CN109029416A - 自动导引运输车自主导航方法及自动导引运输车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动导引运输车自主导航方法以及自动导引运输车，突破了现有AGV(自动导引运输车)现有的导航或导引方法，创造性的提出了通过视觉系统的视觉导引功能，实现了在无场景地图的情况下视觉导引驱动自动导引运输车移动，并通过自动导引运输车的激光测距仪，实现陌生环境中场景地图的构建的技术方案，解决了现有场景地图导航构建困难、地图易失真的问题。

Description

自动导引运输车自主导航方法及自动导引运输车

技术领域

本发明属于全向AGV智能搬运技术领域，具体涉及一种基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法以及自动导引运输车。

背景技术

随着工业4.0的概念被大家所熟知，对于全向AGV的研发来说，加快智能化研发的节奏势在必行。全球范围内工厂的智能化水平正在飞速增长，尤其是智能化AGV(自动导引运输车)的发展已经处于快车道，投入了更多的人力、物力在全向AGV结合机器视觉技术方面的研发。目前已经投入使用的AGV，按照预先设置好的路径进行运动，增加了工程量、生产成本并且约束了AGV在使用上的灵活机动。

目前能够用于搬运机器人的导航/导引技术主要有以下几种：直接坐标、电磁导引、光学导引、全球定位系统导航、惯性导航、反射式激光导航；由于综合考虑导航精度以及导航成本，目前的无人AGV大多使用磁导引或反射式激光导航的方式：

磁导引线寿命短，容易损坏，且经常需要人员进行维修保养，耗费人力，且成本较高，行驶路线单一，不具有智能化改造潜力；

另外，对反射式激光导航，虽摆脱了磁导引问题，但需事先在服务器内构建场景地图，而后无人AGV根据场景地图才能规划运动路径。该种方式场景地图构建复杂，且仓库内环境复杂，设备以及货物摆放多变，场景地图极易失真(即与仓库真实情况产生较大偏差)，无法确保AGV导航功能稳定性。

发明内容

本发明旨在提供一种基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，以解决现有场景地图导航构建困难、地图易失真的问题。

具体方案如下：一种基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，包括自主构建场景地图的步骤：提供一种具有视觉系统以及激光测距仪的自动导引运输车；通过该视觉系统，实现该自动导引运输车自动识别道路，并在视觉导引下移动；通过该激光测距仪，实现自动导引运输车移动过程中的即时定位与场景地图的构建。

其中，进一步的，还提供一局域网，以连接多台该自动导引运输车；每一该自动导引运输车通过该局域网实时共享即时定位与即时场景地图，以协同构件场景地图。

本发明的进一步技术方案为，还包括自主路径规划的步骤：

步骤2.1，通过自动导引运输车的视觉系统，获取前端的视觉数据；依据获取或自主构建的场景地图进行起始位置至目标位置的全局路径规划；

步骤2.2，自动导引运输车根据全局路径规划移动，通过视觉系统检测到运行路径障碍物后，重复步骤2.1，直至到达目标位置。

本发明的进一步技术方案为，还包括多机协同作业的步骤：还提供一局域网，以连接多台该自动导引运输车；

步骤2.1中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时公布全局路径规划信息；

和/或：步骤2.2中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时更新场景地图和/或共享场景地图中障碍信息。

本发明还提供了一种自动导引运输车，其包括底盘以及设于该底盘上的微型计算机，该底盘上还设有与该微型计算机通讯连接的摄像头、360°激光测距仪以及距离传感器；该底盘具有驱动轮组，该摄像头设于该底盘的前端，该距离传感器有两个，其分别设于该底盘的两侧。

其中，进一步优选的，该微型计算机为fit-pc4，该距离传感器为红外传感器。

有益效果：本发明的基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，突破了现有AGV(自动导引运输车)现有的导航或导引方法，创造性的提出了通过视觉系统的视觉导引功能，实现了在无场景地图的情况下视觉导引驱动自动导引运输车移动，并通过自动导引运输车的激光测距仪，实现陌生环境中场景地图的构建的技术方案，解决了现有场景地图导航构建困难、地图易失真的问题。

在进一步的技术方案中，在场景地图构建后，即可根据目标货物位置，自主规划设置全局路径，实现自动导引运输车的自主引导，以及引导线路上障碍自主规避功能；同时，在构建局域网的前提下，各个自动导引运输车通过局域网实现即时场景地图以及各自全局路径规划信息的共享，即可实现多自动导引运输车协同运输，避免不同自动导引运输车之间路径干涉以及可能的冲击等。

本发明还提供了一种自动导引运输车，其设置摄像头以及360°激光测距仪，实现视觉导引、场景地图导航以及场景地图的实时绘制更新或者更进一步的，路径自主规划，并可以通过网络实现数据共享，多AGV(自动导引运输车)协同作业，实现工厂无人化管理的升级。

附图说明

图1示出了本发明自动导引运输车结构示意图；

图2示出了图1自动导引运输车工作原理示意图；

图3示出了基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法步骤流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

结合图1所示，该实施例的自动导引运输车，其包括一底盘1，该底盘1为轮式驱动的，其设有四个驱动轮组11；该底盘1的前端设有一摄像头3，其左右两侧各设有一作为距离传感器的红外传感器5；同时，该底盘1上中部的位置还设有微型计算机2以及360°激光测距仪3，该微型计算机2与摄像头3、360°激光测距仪4及红外传感器5通讯连接；该摄像头3设于该底盘1的前端，以用于检测前进方向上的视觉信息，优选的，该摄像头3为深度摄像头；两个该红外传感器5分别设于该底盘1的两侧，以用于检测侧向的物体；进一步优选的，该微型计算机2为fit-pc4型号。

