一种多级货箱无人驾驶牵引车的磁导航系统的制作方法

本实用新型涉及无人驾驶技术领域，特别是一种多级货箱无人驾驶牵引车的磁导航系统。

背景技术：

在人力成本高涨的背景下，机器替代人正在成为一个必然趋势。如传统牵引车现在正在逐步向无人驾驶牵引车转型，无人驾驶牵引车可帮助企业提升产能，降低成本。无论是在室内还是室外，或是在复杂的工况下，无人驾驶牵引车都能自如运转，每天可节约人力3人，配送效率提高50%以上。

传统的无人驾驶牵引车多采用磁条导航，需要在无人驾驶牵引车的行驶路径上铺设专用磁条，无人驾驶牵引车通过磁条传感器判断路线，进一步的有的无人驾驶牵引车还加入了反光板激光导航和二维码导航等技术，对磁条导航的不足进行了弥补。但对于不希望进行环境改造的传统仓库，上述方案的可实施性显得较低，因此，急需一种既不需要对仓库或者无人驾驶牵引车行驶路径的环境进行改造，又可达到精确导航的导航系统。

技术实现要素：

为了填补现有技术的空白，本实用新型提供一种磁钉配合磁导航传感器，磁钉间隔埋设于地面以下来为无人驾驶牵引车进行导航的磁导航系统。

一种多级货箱无人驾驶牵引车的磁导航系统，包括设置在车身的主控制器、编码器、磁导航传感器、角度传感器和设置于路面上与所述磁导航传感器和/或所述角度传感器配合的磁钉，所述编码器、磁导航传感器和角度传感器分别与所述主控制器电性连接，所述磁钉间隔埋设于行驶路径上。

为了便于快速拆装，方便系统升级或者环境调整的时候更改路径，所述车身底部可拆卸设置有固定壳，所述磁导航传感器和角度传感器固定于所述固定壳上。

为了配合实现路径的标定和感知，所述固定壳至少包括三个沿车辆长度方向延伸的固定位，所述磁导航传感器平行布置于固定位上，所述固定位之间间隔固定的距离。

为了保证磁钉的可靠性，并且避免不被车辆压坏或者雨水侵蚀。所述磁钉包括与路面配合的固定锥头，以及设置在固定锥头上方的卡槽，所述卡槽内布置有信号线圈，所述卡槽上设置有用于密封的硬化树脂层。

作为上述方案的改进，路面行驶路径沿线上每个弯道位置设置有至少三个所述磁钉，且每个弯道的弯道起始位置、弯道中间位置和弯道终止位置分别设置有至少一个所述磁钉。

作为上述方案的改进，所述弯道起始位置的磁钉在靠近弯道中间位置一侧还设置有角度补偿磁钉。

作为上述方案的改进，所述行驶路径的直线路径上，相邻磁钉之间的距离为2m～3m。

作为上述方案的改进，所述行驶路径的直线路径上，相邻磁钉之间的距离为2.5m。

作为上述方案的改进，所述磁导航传感器至少设置有两个，至少两个所述磁导航传感器间隔设置，且间隔设置的两个磁导航传感器之间的直线间距等于弯道起始位置的磁钉和弯道中间位置的角度补偿磁钉之间的最短间距。

作为上述方案的改进，间隔设置的两个磁导航传感器之间设置有所述角度传感器。

作为上述方案的改进，所述磁导航传感器采用mpmgs200-f01数字型磁导航传感器。

作为上述方案的改进，所述角度传感器采用mpi204a惯性测量传感器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在无人驾驶牵引车行驶路径上间隔埋设有磁钉，直线路径上的磁钉间距较长，密度较小，弯道处磁钉间距较短，密度较大，无人驾驶牵引车通过磁导航传感器感应磁钉位置来进行导航，相邻磁钉之间的无人驾驶牵引车通过惯性向前行驶，处于距离计量的状态，通过编码器计量所行走的距离，当从一个磁钉位置到达下一个磁钉位置时，通过角度传感器来调整车身偏移保证无人驾驶牵引车的直线行驶。在每个弯道起始位置的磁钉在靠近弯道中间位置一侧还设置有角度补偿磁钉，无人驾驶牵引车上相对应的设置有两个间隔设置的磁导航传感器，当无人驾驶牵引车到达该转弯处时，两个磁导航传感器正好与弯道起始位置的磁钉以及角度补偿磁钉位置重合，从而计算出无人驾驶牵引车所要转向的角度进行转向操作，保证无人驾驶牵引车在进入弯道后可顺利转向。自动化程度高，磁钉埋设于地面，隐秘性好，美观性强，地面无需再添加其它导航辅助设备，室内室外均适用，且不受雨天等天气因素的影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型在转弯路径上加设磁钉的结构示意图；

图3是本实用新型无人驾驶牵引车在转弯处磁导航传感器与磁钉以及角度补偿磁钉相对位置示意图。

其中：车身10；磁导航传感器20；角度传感器30；磁钉40；角度补偿磁钉50；角度传感器30航向h；无人驾驶牵引车航向h；无人驾驶牵引车经过磁钉40与角度补偿磁钉50所处位置时实际航向与路径的夹角α。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型涉及一种多级货箱无人驾驶牵引车的磁导航系统，下面对本实用新型的优选实施例作进一步详细说明。

