CN109969998A - 一种基于激光slam导航托盘搬运agv - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，包括AGV车体系统、车载控制系统、驱动总成控制系统、CAN wifi无线模块、面板操控系统、人机交互系统、激光导航系统、AGV驱动总成、泵站总成，所述激光导航系统与车载控制系统通讯连接，用于扫描周围环境生成地图，并将在地图里建立AGV的运行轨迹保存于车载控制系统，与AGV上位机系统已构建好的室内地图进行匹配；该类AGV不需要设置固定的轨道，可通过构建室内完整的地图，获得周围环境完整的信息，在移动过程中通过传感器实时获取周围环境的信息，与已构建好的室内地图进行匹配，并采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时也就确定了在周围环境中的位置。

Description

一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV
【技术领域】
本发明涉及AGV车的技术领域，特别是一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV。
【背景技术】
在传统的工厂作业环境中，自动仓库与生产车间之间，各工位之间，各段输送线之间的物件输送主要依赖人力，存在运输效率低，工人劳动强度大，人力成本高，生产环境恶劣，容易发生安全事故等问题，不利于企业的长远有利发展。
近年来，随着科学技术的发展，自动化技术呈现加速发展的趋势，国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中，在自动仓库与生产车间之间，各工位之间，AGV(Automated Guided Vehicle)起了无可替代的重要作用。目前AGV系统已经广泛应用于工业物料柔性搬运系统中，随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展。现有的AGV常用导航方式的采用是磁导航、二维码导航、色带导航和激光有反导航的方式；磁导航、二维码导航、色带导航对AGV运行的环境要求很高，当地面的有灰尘或者油污时都会影响AGV的运行，同时磁导航、二维码导航、色带导航要定期的进行维护，维护的成本较高。激光反光板导航的精度高，但在前期的施工工，需要反复的进行位置定位，施工周期长、成本高。现提出一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，不需要设置固定的轨道，可通过构建室内完整的地图，获得周围环境完整的信息。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，包括AGV车体系统、车载控制系统、驱动总成控制系统、CAN wifi无线模块、面板操控系统、人机交互系统、激光导航系统、AGV驱动总成、泵站总成，
所述激光导航系统与车载控制系统通讯连接，用于扫描周围环境生成地图，并将在地图里建立AGV的运行轨迹保存于车载控制系统，与AGV上位机系统已构建好的室内地图进行匹配，采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时确定在周围环境中的位置；
所述车载控制系统通过CAN协议与驱动总成控制系统进行通讯，实时的发送控制指令；
所述驱动总成控制系统与AGV驱动总成连接，实现AGV车体系统的运动控制；所述驱动总成控制系统与泵站总成通讯连接，通过泵站总成驱动动货叉车架做升降运动；
所述面板操控系统用于切换车载控制系统的控制模式，所述人机交互系统通过串口或USB接口与车载控制系统通讯连接。
作为优选，还包括与车载控制系统相连的频闪警示灯、三色指示灯、安全触边条和避障雷达，所述三色指示灯用以显示AGV车辆的运行状态，所述频闪警示灯实时提醒AGV周围的人和物车辆运行经过，当避障雷达受到外物干扰失效时，人或物触碰到全触边条时车载控制系统控制车辆停止运行。
作为优选，所述AGV车体系统的前方设有货物检测光电开关，用以监测货物是否到位，所述货叉车架的前端设有与车载控制系统相连的左货叉检测光电开关、右货叉检测光电开关，所述AGV车体系统的一侧设有与车载控制系统相连的语音报警器，用以播报避让障碍的消息。
作为优选，所述AGV车体系统上还设有与车载控制系统相连的扇热风扇，用以对车辆电机散热降温。
作为优选，所述泵站总成上设有起升油缸，所述泵站总成通过高压油管带动起升油缸起升，所述起升油缸通过连杆机构带动货叉车架做起升、下降运动，货叉车架的高度通过起升限位微动开关进行电限位。
作为优选，所述车载控制系统通过无线路由与AGV上位机系统通讯连接，所述AGV上位机系统用于实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理。
作为优选，所述自动充电板通过充电桩连接对大容量锂电池充电，所述CAN wifi无线模块与充电桩通讯连接，充电桩通过CAN wifi无线模块实时的传输系统指令要求进行充电工作。
