CN104102222B - 一种agv精确定位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AGV精确定位的方法，包括以下步骤：预先安置反射板，并预先获得所述反射板的坐标；所述自动导航运输车通过激光头发射激光扫描不同的所述反射板，获得相关激光路径；通过不同的所述反射板坐标，结合所述激光头扫描到不同所述反射板时的旋转角度，用激光测角度定位方法获得所述自动导航运输车的坐标，或者通过不同的所述反射板坐标，结合不同的所述反射板分别与所述自动导航运输车的距离，用激光测距定位方法获得所述自动导航运输车的坐标。本发明是用激光测角度定位方法和激光测距定位方法通过建立数学模型均能计算出AGV的坐标，两种方法所获得的AGV位置相互校准，这样大大地提高了其定位精度。

Description

一种AGV精确定位的方法
技术领域
本发明涉及一种AGV精确定位的方法。
背景技术
AGV是自动导航运输车(Automatic Guided Vehicle)的英文缩写，是指装备有电磁或光学等自动引导装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，更直观的说，AGV是一种无人驾驶的运输车。AGV激光定位导航是利用激光的准直性和不发散性对运载机器人所处的位置进行精确定位来指导机器人行走，因此，AGV激光定位导航系统里的精确定位显得尤为重要。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种AGV精确定位的方法，为实现上述目的本发明的具体方案如下：
一种AGV精确定位的方法，包括以下步骤：
在自动导航运输车工作场预先安置若干具有一定间隔的反射板，并预先获得所述反射板的坐标；
所述自动导航运输车通过车载的、可快速旋转的激光头发射激光扫描不同的所述反射板，获得相关激光路径；
通过不同的所述反射板坐标，结合所述激光头扫描到不同所述反射板时的旋转角度，用激光测角度定位方法获得所述自动导航运输车的坐标，或者通过不同的所述反射板坐标，结合不同的所述反射板分别与所述自动导航运输车的距离，用激光测距定位方法获得所述自动导航运输车的坐标。
所述激光测角度定位方法是：
选取三块所述反射板，获得所述激光头从扫描到第一块所述反射板到所述激光头扫描到第二块所述反射板的第一旋转角度，记为A，并获得所述激光头从扫描到第二块所述反射板到所述激光头扫描到第三块所述反射板的第二旋转角度，记为B；
经过数学建模得到计算模型：
A＝arctg((y-b0)/(x-a0))-arctg((y-b1)/(x-a1))
B＝arctg((y-b1)/(x-a1))-arctg((y-b2)/(x-a2))
其中(a0,b0),(a1,b1),(a2,b2)分别为三块所述反射板坐标点，(x,y)为所述自动导航运输车坐标点。
优选的，所述第一旋转角度、第二旋转角度由旋转编码器获得。
所述激光测距定位方法是：
选取三块所述反射板，依次获得所述激光头与三块所述反射板的距离，分别记为a、b、c，结合三块所述反射板坐标点(a0,b0),(a1,b1),(a2,b2)建立方程组：
(a0-x)2+(b0-y)2＝a2
(a2-x)2+(b2-y)2＝c2
(x,y)为所述自动导航运输车坐标点。
优选的，所述激光头与三块所述反射板的距离由激光测距模块获得。
优选的，分别采用激光测角度定位方法和激光测距定位方法获得两组所述自动导航运输车坐标点位置并进行比较、校准，取二者的平均位置即得到所述自动导航运输车精确的位置。
本发明是用激光测角度定位方法和激光测距定位方法通过建立数学模型均能计算出AGV的坐标，两种方法所获得的AGV位置相互校准，这样大大地提高了其定位精度。
本发明的优点是：
1、AGV定位精度高，误差小；
2、数学模型简单，计算快。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明实施例AGV精确定位的方法流程示意图；
图2为本发明实施例激光测角度定位方法或激光测距定位方法示意图；
图3为本发明实施例AGV精确定位的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例
AGV的精确定位首先离不开激光头的选择，目前国内组装生产激光导航机器人产品的公司均是引进于瑞典NDC公司或德国SICK公司的激光头。这样每生产一台激光导航机器人就得购买一套激光头及配套软件，这使得AGV价格不菲。
公开号为200410017217.X的发明专利申请公开了一种二维激光引导系统的激光头，该激光头有体积小，易制作，测试误差小，灵敏度高等优点。但是该专利并没有说明如何利用所发明的激光头对AGV精确定位。
基于该发明的优点，本发明提出的AGV精确定位的方法均是在公开号为200410017217.X的发明专利“一种二维激光引导系统的激光头”基础上提出的。