再结合图2和图3所示，该实施例还提供了一种该基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，其主要包括如下两个步骤：

步骤1，自主构建场景地图的步骤：

步骤1.1，视觉导引移动的步骤：在该步骤中，上述的自动导引运输车由于具有由摄像头3所构成的视觉系统，即可进行底盘1前进方向上场景视觉信息的采样；通过该视觉系统，判断障碍以及通道，实现该自动导引运输车自动识别道路，并在视觉导引下沿通道移动；

步骤1.2，场景地图构建的步骤：在自动导引运输车移动过程中，该微型计算机2通过该360°激光测距仪4，实现实时的即时定位与场景地图的构建；

同时，在该实施例内，该底盘1上还设有与该微型计算机2相连接的无线通讯模块，优选的，是无线通讯网卡；仓库空间内设有具有无线功能的局域网，该自动导引运输车有多台，且均通过无线通讯网卡至该局域网；在自动引导运输车移动过程中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时共享即时定位与即时场景地图，以协同构件场景地图，其构建效率大为提升。

步骤2，自主路径规划的步骤：

步骤2.1，全局路径规划的步骤：在步骤1构建完成场景地图后，根据目标搬运物所在位置，设定为目标位置，此时，自动导引运输车所在的位置为起始位置，通过自动导引运输车的视觉系统，获取前端的视觉数据；依据获取或自主构建的场景地图进行起始位置至目标位置的全局路径规划；

步骤2.2，自动导引运输车移动的步骤：由于仓库环境，存在其他作业设备或者其他自动导引运输车，获取步骤2.1搬运指令的自动导引运输车根据全局路径规划移动，并在移动过程中实时通过视觉系统检测航线方向障碍情况，当检测到到运行路径存在障碍物后，刷新起始位置，并重复步骤2.1，直至到达目标位置。

同时，在该步骤2中，还嵌入有多机协同作业的步骤：为实现同一仓库空间内，各个自动导引运输车互不干扰或者进一步的，协同作业，该局域网，以上述方式连接多台该自动导引运输车；

在步骤2.1中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时公布以共享各自的全局路径规划信息，以避免同一时间内共同路径的占用，以及避免不同自动导引运输车运行撞击；

同样的，在步骤2.2中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时更新场景地图，和/或，在检测到航行方向上存在障碍后，共享场景地图中障碍信息。

该实施例中，在无场景地图情况下，以视觉系统的视觉导引为主，自动识别工厂道路，并以红外传感器，360°激光测距仪为辅助传感器，对周围环境进行扫描。深度结合机器视觉技术的自动导引运输车装备有视觉传感器，好比人的“眼睛”，能够实现无需预先铺设路径或布置路标的自主运动，并结合多传感器完成其余的工作任务。在进一步的技术方案中，数据可上传到局域网，可实现多自动导引运输车协同作业。

自动导引运输车选用微型计算机为fit-pc4，通过无线模块与自动导引运输车底盘和视觉系统进行通信,进行计算机编程控制USB运动控制卡，进而控制自动导引运输车的底盘全向运动。通过选用360°激光测距仪，在可视化编程之后实现即时定位与地图构建，位于车前端的相机获取视觉数据并依据构建出的地图进行路径规划，并实时更新地图情况，上传到局域网，方便其他自动导引运输车进行参考，可实现多自动导引运输车的协同作业，红外线传感器分布在车的两侧，辅助进行障碍物的躲避，针对突然闯入的人，物体等，控制全向自动导引运输车朝预定位置运动，可实现智能化运输。

对比于目前投入使用的自动导引运输车的磁导引方式，作业路线过于局限，且需经常维护，基于视觉导引的多传感器全向自动导引运输车可以将工作环境扫描出来，并结合视觉，实时更新周围环境的情况，实现自主路径规划，并可以通过网络实现数据共享，多AGV协同作业，实现工厂无人化管理的升级。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，其特征在于，包括自主构建场景地图的步骤：

提供一种具有视觉系统以及激光测距仪的自动导引运输车；

通过该视觉系统，实现该自动导引运输车自动识别道路，并在视觉导引下移动；

通过该激光测距仪，实现自动导引运输车移动过程中的即时定位与场景地图的构建。

2.根据权利要求1所述的基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，其特征在于：

还提供一局域网，以连接多台该自动导引运输车；每一该自动导引运输车通过该局域网实时共享即时定位与即时场景地图，以协同构件场景地图。

3.根据权利要求1所述的基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，其特征在于：还包括自主路径规划的步骤：

步骤2.1，通过自动导引运输车的视觉系统，获取前端的视觉数据；依据获取或自主构建的场景地图进行起始位置至目标位置的全局路径规划；

步骤2.2，自动导引运输车根据全局路径规划移动，通过视觉系统检测到运行路径障碍物后，重复步骤2.1，直至到达目标位置。

4.根据权利要求3所述的基于视觉导引的自动导引运输车自主导航方法，其特征在于：还包括多机协同作业的步骤：

还提供一局域网，以连接多台该自动导引运输车；

步骤2.1中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时公布全局路径规划信息；

和/或：

步骤2.2中，每一该自动导引运输车通过该局域网实时共享场景地图中障碍信息，时更新并共享场景地图。

5.一种自动导引运输车，其特征在于，包括：底盘，以及设于该底盘上的微型计算机，该底盘上还设有与该微型计算机通讯连接的摄像头、360°激光测距仪以及距离传感器；

该底盘具有驱动轮组，该摄像头设于该底盘的前端，该距离传感器有两个，其分别设于该底盘的两侧。

6.根据权利要求5所述的自动导引运输车，其特征在于：该微型计算机为fit-pc4，该距离传感器为红外传感器。