述行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)、推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)、夾持臂 驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為伺服電機(jī)，所述控制系統(tǒng)為前述的控制系統(tǒng)。
為解決上述車輛智能搬運(yùn)器的控制方法的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技 術(shù)方案
車輛智能搬運(yùn)器的運(yùn)動(dòng)控制方法，其采用上述的控制系統(tǒng)來(lái)控制上述的 車輛智能搬運(yùn)器，關(guān)鍵在于，其通過(guò)DSP模塊來(lái)管理邏輯流程，而通過(guò)邏輯 運(yùn)算模塊進(jìn)行邏輯的具體實(shí)現(xiàn)及邏輯輸出。
本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是由于采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力元件，使得車輛智能搬運(yùn)器的整體高度可以 更低，而且運(yùn)動(dòng)控制精度以及響應(yīng)速度更高。而且相應(yīng)的控制系統(tǒng)中DSP模 塊和邏輯運(yùn)算模塊分工合作，使得系統(tǒng)架構(gòu)非常清晰，可靠性、穩(wěn)定性及工 作效率都更高，更能適于車輛智能搬運(yùn)器的工作環(huán)境及工作特點(diǎn)的要求。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
車輛智能搬運(yùn)器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中控制系統(tǒng)的原理框圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中運(yùn)動(dòng)控制器的原理框圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
車輛智能搬運(yùn)器的存車流程圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
車輛智能搬運(yùn)器存車流程中的狀態(tài)示意圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式
車輛智能搬運(yùn)器存車流程中的另一狀態(tài)示意圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
車輛智能搬運(yùn)器存車流程中的再一狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本具體實(shí)施方式
的車輛智能搬運(yùn)器包括相互連接的兩個(gè) 機(jī)組——分別為第一機(jī)組1和第二機(jī)組2，及控制各部分協(xié)同工作的控制系統(tǒng) (圖中未畫(huà)出)。第一機(jī)組1和第二機(jī)組2在原始狀態(tài)時(shí)是緊密貼合在一起。
第一機(jī)組l包括第一機(jī)架IO，直線導(dǎo)軌15、 16，兩個(gè)推板機(jī)構(gòu)，分別 是第一推板機(jī)構(gòu)11和第二推板機(jī)構(gòu)12，兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)，分別是第一行走機(jī) 構(gòu)13和第二行走機(jī)構(gòu)14。
第一推板機(jī)構(gòu)11和第二推板機(jī)構(gòu)12設(shè)置在第一機(jī)組1的前部和后部， 且均通過(guò)左右平行對(duì)稱設(shè)置的直線導(dǎo)軌15、 16與第一機(jī)架IO連接，從而可 相對(duì)第一機(jī)架10前后運(yùn)動(dòng)。第一行走機(jī)構(gòu)13和第二行走機(jī)構(gòu)14則分別設(shè)置 在第一機(jī)組1的前、后兩端，用于驅(qū)動(dòng)第一機(jī)組1整體行走。
第一推板機(jī)構(gòu)ll具體包括第一推板lll、第一推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)112以及 夾持臂機(jī)構(gòu)113。
第一推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)U2進(jìn)一步包括第一推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)1121以及第一絲杠 1122、第一螺母1123。所述第一推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)1121固定在第一機(jī)架10上， 第一螺母1123固定在第一推板111上，且第一推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)1121通過(guò)所述 第一絲杠1122與第一螺母1123動(dòng)力連接，從而可驅(qū)動(dòng)第一推板111作靠近或者遠(yuǎn)離第一推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)1121的運(yùn)動(dòng)。
所述夾持臂機(jī)構(gòu)113設(shè)置在第一推板111上，包括固定設(shè)置在第一推 板111中部的第一夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)1131、對(duì)稱設(shè)置在第一推板111兩端的第 一夾持臂1132和第二夾持臂1133，以及位于第一夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)1131與第 一夾持臂1132、第二夾持臂1133之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1134。第一夾持臂驅(qū)動(dòng)電 機(jī)1131通過(guò)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1134同步傳動(dòng)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1134包括絲杠螺母機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)第一夾持臂1132和第二 夾持臂1133，使得第一夾持臂1132和第二夾持臂1133同步伸開(kāi)或者縮回。
