CN108958269B - 一种惯导磁条混合导航agv系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种惯导磁条混合导航AGV系统，所述惯导磁条混合导航AGV系统包括：惯性导航模块、磁条导航模块和控制处理模块；所述惯性导航模块用于全局导航，所述磁条导航模块用于局部导航，所述控制处理模块用于对AGV车体的运动方向进行纠偏。本发明解决的技术问题在于提供一种惯导磁条混合导航AGV系统，该系统不仅能够实现在恶劣地面环境中的全局平滑自主行走，还能够准确潜入设备或货架底部进行顶升搬运。
Description
技术领域
本发明涉及到AGV领域，特指一种惯导磁条混合导航AGV系统。
背景技术
AGV(Automated Guide Vehicle，自动导引运输车)是指装备有电磁或光学等自动导引装置的运输车，无需人工参与就可以随着生产工艺流程的调整而及时调整相应的运输路线，由AGV代替人工运输，可以有效地降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，因此在制造、电子、物流等行业得到了广泛的应用。
磁条导航AGV是当前工厂环境中通常采用的一种定位精度较高的AGV系统，但是在地面环境较为恶劣的工厂，如各类零件检修或加工工厂，地面上的碎屑等杂物以及进出的叉车会磨损或破坏地面上预先铺设的磁条，降低导航精度或导致导航失败，因此在此类工厂一般采用维护成本较低且不易磨损的惯性导航AGV。
惯性导航AGV一般由陀螺仪采集AGV车体的速度和加速度进行积分运算而获取AGV车体的位置。由于陀螺仪存在较大的累计误差，惯性导航系统中通常结合磁钉对系统的累积误差进行校准，提高惯性导航的导航定位精度，但是导航定位精度依然无法达到mm级别。在此类应用场景中，当需要AGV潜入到狭窄设备或货架底下进行顶升搬运的时候，惯性导航AGV容易与狭窄设备或货架发生碰撞。
发明内容
针对上述不足，本发明解决的技术问题在于提供一种惯导磁条混合导航AGV系统，该系统不仅能够实现在恶劣地面环境中的全局平滑自主行走，还能够准确潜入设备或货架底部进行顶升搬运。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种惯导磁条混合导航AGV系统，所述惯导磁条混合导航AGV系统包括：惯性导航模块、磁条导航模块、控制处理模块、驱动装置组和AGV车体。
所述AGV车体包括顶升结构，用于潜入设备或货架底部进行顶升搬运。
所述驱动装置组包括K组驱动装置，其中K≥2；所述驱动装置包括驱动轮和电机，所述电机含有速度编码器和角度编码器；所述电机内的速度编码器和角度编码器分别用于获得车轮的速度和方向角度信息并发送到所述控制处理模块。
所述惯性导航模块包括磁尺传感器组、磁钉组和陀螺仪；所述磁钉组包含M个磁钉，其中M≥2；所述M个磁钉连成直线，用于定位所述惯性导航模块的目标方向；所述磁尺传感器组包括前端磁尺传感器和后端磁尺传感器；所述前端磁尺传感器安装在所述AGV车体的前端；所述后端磁尺传感器安装在所述AGV车体的后端；当所述AGV车体前进时，所述前端磁尺传感器检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块；当所述AGV车体后退时，所述后端磁尺传感器检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块；所述磁钉位置信号包括当磁尺传感器经过磁钉时，所述磁钉相对磁尺中心的位置；所述陀螺仪安装在所述AGV车体的原地旋转中心，用于采集AGV车体相对于起始位置的方位角，并发送到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收所述磁钉位置信号、所述陀螺仪信号、所述驱动装置组中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组带动所述AGV车体沿磁钉组铺设方向和中心前进。
所述磁条导航模块包括磁传感器组和铺设在设备底部的磁条；所述磁传感器组包括前端磁传感器和后端磁传感器；所述前端磁传感器安装在所述AGV车体的顶部前端，所述后端磁传感器安装在所述AGV车体的顶部后端；当所述AGV车体前进时，所述前端磁传感器检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块；当所述AGV车体后退时，所述后端磁传感器检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块；所述磁条位置信号包括磁条相对于所述磁传感器中心的位置；所述控制处理模块用于接收所述磁条位置信号、所述驱动装置组中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组带动所述AGV车体到达所述设备底部。
在惯性直线导航模式下，所述磁传感器检测到所述磁条位置信号后将所述磁条位置信号发送给所述控制处理模块，所述控制处理模块将所述AGV切换到磁条导航模式；在磁条导航模式下，所述磁传感器无法检测到磁条位置信号后，将无法检测到磁条位置的信号发送给所述控制处理模块，所述控制处理模块将所述AGV切换到惯性直线导航模式。
