CN105045268B - 一种agv激光磁带混合导航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AGV激光磁带混合导航系统,包括AGV上位控制系统和AGV小车,所述AGV上位控制系统采用磁带导航与激光导航相结合的方式实现系统的导航,系统具体结构包括激光导航模块、激光磁带混合精确定位物料模块以及自动充电模块。本发明可灵活的在工厂内部对物料进行运输,同时具备激光导航路径灵活与磁带导航定位精确的优点,且对其结构、导航控制算法以及任务调度算法的复杂度要求降低。本发明成本低廉、控制稳定可靠、结构简单、无全限定路径要求、导航路径修改方便、在装卸区与供电区具有较高定位精度。

Description

一种AGV激光磁带混合导航系统
技术领域
本发明公开了一种AGV激光磁带混合导航系统,涉及AGV运输车技术领域。
背景技术
自动导航车(Automated Guided Vehicles,AGV) 又称为无人搬运车,最早出现于20 世纪50 年代,是一种自动化的无人驾驶的智能化搬运设备,属于移动式机器人系统,能够沿着预先设定的路径行驶,是现代化工业自动化物流系统的重要设备。不仅如此,在军事以及危险场所,以AGV 的自动驾驶为基础继承其他探测和拆卸设备,可用于战场排雷、阵地侦查和危险环境作业。
AGV的导引方式决定了由其组成的物流系统的柔性和系统运行时的可靠性,随着科学技术的发展,AGV的导引方式也多种多样,根据AGV导引线路的形式,可分为固定路径导引方式和自由路径导引方式。固定路径导引方式其成本较低,定位精度较高,也比较稳定可靠,但路径被限制,对现场环境要求较高;自由路径导引方式其路径变换灵活,柔性好,对现场环境的要求较低,但其定位精度受所用设备及导航控制算法的影响,致使在与固定路径导引方式同等的定位精度,其AGV的造价更高。
AGV 主要有导向模块,行走模块,导向传感器,微处理器、通讯装置、移载装置和蓄电池组成。其中,导向传感器是AGV 中感知路径、控制行走路径的关键模块,它的灵敏度及灵活性很大程度上决定了AGV 小车的工作效率。目前,常用的导向传感方式一般为激光导航方式、光学导航方式、磁带导航方式、视觉导航方式和电磁感应导航方式。
电磁感应导航方式在于导引线隐蔽,不易污染和破损,原理简单可靠,成本低;然而其导引路径的复杂度有限,且扩充或更改战线十分麻烦,缺少灵活性。
光学导航方式是通过在行走路径上涂漆或粘贴色带,由光学传感器采入色带图像信号进行简单识别和处理来实现导引;其导航路径设置较为灵活,但对色带污染与损害很敏感,易受现场环境限制。
磁带导航方式在于其磁带铺设相对简单,更改导引路径也比较容易,但易被污染,易受外界环境的限制,适用于环境较好的条件。
激光导航方式其优势在于柔性好,无需对地面进行任何处理,路径变换灵活方便,适用于各种现场环境,能够方便快捷的修改运动参数及行驶路径,但其控制及导航算法最为复杂,定位精度取决于激光头及算法,致使AGV的造价成本较高。
视觉导航方式其典型优势在于AGV造价低,获取的信息量大,可构建全景的三维地图,可实现全自动导航,然而其受现场光线影响较大,信息处理大,当前硬件设备难于满足其实时性要求,且图像处理算法为尚未成熟。
专利(CN 101387522 A)描述的是一种基于电感线圈的电磁循迹方法,电感线圈检测载流导线周围磁场大小,从而确定运动物体与载流导线间的位置关系。通过对电感线圈的数量与布局的研究,设计出一套由7 个电感传感器组成的基于电磁引导的循迹方法,可以很好的解决在不同导线布局和复杂磁场环境下,对磁信号的检测,从而确定位置,检测结果更稳定、可靠、有效,装置具有简单、可靠,应用领域广泛的特点。
专利(CN 103048996 A)描述的是一种基于激光扫描测距仪的自动引导车、系统及导航方法,包括驱动底盘、自动引导车主体及驱动装置;设置于自动导引车主体上的陀螺仪、位移编码器、驱动控制器、激光扫描测距仪、存储器和控制器分别用于获取航向角、位移、控制驱动装置、绘制环境地图、存储电子地图以及计算导引车的运行路径且校正。
