CN109703650A - 一种自动导引运输车及导引跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运输车的导引跟踪技术，具体是指一种采用单个视觉加激光定位器从而实现精确沿线运行和调整运行姿态的自动导引运输车及导引跟踪方法，包括车身、控制器、轮毂电机和车轮，所述车轮(4)安装在轮毂电机上，所述轮毂电机安装在车身上，控制器(2)安装在车身(1)上且与轮毂电机(3)电连接，其特征在于：还包括两个一字型激光定位器(5)和一个视觉传感器(6)，所述两个一字型激光定位器(5)相互平行并安装在车身(1)的中心线上且斜向下朝向地面，所述视觉传感器(6)安装在车身(1)上且位于两个一字型激光定位器(5)的前方并垂直向下，所述控制器(2)还与一字型激光定位器(5)和视觉传感器(6)电连接。

Description

一种自动导引运输车及导引跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种运输车的导引跟踪技术，具体是指一种自动导引运输车及导引跟踪方法。

背景技术

无人搬运车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，指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，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-fol lowing system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。

智能制造时代，AGV小车作为高自动化、柔性化设备，在智能制造生产系统中得到广泛的应用。在智能制造生产过程中，AGV小车可配合专机设备、机械臂等自动化设备实现半成品或成品物料运送、移载等功能，进行移动式动态作业。由于该小车需要能够沿规定的导引路径实现自动行驶，通常需要配备导引装置。目前，常用的导引装置有装有陀螺仪的惯性导航，即用陀螺仪测量加速度，并将陀螺仪的坐标值和加速度换算成AGV小车当前的坐标和方向，将它们和规定的路线相比较；电磁导航，沿预定的运行路线埋设地下电缆，电缆在地下深30～40mm，上面覆盖有环氧树脂层,导线通以低频正弦波信号，使导线周围产生交变电磁场，在小车上的一对探头可以感应出与小车运行偏差成比例的误差信号，经放大处理后可驱动导向电机，由此带动小车的转向机构就可使AGV小车沿预定的线路运行；磁条导航，磁条导航这种方式和电磁导航比较类似，只是把导引线换成磁条，在两个探测线圈之外多加了一个激励线圈。因为磁条的磁场是不变的，探测线圈中不能自动感应出电压；激光导航，激光导引在AGV小车行驶路径周围预先垂直设置好一系列反光板，AGV小车上装的激光扫描器不断扫描周围环境，当扫描到反光板时，扫描器就能感知。只要扫描到三个以上的反光板，就可以根据反光板的坐标值以及各反光板的法线和纵向轴的夹角，由控制器计算出AGV小车当前的全局坐标系中的坐标，以及行驶方向与轴的夹角，达到准确定位和定向；视觉导航，视觉导航方式AGV小车以地面上涂设的条带状路标作为路径标识符，运用计算机视觉快速识别路径。以上的导引方式，不仅姿态控制能力差，而且精度也不高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种采用单个视觉加激光定位器从而实现精确沿线运行和调整运行姿态的自动导引运输车及导引跟踪方法。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种自动导引运输车，包括车身、控制器、轮毂电机和车轮，所述车轮安装在轮毂电机上，所述轮毂电机安装在车身上，控制器安装在车身上且与轮毂电机电连接，还包括两个一字型激光定位器和一个视觉传感器，所述两个一字型激光定位器相互平行并安装在车身的中心线上且斜向下朝向地面，所述视觉传感器安装在车身上且位于两个一字型激光定位器的前方并垂直向下，所述控制器还与一字型激光定位器和视觉传感器电连接。

作为优选，在车身下方的地面上设有导引色带。

作为优选，所述控制器包括控制处理器和伺服运动控制器。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种自动导引运输车的导引跟踪方法，包括如下步骤：步骤一：将车身放置于地面上且位于导引色带上方，使导引色带和两个一字型激光定位器的投射线横向相交并在视觉传感器的视场范围内，控制器通过嵌入式软件提取一字型激光定位器获取的导引色带的当前的宽度和长度信息；

