CN107065862A - 基于视觉引导与rfid导航的仓储物流机器人群控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人群控系统；本发明包括两块CPU模块、WIFI通信模块、电机控制、摄像头模块、RFID模块、电动推杆模块、陀螺仪模块、避障模块、电源模块和RFID卡片；本发明能够同时调度多辆AGV在仓库中有序运行，每辆AGV之间不会相互干扰，有序的完成自己的任务。与磁导航系统相比，该系统AGV行驶的路径可以更加灵活。
Description
技术领域
本发明是属于仓储物流机器人领域，一种基于智能视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人群控系统。
背景技术
近年来随着电子商务的兴起，电商订单量的增加使物流需求也不断增加，此时传统的配送作业模式已经无法满足繁杂的消费订单的需求。磁导航和激光导航作为传统的导航方式，其中磁导航虽然价格低廉且运行稳定，但只能沿着固定的轨道路径运行，只适用于布局相对简单的生产和仓储环境；激光导航具有导航精度高，可动态规划路径等特点，但价格高昂，而且其定位扳容易被货架遮挡，因此更适用于叉车改造方案等。惯性导航技术是在AGV上安装陀螺仪和加速度传感器，通过整合陀螺仪和加速度传感器的数据来计算小车的相对位置，此项技术的优点是不需要任何辅助设备就能实现其导航，缺点是导航精度不高，误差会累积，需要采取一定的方法来消除误差。现有导航系统中采用二维码导航的比较多，但是二维码一旦有污损或是被遮盖就不能被识别，此导航系统对场地的铺设等要求较高。
发明内容
本发明针对现有产品和技术的不足，设计了一种基于智能视觉引导与RFID导航的导航算法，上位机计算出每个小车的路径实时的下发到每个物流运输小车，从而控制多辆车在仓库中有序运行，最终分拣出相应货物。
本发明基于智能视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人包括两块CPU模块、WIFI通信模块、电机控制、摄像头模块、RFID模块、电动推杆模块、陀螺仪模块、避障模块、电源模块和RFID卡片；
所述的CPU模块电路包括单片机模块电路、单片机晶振电路、单片机复位电路、单片机程序下载接口和芯片串口连接电路；其中单片机的型号为STM32F103VCT6和STM32F103C8T6；
所述的单片机模块电路包括单片机STM32F103VCT6和STM32F103C8T6。单片机STM32F103VCT6的第10、19、20、27、49、74、94、99脚全部接地，第6、11、21、22、28、50、75、100脚全部3.3V电源，第1-5、7-9、15-18、23、24、29-36、38-46、51-54、57-64、67、70、71、73、81、82、84、91、95、96脚悬空；单片机STM32F103C8T6的第8、20、23、35、44、47、脚全部接地，第9、24、36、48、脚全部3.3V电源，第1-4、18、19、21、22、25-29、32、33、38、39、40、42、43、45、46脚悬空；
所述的单片机晶振电路包括两个8MHz的晶振和4个负载电容；第一个晶振Y1的一端与单片机STM32F103VCT6的第12脚、第一负载电容C10的一端连接，第一个晶振Y1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第13脚、第二负载电容C1的一端连接，第一负载电容C10的另一端与第二负载电容C1的另一端接地；第二个晶振Y2的一端与单片机STM32F103C8T6的第5脚、第三负载电容C20的一端连接，第二个晶振Y2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第6脚、第四负载电容C2的一端连接，第三负载电容C20的另一端与第四负载电容C2的另一端接地；
所述的单片机复位电路包括两个电阻、两个滤波电容和两个按键；第一上拉电阻R1的一端接3.3V电源，第一上拉电阻R1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第14脚、第十四滤波电容C14的一端、复位按键K1的一端连接，第十四滤波电容C14的另一端和复位按键K1的另一端接地；第二上拉电阻R2的一端接3.3V电源，第二上拉电阻R2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第7脚、第二十六滤波电容C26的一端、复位按键K2的一端连接，第二十六滤波电容C26的另一端和复位按键K2的另一端接地；
所述的单片机程序下载接口为插接件SWD1和插接件SWD2；插接件SWD1的第一引脚与3.3V电源相连，插接件SWD1的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第72引脚PA13，插接件SWD1的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第76引脚PA14，插接件SWD1的第四引脚接地；插接件SWD2的第一引脚与3.3V电源相连，插接件SWD2的第二引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第34引脚PA13，插接件SWD2的第三引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第37引脚PA14，插接件SWD2的第四引脚接地；
所述的单片机串口接口为插接件UART4；插接件UART4的第一引脚接地，插接件UART4的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第79引脚PC11和单片机STM32F103C8T6的第30引脚PA9，插接件UART4的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第78引脚PC10和单片机STM32F103C8T6的第31引脚PA10,插接件UART4的第四引脚连接到5V电源；
所述的摄像头模块电路包括摄像头模块、1个插接件P1；其中摄像头模块通过接口直接连接到插接件；插接件P1的第一引脚与单片机STM32F103VCT6的第六十八引脚PA9相连，第二引脚连接到5V电源，第四引脚与单片机STM32F103VCT6的第六十九引脚PA10相连，第六引脚接地；
所述的WIFI模块电路包括WIFI芯片、三个滤波电容、两个下拉电阻和一个插接件。WIFI芯片型号为HLK-RM04；