专利(CN 103777637 A)描述的是一种无反射激光自主导航AGV小车及其导航方法,无需在运行环境中安装反射板,便可实现激光导航AGV的定位和避障;其组成系统包括激光扫描仪、小车主体、上位机系统、下位机系统、执行机构和输入输出装置,激光扫描仪与上位机系统电连接,上位机系统与下位机系统电连接,输入输出装置与下位机系统连接,执行机构可转动地连接在小车主体的下方,执行机构用于驱动无反射板激光自动导航AGV小车运行。
上述现有技术均还有一些不足之处。
对于专利(CN 101387522 A)描述的一种基于电感线圈的电磁循迹方法,虽其控制及导航算法简单,成本低廉,但导航精度受感应线圈的数量及布局影响,外观较大,不便用于小型的AGV,且对于不同的环境需重新设计线圈数量与布局,过于麻烦。
对于专利(CN 103048996 A)描述的基于激光扫描测距仪的自动引导车、系统及导航方法,虽采用激光扫描环境构建地图而后进行导航,相对于传统的基于反射板激光导航方式,其对环境的要求进一步降低;但其定位精度严重依赖于编码角、陀螺仪、激光头以及算法,且需要两个以上的激光头,致使导航及控制算法较为复杂,以及AGV的造价较高。
对于专利(CN 103777637 A)描述的一种无反射激光自主导航AGV小车及其导航方法,采用单激光扫描环境构建地图的方法进行导航,对比于传统基于反射板激光导航方式与多激光导航而言,其对现场环境的要求及算法进一步降低,但其路径规划严重依赖于马达编码器与陀螺仪,而且该导航方法的计算量过大,导航及控制算法的复杂度过高,致使AGV的造价也高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷,提供一种AGV激光磁带混合导航系统,通过结合激光导航路径灵活与磁带感应定位精确的特点,实现一种同时具有导航时路径灵活以及定位时精度较高的混合导航系统,且对应AGV的整体造价相对较低。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种AGV激光磁带混合导航系统,包括AGV上位控制系统和AGV小车,所述AGV上位控制系统采用磁带导航与激光导航相结合的方式实现系统的导航,系统具体结构包括激光导航模块、激光磁带混合精确定位物料模块以及自动充电模块;其中,
所述激光导航模块实时加载导航地图,计算AGV小车当前的实时位姿及导航路径信息,将AGV小车实时位姿及导航路径信息传递给AGV小车主控制器的速度控制模块,根据AGV小车的速度信息进行闭环控制,使AGV小车按照既定的速度及路径运行;
所述激光磁带混合精确定位物料模块用以实现AGV小车装载物料车,首先由激光导航初步定位至物料车停放工位磁带入口,而后切换到磁带导航方式,AGV小车沿磁带运行到物料车停放工位,进行物料车牵引;
所述自动充电模块在AGV小车电量不足时,将电量信息及当前任务状态发送给AGV上位控制系统的控制器,控制器做出决策,加载AGV小车充电导航路径,让AGV小车运行到充电目标位置进行充电。
作为本发明的进一步优选方案,所述AGV小车包括小车主体,还包括设置于小车主体上的控制模块、导航模块、驱动模块、蓄电池、自动充电装置、机械防障装置、电量显示装置、按钮开关以及语音提示装置,其中,
所述控制模块包括主控制器、从控制器及无线通信装置;
所述导航模块包括RFID传感器、激光扫描头和磁带传感器;
所述驱动模块包括AGV马达系统与自动升降装置;
所述主控制器分别与激光扫描头、语音提示装置、无线通信装置和从控制器相连接,所述从控制器分别与AGV马达系统、磁带传感器、RFID传感器、按钮开关、自动充电装置、机械防障装置、自动升降装置相连接。
作为本发明的进一步优选方案,所述混合导航系统在装载区、卸料区以及自动充电区设置磁带,在系统内的其他区域则采用激光导航;所述装载区的布局包括磁带、RFID卡片、物料车定位弯管、固定连接板与装载区底板;
