CN110104094A - 一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载agv - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种载重量大、路面适应性强且易于维护保养的基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV。本发明包括含有顶升平台（1）的车体（2），在所述车体（2）的底部且靠近四个角的位置分别设置有驱动轮，四个所述驱动轮均由舵机装置驱动转动，在所述车体（2）的底部还设置有至少一台视觉相机（3），在所述视觉相机（3）的外围设置有补光装置，所述补光装置对所述视觉相机（3）进行补光。本发明可应用于自动化领域。
Description
技术领域
本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV。
背景技术
随着工业4.0的倡导和实施，制造业和物流行业的自动化、智能化程度不断提高，AGV(Automated Guided Vehicle, 自动导航小车)因其智能、柔性物料传输功能，而得到了飞速的发展，目前AGV的应用已经不局限于传统的无人仓储环境，对其应用已经拓展到一些工作环境恶劣、劳动简单但强度大的运输环境，AGV也由传统无人工厂轻型载重室内机型拓展到重载且要适应应用环境相对恶劣的室外机型。自动导航方面，现有技术有磁导航、色带导航、惯性导航、激光SLAM导航以及Visual SLAM等，且各种方式有各种方式的特点。现有应用的重载机型多采用磁导航、惯性导航、激光SLAM导航及其混合方式。但目前技术仍然存在很多可以改进的地方。
目前国内一些AGV厂商有开发重载AGV，目前重载AGV基本可以分为三类车型，首先是高速（AGV行业中大于10千米每小时的速度认为是高速）货运码头AGV，该类AGV是基于卡车的实体而实现自动导航的，其特点是快速、载重大。虽然该类AGV可以高速地在粗糙的码头路面上运行，且具备大马力的特点，但是该类车型不能实现全方位移动，且停止定位时车体位姿偏差角较其它类型的AGV大，控制精度不高。其次是以MECANUM轮为行走轮的AGV，该类重载AGV可以通过任意增加轮组去分担载荷，且不用担心各轮的同步问题，因为这种轮子可以通过轮子上的辊子的局部运动去吸收不同步造成的冗余问题，且这种AGV还有一个特点是定位较为精准，但是其只能在较低的速度下运行（一般低于40m/min），超过速度阈值时会引起MECANUM轮小辊子包胶皲裂，并伴有振动，其对路面的适应性不够高。其三是以舵轮为代表的AGV机型，目前各厂商推出的舵轮式重载AGV主要是以双舵轮驱动为主，运行速度最大可达60m/min，但受限于直流电机的功率和带载能力，应用环境局限于较为平整的路面，不能满足大载重（大于5吨）的爬坡要求，且爬坡限制在5度以内的短斜坡，在遇到坑洼的路段时甚至出现某个舵轮过载的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种载重量大、路面适应性强且易于维护保养的基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV。
本发明所采用的技术方案是：它包括含有顶升平台的车体，在所述车体的底部且靠近四个角的位置分别设置有驱动轮，四个所述驱动轮均由舵机装置驱动转动，在所述车体的底部还设置有至少一台视觉相机，在所述视觉相机的外围设置有补光装置，所述补光装置对所述视觉相机进行补光。