步骤二：确定车身中心线位于导引色带中心时的标准宽度和长度信息，通过提取当前长度信息与标准宽度和长度信息比较，得出当前的宽度和长度信息与标准宽度和长度信息的差值，将差值作为处理结果发送给控制器，通过控制器通过伺服运动控制器调整不同轮毂电机的运动速度进而实现调整视觉传感器与导引色带的相对位置，使车身中心线位于导引色带中心，从而使得采集到的当前的宽度和长度信息逼近标准宽度和长度信息；

步骤三：重复实时采集当前的宽度和长度信息及调整不同轮毂电机的运动速度调整车身逼标准宽度和长度信息的过程，使车身中心线始终处于与导引色带中心重合的位置，直至整个导引工作完成。

作为优选，导引路程长度可通过图像识别色带各段的颜色进行计数完成，起点和终点采用不同颜色色带标定。

作为优选，所述宽度和长度信息是指采用两一字型定位器在色带和地面之间的不同高度平面形成的两个断点与端点距离调整小车车身姿态，以二个一字型定位器断点连线调整其是否斜在中心线上，再以其中一个断点作为标准长度。

以上描述可以看出，本发明具备以下优点：利用视觉传感器加上两个一字型激光定位器方法和地面布设色带的方法实时导引自动导引运输车(AGV)的行走，采用两一字型定位器在不同高度平面形成的两个断点与端点距离调整小车车身姿态。

借助图像识别色带各段的颜色进行计数控制行走路程长度，采用不同颜色色带标定起点和终点位置。

附图说明

图1为本发明的可自动输车导引跟踪装置的结构示意图。

图2为本发明的可自动输车导引跟踪装置的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明给定的附图和具体示例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例。都属于本发明的保护范围。

一种自动导引运输车，包括车身1、控制器2、轮毂电机3和车轮4，所述车轮4安装在轮毂电机3上，所述轮毂电机3安装在车身1上，控制器2安装在车身1上且与轮毂电机3电连接，还包括两个一字型激光定位器5和一个视觉传感器6，所述两个一字型激光定位器5相互平行并安装在车身1的中心线上且斜向下朝向地面，所述视觉传感器6安装在车身1上且位于两个一字型激光定位器5的前方并垂直向下，所述控制器2还与一字型激光定位器5和视觉传感器6电连接。

在车身1下方的地面上设有导引色带7。

所述控制器包括控制处理器和伺服运动控制器。

一种自动导引运输车的导引跟踪方法，包括如下步骤：步骤一：将车身1放置于地面上且位于导引色带7上方，使导引色带7和两个一字型激光定位器5的投射线横向相交并在视觉传感器6的视场范围内，控制器2通过嵌入式软件提取一字型激光定位器5获取的导引色带7的当前的宽度和长度信息；

步骤二：确定车身1中心线位于导引色带7中心时的标准宽度和长度信息，通过提取当前长度信息与标准宽度和长度信息比较，得出当前的宽度和长度信息与标准宽度和长度信息的差值，将差值作为处理结果发送给控制器2，通过控制器2通过伺服运动控制器调整不同轮毂电机3的运动速度进而实现调整视觉传感器6与导引色带7的相对位置，使车身1中心线位于导引色带7中心，从而使得采集到的当前的宽度和长度信息逼近标准宽度和长度信息；

步骤三：重复实时采集当前的宽度和长度信息及调整不同轮毂电机3的运动速度调整车身逼标准宽度和长度信息的过程，使车身1中心线始终处于与导引色带7中心重合的位置，直至整个导引工作完成。

所述宽度和长度信息是指采用两一字型定位器在色带和地面之间的不同高度平面形成的两个断点与端点距离调整小车车身姿态，以二个一字型定位器断点连线调整其是否斜在中心线上，再以其中一个断点作为标准长度。