第十七滤波电容C17的一端与第十八滤波电容C18的一端、WIFI芯片的第一引脚共同连接到5V电源，第十七滤波电容C17的另一端与第十八滤波电容C18的另一端接地；第十九滤波电容C19的一端WIFI芯片的第二十八引脚共同连接到5V电源，第十九滤波电容C19的另一端接地；WIFI芯片的第十引脚连接第三下拉电阻R3的一端，第三下拉电阻R3的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第二十五引脚连接第四下拉电阻R4的一端，第四下拉电阻R4的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第四引脚直接与VDD相连；WIFI芯片的第二十、二十一引脚分别与单片机STM32F103VCT6的第四十七引脚PB10、第四十八引脚PB11相连；
所述的电动推杆控制电路包括两个继电器、两个二极管、两个三极管、两个电阻和两个插接件；
继电器SL1的第一引脚连接到5V电源，继电器SL1的第二引脚连接到第一个二极管SS24A_1的正极和第一个三极管Q1的集电极，第一个二极管SS24A_1的负极连接到5V电源，第一个三极管Q1的发射级接地，第一个三极管Q1的基极连接到第三十五限流电阻R35的一端，第三十五限流电阻R35的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第97引脚PE0，继电器SL1的第三引脚连接到24V电源，继电器SL1的第四引脚接地，继电器SL1的第五引脚连接到插接件DING的第一引脚；继电器SL2的第一引脚连接到5V电源，继电器SL2的第二引脚连接到第二个二极管SS24A_2的正极和第二个三极管Q2的集电极，第二个二极管SS24A_2的负极连接到5V电源，第二个三极管Q2的发射级接地，第二个三极管Q2的基极连接到第三十六限流电阻R36的一端，第三十六限流电阻R36的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第98引脚PE1，继电器SL2的第三引脚连接到24V电源，继电器SL2的第四引脚接地，继电器SL2的第五引脚连接到插接件DING的第二引脚；
所述的电源模块包括5V电源模块和3.3V电源模块；包括稳压芯片、滤波电容、电感、二极管和发光二极管；5V电源模块的稳压芯片型号为LM2596，3.3V电源模块的稳压芯片型号为AMS1117-3.3；
稳压芯片LM2596的第一引脚与24V电源相连；第十二滤波电容C12的正极与24V电源相连，负极接地；稳压芯片LM2596的第三引脚、第五引脚和第六引脚接地；稳压芯片LM2596的第二引脚与第一滤波电感L1的一端相连后接二极管SS54的负极，二极管SS54的正极接地；稳压芯片LM2596的第四引脚、第一滤波电感L1的另一端、第十三滤波电容C13的正极、第七分压电阻R7的一端相连后作为5V电源输出端，第十三滤波电容C13的负极接地；第七分压电阻R7的另一端连接发光二极管POWER的正极，发光二极管POWER的负极接地。
稳压芯片AMA1117-3.3的第一引脚接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第三引脚与第一滤波电容C1的一端、第二滤波电容C2的正极共同连接到输入的5V电源，第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的负极接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第二引脚、第四引脚与第三滤波电容C3的正极、第四滤波电容的一端共同连接到输出的3.3V电源端，第三滤波电容C3的负极、第四滤波电容的另一端接地；
第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的一端共同连接到3.3V电源，第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的另一端共同接地；第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的一端共同连接到3.3V电源，第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的另一端共同接地；
插接件WJ2的第一引脚和第三引脚接地，插接件WJ2的第二引脚和第四引脚连接24V电源；
所述的陀螺仪模块包括陀螺仪和插接座。陀螺仪的型号为MPU6050。
陀螺仪的第一引脚和第八引脚连接到5V电源；陀螺仪的第四引脚和第五引脚接地；陀螺仪的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第80引脚PC12；陀螺仪的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第83引脚PD2；
所述的电机控制电路模块包括三个光耦、十六个电阻、一个电容和两个插接件。光耦型号为TLP281-4和HCPL_0631。
光耦TLP1的第一引脚、第三引脚和第五引脚分别连接第二十二分压流电阻R22、第二十一分压电阻R21和第二十分压电阻R20的一端，分压电阻R22、分压电阻R21和分压电阻R20的另一端连接到5V电源；光耦TLP1的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第85引脚PD4；光耦TLP1的第四引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第86引脚PD5；光耦TLP1的第六引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第87引脚PD6；光耦TLP1的第十二引脚与第二十五上拉电阻R25的一端共同连接到插接座motor1的第十二引脚；光耦TLP1的第十四引脚与第二十四上拉电阻R24的一端共同连接到插接座motor1的第十一引脚；光耦TLP1的第十六引脚与第二十三上拉电阻R23的一端共同连接到插接座motor1的第九引脚；上拉电阻R23、上拉电阻R24和上拉电阻R25的另一端连接到5V电源；光耦TLP1的第十一引脚、第十三引脚和第十五引脚接地；
