CN110118558A - 一种agv叉车的包络构建方法、装置及存储器 - Google Patents

Abstract

一种AGV叉车的包络构建方法、装置及存储器，涉及自动导引技术领域，包括：获取AGV叉车范围和AGV叉车的路径；计算所述路径的垂线集；计算垂线集与AGV叉车范围的交点集；拟合交点集完成包络构建。本发明所述AGV叉车的包络构建方法使用了解析几何的方法快速构建和计算AGV叉车的行走包络，计算高效，比通过图形等计算的方法占用资源低。

Description

一种AGV叉车的包络构建方法、装置及存储器

技术领域

本发明涉及自动导引技术领域，尤其涉及一种AGV叉车的包络构建方法、装置及存储器。

背景技术

AGV式叉车即配备了自动导引技术的叉车，可以实现自动导引功能，目前常用于仓储场景中。AGV式叉车在仓储环境中的工作包括搬运、堆垛等，大部分工作任务均需要AGV式叉车利用自动导引技术在仓储环境中从一个位置到另一个位置，为了降低仓储成本，多数仓储环境中的过道均是尽可能的窄，尽量将仓储空间留作他用；而且在仓储环境中，也时常有人员在内进行走动或者工作。这使得确定AGV式叉车的行走包络变得十分重要。

行走包络可用于判断AGV行走这条路径时是否会与周边的环境、物体发生干涉、碰撞，可以尽可能的提高空间利用率，提高工作效率，保障工作安全，并且，对于路径规划、避障也十分重要。

而现有技术中，对于行走包络的计算有多种方式，常见的为通过图形计算的方法进行计算，但是图形计算的方法计算量大，计算效率低，且也需要占用很多资源，因此，需要提出一种快速高效的构建和计算包络的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AGV叉车的包络构建方法、装置及存储器，以解决现有技术中的包络计算方法低效、计算量大、占用资源多的问题；

另一方面，本发明提供了一种AGV叉车的路径规划方法、装置及存储器，以实现更好的路径规划。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种AGV叉车的包络构建方法，包括：

获取AGV叉车范围和AGV叉车的路径；

计算所述路径的垂线集；

计算垂线集与AGV叉车范围的交点集；

拟合交点集完成包络构建。

进一步地，所述AGV叉车的范围包括AGV叉车本体；或者包括AGV叉车本体和AGV叉车的预设安全距离。。

进一步地，所述获取AGV叉车车体信息包括：获取AGV叉车车体的最大轮廓信息。

进一步地，获取AGV叉车车体在水平面上的最大轮廓信息。

进一步地，获取AGV叉车车体在若干水平面上的最大轮廓信息。

进一步地，所述计算所述路径的垂线集包括：

获取若干子路径；

获取子路径上的若干路径点；

获取过所述路径点并垂直于所述子路经端点连线的直线。

进一步地，相邻的所述子路径朝向不同。

进一步地，所述计算垂线集与AGV叉车车体的交点集包括：

获取AGV车体与所述垂线的若干交点；

位于最外围的若干交点构成交点集。

本发明还提供了一种AGV叉车的包络构建装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取AGV式叉车车体信息和路径；

计算模块，所述计算模块计算所述路径的垂线集以及所述垂线集与所述AGV叉车的交点集；

拟合模块，所述拟合模块对所述交点集进行拟合，构建包络。

本发明还提供了一种存储器，其上存储有计算机程序，当处理器读取所述存储器时，执行如上任一项所述的AGV叉车的包络构建方法。

本发明还提供了一种AGV叉车的路径规划方法，包括：

获取第一位置、第二位置、路径和AGV叉车的包络；

获取路径图像；

确定路径图像中的物体；

计算物体与AGV叉车的包络的交点；

如无交点，则沿当前路径行走。

进一步地，若有交点，所述AGV叉车停止或者更换路径。

本发明还提供了一种AGV叉车的路径规划装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取第一位置、第二位置、路径、AGV叉车的包络、路径图像；

