[发明专利]一种可以抵消载具惯性力影响的载物平台控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于载具之上的载物平台控制方法，可以抵消载具惯性力对被载物品的不良影响。其方法是通过加速度及角度传感器检测载具在行进(Y轴)和横向(X轴)两方向的加速度值a及角度值α，加速度值a通过公式arctan(a/g)合成角度补偿值，加上角度值α得到载物平台在此轴方向的角度补偿指令值；载物平台双轴的伺服驱动单元分别以两轴的角度补偿指令值进行运动，使得载物平台的角度实时跟随指令值，即被载物体所受合力永远与载物平台相垂直，即抵消了载具加速度引起的惯性力对被载物的不良影响。

技术领域

本发明属于交通运输和车载设备领域，具体为一种载物平台动态控制方法，可以应用在载具上以抵消载具惯性力对被载物体的影响。

背景技术

近年来，随着电子商务行业的发展，物流业迅猛发展。然而，运输车辆对货物的保护方法仍然严重依赖被动一次性包装。特别是在精密设备领域，包装对产品的安全起着决定性作用。传统认为货物保护有四个重要指标：可靠性、便捷性、成本合理性和环保性。然而，几乎所有包装保护成本和预期可靠性是矛盾的，它极大地影响了运输的效率，降低了便捷性。因此，急需一种便捷、安全的主动式货物保护方法。

运输车辆对货物的负面影响主要是由于加速度变化和颠簸。颠簸主要是在货物上产生瞬时的垂直力，这种力可以用减震材料来解决。然而，当车辆在加速、制动或转弯时，会在货物上产生很大的横向惯性力，使货物在开阔空间内滚动和滑动。特别是在卡车或民用轿车中，刹车、加速和转弯的情况非常普遍且严重。

货物保护的传统方法是使用包装材料包裹货物并固定。这将占用大量的空间和巨大的一次性成本，并且对于某些已经有外包装的物品，被动式包裹保护显得无能为力，例如盒子里面的奶油蛋糕就是一个容易理解的例子。

因此，针对载运货物中的关键问题，本发明专利提出了一种主动保护货物的方法。基本思想是根据车辆加速度值改变装载平台相对于载具的角度，使货物在自身参考系下的侧向惯性力为零。

发明内容

本发明专利公开了一种载物平台控制方法，其应用于载具上，可以抵消载具惯性力对被载物品的不良影响，获得便捷、可靠、低成本的货物运输保障。本发明专利采用的技术方案步骤如下：

步骤一，通过加速度及角度传感器检测载具在行进方向和横向方向的加速度值a及角度值α；

步骤二，载具各轴的加速度值a通过公式arctan(a/g)合成角度补偿值(g为重力加速度)，角度补偿值加上对应轴的角度值α（对应于载具于坡路阶段）得到载物平台在此轴方向的角度补偿指令值；

步骤三，双轴的伺服驱动单元分别以两轴的角度补偿指令值带动载物平台进行运动，使得载物平台的角度实时跟随指令值，即被载物体所受合力永远垂直于载物平台，即抵消了载具加速度引起的惯性力对被载物的不良影响。

其中，伺服驱动单元采用位置、转速、电流三闭环PID（或PI）控制的伺服电机，位置环的给定值即为上述角度补偿指令值，角度补偿值实时更新，使得载物平台角度实时跟随指令值变化。

为使得上述载物平台在轻载时能实现快速跟随性，并在重载下提高系统稳定性，载物平台安装重量检测单元，在静止时检测物体重量，并以此实时改变伺服驱动单元PID（或PI）控制器的参数，提高不同载重下的控制效果。

附图说明

图1为本发明主要流程图。

图2为本发明方法具体案例实施过程的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

当载具静止时载具内被载物体只受到重力mg作用（m为被载物体质量），其方向与水平的载物平台垂直。当载具行进以加速度a加速时，载具内物体受到向后的惯性力ma和重力mg共同作用，其合力方向不垂直于水平的载物平台，当惯性力大于摩擦力时，物体发生滚动或滑动。