CN108388245A - 一种agv小车室内定位导航系统及其控制方法 - Google Patents

一种agv小车室内定位导航系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种AGV小车室内定位导航系统及其控制方法，包括：黑线网格模块，为n×n的黑线网格，每个网格的节点处设有二维码，每个二维码设有位置信息；至少一个AGV小车，包括用于移动的驱动器、用于识别黑线网格的黑线循迹传感器、用于读取当前节点的二维码信息的二维码识别模块、控制模块，该控制模块设定初始位置到目标位置的移动路径；中央监控调度系统，建立二维码信息数据库，通过无线通信模块与所有AGV小车通信，统筹规划AGV小车的移动路径。本发明的有益效果是实时灵活地调整行走路径，实时精确定位，定位导航精度需达到厘米级或更高，且系统简单可靠，响应速度快，抗干扰能力强，成本低。

Description

一种AGV小车室内定位导航系统及其控制方法
技术领域
本发明属于一种室内导航技术领域，特别是涉及一种AGV小车室内定位导航系统及其控制方法。
背景技术
目前国内外AGV小车1室内定位技术主要包括以下几种：一、以激光雷达为代表的利用测距传感器配合slam算法构建场景地图的方式进行室内定位和导航，这种方法一方面处理算法复杂，计算量受环境干扰严重，定位误差均在数米量级，而激光雷达虽然定位精度可以达到厘米级，但是成本极高；二、以WIFI功率扫描为代表的利用无线功率测量实现移动无线标签定位，这种方式需要事先在定位场景布设多个信号接收点，在定位目标上架设信号发射标签，成本也较高，误差也在半米左右，且信号覆盖空间有限；三、以地磁测量为代表的建筑物金属结构测量室内定位技术，这种技术定位误差很大，且测量结果很不稳定，也容易受环境干扰；四、基于机器视觉为代表的图像识别定位技术，这种技术计算量很大，响应速度慢，容易出现误处理，容易受环境光照强度干扰；五、基于惯性导航室内定位技术，这种技术起始阶段定位精度很高，但是累计误差难以消除，长时间定位累计误差将达到很高的水平。六、基于以上多种定位技术的多传感器数据融合技术实现室内定位，虽然效果上比单一技术效果要好，但是增加了数据处理的复杂程度，定位精度也难以达到厘米级的精度。目前室内AGV小车1的导航主要由黑线识别导航技术、电感传感器导航技术、摄像头图像识别导航技术等，这些技术均能实现AGV小车1的较精确地（厘米级精度）沿预定路径行驶，但是这些技术均不能提供AGV小车1当前的定位位置，也难以适应实时调整行驶路线的要求。对于一些大多数的AGV小车1应用场合，比如车间内的物流运输、仓库物流搬运以及物流分拣等场景中，要求AGV必须具备能按任务需求实时灵活地调整行走路径，实时精确定位，定位导航精度需达到厘米级或更高，且系统简单可靠，响应速度快，抗干扰能力强，成本低等特点，目前还难以找到能较完美地满足这类要求的AGV小车1室内定位导航技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种AGV小车室内定位导航系统及其控制方法，实时灵活地调整行走路径，实时精确定位，定位导航精度需达到厘米级或更高，且系统简单可靠，响应速度快，抗干扰能力强，成本低。
一种AGV小车室内定位导航系统，包括：
黑线网格模块，为n×n的黑线网格，每个网格的节点处设有二维码，每个二维码设有位置信息；
至少一个AGV小车，包括用于移动的驱动器、用于识别黑线网格的黑线循迹传感器、用于读取当前节点的二维码信息的二维码识别模块、控制模块，该控制模块设定初始位置到目标位置的移动路径；
中央监控调度系统，建立二维码信息数据库，通过无线通信模块与所有AGV小车通信，统筹规划AGV小车的移动路径。
所述二维码信息数据库包含二维码信息、黑线网格模块的节点位置信息和每个二维码之间的行走路线。
所述AGV小车，包括AGV小车车架，AGV小车车架内部设有锂电池、驱动器、控制电路板，控制电路板上方连接无线通信模块。
所述驱动器为双路无刷直流电机驱动器，其设有左无刷直流电机驱动器和右无刷直流电机驱动器，分别驱动AGV小车左右对称设置的驱动轮。
所述AGV小车设有用于补光和适应黑灯操作的补光灯。
所述AGV小车车架前方设有黑线循迹传感器和二维码识别模块，黑线循迹传感器和二维码识别模块镜头朝向地面。
所述二维码为网络液晶屏，通过液晶屏远程动态设置或更新二维码。
所述二维码可采用直接打印，使用时黏贴设置。
一种AGV小车室内定位导航系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一：在室内制作n×n的黑线网格，每个网格的节点处设有二维码，每个二维码设有位置信息；
步骤二：在中央监控调度系统的二维码信息数据库中储存二维码信息、节点位置信息和每个二维码之间的移动路线；
步骤三：在AGV小车的控制模块中设定每个二维码之间的行走路线；
步骤三：在中央监控调度系统中预设好起始位置和目标位置，开始导航，中央监控调度系统通过无线通信模块将起始位置和目标位置传递给AGV小车，AGV小车读取控制模块相对应的二维码的移动路径；
