CN104679004B - 柔性路径与固定路径相结合的自动导引车及其导引方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车及其导引方法，该自动导引车包括：固定路径导引模块，在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，达到控制自动引导车沿此路径行驶的目的；路径切换模块，在固定路径与柔性路径的交界处设置有路径切换辨识路标，自动引导车上安装有RFID读卡器或二维码识别摄像机，用于识别路径切换辨识路标；柔性路径导引模块，在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配。本发明适应复杂度较大、精度要求较高的环境使用。

Description

柔性路径与固定路径相结合的自动导引车及其导引方法

技术领域

本发明涉及一种自动导引车(Automated Guided Vehicle，AGV)及其导引方法，特别涉及一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车及其导引方法，属于物流自动化领域。

背景技术

随着工厂自动化水平的不断提高、集成制造与柔性制造技术的逐步发展以及自动化仓库的广泛应用，自动导引车作为工厂、车间、仓储、物流领域的重要自动化搬运、装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。

自动导引车需要完成复杂度更大，精度要求更高的任务。根据导引车行驶路径种类的不同，可以分为柔性路径导引方式与固定路径导引方式两类。但是在实际的工作环境中，无法仅仅依靠一种导引方式完成复杂度和精度要求都较高的任务。

公开号为103777637A的中国发明专利提出了一种无反射板激光自主导航AGV小车及其导航方法。该发明专利提出的方法中可以自主规划路径，是柔性路径的导引方式，存在以下不足之处：

一、由于存在地图创建误差，定位误差，导航误差，在完成精度要求较高的任务时，可靠性不能得到保证；

二、在空旷的环境中，比如自动导引车需要在室外工作时，由于传感器检测不到环境中能够建立地图的有效信息，无法建立地图，使得自动导引车在室外空旷环境下无法用柔性路径的导引方式；

三、如果自动导引车的工作环境频繁变化，环境变动的频率较高，自动导引车就无法进行定位导航，在这种工作环境中用柔性路径的导引方式无法正常工作；

柔性路径的导引方式，存在以下优点：

柔性路径导引车在行驶的过程中能够自主躲避动态障碍、优化路径，路径灵活多变，没有复杂路径的限制，能够完成路径较为复杂的任务。

公开号为104122895A的中国发明专利申请公开了一种AGV视觉导航系统，需要在环境中铺设光带，是固定路径的导引方式。

公开号为104122895A的中国发明专利申请公开了一种基于自适应PID的AGV导航方法，这种方法用的是磁导航方式，需要在地面铺设磁条，是固定路径的导引方式。

固定路径的导引方式存在以下不足之处：

在自动导引车实际的工作环境中，固定路径的导引车一般运用在相对简单的环境中，不能用在人流量、车流量较大环境，一旦有动态物体占据行驶路径，自动导引车必须停止运行。固定路径的导引方式对复杂路径的局限性较大，在存在复杂路径时，导航的可靠性不能得到保证。

固定路径的导引方式，存在以下优点：

固定路径导引车导航精度高、行驶准确。可以完成精度要求较高的任务。

在用自动引导车与自动传送带对接取货、用自动引导叉车(一种特殊的自动引导车)取托盘货物等情况，柔性路径的自动引导车由于其导航、定位的精度有限，在这种需要自动引导车导航精度较高的领域无法使用。而固定路径导引方式可以完成导航、停靠精度要求较高的任务。

在实际的工作环境中，如果人流量、车流量较大，路径较复杂。则用固定路径导引方式难以完成任务。而柔性路径的自动引导车路径规划灵活，可以躲避环境中的动态移动的障碍物，能够完成路径较为复杂的任务。

基于柔性路径的导航方式和固定路径的导航方式都存在各自的优势和不足，很难单独完成复杂度较大和精度要求较高的任务。本发明将柔性路径与固定路径相结合的自动导引车兼顾了柔性路径导引车的躲避动态障碍、优化路径及固定路径导引车导航精度高、行驶准确的特点，可以适应复杂度较大、精度要求较高的环境使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车及其导引方法，其适应复杂度较大、精度要求较高的环境使用。

根据本发明的一个方面，提供一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车，其特征在于，包括：

固定路径导引模块，固定路径导引模块在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，采用自动引导车上安装的引导物感知传感器来感知引导物的方位，从而达到控制自动引导车沿此路径行驶的目的；