所述固定连接板彼此之间通过装载区底部相连接,固定连接板的中轴线上设置有磁带及RFID卡片,所述物料车定位弯管对称设置于磁带的两侧。
作为本发明的进一步优选方案,所述激光导航模块的定位精度为6cm。
作为本发明的进一步优选方案,所述激光磁带混合精确定位物料模块的定位精度为1.5cm。
作为本发明的进一步优选方案,所述激光导航模块用以实现构建环境二维地图、导航路径规划以及路径导航;
所述构建环境二维地图的具体步骤包括:
101)控制AGV小车运动,从出发点运动至目标点;
102) 基于激光头扫描数据构建环境二维地图;
103) 将环境二维地图导入AGV导航地图数据库;
所述导航路径规划的具体步骤包括:
201)导入环境二维地图;
202) 在环境二维地图地图中描绘AGV小车初步导航路径;
203)根据初步导航路径的特征以及AGV小车的基础运动方式,提取初步导航路径上的采集点,用于后续路径控制;
204)通过AGV小车实际运行,观察并记录其在相邻两个采集点之间的运行方式及状况,运行完毕后校正采集点数据;
205) 基于修正后的采集点数据,生成最终导航路径;
所述路径导航的具体步骤包括:
301) AGV小车加载环境二维地图,并获取AGV小车在环境二维地图中的当前位姿;
302) 载入最终导航路径;
303) 激光头实时扫描数据与地图匹配,实时更新AGV小车位姿;
304) 将当前时刻AGV小车位姿传给AGV主控制器中的速度控制模块,速度控制模块的输入为所求当前AGV小车位姿及导航路径信息,输出为AGV小车当前时刻速度信息,主控制器将当前时刻速度信息传给从控制器,控制AGV小车按既定速度及导航路径行走;
305) 重复步骤303) 和304) ,直至AGV小车完成既定行走路线。
作为本发明的进一步优选方案,所述步骤303)中,AGV小车位姿更新的具体过程包为:
激光头实时扫描数据与环境二维地图匹配获取AGV小车当前位姿;
以AGV小车当前位姿为圆心,设定阈值的半径做圆,确定AGV小车在环境二维地图中所在区域范围;
用一定数量带概率表示AGV小车可能位姿的粒子,在AGV小车的区域范围内搜索AGV小车的精确位姿,具体方法为:
401)将粒子随机分布在区域范围,用激光扫描数据在每个粒子位置与地图进行匹配,并设置一个函数进行评估匹配度;
402)更新粒子携带的概率,将概率最小的粒子舍弃,在概率最大的粒子附近增加一个粒子;
403)重复进行401)和402)步骤的迭代,直到所有粒子所在区域趋于稳定,即区域中心恒定且区域半径小于或等于设定误差值阈值,区域中心即为当前时刻AGV小车的精确位姿。
作为本发明的进一步优选方案,步骤304)中所述速度信息具体为:AGV小车坐标系下X轴方向、Y轴方向速度及绕Z轴旋转角速度。
作为本发明的进一步优选方案,所述激光磁带混合精确定位物料模块的实现流程具体为:
501) 在物料车正下方放置一定长度直线型磁带,磁带长度由AGV小车的车身长度及物料车长度共同确定,磁带上依次放置两个RFID卡片,分别用于确定AGV小车停车牵引物料车位置和AGV小车在磁导航模式下挂起物料车运送到的指定点;
502) AGV小车在激光导航模式下行走至激光导航模式与磁带导航模式对接点,所述对接点具体特征表现为:AGV小车前向或者后向磁传感器正好能感应磁带,且AGV小车的车身方向与磁带方向平行;
503) AGV主控制器发送加载物料车任务给AGV从控制器,AGV小车切换到磁导航模式,AGV小车行走控制交给从控制器;AGV从控制器根据磁带传感器感应数据横向控制AGV小车行走,让磁带在AGV小车纵向轴线上;
504) AGV小车向物料车方向直线行走,在AGV小车第二个磁感应器未检测到磁带前,AGV小车速度根据第一个磁感应器数据调节;在AGV小车第二个磁感应器检测到磁带之后,AGV小车根据两个磁感应数据调整位姿,确保磁带始终在AGV小车纵向轴线上,直到RFID传感器读到AGV牵引物料车停止RFID卡片数据。