如图1所示，一种多级货箱无人驾驶牵引车的磁导航系统，包括设置在车身10的主控制器、内置于主控制器中或者外部单独设置的编码器、用于导航的磁导航传感器20和角度传感器30，以及设置于路面上与所述磁导航传感器20和/或所述角度传感器30配合的磁钉40，所述编码器、磁导航传感器20和角度传感器30分别与所述主控制器电性连接，所述磁钉40间隔埋设于行驶路径上，所述车身10底部可拆卸设置有固定壳，所述磁导航传感器20和角度传感器30朝向地面方向固定于所述固定壳上，用于感知地面中的磁钉。为了保证感应效果，并且实现转弯，所述固定壳至少包括三个沿车辆长度方向延伸的固定位，所述磁导航传感器20平行布置于固定位上，所述固定位之间间隔固定的距离。所述磁钉40包括与路面配合的固定锥头，以及设置在固定锥头上方的卡槽，所述卡槽内布置有信号线圈，所述卡槽上设置有用于密封的硬化树脂层。优选的，磁钉间隔距离2.5米，无人驾驶牵引车在行驶时，通过所述磁导航传感器感应磁钉来确定行驶路径，相邻磁钉40之间的无人驾驶牵引车通过惯性向前行驶，处于距离计量的状态，通过编码器计量所行走的距离并将数据传输给所述主控制器，主控制器通过所述编码器的计量数据判断无人驾驶牵引车是否脱离预定行驶路径，且通过所述编码器的计量数据监测经过的磁钉40的数量，当从一个磁钉40位置到达下一个磁钉40位置时，通过角度传感器30来调整车身10偏移保证无人驾驶牵引车的运行稳定。当到达距转弯处最近的磁钉40位置时无人驾驶牵引车自动转向，实现自动转弯，自动化程度高，且此种磁钉40设置情况下只需在无人驾驶车上设置两组磁导航传感器20即可，优选两组磁钉40在无人驾驶车上间隔设置，间隔距离等于行驶路径上相邻磁钉40之间的间隔距离，同样为2.5m，保证磁导航传感器20与磁钉40的感应效果。

作为优选，在上述方案下，还有下述更优选方案，如图2和图3所示，即在行驶路径沿线上每个弯道位置设置有至少三个所述磁钉40，且分别在弯道起始位置、弯道中间位置和弯道终止位置设置有至少一个磁钉40，弯道起始位置、弯道中间位置和弯道终止位置之间的磁钉40间距小于2.5m。且在所述弯道起始位置的磁钉40在靠近弯道中间位置一侧还设置有角度补偿磁钉50，此种方案下所述磁导航传感器20至少设置有两个，可根据实际情况设置多个磁导航传感器20，但至少有两个所述磁导航传感器20间隔设置，并且这两个相邻的磁导航传感器20之间的直线间距等于弯道起始位置的磁钉40和弯道中间位置的角度补偿磁钉50之间的最短间距，而且在这两个相邻的磁导航传感器20之间设置有一个角度传感器30，优选为中间位置。当无人驾驶牵引车行驶至弯道处时，进入弯道后，两个所述磁导航传感器20将会检测到磁钉40以及挨着磁钉40设置的角度补偿磁钉50，且两个磁导航传感器20分别与磁钉40和角度补偿磁钉50的位置重合，而当无人驾驶牵引车刚进入弯道时，磁导航传感器20检测到该位置磁钉40为弯道起始位置磁钉40，主控制器通过控制车身10控制系统控制车身10开始转向，进入弯道后，两个磁导航传感器20分别与弯道起始位置的磁钉40以及角度补偿磁钉50位置重合，如图2所示，此时角度传感器30的航向为h，而无人驾驶牵引车的实际航向为h，设定与磁钉40位置重合的磁导航传感器20在该磁钉40位置的输出偏距为la，与角度补偿磁钉50位置重合的磁导航传感器20在角度补偿磁钉50位置的输出偏距为lb，又已知角度传感器30的航向h和无人驾驶牵引车的实际航向h，此时h和h之间的夹角等于无人驾驶牵引车经过磁钉40与角度补偿磁钉50所处位置时实际航向与路径的夹角α，且已知la和lb，通过勾股定理和反三角函数即可求得h和h之间的夹角，即可知夹角α，由得出的夹角α可知此时角度传感器30的航向误差，并由此进行转向操作以顺利通过弯道，因此在每个弯道起始位置的磁钉40后加设有所述角度补偿磁钉50，每当无人驾驶牵引车经过角度补偿磁钉50时，角度传感器30就会被消除误差，为无人驾驶车接下来的行进提供持续相对准确的导航，不至于长时间我误差累积而导致无人驾驶牵引车脱离行驶路径，相较于只在直线路径上设置40的方案，此种方案下的无人驾驶牵引车转弯更为平稳顺利，转向角度更为精准。

作为优选，所述行驶路径的直线路径上，相邻磁钉40之间的距离为2m～3m，优选为2.5m，以便于铺设和维护，在保证为无人驾驶牵引车提供导航的同时降低施工成本。

作为优选，所述磁导航传感器20采用mpmgs200-f01数字型磁导航传感器20，该传感器的输出精度达到了1mm，非常适用于磁钉40导航，更高的输出精度带来更可靠的磁钉40导航解决方案，1mm精度的磁导航传感器20不仅能保证系统的稳定性，同时降低了对角度传感器30的性能要求。

作为优选，所述角度传感器30采用mpi204a惯性测量传感器，mpi204a惯性测量传感器集成了32位mcu、高性能加速度传感器和高性能工业级单轴陀螺传感器，采用memsplus自主研发的高性能惯性传感器融合算法，具有高灵敏度、高稳定性和高精度等特性，不依赖于外界环境而提供精确稳定的水平方位角度信息，适用于各种需要导航或标定的场所，十分适用于本实用新型作为角度传感器30使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。