运输装置及其实现方法技术领域
本发明涉及运输设备技术领域，具体而言，涉及一种运输装置
及其实现方法。
背景技术
物料运输装置是工业自动化、生产智能化、以及高危特种作业
等领域迫切需要的一种运输设备。物料运输是各个行业不可或缺的
过程，其影响不容小视。
现今主要通过人工操作物料运输装置进行运输，操作复杂，智
能化程度有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种运输装置及其实
现方法，以改善现有技术中缺乏一种实施方便，智能化程度较高的
物料运输装置，无法满足实际需求的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种运输装置，包括设有货箱
的车体和安装在所述车体上的卸料装置，还包括控制系统、监测系
统和通信系统；
所述控制系统包括与所述卸料装置相连的控制器，与所述控制
器相连的直流电机和方向舵机，所述车体的前后两侧分别设有车轮，
所述直流电机与所述车体后侧的车轮相连、用于在所述控制器的控
制下驱动所述车体后侧的车轮运动；所述方向舵机与所述车体前侧
的车轮相连、用于在所述控制器的控制下驱动所述车体前侧的车轮
按预设方向运动，所述控制器还用于控制所述卸料装置卸下装载在
所述货箱内的物料；
所述监测系统包括处理器，与所述处理器相连的摄像头和方向
传感器，所述处理器用于接收所述摄像头和方向传感器监测得到的
车体运行状态和卸料装置的工作状态；
所述通信系统用于实现所述控制系统和监测系统与上位机之间
的数据传输。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的
实施方式，其中，所述监测系统还包括与所述处理器相连的人机交
互装置，以及与所述处理器相连的调制解调器，所述调制解调器通
过所述通信系统与上位机进行数据传输。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的
实施方式，其中，所述卸料装置包括与所述控制器相连的伺服电机，
以及连接于所述伺服电机和所述货箱之间的钢丝绳，所述伺服电机
用于在所述控制器的控制下带动所述钢丝绳移动，拉动所述货箱卸
下装载在所述货箱内的物料。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了
第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制器与所述直流
电机、方向舵机和伺服电机之间连接有驱动电路，所述控制器上还
集成有下载串口和通信接口。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的
实施方式，其中，还包括充电电池，所述控制器连接有红外壁障装
置、灯光装置、报警装置和语音装置，所述控制器和处理器均与所
述充电电池相连。
第二方面，本发明实施例提供了一种运输装置的实现方法，应
用于运输装置，所述运输装置包括设有货箱的车体和安装在所述车
体上的卸料装置，以及控制系统和监测系统，所述方法包括：
所述监测系统监测所述车体的运行状态和所述卸料装置的工作
状态，将监测得到的状态信息发送至上位机，所述状态信息包括所
述车体是否处于运行状态、所述车体处于运行状态时的运行方向和
所述卸料装置是否处于卸料状态；
所述控制系统接收所述上位机发送的控制指令，所述控制指令
中包括物料卸料位置；
所述控制系统根据所述控制指令控制所述车体运行至所述物料
卸料位置，在所述车体运行至所述物料卸料位置之后，控制所述卸
料装置卸下装载在所述货箱内的物料。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的
实施方式，其中，所述状态信息还包括所述车体的当前位置，所述
控制系统中预存有所述车体所在区域的路径图，所述控制系统根据
所述控制指令控制所述车体运行至所述物料卸料位置，包括：
所述控制系统接收所述监测系统监测得到的所述车体的当前位
置；
从所述路径图中查找出从所述当前位置到所述物料卸料位置的
路线；
控制所述车体按查找出的所述路线运行至所述物料卸料位置。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了
第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述车体上还设有灯光