本发明的有益效果：本发明通过基于激光SLAM(同时定位与构建地图)导航的AGV是智能移动机器人的一种，该类AGV不需要设置固定的轨道，可通过构建室内完整的地图，获得周围环境完整的信息，在移动过程中，通过传感器实时获取周围环境的信息，与已构建好的室内地图进行匹配，并采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时也就确定了在周围环境中的位置。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV的结构示意图；
图2是本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV的主视示意图；
图3是本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV的左视示意图；
图4是本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV的右视示意图；
图5是本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV的围板结构示意图。
【具体实施方式】
参阅图1至图5本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，包括AGV车体系统1、车载控制系统2、驱动总成控制系统3、CAN wifi无线模块4、面板操控系统5、人机交互系统6、激光导航系统9、AGV驱动总成11、泵站总成12，所述激光导航系统9与车载控制系统2通讯连接，用于扫描周围环境生成地图，并将在地图里建立AGV的运行轨迹保存于车载控制系统2，与AGV上位机系统已构建好的室内地图进行匹配，采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时确定在周围环境中的位置；所述车载控制系统2通过CAN协议与驱动总成控制系统3进行通讯，实时的发送控制指令；所述驱动总成控制系统3与AGV驱动总成11连接，实现AGV车体系统1的运动控制；所述驱动总成控制系统3与泵站总成12通讯连接，通过泵站总成12驱动动货叉车架做升降运动；所述面板操控系统5用于切换车载控制系统2的控制模式，所述人机交互系统6通过串口或USB接口与车载控制系统2通讯连接。
进一步地，还包括与车载控制系统2相连的频闪警示灯7、三色指示灯8、安全触边条10和避障雷达20，所述三色指示灯8用以显示AGV车辆的运行状态，所述频闪警示灯7实时提醒AGV周围的人和物车辆运行经过，当避障雷达20受到外物干扰失效时，人或物触碰到全触边条10时车载控制系统2控制车辆停止运行。所述AGV车体系统1的前方设有货物检测光电开关15，用以监测货物是否到位，所述货叉车架的前端设有与车载控制系统2相连的左货叉检测光电开关16、右货叉检测光电开关17，所述AGV车体系统1的一侧设有与车载控制系统2相连的语音报警器18，用以播报避让障碍的消息。所述AGV车体系统1上还设有与车载控制系统2相连的扇热风扇19，用以对车辆电机散热降温。所述泵站总成12上设有起升油缸1201，所述泵站总成12通过高压油管带动起升油缸1201起升，所述起升油缸1201通过连杆机构带动货叉车架做起升、下降运动，货叉车架的高度通过起升限位微动开关进行电限位。所述车载控制系统2通过无线路由与AGV上位机系统通讯连接，所述AGV上位机系统用于实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理。所述自动充电板13通过充电桩连接对大容量锂电池14充电，所述CAN wifi无线模块4与充电桩通讯连接，充电桩通过CAN wifi无线模块4实时的传输系统指令要求进行充电工作。AGV的围板101采用高强度的钢板制作。
本发明工作过程：
本发明一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，激光导航系统9在移动过程中扫描周围环境生成地图，在地图里建立AGV的运行轨迹保存在车载控制系统2，与上位机已构建好的室内地图进行匹配，并采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时也就确定了在周围环境中的位置。激光SLAM导航在定位的过程中都将依赖先验知识(先验地图)确定自身所在的位置，如果环境产生了变化，再次依赖先验地图定位将产生错误的定位结果。因此激光SLAM导航要求周围的环境相对要稳定，当周围环境变化较大时，AGV激光导航系统对周围环境重新进行扫描。AGV上位机系统实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理；AGV车载控制系统2通过CAN协议与驱动总成控制系统3进行通讯，可以实时的发送控制指令。驱动总成控制系统3连接AGV驱动总成11实现AGV车体系统1的运动控制，同时AGV车载控制系统2通过CAN协议与驱动总成控制系统3进行通讯，发送起升指令时，驱动总成控制系统3控制泵站12，泵站12通过高压油管带动起升油缸1201起升，起升油缸1201通过连杆机构带动货叉车架做起升、下降运动，高度通过起升限位微动开关进行电限位，能够有效的提升机械停止的精度，保护油缸的磨损；通过面板操控系统5可以切换AGV车载控制系统2的控制模式，控制模式的选择可以通过人机交互系统6直观的显示，同时人机交互系统6通过串口或USB接口与AGV车载控制系统2通讯，可修改AGV车载控制系统2的系统参数，也可以实时显示系统的电池电量、AGV整车的额故障休息、AGV的运行路径等；AGV车载控制系统2实现AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、搬运、装卸操作的控制；AGV导航导引系统能够实现无人自动驾驶导航导引。