專利名稱：自動制導系統(tǒng)控制工業(yè)車輛的通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)車輛，例如碼垛車；尤其涉及轉(zhuǎn)換手動操作車輛進行自動制導操作。
背景技術：
包括物料輸送車輛在內(nèi)的各種類型的エ業(yè)車輛，用于在エ廠、倉庫、貨運中轉(zhuǎn)站、商店或其它類型的設施內(nèi)搬運物品。傳統(tǒng)的エ業(yè)車輛由車輛上的操作員控制。例如，為了有效、高效地運轉(zhuǎn)ー個倉庫，確保設備和操作員盡可能地更有效率將非常重要。為了使倉庫在全球范圍內(nèi)進行競爭，持續(xù)改進エ業(yè)車輛利用的生產(chǎn)效率對削減成本至關重要。為了達到這些目標，經(jīng)常采用倉庫管理系統(tǒng)來控制庫存，確保設備的正常維護，并監(jiān)控操作員和設備的效率。在這些倉庫管理系統(tǒng)中，集中式計算機系統(tǒng)監(jiān)控庫存流、エ業(yè)車輛的使用、車輛維護狀態(tài)和操作員的表現(xiàn)。為了實現(xiàn)這些功能，需要收集每臺エ業(yè)車輛的數(shù)據(jù)。為了收集這些數(shù)據(jù)，エ業(yè)車輛上的傳感器將數(shù)據(jù)反饋到存儲數(shù)據(jù)的專用車載計算機。有時選中的數(shù)據(jù)被從車載計算機傳輸?shù)皆O施內(nèi)的中心計算機系統(tǒng)，エ業(yè)車輛在該設施內(nèi)運轉(zhuǎn)。中心計算機系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，以確定設施內(nèi)每輛車輛的運轉(zhuǎn)、不同操作員的操作。數(shù)據(jù)分析也指出了車輛需要保養(yǎng)和維修的時間。エ業(yè)車輛變得更加完善，ー種新型的自動制導車輛已經(jīng)發(fā)展起來。自動制導車輛(AVG)是ー種移動自動機械的形式，它能在受限的環(huán)境中，例如エ廠或倉庫，將貨物和材料從ー個地方運到另ー個地方。ー些AVG跟隨埋在地板下的線，因此被限制沿著該線限定的固定路徑行駛。制導技術取得了進ー步的發(fā)展，因此，車輛不再被限定固定路徑。作為參考基準的參考標記沿著AVG可能行駛的各種路徑被周期性地設置。在一個實施方式中，每個基準都有獨特的外觀或光學可讀的代碼，例如獨特的條形碼。AVG被分派一條路徑，該路徑由沿著該路徑設置的具有一定順序的基準點限定。AVG上的光學傳感器傳感車輛運行中相鄰的基準點和每個基準點獨特的外觀或代碼，使車輛能確定其目前在設施內(nèi)的位置，并確定沿著設定路徑的行駛方向。

發(fā)明內(nèi)容
エ業(yè)車輛能夠在無人、自動控制模式或者有人、手動控制模式運行。本系統(tǒng)提供了到エ業(yè)車輛的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的接ロ，通過該接ロ不同類型的制導和導航系統(tǒng)可連接到自動操縱車輛。該接ロ采用預定協(xié)議在制導和導航系統(tǒng)與車輛控制系統(tǒng)之間雙向交換運行命令和數(shù)據(jù)。エ業(yè)車輛包括ー個制導和導航系統(tǒng)，該制導和導航系統(tǒng)在無人、自動控制操縱狀態(tài)產(chǎn)生沿著一路徑引導エ業(yè)車輛的命令。車輛控制器操縱推進驅(qū)動系統(tǒng)，推進驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動エ業(yè)車輛。自動處理模塊連接到車輛控制器，并通過通信網(wǎng)絡連接到制導和導航系統(tǒng)。自動處理模塊接收來自制導和導航系統(tǒng)的第一信息，該第一信息指定了推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度。自動處理模塊通過指示車輛控制器如何操縱推進驅(qū)動系統(tǒng)來響應接收到的第一信息。在一個實施例中，第一信息包括第一數(shù)值和第二數(shù)值，第一數(shù)值指定了推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度，第二數(shù)值指定了推進驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動エ業(yè)車輛車輪的量。第一信息還可以指定在無人、自動控制模式下エ業(yè)車輛被允許行駛的最大速度。如果エ業(yè)車輛有ー個用于提升或放下被運輸貨物的設備，那么第一信息還包括ー個指示貨物被提升的指示符和另ー個指示貨物被放下的指示符。本發(fā)明的另一方面涉及自動處理模塊給制導和導航系統(tǒng)傳輸反饋信息，該反饋信息指示車輛的實際運行參數(shù)。


圖I為本發(fā)明的エ業(yè)車輛的立體圖；圖2為エ業(yè)車輛的控制系統(tǒng)的框圖，其中，控制系統(tǒng)包括制導和導航系統(tǒng)，該制導和導航系統(tǒng)通過通信鏈路與車輛控制器連接；圖3-5描述了用于從制導和導航系統(tǒng)向車輛控制器傳輸信息的三種過程數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)格式；以及圖6和7描述了用于從車輛控制器向制導和導航系統(tǒng)傳輸信息的兩種過程數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)格式。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種エ業(yè)車輛的操作。盡管本發(fā)明在上下文已經(jīng)被描述為ー個用于倉庫的碼垛車，但本發(fā)明的概念適用于其它類型的エ業(yè)車輛，并且它們可用于各種不同的設施內(nèi)，例如エ廠、貨運中轉(zhuǎn)站、倉庫、商店。