所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1134實(shí)際上包括一個(gè)絲杠機(jī)構(gòu)和兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的齒輪齒 條機(jī)構(gòu)。第一夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)1131驅(qū)動(dòng)絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)齒輪 齒條機(jī)構(gòu)的齒條直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒輪旋轉(zhuǎn)，而齒輪齒條 機(jī)構(gòu)的齒輪再與第一夾持臂1132或者第二夾持臂1133嚙合，從而帶動(dòng)第一 夾持臂1132或者第二夾持臂1133在90度范圍內(nèi)繞其一端搖擺，從而最終實(shí) 現(xiàn)伸開(kāi)或者縮回的動(dòng)作。
第二推板機(jī)構(gòu)12的結(jié)構(gòu)及組成與第一推板機(jī)構(gòu)11相同，在此不再詳述。
所述第一行走機(jī)構(gòu)13包括行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)131、行走輪軸132以及行走 輪133。所述行走輪軸132可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在第一機(jī)架IO的前端，且行走輪軸 132的兩端各套裝有一個(gè)用于行走的所述行走輪133。所述行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)131 固定設(shè)置在第一機(jī)架10上，且與行走輪軸132通過(guò)鏈傳動(dòng)或者帶傳動(dòng)等方式 動(dòng)力連接，最終驅(qū)動(dòng)行走輪133轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第一機(jī)組l行走。
第二行走機(jī)構(gòu)14的結(jié)構(gòu)及組成等均與第一行走機(jī)構(gòu)13相同，在此不再 詳述。當(dāng)然，第一行走機(jī)構(gòu)13和第二行走機(jī)構(gòu)14中可以有一個(gè)不需要行走 驅(qū)動(dòng)電機(jī)131，因?yàn)橛幸粋€(gè)主動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)照樣可以驅(qū)動(dòng)第一機(jī)組1行走， 只是本具體實(shí)施方式
中的兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)都是主動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，俗稱四輪驅(qū)動(dòng)， 速度相應(yīng)更快，行走效果更好。
第二機(jī)組2的結(jié)構(gòu)及組成等于第一機(jī)組1相同，在此不再詳述。
如圖2所示運(yùn)器控制系統(tǒng)原理框圖，該控制系統(tǒng)主要用于控制第一機(jī)組 1和第二機(jī)組2上總共12個(gè)電機(jī)，從而控制車輛智能搬運(yùn)器的所有動(dòng)作。需 要特別強(qiáng)調(diào)的是，所有的電機(jī)均為伺服電機(jī)，這是因?yàn)樗欧姍C(jī)控制精度高、 動(dòng)作響應(yīng)快，而且其體積相比同等功率的普通交流電機(jī)要小，因而非常適用于此類扁平型的車輛智能搬運(yùn)器。由于全部動(dòng)力采用交流伺服電機(jī)，與之配 套的控制系統(tǒng)必需能夠?qū)涣魉欧姍C(jī)進(jìn)行控制，必須起碼具備位置、速度 閉環(huán)控制功能。在車輛搬運(yùn)過(guò)程中，有很多種起始狀態(tài)，這就決定了控制系 統(tǒng)有多種工作流程，控制系統(tǒng)必需有很強(qiáng)的信息交互能力及信息處理能力。 目前傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一般采用微型計(jì)算機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制板型，或者嵌入式操作 系統(tǒng)+運(yùn)動(dòng)控制板型兩種方法以解決工作情況比較復(fù)雜的問(wèn)題，但這兩種方 法都是依賴于計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，而僅僅將一部分工作交給運(yùn)動(dòng)控 制器來(lái)完成，這無(wú)形導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，系統(tǒng)比較繁瑣，而且可靠性也降 低很多。由于安裝空間的限制，這種配置方式也導(dǎo)致無(wú)法將控制系統(tǒng)安裝在 智能搬運(yùn)器本體上。所以目前一般智能搬運(yùn)器中常用的控制方法已經(jīng)不再適 用，需要開(kāi)發(fā)全新的控制系統(tǒng)。
本具體實(shí)施方式
的控制系統(tǒng)包括作為核心單元的運(yùn)動(dòng)控制器，以及與 運(yùn)動(dòng)控制器連接，以便運(yùn)動(dòng)控制器與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的多個(gè)外圍模塊，分 別為現(xiàn)場(chǎng)總線控制器、外部指令輸入及狀態(tài)輸出處理單元、界面操作及狀 態(tài)顯示單元、通用數(shù)字量傳感器輸入信號(hào)處理單元、通用數(shù)字量輸出處理單 元、通用模擬量傳感器信號(hào)輸入處理單元、通用模擬量輸出處理單元、高速 脈沖反饋處理單元、伺服驅(qū)動(dòng)器輸入輸出控制單元J1 J12。通過(guò)這些外圍模 塊，運(yùn)動(dòng)控制器可方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛智能搬運(yùn)器的全部動(dòng)作自動(dòng)控制。