装置，所述控制系统连接有语音装置；
所述控制系统控制所述车体按查找出的所述路线运行至所述物
料卸料位置的同时，控制所述灯光装置打转向灯并控制所述语音装
置通过语音进行车辆行驶路线提醒。
结合第二方面，或第二方面的第一种、第二种可能的实施方式，
本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所
述运输装置还包括人机交互装置，所述方法还包括：
所述控制系统接收用户通过所述人机交互装置发送的控制指
令，根据所述控制指令控制所述车体运行至物料卸料位置，在所述
车体运行至所述物料卸料位置之后，控制所述卸料装置卸下装载在
所述货箱内的物料。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了
第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述上位机与所述控制
系统和监测系统之间以数据包或单字符形式进行数据传输。
本发明实施例中所提供的运输装置及其实现方法，在运输装置
中集成了控制系统和监测系统，实现了对车体状态和卸料装置状态
的监测，可根据上位机的控制指令，控制车体自动运行至所需的物
料卸料位置并卸下物料，无需人工操作，智能化程度较高，能够显
著提高运输效率，降低人工运输成本，实施方便，易于推广应用。
进一步地，本发明实施例中所提供的运输装置及其实现方法，
控制系统中预存有车体所在区域的路径图，控制系统能够根据车体
所处位置及物料卸料位置在路径图中自动查找出车体运行路线，使
得车体能够按最优路线行进，进一步提高了运输效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文
特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例
中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了
本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种运输装置的结构示意
图。
图2示出了本发明实施例所提供的一种图1所示的运输装置卸
下货物时的结构示意图。
图3示出了本发明实施例所提供的一种运输装置的系统框图。
图4示出了本发明实施例所提供的一种驱动电路的电路图。
图5示出了本发明实施例所提供的一种运输装置实现方法的流
程示意图。
图6示出了本发明实施例所提供的一种控制方法的流程示意
图。
附图标记对应的名称为：
车体100，货箱101，前侧车轮102，后侧车轮103。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方
案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出
的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要
求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于
本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种运输装置，包括设有货
箱101的车体100和安装在所述车体100上的卸料装置104。
设有货箱101的车体100的设计结构有多种，可参考现有载货
汽车进行结构设计。例如：货箱101可为全密封结构、半密封结构
或开放式结构。
根据货箱101结构的不同，卸料装置104有多种实现结构，例
如：货箱101为全密封结构，装载有物料的箱体位于密封的货箱101
内，那么，卸料装置104可为传动机构，在需卸下物料时，只需控
制货箱101箱门开启，由传动机构将装载有物料的箱体从箱门传送
至货箱101外部即可。又例如：货箱101为半密封结构和开放式结
构，参阅图1，那么，卸料装置104可为能使货箱101倾斜的动机
机构，在需卸下物料时，只需控制货箱101倾斜，使物料从货箱101
中倾卸而出，参阅图2。
在上述车体100结构的基础上，为了提高运输装置的智能化，
如图3所示，本实施例中，运输装置还包括控制系统200、监测系
统300和通信系统400。
为了实现控制系统200对卸料装置104的智能控制，优选地，
所述卸料装置104包括与所述控制系统200相连的伺服电机，以及