首先參見圖1，エ業(yè)車輛10，具體是碼垛車，包括操作室11，操作室11具有供操作員進出的開ロ。與操作室11相連的是操縱桿14，操縱桿14是幾個操縱控制機構(gòu)17之一。エ業(yè)車輛10包括ー個貨物運載工具18，例如ー對叉，它相對車架提升或放下。下面將進ー步詳細描述，エ業(yè)車輛上的通信系統(tǒng)能通過天線15和無線信號與外部倉儲系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)和命令。エ業(yè)車輛10還包括制導和導航系統(tǒng)(GANS) 13。幾種類型的制導和導航系統(tǒng)中的任一種都可以用于確定エ業(yè)車輛的路徑，傳感車輛的位置和操作牽引設備、轉(zhuǎn)向設備和其它設備以引導車輛沿規(guī)定的路徑行走。例如，GANS13可通過傳感埋地電線、建筑物地板上的磁帶或臨近路徑設置的有磁性的標記來確定其位置和行駛路徑?；蛘?，GANS13可采用激光掃描儀傳感遍布倉庫設置的基準以確定想要的路徑。然而，又一種可購得的GANS13具有一個或多個攝像機或照相機，它們的輸出信號通過圖象識別軟件處理。也可以利用航位推、算法導航技木。對于使用攝像機或者航位推算法導航技術的系統(tǒng)，當GANS13 “學習”路徑時，通過手動驅(qū)動車輛來教導エ業(yè)車輛每條路徑。這樣，エ業(yè)車輛10是ー種混合控制車輛，其可以由車上操作室內(nèi)11的操作員控制，也可以用由GANS13提供自動控制模式無人控制。圖2是エ業(yè)車輛10的控制系統(tǒng)20的框圖。控制系統(tǒng)20包括車輛控制器21，它是微機設備，包括存儲器24、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸入/輸出電路。車輛控制器21執(zhí)行ー個軟件程序，該程序響應來自操作控制器17或GANS13的命令并且操縱驅(qū)動エ業(yè)車輛和搬運所運輸貨物的車輛部件?？刂破鞯妮斎?輸出電路接收操作員從操作控制器17輸入的信號以啟動和管理車輛活動的運行，例如，前進和后退行駛、轉(zhuǎn)向、制動以及提升和放下貨物運載工具18。為了響應操作員輸入的控制信號，車輛控制器21通過第一通信網(wǎng)絡26發(fā)出命令信息給提升馬達控制器23和推進驅(qū)動系統(tǒng)25，推進驅(qū)動系統(tǒng)25包括牽引馬達控制器27和轉(zhuǎn)向馬達控制器29。推進驅(qū)動系統(tǒng)25提供了エ業(yè)車輛10在選定方向上推進的原動力，而提升馬達控制器23驅(qū)動貨物運載工具18提升和放下負載35，例如倉儲的貨物。第一通信網(wǎng)絡26可以是幾種公知的用于在機器部件之間交換命令和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡中的任意ー種，例如控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)串行總線，它使用由瑞士日內(nèi)瓦的國際標準化組織頒布的ISO-11898的通訊協(xié)議。エ業(yè)車輛10由電池組37提供動力，電池組37經(jīng)過功率分配器39中的保險絲或熔斷器組電連接到車輛控制器21、推動驅(qū)動系統(tǒng)25、轉(zhuǎn)向馬達控制器29和提升馬達控制器23。牽引馬達控制器27驅(qū)動至少ー個牽引馬達43，牽引馬達43被連接到驅(qū)動輪45，以為エ業(yè)車輛提供原動力。牽引馬達43和相關聯(lián)的驅(qū)動輪45的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向由操作員通過操縱桿14指定，并且通過旋轉(zhuǎn)傳感器44的反饋進行監(jiān)控和控制。旋轉(zhuǎn)傳感器44可以是ー個聯(lián)接到牽引馬達43的編碼器，并且它的信號被用來測量車輛行駛的速度和前進、倒退距離。驅(qū)動輪45還通過牽引馬達43被連接到摩擦制動裝置22，為エ業(yè)車輛10提供運行和停車制動功能。轉(zhuǎn)向馬達控制器29可操作地連接到驅(qū)動轉(zhuǎn)向馬達47，驅(qū)動轉(zhuǎn)向馬達47可以按照通過如上所述的操作員轉(zhuǎn)動操縱桿14選定的方向改變轉(zhuǎn)向輪48的方向。轉(zhuǎn)向輪48旋轉(zhuǎn)的方向和量決定了エ業(yè)車輛10行駛的角度。另ー個編碼器作為轉(zhuǎn)向角傳感器49聯(lián)接到轉(zhuǎn)向輪48或轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置以傳感轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)的角度。此外，驅(qū)動輪45可引導車輛轉(zhuǎn)向，在這情況下，轉(zhuǎn)向角傳感器49傳感驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)向運動。提升馬達控制器23發(fā)送命令信號控制提升馬達51，提升馬達51連接到液壓回路53，液壓回路53形成了提升和放下貨物運載工具18的提升組件。如下所述，高度傳感器59為車輛控制器21提供信號，指示貨物運載工具相對于エ業(yè)車輛10的車架的高度。同樣地，重量傳感器57被安裝在貨物運載工具18上。貨物傳感器58臨近貨物運載工具18安裝，以確定貨物是否正在被運輸。例如，貨物傳感器58可能是射頻識別(RFID)標簽讀取器、符合IEEE1920. I標準的RubeeTM設備、條形碼讀取器或能夠讀出貨物上或者存放貨物的貨盤上相應標識的其它設備。