光耦TLP2的第一引脚、第三引脚和第五引脚分别连接到第三十分压电阻R30、第二十九分压电阻R29和第二十八分压电阻R28的一端，第三十分压电阻R30、分压电阻R29和分压电阻R28的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第88引脚PD7；光耦TLP2的第四引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第55引脚PD8；光耦TLP2的第六引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第56引脚PD9；光耦TLP2的第十二引脚与第三十三上拉电阻R33的一端共同连接到插接座motor2的第十二引脚；光耦TLP2的第十四引脚与第三十二上拉电阻R32的一端共同连接到插接座motor2的第十一引脚；光耦TLP2的第十六引脚与第三十一上拉电阻R31的一端共同连接到插接座motor2的第九引脚；上拉电阻R31、上拉电阻R32和上拉电阻R33的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第十一引脚、第十三引脚和第十五引脚接地；
光耦HCPL_0631的第一引脚连接到第六分压电阻R6的一端；光耦HCPL_0631的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第92引脚PB6；光耦HCPL_0631的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第93引脚PB7；光耦HCPL_0631的第四引脚连接到第五分压电阻R5的一端；分压电阻R5和分压电阻R6的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第五引脚和第十五滤波电容C15的一端接地；光耦HCPL_0631的第八引脚和滤波电容C15的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第六引脚和第九上拉电阻R9的一端共同连接到插接件motor2的第八引脚；光耦HCPL_0631的第七引脚和第八上拉电阻R8的一端共同连接到插接件motor1的第八引脚；上拉电阻R8和上拉电阻R9的另一端连接到5V电源；
插接件motor1的第一引脚接地；插接件motor1的第六引脚连接到5V电源；插接件motor1的第十引脚接地；插接件motor1的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
插接件motor2的第一引脚接地；插接件motor2的第六引脚连接到5V电源；插接件motor2的第十引脚接地；插接件motor2的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
所述的电机电压隔离电路包括一个继电器、一个二极管和一个插接件。继电器的型号为OMIH_SS_124LM。
继电器的第一引脚和二极管的负极共同连接到24V电源；继电器的第二引脚和二极管的正极接地；继电器的第三引脚与插接件WJ1的第二引脚、第四引脚相连；继电器的第四引脚与24V电源相连；插接件的第一引脚和第三引脚接地；
所述的RFID模块接口电路包括一个插接座。
插接座Header8的第一引脚与单片机STM32F103C8T6的第十四引脚PA4相连；插接座Header8的第二引脚与单片机STM32F103C8T6的第十五引脚PA5相连；插接座Header8的第三引脚与单片机STM32F103C8T6的第十七引脚PA7相连；插接座Header8的第四引脚与单片机STM32F103C8T6的第十六引脚PA6相连；插接座Header8的第五引脚悬空；插接座Header8的第六引脚接地；插接座Header8的第七引脚与单片机STM32F103C8T6的第十一引脚PA1相连；插接座Header8的第八引脚与5V电源相连；
所述的蜂鸣器电路模块包括一个蜂鸣器、两个电阻和一个三极管。
单片机STM32F103C8T6的第四十一引脚PB5与第十四限流电阻R14的一端相连，限流电阻R14的另一端与第十五下拉电阻R15的一端、三极管的基极相连；下拉电阻R15的另一端与三极管的发射极接地；三极管的集电极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器的正极与电源VCC相连；
所述的RFID卡片以二维坐标系的排列方式铺设在地面上，卡中存有二维坐标节点的信息，卡上贴有双色组合色块，组合色块为左右结构，如果色块左边为红色，右边为绿色，则红色色块中心与绿色色块中心的连线可以认为是一条有向线段，此时认为该线段与二维坐标的横坐标所成夹角为0度。AGV小车接收到路径数据包并启动，开始前进。当捕捉到组合色块，此时如果车体歪斜则会根据组合色块中心的位置对AGV车体进行纠偏调整，再根据组合色块的组合方式计算出车体的角度，从而判断AGV在场地中的朝向。从芯片会一直扫描车体是否从RFID标签上经过，经过RFID上方会读取标签内数据，从而确定AGV在场地中的位置并传输到主芯片中最后再上传到电脑的上位机软件中，主芯片还不断检测车体周围是否有障碍物，一旦有障碍物就报告到主芯片，并控制AGV停止。主芯片通过WiFi接收路径并控制电机驱动卡，使小车前进后退左转右转，通过陀螺仪来控制车体转动的角度。小车到达指定位置后控制电动推杆将货架顶起或放下。
整套上位机软件是C/S架构，分成两个部分，一是服务端，二是客户端。
服务端是由Java语言编写的路径算法，其步骤如下：
步骤一、启动服务端的bat脚本程序，等待客户端发送坐标数据包；
步骤二、如果收到客户端的坐标数据包，就通过一定的算法规划出相应的路径；
步骤三、将规划好的路径发送给客户端，并重新等待客户端发送数据包。
客户端是由C#语言的WPF技术编写的上位机控制软件，其步骤如下：
步骤一、启动客户端，并加载由XML编写的地图文件，此时客户端的界面上就显示了仓库的地图；
步骤二、启动AGV小车，这时小车将起始点的位置坐标发到客户端，客户端的界面上就显示了小车的起始位置；
步骤三、在客户端的界面上用鼠标单击一格表示起点，双击另一格表示终点，这样就分配好了小车的任务，并将该任务打成一定格式的数据包；
步骤四、将生成好的任务数据包通过socket发送到服务端，等待服务端规划路径并返回值；
步骤五、切换到客户端程序的另一个界面，点击用ListView组件做的下拉列表，选择新建路径1这个选项卡，再选择界面左侧的黄色圆图标，最后依次点击“发送任务”和“启动小车”这两个按钮。此时，小车就会按照收到的路径驱动；
步骤六、小车每经过一个地图上的坐标点，就会将该点的位置坐标上发到客户端程序，客户端的界面上会实时显示小车的位置。
本发明提出了一种新型的导航调度方案，它能够同时调度多辆AGV在仓库中有序运行，每辆AGV之间不会相互干扰，有序的完成自己的任务。与磁导航系统相比，该系统AGV行驶的路径可以更加灵活，与激光导航相比可以避免场地中其他物体干扰而出现导航出错的情况，还可以避免二维码导航系统中因二维码污损不能识别的情况。
附图说明：