如图1所示，一种AGV精确定位的方法，在自动导航运输车(AGV)工作场预先安置若干具有一定间隔的反射板，并预先获得所述反射板的坐标，所述反射板是由高反光材料制成，它们被固定在自动导航运输车的工作场所中的墙壁或支柱上；所述自动导航运输车通过车载的、可快速旋转的激光头发射激光扫描不同的所述反射板，所述激光头安装在自动导航运输车顶部，每隔数十毫秒旋转一周，发出的激光束是经过调制的，具有很强的抗干扰的能力，在收到反射板反射光时，经过解调，即可得到有效的信号，从而获得相关激光路径，因为所述激光头的旋转速度很快，所以在扫描一周后自动导航运输车的移动距离可以忽略，从而激光头的激光发射路径与反射路径几乎是重合的，即发射的激光基本是原路返回。
通过不同的所述反射板坐标，结合所述激光头扫描到不同所述反射板时的旋转角度，用激光测角度定位方法获得所述自动导航运输车的坐标，或者通过不同的所述反射板坐标，结合不同的所述反射板分别与所述自动导航运输车的距离，用激光测距定位方法获得所述自动导航运输车的坐标，从而引导自动导航运输车按照预先设定的路线运行，将物料搬运至指定的地点，实现生产物料的智能化输送搬运。
如图2所示，所述激光测角度定位方法是：
所述的激光头的下部有一个检测激光头旋转角度数据的编码器，计算机可以及时读入当时收到反射信号时激光头的旋转角度，选取三块所述反射板，获得所述激光头从扫描到第一块所述反射板到所述激光头扫描到第二块所述反射板的第一旋转角度，记为A，并获得所述激光头从扫描到第二块所述反射板到所述激光头扫描到第三块所述反射板的第二旋转角度，记为B；
经过数学建模得到计算模型：
A＝arctg((y-b0)/(x-a0))-arctg((y-b1)/(x-a1))
B＝arctg((y-b1)/(x-a1))-arctg((y-b2)/(x-a2))
其中(a0,b0),(a1,b1),(a2,b2)分别为三块所述反射板坐标点，(x,y)为所述自动导航运输车坐标点。
同样可参考图2，所述激光测距定位方法是：
选取三块所述反射板，收到反射信号时，通过激光测距模块依次获得所述激光头与三块所述反射板的距离，分别记为a、b、c，结合三块所述反射板坐标点(a0,b0),(a1,b1),(a2,b2)建立方程组：
(a0-x)2+(b0-y)2＝a2
(a2-x)2+(b2-y)2＝c2
(x,y)为所述自动导航运输车坐标点。
分别采用激光测角度定位方法和激光测距定位方法获得两组所述自动导航运输车坐标点位置并进行比较、校准，取二者的平均位置即得到所述自动导航运输车精确的位置。
如图3所示，本发明提供的AGV精确定位的方法可由下述系统实现相关功能，以ARM嵌入式计算机模块作为处理模块，还包括分别与之电连接的激光发射接受信号单元、旋转编码器、激光测距模块、激光头旋转控制模块等，其中激光发射接受信号单元包括用于发射激光信号的激光头及用于接受激光信号的光敏三极管，旋转编码器用于实现本方法中检测激光头的旋转角度，激光测距模块则根据激光路径计算激光头与不同反射板的距离，此外为完善自动导航运输车整体功能，处理模块还可以选择性电连接有其它模块，例如自动导航运输车行走需要的避障传感器、转角电机编码器、电机控制器，与外部通讯连接的无线通讯模块、调制解调器、语音控制模块，以及辅助功能用途的蓄电池电源供电模块、充电控制器、油缸指示器等等。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种自动导航运输车精确定位的方法，其特征在于包括以下步骤：
在自动导航运输车工作场预先安置若干具有一定间隔的反射板，并预先获得所述反射板的坐标；
所述自动导航运输车通过车载的、可快速旋转的激光头发射激光扫描不同的所述反射板，获得相关激光路径；
通过不同的所述反射板坐标，结合所述激光头扫描到不同所述反射板时的旋转角度，用激光测角度定位方法获得所述自动导航运输车的坐标，或者通过不同的所述反射板坐标，结合不同的所述反射板分别与所述自动导航运输车的距离，用激光测距定位方法获得所述自动导航运输车的坐标；
所述激光测角度定位方法是：选取三块所述反射板，获得所述激光头从扫描到第一块所述反射板到所述激光头扫描到第二块所述反射板的第一旋转角度，记为A，并获得所述激光头从扫描到第二块所述反射板到所述激光头扫描到第三块所述反射板的第二旋转角度，记为B，经过数学建模得到计算模型：
A=arctg((y1-b0)/(x1-a0))-arctg((y1-b1)/(x1-a1))
B= arctg((y1-b1)/(x1-a1))-arctg((y1-b2)/(x1-a2))
其中分别为三块所述反射板坐标点，（x1，y1）为采用激光测角度定位方法获得的自动导航运输车坐标点；
所述激光测距定位方法是：选取三块所述反射板，依次获得所述激光头与三块所述反射板的距离，分别记为a、b、c，结合三块所述反射板坐标点建立方程组：
(a0-x2)2+(b0-y2)2=a2
(a2-x2)2+(b2-y2)2=c2
（x2，y2）为采用激光测距定位方法获得的自动导航运输车坐标点；
分别采用激光测角度定位方法和激光测距定位方法获得两组自动导航运输车坐标点位置并进行比较、校准，取二者的平均位置即得到所述自动导航运输车精确的位置。
2.如权利要求1所述的自动导航运输车精确定位的方法，其特征在于：所述第一旋转角度、第二旋转角度由旋转编码器获得。
3.如权利要求1所述的自动导航运输车精确定位的方法，其特征在于：所述激光头与三块所述反射板的距离由激光测距模块获得。
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