重量傳感器57可以單獨使用來提供信號，車輛控制器21利用該 信號提供エ業(yè)車輛已運輸過的貨物的數(shù)量和已運載過的貨物的總噸位。因為這個功能，每次重量傳感器57的信號顯示貨物被放上然后被從貨物運載工具18移離，車輛控制器21都増加貨物計數(shù)。仍然參見圖2，多個數(shù)據(jù)輸入和輸出設備連接到車輛控制器21，包括，例如，用于監(jiān)控溫度和電池電量之類參數(shù)的車輛傳感器60、用戶數(shù)據(jù)輸入設備61、通訊端ロ 65和服務端ロ 64。用戶數(shù)據(jù)輸入設備61允許車輛操作員、監(jiān)管員或其他人員輸入數(shù)據(jù)和配置命令到車輛控制器21中，并可以由鍵盤、一系列分散的按鈕、鼠標、操縱桿或本領域技術人員明顯的其它輸入設備實現(xiàn)。服務端ロ 64使技術員能將便攜式計算機(未示出)連接到エ業(yè)車輛10，以實現(xiàn)診斷和配置程序命令的目的。車輛控制器21將關于車輛操作的傳感數(shù)據(jù)存儲在存儲器24中。此外，存儲的數(shù)據(jù)可包括車輛控制器21產(chǎn)生的信息，例如運行小時數(shù)、電池的充電狀態(tài)和操作故障代碼。貨物提升操作監(jiān)控包括提升馬達51運行的總時間、重量傳感器57的數(shù)據(jù)和高度傳感器59的數(shù)據(jù)。這些傳感器數(shù)據(jù)也能用于測量車輛不載貨物的總時間，也稱為空載時間。有關被運輸?shù)呢撦d35的精確信息可由貨物傳感器58獲得。各種移動參數(shù)，例如車輛運行和貨物運載工具18的速度和加速度，也在示例性的エ業(yè)車輛10中被監(jiān)控。
車輛控制器21提供一些數(shù)據(jù)到操作員顯示器66，操作員顯示器66顯示信息給車輛操作員。操作員顯示器66顯示車輛運行參數(shù)，例如行駛速度、電池電量、運行時間、當前時間和需要的維護。溫度傳感器監(jiān)控馬達和其它部件的溫度，并且這些數(shù)據(jù)被顯示出來。報警器設置在操作員顯示器66上，通知車輛操作員需要注意的車輛狀況。制導和導航系統(tǒng)(GANS) 13產(chǎn)生控制信號，這些信號用來操作提升馬達控制器23、牽引馬達控制器27和轉(zhuǎn)向馬達控制器29，以在自動運行模式引導車輛運行。具體地，GANS13通過ー個引導連接器71連接到第二通信網(wǎng)絡70，例如另ー CAN串行總線，它連接到自動處理模塊(APM) 74。APM74連接到第一通信網(wǎng)絡26，因此，允許與車輛控制器21交換程序命令和數(shù)據(jù)信息。APM74可以有另一個串行ロ 75，以連接編程設備。APM74是微型計算機設備，該設備執(zhí)行軟件以控制信息在GANS13和車輛控制器21之間的交換。APM74使得第一通信網(wǎng)絡26和第二通信網(wǎng)絡70隔離，這防止了引導連接器71上的非正常信號不利地影響在第一通訊網(wǎng)絡上傳遞的信息。為了實現(xiàn)該功能，APM74檢查通過第二通訊連接網(wǎng)絡70接收的每條信息，以確保信息內(nèi)容與エ業(yè)車輛的操作一致。只有一致的內(nèi)容才會通過APM被傳輸?shù)降谝煌ㄐ啪W(wǎng)絡26。通信端ロ 65連接到無線通信設備67，無線通訊設備67包括連接有天線15的收發(fā)器69，它可以通過無線通信網(wǎng)絡與エ業(yè)車輛10所運行的倉庫或エ廠中的車輛管理計算機交換數(shù)據(jù)和命令。幾種大家熟知的串行通信協(xié)議中的任意ー種，如Wi-Fi，都可以用于通過雙向通訊線路來交換信息和數(shù)據(jù)。每個エ業(yè)車輛10都具有唯一標識符，例如生產(chǎn)序列號或者通信網(wǎng)絡地址，這確保信息被特定的傳達到指定的車輛。無線通信被エ業(yè)車輛用來將其運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳遞到倉庫里的中央計算機。中央計算機分析接收到的數(shù)據(jù)，確定每個車輛相對倉庫里的其它車輛和相對エ業(yè)車輛特定類型的基準如何運行。關于エ業(yè)車輛和操作員的操作以及運行狀況的數(shù)據(jù)的收集、傳輸、分析已經(jīng)記載在已經(jīng)公開的美國專利申請No2009/0265059、名稱為“System for ManagingOperaion of Industrial Vehicles (エ業(yè)車輛運營管理系統(tǒng))”中，該專利申請公開的內(nèi)容都可以通過引用結(jié)合到本申請中。無線通信系統(tǒng)也可以傳達指令到エ業(yè)車輛。例如，當在自動控制模式運行時，倉庫調(diào)度員能給エ業(yè)車輛發(fā)送貨物運輸任務。該信息可以指定ー特定的路徑讓エ業(yè)車輛行駛。エ業(yè)車輛10是混合控制，在某些時候可以由車上的操作員控制，在另ー些時候能自動控制。例如，操作員手動駕駛手動-自動混合控制エ業(yè)車輛穿過倉庫到達所需貨物的存放位置，并且貨物被裝載到車輛的貨物運載工具18上。然后，エ業(yè)車輛被手動駕駛到第一集結(jié)待運地。在第一集結(jié)地，操作員利用GANS13的用戶控制面板72將エ業(yè)車輛10設置在自動運行模式，并指定一個運行到第二集結(jié)地的路徑，例如附近的碼頭。這些路徑一般都通過將數(shù)據(jù)存儲到GANS13中被預先設定為標準操作。例如，ー些常用的導航技術設備需要GANS13學習每條可能隨后會被エ業(yè)車輛10采用的路徑。這種學習發(fā)生在訓練模式中，在訓練模式中，車輛被沿著特定的路徑手動駕駛，同時GANS13存儲與該路徑相關的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的類別取決于所采用導航技術設備的類型，可能包括對遇到的特定基準點、停止和轉(zhuǎn)向之間的距離、轉(zhuǎn)向的方向和角度、在不同路徑段中的速度等的識別。