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的硬件框图；
图3为本发明的地标示意图；
图4上位机软件流程图；
图5为本发明的5V电源电路图；
图6为本发明的3.3V电源电路图；
图7为本发明主控单片机电路原理图；
图8为发明电动推杆驱动电路图；
图9为发明WIFI模块电路原理图；
图10为发明陀螺仪模块电路原理图；
图11为本发明无刷电机电路原理图；
图12为本发明避障模块电路原理图；
图13为本发明从单片机模块电路原理图；
图14为本发明射频识别模块电路原理图；
具体实施方式：
下面结合附图对本发明更进一步的详细说明。
如图1所示，本设计中的AGV运输车通过路由器与电脑通信，可以满足一台电脑同时控制多辆AGV运行。电脑规划好路径通过WIFI下发到指定编号小车，AGV在运行过程中通过WIFI实时上报当前小车的状态和地理位置坐标,与上位机保持实时同行，一遍进行实时路径规划。
如图2所示，本设计的硬件框图包括主CPU、从CPU、WiFi模块ATK-RM04、电机驱动模块BLDC、摄像头模块OC5647、陀螺仪模块MPU6050、红外开关管E18-D80NK、电动推杆XTL100和射频识别模块rc522。
本设计中的硬件系统框图包括主控芯片STM32F103VCT6和从芯片STM32F103C8T6，从芯片STM32F103C8T6与RFID芯片rc522相连用来读取地面RFID标签中的二维地标信息，然后向主控芯片报告当前位置。主控芯片通过WIFI芯片ATK-RM04与局域网中电脑主机的上位机软件进行通信，主芯片STM32F103VCT6控制电机驱动BLDC电机驱动卡控制电机转动实现小车前进后退转弯等动作，行进中通过摄像头OV5647读取地面双色组合色块的中心点位置进行纠偏，读取双色色块与车体的夹角确定车体的方向。转弯时读取陀螺仪MPU6050的数据控制车体转过一定度数的角度，在运行过程中如果遇到障碍物则红外开关管E18-D80NK会向CPU报告，主控芯片使小车停止运行，等障碍物清除后再运行。车子行驶到指定位置后停车，电动推杆XTL100向上顶起货架，带动货架一起行走到卸货的位置。
如图3所示，仓库地面上铺设RFID标签，标签中数据为二维坐标信息，车体经过RFID标签上方时读取里面数据，从而确定AGV在仓库中的当前位置，RFID标签上贴有红绿双色组合色块，用来确定车体在场地中的朝向和行进时的纠偏。
如图4所示，服务器端程序启动后一直在监听客户端，一旦客户端连上服务端后，客户端就会给服务端发送一组小车起止点的数据包，服务端收到后会通过一定的算法会规划出一条小车的行驶路径，并以同样的方式回传给客户端，由客户端处理。
另一方面，在服务端启动后，客户端再启动。客户端启动之后，先加载xml的地图文件，然后解析xml文件，并在解析后的地图上一直监听鼠标事件。一旦鼠标被触发，就执行鼠标触发事件，得到一组小车的起止点坐标。再打包好发送到服务端。等待服务端规划出小车路径，再接收路径数据包，并将路径数据包解析，最后通过wifi下发到AGV小车上，从而启动小车。
如图5所示，所述的5V电源电路包括一个稳压芯片，一个电感，两个电容，一个二极管和一个发光极管；稳压芯片型号为LM2596；
稳压芯片LM2596的第一引脚与24V电源相连；第十二滤波电容C12的正极与24V电源相连，负极接地；稳压芯片LM2596的第三引脚、第五引脚和第六引脚接地；稳压芯片LM2596的第二引脚与第一滤波电感L1的一端相连后接二极管SS54的负极，二极管SS54的正极接地；稳压芯片LM2596的第四引脚、第一滤波电感L1的另一端、第十三滤波电容C13的正极、第七分压电阻R7的一端相连后作为5V电源电路输出端，第十三滤波电容C13的负极接地；第七分压电阻R7的另一端连接发光二极管POWER的正极，发光二极管POWER的负极接地。
如图6所示，所述的3.3V电源电路包括一个稳压芯片和四个电容；稳压芯片型号为AMS1117-33；
稳压芯片AMA1117-3.3的第一引脚接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第三引脚、第一滤波电容C1的一端、第二滤波电容C2的正极接5V电源电路输出端，第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的负极接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第二引脚、第四引脚与第三滤波电容C3的正极、第四滤波电容的一端相连后作为3.3V电源电路输出端，第三滤波电容C3的负极、第四滤波电容的另一端接地。
如图7所示，所述的单片机模块电路包括单片机，一个晶振，八个电容，一个电阻和一个复位按键；单片机型号为STM32F103VCT6；
单片机STM32F103VCT6的第10、19、20、27、49、74、94、99脚全部接地，第6、11、21、22、28、50、75、100脚全部3.3V电源，第1-5、7-9、15-18、23、24、29-36、38-46、51-54、57-64、67、70、71、73、81、82、84、91、95、96脚悬空；晶振Y1的一端与单片机STM32F103VCT6的第12脚、第一负载电容C10的一端连接，晶振Y1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第13脚、第二负载电容C11的一端连接，第一负载电容C10的另一端与第二负载电容C11的另一端接地；第一上拉电阻R1的一端接3.3V电源，第一上拉电阻R1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第14脚、第十四滤波电容C14的一端、复位按键K1的一端连接，第十四滤波电容C14的另一端和复位按键K1的另一端接地；插接件SWD1的第一引脚与3.3V电源相连，插接件SWD1的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第72引脚PA13，插接件SWD1的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第76引脚PA14，插接件SWD1的第四引脚接地；第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的一端共同连接到3.3V电源，第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的另一端共同接地；
如图8所示，所述的电动推杆控制电路包括两个继电器、两个二极管、两个三极管、两个电阻和一个插接件；