导引路程长度可通过图像识别色带各段的颜色进行计数完成，起点和终点采用不同颜色色带标定。

在具体实施时，利用视觉传感器和一字型激光定位器实时采集布设在地面上定宽度和定长度的色带图像的方法，结合视觉传感器与两个一字型激光定位器之间角度所产生的色带上面和布设地面高度差所形成的两根不连续直线断点与端点之间的距离，获得该小车目前与色带之间的相对位置和角度姿态，从而实时调整控制小车的运行。

图2中布设于地面上的色带与安装于底部的视觉传感器相对，视觉传感器与色带平面平行相对，而两个一字红色激光定位器则与色带平面形成一定的夹角横向平行投射于色带上面和地面上，实时采集视觉图像中两个一字激光定位器投射形成的平面红色投射线，由于投射线长于色带横向宽度，在色带上平面和地面之间的高度差引起了单一投射线的分段，两分段线断点与端点的长度随着小车的姿态和色带与车身相对位置而变化，得到两投射线在色带上的线段宽度和地面上断点与端点横向长度，在两个一字型激光定位器标定调整投射于同一平面平行且端点平齐的情况下，当前的宽度和长度信息实时变动的大小信息，即表示了小车的车身中心线与色带的相对位置和小车偏离姿态，将该偏离数值和姿态角度在线实时传送给控制处理器经过对比和运算再由伺服运动控制器对轮毂电机进行精准控制，即可实现跟踪导引车身1沿色带自动前行的目的，同时利用色带上分段颜色变化，标定小车离起终点或某一固定点的距离。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动导引运输车，包括车身(1)、控制器(2)、轮毂电机(3)和车轮(4)，所述车轮(4)安装在轮毂电机(3)上，所述轮毂电机(3)安装在车身(1)上，控制器(2)安装在车身(1)上且与轮毂电机(3)电连接，其特征在于：还包括两个一字型激光定位器(5)和一个视觉传感器(6)，所述两个一字型激光定位器(5)相互平行并安装在车身(1)的中心线上且斜向下朝向地面，所述视觉传感器(6)安装在车身(1)上且位于两个一字型激光定位器(5)的前方并垂直向下，所述控制器(2)还与一字型激光定位器(5)和视觉传感器(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的自动导引运输车导引跟踪装置，其特征在于：在车身(1)下方的地面上设有导引色带(7)。

3.根据权利要求1所述的自动导引运输车导引跟踪装置，其特征在于：所述控制器(2)包括控制处理器和伺服运动控制器。

4.一种自动导引运输车的导引跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将车身(1)放置于地面上且位于导引色带(7)上方，使导引色带(7)和两个一字型激光定位器(5)的投射线横向相交并在视觉传感器(6)的视场范围内，控制器(2)通过嵌入式软件提取一字型激光定位器(5)获取的导引色带(7)的当前的宽度和长度信息；

步骤二：确定车身(1)中心线位于导引色带(7)中心时的标准宽度和长度信息，通过提取当前长度信息与标准宽度和长度信息比较，得出当前的宽度和长度信息与标准宽度和长度信息的差值，将差值作为处理结果发送给控制器(2)，通过控制器(2)通过伺服运动控制器调整不同轮毂电机(3)的运动速度进而实现调整视觉传感器(6)与导引色带(7)的相对位置，使车身(1)中心线位于导引色带(7)中心，从而使得采集到的当前的宽度和长度信息逼近标准宽度和长度信息；

步骤三：重复实时采集当前的宽度和长度信息及调整不同轮毂电机(3)的运动速度调整车身逼标准宽度和长度信息的过程，使车身(1)中心线始终处于与导引色带(7)中心重合的位置，直至整个导引工作完成。

5.根据权利要求4所述的一种自动导引运输车的导引跟踪方法，其特征在于：导引路程长度可通过图像识别色带各段的颜色进行计数完成，起点和终点采用不同颜色色带标定。

6.根据权利要求4所述的一种自动导引运输车的导引跟踪方法，其特征在于：所述宽度和长度信息是指采用两一字型定位器在色带和地面之间的不同高度平面形成的两个断点与端点距离调整小车车身姿态，以二个一字型定位器断点连线调整其是否斜在中心线上，再以其中一个断点作为标准长度。