作为本发明的进一步优选方案,所述自动充电模块的实现流程具体包括:
601) AGV从控制器检测到电池低电量,并将低电量信息发给主控制器,主控制器按照设定规则计算出充电任务路线,AGV小车在激光模式下行走到充电区域指定点磁带上,并切换到磁导航模式;
602) AGV小车在磁导航模式下沿着磁带行走,直到AGV小车下方RFID传感器感应停止RFID卡片信息;
603)检测自动充电模块上的两电极电压,在检测到符合要求的电压时,自动充电模块打开充电闸,AGV小车进行充电;
604) AGV从控制器检测到电池电压达到设定电压值或者超过设定充电时间时,充电完成,AGV小车在从控制器控制下运行至指定点,并切换到激光导航模式。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:可灵活的在工厂内部对物料进行运输,同时具备激光导航路径灵活与磁带导航定位精确的优点,且对其结构、导航控制算法以及任务调度算法的复杂度要求降低。本发明成本低廉、控制稳定可靠、结构简单、无全限定路径要求、导航路径修改方便、在装卸区与供电区具有较高定位精度。
附图说明
图1是一种AGV激光磁带混合导航系统的物料车装载区示意图;
图2是一种AGV激光磁带混合导航系统的整体技术流程示意图;
图3是一种AGV激光磁带混合导航系统对应AGV小车的模块布局示意图;
图4是一种AGV激光磁带混合导航系统对应AGV小车的整体外观示意图;
图5是激光导航模块的实现流程示意图;
图6是激光磁带混合精确定位物料模块的实现流程示意图;
图7是自动充电模块的实现流程示意图;
其中:1-磁带、2-RFID卡片、3-物料车定位弯管、4-固定连接板、5-装载区底板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明公开的一种AGV激光磁带混合导航系统,通过结合激光导航路径灵活与磁带感应定位精确的特点,提供了一种同时具有导航时路径灵活以及定位时精度较高的混合导航系统,且对应AGV的整体造价相对较低。
所述混合导航系统仅在装载区及卸料区还有自动充电区设置磁带,而其它使用区域则采用激光导航,装载区的布局示意图如图1所示,包括磁带、RFID卡片、物料车定位弯管、固定连接板与装载区底板。
本发明中,混合导航系统主要分为三大模块:激光导航模块、激光磁带混合精确定位物料模块以及自动充电模块,整个系统的导航方式是由磁带导航方式与激光导航方式构成的。
激光导航模块参与AGV搬运物料车的全过程,实时的加载导航地图,计算AGV的当前位姿及导航路径信息;将AGV实时位姿及导航路径信息传递给AGV主控制器的速度控制模块,获取AGV速度方面的信息,进行闭环控制,使AGV按照给定的速度及路径运行。
激光磁带混合精确定位物料模块用于AGV去装载物料车,首先由激光导航初步定位到物料车停放工位磁带入口,而后切换到磁带导航方式,AGV沿磁带运行到物料车停放工位,并升起物料车牵引杆,进行物料车牵引。
自动充电模块用于当AGV电量不足时,将电量信息及当前任务状态发送给控制器,控制器做出决策,而后自行加载AGV充电导航路径,从休息区或完成任务位置运行到充电目标位置,检测供电电极,自行对接充电;充电完毕后,沿原路线返回,到休息区等待任务或直接继续下一个任务。
激光导航模块用于AGV运行的全过程,属于初步定位,精度大约为6 cm左右;而激光磁带混合精确定位物料车其定位精度可达1.5 cm左右,属于工位的精确定位;自动充电模块用于当AGV电量不足时,驱使AGV去自行充电。
适用于本发明所述系统中的AGV小车,主要包括导航模块、小车主体、控制模块以及驱动模块。导航模块包括RFID传感器、激光扫描头与磁带传感器;小车主体包括自动充电装置、机械防碰撞装置、电量显示装置、按键开关与语音提示装置;控制模块包括主控制器、从控制器及无线通信装置;其组成构件较为简单,整体造价较低。其组成部件布局如附图3所示,其整体外观如附4所示。