继电器SL1的第一引脚连接到5V电源，继电器SL1的第二引脚连接到第一个二极管SS24A_1的正极和第一个三极管Q1的集电极，第一个二极管SS24A_1的负极连接到5V电源，第一个三极管Q1的发射级接地，第一个三极管Q1的基极连接到第三十五限流电阻R35的一端，第三十五限流电阻R35的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第97引脚PE0，继电器SL1的第三引脚连接到24V电源，继电器SL1的第四引脚接地，继电器SL1的第五引脚连接到插接件DING的第一引脚；继电器SL2的第一引脚连接到5V电源，继电器SL2的第二引脚连接到第二个二极管SS24A_2的正极和第二个三极管Q2的集电极，第二个二极管SS24A_2的负极连接到5V电源，第二个三极管Q2的发射级接地，第二个三极管Q2的基极连接到第三十六限流电阻R36的一端，第三十六限流电阻R36的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第98引脚PE1，继电器SL2的第三引脚连接到24V电源，继电器SL2的第四引脚接地，继电器SL2的第五引脚连接到插接件DING的第二引脚；
如图9所示，所述的WIFI模块电路包括WIFI芯片、三个滤波电容、两个上拉电阻和一个插接件；WIFI芯片型号为HLK-RM04；
第十七滤波电容C17的一端与第十八滤波电容C18的一端、WIFI芯片的第一引脚共同连接到5V电源，第十七滤波电容C17的另一端与第十八滤波电容C18的另一端接地；第十九滤波电容C19的一端WIFI芯片的第二十八引脚共同连接到5V电源，第十九滤波电容C19的另一端接地；WIFI芯片的第十引脚连接第三下拉电阻R3的一端，第三下拉电阻R3的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第二十五引脚连接第四下拉电阻R4的一端，第四下拉电阻R4的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第四引脚直接与VDD相连；WIFI芯片的第二十、二十一引脚分别与单片机STM32F103VCT6的第四十七引脚PB10、第四十八引脚PB11相连；
如图10所示，所述的陀螺仪模块包括陀螺仪；陀螺仪的型号为MPU6050；
陀螺仪的第一引脚和第八引脚连接到5V电源；陀螺仪的第四引脚和第五引脚接地；陀螺仪的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第80引脚PC12；陀螺仪的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第83引脚PD2；陀螺仪的第六第七引脚不接；
如图11所示，所述的电机控制电路模块包括三个光耦、十六个电阻、一个电容和两个插接件。光耦型号为TLP281-4和HCPL_0631；
光耦TLP2的第一引脚、第三引脚和第五引脚分别连接到第三十分压电阻R30、第二十九分压电阻R29和第二十八分压电阻R28的一端，第三十分压电阻R30、分压电阻R29和分压电阻R28的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第88引脚PD7；光耦TLP2的第四引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第55引脚PD8；光耦TLP2的第六引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第56引脚PD9；光耦TLP2的第十二引脚与第三十三上拉电阻R33的一端共同连接到插接座motor2的第十二引脚；光耦TLP2的第十四引脚与第三十二上拉电阻R32的一端共同连接到插接座motor2的第十一引脚；光耦TLP2的第十六引脚与第三十一上拉电阻R31的一端共同连接到插接座motor2的第九引脚；上拉电阻R31、上拉电阻R32和上拉电阻R33的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第十一引脚、第十三引脚和第十五引脚接地；
光耦HCPL_0631的第一引脚连接到第六分压电阻R6的一端；光耦HCPL_0631的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第92引脚PB6；光耦HCPL_0631的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第93引脚PB7；光耦HCPL_0631的第四引脚连接到第五分压电阻R5的一端；分压电阻R5和分压电阻R6的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第五引脚和第十五滤波电容C15的一端接地；光耦HCPL_0631的第八引脚和滤波电容C15的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第六引脚和第九上拉电阻R9的一端共同连接到插接件motor2的第八引脚；光耦HCPL_0631的第七引脚和第八上拉电阻R8的一端共同连接到插接件motor1的第八引脚；上拉电阻R8和上拉电阻R9的另一端连接到5V电源；
插接件motor1的第一引脚接地；插接件motor1的第六引脚连接到5V电源；插接件motor1的第十引脚接地；插接件motor1的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
插接件motor2的第一引脚接地；插接件motor2的第六引脚连接到5V电源；插接件motor2的第十引脚接地；插接件motor2的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
如图12所示，所述的避障模块电路包括一个光耦，六个电阻，一个电容和两个插接件；光耦型号为HCPL_0631；
光耦HCPL_0631的第一引脚与第十分压电阻R10的一端、第十一分压电阻R11的一端相连，分压电阻R10的另一端连接到插接件HX1的第二引脚相连，插接件HX1的第一引脚接24V电源，插接件HX1的第三引脚接地，分压电阻R11的另一端接地；光耦HCPL_0631的第二引脚和第三引脚接地；光耦HCPL_0631的第四引脚与第十二分压电阻R12的一端、第十三分压电阻R13的一端相连，分压电阻R12的另一端连接到插接件HX2的第二引脚相连，插接件HX2的第一引脚接24V电源，插接件HX2的第三引脚接地，分压电阻R13的另一端接地；光耦HCPL_0631的第五引脚与第十六滤波电容C16的一端共同接地，光耦HCPL_0631的第八引脚与滤波电容C16的另一端共同连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第六引脚和第十七上拉电阻R17的一端共同连接到单片机STM32F103VCT6的第66引脚PC9，光耦HCPL_0631的第七引脚和第十六上拉电阻R16的一端共同连接到单片机STM32F103VCT6的第65引脚PC8，电阻R16和电阻R17的另一端共同连接到5V电源；