路徑的詳細信息由傳感器和車輛控制器收集，并被傳輸?shù)紾ANS中存儲。一個詳細的路徑可以教給ー輛エ業(yè)車輛10，并且獲得的數(shù)據(jù)可以傳輸給同樣型號的另ー車輛，因此，消除了每個車輛都需要在訓練模式中手動操作走過該路徑的需求。 回到圖2所述的實施例中，車輛位于第一集結(jié)地，自動模式命令和路徑分配被輸入到GANS13的用戶控制面板72中。輸入設備被連接到車輛控制器21，車輛控制器21將信啟通過第一通信網(wǎng)絡26、APM74、第二通信網(wǎng)絡70傳輸?shù)街茖Ш蛯Ш较到y(tǒng)13。然后，操作員走下エ業(yè)車輛，該動作可由操作室11中的壓カ傳感地板墊12檢測到(參見圖I)。這引起控制系統(tǒng)20進入自動控制模式運行。之后，如果有人站到壓カ傳感地板墊12上，控制系統(tǒng)20將自動切換到手動運行模式。在自動控制模式中，GANS13控制エ業(yè)車輛10的運行。該控制包括GANS13傳輸操作命令到車輛控制器21直接操作提升馬達控制器23、牽引馬達控制器27和轉(zhuǎn)向馬達控制器29，這與當車上操作員操縱操作控制器17時的手動控制模式具有相同的方式。例如，GANS13產(chǎn)生ー個指定方向和速度的速度命令，使牽引馬達43驅(qū)動驅(qū)動輪45。這個操作命令由一信息運載，該信息通過第二通信網(wǎng)絡70傳遞到APM74。收到信息后，APM將該信息格式化為發(fā)送到車輛控制器21的一個地址，然后，通過第一通信網(wǎng)絡26發(fā)送格式轉(zhuǎn)換后的信
O在接收到格式化信息后，車輛控制器21提取操作命令，并利用這些信息控制エ業(yè)車輛10的運行，如同在手動模式下，車輛控制器收到類似地響應于操作控制器17而產(chǎn)生的命令。無論如何，車輛控制器21都將首先檢查操作命令，以確保指定的操作是否適合當時控制エ業(yè)車輛10。該檢查將過濾掉由GANS13發(fā)出的操作命令和控制數(shù)據(jù)，以禁止矛盾的、不合適的車輛操作發(fā)生。例如，車輛控制器21能禁止來自GANS13的這樣的命令當貨物運載工具18載著重貨物被提升時，牽引馬達驅(qū)動器27被操作全速前迸。如果APM74的信息包括正確的操作命令，則車輛控制器21將格式化用于與相應車輛功能相關的馬去控制器23、27或29的控制命令。例如，車輛控制器21通過給牽引馬達控制器27發(fā)送ー個控制命令和將控制命令以信息的方式在第一通信網(wǎng)絡26上傳播的方式對來自APM的速度命令作出響應。牽引馬達控制器27以直接驅(qū)動牽引馬達43的方式響應接收到的控制命令。以類似的方式，GANS13發(fā)送操作命令到車輛控制器21，要求轉(zhuǎn)向控制器29按照以指定的方向、指定的角度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪48,以使得車輛10沿著指定的路徑行駛。同樣地,在自動控制模式下，操作命令由GANS13發(fā)出，以控制提升馬達控制器23和エ業(yè)車輛10上的其它部件。
當エ業(yè)車輛10在自動控制模式下運行時，GANS13上的傳感器檢測車輛相對指定路徑的位置。在一種類型的GANS中，攝像機或激光掃描儀檢測基準點，基準點在倉庫中定期地沿著不同的路徑設置?；鶞庶c可設置在倉庫地板、墻壁、柱子或貨架上。每個基準點具有唯一的外部特征或光學可讀的代碼，例如，唯一的條形碼，由此使GANS13能夠確定車輛目前的位置和沿著指定的 路徑到達下ー個基準點的方向。該信息允許GANS13確定何時以及如何轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪48，以使エ業(yè)車輛沿著指定的路徑行走。其它導航技術設備也可以用于GANS13，例如，埋地電線、地板上的磁帶、沿路徑設置的磁性標記或利用圖象處理軟件識別倉庫中指定路徑沿線的外貌特征。如果GANS13能操控貨物運載工具18，則發(fā)送提升和放下操作命令，指示車輛控制器21產(chǎn)生適當?shù)目刂泼?，從而指示提升馬達控制器23驅(qū)動提升馬達51。那些響應于GANS產(chǎn)生的控制命令等同于在手動控制模式下，提升馬達控制器響應車載操作員操縱操作控制器17而接收的控制命令。當貨物運載工具18正在提升或放下，貨物運載工具高度傳感器59發(fā)送反饋信號，輔助車輛控制器21操作提升馬達控制器23。自動處理模塊74和第二通信網(wǎng)絡70使得不同類型的制導和導航系統(tǒng)13能夠用于エ業(yè)車輛10和它的控制系統(tǒng)20。這些制導和導航系統(tǒng)13能采用任何ー種常規(guī)導航技術設備，只要它們能提供命令，以正確的格式請求APM74命令車輛控制器21如何操作馬達和控制系統(tǒng)20的其它部件。第一通信網(wǎng)絡26和第二通信網(wǎng)絡70利用串行總線協(xié)議傳輸載有操作命令的信息。每個信息，通常被稱為ー個過程數(shù)據(jù)對象(PDO)，包括八個字節(jié)的數(shù)據(jù)，例如，它們被用作操作命令。一組過程數(shù)據(jù)對象，指的是發(fā)送過程數(shù)據(jù)對象(TH)O' S)，被用于從GANS13向APM74發(fā)送的信息。另ー組過程數(shù)據(jù)對象，指的是接收過程數(shù)據(jù)對象(RPDO' S)，被用于定義從APM74向GANS13發(fā)送的信息?！鞍l(fā)送”和“接收”表示信息相對GANS的方向。類似的過程數(shù)據(jù)對象形成信息，通過第一通信網(wǎng)絡26在APM74和車輛控制器21之間以及在車輛控制器21和馬達控制器23、27和29之間傳輸。