计算模块，所述计算模块计算路径图像中的物体、以及物体与AGV叉车的包络的交点；

路径规划模块，所述路径规划模块接收计算模块的计算结果，规划AGV叉车是否沿当前路径继续行走。

本发明还提供了一种存储器，其上存储有计算机程序，当处理器读取所述存储器时，执行如上任一项所述的AGV叉车的路径规划方法。

本发明的有益效果：

本发明所述AGV叉车的包络构建方法使用了解析几何的方法快速构建和计算AGV叉车的行走包络，计算高效，比通过图形等计算的方法占用资源低。

本发明所述AGV叉车的路径规划方法在路径规划中应用了包络，更加安全，且能提高AGV叉车的工作效率。

附图说明

图1为一实施例所述AGV叉车的包络构建方法的步骤图；

图2为一实施例中路径的垂线示意图；

图3为一实施例中垂线与AGV叉车范围交点示意图；

图4为一实施例中一段路径的包络示意图；

图5为另一实施例中一段路径的包络示意图；

图6为一实施例所述AGV叉车的包络构建装置的框图；

图7为一实施例所述AGV叉车的路径规划方法的步骤图；

图8为一实施例所述AGV叉车的路径规划装置的框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

第一实施例

参考图1，本实施例提供了一种AGV叉车的包络构建方法，包括：

获取AGV叉车范围和AGV叉车的路径；

计算所述路径的垂线集；

计算垂线集与AGV叉车范围的交点集；

拟合交点集完成包络构建。

其中，所述AGV叉车范围包括AGV叉车本体，主要是指获得所述AGV叉车的尺寸信息，在某些实施例中，是获取叉车本体的一个车体模型信息；可理解的是，AGV叉车是一个三维立体的物体，在获取AGV叉车的本体信息的过程中，可以式获取AGV叉车车体得整体轮廓信息，但AGV叉车的功能众多结构复杂使得AGV叉车车体本身并非规则的立体物体，诸如长方体，如果获取整体轮廓信息将会使得信息获取量大且存储量后续计算量也大，因此，优选获取AGV叉车车体的最大轮廓信息，所述最大轮廓即获取AGV叉车在三维方向上的最大尺寸进而确定AGV叉车的车体信息，示例性地，在AGV式叉车的长度方向有若干距离，从AGV叉车的车头到车尾，但最长的距离为2米，那么AGV叉车的车体信息中长度信息即为2米；而对于实际应用场景而言，一般AGV叉车主要用于搬运物品或者举升物品，其行走的通道在高度方向上基本上式开阔的，很少出现阻挡物，因此，优选获取AGV叉车车体在水平面上的最大轮廓信息，避免考虑到高度方向；但可知某些场景中，可能会存在高度方向的影响，因此也需要对高度方向进行考虑，此时可以获取AGV叉车车体在若干个水平面上的最大轮廓信息作为AGV叉车本体信息，这样的好处在于，可以减少信息获取量和计算量，并且可以根据实际情况调整水平面的选择，示例性地，一个仓库中的货架为平仓，人工搬运放置货物的时候，一个平仓中的货物部分体积占据了AGV叉车的过道空间，那么在获取AGV叉车车体信息的时候可以选择AGV叉车在这一高度的水平面的一个最大轮廓信息，以便在后续AGV叉车的使用中能够避免与货物碰撞的情况发生。

所述AGV叉车的路径主要是指AGV叉车的行走路径，在不同的导航方式中，行走路径可以是不同的表现形式，比如激光导航过程中，路径可以为样条曲线，AGV式叉车循迹样条曲线进行行走，那么此时需要获取的AGV叉车的路径信息主要就是样条曲线的函数或者样条曲线上若干点的坐标。路径一般包括路径线和路径点，路径点位路径线的端点，但在本案中，路径线上的任一点也是路径点。

所述垂线优选为过路径上的某一路径点且垂直于该点两侧的两个路径点之间的直线；示例性地，参考图2，AB为路径中的一小段路径，A、B、C均为路径点，MN即为过路径点C点的垂线；可理解的是，一个路径点的两侧有若干个路径点，选择的两侧的路径点不同，那么计算得到的垂线显然也不同，因此，为了计算的方便，在计算的过程中，优选该路径点两侧的路径点到该路径点的直线距离为相等的，更为优选地，两侧路径点到该路径点的路径距离也相等，并且也还可以选取距离尽可能的近的两侧的路径点，但即便这样选取，根据选择的不同也可以得到若干条过某一路径点的垂线，这个时候单一路径点即拥有一个垂线集，而所述的垂线集中就会包括若干个单一路径点的垂线集；或者所述垂线优选过路径上的某一路径点的切线的垂线，所述垂线集这些垂线的集合，这样的好处是，某一个路径点可以得到一条唯一确定的垂线，所述的垂线集中就包括若干个单一路径点的单一垂线集。在计算AGV叉车的一条路径的计算过程中，优选对于路径点的选取采用统一的标准，示例性地，每个路径点之间的间隔为10厘米，计算过路径点的垂线的过程中，选取的该路径点两端的路径点距该路径点的距离均为30厘米。

