CN108267139A - 一种agv小车的定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV小车的定位装置及定位方法，包括AGV小车行走轨迹设定装置以及分别设置在AGV小车上的微控制器和光流传感器；AGV小车行走轨迹设定装置通过无线通信模块连接AGV小车上的微控制器；AGV小车上的光流传感器和其上的微控制器连接，AGV小车上的微控制器连接AGV小车的行走控制机构，用于根据AGV小车行走轨迹得出AGV小车需要行走的位移量，并且用于对光流传感器检测的AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，根据比较结果调节AGV小车左右轮的行走速度。本发明可以大大提高AGV小车的行径精度，从而提高AGV小车的分拣效率。

Description

一种AGV小车的定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉属于导航定位技术领域，特别涉及一种AGV小车(Automated GuidedVehicle，自动导引运输车)的定位装置及定位方法。

背景技术

在如今的快速发展的社会中，随着经济的快速发展，人们对于生活的质量有着越来越高的追求，从而带动了各种高科技产品的发展，机器人的快速发展已经成为了一个经典标志。机器人可以是多种多样，可以作为玩具，也可以投入到生产线中，提高生产线的效率。发展到如今，我们到处都可以见到机器人的身影。

机器人作为现代化的一个标志，已经是彻彻底底地融入到人类生活中，机器人的价值充分地体现在了生产线当中，给商家带来了高额的利润。面对这种趋势，如今的国内外都普遍开展机器人科普活动，为的就是培养更多的人才。全国高校也是基本有着完整的教学体系，对推动高校的科研实力和科技创新起到了巨大的作用。

在众多的机器人当中，从无人机到移动机器人，无一例外地推动着生产线的发展。而如今机电产品中的AGV小车已经成为了市面上的热门产品，现在市面上的AGV小车大都通过识别二维码后自主行径，涉及到用其它方式导航小车时，精度问题便会暴露出来，一方面受环境因素的干扰和电子元件的局限性，导致无线通讯可能会出现中断现象，另一方面也是导航自身的工作压力太大，以至于导航精度不准。针对这种问题，就有必要改善AGV小车的行径精度，从而提高AGV小车的分拣效率。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种AGV小车的定位装置，该定位装置可以大大提高AGV小车的行径精度，从而提高AGV小车的分拣效率。

本发明的第二目的在于提供一种上述AGV小车的定位装置实现的定位方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种AGV小车的定位装置，包括AGV小车行走轨迹设定装置以及分别设置在AGV小车上的微控制器和光流传感器；

所述AGV小车行走轨迹设定装置通过无线通信模块连接AGV小车上的微控制器，用于设定各AGV小车的行走轨迹，并且发送给微控制器；

所述AGV小车上的光流传感器和其上的微控制器连接，用于检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；

所述AGV小车上的微控制器连接AGV小车的行走控制机构，用于根据AGV小车行走轨迹得出AGV小车需要行走的位移量，并且用于对AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，根据比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

优选的，所述AGV小车行走轨迹设定装置为kinect仪。

优选的，所述微控制器为单片机。

优选的，所述AGV小车行走轨迹设定装置通过WIFI通信模块或蓝牙模块连接微控制器。

优选的，所述光流传感器设置在AGV小车的底盘上；

在AGV小车上处于光流传感器旁边设置有与微控器连接的LED灯。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于上述AGV小车的定位装置实现的AGV小车的定位方法，步骤如下：

步骤S1、AGV小车行走轨迹设定装置设定AGV小车的行走轨迹，并且发送到对应AGV小车上的微控制器；

步骤S2、AGV小车上的微控制器通过AGV小车的行走轨迹获取到AGV小车需要行走的位移量；同时AGV小车上的光流传感器检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；

步骤S3、AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，然后根据两者比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

优选的，所述步骤S3中，AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，得到两者比较结果D为：

D＝(AGV小车实际位移量-AGV小车需要行走的位移量)/AGV小车实际位移量；

所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

更进一步的，所述步骤S3中，当两者比较结果D大于1％时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

优选的，所述步骤S3中，在XY坐标系中，AGV小车设定的行走轨迹包括平行于X轴方向和平行Y轴方向；

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于X轴方向，则所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，若获取到AGV小车在Y方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在Y方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，使得AGV小车在Y方向上位移量变为零；

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于Y轴方向，则所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，若获取到AGV小车在X方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在X方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，使得AGV小车在X方向上位移量变为零。

更进一步的，所述步骤S3中，所述步骤S2中，AGV小车上的光流传感器检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量的具体过程如下：