优选地，所述磁钉组中M个磁钉中任意相邻两个磁钉之间的距离大于所述磁尺传感器可检测到单个磁钉位置信号时磁尺与磁钉之间最大距离的两倍。
优选地，所述AGV车体上还包含有万向轮。
优选地，所述惯导磁条混合导航AGV系统还包括RFID定位模块，用于对所述AGV车体进行站点定位；所述控制处理模块接收到所述RFID定位模块发送的站点信息后发送给上位机调度系统；所述上位机调度系统计算并向所述控制处理模块发送调度信息，所述控制处理模块接收所述调度信息，控制所述驱动装置组带动所述AGV车体运动。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是通过惯性导航和磁条导航的结合，提供一种既能够在恶劣地面环境中的全局平滑自主行走，还能够准确潜入设备或货架底部进行顶升搬运的混合导航AGV系统，该系统不易磨损且维护成本较低。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一种AGV混合导航系统的结构示意图；
图2为本发明一种AGV混合导航系统的仰视图；
图3为本发明一种AGV混合导航系统的侧视图。
其中：1-惯性导航模块，11-磁尺传感器组，111-前端磁尺传感器，112-后端磁尺传感器，12-磁钉组，13-陀螺仪；2-磁条导航模块，21-磁传感器组，211-前端磁传感器，212-后端磁传感器，22-磁条；3-控制处理模块；4-驱动装置组，41-驱动轮，42-电机；5-AGV车体，51-顶升结构，52-万向轮。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本发明提供一种惯导磁条混合导航AGV系统，如图1、图2和图3所示，所述惯导磁条混合导航AGV系统包括：惯性导航模块1、磁条导航模块2、控制处理模块3、驱动装置组4和AGV车体5。
所述AGV车体5包括顶升结构51，用于潜入设备或货架底部进行顶升搬运。
所述驱动装置组4包括K组驱动装置，其中K≥2；所述驱动装置包括驱动轮41和电机42，所述电机42含有速度编码器和角度编码器；所述电机42内的速度编码器和角度编码器分别用于获得车轮的速度和方向角度信息并发送到所述控制处理模块3。
所述惯性导航模块1包括磁尺传感器组11、磁钉组12和陀螺仪13；所述磁钉组12包含M个磁钉，其中M≥2；所述M个磁钉连成直线，用于定位所述惯性导航模块1的目标方向；所述磁尺传感器组11包括前端磁尺传感器111和后端磁尺传感器112；所述前端磁尺传感器111安装在所述AGV车体5的前端；所述后端磁尺传感器112安装在所述AGV车体5的后端；当所述AGV车体5前进时，所述前端磁尺传感器111检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块3；当所述AGV车体5后退时，所述后端磁尺传感器112检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块3；所述磁钉位置信号包括当磁尺传感器经过磁钉时，所述磁钉相对磁尺中心的位置；所述陀螺仪13安装在所述AGV车体5的原地旋转中心，用于采集AGV车体5相对于起始位置的方位角，并发送到所述控制处理模块3；所述控制处理模块接收所述磁钉位置信号、所述陀螺仪信号、所述驱动装置组4中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组4带动所述AGV车体5沿磁钉组铺设方向和中心前进。
所述磁条导航模块2包括磁传感器组21和铺设在设备底部的磁条22；所述磁传感器组21包括前端磁传感器211和后端磁传感器212；所述前端磁传感器211安装在所述AGV车体5的顶部前端，所述后端磁传感器212安装在所述AGV车体5的顶部后端；当所述AGV车体5前进时，所述前端磁传感器211检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块3；当所述AGV车体5后退时，所述后端磁传感器212检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块3；所述磁条位置信号包括磁条相对于所述磁传感器中心的位置；所述控制处理模块3用于接收所述磁条位置信号、所述驱动装置组4中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组4带动所述AGV车体5到达所述设备底部。
在惯性直线导航模式下，所述磁传感器组21检测到所述磁条位置信号后将所述磁条位置信号发送给所述控制处理模块3，所述控制处理模块3将所述AGV切换到磁条导航模式；在磁条导航模式下，所述磁传感器组11无法检测到磁条位置信号后，将无法检测到磁条位置的信号发送给所述控制处理模块3，所述控制处理模块3将所述AGV切换到惯性直线导航模式。
所述磁钉组中M个磁钉中任意相邻两个磁钉之间的距离大于所述磁尺传感器可检测到单个磁钉位置信号时磁尺与磁钉之间最大距离的两倍。其中，本发明使用的磁钉的磁场范围为50mm，即所述磁尺传感器可检测到单个磁钉位置信号时磁尺与磁钉之间最大距离为50mm，所述M个磁钉中任意相邻两个磁钉之间的距离大于100mm。当相邻两个磁钉间距小于100mm时，会产生磁场叠加，导致两个磁钉的信号难以区分。
所述AGV车体上5还包含有万向轮52。