而所述计算所述路径的垂线集具体包括：

获取若干子路径；

获取子路径上的若干路径点；

计算过所述路径点并垂直于所述子路径端点连线的直线。

其中，所述子路经为所述路径的一部分，若干子路经组合在一起构成完整的路径，每一段子路径都包括若干路径点，其中有两个路径点为所述子路径的端点，计算子路经上的过每一个路径点且垂直于所述端点连线的直线，则得到所述垂线集。

可以理解的是，计算了垂线的路径点的数量越多，越能够更加准确的计算AGV叉车的包络，后续使用过程中越安全；但也可以根据实际情况进行设置，对于对包络的计算结果要求没有那么高的情况下，子路径的选择上优选相邻的所述子路径朝向不同。

优选地，所述计算所述路径的垂线集具体包括：

获取路径上的若干路径点；

获取路径点两端的任意两个路径点；

计算过所述路径点并垂直于所述两个路径点之间连线的直线。

其中，对于两端的两个路径点的选择可按照上文所述方法进行选择，选取路径点两端的距离所述路径点的直线距离相等的两个路径点；更优选为，选取路径点两端的距离所述路径点的路径距离也相等的两个路径点。

可以理解的是，计算了垂线的路径点的数量越多，越能够更加准确的计算AGV叉车的包络，后续使用过程中越安全；但也可以根据实际情况进行设置。

所述计算垂线集与AGV叉车车体的交点集包括：

获取AGV叉车车体与所述垂线的若干交点；

位于最外围的若干交点构成交点集。

其中，根据上述方案已经获得了垂线集，对于垂线集为若干路径点的单一垂线组成的情况下，所述AGV叉车在沿路径行走的过程中，其会与多个路径点的垂线之间有多个交点，但对于单一路径点的单一垂线而言，AGV叉车也会与单一垂线有若干个交点，而构成交点集的为选取的最外围的交点，也就是说在路径点的两侧距离该路径点最远的两个点作为交点；示例性地，参考图3，A、B、C均为路径点，AB为路径中的一小段，MN为过路径点C点的路径的垂线，AGV叉车沿路径行走过程中，其范围与垂线MN会由交点，图示中交点为I点和J点，但可以预想的是，AGV叉车从A点到B点的过程中，其与垂线MN的交点众多，但其中会有两个交点位于MN上且在路径AB的两侧距C点的距离最远。

对于垂线集为若干路径点的若干垂线组成的情况下，可以根据预设条件确定一条垂线作为路径点的垂线，然后垂线集即变成了若干路径点的单一垂线的集合；或者，也可以直接计算单一路径点的若干条垂线与AGV叉车的交点，将若干点进行比较，确定在路径点的两侧距离该路径点最远的两个点作为交点。

若干交点则构成了交点集，对若干交点进行拟合，即完成了包络的构建，也就是确定了AGV叉车在沿路径行走的过程中所需占用的空间范围。示例性地，参考图4，AB为一段路径，MN为过路径点C点的垂线，I点和J点为AGV叉车范围与MN垂线的交点，灰色部分区域即为拟合计算的包络；参考图5，为一段朝向不同的路径的包络示意图，AGV叉车从左向右行走，在路径为样条曲线的情况下，一般控制AGV叉车的坐标位置点需要沿着样条曲线移动，坐标位置点是指确定AGV叉车的坐标的点，比如该点的坐标为（3，5），也就确定AGV叉车的坐标也为（3，5），左下方因为为AGV叉车的起点，受限于AGV叉车的范围，因此有一个突角。

优选地，AGV叉车的包络是AGV叉车沿路径线行走时AGV叉车货货叉尾部的外边的点的轨迹，和叉车内侧这条边的轨迹拟合，参考图5中，外侧为上方，内侧为下方。

第二实施例

本实施例提供一种AGV叉车的包络构建方法，包括：

获取AGV叉车范围和AGV叉车的路径；

计算所述路径的垂线集；

计算垂线集与AGV叉车的交点集；

拟合交点集完成包络构建。

其中，所述AGV叉车范围包括AGV叉车本体的信息以及AGV叉车与外界的预设安全距离，AGV叉车本体的信息即本体的尺寸信息，而AGV叉车与外界的预设安全距离信息为尽可能的预留的AGV叉车与外界之间的距离，进一步确保安全性，因为在AGV叉车的工作过程中，其搬运的货物可能会出现体积较大超出AGV叉车本体的尺寸信息，超出了AGV叉车本体的最大轮廓，或者也存在其他情况导致需要在包络的构建和计算过程中对AGV叉车预设一个安全距离信息。