上述方案可见，将车体的四个驱动轮均设置为由舵机装置驱动，和现有的采用两个舵轮驱动的形式相比，其能够提供给车体更加充足的动力，从而大大地增强了整车的载荷能力，也增强了其上坡能力；采用四舵机装置进行驱动，能够随时调整运行方向，且实现驱动轮360度角旋转，可任意变换车体位姿而避开凹坑等路况，使得AGV适应不同路况的能力大大提升；另外一方面，通过光学补光装置对所述视觉相机进行补光，能够为视觉相机获取更高质量的路面图像提供了技术支持，从而不会出现误判进而发生事故的现象，进一步增强了AGV的路面适应性，同时由于增加了补光装置对所述视觉相机进行补光，相对地增强了视觉相机获取图像的能力，也就相对地降低了对位于地面的色带设置要求，降低了成本。
进一步地，所述驱动轮包括设有上端板的支脚、与所述支脚转动配合的悬挂和与所述支脚通过转动轴配合的行走轮，所述舵机装置包括固定在所述支脚上且驱动所述行走轮转动的动力电机和固定在所述支脚上的转角电机，所述转角电机的输出轴上设置有动齿轮，在所述悬挂的下端面固定有定齿轮，所述动齿轮与所述定齿轮外啮合配合，所述悬挂及所述定齿轮位于所述上端板上，在所述上端板上还设置有角度传感器。
上述方案可见，每个驱动轮上都设置有动力电机和转角电机，其中的动力电机为行走轮提供足够的动力，而转角电机通过输出驱动动齿轮运动，通过动齿轮与定齿轮的啮合配合关系，可使得动齿轮沿着定齿轮的外周进行360度角的旋转，从而带动整个支脚、行走轮、动力电机和转角电机一体地实现360度角的旋转，进而实现了驱动的全角度转动，且其结构简单，稳定性好，大大地增加了AGV的载荷能力，也提升了其路面适应能力。
再进一步地，所述悬挂包括与所述定齿轮固定连接的下支撑板、配合在所述下支撑板上方的车体安装板以及配合在所述下支撑板与所述车体安装板之间且对所述车体安装板具有顶升作用的若干支撑弹簧，在所述下支撑板上设置有两块对称的限位凸起，两块所述限位凸起之间至少设置有一根限位柱，所述车体安装板的下侧面上设置有行程凸起，所述行程凸起上竖向设置有行程槽孔，所述限位柱穿过所述行程槽孔，所述行程凸起位于两块所述限位凸起之间。
上述方案可见，悬挂通过支撑弹簧对车体安装板实现大载荷支承，且由于悬挂的存在，整车在通过各种不同状况的路面时，始终保持行走轮能够与地面接触，使其具有更好的抓地力，进而提供给整个车体更好的前进牵引力和停止刹车力，使其控制更加平稳和可靠，悬挂的设置也起到了减震的效果，避免了AGV发生颠簸的情况，且其结构简单，降低了制作成本，通过下支撑板和车体安装板之间的结构配合，其结构可靠性也得到了提升。
所述支撑弹簧的数量为四根，所述行程凸起的数量为两块，所述限位柱的数量为两根，在每块所述行程凸起上均设置有两个所述行程槽孔。由此可见，整个悬挂的稳定性和平衡性更加好，能够提供给AGV更好的驱动水平。
所述补光装置包括设置在所述视觉相机外围的面光源、支撑所述面光源的支架，所述支架的设置方向与所述视觉相机的光圈轴线之间的夹角为45°，所述面光源照射在所述视觉相机聚焦的地面上。由此可见，通过面光源的引入，使得原来光线较暗的车体底部具有很好的光线效果，为视觉相机的拍照工作提供了极大的支持，使得视觉相机获取的图像能够清晰地分别出色带的位置，并未后续的驱动轮动作提供基础依据。
所述视觉相机的数量设置为三个，其中两个所述视觉相机设置在所述车体长度方向的中线上且前后设置，第三个所述视觉相机设置在所述车体宽度方向的中线上且偏离于另外两个所述视觉相机的连线。由此可见，通过设置多个相机来进行图像获取，能够尽可能地保证根据相机获取到的照片就能准确地获知AGV是否偏离了色带轨道，避免采用单个相机时由于某段色带不完整而发生误判的情况。
在所述车体的底面上还设置有色带信息识别装置，在所述车体的外周上还设置有避障雷达和防撞条。所述色带信息识别装置为RFID读卡器。由此可见，采用RFID读卡器作为色带信息识别装置，使得AGV在移动的过程中能够快速准确地获取到移动路径上存在的色带方向信息，从而更好地控制车体进行减速、停止、入弯和横移等动作，保证动作的准确性；而避障雷达能够安全地监测AGV运行环境潜在的障碍，对AGV起到提前预测和保护的作用；防撞条能够避免AGV车体与潜在的障碍发生碰撞，保证车体的安全性，还可以将防撞条上位机相配合，当防撞条被碰撞时，上位机马上发出驱动轮断电并抱死行走轮的命令，从而最大程度地对车体进行保护。
