自动驾驶叉车（一）

自动驾驶叉车（一）---方案设计

好久没更新了，终于闲下来回学校了，陆续把这一年的工作总结上来。

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本篇主要介绍方案确定和硬件架构设计

这个项目是基于之前做的定位模块，因为现在智慧仓库的火热，我们团队选择了叉车这一应用场景，进行系统性的开发。目前已完成第一版样机---基于永恒力ERC212的自动化改造，包含定位系统、运动控制系统、调度及路径规划系统、传感器检测系统的软硬件开发和调试。

1、方案确定

在对现有的同类产品进行调研后，发现市场上已有自动叉车方案都为基于激光雷达进行定位（磁导、地面二维码等不适用于叉车，重量太大、运动难控制，很容易就损坏了）。团队买了SICK公司的NAV350 定位雷达，7W8、定位频率8Hz，经过多方调研和对比，定下来基于视觉的定位方式

2、方案设计

自动驾驶叉车由两部分组成：1）叉车本体 2）调度系统 二者之间通过WIFI连接，以socket进行通信。

主控：综合功耗、主频、资源、价格等多种因素，选择Nvidia 公司 Jetson TX1作为叉车控制器。该系统是Nvidia主推的嵌入式系统，4核arm A57 + 256 Cuda核心。片上资源不少，功耗10w-15w，但是有个很大的不足---没有can总线，这一点在我们控制叉车的时候造了不少麻烦（TX2 说是有can总线，我没有用，但是看大家的反馈好像还是没有）。主控部分负责自动驾驶的核心功能：视觉定位、运动控制

辅控：辅控的功能不多，主要是控制一些外围传感器（TX1的GPIO等不太够用）。我们随便拿手头的arduino做了一下，读取避障雷达和拉线编码器等的数据，以I2C总线传给主控。

传感器：整个系统用了较多的传感器：摄像头、激光雷达（避障）、拉线编码器、超声波传感器、接近开关等。

除摄像头连接至主控，其余传感器皆由辅控控制。

3、控制策略（驱动）

我们主要控制的是叉车的前进、转向和货叉的抬升。ERC212的驱动和货叉是由Can总线控制，转向电机由手柄旋转编码器和转向电机编码器的差值控制。

由上所述，我们需要将Can总线和一个旋转编码器的模拟信号传入叉车的驱动控制器，即可完成对上述三个动作的控制。但是ERC212是基于Canopen协议的，且协议并不对我们开放，这一部分相当于是一个黑箱。我们苦恼了几天，最后使用实验法：即用can总线分析仪采集叉车不同运动状态对应的Can总线数据和Can ID，得到了控制叉车前进和货叉升降的控制命令和Can ID，我们的速度命令直接按照这个数据格式发送下去即可。（因为TX1没有Can总线，我们使用了一款USB-can转换器）。

搞定了Can的控制信号之后，还有转向电机的编码器信号模拟等着我们。这一部分为难了我一段时间，因为之前也没有接触过这类传感器。本来以为是简单的模拟量电压值，一测信号发现两个通道是成正弦变化的。找了半天没有找到规律，后来翻墙搜到了传感器的型号。。。通过传感器官方给的数据手册，推导出转角和输出的对应公式，完成转向电机的控制

下面附上硬件架构图，比较粗糙