CN103022586B - 一种agv自动充电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV自动充电方法及系统；该方法包括S1：当AGV电池组电量低于设定的阈值时，发送充电请求；S2：接收到所述充电请求后储存当前任务节点并发出充电指令；S3：AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下向充电站移动；S4：判断所述AGV是否到达对接区域，若是，则进入步骤S5；若否，则返回至步骤S3；S5：所述AGV与所述充电站进行近程对接；S6：对接后所述充电站对所述AGV进行充电。本发明采用地面导引线和RFID标签结合的方式，能精确的实现AGV与充电座的对接；实现自动地给AGV充电，避免人工充电时破坏AGV的任务完整性，节省人力，提高工作效率。

Description

一种AGV自动充电方法及系统

技术领域

本发明属于自动导引车充电技术领域，更具体地，涉及一种AGV自动充电方法及系统。

背景技术

AGV（AutomatedGuidedVehicle，自动导引车）作为自动物流生产中的柔性运输工具，在工业应用中具有重要的角色。AGV可沿预先铺设或者指定的路线将工件、货物等从初始位置搬运至目标点，具有柔性好、高自动化程度、可节省人力成本等优点，因而广泛应用于机械加工、物料装配、卷烟等行业。目前，AGV都采用机载可充电蓄电池作为能量源，但是一般只能工作几个小时，一旦电池电能耗尽，必须给电池充电，目前常用的方式是人工给电池充电。如果采用人工的方式给电池充电，AGV就处于非连续的任务环，这必将破坏AGV的工作完整性。随着AGV越来越广泛的应用，对AGV自动化程度和智能化水平有了更高的要求，实现AGV的自动充电势在必行。

现有技术1（申请号为200610048955.X，发明名称为：一种机器人自动充电方法及其自动充电装置）提供了一种基于红外的充电装置定位方法，采用红外搜索充电装置，能适应多种情况的机器人自动充电。

现有技术1中机器人用红外搜索充电站，只通过红外进行机器人与充电装置的对正及对接。

现有技术2（申请号为200910232873.4，发明名称为自动引导车专用自动充电极）提供了一种包括充电部、控制部以及与引导车连接的连接部的引导车专用充电极，控制部与充电部的驱动端连接，通过一带有软件程序的充电控制模块，适时控制连接部的启动与关闭，实现对引导车的充电。

现有技术2只是引导车充电时电极与电池组的对接方式；采用壳体上的感应元件及连接部上的前后限位开关实现与电池组连接部的对接。

在现有的专利中，多是针对清洁机器人或者其他移动机器人的自动充电方法及专用充电座，而能够应用于AGV的自动充电方法及其充电站还未见到已公开专利。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种AGV自动充电方法，旨在解决现有技术采用人工的方式给电池充电导致AGV处于非连续的任务环的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种AGV自动充电方法，包括下述步骤：

S1：当AGV电池组电量低于设定的阈值时，发送充电请求；

S2：接收到所述充电请求后储存当前任务节点并发出充电指令；

S3：所述AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下向充电站移动；

S4：判断所述AGV是否到达对接区域，若是，则进入步骤S5；若否，则返回至步骤S3；

S5：所述AGV与所述充电站进行近程对接；

S6：对接后所述充电站对所述AGV进行充电。

更进一步地，所述方法还包括下述步骤：

S7：当充电完成后，所述AGV驶出充电站返回当前任务节点并继续执行当前任务。

更进一步地，在步骤S3中的所述导航模块的导航方式包括红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航、地面导引线导航或惯性导航。

更进一步地，步骤S5具体为：

S51：通过RFID标签确定调度模块分配的当前空闲充电座和充电座电极的位置；

S52：当位置确定后，所述AGV沿地面导引线行进至充电站的充电座电极正上方，AGV电池组充电接头与所述充电座电极对接。

更进一步地，所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度。

更进一步地，所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端。

本发明提供的AGV自动充电方法中，在AGV需要充电时首先向调度模块发送充电请求，然后调度模块规划一条从AGV当前位置到充电站的最优路径，AGV按最优路径行进至充电站附近，然后按地面导引线和RFID结合的方式搜寻当前空闲充电站并与充电站精确对接，完成AGV的自动充电。解决了当前AGV需要进行人工充电的问题和缺点，提高了工作效率，减少了人力投入。