路径切换模块，路径切换模块在固定路径与柔性路径的交界处设置有路径切换辨识路标，该路径切换辨识路标存储有RFID卡或二维码图标；自动引导车上安装有RFID读卡器或二维码识别摄像机，用于识别路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别用于控制自动引导车完成固定路径与柔性路径间的自动切换，从而实现在不同的区域用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；

柔性路径导引模块，柔性路径导引模块在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得自动引导车在地图中的位置形成自定位；利用柔性路径感知传感器感知信息躲避动态障碍；获得自动引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪。

优选地，所述固定路径导引模块包括引导物和引导物感知传感器。

优选地，所述引导物感知传感器为磁感传感器或磁尺传感器或视觉传感器，用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶。

优选地，所述路径切换模块是二维码标识模块或RFID标识模块。

优选地，所述柔性路径导引模块包括自定位模块、障碍物探索模块、路径规划模块、轨迹跟踪模块、柔性路径感知传感器，自定位模块用于自动引导车得到其在环境中的实际位置和姿态；路径规划模块用于规划出一条从自动引导车当前位置到目的地的可行路径；障碍物探索模块用于自动引导车探索行驶路径中的障碍物信息，以便及时躲避；轨迹跟踪模块用于控制自动引导车沿路径规划模块所得到的路径行驶。

优选地，所述固定路径导引模块与柔性路径引导模块的组合是依次循环迭代，固定路径导引模块与柔性路径引导模块之间通过路径切换模块进行间隔。

本发明还提供一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车的导引方法，其特征在于，其包括以下步骤:

步骤一，确定适合用固定路径工作方式的区域和适合用柔性路径工作方式的区域，在不同的区域中用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；另外在固定路径与柔性路径的交界处，设置有路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别路标后判断采用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；如果是固定路径导引方式，则执行步骤二；如果是柔性路径导引方式，则执行步骤三；

步骤二，固定路径导引方式的过程如下：在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，引导物感知传感器用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶；

步骤三，柔性路径导引方式的过程如下：在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得引导车在地图中的位置形成自定位；获得引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明将柔性路径与固定路径相结合的自动导引车兼顾了柔性路径导引车的躲避动态障碍、优化路径及固定路径导引车导航精度高、行驶准确的特点，可以适应复杂度较大、精度要求较高的环境使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明柔性路径与固定路径相结合的自动导引车的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明柔性路径与固定路径相结合的自动导引车包括：

固定路径导引模块，固定路径导引模块在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，采用自动引导车上安装的引导物感知传感器来感知引导物的方位，从而达到控制自动引导车沿此路径行驶的目的；固定路径导引模块可以是磁条导引模块或磁钉导引模块或电磁导引模块或轨道导引模块或光学导引模块或视觉导引模块等，但不限于这些固定路径导引模块。固定路径导引模块包括引导物和引导物感知传感器等。引导物包括磁条、磁钉、电磁线以及视觉引导线等。引导物感知传感器为磁感传感器或磁尺传感器或视觉传感器，用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶。

路径切换模块，路径切换模块在固定路径与柔性路径的交界处设置有路径切换辨识路标，该路径切换辨识路标存储有一定信息的RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)卡或二维码图标；自动引导车上安装有RFID读卡器或二维码识别摄像机，用于识别路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别用于控制自动引导车完成固定路径与柔性路径间的自动切换，从而实现在不同的区域用不同的导引方式，即用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；路径切换模块可以是二维码标识模块或RFID标识模块等，但不限于这些标识模块。

柔性路径导引模块，柔性路径导引模块在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得自动引导车在地图中的位置形成自定位；利用柔性路径感知传感器感知信息躲避动态障碍；获得自动引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪。柔性路径导引模块包括自定位模块、障碍物探索模块、路径规划模块、轨迹跟踪模块、柔性路径感知传感器。柔性路径感知传感器包括激光测距传感器、红外测距传感器及声纳测距传感器，用来感知环境信息。自定位模块用于自动引导车得到其在环境中的实际位置和姿态；路径规划模块用于规划出一条从自动引导车当前位置到目的地的可行路径；障碍物探索模块用于自动引导车探索行驶路径中的障碍物信息，以便及时躲避；轨迹跟踪模块用于控制自动引导车沿路径规划模块所得到的路径行驶。

最后，通过以上固定路径导引模块、路径切换模块、柔性路径导引模块这三个模块的有机结合，自动导引车可以适应复杂度较大、精度要求较高的环境。固定路径导引模块与柔性路径引导模块的组合可以是依次循环迭代，固定路径导引模块与柔性路径引导模块之间通过路径切换模块进行间隔，从而形成第1固定路径导引模块、第1路径切换模块、第1柔性路径导引模块、第2固定路径导引模块、第2路径切换模块、第2柔性路径导引模块……第i(i为自然数)固定路径导引模块、第i路径切换模块、第i柔性路径导引模块，当i值等于固定与柔性路径导引模块组合数n(n为自然数)时，表明该环境下的路径设置结束。