所述激光导航模块用以实现构建环境二维地图、导航路径规划以及路径导航,其实现流程如附图5所示:
所述构建环境二维地图按如下步骤进行:
1) PC客户端登录AGV:PC登录,启动AGV,可进行AGV初步设置;
2) 进入建图模式:在PC端中进入建图菜单;
3) 手动控制AGV运动:在“建图界面”上手动控制AGV从出发点运动至目标点;
4) 基于激光头扫描数据构建环境二维地图:由步骤3) 激光头扫描得到的数据构建环境二维地图;
5) 将所建地图导入AGV导航地图数据库;
6) 备份环境二维地图到PC客户端,并退出PC登录,停止AGV运行。
所述导航路径规划按如下步骤进行:
1) 打开AGV客户端路径规划软件;
2) 导入环境二维地图:从“构建环境二维地图”中向AGV导入导航地图;
3) 在地图中描绘AGV行走路径:确定出发点与目标点在环境二维地图中的位置,根据地图,初步用手动方式确定一条初步导航路径;
4) 在路径上采取主要点:根据所确定的初步导航路径的特征,还有AGV小车的基础运动方式,提取初步导航路径上的主要关键点,用于后续路径控制;
5) 通过AGV实际运行,校正采集点数据:运行AGV,使其沿着初步导航路径进行运动,观察并记录其在相邻两个关键点之间的运行方式及状况,运行完毕后,根据其运行状况修正采集点的数据;
6) 基于修正后的采集点数据,重生成导航路径,而后导出导航路径,退出AGV客户端路径规划软件。
所述路径导航按如下步骤进行:
1) AGV加载环境二维地图(来源于“构建环境二维地图”),并获取AGV在环境二维地图中的当前位姿;
2) 载入导航路径:从“导航路径规划”中载入AGV导航路径;
3) 激光头实时扫描数据与地图匹配,实时更新AGV位姿:激光头实时扫描数据与环境二维地图匹配获取AGV大概位姿,然后以AGV当前位姿为圆心,某一半径做圆,确定AGV在环境二维地图中所在区域范围;用一定数量带概率表示AGV可能位姿的粒子在求得的AGV区域搜索AGV的精确位姿,具体是先把粒子随机分布在区域范围,将激光扫描数据在每个粒子位置与地图进行匹配,并用一个函数进行评估匹配度,更新粒子携带的概率,将概率最小的粒子舍弃,在概率最大的粒子附近增加一个粒子,如此迭代,直到所有粒子所在区域趋于稳定,即区域中心恒定且区域半径小于或等于设定误差值,区域中心即为当前时刻AGV的位姿。
4) 将求得的当前时刻AGV位姿传给AGV主控制器中的速度控制模块,速度控制模块的输入为所求当前AGV位姿及导航路径信息,输出为AGV当前时刻速度信息,速度信息包含AGV坐标系下X轴方向、Y轴方向速度及绕Z轴旋转角速度。主控制器将所求速度信息传给从控制器,让AGV按给定速度及导航路径行走。
5) 重复步骤3) 和4) ,直至AGV完成给定行走路线。
所述激光磁带混合精确定位物料模块的实现流程如附图6所示:
1) 在物料车正下方放置一定长度直线型磁带,磁带长度由AGV车身长度及物料车长度共同确定,磁带上依次放置两个RFID卡片,分别用于确定AGV停车牵引物料车位置和AGV在磁导航模式下挂起物料车运送到的指定点;
2) AGV在激光模式下行走至激光导航模式与磁带导航模式对接点,对接点特征在于AGV前向或者后向磁传感器正好能感应磁带,且AGV车身方向与磁带方向平行;
3) AGV主控制器发送加载物料车任务给AGV从控制器,AGV切换到磁导航模式,AGV行走控制交给从控制器。AGV从控制器根据磁带传感器感应数据横向控制AGV行走,让磁带在AGV磁感应器中央,即磁带在AGV纵向轴线上;
4) AGV向物料车方向直线行走,在AGV第二个磁感应器未检测到磁带前,AGV速度根据第一个磁感应器数据调节,之后AGV根据两个磁感应数据调整位姿,确保磁带始终在AGV纵向轴线上,直到RFID传感器读到AGV牵引物料车停止RFID卡片数据;
5) AGV升起自动升降杆,从物料车后方挂起物料车,在从控制器控制下行走至指定位置,并将AGV的控制交给主控制器。
所述自动充电模块的实现流程如附图7所示:
1) AGV从控制器检测到电池低电量,并将低电量信息发给主控制器,主控制器按照设定规则计算出充电任务路线,AGV在激光模式下行走到充电区域指定点磁带上,并切换到磁导航模式;
2) AGV在磁导航模式下沿着磁带行走,直到AGV下方RFID传感器感应停止RFID卡片信息;
3) AGV自动充电装置控制器检测自动充电装置上两电极电压,若检测到符合要求电压,自动充电控制器打开充电闸,AGV进行充电;
4) AGV从控制器检测到电池电压达到设定电压值或者超过设定充电时间时,充电完成,AGV在从控制器控制下运行至指定点,并切换到激光导航模式;
5) AGV在激光导航模式下继续完成充电任务剩余路线。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种AGV激光磁带混合导航系统,包括AGV上位控制系统和AGV小车,其特征在于:所述AGV上位控制系统采用磁带导航与激光导航相结合的方式实现系统的导航,系统具体结构包括激光导航模块、激光磁带混合精确定位物料模块以及自动充电模块;其中,
所述激光导航模块实时加载导航地图,计算AGV小车当前的实时位姿及导航路径信息,将AGV小车实时位姿及导航路径信息传递给AGV小车主控制器的速度控制模块,根据AGV小车的速度信息进行闭环控制,使AGV小车按照既定的速度及路径运行;
所述激光磁带混合精确定位物料模块用以实现AGV小车装载物料车,首先由激光导航初步定位至物料车停放工位磁带入口,而后切换到磁带导航方式,AGV小车沿磁带运行到物料车停放工位,进行物料车牵引;
所述自动充电模块在AGV小车电量不足时,将电量信息及当前任务状态发送给AGV上位控制系统的控制器,控制器做出决策,加载AGV小车充电导航路径,让AGV小车运行到充电目标位置进行充电;
所述AGV小车包括小车主体,还包括设置于小车主体上的控制模块、导航模块、驱动模块、蓄电池、自动充电装置、机械防障装置、电量显示装置、按钮开关以及语音提示装置,其中,
所述控制模块包括主控制器、从控制器及无线通信装置;
所述导航模块包括RFID传感器、激光扫描头和磁带传感器;
所述驱动模块包括AGV马达系统与自动升降装置;
所述主控制器分别与激光扫描头、语音提示装置、无线通信装置和从控制器相连接,所述从控制器分别与AGV马达系统、磁带传感器、RFID传感器、按钮开关、自动充电装置、机械防障装置、自动升降装置相连接;
所述激光导航模块用以实现构建环境二维地图、导航路径规划以及路径导航;
所述构建环境二维地图的具体步骤包括:
101)控制AGV小车运动,从出发点运动至目标点;
102)基于激光头扫描数据构建环境二维地图;
103)将环境二维地图导入AGV导航地图数据库;
所述导航路径规划的具体步骤包括:
201)导入环境二维地图;
202)在环境二维地图地图中描绘AGV小车初步导航路径;
203)根据初步导航路径的特征以及AGV小车的基础运动方式,提取初步导航路径上的采集点,用于后续路径控制;
204)通过AGV小车实际运行,观察并记录其在相邻两个采集点之间的运行方式及状况,运行完毕后校正采集点数据;
205)基于修正后的采集点数据,生成最终导航路径;
所述路径导航的具体步骤包括:
301)AGV小车加载环境二维地图,并获取AGV小车在环境二维地图中的当前位姿;
302)载入最终导航路径;
303)激光头实时扫描数据与地图匹配,实时更新AGV小车位姿;
304)将当前时刻AGV小车位姿传给AGV主控制器中的速度控制模块,速度控制模块的输入为所求当前AGV小车位姿及导航路径信息,输出为AGV小车当前时刻速度信息,主控制器将当前时刻速度信息传给从控制器,控制AGV小车按既定速度及导航路径行走;
305)重复步骤303)和304),直至AGV小车完成既定行走路线;
所述步骤303)中,AGV小车位姿更新的具体过程包为:
激光头实时扫描数据与环境二维地图匹配获取AGV小车当前位姿;
以AGV小车当前位姿为圆心,设定阈值的半径做圆,确定AGV小车在环境二维地图中所在区域范围;