此外，所述顶升平台位于所述车体上，在所述车体内均匀地分布设置有若干顶升液压缸，所述顶升液压缸的输出杆顶在所述顶升平台的下侧面上。由此可见，通过顶升平台和顶升液压缸的设置，能够快速地实现对需承载的物品顶升起来，提高了装载快速性和安全性。
附图说明
图1是本发明整体结构的简易示意图；
图2是本发明平视角度的较易结构示意图；
图3是一对所述驱动轮的简易结构示意图；
图4是所述视觉相机和所述面光源的爆炸结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括含有顶升平台1的车体2，所述顶升平台1位于所述车体2上，在所述车体2内均匀地分布设置有若干顶升液压缸，所述顶升液压缸的输出杆24顶在所述顶升平台1的下侧面上。在所述车体2的底部且靠近四个角的位置分别设置有驱动轮，四个所述驱动轮均由舵机装置驱动转动，在所述车体2的底部还设置有至少一台视觉相机3，在所述视觉相机3的外围设置有补光装置，所述补光装置对所述视觉相机3进行补光。所述补光装置包括设置在所述视觉相机3外围的面光源19、支撑所述面光源19的支架20，所述支架20的设置方向与所述视觉相机3的光圈轴线之间的夹角为45°，所述面光源19照射在所述视觉相机3聚焦的地面上。
所述驱动轮包括设有上端板4的支脚5、与所述支脚5转动配合的悬挂6和与所述支脚5通过转动轴配合的行走轮7，所述舵机装置包括固定在所述支脚5上且驱动所述行走轮7转动的动力电机8和固定在所述支脚5上的转角电机9，所述转角电机9的输出轴上设置有动齿轮10，在所述悬挂6的下端面固定有定齿轮11，所述动齿轮10与所述定齿轮11外啮合配合，所述悬挂6及所述定齿轮11位于所述上端板4上，在所述上端板4上还设置有角度传感器23。
所述悬挂6包括与所述定齿轮11固定连接的下支撑板12、配合在所述下支撑板12上方的车体安装板13以及配合在所述下支撑板12与所述车体安装板13之间且对所述车体安装板13具有顶升作用的若干支撑弹簧14，在所述下支撑板12上设置有两块对称的限位凸起15，两块所述限位凸起15之间至少设置有一根限位柱16，所述车体安装板13的下侧面上设置有行程凸起17，所述行程凸起17上竖向设置有行程槽孔18，所述限位柱16穿过所述行程槽孔18，所述行程凸起17位于两块所述限位凸起15之间。所述支撑弹簧14的数量为四根，所述行程凸起17的数量为两块，所述限位柱16的数量为两根，在每块所述行程凸起17上均设置有两个所述行程槽孔18。
所述视觉相机3的数量设置为三个，其中两个所述视觉相机3设置在所述车体2长度方向的中线上且前后设置，第三个所述视觉相机3设置在所述车体2宽度方向的中线上且偏离于另外两个所述视觉相机3的连线。
在所述车体2的底面上还设置有色带信息识别装置，在所述车体2的外周上还设置有避障雷达21和防撞条22。所述色带信息识别装置为RFID读卡器25。
本发明与现有技术相比，通过将车体的四个驱动轮均设置为由舵机装置驱动，和现有的采用两个舵轮驱动的形式相比，其能够提供给车体更加充足的动力，从而大大地增强了整车的载荷能力，经测算，最大载重可达6吨；也增强了其上坡能力。采用四舵机装置进行驱动，能够随时调整运行方向，且实现驱动轮360度角旋转，可任意变换车体位姿而避开凹坑等路况，使得AGV适应不同路况的能力大大提升；另外一方面，通过光学补光装置对所述视觉相机进行补光，能够为视觉相机获取更高质量的路面图像提供了技术支持，从而不会出现误判进而发生事故的现象，进一步增强了AGV的路面适应性，同时由于增加了补光装置对所述视觉相机进行补光，相对地增强了视觉相机获取图像的能力，也就相对地降低了对位于地面的色带设置要求，降低了成本。
Claims (9)