当AGV小车行走时，光流传感器与地面之间发生相对移动，光流传感器内部的图像采集系统采集图片，然后由其内部的数字信号处理芯片DSP进行分析，提取出每张图片的特征元素，通过比较这些特征元素的位置变化计算出AGV小车各方向上的位移量，同时根据AGV小车各方向上的位移量计算出AGV小车实际位移量，并且将AGV小车各方向上的位移量和AGV小车实际位移量传送给微控制器；其中AGV小车各方向上的位移量指的是AGV小车在X方向上的位移量和AGV小车在Y方向上的位移量；

AGV小车实际位移量为：

ΔX_real为AGV小车实际位移量，ΔX为AGV小车在X方向上的位移量，ΔY为AGV小车在Y方向上的位移量ΔY。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明AGV小车的定位装置包括AGV小车行走轨迹设定装置以及分别设置在AGV小车上的微控制器和光流传感器；其中AGV小车行走轨迹设定装置通过无线通信模块连接设置在AGV小车上的微控制器，AGV小车上的光流传感器和其上的微控制器连接，AGV小车上的微控制器连接AGV小车的行走控制机构，在本发明中，由AGV小车行走轨迹设定装置设定AGV小车的行走轨迹，并且发送到对应AGV小车上的微控制器中，同时AGV小车通过其上的光流传感器检测实际位移量，微控制器根据AGV小车的行走轨迹获知AGV小车需要行走的位移量，对AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，根据比较结果调节AGV小车左右轮的行走速度，从而使得AGV小车在行走过程中尽可能大的按照设定的行走轨迹进行行走，相比现有技术中直接采用导航仪进行导航的情况，本发明能够大大提高AGV小车的行径精度，使得AGV小车在行走过程中跑偏问题得到有效解决，提高了AGV小车的分拣效率，并且具有结构简单以及实现成本低的优点。另外本发明中采用光流传感器能够更加准确的获取到AGV小车的运动情况，从而检测到AGV小车更加准确的实际位移量，为AGV小车的准确定位提供了进一步的保障。

(2)在本发明AGV小车的定位装置中，AGV小车行走轨迹设定装置可以使用kinect仪，其中一个kinect仪可以为多部AGV小车设定行走轨迹，本发明微控制器根据kinect仪设定的AGV小车行走轨迹以及根据光流传感器检测的AGV小车实际位移量，能够避免单独采用kinect仪对多部AGV小车进行导航导致导航压力过大，而使得导航定位精度不准的情况。

(3)在本发明AGV小车的定位装置中，AGV小车上处于光流传感器旁边设置有与微控制器连接的LED灯，通过LED灯为光流传感器提供足够的光源，使得光流传感器的工作精度更高。

(4)在本发明AGV小车的定位方法中，当AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较后得到的两者比较结果D大于1％时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度，因此本发明能够使得AGV小车在偏离设定行走轨迹很小的情况下即可得到调节恢复。

附图说明

图1是本发明AGV小车的定位装置结构框图。

图2是本发明AGV小车的定位方法流程图。

图3是本发明AGV小车的定位装置中光流传感器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种AGV小车的定位装置，如图1所示，包括AGV小车行走轨迹设定装置以及分别设置在AGV小车上的微控制器和光流传感器；

在本实施例中，AGV小车行走轨迹设定装置通过无线通信模块连接AGV小车上的微控制器，用于设定各AGV小车的行走轨迹，并且发送给微控制器；在本实施例中AGV小车行走轨迹设定装置可以采用kinect仪，其中一个kinect仪可以为同时分拣系统中的多部AGV小车设定行走轨迹，即多部AGV小车可以供应一个kinect仪。在本实施例中，微控制器与AGV小车行走轨迹设定装置之间连接的无线通信模块可以为WIFI通信模块，当然也可以选用蓝牙模块。

在本实施例中，AGV小车上的光流传感器和其上的微控制器连接，用于检测AGV小车各方向上的位移量和AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；在本实施例中光流传感器的型号为ADNS3080的芯片，光流传感器在工作过程中，其内部的IAS图像采集系统以一定的周期不断采集图片，其中DSP数字信号出来芯片会对获取到的这些图片进行分析，提取每张图片的特征元素，通过比较这些特征元素的位置变化能够获取到光流传感器所在AGV小车的各方向上的位移量和实际位移量，其中本实施例中，AGV小车的实际位移量由AGV小车在X方向上的位移量ΔX和Y方向上的位移量ΔY进行平方差计算后得到，即AGV小车的实际位移量ΔX_real为：

