CN109085832A - 一种agv小车自动避障方法及避障系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及避障运输设备的技术领域，更具体地，涉及一种AGV小车自动避障方法及避障系统，包括：通过障碍检测模块、超声波距离检测模块检测障碍物的实时数据并传送至控制系统；控制系统比较道路上除去障碍物的剩余宽度与AGV小车的宽度，根据比较结果控制执行器向AGV小车发送指令；控制系统根据障碍物与AGV小车之间的相对距离及AGV小车的行驶速度对障碍物的状态进行判断；根据障碍物的状态、障碍物的轮廓规划AGV小车的行驶路径。本发明根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能节省运行空间和资源；且在剩余宽度小于AGV小车的宽度时既能启动报警装置引起周围车辆的注意，又能重新规划路径提高AGV小车完成任务的效率。
Description
技术领域
本发明涉及避障运输设备的技术领域，更具体地，涉及一种AGV小车自动避障方法及避障系统。
背景技术
无人搬运车（Automated Guided Vehicle，AGV）是装备有电磁或光学等自动导引装置能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护和移载功能的运输车。AGV小车的重要特点就是能够规划路径并自主导航，而实现自主导航有个基本的要求就是能够避障。避障是指AGV小车根据所采集的障碍物的状态信息，在行驶过程中，通过传感器感知到有可能妨碍其通行的静态或者动态障碍物时，按照一定的方法进行有效的避障，最后安全到达目的地。
目前，有申请人公开了机器人的局部避障算法，可以保障避障的准确性，但针对静态障碍物和动态障碍物没有分别采取不同的应对措施，导致机器人在运行期间浪费运行内存和资源；还有申请人公开了自动驾驶装置的避障系统，运用多传感器的融合技术对障碍物进行检测并避障，但自动驾驶装置在行驶过程中遇到障碍物，并且道路剩余距离无法使之通过的时候，只能够紧急制动，而不能对此种情况进行合理有效的处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种AGV小车自动避障方法及避障系统，使小车在行驶过程中即使遇到障碍物也能够及时作出反应并产生安全合理的解决方案。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种AGV小车自动避障方法，包括以下步骤：
S10. 通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，障碍检测模块检测的数据、超声波距离检测模块检测的数据实时传送至控制系统；
S20. 控制系统比较步骤S10中所述的剩余宽度与AGV小车的宽度，并根据比较结果控制执行器向AGV小车发送指令；
S30. 控制系统根据障碍物与AGV小车之间的相对距离及AGV小车的行驶速度对障碍物的状态进行判断；
S40. 根据步骤S30中所述障碍物的状态、障碍物的轮廓规划AGV小车的行驶路径。
本发明的AGV小车自动避障方法，通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测剩余宽度和AGV小车的宽度，并通过测试的数据判断障碍物的状态及障碍物的轮廓，并根据障碍物的状态及轮廓控制AGV小车的行驶路径；本发明根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能够节省运行空间和资源，且能够有效避障，安全到达目的地。
优选地，所述障碍检测模块安装于AGV小车的前端，所述超声波距离检测模块安装于AGV小车的两侧。障碍检测模块设于AGV小车的前端，便于实时检测障碍物相对于AGV小车的实时距离和方位角度；在AGV小车的两个侧面安装超声波距离检测模块，便于实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度。
优选地，所述AGV小车的宽度为AGV小车的实际宽度与所载物体的宽度之中较大者。由于AGV小车的主要功能用于载物，在计算和运用过程中需考虑物品的形状和体积。
优选地，步骤S20的执行方法包括：若步骤S10中所述的剩余宽度大于AGV小车的宽度，则AGV小车正常行驶；若步骤S10中所述的剩余宽度小于AGV小车的宽度，则AGV小车启动报警装置，并将信号传递给控制系统，控制系统控制AGV小车紧急制停并重新规划行驶路径。
优选地，步骤S30中障碍物状态的判断方法包括：
若AGV小车与障碍物相对行驶，所述相对距离越来越小，则判断为静态障碍物；
若AGV小车与障碍物相对行驶，所述相对距离缩短的速度大于AGV小车自身行驶速度，则判断为动态障碍物；
若动态障碍物的移动速度大于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物不可能相撞；
若动态障碍物的移动速度小于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物可能相撞。
若是静态障碍物，在与小车相对行驶的情况下，相对距离会越来越小；若是动态障碍物：如果是相对行驶，相对距离缩短的速度大于AGV小车自身行驶的速度，则不存在AGV小车与障碍物相撞的情况；若是同方向行驶：若动态障碍物行驶的速度大于AGV小车的行驶速度，则不存在AGV小车与障碍物相撞的情况；若动态障碍物的移动速度小于AGV小车的行驶速度，即障碍物与AGV小车的相对距离的缩短速度小于AGV小车自身的速度，则可能发生AGV小车与障碍物相撞。
优选地，AGV小车对静态障碍物的避障方法采用Bug2算法，所述Bug2算法为：AGV小车跟踪障碍物的轮廓，并沿着障碍物的轮廓移动到目的地。Bug2算法具有较短的AGV小车行驶路径，且能够保证AGV小车在行驶过程中在安全距离的范围内绕开障碍物。