本发明还提供了一种AGV自动充电系统，包括：用于当检测到电池组电量低于设定的阈值时将AGV导引至充电站的导航模块；用于将所述AGV与调度模块分配的当前空闲充电座对接的地面检测模块；用于分配充电站中空闲的充电座给AGV的调度模块；用于当进行近程对接时，将所述AGV沿着预设的地面导引线引入充电站的地面辅助设备；以及充电控制模块；充电控制模块检测AGV电池组的电压并确定电池组的当前状态，当电压低与设定的阈值时向调度模块发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号。

更进一步地，所述地面辅助设备包括地面导引线和RFID标签；所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度；所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端。

更进一步地，所述地面检测模块包括地面导引线检测器和RFID阅读器；所述地面导引线检测器用于检测地面导引线并确定充电座的中心线；所述阅读器用于读取所述RFID标签并确定充电座的位置。

更进一步地，所述导航模块的导航方式包括红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航、地面导引线导航或惯性导航。

更进一步地，AGV包括卡槽，位于所述AGV的底部，用于与充电座的充电极对接。

本发明采用地面导引线和RFID标签结合的方式，能精确的实现AGV与充电座的对接；实现自动地给AGV充电，避免人工充电时破坏AGV的任务完整性，节省人力，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的AGV自动充电方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的AGV自动充电系统的模块结构示意图；

图3是本发明实施例提供的AGV自动充电系统中充电站内地面导引线和RFID标签的铺设示意图；

图4是本发明实施例提供的充电座充电极的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例主要针对目前AGV在工作过程中不能进行自动充电的问题，通过向调度模块发送充电请求并按调度指令运行至充电站实现与充电座的精确对接，完成自动充电。在自动充电完成后，充电控制模块检测到充电完成后，AGV按调度指令返回继续执行当前任务。

图1示出了本发明实施例提供的AGV自动充电方法的实现流程；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

AGV自动充电方法包括下述步骤：

S1：当AGV电池组电量低于设定的阈值时，发送充电请求；其中AGV采用铅酸电池，电池电量充足时输出高于24V，电池电量低时输出会低于24V。如果输出电压为23V时，短时间内输出电压会急剧下降，所以这个设定的阈值可以定为23V。

S2：接收到充电请求后储存当前任务节点并发出充电指令；

S3：AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下向充电站移动；

S4：判断AGV是否到达对接区域，若是，则进入步骤S5；若否，则返回至步骤S3；

其中，由于对接区域是充电站所在位置，可指定一处区域做上边界标记，在这块区域的入口和出口各设置一个RFID芯片，当AGV通过RFID阅读器检测到入口RFID时就能判定已到达充电对接区域，检测到出口RFID时驶出对接区域。

S5：AGV与充电站进行近程对接；

S6：对接后充电站对AGV进行充电。

本发明解决了目前AGV在工作过程中采用人工充电的方式破坏AGV当前任务的完整性的问题和缺点，采用一种AGV自动充电方法，实现AGV的自动充电，替代人工充电的方式，提高了AGV的自动化水平和工作效率。

在步骤S3中的导航模块的导航方式可采用红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航、地面导引线导航或惯性导航等等。其中，红外导航是在AGV的工作环境中布置红外线发射器，AGV车载红外接收器，通过车载接收器接收到的红外线进行导航；激光导航是在AGV的工作环境中事先布置反射板，利用反射激光进行定位和导航；超声导航是通过超声换能器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声换能器接收发射回波信号，通过渡越时间和超声波在介质中的传播速度确定被测物体与超声换能器的距离，完成障碍物及其位置的确定，实现导航；视觉导航是在AGV上安装车载摄像机，通过对车载摄像机采集的图像进行图像识别进行的导航方式；地面导引线导航方式是在地面上铺设磁导引线作为AGV的行进路线，AGV有机载导引线检测器，在行进过程中检测磁导引线循线行进；惯性导航方式是在AGV上装陀螺仪，AGV根据在行进过程中陀螺仪的偏差进行导航。