比如，外部指令輸入及狀態(tài)輸出處理單元進(jìn)行邏輯判斷，確定按照當(dāng)前 指令，車輛智能搬運(yùn)器應(yīng)該按照某一個(gè)預(yù)設(shè)流程去工作，則通過(guò)通用數(shù)字量 傳感器輸入信號(hào)處理單元、通用模擬量傳感器信號(hào)輸入處理單元、高速脈沖 反饋處理單元、伺服驅(qū)動(dòng)器輸入輸出控制單元J1 J12等的狀態(tài)反饋信息，運(yùn) 動(dòng)控制器確認(rèn)目前工作狀態(tài)正確后，隨即進(jìn)入指令執(zhí)行循環(huán)。指令執(zhí)行循環(huán) 是程序編制時(shí)預(yù)先設(shè)定好的固定工作流程，在該流程中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、加 減速度、電機(jī)運(yùn)行目標(biāo)位置、電機(jī)運(yùn)行過(guò)程允許的速度及位置誤差等參數(shù)為 確定值。
運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)主要包括DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)模塊和FPGA (Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)邏輯運(yùn)算單元，其中DSP 模塊主要起到邏輯判斷及參數(shù)傳遞的作用，而實(shí)際工作由FPGA邏輯運(yùn)算單 元來(lái)完成。FPGA邏輯運(yùn)算單元在接收到具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)后，通過(guò)界面操作及狀態(tài)顯示單元及時(shí)顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，并通過(guò)數(shù)字量輸出單元、模擬量輸出處理單元、伺服驅(qū)動(dòng)器輸入輸出控制單元J1 J12進(jìn)行各種動(dòng)作的輸出，同時(shí) 通過(guò)各種輸入單元作為反饋，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作的閉環(huán)控制。本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)控制器為多軸運(yùn)動(dòng)控制器，能對(duì)12個(gè)甚至更多伺服軸進(jìn)行 控制。圖3為運(yùn)動(dòng)控制器的原理框圖，由圖3可見(jiàn)，該運(yùn)動(dòng)控制器包括以FPGA 邏輯運(yùn)算單元為核心的邏輯運(yùn)算模塊，以及以DSP控制器為核心的DSP模塊。 當(dāng)然，DSP模塊除了包括DSP控制器外，還包括存儲(chǔ)單元以及必備的接口電 路；邏輯運(yùn)算模塊除了包括FPGA邏輯運(yùn)算單元之外，也還包括存儲(chǔ)單元以 及必備的接口電路。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)需要FPGA邏輯運(yùn)算單元也可以 由CPLD (Complex PLD， Complex Programmable Logic Device復(fù)雜可編程邏 輯器件)邏輯運(yùn)算單元替代，本文僅以FPGA邏輯運(yùn)算單元舉例說(shuō)明。具體而言，邏輯運(yùn)算模塊還包括與FPGA邏輯運(yùn)算單元連接的存儲(chǔ)單 元、FPGA配置模塊及FPGA仿真模塊、電源管理模塊及系統(tǒng)時(shí)鐘模塊、地 址總線控制單元、數(shù)據(jù)總線控制單元、脈沖發(fā)生器、數(shù)字與模擬量轉(zhuǎn)換控制 單元、通用數(shù)字量輸入輸出控制單元、脈沖反饋分倍頻控制單元、反饋脈沖 計(jì)數(shù)單元、位置原點(diǎn)捕獲功能模塊、伺服軸脈沖發(fā)生器、伺服軸反饋脈沖計(jì) 數(shù)器、伺服軸與脈沖發(fā)生器動(dòng)態(tài)匹配單元、速度前饋與反饋控制模塊、高精 度定位模塊、動(dòng)態(tài)匹配過(guò)程中的速度平滑模塊。脈沖發(fā)生器、數(shù)字與模擬量轉(zhuǎn)換控制單元、通用數(shù)字量輸入輸出控制單 元、脈沖反饋分倍頻控制單元、反饋脈沖計(jì)數(shù)單元、位置原點(diǎn)捕獲功能模塊、 伺服軸脈沖發(fā)生器、伺服軸反饋脈沖計(jì)數(shù)器、伺服軸與脈沖發(fā)生器動(dòng)態(tài)匹配 單元、速度前饋與反饋控制模塊、高精度定位模塊、動(dòng)態(tài)匹配過(guò)程中的速度 平滑模塊，又均與信號(hào)放大單元、信號(hào)隔離單元、電機(jī)接口單元、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng) 單元連接。而信號(hào)放大單元、信號(hào)隔離單元均與傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。電機(jī) 接口單元、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)單元連接均與伺服電機(jī)反饋編碼器連接。DSP模塊的核心器件——DSP控制器，不但與FPGA邏輯運(yùn)算單元連接， 還與存儲(chǔ)單元連接。此外，DSP模塊還包括與DSP控制器連接的電源模塊、 系統(tǒng)配置單元、看門狗單元、啟動(dòng)處理單元、仿真接口單元、狀態(tài)指示單元、 邏輯過(guò)程控制單元、程序流程選擇單元、參數(shù)發(fā)生與分配單元、現(xiàn)場(chǎng)總線控 制單元、串行通信處理單元、工業(yè)以太網(wǎng)控制單元、人機(jī)界面接口單元、故障顯示報(bào)警與處理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘處理單元、系統(tǒng)電源保護(hù)單元。其中，現(xiàn) 場(chǎng)總線控制單元、串行通信處理單元、工業(yè)以太網(wǎng)控制單元，又均與上位機(jī) 指令傳遞單元、狀態(tài)及參數(shù)返回單元連接。而人機(jī)界面接口單元、故障顯示 報(bào)警與處理單元，又均與本地狀態(tài)顯示單元、本地操作面板單元連接。DSP控制器作為控制系統(tǒng)的核心，不僅實(shí)現(xiàn)了程序、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理工作，還完成了系統(tǒng)硬件資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備動(dòng)作控制過(guò)程中的所有邏輯工作流程。DSP控制器選用了 ADI公司的高速嵌入式處理芯片 BF531。