圖3-7描述了在GANS13和APM74之間輸送的過程數(shù)據(jù)對象的信息數(shù)據(jù)格式。參見圖3，例如，第一發(fā)送過程數(shù)據(jù)對象(TPDOl)每20毫秒從GANS13向APM74發(fā)送一次。TTOOl的字節(jié)O和I提供了一個帶正負號的數(shù)字，該數(shù)字作為操作命令指定車輛的要求速度，即牽引油門的設置。數(shù)值的正負號確定了方向，正向或反向，數(shù)值確定了在該方向上需要的速度。該數(shù)值與在手動運行模式下車輛控制器21產(chǎn)生的的油門設置類似。接下來的一雙字節(jié)定義了車輛在自動控制模式和訓練模式下被允許運行的最大速度。因此，如果第一雙字節(jié)指示的油門設置超過了這個限值，APM74則將速度限制在字節(jié)2和3字節(jié)確定的水平內(nèi)。當Trooi字節(jié)被傳輸?shù)杰囕v控制器21，前四個字節(jié)被后面的設備用于形成ー個速度和方向命令，然后，該命令在第一通信網(wǎng)絡26上被發(fā)送到牽弓I馬達控制器27。牽弓I馬達控制器27通過相應地操作牽引馬達43和制動器22以響應該速度命令。TPDOl的字節(jié)4和5提供了一個帶正負號的數(shù)字，該數(shù)字限定了轉(zhuǎn)向馬達控制器29轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪48的量。數(shù)值的正負號確定了轉(zhuǎn)動的方向，左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，數(shù)值確定了車輪轉(zhuǎn)動的量。該數(shù)值與在手動運行模式下車輛控制器21產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向命令相同。當接收到APM74傳輸?shù)腡roOl字節(jié)，車輛控制器21利用字節(jié)4和5形成一個轉(zhuǎn)向命令，該命令在第一通信網(wǎng)絡26上被發(fā)送到轉(zhuǎn)向馬達控制器29。轉(zhuǎn)向馬達控制器29通過相應地操作轉(zhuǎn)向馬達47來響應該轉(zhuǎn)向命令。TPDOl中字節(jié)6的各個位被用作ー個標記，該標記表示了エ業(yè)車輛10的特定功能和部件的操作。第O位是ー個提升命令，當其為真時表示提升馬達51應該啟動以提升貨物運載工具18。第I位為真表示提升馬達51應該啟動以放下貨物運載工具18。提升和放下位表示貨物運載工具按照ー個單獨預定的速度運行。第0、1位的邏輯電平引起車輛控制器21產(chǎn)生ー個命令，然后，該命令在第一通信網(wǎng)絡26上被發(fā)送到提升馬達控制器23，提升馬達控制器23通過相應地操作提升馬達51來響應該命令。字節(jié)6的第2位用于啟動エ業(yè)車輛10上的喇叭28，以對車輛附近的人員發(fā)出警示或召喚監(jiān)瞀人員。字節(jié)6的第6、7位表示エ業(yè)車輛10下列控制模式之一手動控制模式、自動控制模式、訓練模式。第2-5位留作備用。在自動控制模式下，TPDOl的字節(jié)7的第4_7位傳輸ー個數(shù)值，該數(shù)值隨每個 TPDOl信息而改變，從而告知APM74 GANS13是可操作的且沒有卡在相同的數(shù)據(jù)會重復地傳輸?shù)臓顟B(tài)。如果在自動控制狀態(tài)下，APM74在收到前ー個TPDOl后，沒有在一個預定的時間內(nèi)(例如100ms)接收到TPDOl，或者收到字節(jié)7的第4_7位數(shù)值相同的兩個連續(xù)的TPDOl，那么，APM將發(fā)送信號給車輛控制器21，使エ業(yè)車輛停止，并終止GANS13控制的所有其它操作。參見圖4，例如大約每秒一次，GANS13也傳輸另ー個信息，該信息被稱為第二過程數(shù)據(jù)對象TPD02。TPD02包括當車輛在訓練或自動控制模式下用于形成牽引馬達控制器27操作的信息。TH)02的前兩個字節(jié)提供了一個轉(zhuǎn)向限制，該限制防止操作員在訓練模式下操縱車輪轉(zhuǎn)過過多的角度。車輛控制器21利用該數(shù)值限制在操作模式下轉(zhuǎn)向輪48向右或向左轉(zhuǎn)動的角度。ΤΗ)02的字節(jié)2指定了自動控制模式下的全速加速度。當牽引馬達43被GANS13要求從低油門限定的相對低速向全速改變時，該加速度被使用。字節(jié)3提供了一個類似的低速加速度，用從ー個低油門設置轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂烷T設置，高油門設置低于100%全速。Troo2的字節(jié)4是自動控制模式下中等減速度，它定義出當來自GANS對油門的要求(TH)Ol的字節(jié)O和I)設置為O吋，該車輛被允許減速的減速度。字節(jié)5定義了制動速度，在自動控制模式中，當GANS油門請求指定一個反向或當GANS要求啟動制動器22時，發(fā)生該制動速度。字節(jié)6定義了自動控制模式下的部分減速度，當從高油門設置向低油門設置轉(zhuǎn)換時采用該部分減速度以降低速度。APM74將從GANS13收到的PDO傳遞到車輛控制器21，車輛控制器21將來自GNS的速度改變要求轉(zhuǎn)換成用于牽引馬達控制器的速度命令時利用這些加速度或減速度。也就是說，車輛控制器21逐漸地増加馬達速度命令，因此加速度或減速度都不會超過限度。這些定義的速度防止了エ業(yè)車輛10加速或減速過度。在ΤΗ)02的字節(jié)7中，只有第7位被用做填塞位，該填塞位觸發(fā)ΤΗ)02的每次連續(xù)傳輸。這使ΑΡΜ74能夠檢查GANS13傳輸是否是重復傳送相同信息。