连接于所述伺服电机和所述货箱101之间的钢丝绳，所述伺服电机
用于在所述控制系统200的控制下带动所述钢丝绳移动，拉动所述
货箱101卸下装载在所述货箱101内的物料。
实施时，控制系统200和监测系统300的实现方式有多种，只
要能实现对车体100的控制和监测即可，本实施例中提供了一种优
选实现方案。
所述控制系统200包括与所述卸料装置104相连的控制器201，
与所述控制器201相连的直流电机202和方向舵机203，所述车体
100的前后两侧分别设有车轮，所述直流电机202与所述车体100
后侧的车轮相连、用于在所述控制器201的控制下驱动所述车体100
后侧的车轮运动；所述方向舵机203与所述车体100前侧的车轮相
连、用于在所述控制器201的控制下驱动所述车体100前侧的车轮
按预设方向运动，所述控制器201还用于控制所述卸料装置104卸
下装载在所述货箱101内的物料。
其中，车体100前侧和后侧的车轮数量可根据载重量不同灵活
设置，例如：当载重量较轻时，车体100前侧和后侧的左、右两边
可分别设置一个车轮。当载重较重时，车体100前侧和后侧的左、
右两边可分别设置两个车轮。
控制系统200控制车体100运行的方式有多种，以车体100上
共装有四个车轮为例，优选控制系统200中包括四个直流电机202，
四个直流电机202两两并联，形成两个驱动电机驱动车体100后侧
车轮103运动，增强运输装置的运载能力和爬坡能力。车体100前
侧车轮102与方向舵机203相连，由控制系统200根据车轮上的方
向传感器303得到的反馈信号输出控制信号至方向舵机203，控制
车轮转向。
为了确保控制器201对直流电机202、方向舵机203和伺服电
机控制的可靠性，优选所述控制器201与所述直流电机202、方向
舵机203和伺服电机之间连接有驱动电路，控制器201通过驱动电
路对各动力机构进行可靠驱动。
本实施例中，优选驱动电路采用英飞凌公司的BTS7960直流电
刷电机驱动芯片，该芯片具有大电流MOSFET半桥结构。芯片具有
较高的集成度和足够的输出能力，并在能耗方面具有优势。在集成
化和小型化的电机控制系统中，适合作为理想的电机驱动芯片。
如图4所示，本实施例提供了一种驱动电路的实现电路图，
BTS7960与各电子器件共同组成电机驱动电路。由于所采用的驱动
芯片是半桥，因此需要采用两片以构成全桥实现电机的正反转。设
控制器201采用主控芯片S3C2440，则主控芯片S3C2440产生两路
PWM输出作为两片BTS7960的控制信号，同时要求PWM0、PWM1
不能同时为高电平。采用定时器输出PWM脉冲，使得S3C2440只
在改变PWM占空比时参与运算，这样可大幅减轻系统运算负担和
PWM编程成本。
在上述电路的基础上，本实施例中的驱动电路还连接有部分辅
助元器件和连线，用于保证驱动电路的正常运行，这些辅助元器件
的使用属于行业通用的电路应用习惯，在此不再赘述。
为了便于控制系统200能够便捷地进行通信和数据下载、系统
更新，优选所述控制器201上还集成有下载串口和通信接口。其中，
通信接口可为RS232接口、RS485接口等。
控制系统200用于接收所述上位机500发送的控制指令，根据
所述控制指令控制所述车体100运行至物料卸料位置，在所述车体
100运行至所述物料卸料位置之后，控制所述卸料装置104卸下装
载在所述货箱101内的物料，所述控制指令中包括物料卸料位置。
所述监测系统300包括处理器301，与所述处理器301相连的
摄像头302和方向传感器303，所述处理器301用于接收所述摄像
头302和方向传感器303监测得到的车体100运行状态和卸料装置
104的工作状态。
摄像头302和方向传感器303的设置位置和设置数量有多种，
只要能实现对车体100运行状态和卸料装置104工作状态的监测即
可。例如：摄像头302可设置于车体100前方，监测车体100前方
路况。方向传感器303可设置于车体100前侧车轮102上，用以监
测车体100运行方向。在包括摄像头302和方向传感器303的基础
上，监测系统300还可包括红外监测仪、位置传感器等，以实现对
运输过程中车体100和卸料装置104等的全面监测。
为了确保监测效果，优选摄像头302为嵌入式针孔摄像头，嵌
入式针孔摄像头优选安装在运输装置的前部，处理器301中集成有
摄像头302视觉实时作业跟踪系统，用以实时判断车体100的运行
状态。其中，摄像头302视觉实时作业跟踪系统可采用parallax公