如图13所示，所述的从单片机模块电路包括单片机，一个晶振，七个电容，三个电阻，一个按键，一个蜂鸣器和一个插接座；单片机型号为STM32F103C8T6；
单片机STM32F103C8T6的第8、20、23、35、44、47、脚全部接地，第9、24、36、48、脚全部3.3V电源，第1-4、18、19、21、22、25-29、32、33、38、39、40、42、43、45、46脚悬空；晶振Y2的一端与单片机STM32F103C8T6的第5脚、第三负载电容C20的一端连接，晶振Y2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第6脚、第四负载电容C2的一端连接，第三负载电容C20的另一端与第四负载电容C2的另一端接地；第二上拉电阻R2的一端接3.3V电源，第二上拉电阻R2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第7脚、第二十六滤波电容C26的一端、复位按键K2的一端连接，第二十六滤波电容C26的另一端和按键K2的另一端接地；插接件SWD2的第二引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第34引脚PA13，插接件SWD2的第三引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第37引脚PA14，插接件SWD2的第四引脚接地；第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的一端共同连接到3.3V电源，第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的另一端共同接地；单片机STM32F103C8T6的第四十一引脚PB5与第十四限流电阻R14的一端相连；限流电阻R14的另一端与第十五下拉电阻R15的一端、三极管的基极相连；下拉电阻R15的另一端与三极管的发射极接地；三极管的集电极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器的正极与电源VCC相连；
如图14所示，所述的射频识别(RFID)模块接口电路包括一个插接座；
插接座Header8的第一引脚与单片机STM32F103C8T6的第十四引脚PA4相连；插接座Header8的第二引脚与单片机STM32F103C8T6的第十五引脚PA5相连；插接座Header8的第三引脚与单片机STM32F103C8T6的第十七引脚PA7相连；插接座Header8的第四引脚与单片机STM32F103C8T6的第十六引脚PA6相连；插接座Header8的第五引脚悬空；插接座Header8的第六引脚接地；插接座Header8的第七引脚与单片机STM32F103C8T6的第十一引脚PA1相连；插接座Header8的第八引脚与5V电源相连；
基于智能视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人群控系统的工作过程如下：在上位机中输入小车要到达的位置，上位机软件计算出从起点到终点的最适合路径然后通过WiFi下发到与路由器连接的AGV中，并启动小车。潜入式AGV运行到货架下面，顶起货架然后托运到取货口，然后取出货物完成一次分拣货物过程。
RFID卡片以二维坐标系的排列方式铺设在地面上，卡中存有二维坐标节点的信息，卡上贴有双色组合色块，组合色块为左右结构，如果色块左边为红色，右边为绿色，则红色色块中心与绿色色块中心的连线可以认为是一条有向线段，此时认为该线段与二维坐标的横坐标所成夹角为0度。AGV小车接收到路径数据包并启动，开始前进。当捕捉到组合色块，此时如果车体歪斜则会根据组合色块中心的位置对AGV车体进行纠偏调整，再根据组合色块的组合方式计算出车体的角度，从而判断AGV在场地中的朝向。从芯片会一直扫描车体是否从RFID标签上经过，经过RFID上方会读取标签内数据，从而确定AGV在场地中的位置并传输到主芯片中最后再上传到电脑的上位机软件中，主芯片还不断检测车体周围是否有障碍物，一旦有障碍物就报告到主芯片，并控制AGV停止。主芯片通过WiFi接收路径并控制电机驱动卡，使小车前进后退左转右转，通过陀螺仪来控制车体转动的角度。小车到达指定位置后控制电动推杆将货架顶起或放下。
Claims (2)
1.基于视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人群控系统，包括两块CPU模块、WIFI通信模块、电机控制、摄像头模块、RFID模块、电动推杆模块、陀螺仪模块、避障模块、电源模块和RFID卡片；
其特征在于：所述的CPU模块电路包括单片机模块电路、单片机晶振电路、单片机复位电路、单片机程序下载接口和芯片串口连接电路；其中单片机的型号为STM32F103VCT6和STM32F103C8T6；
所述的单片机模块电路包括单片机STM32F103VCT6和STM32F103C8T6；单片机STM32F103VCT6的第10、19、20、27、49、74、94、99脚全部接地，第6、11、21、22、28、50、75、100脚全部3.3V电源，第1-5、7-9、15-18、23、24、29-36、38-46、51-54、57-64、67、70、71、73、81、82、84、91、95、96脚悬空；单片机STM32F103C8T6的第8、20、23、35、44、47、脚全部接地，第9、24、36、48、脚全部3.3V电源，第1-4、18、19、21、22、25-29、32、33、38、39、40、42、43、45、46脚悬空；
所述的单片机晶振电路包括两个8MHz的晶振和4个负载电容；第一个晶振Y1的一端与单片机STM32F103VCT6的第12脚、第一负载电容C10的一端连接，第一个晶振Y1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第13脚、第二负载电容C1的一端连接，第一负载电容C10的另一端与第二负载电容C1的另一端接地；第二个晶振Y2的一端与单片机STM32F103C8T6的第5脚、第三负载电容C20的一端连接，第二个晶振Y2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第6脚、第四负载电容C2的一端连接，第三负载电容C20的另一端与第四负载电容C2的另一端接地；