除了在傳輸過程數(shù)據(jù)對象中提供的速度、加速度和轉(zhuǎn)向限值外，也應該注意到類似的限值也存儲在車輛控制器21中，包括一些先后次序上的更嚴格的限值。另ー個信息，被定為第三傳輸過程數(shù)據(jù)對象TPD03,由GANS13大約姆秒發(fā)送一次，并為APM74和車輛控制器21提供了由GANS.檢查出的錯誤信息。如圖5所示， )03的字節(jié)O和I顯示了在操作GANS13的過程中各種錯誤的發(fā)生。在該實施方式中字節(jié)2中只有第O位被使用，當エ業(yè)車輛10的路徑中ー個障礙物被檢測到吋，該位被用作顯示標志。該位引起ΑΡΜ74發(fā)送ー個檢測到障礙物的信息到車輛控制器21，車輛控制器21通過無線通信網(wǎng)絡將該信息傳遞給倉庫中的車輛管理計算機。這提醒倉庫監(jiān)管人員清理該エ業(yè)車輛運行中的障礙物，這樣就采取糾正措施。在當前的實施方式中，不使用ΤΗ)03的字節(jié)3-6。只有字節(jié)7的第7位被用做填塞位，并觸發(fā)ΤΗ)03的每次連續(xù)傳輸。這使APM74能夠檢查GANS13是否重復傳輸相同信息。自動處理模塊74能在第二通信網(wǎng)絡70上發(fā)送信息到GANS13。這些信息將關于エ業(yè)車輛10的運行參數(shù)和狀況的數(shù)據(jù)反饋給GANS13。這些數(shù)據(jù)中的ー些通知GANS關于車輛對GANS發(fā)送的操作請求的響應。這些信息包括接收過程數(shù)據(jù)對象((RPDCV s)，其被指定為由GANS13接收。 第一接收過程數(shù)據(jù)對象(RPDOl)由APM74大約每20毫秒傳輸一次。如圖6所描述，字節(jié)O和I包括ー個帶符號的數(shù)值，該數(shù)值顯示由轉(zhuǎn)向馬達47設定的轉(zhuǎn)向輪48的實際轉(zhuǎn)向位置。該數(shù)值的符號顯示了向左轉(zhuǎn)還是向右轉(zhuǎn)，數(shù)值的大小表示轉(zhuǎn)向的量或角度。RPDOl的字節(jié)2和3形成了ー個帶符號的數(shù)值，該數(shù)值顯示了牽引馬達的實際速度，并且該符號顯示了向前還是向后行迸。字節(jié)4、5提供了相應的牽引馬達電流的安培數(shù)值。RPDOl的字節(jié)6以0_100%的方式顯示充電電池的狀態(tài)。車輛控制器21從功率分配器39接收功率數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)采用任何ー種公知的技術測定電池的充電狀態(tài)。然后，該信息被傳輸?shù)紸PM74。字節(jié)7的各個位顯示了各種操作參數(shù)。0、1位提供了車輛在控制器21實際運行控制模式下的數(shù)字標記。這些模式包括手動控制模式、自動控制模式、訓練模式。GANS13響應接收到的這ー對位，自動設定其運行模式。字節(jié)7的第2位指定了制動開關的狀態(tài)。第3位指定了エ業(yè)車輛是否可以被置于自動控制模式。如果該位設置為0，當GANS13發(fā)出命令時，エ業(yè)車輛10被阻止進入自動控制模式。字節(jié)7的其余位未使用。參見圖7，APM74還傳輸ー個第二接收過程數(shù)據(jù)對象(RPD02)到GANS13，大約每秒一次。該過程數(shù)據(jù)對象提供車輛識別和詳細的數(shù)據(jù)。前三個字節(jié)包含了特定エ業(yè)車輛10的序列號。字節(jié)3顯示了車輛控制器21最新安裝的主要軟件的版本，字節(jié)4顯示了車輛控制器21最新安裝的次要軟件的版本。字節(jié)5顯示了エ業(yè)車輛軸距的英寸數(shù)。字節(jié)6顯示了車輛最大提升高度的英寸數(shù)，RPD02的字節(jié)7顯示了車輛最大提升負載。前面的描述主要描述了本發(fā)明的一個或多個實施例。盡管在本發(fā)明的范圍內(nèi)已經(jīng)注意到并給出了各種變化，但是本領域技術人員從發(fā)明實施例公開的內(nèi)容中得出一些其它的變化也是可以預料到的。因此，本發(fā)明的范圍應該由權利要求確定，而不局限于上面公開的內(nèi)容。
權利要求
1.一種在無人/自動控制模式下運行工業(yè)車輛的制導和導航系統(tǒng)，其中，所述工業(yè)車輛包括車輛控制器和推進驅(qū)動系統(tǒng)，所述車輛控制器與第一通信網(wǎng)絡連接，所述推進驅(qū)動系統(tǒng)用于驅(qū)動所述工業(yè)車輛，所述工業(yè)車輛還包括自動處理模塊，所述自動處理模塊將第一通信網(wǎng)絡連接到第二通信網(wǎng)絡；以及 所述制導和導航系統(tǒng)工作以通過所述第二通信網(wǎng)絡將第一信息發(fā)送到所述自動處理模塊，其中，所述第一信息包括第一數(shù)值和第二數(shù)值，所述第一數(shù)值指定了所述推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度，所述第二數(shù)值指定了所述推進驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動工業(yè)車輛車輪的量。
2.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信息還指定了在所述無人/自動控制模式下所述工業(yè)車輛被允許行駛的最大速度。
3.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)車輛具有提升和放下被運載貨物的設備，并且所述第一信息還包括一個指示貨物被提升的指示符和另一個指示貨物被放下的指示符。