在本发明实施例中，步骤S5具体为：

S51：通过RFID标签402确定调度模块分配的当前空闲充电座和充电座电极的位置；

S52：当位置确定后，AGV沿地面导引线行进至充电站的充电座电极正上方，AGV电池组充电接头与充电座电极对接。

其中，该AGV自动充电方法还包括下述步骤：S7：当充电完成后，AGV驶出充电站返回当前任务节点并继续执行当前任务。

在本发明实施例中，地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度。RFID标签铺设于地面导引线的两端。本发明在进行近程对接时，采用地面导引线和RFID标签进行AGV的定位，能准确快速的定位当前空闲的充电站并能快速精确的与之对接。

本发明提供一种AGV自动充电方法，在AGV需要充电时首先向调度模块发送充电请求，然后调度模块规划一条从AGV当前位置到充电站的最优路径，AGV按最优路径行进至充电站附近，然后按地面导引线和RFID结合的方式搜寻当前空闲充电站并与充电站精确对接，完成AGV的自动充电。解决了当前AGV需要进行人工充电的问题和缺点，提高了工作效率，减少了人力投入。

本发明实施例提供的AGV自动充电系统可以应用于水平面内运行的各种移动机器人和移动车辆，导航方式可采用任何方式。图2示出了本发明实施例提供的AGV自动充电系统，图3示出了AGV自动充电系统中充电站内地面导引线和RFID标签的铺设示意图，图4示出了充电座充电极的结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，现结合附图详述如下：

AGV自动充电系统包括：导航模块10、地面检测模块20、调度模块30、地面辅助设备40以及充电控制模块50；其中导航模块10、充电控制模块50和地面检测模块20均设置于AGV上，导航模块10用于当检测到电池组电量低于设定的阈值时将AGV导引至充电站60；地面检测模块20用于将AGV与调度模块30分配的当前空闲充电座61对接；调度模块30用于分配充电站60中空闲的充电座61给AGV；地面辅助设备40用于当进行近程对接时将AGV沿着预设的地面导引线401引入至充电站60；充电控制模块50检测AGV电池组的电压，并确定电池组的当前状态；当电压低与设定的阈值时，向调度模块30发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号，AGV按调度指令运行至当前任务节点继续执行当前任务。

在本发明实施例中，地面辅助设备40包括地面导引线401和RFID标签402；地面导引线401分段铺设于AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度；RFID标签铺设于地面导引线的两端。地面辅助设备40作用在于进行近程对接时，AGV沿着铺设好的地面导引线401进入充电站60，调度模块30将当前空闲的充电座61号发送给AGV，AGV通过RFID阅读器202读取RFID标签402确定当前空闲的充电座61的座号，然后沿着地面导引线401前行至充电座61上方与充电接口对接完成自动充电。其中，由于对接区域是充电站所在位置，可指定一处区域做上边界标记，在这块区域的入口和出口各设置一个RFID芯片，当AGV通过RFID阅读器检测到入口RFID时就能判定已到达充电对接区域，检测到出口RFID时驶出对接区域。图3示出了对接区域。

其中，地面检测模块20包括地面导引线检测器201和RFID阅读器202；地面导引线检测器201用于检测地面导引线401并确定充电座61的中心线；阅读器用于读取RFID标签402并确定充电座61的位置。地面检测模块组件20的作用在于AGV位于充电站60附近时，将AGV导引进入充电站60并与调度模块30分配的当前空闲充电座61对接，完成自动充电；调度模块30为AGV工作组的调度模块，其作用在于在AGV需要充电时暂停当前工作并规划出从AGV当前位置到充电站60的最优路径，以及给AGV分配充电站60中空闲的充电座61，待自动充电完成后将AGV导引至任务节点继续执行当前工作。

在本发明实施例中，导航模块10的作用在于当检测到电池组电量低时，从AGV当前的位置将AGV导引至充电站60附近。其中导航模块10可以采用红外、激光、超声、视觉、地面导引线或惯性导航中的任一方式进行导航。

在本发明实施例中，充电控制模块50的作用在于：检测机载电池组的电压，确定电池组的当前状态。当电压低时，向调度模块30发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号，AGV按调度指令运行至当前任务节点继续执行当前任务。

在本发明实施例中，AGV底部具有卡槽，用于与充电座61的充电极对接。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的AGV自动充电系统，线详述其工作原理如下：