所述惯导磁条混合导航AGV系统还包括RFID定位模块6，用于对所述AGV车体5进行站点定位；所述控制处理模块3接收到所述RFID定位模块6发送的站点信息后发送给上位机调度系统；所述上位机调度系统计算并向所述控制处理模块3发送调度信息，所述控制处理模块3接收所述调度信息，控制所述驱动装置组4带动所述AGV车体5运动。其中，所述RFID定位模块6包括RFID读卡器和RFID卡，所述RFID读卡器安装在所述AGV车体5的底部中心，所述RFID卡布置在目标轨道上；所述站点信息包括当AGV车体5运动时，所述RFID读卡器检测读取的RFID卡号信息。
与现有技术相比，本发明提供的一种惯导磁条混合导航AGV系统，不仅能够实现在恶劣地面环境中的全局平滑自主行走，还能够准确潜入设备或货架底部进行顶升搬运，该系统不易磨损且维护成本较低。
Claims (4)
1.一种惯导磁条混合导航AGV系统，其特征在于，所述惯导磁条混合导航AGV系统包括：惯性导航模块（1）、磁条导航模块（2）、控制处理模块（3）、驱动装置组（4）和AGV车体（5）；
所述AGV车体（5）包括顶升结构（51），用于潜入设备或货架底部进行顶升搬运；
所述驱动装置组（4）包括K组驱动装置，其中K≥2；所述驱动装置包括驱动轮（41）和电机（42），所述电机（42）含有速度编码器和角度编码器；所述电机（42）内的速度编码器和角度编码器分别用于获得车轮的速度和方向角度信息并发送到所述控制处理模块（3）；
所述惯性导航模块（1）包括磁尺传感器组（11）、磁钉组（12）和陀螺仪（13）；所述磁钉组（12）包含M个磁钉，其中M≥2；所述M个磁钉连成直线，用于定位所述惯性导航模块（1）的目标方向；所述磁尺传感器组（11）包括前端磁尺传感器（111）和后端磁尺传感器（112）；所述前端磁尺传感器（111）安装在所述AGV车体（5）的前端；所述后端磁尺传感器（112）安装在所述AGV车体（5）的后端；当所述AGV车体（5）前进时，所述前端磁尺传感器（111）检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块（3）；当所述AGV车体（5）后退时，所述后端磁尺传感器（112）检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制处理模块（3）；所述磁钉位置信号包括当磁尺传感器经过磁钉时，所述磁钉相对磁尺中心的位置；所述陀螺仪（13）安装在所述AGV车体（5）的原地旋转中心，用于采集AGV车体（5）相对于起始位置的方位角，并发送到所述控制处理模块（3）；所述控制处理模块（3）接收所述磁钉位置信号、所述陀螺仪信号、所述驱动装置组（4）中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组（4）带动所述AGV车体（5）沿磁钉组铺设方向和中心前进；
所述磁条导航模块（2）包括磁传感器组（21）和铺设在设备底部的磁条（22）；所述磁传感器组（21）包括前端磁传感器（211）和后端磁传感器（212）；所述前端磁传感器（211）安装在所述AGV车体（5）的顶部前端，所述后端磁传感器（212）安装在所述AGV车体（5）的顶部后端；当所述AGV车体（5）前进时，所述前端磁传感器（211）检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块（3）；当所述AGV车体（5）后退时，所述后端磁传感器（212）检测计算所述设备底部的磁条位置信号，并发送到所述控制处理模块（3）；所述磁条位置信号包括磁条相对于所述磁传感器中心的位置；所述控制处理模块（3）用于接收所述磁条位置信号、所述驱动装置组（4）中的车轮组的速度和角度信息，控制所述驱动装置组（4）带动所述AGV车体（5）到达所述设备底部；
在惯性直线导航模式下，所述磁传感器组（21）检测到所述磁条位置信号后将所述磁条位置信号发送给所述控制处理模块（3），所述控制处理模块（3）将所述AGV切换到磁条导航模式；在磁条导航模式下，所述磁传感器组（11）无法检测到磁条位置信号后，将无法检测到磁条位置的信号发送给所述控制处理模块（3），所述控制处理模块（3）将所述AGV切换到惯性直线导航模式。
2.根据权利要求1所述的一种惯导磁条混合导航AGV系统，其特征在于，所述磁钉组（12）中M个磁钉中任意相邻两个磁钉之间的距离大于所述磁尺传感器可检测到单个磁钉位置信号时磁尺与磁钉之间最大距离的两倍。
3.根据权利要求1所述的一种惯导磁条混合导航AGV系统，其特征在于，所述AGV车体（5）上还包含有万向轮（52）。
4.根据权利要求1所述的一种惯导磁条混合导航AGV系统，其特征在于，所述惯导磁条混合导航AGV系统还包括RFID定位模块（6），用于对所述AGV车体（5）进行站点定位；所述控制处理模块（3）接收到所述RFID定位模块（6）发送的站点信息后发送给上位机调度系统；所述上位机调度系统计算并向所述控制处理模块（3）发送调度信息，所述控制处理模块（3）接收所述调度信息，控制所述驱动装置组（4）带动所述AGV车体（5）运动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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