所述的单片机复位电路包括两个电阻、两个滤波电容和两个按键；第一上拉电阻R1的一端接3.3V电源，第一上拉电阻R1的另一端与单片机STM32F103VCT6的第14脚、第十四滤波电容C14的一端、复位按键K1的一端连接，第十四滤波电容C14的另一端和复位按键K1的另一端接地；第二上拉电阻R2的一端接3.3V电源，第二上拉电阻R2的另一端与单片机STM32F103C8T6的第7脚、第二十六滤波电容C26的一端、复位按键K2的一端连接，第二十六滤波电容C26的另一端和复位按键K2的另一端接地；
所述的单片机程序下载接口为插接件SWD1和插接件SWD2；插接件SWD1的第一引脚与3.3V电源相连，插接件SWD1的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第72引脚PA13，插接件SWD1的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第76引脚PA14，插接件SWD1的第四引脚接地；插接件SWD2的第一引脚与3.3V电源相连，插接件SWD2的第二引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第34引脚PA13，插接件SWD2的第三引脚连接到单片机STM32F103C8T6的第37引脚PA14，插接件SWD2的第四引脚接地；
所述的单片机串口接口为插接件UART4；插接件UART4的第一引脚接地，插接件UART4的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第79引脚PC11和单片机STM32F103C8T6的第30引脚PA9，插接件UART4的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第78引脚PC10和单片机STM32F103C8T6的第31引脚PA10,插接件UART4的第四引脚连接到5V电源；
所述的摄像头模块电路包括摄像头模块、1个插接件P1；其中摄像头模块通过接口直接连接到插接件；插接件P1的第一引脚与单片机STM32F103VCT6的第六十八引脚PA9相连，第二引脚连接到5V电源，第四引脚与单片机STM32F103VCT6的第六十九引脚PA10相连，第六引脚接地；
所述的WIFI模块电路包括WIFI芯片、三个滤波电容、两个下拉电阻和一个插接件；WIFI芯片型号为HLK-RM04；
第十七滤波电容C17的一端与第十八滤波电容C18的一端、WIFI芯片的第一引脚共同连接到5V电源，第十七滤波电容C17的另一端与第十八滤波电容C18的另一端接地；第十九滤波电容C19的一端WIFI芯片的第二十八引脚共同连接到5V电源，第十九滤波电容C19的另一端接地；WIFI芯片的第十引脚连接第三下拉电阻R3的一端，第三下拉电阻R3的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第二十五引脚连接第四下拉电阻R4的一端，第四下拉电阻R4的另一端连接到VDD；WIFI芯片的第四引脚直接与VDD相连；WIFI芯片的第二十、二十一引脚分别与单片机STM32F103VCT6的第四十七引脚PB10、第四十八引脚PB11相连；
所述的电动推杆控制电路包括两个继电器、两个二极管、两个三极管、两个电阻和两个插接件；
继电器SL1的第一引脚连接到5V电源，继电器SL1的第二引脚连接到第一个二极管SS24A_1的正极和第一个三极管Q1的集电极，第一个二极管SS24A_1的负极连接到5V电源，第一个三极管Q1的发射级接地，第一个三极管Q1的基极连接到第三十五限流电阻R35的一端，第三十五限流电阻R35的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第97引脚PE0，继电器SL1的第三引脚连接到24V电源，继电器SL1的第四引脚接地，继电器SL1的第五引脚连接到插接件DING的第一引脚；继电器SL2的第一引脚连接到5V电源，继电器SL2的第二引脚连接到第二个二极管SS24A_2的正极和第二个三极管Q2的集电极，第二个二极管SS24A_2的负极连接到5V电源，第二个三极管Q2的发射级接地，第二个三极管Q2的基极连接到第三十六限流电阻R36的一端，第三十六限流电阻R36的另一端连接到单片机STM32F103VCT6的第98引脚PE1，继电器SL2的第三引脚连接到24V电源，继电器SL2的第四引脚接地，继电器SL2的第五引脚连接到插接件DING的第二引脚；
所述的电源模块包括5V电源模块和3.3V电源模块；包括稳压芯片、滤波电容、电感、二极管和发光二极管；5V电源模块的稳压芯片型号为LM2596，3.3V电源模块的稳压芯片型号为AMS1117-3.3；
稳压芯片LM2596的第一引脚与24V电源相连；第十二滤波电容C12的正极与24V电源相连，负极接地；稳压芯片LM2596的第三引脚、第五引脚和第六引脚接地；稳压芯片LM2596的第二引脚与第一滤波电感L1的一端相连后接二极管SS54的负极，二极管SS54的正极接地；稳压芯片LM2596的第四引脚、第一滤波电感L1的另一端、第十三滤波电容C13的正极、第七分压电阻R7的一端相连后作为5V电源输出端，第十三滤波电容C13的负极接地；第七分压电阻R7的另一端连接发光二极管POWER的正极，发光二极管POWER的负极接地；
稳压芯片AMA1117-3.3的第一引脚接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第三引脚与第一滤波电容C1的一端、第二滤波电容C2的正极共同连接到输入的5V电源，第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的负极接地；稳压芯片AMA1117-3.3的第二引脚、第四引脚与第三滤波电容C3的正极、第四滤波电容的一端共同连接到输出的3.3V电源端，第三滤波电容C3的负极、第四滤波电容的另一端接地；
第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的一端共同连接到3.3V电源，第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9的另一端共同接地；第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的一端共同连接到3.3V电源，第二十二滤波电容C22、第二十三滤波电容C23、第二十四滤波电容C24和第二十五滤波电容C25的另一端共同接地；