存儲(chǔ)單元主要用于數(shù)據(jù)及程序的存儲(chǔ)，為了能夠?qū)壿嫵绦虻撵o態(tài)存 儲(chǔ)及運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程數(shù)據(jù)處理的需要，存儲(chǔ)單元選用了 FLASH M29W400B。為了提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和運(yùn)行可靠性，邏輯流程由DSP控制器來(lái) 管理，而具體的邏輯實(shí)現(xiàn)及邏輯輸出則由FPGA邏輯運(yùn)算單元去實(shí)現(xiàn)，使流 程管理與具體動(dòng)作管理真正地分開(kāi)，從而使得系統(tǒng)架構(gòu)非常清晰，提高可靠 性、穩(wěn)定性以及工作效率，更能適于車輛智能搬運(yùn)器的工作環(huán)境及工作特點(diǎn) 的要求。本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA邏輯運(yùn)算單元選用了 ALTRA公司的EPM1270。因?yàn)槌绦蚴歉鶕?jù)各種工作流程編制的，對(duì)應(yīng)于某一個(gè)工作流程，在程序 中已經(jīng)預(yù)置了相應(yīng)的參數(shù)，比如速度、目標(biāo)位置、各種判斷條件等，所以， 一旦程序流程確定，程序必然按照己經(jīng)存在的程序段運(yùn)行，所以本發(fā)明的控 制系統(tǒng)中，DSP控制器根據(jù)工作流程，形成了一系列動(dòng)作過(guò)程中所需要的參 數(shù)及各種判斷條件及標(biāo)準(zhǔn)，包括各個(gè)軸的速度及精度要求、各個(gè)軸之間的協(xié) 同工作狀態(tài)、動(dòng)作完成的精度指標(biāo)、動(dòng)作過(guò)程中的各種標(biāo)志狀態(tài)、伺服軸與 脈沖發(fā)生器的動(dòng)態(tài)分配、反饋脈沖技術(shù)器與伺服軸之間的動(dòng)態(tài)分配等等。這 些參數(shù)、判斷標(biāo)準(zhǔn)、各種標(biāo)志等通過(guò)數(shù)據(jù)及地址總線與FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 由FPGA進(jìn)行動(dòng)作的具體實(shí)現(xiàn)，比如說(shuō)FPGA首先收到DSP傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)， 再根據(jù)這些參數(shù)通過(guò)其內(nèi)部函數(shù)進(jìn)行I/O的輸入輸出、脈沖發(fā)生器的輸出或 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作等等。 'DSP控制器完成了存儲(chǔ)單元的管理，可供選擇的各種程序流程均存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)單元中。系統(tǒng)上電自檢完成后，DSP控制器即執(zhí)行存儲(chǔ)單元中的主程序 流程。主程序流程通過(guò)査詢、中斷等方式一直保持著對(duì)外部接口的監(jiān)控以確 定當(dāng)前的通信、顯示以及各種輸出狀態(tài)。主程序通過(guò)MAX485串行通信模塊、 RTL8019 TCP/IP協(xié)議模塊或SPC3 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的信息交換。上位機(jī)是整個(gè)智能車庫(kù)的主控單元，可能是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可能是一個(gè)PLC (可編程邏輯控制器)。本發(fā)明中控制系統(tǒng)的分工架構(gòu)，不 僅保證了控制各種運(yùn)動(dòng)的精度、速度要求，而且大大簡(jiǎn)化了與上位機(jī)協(xié)同工 作的任務(wù)量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行可靠。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器的脈沖發(fā)生器、D/A轉(zhuǎn)換模塊數(shù)量一定要與伺服軸數(shù) 量相對(duì)應(yīng)。為減少多伺服軸系統(tǒng)硬件資源的需求，本發(fā)明中脈沖發(fā)生器、D/A 轉(zhuǎn)換模塊數(shù)量少于伺服軸的數(shù)量，這就需要?jiǎng)討B(tài)選擇、分配電路使脈沖發(fā)生 器等與伺服軸動(dòng)態(tài)組合，并能保證重新組合過(guò)程中無(wú)縫銜接，避免在重新組 合過(guò)程中伺服軸速度的劇烈變化。本發(fā)明脈沖反饋分倍頻計(jì)數(shù)器數(shù)量少于伺 服軸的數(shù)量，這就需要?jiǎng)討B(tài)選擇、分配電路使脈沖反饋分倍頻計(jì)數(shù)器與伺服 軸動(dòng)態(tài)組合，并能保證重新組合過(guò)程中脈沖反饋能夠順利正確銜接，避免出 現(xiàn)反饋與實(shí)際不符的問(wèn)題發(fā)生。為此，F(xiàn)PGA邏輯運(yùn)算單元中設(shè)計(jì)了多個(gè)脈 沖發(fā)生器、分倍頻計(jì)數(shù)器、低通濾波器、帶通濾波器、PID+速度前饋+加速度 前饋控制單元、脈沖發(fā)生與反饋分配單元等基本模塊，可以根據(jù)DSP的指令 實(shí)現(xiàn)各種單元的動(dòng)態(tài)組合與應(yīng)用，大大節(jié)省了硬件系統(tǒng)資源，結(jié)構(gòu)進(jìn)行了極 大的優(yōu)化，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。具體而言，為了實(shí)現(xiàn)反饋脈沖計(jì)數(shù)器少于 伺服軸數(shù)量，本發(fā)明采用反饋計(jì)數(shù)器與伺服軸組合瞬間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程位置動(dòng)態(tài) 校正系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)瞬間實(shí)現(xiàn)反饋與伺服軸之間的正確銜接，這種方式使 系統(tǒng)資源大大減少，系統(tǒng)體積和規(guī)模大大降低。FPGA/CPLD根據(jù)DSP傳送 的參數(shù)及各種判別依據(jù)及標(biāo)志等，通過(guò)自身硬件資源進(jìn)行各種動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。