4.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，由所述制導和導航系統(tǒng)發(fā)出的所述第一信息包括指示所述工業(yè)車輛是在所述無人/自動控制模式運行還是在有人/手動控制模式運行的指示符。
5.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信息包括一數(shù)值，每次所述自動處理模塊在所述第二通信網(wǎng)絡上發(fā)送此類型信息時，所述數(shù)值都會改變。
6.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)通過所述第二通信網(wǎng)絡發(fā)送第二信息，所述第二信息指示車輪轉(zhuǎn)向角度、車輛推進加速度、車輛推進減速度和制動速度的限值。
7.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)通過所述第二通信網(wǎng)絡發(fā)送第三信息，所述第三信息指示所述工業(yè)車輛在其路徑上是否遇到障礙物。
8.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)通過所述第二通信網(wǎng)絡接收一反饋信息，其中所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度。
9.根據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)通過所述第二通信網(wǎng)絡接收反饋信息，其中所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度、所述工業(yè)車輛的車輪轉(zhuǎn)向量、電池充電狀態(tài)和制動狀態(tài)。
10.據(jù)權利要求I所述的制導和導航系統(tǒng)，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)通過所述第二通信網(wǎng)絡接收反饋信息，其中所述反饋信息指示在無人/自動控制模式、有人/手動控制模式還是在訓練模式運行。
11.一種在無人/自動控制模式下控制工業(yè)車輛的方法，其中所述工業(yè)車輛包括推進驅(qū)動系統(tǒng)和自動處理模塊，所述推進驅(qū)動系統(tǒng)由車輛控制器操縱沿著一路徑推進所述工業(yè)車輛，所述自動處理模塊可操作地連接成響應經(jīng)由通信網(wǎng)絡接受的信息發(fā)送命令到所述車輛控制器，所述方法包括 制導和導航系統(tǒng)，所述制導和導航系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡傳輸?shù)谝恍畔?，其中，所述第一信息包括第一?shù)值和第二數(shù)值，所述第一數(shù)值指定所述推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度，所述第二數(shù)值指定所述推進驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動所述工業(yè)車輛車輪的量。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信息還指定了在所述無人/自動控制模式下所述工業(yè)車輛被允許行駛的最大速度。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述工業(yè)車輛具有提升和放下被運載貨物的設備，并且所述第一信息還包括指示貨物被提升的指示符和另一個指示貨物被放下的指示符。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信息包括一個指示符，所述指示符指示所述工業(yè)車輛是在所述無人/自動控制模式還是運行在有人/手動控制模式運行。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信息包括一數(shù)值，每次該類型的信息在通信網(wǎng)絡上發(fā)送時，所述數(shù)值都被所述制導和導航系統(tǒng)改變。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括所述制導和導航系統(tǒng)在所述通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)诙畔?，其中，所述第二信息指示車輪轉(zhuǎn)向角度、車輛推進加速度、車輛推進減速度和制動速度的限值。
17.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括所述制導和導航系統(tǒng)在所述通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)谌畔?，其中，所述第三信息指示當所述在無人/自動控制模式運行時，所述工業(yè)車輛在其路徑上是否遇到障礙物。
18.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)接收到來自所述自動處理模塊的反饋信息，其中，所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度。
19.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)接收到來自所述自動處理模塊的反饋信息，其中，所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度、所述工業(yè)車輛的車輪轉(zhuǎn)向量、電池充電狀態(tài)和制動狀態(tài)。