在本实施例中，AGV小车上的微控制器连接AGV小车的行走控制机构，用于根据AGV小车行走轨迹得出AGV小车需要行走的位移量，并且用于对AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，根据比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度，从而矫正AGV小车的位置。

在本实施例中，微控制器可以为单片机，单片机可以采用stm32F103芯片。

在本实施例中，光流传感器设置在AGV小车的底盘上，并且在AGV小车上处于光流传感器旁边设置有与微控制器连接的LED灯，通过LED灯为光流传感器提供充足的光源。

本实施例还公开一种上述AGV小车的定位装置实现的AGV小车的定位方法，如图2所示，步骤如下：

步骤S1、AGV小车行走轨迹设定装置设定AGV小车的行走轨迹，并且发送到对应AGV小车上的微控制器；本实施例中，在XY坐标系下，AGV小车设定的行走轨迹包括平行于X轴方向和平行Y轴方向，即AGV小车行走线路为直线，并且相邻的两条线路是相互垂直的。在本实施例中由kinect仪设定AGV小车的行走轨迹。

步骤S2、AGV小车上的微控制器通过AGV小车的行走轨迹获取到AGV小车需要行走的位移量；同时AGV小车上的光流传感器检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；

步骤S3、AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，然后根据两者比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。在本实施例中，AGV小车上的微控制器每秒钟针对AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较一次。

其中，在上述步骤S3中，AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，得到两者比较结果D为：

D＝(AGV小车实际位移量-AGV小车需要行走的位移量)/AGV小车实际位移量；

在上述步骤S3中，判断两者比较结果D是否大于一定值，若两者比较结果D大于一定值时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。在本实施例中，当两者比较结果D大于1％时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。具体如下：

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于X轴方向，则当两者比较结果D大于1％时，若获取到AGV小车在Y方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在Y方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，直到AGV小车在Y方向上位移量变为零；其中，在XY坐标系中，当AGV小车沿X轴正方向进行行走时，若获取到AGV小车Y方向上位移量ΔY为正的，则表示到AGV小车向上偏移，即向AGV小车左侧偏移，此时微控制器控制AGV小车左轮速度大于右轮速度，使得AGV小车向右侧行走，直到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为零；若获取到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为负的，则表示到AGV小车向下偏移，即向AGV小车右侧偏移，此时微控制器控制AGV小车右轮速度大于左轮速度，使得AGV小车向左侧行走，直到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为零。当AGV小车沿X轴负方向进行行走时，若获取到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为正的，则表示到AGV小车向上偏移，即向AGV小车右侧偏移，此时微控制器控制AGV小车右轮速度大于左轮速度，使得AGV小车向左侧行走，直到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为零；若获取到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为负的，则表示到AGV小车向下偏移，即向AGV小车左侧偏移，此时微控制器控制AGV小车左轮速度大于右轮速度，使得AGV小车向右侧行走，直到AGV小车在Y方向上位移量ΔY为零。

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于Y轴方向，则当两者比较结果D大于1％时，若获取到AGV小车在X方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在X方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，直到AGV小车在X方向上位移量变为零。其中，在XY坐标系中，当AGV小车沿Y轴正方向进行行走时，若获取到AGV小车在X方向上位移量ΔX为正的，则表示到AGV小车向右偏移，此时微控制器控制AGV小车右轮速度大于左轮速度，使得AGV小车向左侧行走，直到AGV小车在X方向上位移量ΔX为零；若获取到AGV小车在X方向上位移量ΔX为负的，则表示到AGV小车向左偏移，此时微控制器控制AGV小车左轮速度大于右轮速度，使得AGV小车向右侧行走，直到AGV小车在X方向上位移量ΔX为零。当AGV小车沿Y轴负方向进行行走时，若获取到AGV小车在X方向上位移量ΔX为正的，则表示到AGV小车向左偏移，此时微控制器控制AGV小车左轮速度大于右轮速度，使得AGV小车向右侧行走，直到AGV小车在X方向上位移量ΔX为零；若获取到AGV小车在X方向上位移量ΔX为负的，则表示到AGV小车向右偏移，此时微控制器控制AGV小车右轮速度大于左轮速度，使得AGV小车向左侧行走，直到AGV小车在X方向上位移量ΔX为零。