用一定数量带概率表示AGV小车可能位姿的粒子,在AGV小车的区域范围内搜索AGV小车的精确位姿,具体方法为:
401)将粒子随机分布在区域范围,用激光扫描数据在每个粒子位置与地图进行匹配,并设置一个函数进行评估匹配度;
402)更新粒子携带的概率,将概率最小的粒子舍弃,在概率最大的粒子附近增加一个粒子;
403)重复进行401)和402)步骤的迭代,直到所有粒子所在区域趋于稳定,即区域中心恒定且区域半径小于或等于设定误差值阈值,区域中心即为当前时刻AGV小车的精确位姿。
2.如权利要求1所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于:所述混合导航系统在装载区、卸料区以及自动充电区设置磁带,在系统内的其他区域则采用激光导航;所述装载区的布局包括磁带、RFID卡片、物料车定位弯管、固定连接板与装载区底板;
所述固定连接板彼此之间通过装载区底部相连接,固定连接板的中轴线上设置有磁带及RFID卡片,所述物料车定位弯管对称设置于磁带的两侧。
3.如权利要求2所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于:所述激光磁带混合精确定位物料模块的实现流程具体为:
501)在物料车正下方放置一定长度直线型磁带,磁带长度由AGV小车的车身长度及物料车长度共同确定,磁带上依次放置两个RFID卡片,分别用于确定AGV小车停车牵引物料车位置和AGV小车在磁导航模式下挂起物料车运送到的指定点;
502)AGV小车在激光导航模式下行走至激光导航模式与磁带导航模式对接点,所述对接点具体特征表现为:AGV小车前向或者后向磁传感器正好能感应磁带,且AGV小车的车身方向与磁带方向平行;
503)AGV主控制器发送加载物料车任务给AGV从控制器,AGV小车切换到磁导航模式,AGV小车行走控制交给从控制器;AGV从控制器根据磁带传感器感应数据横向控制AGV小车行走,让磁带在AGV小车纵向轴线上;
504)AGV小车向物料车方向直线行走,在AGV小车第二个磁感应器未检测到磁带前,AGV小车速度根据第一个磁感应器数据调节;在AGV小车第二个磁感应器检测到磁带之后,AGV小车根据两个磁感应数据调整位姿,确保磁带始终在AGV小车纵向轴线上,直到RFID传感器读到AGV牵引物料车停止RFID卡片数据。
4.如权利要求1所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于:所述激光导航模块的定位精度为6cm。
5.如权利要求1所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于:所述激光磁带混合精确定位物料模块的定位精度为1.5cm。
6.如权利要求1所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于,步骤304)中所述速度信息具体为:AGV小车坐标系下X轴方向、Y轴方向速度及绕Z轴旋转角速度。
7.如权利要求1所述的一种AGV激光磁带混合导航系统,其特征在于,所述自动充电模块的实现流程具体包括:
601)AGV从控制器检测到电池低电量,并将低电量信息发给主控制器,主控制器按照设定规则计算出充电任务路线,AGV小车在激光模式下行走到充电区域指定点磁带上,并切换到磁导航模式;
602)AGV小车在磁导航模式下沿着磁带行走,直到AGV小车下方RFID传感器感应停止RFID卡片信息;
603)检测自动充电模块上的两电极电压,在检测到符合要求的电压时,自动充电模块打开充电闸,AGV小车进行充电;
604)AGV从控制器检测到电池电压达到设定电压值或者超过设定充电时间时,充电完成,AGV小车在从控制器控制下运行至指定点,并切换到激光导航模式。
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