插接件WJ2的第一引脚和第三引脚接地，插接件WJ2的第二引脚和第四引脚连接24V电源；
所述的陀螺仪模块包括陀螺仪和插接座；陀螺仪的型号为MPU6050；
陀螺仪的第一引脚和第八引脚连接到5V电源；陀螺仪的第四引脚和第五引脚接地；陀螺仪的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第80引脚PC12；陀螺仪的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第83引脚PD2；
所述的电机控制电路模块包括三个光耦、十六个电阻、一个电容和两个插接件；光耦型号为TLP281-4和HCPL_0631；
光耦TLP1的第一引脚、第三引脚和第五引脚分别连接第二十二分压流电阻R22、第二十一分压电阻R21和第二十分压电阻R20的一端，分压电阻R22、分压电阻R21和分压电阻R20的另一端连接到5V电源；光耦TLP1的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第85引脚PD4；光耦TLP1的第四引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第86引脚PD5；光耦TLP1的第六引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第87引脚PD6；光耦TLP1的第十二引脚与第二十五上拉电阻R25的一端共同连接到插接座motor1的第十二引脚；光耦TLP1的第十四引脚与第二十四上拉电阻R24的一端共同连接到插接座motor1的第十一引脚；光耦TLP1的第十六引脚与第二十三上拉电阻R23的一端共同连接到插接座motor1的第九引脚；上拉电阻R23、上拉电阻R24和上拉电阻R25的另一端连接到5V电源；光耦TLP1的第十一引脚、第十三引脚和第十五引脚接地；
光耦TLP2的第一引脚、第三引脚和第五引脚分别连接到第三十分压电阻R30、第二十九分压电阻R29和第二十八分压电阻R28的一端，第三十分压电阻R30、分压电阻R29和分压电阻R28的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第88引脚PD7；光耦TLP2的第四引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第55引脚PD8；光耦TLP2的第六引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第56引脚PD9；光耦TLP2的第十二引脚与第三十三上拉电阻R33的一端共同连接到插接座motor2的第十二引脚；光耦TLP2的第十四引脚与第三十二上拉电阻R32的一端共同连接到插接座motor2的第十一引脚；光耦TLP2的第十六引脚与第三十一上拉电阻R31的一端共同连接到插接座motor2的第九引脚；上拉电阻R31、上拉电阻R32和上拉电阻R33的另一端连接到5V电源；光耦TLP2的第十一引脚、第十三引脚和第十五引脚接地；
光耦HCPL_0631的第一引脚连接到第六分压电阻R6的一端；光耦HCPL_0631的第二引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第92引脚PB6；光耦HCPL_0631的第三引脚连接到单片机STM32F103VCT6的第93引脚PB7；光耦HCPL_0631的第四引脚连接到第五分压电阻R5的一端；分压电阻R5和分压电阻R6的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第五引脚和第十五滤波电容C15的一端接地；光耦HCPL_0631的第八引脚和滤波电容C15的另一端连接到5V电源；光耦HCPL_0631的第六引脚和第九上拉电阻R9的一端共同连接到插接件motor2的第八引脚；光耦HCPL_0631的第七引脚和第八上拉电阻R8的一端共同连接到插接件motor1的第八引脚；上拉电阻R8和上拉电阻R9的另一端连接到5V电源；
插接件motor1的第一引脚接地；插接件motor1的第六引脚连接到5V电源；插接件motor1的第十引脚接地；插接件motor1的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
插接件motor2的第一引脚接地；插接件motor2的第六引脚连接到5V电源；插接件motor2的第十引脚接地；插接件motor2的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第七引脚悬空；
所述的电机电压隔离电路包括一个继电器、一个二极管和一个插接件；继电器的型号为OMIH_SS_124LM；
继电器的第一引脚和二极管的负极共同连接到24V电源；继电器的第二引脚和二极管的正极接地；继电器的第三引脚与插接件WJ1的第二引脚、第四引脚相连；继电器的第四引脚与24V电源相连；插接件的第一引脚和第三引脚接地；
所述的RFID模块接口电路包括一个插接座；
插接座Header8的第一引脚与单片机STM32F103C8T6的第十四引脚PA4相连；插接座Header8的第二引脚与单片机STM32F103C8T6的第十五引脚PA5相连；插接座Header8的第三引脚与单片机STM32F103C8T6的第十七引脚PA7相连；插接座Header8的第四引脚与单片机STM32F103C8T6的第十六引脚PA6相连；插接座Header8的第五引脚悬空；插接座Header8的第六引脚接地；插接座Header8的第七引脚与单片机STM32F103C8T6的第十一引脚PA1相连；插接座Header8的第八引脚与5V电源相连；
所述的RFID卡片以二维坐标系的排列方式铺设在地面上，卡中存有二维坐标节点的信息，卡上贴有双色组合色块，组合色块为左右结构。
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导与RFID导航的仓储物流机器人群控系统，其特征在于：包括蜂鸣器电路模块，蜂鸣器电路模块包括一个蜂鸣器、两个电阻和一个三极管；
单片机STM32F103C8T6的第四十一引脚PB5与第十四限流电阻R14的一端相连，限流电阻R14的另一端与第十五下拉电阻R15的一端、三极管的基极相连；下拉电阻R15的另一端与三极管的发射极接地；三极管的集电极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器的正极与电源VCC相连。
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