在本实施例中，AGV小车上的光流传感器检测AGV小车实际位移量以及AGV小车各方向上的位移量的具体过程如下：

当AGV小车行走时，如图3所示，光流传感器与地面之间发生相对移动，光流传感器内部的图像采集系统IAS以一定的周期采集图片，然后由其内部的数字信号处理芯片DSP进行分析，提取出每张图片的特征元素，通过比较这些特征元素的位置变化计算出AGV小车各方向上的位移量，同时根据AGV小车各方向上的位移量计算出AGV小车实际位移量，并且将AGV小车各方向上的位移量和AGV小车实际位移量传送给微控制器。在本实施例中，AGV小车各方向上的位移量指的是AGV小车在X方向上的位移量和AGV小车在Y方向上的位移量；

其中本实施例中，AGV小车的实际位移量ΔX_real由AGV小车在X方向上的位移量ΔX和在Y方向上的位移量ΔY计算得到：

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AGV小车的定位装置，其特征在于，包括AGV小车行走轨迹设定装置以及分别设置在AGV小车上的微控制器和光流传感器；

所述AGV小车行走轨迹设定装置通过无线通信模块连接AGV小车上的微控制器，用于设定各AGV小车的行走轨迹，并且发送给微控制器；

所述AGV小车上的光流传感器和其上的微控制器连接，用于检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；

所述AGV小车上的微控制器连接AGV小车的行走控制机构，用于根据AGV小车行走轨迹得出AGV小车需要行走的位移量，并且用于对AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，根据比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

2.根据权利要求1所述的AGV小车的定位装置，其特征在于，所述AGV小车行走轨迹设定装置为kinect仪。

3.根据权利要求1所述的AGV小车的定位装置，其特征在于，所述微控制器为单片机。

4.根据权利要求1所述的AGV小车的定位装置，其特征在于，所述AGV小车行走轨迹设定装置通过WIFI通信模块或蓝牙模块连接微控制器。

5.根据权利要求1所述的AGV小车的定位装置，其特征在于，所述光流传感器设置在AGV小车的底盘上；

在AGV小车上处于光流传感器旁边设置有与微控器连接的LED灯。

6.一种基于权利要求1所述的AGV小车的定位装置实现的AGV小车的定位方法，其特征在于，步骤如下：

步骤S1、AGV小车行走轨迹设定装置设定AGV小车的行走轨迹，并且发送到对应AGV小车上的微控制器；

步骤S2、AGV小车上的微控制器通过AGV小车的行走轨迹获取到AGV小车需要行走的位移量；同时AGV小车上的光流传感器检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量，并且发送给微控制器；

步骤S3、AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，然后根据两者比较结果以及AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

7.根据权利要求6所述的AGV小车的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，AGV小车上的微控制器将AGV小车实际位移量和AGV小车需要行走的位移量进行比较，得到两者比较结果D为：

D＝(AGV小车实际位移量-AGV小车需要行走的位移量)/AGV小车实际位移量；

所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

8.根据权利要求7所述的AGV小车的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，当两者比较结果D大于1％时，则AGV小车上的微控制器根据AGV小车各方向上的位移量调节AGV小车左右轮的行走速度。

9.根据权利要求7所述的AGV小车的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，在XY坐标系中，AGV小车设定的行走轨迹包括平行于X轴方向和平行Y轴方向；

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于X轴方向，则所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，若获取到AGV小车在Y方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在Y方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，使得AGV小车在Y方向上位移量变为零；

若根据AGV小车设定的行走轨迹，获取到AGV小车当前行走方向为平行于Y轴方向，则所述步骤S3中，当两者比较结果D大于一定值时，若获取到AGV小车在X方向上位移量为非零，则根据AGV小车当前行车方向以及AGV小车在X方向上位移量调节AGV小车左轮的速度大于右轮的速度或右轮的速度大于左轮的速度，使得AGV小车在X方向上位移量变为零。

10.根据权利要求9所述的AGV小车的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述步骤S2中，AGV小车上的光流传感器检测AGV小车各方向上的位移量以及AGV小车实际位移量的具体过程如下：

当AGV小车行走时，光流传感器与地面之间发生相对移动，光流传感器内部的图像采集系统采集图片，然后由其内部的数字信号处理芯片DSP进行分析，提取出每张图片的特征元素，通过比较这些特征元素的位置变化计算出AGV小车各方向上的位移量，同时根据AGV小车各方向上的位移量计算出AGV小车实际位移量，并且将AGV小车各方向上的位移量和AGV小车实际位移量传送给微控制器；其中AGV小车各方向上的位移量指的是AGV小车在X方向上的位移量和AGV小车在Y方向上的位移量；

AGV小车实际位移量为：

ΔX_real为AGV小车实际位移量，ΔX为AGV小车在X方向上的位移量，ΔY为AGV小车在Y方向上的位移量ΔY。