三色指示灯8连接AGV车载控制系统2，三色指示灯8通过黄、红、蓝三色灯直关的显示AGV车辆的运行状态，频闪警示灯7频闪烁实时提醒AGV周围的人和物车辆运行经过，注意安全，当频闪警示灯7频闪烁扔不能达到提醒的目的，避障雷达20可以设定AGV车辆减速、慢行、停止三个区域，语音报警器18会实时的播报注意避让消息，当避障雷达20受到外物干扰失效时，人或物触碰到安全触边10AGV车辆会立即停止运行，语音报警器18播报障碍物避让消息；当AGV的前进运行时，AGV运行的前方有人或物时左货叉检测光电开关16、右货叉检测光电开关17信号到AGV车载控制系统2，AGV车辆会立即停止运行，语音报警器18播报障碍物避让消息；当货物检测光电开关15有信号输出到AGV车载控制系统2时，说明货物已经到位，AGV车体系统1可以执行下一步指令。当AGV车载控制系统2检测AGV车辆电机温度过高时，扇热风扇19会自动的进行工作，直至AGV车辆降到设定温度范围内。当AGV车载控制系统2检测AGV车辆电池电量少于设定的电量时，当AGV车载控制系统2会控制AGV车辆运行到指定的充电区域，AGV车体的自动充电板13与充电桩连接对大容量锂电池14快速的充电，快速充电桩通过CAN wifi无线模块4实时的传输系统指令要求进行充电工作，可以满足AGV车辆24小时运行。AGV的围板101采用高强度的钢板制作，增强AGV整车结构的强度，满足AGV车辆在恶劣环境运行提供了有效的安全防护。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：包括AGV车体系统(1)、车载控制系统(2)、驱动总成控制系统(3)、CAN wifi无线模块(4)、面板操控系统(5)、人机交互系统(6)、激光导航系统(9)、AGV驱动总成(11)、泵站总成(12)，
所述激光导航系统(9)与车载控制系统(2)通讯连接，用于扫描周围环境生成地图，并将在地图里建立AGV的运行轨迹保存于车载控制系统(2)，与AGV上位机系统已构建好的室内地图进行匹配，采用粒子滤波算法精确确定其在全局地图中的位置，同时确定在周围环境中的位置；
所述车载控制系统(2)通过CAN协议与驱动总成控制系统(3)进行通讯，实时的发送控制指令；
所述驱动总成控制系统(3)与AGV驱动总成(11)连接，实现AGV车体系统(1)的运动控制；所述驱动总成控制系统(3)与泵站总成(12)通讯连接，通过泵站总成(12)驱动动货叉车架做升降运动；
所述面板操控系统(5)用于切换车载控制系统(2)的控制模式，所述人机交互系统(6)通过串口或USB接口与车载控制系统(2)通讯连接。
2.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：还包括与车载控制系统(2)相连的频闪警示灯(7)、三色指示灯(8)、安全触边条(10)和避障雷达(20)，所述三色指示灯(8)用以显示AGV车辆的运行状态，所述频闪警示灯(7)实时提醒AGV周围的人和物车辆运行经过，当避障雷达(20)受到外物干扰失效时，人或物触碰到全触边条(10)时车载控制系统(2)控制车辆停止运行。
3.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：所述AGV车体系统(1)的前方设有货物检测光电开关(15)，用以监测货物是否到位，所述货叉车架的前端设有与车载控制系统(2)相连的左货叉检测光电开关(16)、右货叉检测光电开关(17)，所述AGV车体系统(1)的一侧设有与车载控制系统(2)相连的语音报警器(18)，用以播报避让障碍的消息。
4.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：所述AGV车体系统(1)上还设有与车载控制系统(2)相连的扇热风扇(19)，用以对车辆电机散热降温。
5.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：所述泵站总成(12)上设有起升油缸(1201)，所述泵站总成(12)通过高压油管带动起升油缸(1201)起升，所述起升油缸(1201)通过连杆机构带动货叉车架做起升、下降运动，货叉车架的高度通过起升限位微动开关进行电限位。
6.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：所述车载控制系统(2)通过无线路由与AGV上位机系统通讯连接，所述AGV上位机系统用于实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理。
7.如权利要求1所述的一种基于激光SLAM导航托盘搬运AGV，其特征在于：所述自动充电板(13)通过充电桩连接对大容量锂电池(14)充电，所述CANwifi无线模块(4)与充电桩通讯连接，充电桩通过CAN wifi无线模块(4)实时的传输系统指令要求进行充电工作。
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