本发明柔性路径与固定路径相结合的自动导引车的导引方法包括以下步骤：

步骤一，确定适合用固定路径工作方式的区域和适合用柔性路径工作方式的区域，在不同的区域中用固定路径导引方式或柔性路径导引方式，即在固定路径工作区域采取固定路径导引方式，在柔性路径工作区域采取柔性路径导引方式；另外在固定路径与柔性路径的交界处，设置有路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别路标后判断采用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；如果是固定路径导引方式，则执行步骤二；如果是柔性路径导引方式，则执行步骤三。路径切换辨识路标存储有一定信息的RFID卡或二维码图标；自动引导车上安装有RFID读卡器或二维码识别摄像机，用于识别路径切换辨识路标；RFID读卡器或二维码识别摄像机识别到路标后，判断应该采用哪种导引方式；从而控制引导车完成固定路径与柔性路径间的自动切换，实现在不同的区域用不同的导引方式。

步骤二，固定路径导引方式的过程如下：在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，引导物感知传感器用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶；

步骤三，柔性路径导引方式的过程如下：在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得引导车在地图中的位置形成自定位；获得引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪。

本发明在环境狭窄、对导航、停靠精度要求较高的区域采用固定路径导引方式，而在环境宽阔、存在较多动态障碍物的区域采用柔性路径导引方式，在固定路径与柔性路径的交界处，通过粘贴存储有一定信息的RFID卡或二维码图标作为路径切换的辨识。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车，其特征在于，其包括：

固定路径导引模块，固定路径导引模块在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，采用自动引导车上安装的引导物感知传感器来感知引导物的方位，从而达到控制自动引导车沿此路径行驶的目的；

路径切换模块，路径切换模块在固定路径与柔性路径的交界处设置有路径切换辨识路标，该路径切换辨识路标存储有RFID卡或二维码图标；自动引导车上安装有RFID读卡器或二维码识别摄像机，用于识别路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别用于控制自动引导车完成固定路径与柔性路径间的自动切换，从而实现在不同的区域用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；

柔性路径导引模块，柔性路径导引模块在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得自动引导车在地图中的位置形成自定位；利用柔性路径感知传感器感知信息躲避动态障碍；获得自动引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪；

所述固定路径导引模块包括引导物和引导物感知传感器；所述引导物感知传感器为磁感传感器或磁尺传感器或视觉传感器，用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶；所述路径切换模块是二维码标识模块或RFID标识模块；所述柔性路径导引模块包括自定位模块、障碍物探索模块、路径规划模块、轨迹跟踪模块、柔性路径感知传感器，自定位模块用于自动引导车得到其在环境中的实际位置和姿态；路径规划模块用于规划出一条从自动引导车当前位置到目的地的可行路径；障碍物探索模块用于自动引导车探索行驶路径中的障碍 物信息，以便及时躲避；轨迹跟踪模块用于控制自动引导车沿路径规划模块所得到的路径行驶；所述固定路径导引模块与柔性路径引导模块的组合是依次循环迭代，固定路径导引模块与柔性路径引导模块之间通过路径切换模块进行间隔。

2.一种柔性路径与固定路径相结合的自动导引车的导引方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，确定适合用固定路径工作方式的区域和适合用柔性路径工作方式的区域，在不同的区域中用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；另外在固定路径与柔性路径的交界处，设置有路径切换辨识路标，路径切换辨识路标识别路标后判断采用固定路径导引方式或柔性路径导引方式；如果是固定路径导引方式，则执行步骤二；如果是柔性路径导引方式，则执行步骤三；

步骤二，固定路径导引方式的过程如下：在适合固定路径的工作区域中铺设、预埋、布置与路径相关的引导物，引导物感知传感器用于感知引导物，从而控制自动引导车沿固定路径行驶；

步骤三，柔性路径导引方式的过程如下：在自动导引车上安装柔性路径感知传感器，柔性路径感知传感器实时感知信息与事先建立的环境地图信息进行匹配，获得引导车在地图中的位置形成自定位；获得引导车当前位置与目的地偏差信息，自动规划安全、优化的路径引导自动导引车到达目的地，形成路径规划与轨迹跟踪。