优选地，AGV小车对动态障碍物的避障方法包括：比较障碍检测模块检测到的障碍物与AGV小车之间的距离a与设定的相对安全距离d，计算偏差距离a-d并将偏差距离传送至控制系统；当a-d大于等于0时，控制系统控制AGV小车沿着原来的方向和速度行驶；当a-d小于0时，控制系统控制AGV小车朝着能够使偏差距离大于0的方向和角度移动。在避障方法实施的同时，障碍检测模块一直处于检测的工作状态，时刻检测障碍物与AGV小车之间的相对距离。
优选地，所述相对安全距离d为50cm~80cm。相对安全距离可根据需要手动修改，以满足AGV小车运载不同尺寸的物品的避障应用。
优选地，当超声波测距装置检测到剩余宽度小于AGV小车的宽度时，控制系统控制启动报警装置并重新规划路径。这样设置一方面启动报警装置引起周围车辆的注意，一方面重新规划路径使AGV小车尽快完成任务，同时保证AGV小车的安全及道路安全。
本发明还提供了一种AGV小车自动避障系统，包括用于检测AGV小车与障碍物相对距离的障碍检测模块、超声波距离检测模块、报警装置、控制系统以及执行器，所述障碍检测模块、超声波距离检测模块连接于控制系统的输入端，所述报警装置、执行器连接于控制系统的输出端。
本发明的AGV小车自动避障系统，通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，并通过测试的数据判断障碍物的状态及障碍物的轮廓，并根据障碍物的状态及轮廓控制AGV小车的行驶路径；本发明能够根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能够节省运行空间和资源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，并通过测试的数据判断障碍物的状态及障碍物的轮廓，并根据障碍物的状态及轮廓控制AGV小车的行驶路径；本发明能够根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能够节省运行空间和资源。
（2）本发明当超声波测距装置检测到剩余宽度小于AGV小车的宽度时，控制系统控制启动报警装置并重新规划路径，一方面启动报警装置引起周围车辆的注意，一方面重新规划路径提高AGV小车完成任务的效率，保证AGV小车的安全及道路安全。
附图说明
图1为本发明的AGV小车自动避障方法的流程图。
图2为障碍物状态的判断框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例一
如图1至图2所示为AGV小车自动避障方法的实施例，包括以下步骤：
S10. 通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，障碍检测模块检测的数据、超声波距离检测模块检测的数据实时传送至控制系统；
S20. 控制系统比较步骤S10中的剩余宽度与AGV小车的宽度，并根据比较结果控制执行器向AGV小车发送指令；
S30. 控制系统根据障碍物与AGV小车之间的相对距离及AGV小车的行驶速度对障碍物的状态进行判断；
S40. 根据步骤S30中障碍物的状态、障碍物的轮廓规划AGV小车的行驶路径。
本实施例在实施时，通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测剩余宽度和AGV小车的宽度，并通过测试的数据判断障碍物的状态及障碍物的轮廓，并根据障碍物的状态及轮廓控制AGV小车的行驶路径。根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能够节省运行空间和资源。
其中，障碍检测模块安装于AGV小车的前端，便于实时检测障碍物相对于AGV小车的实时距离和方位角度；超声波距离检测模块安装于AGV小车的两侧，便于实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度。
步骤S20按如下步骤执行：若步骤S10中的剩余宽度大于AGV小车的宽度，则AGV小车正常行驶；若步骤S10中的剩余宽度小于AGV小车的宽度，则AGV小车启动报警装置，并将信号传递给控制系统，控制系统控制AGV小车紧急制停并重新规划行驶路径；其中，AGV小车的宽度为AGV小车的实际宽度与所载物体宽度之中较大者。
步骤S30中障碍物状态的判断方法包括：
若AGV小车与障碍物相对行驶，相对距离越来越小，则判断为静态障碍物；
若AGV小车与障碍物相对行驶，相对距离缩短的速度大于AGV小车自身行驶速度，则判断为动态障碍物；
若AGV小车与障碍物同方向行驶，且动态障碍物的移动速度大于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物不可能相撞；
若AGV小车与障碍物同方向行驶，且动态障碍物的移动速度小于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物可能相撞。
若是静态障碍物，在与小车相对行驶的情况下，相对距离会越来越小；若是动态障碍物：如果是相对行驶，相对距离缩短的速度大于AGV小车自身行驶的速度，则不存在AGV小车与障碍物相撞的情况；若是同方向行驶：若动态障碍物行驶的速度大于AGV小车的行驶速度，则不存在AGV小车与障碍物相撞的情况；若动态障碍物的移动速度小于AGV小车的行驶速度，即障碍物与AGV小车的相对距离的缩短速度小于AGV小车自身的速度，则可能发生AGV小车与障碍物相撞。其中，AGV小车对静态障碍物的避障方法采用Bug2算法，Bug2算法为：AGV小车跟踪障碍物的轮廓，并沿着障碍物的轮廓移动到目的地。Bug2算法具有较短的AGV小车行驶路径，且能够保证AGV小车在行驶过程中在安全距离的范围内绕开障碍物。