步骤四：至少一个AGV小车通过驱动器和黑线循迹传感器准确到达移动路径对应的下一个节点，二维码识别模块扫描节点上的二维码，将二维码信息传递给中央监控调度系统，中央监控调度系统读取二维码信息数据库相对应的二维码的移动路径，并排除交叉路径，再通过无线通信模块将各个移动路径传递给相对应的AGV小车，经过多次扫描，AGV小车到达目标地址，完成室内导航。
本发明具有的有益效果，实时灵活地调整行走路径，实时精确定位，定位导航精度需达到厘米级或更高，且系统简单可靠，响应速度快，抗干扰能力强，成本低等特点。
附图说明
图1为AGV小车机械结构侧视图。
图2为AGV小车机械结构俯视图。
图3为AGV小车电控系统硬件框图。
图4为带节点二维码标签的黑线网格结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进一步详细说明。
本实施例1，如图1、图2、图3、图4所示，一种AGV小车室内定位导航系统，包括：黑线网格模块，为n×n的黑线网格，每个网格的节点2处设有二维码，每个二维码设有位置信息；至少一个AGV小车1，包括用于移动的驱动器、用于识别黑线网格的黑线循迹传感器5、用于读取当前节点2的二维码信息的二维码识别模块6、控制模块，该控制模块设定初始位置到目标位置的移动路径；中央监控调度系统，建立节点二维码信息数据库，通过无线通信模块10与所有AGV小车1通信，统筹规划AGV小车1的移动路径。
如图1、图2所示，AGV小车1包括AGV小车车架3，AGV小车车架3内部设有锂电池11、驱动器、控制电路板12，控制电路板12上方连接无线通信模块10。
AGV小车1设有用于补光和适应黑灯操作的补光灯14。本实施例1中，该补光灯14采用两个白色补光灯14进行补光，实现昼夜全天候工作，最大限度降低环境光对循线和二维码采集的影响。
AGV小车车架3前方设有单片机，以单片机为电控核心，单片机上设有黑线循迹传感器5和二维码识别模块6，黑线循迹传感器5和二维码识别模块6镜头朝向地面，方便进行扫描识别。
黑线循迹传感器5为线性CCD摄像头，可以精确识别网格黑线，引导AGV小车1进行黑线循线行驶。这样设置可以使AGV小车1行走轨迹精确，轨迹误差小，定位更精确。
二维码识别模块6为车载二维码识别模块6，可以实时对二维码进行扫描采集。
驱动器为双路无刷直流电机驱动器4，其设有左无刷直流电机驱动器41和右无刷直流电机驱动器42，分别驱动AGV小车1左右对称设置的驱动轮13。
驱动轮13设置在驱动轮支架16上，驱动轮13带动从动轮17并驱动AGV小车1行驶。
本实施例1通过单片机发送指令到双路无刷直流电机驱动器4，进而控制左右两路无刷直流电机驱动器速度，从而实现AGV小车1前进、后退、转弯等动作的控制，即AGV小车1姿态可精确控制，抗干扰能力强、可靠性好。
AGV小车1具备车载无线通信模块10，可实时与中央监控调度系统交互信息，实现AGV小车1当前二维码信息的上传和调度指令的下传。
本实施例1中AGV小车1的移动和调整方向的基本工作原理是通过左无刷直流电机驱动器41和右无刷直流电机驱动器42，分别驱动AGV小车1左右对称设置的两个驱动轮13，驱动轮13带动从动轮17并驱动AGV小车1行驶，通过左右驱动轮13的速度差来实现AGV小车1转弯，从而满足AGV小车1可原地调整行驶方向的设计要求，运动方向控制灵活。
本实施例1如图4所示， AGV小车1在黑线网格上沿黑线移动，借助AGV小车1的黑线循迹传感器5可以非常精确地控制AGV小车1行走轨迹。AGV小车1前方设有二维码识别模块6，同时在黑线网格节点2（交叉点）处均设置二维码，AGV小车1经过黑线网格节点2时，便可利用车载的二维码识别模块6扫描到相应节点2的二维码，读取二维码信息，以获取节点2坐标及其他二维码相关信息，并将该信息结合AGV小车1预设的控制模板进行相应处理或将该信息通过无线通信模块10发送到中央监控调度系统进行统筹控制。
本实施例1中每个节点2的二维码是预先打印好的，在工作区域铺设黑线网格以及在网格节点2粘贴二维码标签，起到场地改造简单方便，投入成本低的作用。
本实施例2在节点2处安装网络液晶屏，通过液晶屏远程动态设置或更新二维码，这样不需要人工更换二维码，操作更简单。
将每个节点2的二维码与节点2位置对应输入二维码信息数据库，便可在二维码信息数据库中方便地管理各个二维码的数据信息。
一种AGV小车室内定位导航系统的控制方法，利用如上所述的AGV小车室内定位导航系统，采用如下步骤进行精准定位导航：
步骤一：在室内制作n×n的黑线网格，每个网格的节点2处设有二维码，每个二维码设有位置信息；
步骤二：在中央监控调度系统的二维码信息数据库中储存二维码信息、节点2位置信息和每个二维码之间的移动路线；
步骤三：在AGV小车1的控制模块中设定每个二维码之间的行走路线；
步骤三：在中央监控调度系统中预设好起始位置和目标位置，开始导航，
中央监控调度系统通过无线通信模块10将起始位置和目标位置传递给AGV小车1，AGV小车1读取控制模块相对应的二维码的移动路径；
步骤四：至少一个AGV小车1通过驱动器和黑线循迹传感器5准确到达移动路径对应的下一个节点2，二维码识别模块6扫描节点2上的二维码，将二维码信息传递给中央监控调度系统，中央监控调度系统读取二维码信息数据库相对应的二维码的移动路径，并排除交叉路径，再通过无线通信模块10将各个移动路径传递给相对应的AGV小车1，经过多次扫描，AGV小车1到达目标地址，完成室内导航。