司的PropellerP8X32A八核32位芯片嵌入linux系统，在linux系
统上运行开源图像处理库(OpenSourceComputerVisionLibrary，
OPENCV)驱动摄像头302来实现。
为了便于用户实时了解运输装置的工作状态，优选地，所述监
测系统300还包括与所述处理器301相连的人机交互装置，以及与
所述处理器301相连的调制解调器，所述调制解调器通过所述通信
系统400与上位机500进行数据传输。
其中，车体100的状态信息可包括车体100的位置信息、车体
100是否处于运行状态、车体100的运行方向、货箱101内是否装
载有货物等信息。卸料装置104的状态信息可包括卸料装置104是
否处于使货箱101卸下物料的工作状态信息。
所述通信系统400用于实现所述控制系统200和监测系统300
与上位机500之间的数据传输。监测系统300用于将监测得到的车
体100和卸料装置104的状态信息发送至所述上位机500。
实现控制系统200、监测系统300和上位机500之间的数据传
输的通信系统400有多种，可为支持无线局域网通信、蜂窝移动无
线通信、近距离通信等的无线通信系统400。本实施例中，优选为
支持紫蜂协议ZigBee的无线通信系统400。
控制系统200和监测系统300的设置，使得本实施例中的运输
装置可以自动实现物料运输、卸料，无需如现有技术般，需要人工
作业。与现有技术中的运输装置相比，智能化程度较高，能够显著
提高运输效率，降低人工运输成本，适用场景更多，例如：可在不
适合人员进入的危险区域进行作业。
为了进一步提高运输装置的适用场景，优选运输装置还包括充
电电池，以及与所述控制系统200相连的红外壁障装置、灯光装置、
报警装置和语音装置，所述控制系统200和监测系统300均与所述
充电电池相连。
灯光装置的设置，使得在光线较暗的环境下运输装置仍可进行
作业，使得监测装置在不同环境下均能将监测到的车辆状态、环境
信息等准确传递至上位机500，提高上位机500操作人员控制的准
确性和安全性。报警装置和语音装置的设置，使得该运输装置不仅
可以运行在无人作业的区域内，还可运行在有人作业的区域内。当
运输装置运行在有人作业的区域内时，可通过报警装置、语音装置、
转向灯等提醒区域内的作业人员及时避让，确保了运输装置使用的
安全性。
为了便于充电电池充放电，优选充电电池连接有充放电电路，
通过充放电电路控制充电电池充放电。为了确保充电电池供电的持
续性，可采用多个电池组并联构成充电电池，为运输装置持久地提
供动力。
为了提高运输装置的使用寿命，防止车体100氧化生锈，优选
车体100采用抗氧化材料制造而成，如采用表面经过抗氧化处理的
全铝合金钣金制造而成。
在上述设计基础上，本实施例提供了运输装置的其中一种实现
方案：
将上位机500与运输装置的通信系统400进行无线网络连接，
操作人员在上位机500上发出控制指令，控制指令包括使运输装置
运行到指定位置并卸下物料的指令，通信系统400接收到控制指令
后传递给控制系统200，控制系统200根据该控制指令控制运输装
置运行到指定位置并卸下物料。同时，运输装置上的监控系统监测
车体100的位置信息、运行状态信息、卸料装置104的工作状态信
息。将监测到的状态信息传递给上位机500，从而实现上下行控制
及双向通信，以便操作人员实时了解运输装置的运行状态，并根据
实际需求发出控制运输装置执行特定任务的控制指令，完成自动运
输。
上位机500和运输装置间进行数据传输所能采用的通信协议较
多，本实施例中，优选上位机500采用数据包格式传送指令，也可
以采用单字符的形式发送，由于单字符通信方式干扰较大，因此优
选采用数据包格式传送指令。例如：包头用OXFF，包尾用OXFF，
无校验位。上位机500利用无线通讯通过Socket发送数据包到运输
装置，运输装置通过解包机制把数据包解开，通过串口发送到控制
系统200并执行相关操作。如下表所示，本实施例提供了一种通信
协议格式，需说明的是，适用于本实施例的通信协议格式包括但不
限定于此。
数据位
功能
数据位
功能
0x00
停止
0x05
选择模式
0x01
前进
0x06
菜单
0x02
后退
0x07
设置
0x03
电机左转
0x08
电池信息
0x04
电机右转
反馈信息
根据表1的通信协议，上位机500通过Socket以Byte打包的
方式向运输装置发送控制指令，同时接收摄像头302回传的视频流