為了減少系統(tǒng)對(duì)硬件資源的占用，F(xiàn)PGA/CPLD中設(shè)計(jì)了四路脈沖發(fā)生器 及四路分倍頻脈沖反饋計(jì)數(shù)器，但本發(fā)明的控制對(duì)象達(dá)到12個(gè)伺服軸，無(wú)法 按照傳統(tǒng)方案中實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)生器-伺服軸-反饋脈沖計(jì)數(shù)器一一對(duì)應(yīng)的方式。為 此，本發(fā)明采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了脈沖發(fā)生器數(shù)量少于伺服軸數(shù)量、 脈沖反饋計(jì)數(shù)器少于反饋軸數(shù)量的配置方式，并實(shí)現(xiàn)了資源動(dòng)態(tài)匹配過(guò)程中 的無(wú)縫銜接。基于上述節(jié)約系統(tǒng)資源的方式，本發(fā)明選用ALTRA公司的 EPM1270 CPLD芯片即能滿足系統(tǒng)要求。ALTRA公司的EPM1270 CPLD芯 片本身的硬件資源較少，正常的設(shè)計(jì)根本滿足不了系統(tǒng)的需求，它的輸入輸 出口數(shù)量、門數(shù)比較少。而采用了脈沖發(fā)生器數(shù)量少于伺服軸數(shù)量的設(shè)計(jì)方 法，節(jié)省了很多資源，所以這個(gè)芯片才能滿足本發(fā)明的需要。考慮到車輛智能搬運(yùn)器工作狀況的復(fù)雜性與多樣性，F(xiàn)PGA邏輯運(yùn)算單 元中實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)時(shí)修改功能，對(duì)系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力、實(shí)時(shí)調(diào) 整工作狀態(tài)等有極大地幫助。通用高速數(shù)字輸入與輸出也由FPGA邏輯運(yùn)算 單元實(shí)現(xiàn)，通過(guò)外部隔離與濾波電路，F(xiàn)PGA邏輯運(yùn)算單元可以高速獲取外 部位置、脈沖等I/O狀態(tài)，并可以實(shí)時(shí)完成位置捕獲、位置比較、脈沖信號(hào) 輸入、輸出工作。D/A轉(zhuǎn)換模塊和輸出驅(qū)動(dòng)電路的控制工作同樣由FPGA邏 輯運(yùn)算單元完成，對(duì)于速度控制及力矩控制的邏輯運(yùn)算、輸出、漂移控制等 具有高速實(shí)時(shí)的處理能力，保證系統(tǒng)能夠按照DSP的指令進(jìn)行工作。運(yùn)動(dòng)控制器預(yù)先配置了多種現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信功能，可實(shí)現(xiàn)RS232 、 RS422/485 、 Ethernet 、 CAN 、 Profibus-DP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這種強(qiáng)大的 網(wǎng)絡(luò)功能使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行模式(Stand Alone)成為可能，保證了系統(tǒng)在 獨(dú)立運(yùn)行過(guò)程中與外部設(shè)備的實(shí)時(shí)、同步協(xié)調(diào)能力。根據(jù)車輛智能搬運(yùn)器動(dòng)作特點(diǎn)，控制軟件由兩部分組成， 一部分是嵌入 在FPGA邏輯運(yùn)算單元中的通用邏輯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)算法，包括脈沖發(fā)生器算法、 脈沖反饋分倍頻計(jì)數(shù)器算法、D/A轉(zhuǎn)換模塊控制算法、PID+速度前饋+加速度 前饋控制、脈沖發(fā)生器與伺服軸動(dòng)態(tài)分配組合算法、脈沖反饋計(jì)數(shù)器與伺服 軸動(dòng)態(tài)分配組合算法、運(yùn)動(dòng)過(guò)程位置和速度動(dòng)態(tài)校正算法等，這些算法與控 制系統(tǒng)整體工作流程無(wú)關(guān)，只需在DSP控制器邏輯流程的指令下獨(dú)立工作即 可;控制系統(tǒng)軟件的另一部分就是嵌入在DSP控制器中的系統(tǒng)資源管理程序、 中斷及事件管理程序、車輛智能搬運(yùn)器動(dòng)作流程管理程序及通信管理程序。車輛智能搬運(yùn)器的控制方法由DSP控制器中的控制程序按照控制系統(tǒng)的 工作流程制定。根據(jù)工作流程，控制程序首先發(fā)出行走指令，行走速度、行 走距離、伺服軸與脈沖發(fā)生器的分配狀態(tài)、伺服軸與反饋計(jì)數(shù)器的分配狀態(tài) 等參數(shù)全部由DSP控制器中的控制程序給出，之后由FPGA具體實(shí)現(xiàn)，通過(guò) 外圍隔離、濾波、驅(qū)動(dòng)電路最終去驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。同理，按照工作流程，夾 持臂的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、推板機(jī)構(gòu)的伸縮動(dòng)作等同樣需要DSP控制器指定各個(gè)參數(shù)， 由FPGA通過(guò)外圍隔離、濾波、驅(qū)動(dòng)電路去最終驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。如圖4所示為一個(gè)典型的存車流程。系統(tǒng)上電之后首先進(jìn)行自檢，確定 當(dāng)前狀態(tài)，然后檢查主控系統(tǒng)是否有指令。若沒(méi)有就反復(fù)檢査，反復(fù)檢査的 過(guò)程實(shí)際上就是待機(jī)的過(guò)程，直到檢查到主控系統(tǒng)的指令為止，這種方式非常適合于各種專用機(jī)械設(shè)備的重復(fù)性工作。檢查到主控系統(tǒng)指令之后繼續(xù)往下執(zhí)行，進(jìn)行流程選擇，確定動(dòng)作過(guò)程， 并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前狀態(tài)、故障信息、各種檢測(cè)信息等傳回上位機(jī)，以便 與上位機(jī)控制的智能車庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的融合。