AGV自动充电可分为三个阶段：第一个阶段，当检测到机载电池组电量低时向调度模块30发送充电请求，并按调度模块规划出的最优路径行进到充电站60的附近，在这个阶段调度模块需要存储当前任务及节点，在AGV完成自动充电后返回继续执行当前任务；第二阶段，在AGV靠近充电站60时，通过地面检测模块20检测地面导引线401和RFID，完成与当前空闲充电座61的精确对接，这一阶段称为近程对接；第三阶段，AGV自动充电完成后，驶出充电站60返回当前任务节点继续执行当前任务。

具体地，AGV通过充电控制模块50检测电池组电压判断是否需要进行充电，并预留部分电能保证AGV能在发出充电请求后能按调度模块30规划的最优路径到达充电站60。AGV与充电座61进行近程对接时，通过RFID标签402可确定调度模块分配的当前空闲充电座61和充电座61电极的位置，然后沿铺设好的地面导引线401行进至充电座61电极正上方与机载电池组充电接头对接，完成自动充电。充电座61的充电极62是可伸缩的伸出地面的两个充电柱。在AGV机载电池组充电接头处留有卡槽，通过RFID标签402能确定充电座61的位置，卡槽属于机械的方式保证充电极62与充电接头的对接。在AGV到达充电座61正上方时，充电接头将充电极62压缩至底部，充电控制模块50检测并确认完成对接然后开始充电。充电极62可伸缩的设计方式避免了与充电接头对接时产生火花，并能有较长的使用寿命。

本发明通过实验进行了验证，采用地面导引线401和RFID标签402结合的方式能满足AGV与充电站60对接的要求，采用可伸缩的充电极62和在AGV机身上设置卡槽能满足充电极62与机载电池组充电接头对接的要求。综上，结构方案可行。

本发明采用地面导引线401和RFID标签402结合的方式，能精确的实现AGV与充电座61的对接；实现自动地给AGV充电，避免人工充电时破坏AGV的任务完整性，节省人力，提高工作效率。另外，本发明充电是通过充电控制模块检测电池组电压，能适时的发出充电请求或者充电完成信号，然后按调度模块指令进行下一步动作，保证了电池的使用效率及使用寿命。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种AGV自动充电方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1：当AGV电池组电量低于设定的阈值时，发送充电请求；

S2：接收到所述充电请求后储存当前任务节点并发出充电指令；

S3：所述AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下向充电站移动；

S4：判断所述AGV是否到达对接区域，若是，则进入步骤S5；若否，则返回至步骤S3；

S5：所述AGV与所述充电站进行近程对接；

S6：对接后所述充电站对所述AGV进行充电；

步骤S5具体为：

S51：通过RFID标签确定调度模块分配的当前空闲充电座和充电座电极的位置；

S52：当位置确定后，所述AGV沿地面导引线行进至充电站的充电座电极正上方，AGV电池组充电接头与所述充电座电极对接；

所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端。

2.如权利要求1所述的自动充电方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

S7：当充电完成后，所述AGV驶出充电站返回当前任务节点并继续执行当前任务。

3.如权利要求1所述的自动充电方法，其特征在于，在步骤S3中的所述导航模块的导航方式包括红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航、地面导引线导航或惯性导航。

4.如权利要求1所述的自动充电方法，其特征在于，所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度。

5.一种AGV自动充电系统，其特征在于，包括：

用于当检测到电池组电量低于设定的阈值时将AGV导引至充电站的导航模块；

用于将所述AGV与调度模块分配的当前空闲充电座对接的地面检测模块；

用于分配充电站中空闲的充电座给所述AGV的调度模块；

用于当进行近程对接时，将所述AGV沿着预设的地面导引线引入充电站的地面辅助设备；以及充电控制模块；

所述充电控制模块检测所述AGV电池组的电压并确定电池组的当前状态，当电压低于设定的阈值时向调度模块发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号；

所述地面辅助设备包括地面导引线和RFID标签；所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，相邻两段导引线之间的距离大于导引线的长度；所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端；

所述地面检测模块包括地面导引线检测器和RFID阅读器；所述地面导引线检测器用于检测地面导引线并确定充电座的中心线；所述阅读器用于读取所述RFID标签并确定充电座的位置。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述导航模块的导航方式包括红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航、地面导引线导航或惯性导航。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述AGV包括卡槽，位于所述AGV的底部，用于与充电座的充电极对接。