并在视频显示区实时显示。视频部分也可将摄像头302拍摄的视频
分解成一张张独立的jpg图片发送到上位机500，上位机500再将图
片组合成视频。对于Socket数据发送，需创建Socket对象的实例，
创建Socket实例后上位机500即可通过Connect方法连接到接收端，
并通过Send方法发送数据。数据发送完成后用Close方法关闭
Socket以释放资源。
除此之外，优选采用配置文件的方式来存取上一次配置的数据，
以免重复配置，并通过定义8个键盘值，便于观察事件的执行，以
此可方便地通过键盘的触发事件实现电机和转向舵机的全方位控
制。
本发明实施例中所提供的运输装置，在运输装置中集成了控制
系统200和监测系统300，实现了对车体100状态和卸料装置104
状态的监测，并可根据上位机500的控制指令，控制车体100自动
运行至所需的物料卸料位置并卸下物料，无需人工操作，智能化程
度较高，能够显著提高运输效率，降低人工运输成本，实施方便，
易于推广应用。
实施例2
如图5所示，本发明实施例提供了一种运输装置的实现方法，
应用于运输装置，所述运输装置包括设有货箱的车体和安装在所述
车体上的卸料装置，以及控制系统和监测系统，所述方法包括以下
步骤。
步骤S601：控制系统接收所述上位机发送的控制指令，所述控
制指令中包括物料卸料位置。步骤S602：所述控制系统根据所述控
制指令控制所述车体运行至所述物料卸料位置，在所述车体运行至
所述物料卸料位置之后，控制所述卸料装置卸下装载在所述货箱内
的物料。
其中，所述监测系统监测所述车体的运行状态和所述卸料装置
的工作状态，将监测得到的状态信息发送至上位机，所述状态信息
包括所述车体的位置、车体是否处于运行状态、所述车体处于运行
状态时的运行方向和所述卸料装置是否处于卸料状态。
控制系统可根据监测系统监测得到的状态信息判断车体是否运
行至所述物料卸料位置。也可与车体内定位系统相连，实时从定位
系统获取车体的位置信息，根据获取的位置信息判断车体是否运行
至所述物料卸料位置。
本实施例中提供了一种控制系统根据控制指令控制车体运行至
物料卸料位置的优选方式，如图6所示，所述控制系统中预存有所
述车体所在区域的路径图，所述控制系统根据所述控制指令控制所
述车体运行至所述物料卸料位置，包括：
步骤S701：所述控制系统接收所述监测系统监测得到的所述车
体的当前位置；
其中，车体的当前位置可由监测系统监测得到，也可由车体上
的定位系统传递给控制系统。
步骤S702：从所述路径图中查找出从所述当前位置到所述物料
卸料位置的路线。步骤S703：控制所述车体按查找出的所述路线运
行至所述物料卸料位置。
为了进一步提高运输装置的适用场景，优选所述车体上还设有
灯光装置，所述控制系统连接有语音装置。所述控制系统控制所述
车体按查找出的所述路线运行至所述物料卸料位置的同时，控制所
述灯光装置打转向灯并控制所述语音装置通过语音进行车辆行驶路
线提醒。
灯光装置的设置，使得在光线较暗的环境下运输装置仍可进行
作业，使得监测装置在不同环境下均能将监测到的车辆状态、环境
信息等准确传递至上位机，提高上位机操作人员控制的准确性和安
全性。报警装置和语音装置的设置，使得该运输装置不仅可以运行
在无人作业的区域内，还可运行在有人作业的区域内。当运输装置
运行在有人作业的区域内时，可通过报警装置、语音装置、转向灯
等提醒区域内的作业人员及时避让，确保了运输装置使用的安全性。
为了提高运输装置与用户间交互的便捷性，优选所述运输装置
还包括人机交互装置，所述方法还包括：所述控制系统接收用户通
过所述人机交互装置发送的控制指令，根据所述控制指令控制所述
车体运行至物料卸料位置，在所述车体运行至所述物料卸料位置之
后，控制所述卸料装置卸下装载在所述货箱内的物料。
优选地，所述上位机与所述控制系统和监测系统之间以数据包
或单字符形式进行数据传输。
本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和
前述实施例1相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可
参考前述实施例1中相应内容。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围
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所述以权利要求的保护范围为准。