如果是存車流程，則系統(tǒng)繼續(xù)往下執(zhí)行；如果是其它流程，則轉(zhuǎn)而進(jìn)行"其它流程的程序處理"。存車流程又包括取車和放車兩個(gè)動(dòng)作，即先要行駛至目標(biāo)車輛底盤之下 取車，然后將車輛運(yùn)送到目標(biāo)車位放下。取車流程的第一步是車輛智能搬運(yùn)器整體向車輛行駛。根據(jù)車輛智能搬運(yùn)器當(dāng)時(shí)所處的位置，可能第一機(jī)組l在前，也可能第二機(jī)組2在前，本例 以第一機(jī)組l在前，并且第一機(jī)組l用于搬運(yùn)車輛的前輪，進(jìn)行舉例說(shuō)明。車輛智能搬運(yùn)器整體向車輛行駛的過(guò)程中會(huì)不停判斷第一機(jī)組是否到 位，若沒(méi)有到位則繼續(xù)行走；若到位則往下分別同時(shí)執(zhí)行第一機(jī)組動(dòng)作流程 和第二機(jī)組動(dòng)作流程。此處由于第一機(jī)組動(dòng)作流程和第二機(jī)組動(dòng)作流程同時(shí) 執(zhí)行，可以大大提高存取車的速度。第一機(jī)組動(dòng)作流程的第一步是第一機(jī)組的全部四個(gè)夾持臂旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，此 時(shí)的狀態(tài)為圖5左側(cè)所示。夾持臂全部打開(kāi)之后，第一機(jī)組1的兩個(gè)推板機(jī) 構(gòu)收縮，以便將車輛的兩個(gè)前輪抬起。推板機(jī)構(gòu)依靠相應(yīng)的伺服電機(jī)帶動(dòng)絲 杠螺母，使得推板沿著直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，這是一個(gè)典型的龍門機(jī)構(gòu)同步控 制問(wèn)題，要求同步性能較高，必須采用速度閉環(huán)控制方式。在推板機(jī)構(gòu)收縮 的同時(shí)，不斷判斷車輛的前輪是否離地，若前輪沒(méi)有離地就繼續(xù)收縮；若前 輪已經(jīng)離地則進(jìn)一步判斷車輛后輪是否離地。前輪離開(kāi)地面的狀態(tài)如圖6左 側(cè)所示。需要說(shuō)明的是，由于第一機(jī)組1的動(dòng)作流程較第二機(jī)組2的簡(jiǎn)單， 所以此時(shí)一般第二機(jī)組2還未將車輛后輪抬離地面，所以在第一機(jī)組1的動(dòng) 作流程中設(shè)置有判斷車輛后輪是否離地的流程，實(shí)際上就是等待第二機(jī)組完 成其動(dòng)作流程。第二機(jī)組動(dòng)作流程的第一步是，第二機(jī)組的兩個(gè)夾持臂打開(kāi)，然后第二 機(jī)組向車輛后輪行駛，并且在行使的過(guò)程中不斷判斷第二機(jī)組是否到位，若 打開(kāi)的兩個(gè)夾持臂碰到汽車后的后輪，則說(shuō)明第二機(jī)組己經(jīng)行走到位；若沒(méi) 有到位則繼續(xù)行走；若己經(jīng)到位則繼續(xù)往下執(zhí)行。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的一個(gè)重要改進(jìn)之處在于，用于搬運(yùn)車輛后輪的第一機(jī)組1或者第二機(jī)組2在動(dòng)態(tài)尋找車輛后輪的目標(biāo)位置時(shí)采用了累積誤
差脈沖數(shù)量與當(dāng)前速度綜合校驗(yàn)并配合輔助位置傳感器檢測(cè)的方式，這種動(dòng)
態(tài)尋找車輛后輪目標(biāo)的方法用數(shù)學(xué)表達(dá)式的具體描述為
其中P^為在d到Z2時(shí)間內(nèi)累積誤差脈沖與速度變化率綜合影響下的當(dāng) 量脈沖變化量，當(dāng)采用速度閉環(huán)模式時(shí)，在FPGA內(nèi)部可以將當(dāng)前速度轉(zhuǎn)換 成當(dāng)量脈沖速度；
rt、 C為采樣時(shí)間，為了消除整個(gè)行走過(guò)程中累積誤差的因素，程序設(shè)計(jì) 時(shí)考慮一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的速度及累積誤差脈沖的情況；
t,^，^^d分別是指令速度和實(shí)際反饋速度，r為采樣周期，在程序上 設(shè)定為固定定時(shí)中斷周期，以確保不會(huì)因?yàn)楣ぷ髁鞒痰牟煌瑢?dǎo)致計(jì)算結(jié)果的 差異；
%^為固定采樣周期中實(shí)際反饋速度的變化率。
通過(guò)大量的空載、重載及各種地面狀況等試驗(yàn)證明，這種方法能夠有效 濾除地面平整程度、地面障礙物、搬運(yùn)器本身正常加減速等因素的影響，使 動(dòng)態(tài)尋找目標(biāo)的準(zhǔn)確率達(dá)到100%，可靠性高，同時(shí)也避免了在尋找到目標(biāo)后 由于判斷的滯后性問(wèn)題導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)的沖擊。
第二機(jī)組到位之后的狀態(tài)如圖4右側(cè)所示，此后則將第二機(jī)組的另外兩 個(gè)夾持臂打開(kāi)，打開(kāi)后的狀態(tài)如圖5右側(cè)所示。夾持臂全部打開(kāi)之后，第二 機(jī)組2的兩個(gè)推板機(jī)構(gòu)收縮，以便將車輛的兩個(gè)后輪抬起。在推板機(jī)構(gòu)收縮 的同時(shí)，不斷判斷車輛的后輪是否離地，若后輪沒(méi)有離地就繼續(xù)收縮；若后 輪己經(jīng)離地則繼續(xù)往下執(zhí)行放車流程。前后輪均離開(kāi)地面的狀態(tài)如圖7所示。
放車流程的第一步當(dāng)然是車輛智能搬運(yùn)器攜帶其上的目標(biāo)車輛向目標(biāo)車 位行駛。在行駛的過(guò)程中不斷判斷是否到達(dá)目標(biāo)車位，沒(méi)有則繼續(xù)行駛；若 到達(dá)目標(biāo)車位，則將所有推板機(jī)構(gòu)張開(kāi)，讓車輛落到地面，即完成了整個(gè)存 車動(dòng)作。然后所有夾持臂縮回，最后第一機(jī)組和第二機(jī)組靠攏至原始狀態(tài)。 至此整個(gè)流程執(zhí)行完畢，程序返回繼續(xù)檢査主控系統(tǒng)指令。
需要說(shuō)明的是，第一機(jī)組和第二機(jī)組靠攏至原始狀態(tài)的過(guò)程中，由于兩個(gè)機(jī)組已經(jīng)離開(kāi)了一定距離，這個(gè)距離隨著被搬運(yùn)車輛的軸距不同而不同， 而原始狀態(tài)要求兩個(gè)機(jī)組嚴(yán)格并攏，所以在整個(gè)車輛智能搬運(yùn)器恢復(fù)原始狀 態(tài)過(guò)程中，兩個(gè)機(jī)組的行走速度要有所不同，使整個(gè)車輛智能搬運(yùn)器到位后 正好兩個(gè)機(jī)組完全并攏。