1.一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，包括含有顶升平台（1）的车体（2），在所述车体（2）的底部且靠近四个角的位置分别设置有驱动轮，其特征在于：四个所述驱动轮均由舵机装置驱动转动，在所述车体（2）的底部还设置有至少一台视觉相机（3），在所述视觉相机（3）的外围设置有补光装置，所述补光装置对所述视觉相机（3）进行补光。
2.根据权利要求1所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述驱动轮包括设有上端板（4）的支脚（5）、与所述支脚（5）转动配合的悬挂（6）和与所述支脚（5）通过转动轴配合的行走轮（7），所述舵机装置包括固定在所述支脚（5）上且驱动所述行走轮（7）转动的动力电机（8）和固定在所述支脚（5）上的转角电机（9），所述转角电机（9）的输出轴上设置有动齿轮（10），在所述悬挂（6）的下端面固定有定齿轮（11），所述动齿轮（10）与所述定齿轮（11）外啮合配合，所述悬挂（6）及所述定齿轮（11）位于所述上端板（4）上，在所述上端板（4）上还设置有角度传感器（23）。
3.根据权利要求2所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述悬挂（6）包括与所述定齿轮（11）固定连接的下支撑板（12）、配合在所述下支撑板（12）上方的车体安装板（13）以及配合在所述下支撑板（12）与所述车体安装板（13）之间且对所述车体安装板（13）具有顶升作用的若干支撑弹簧（14），在所述下支撑板（12）上设置有两块对称的限位凸起（15），两块所述限位凸起（15）之间至少设置有一根限位柱（16），所述车体安装板（13）的下侧面上设置有行程凸起（17），所述行程凸起（17）上竖向设置有行程槽孔（18），所述限位柱（16）穿过所述行程槽孔（18），所述行程凸起（17）位于两块所述限位凸起（15）之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述支撑弹簧（14）的数量为四根，所述行程凸起（17）的数量为两块，所述限位柱（16）的数量为两根，在每块所述行程凸起（17）上均设置有两个所述行程槽孔（18）。
5.根据权利要求1所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述补光装置包括设置在所述视觉相机（3）外围的面光源（19）、支撑所述面光源（19）的支架（20），所述支架（20）的设置方向与所述视觉相机（3）的光圈轴线之间的夹角为45°，所述面光源（19）照射在所述视觉相机（3）聚焦的地面上。
6.根据权利要求5所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述视觉相机（3）的数量设置为三个，其中两个所述视觉相机（3）设置在所述车体（2）长度方向的中线上且前后设置，第三个所述视觉相机（3）设置在所述车体（2）宽度方向的中线上且偏离于另外两个所述视觉相机（3）的连线。
7.根据权利要求1所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：在所述车体（2）的底面上还设置有色带信息识别装置，在所述车体（2）的外周上还设置有避障雷达（21）和防撞条（22）。
8.根据权利要求7所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述色带信息识别装置为RFID读卡器（25）。
9.根据权利要求1所述的一种基于色带视觉寻迹、差速四驱的重载AGV，其特征在于：所述顶升平台（1）位于所述车体（2）上，在所述车体（2）内均匀地分布设置有若干顶升液压缸，所述顶升液压缸的输出杆（24）顶在所述顶升平台（1）的下侧面上。
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