Claims (9)

1.一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，包括：
黑线网格模块，为n×n的黑线网格，每个网格的节点（2）处设有二维码，每个二维码设有位置信息；
至少一个AGV小车（1），包括用于移动的驱动器、用于识别黑线网格的黑线循迹传感器（5）、用于读取当前节点（2）的二维码信息的二维码识别模块（6）、控制模块，该控制模块设定初始位置到目标位置的移动路径；
中央监控调度系统，建立二维码信息数据库，通过无线通信模块（10）与所有AGV小车（1）通信，统筹规划AGV小车（1）的移动路径。
2.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述二维码信息数据库包含二维码信息、黑线网格模块的节点（2）位置信息和每个二维码之间的行走路线。
3.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述AGV小车（1），包括AGV小车车架（3），AGV小车车架（3）内部设有锂电池（11）、驱动器、控制电路板（12），控制电路板（12）上方连接无线通信模块（10）。
4.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述驱动器为双路无刷直流电机驱动器（4），其设有左无刷直流电机驱动器（41）和右无刷直流电机驱动器（42），分别驱动AGV小车（1）左右对称设置的驱动轮（13）。
5.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述AGV小车（1）设有用于补光和适应黑灯操作的补光灯（14）。
6.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述AGV小车车架（3）前方设有黑线循迹传感器（5）和二维码识别模块（6），黑线循迹传感器（5）和二维码识别模块（6）镜头朝向地面。
7.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述二维码为网络液晶屏，通过液晶屏远程动态设置或更新二维码。
8.根据权利要求1所述的一种AGV小车室内定位导航系统，其特征在于，所述二维码可采用直接打印，使用时黏贴设置。
9.一种根据权利要求1-8所述的AGV小车室内定位导航系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在室内制作n×n的黑线网格，每个网格的节点（2）处设有二维码，每个二维码设有位置信息；
步骤二：在中央监控调度系统的二维码信息数据库中储存二维码信息、节点（2）位置信息和每个二维码之间的移动路线；
步骤三：在AGV小车（1）的控制模块中设定每个二维码之间的行走路线；
步骤三：在中央监控调度系统中预设好起始位置和目标位置，开始导航，
中央监控调度系统通过无线通信模块（10）将起始位置和目标位置传递给AGV小车（1），AGV小车（1）读取控制模块相对应的二维码的移动路径；
步骤四：至少一个AGV小车（1）通过驱动器（4）和黑线循迹传感器（5）准确到达移动路径对应的下一个节点（2），二维码识别模块（6）扫描节点（2）上的二维码，将二维码信息传递给中央监控调度系统，中央监控调度系统读取二维码信息数据库相对应的二维码的移动路径，并排除交叉路径，再通过无线通信模块（10）将各个移动路径传递给相对应的AGV小车（1），经过多次扫描，AGV小车（1）到达目标地址，完成室内导航。
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