20.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)接收到來自所述自動處理模塊的反饋信息，所述反饋信息指示在所述無人/自動控制模式、有人/手動控制模式還是訓練模式運行。
21.—種工業(yè)車輛，包括 推進驅(qū)動系統(tǒng)，用于推進所述工業(yè)車輛； 車輛控制器，用于操縱所述推進驅(qū)動系統(tǒng)； 第一通信網(wǎng)絡，所述車輛控制器和所述推進驅(qū)動系統(tǒng)通過所述第一通信網(wǎng)絡交換信息； 第二通信網(wǎng)絡； 自動處理模塊，用于連接所述第一通信網(wǎng)絡和所述第二通信網(wǎng)絡；以及 制導和導航系統(tǒng)，所述制導和導航系統(tǒng)在無人/自動工作模式下，產(chǎn)生沿著一路徑引導所述工業(yè)車輛的命令，并且操作以通過所述第二通信網(wǎng)絡發(fā)送第一信息到所述自動處理模塊，其中所述第一信息包括第一數(shù)值和第二數(shù)值，所述第一數(shù)值指定所述推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度，第二數(shù)值指定所述推進驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動所述工業(yè)車輛車輪的量。
22.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述自動處理模塊通過所述第一通信網(wǎng)絡傳輸所述第一數(shù)值和所述第二數(shù)值到所述車輛控制器。
23.根據(jù)權利要求22所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述自動處理模塊檢查所述第一數(shù)值和所述第二數(shù)值，并且只有所述第一數(shù)值和所述第二數(shù)值與所述工業(yè)車輛的運行兼容時才傳輸所述第一數(shù)值和所述第二數(shù)值。
24.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述第一信息還指定在所述無人/自動控制模式下所述工業(yè)車輛被允許行駛的最大速度。
25.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述工業(yè)車輛具有提升和放下被運載貨物的設備，并且所述第一信息還包括一個指示貨物被提升的指示符和另一個指示貨物被放下的指示符。
26.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述第一信息包括一指示符，所述指示符指示所述工業(yè)車輛是在所述無人/自動控制模式還是運行在有人/手動控制模式運行。
27.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述第一信息包括一數(shù)值，每次此類型的信息在所述第二通信網(wǎng)絡上發(fā)送時，所述數(shù)值都會改變。
28.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)發(fā)送第二信息到所述自動處理模塊，所述第二信息指定車輪轉(zhuǎn)向角度、車輛推進加速度、車輛推進減速度和制動速度的限值。
29.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述制導和導航系統(tǒng)發(fā)送第三信息到所述自動處理模塊，所述第三信息指定當運行在無人、自動控制模式時，所述工業(yè)車輛在其路徑上是否遇到障礙物。
30.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述自動處理模塊發(fā)送反饋信息到所述制導和導航系統(tǒng)，其中所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度。
31.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述自動處理模塊發(fā)送反饋信息到所述制導和導航系統(tǒng)，其中所述反饋信息指示所述工業(yè)車輛的實際速度、工業(yè)車輛的車輪轉(zhuǎn)向量、電池充電狀態(tài)和制動狀態(tài)。
32.根據(jù)權利要求21所述的工業(yè)車輛，其特征在于，所述自動處理模塊發(fā)送反饋信息到所述制導和導航系統(tǒng)，所述反饋信息指示在無人、自動控制模式，有人、手動控制模式，還是訓練模式運行。
全文摘要
推進驅(qū)動系統(tǒng)由控制器操縱，以在無人控制模式下沿著一路徑驅(qū)動工業(yè)車輛。自動處理模塊響應于通過通信網(wǎng)絡接收的來自制導和導航系統(tǒng)的信息發(fā)送命令到車輛控制器。制導和導航系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡上傳輸信息，其中，該信息包括第一數(shù)值和第二數(shù)值，第一數(shù)值指定了推進驅(qū)動系統(tǒng)的速度，第二數(shù)值指定了推進驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動工業(yè)車輛車輪的量。該信息還指定了最大速度限值與和命令貨物被提升和被放下的指示符。該自動處理模塊傳輸反饋信息，該反饋信息顯示了在制導和導航系統(tǒng)下車輛的實際運行參數(shù)。
文檔編號G05D1/02GK102707718SQ20121014407
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者D·S·哈維, R·M·戴, S·L·佩奇 申請人:雷蒙德股份有限公司