綜上所述，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下
1、 采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力元件，使得車輛智能搬運(yùn)器的整體高度可以更 低，而且運(yùn)動(dòng)控制精度以及響應(yīng)速度更高。
2、 DSP控制器實(shí)現(xiàn)流程管理，具體動(dòng)作由FPGA邏輯運(yùn)算單元完成，這 種架構(gòu)抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、工作效率高，非常適用于車輛智 能搬運(yùn)器的工作環(huán)境及工作特點(diǎn)的要求；
3、 為了提高系統(tǒng)效率，運(yùn)動(dòng)控制器中將動(dòng)作選擇控制與動(dòng)作過(guò)程控制嚴(yán) 格分開(kāi)，并行處理，保證了系統(tǒng)清晰的架構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性及 運(yùn)行效率。動(dòng)作選擇控制屬于工作流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由DSP控制器進(jìn)行處 理，而DSP控制器根據(jù)動(dòng)作的不同形成一系列數(shù)字化參數(shù)及判別依據(jù)， FPGA/CPLD邏輯運(yùn)算單元根據(jù)這些參數(shù)及依據(jù)進(jìn)行實(shí)際的動(dòng)作控制。動(dòng)作的 反饋一方面由FPGA/CPLD迸行處理， 一方面由DSP控制器進(jìn)行監(jiān)控，保證 了系統(tǒng)的可靠性。
4、 通過(guò)FPGA/CPLD邏輯運(yùn)算單元中對(duì)脈沖發(fā)生器與伺服軸之間的動(dòng)態(tài) 匹配，實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)生器數(shù)量少于伺服軸數(shù)量的配置方式；
5、 通過(guò)FPGA/CPLD邏輯運(yùn)算單元中對(duì)反饋脈沖分倍頻計(jì)數(shù)器與伺服軸 之間的動(dòng)態(tài)匹配，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器數(shù)量少于伺服軸數(shù)量的配置方式；
6、 后輪車輛智能搬運(yùn)器在尋找車輛后輪位置時(shí)的定位算法的數(shù)學(xué)表達(dá)式
為^-f(L一-r—J^^。大量試驗(yàn)證明，這種方法的動(dòng)作準(zhǔn)確性
高，不會(huì)發(fā)生過(guò)沖等定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn) 單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1、車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)包括作為核心單元的運(yùn)動(dòng)控制器，以及多個(gè)與運(yùn)動(dòng)控制器連接，以便運(yùn)動(dòng)控制器與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的外圍模塊；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括主要管理邏輯流程的DSP模塊，和進(jìn)行邏輯的具體實(shí)現(xiàn)及邏輯輸出的邏輯運(yùn)算模塊，所述DSP模塊與邏輯運(yùn)算模塊連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述DSP模塊包括DSP控制器，以及與所述DSP控制器連接的存儲(chǔ)單元和必 備的接口電路；所述DSP控制器與邏輯運(yùn)算模塊連接。
3、 如權(quán)利要求2所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述接口電路包括電源模塊、系統(tǒng)配置單元、看門狗單元、啟動(dòng)處理單元、 仿真接口單元、狀態(tài)指示單元、邏輯過(guò)程控制單元、程序流程選擇單元、參 數(shù)發(fā)生與分配單元、現(xiàn)場(chǎng)總線控制單元、串行通信處理單元、工業(yè)以太網(wǎng)控 制單元、人機(jī)界面接口單元、故障顯示報(bào)警與處理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘處理單元、 系統(tǒng)電源保護(hù)單元。其中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制單元、串行通信處理單元、工業(yè)以 太網(wǎng)控制單元，又均與上位機(jī)指令傳遞單元、狀態(tài)及參數(shù)返回單元連接。
4、 如權(quán)利要求3所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述現(xiàn)場(chǎng)總線控制單元、串行通信處理單元、工業(yè)以太網(wǎng)控制單元，又均與上 位機(jī)指令傳遞單元、狀態(tài)及參數(shù)返回單元連接；而人機(jī)界面接口單元、故障 顯示報(bào)警與處理單元，又均與本地狀態(tài)顯示單元、本地操作面板單元連接。
5、 如權(quán)利要求1所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述邏輯運(yùn)算模塊包括FPGA或者CPLD邏輯運(yùn)算單元，以及與所述FPGA 或者CPLD邏輯運(yùn)算單元連接的存儲(chǔ)單元和必備的接口電路；所述FPGA或 者CPLD邏輯運(yùn)算單元與DSP模塊連接。
6、 如權(quán)利要求5所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述接口電路包括FPGA配置模塊及FPGA仿真模塊、電源管理模塊及系統(tǒng) 時(shí)鐘模塊、地址總線控制單元、數(shù)據(jù)總線控制單元、脈沖發(fā)生器、數(shù)字與模 擬量轉(zhuǎn)換控制單元、通用數(shù)字量輸入輸出控制單元、脈沖反饋分倍頻控制單 元、反饋脈沖計(jì)數(shù)單元、位置原點(diǎn)捕獲功能模塊、伺服軸脈沖發(fā)生器、伺服軸反饋脈沖計(jì)數(shù)器、伺服軸與脈沖發(fā)生器動(dòng)態(tài)匹配單元、速度前饋與反饋控 制模塊、高精度定位模塊、動(dòng)態(tài)匹配過(guò)程中的速度平滑模塊。