AGV小车对动态障碍物的避障方法包括：比较障碍检测模块检测到的障碍物与AGV小车之间的距离a与设定的相对安全距离d，计算偏差距离a-d并将偏差距离传送至控制系统；当a-d大于等于0时，控制系统控制AGV小车沿着原来的方向和速度行驶；当a-d小于0时，控制系统控制AGV小车朝着能够使偏差距离大于0的方向和角度移动。在避障方法实施的同时，障碍检测模块一直处于检测的工作状态，时刻检测障碍物与AGV小车之间的相对距离。其中，相对安全距离d为50cm~80cm，可根据需要手动修改，以满足AGV小车运载不同尺寸的物品的避障需求。
当超声波测距装置检测到剩余宽度小于AGV小车的宽度时，控制系统控制启动报警装置并重新规划路径；一方面启动报警装置引起周围车辆的注意，一方面重新规划路径提高AGV小车尽快完成任务，同时保证AGV小车的安全及道路安全。
实施例二
本实施例为AGV小车自动避障系统的实施例，包括用于检测AGV小车与障碍物相对距离的障碍检测模块、超声波距离检测模块、报警装置、控制系统以及执行器，障碍检测模块、超声波距离检测模块连接于控制系统的输入端，报警装置、执行器连接于控制系统的输出端。
本实施例在实施时，通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，并通过测试的数据判断障碍物的状态及障碍物的轮廓，并根据障碍物的状态及轮廓控制AGV小车的行驶路径；本发明能够根据障碍物的状态采用不同的应对措施，能够节省运行空间和资源。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AGV小车自动避障方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10. 通过障碍检测模块实时检测障碍物的实时距离和方位角度，通过超声波距离检测模块实时检测AGV小车行驶道路上除去障碍物的剩余宽度和AGV小车的宽度，障碍检测模块检测的数据、超声波距离检测模块检测的数据实时传送至控制系统；
S20. 控制系统比较步骤S10中所述的剩余宽度与AGV小车的宽度，并根据比较结果控制执行器向AGV小车发送指令；
S30. 控制系统根据障碍物与AGV小车之间的相对距离及AGV小车的行驶速度对障碍物的状态进行判断；
S40. 根据步骤S30中所述障碍物的状态、障碍物的轮廓规划AGV小车的行驶路径。
2.根据权利要求1所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，步骤S10中，所述障碍检测模块安装于AGV小车的前端，所述超声波距离检测模块安装于AGV小车的两侧。
3.根据权利要求1所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，步骤S10中，所述AGV小车的宽度为AGV小车的实际宽度与所载物体的宽度之中较大者。
4.根据权利要求1所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，步骤S20的分析执行方法包括：若步骤S10中所述的剩余宽度大于AGV小车的宽度，则AGV小车正常行驶；若步骤S10中所述的剩余宽度小于AGV小车的宽度，则AGV小车启动报警装置，并将信号传递给控制系统，控制系统控制AGV小车紧急制停并重新规划行驶路径。
5.根据权利要求1所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，步骤S30中障碍物状态的判断方法包括：
若AGV小车与障碍物相对行驶，所述相对距离越来越小，则判断为静态障碍物；
若AGV小车与障碍物相对行驶，所述相对距离缩短的速度大于AGV小车自身行驶速度，则判断为动态障碍物；
若AGV小车与障碍物同方向行驶，且动态障碍物的移动速度大于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物不可能相撞；
若AGV小车与障碍物同方向行驶，且动态障碍物的移动速度小于AGV小车的行驶速度，则AGV小车与障碍物可能相撞。
6.根据权利要求5所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，AGV小车对静态障碍物的避障方法采用Bug2算法，所述Bug2算法为：AGV小车跟踪障碍物的轮廓，并沿着障碍物的轮廓移动到目的地。
7.根据权利要求5所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，AGV小车对动态障碍物的避障方法包括：比较障碍检测模块检测到的障碍物与AGV小车之间的距离a与设定的相对安全距离d，计算偏差距离a-d并将偏差距离传送至控制系统；当a-d大于等于0时，控制系统控制AGV小车沿着原来的方向和速度行驶；当a-d小于0时，控制系统控制AGV小车朝着能够使偏差距离大于0的方向和角度移动。
8.根据权利要求7所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，所述相对安全距离d为50cm~80cm。
9.根据权利要求1所述的AGV小车自动避障方法，其特征在于，当超声波测距装置检测到行驶道路上除去障碍物的剩余宽度小于AGV小车的宽度时，控制系统控制启动报警装置并重新规划路径。
10.一种AGV小车自动避障系统，其特征在于，包括用于检测AGV小车与障碍物相对距离的障碍检测模块、超声波距离检测模块、报警装置、控制系统以及执行器，所述障碍检测模块、超声波距离检测模块连接于控制系统的输入端，所述报警装置、执行器连接于控制系统的输出端。
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