7、 如權(quán)利要求6所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述脈沖發(fā)生器、數(shù)字與模擬量轉(zhuǎn)換控制單元、通用數(shù)字量輸入輸出控制單元、 脈沖反饋分倍頻控制單元、反饋脈沖計(jì)數(shù)單元、位置原點(diǎn)捕獲功能模塊、伺 服軸脈沖發(fā)生器、伺服軸反饋脈沖計(jì)數(shù)器、伺服軸與脈沖發(fā)生器動(dòng)態(tài)匹配單 元、速度前饋與反饋控制模塊、高精度定位模塊、動(dòng)態(tài)匹配過(guò)程中的速度平 滑模塊，又均與信號(hào)放大單元、信號(hào)隔離單元、電機(jī)接口單元、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)單 元連接；而信號(hào)放大單元、信號(hào)隔離單元均與傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；電機(jī)接 口單元、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)單元連接均與伺服電機(jī)反饋編碼器連接。
8、 如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)， 其特征在于，所述外圍模塊包括現(xiàn)場(chǎng)總線控制器、外部指令輸入及狀態(tài)輸 出處理單元、界面操作及狀態(tài)顯示單元、通用數(shù)字量傳感器輸入信號(hào)處理單 元、通用數(shù)字量輸出處理單元、通用模擬量傳感器信號(hào)輸入處理單元、通用 模擬量輸出處理單元、高速脈沖反饋處理單元、伺服驅(qū)動(dòng)器輸入輸出控制單 元。
9、 車輛智能搬運(yùn)器，包括相互連接的兩個(gè)機(jī)組以及控制各機(jī)組協(xié)同工 作的控制系統(tǒng)；所述機(jī)組包括機(jī)架、直線導(dǎo)軌、推板機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)；所述 直線導(dǎo)軌至少具有兩根，且平行對(duì)稱固定設(shè)置在所述機(jī)架上；所述推板機(jī)構(gòu) 有兩個(gè)，且均可滑動(dòng)的設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌上；所述行走機(jī)構(gòu)至少具有兩套， 且設(shè)置在機(jī)架的兩端，且至少有一套行走機(jī)構(gòu)中包括行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述推 板機(jī)構(gòu)包括推板，驅(qū)動(dòng)所述推板運(yùn)動(dòng)的推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在所述推板 上的夾持臂機(jī)構(gòu)，所述推板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述夾持臂機(jī)構(gòu)包 括夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其特征在于，所述行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)、推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)、夾持 臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為伺服電機(jī)，所述控制系統(tǒng)為如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所 述的控制系統(tǒng)。
10、 車輛智能搬運(yùn)器的運(yùn)動(dòng)控制方法，其采用如權(quán)利要求1至8中任意 一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)來(lái)控制權(quán)利要求9中所述的車輛智能搬運(yùn)器，其特征在 于，通過(guò)所述DSP模塊管理邏輯流程，而通過(guò)所述邏輯運(yùn)算模塊進(jìn)行邏輯的 具體實(shí)現(xiàn)及邏輯輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛智能搬運(yùn)器及其控制系統(tǒng)及控制方法。該車輛智能搬運(yùn)器包括行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)、推板驅(qū)動(dòng)電機(jī)、夾持臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且上述電機(jī)均為伺服電機(jī)。車輛智能搬運(yùn)器的控制系統(tǒng)包括作為核心單元的運(yùn)動(dòng)控制器，以及多個(gè)與運(yùn)動(dòng)控制器連接，以便運(yùn)動(dòng)控制器與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的外圍模塊；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括主要管理邏輯流程的DSP模塊，和進(jìn)行邏輯的具體實(shí)現(xiàn)及邏輯輸出的邏輯運(yùn)算模塊，所述DSP模塊與邏輯運(yùn)算模塊連接。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是由于采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力元件，使得車輛智能搬運(yùn)器的整體高度可以更低，而且運(yùn)動(dòng)控制精度以及響應(yīng)速度更高?？刂葡到y(tǒng)架構(gòu)清晰，可靠性、穩(wěn)定性及工作效率都更高。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101655708SQ20081021805
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者俊 王, 昕 王, 管大功 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院