预设的安全距离可以根据实际情况进行设置，比如，可以设置为AGV叉车两侧各外扩10厘米的距离，或者，可以设置为AGV叉车两侧各外扩20厘米的距离，或者设置为AGV叉车一侧外扩10厘米，另一侧外扩20厘米的距离，或者，可以设置为AGV叉车前后和两侧各外扩10厘米的距离等，可理解的是，不同的设置可以对应于不同的需求，示例性地，一般的仓储环境中，过道上没有其他物体，只是货架密集，那么为了AGV叉车不会在运行过程中与旁边的货架进行交涉，可以对AGV叉车设置安全距离，设置AGV叉车的两侧各外扩5厘米；对于前方可能出现人的情况下，可以设置安全距离为前后方各外扩20厘米。

与第一实施例相同，所述获取AGV叉车车体信息包括：获取AGV叉车车体的最大轮廓信息，且是获取AGV叉车车体在水平面上的最大轮廓信息，且是获取AGV叉车车体在若干水平面上的最大轮廓信息。

示例性地，AGV叉车的水平面的最大轮廓信息为长2米*宽1米，预设的安全距离为左右各外扩10厘米，那么AGV叉车的范围为长2米*宽1.2米，后续构建包络的过程中，使用的AGV叉车的范围均为长2米*宽1.2米，而非长2米*宽1米。

所述计算所述路径的垂线集包括：

获取若干子路径；

获取子路径上的若干路径点；

获取过所述路径点并垂直于所述子路经端点连线的直线。

或者，所述计算所述路径的垂线集具体包括：

获取路径上的若干路径点；

获取路径点两端的任意两个路径点；

计算过所述路径点并垂直于所述两个路径点之间连线的直线。

所述获取垂线集与AGV叉车范围的交点集包括：

计算AGV叉车范围与所述垂线的若干交点；

位于最外围的若干交点构成交点集。

示例性地，所述AGV叉车的本体尺寸为长2米*宽1米，预设的安全距离为两侧外扩10厘米，因此，AGV叉车的范围为长2米*宽1.2米，那么在计算交点的时候，使用的是AGV 叉车的范围长2米*宽1.2米，而不是AGV叉车的本体信息长2米*宽1米。

计算得到单一垂线与AGV叉车范围的所有焦点后，选取最外围的若干交点构成交点集。然后拟合交点集完成包络的构建。

第三实施例

参考图6，本实施例提供了一种AGV叉车的包络构建装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取AGV式叉车范围信息和路径；

计算模块，所述计算模块计算所述路径的垂线集以及所述垂线集与所述AGV叉车的交点集；

拟合模块，所述拟合模块对所述交点集进行拟合，构建包络。

其中，所述信息获取模块可通过多种方式获取到AGV叉车的范围和路径，这为现有技术中常见的技术手段，在此不赘述；计算模块与信息获取模块连接，计算模块从信息获取模块中提取信息用于计算，具体地，计算模块从信息获取模块中提取AGV叉车的范围信息和路径信息，AGV叉车的范围信息包括AGV叉车的本体信息，或者，包括AGV叉车的本体信息和预设的安全距离，路径信息包括路径本身信息、所有路径点的信息，获取到这些信息后，计算模块根据这些信息计算路径的垂线集，并且计算垂线集与AGV叉车的范围的交点，并且从交点中确定单一垂线与AGV叉车的范围相交的最外围的交点，这些交点兴成了交点集；拟合模块连接计算模块，获取计算模块中计算得到的交点集，并对交点集进行拟合，进而完成包络的构建；数据拟合也为现有技术中的常见方式，本领域技术人员不需要进行创造性劳动即可以根据这些交点集拟合出AGV叉车的包络。

在另一技术方案中，所述信息获取模块或者计算模块需要对AGV叉车的范围进行计算和确定，特别是AGV叉车的范围包括AGV叉车的本体和预设的安全距离的情况下。

第四实施例

本实施例提供了一种存储器，其上存储有计算机程序，当处理器读取所述存储器时，执行如权第一实施例或第二实施例任一项所述的AGV叉车的包络构建方法。

第五实施例

参考图7，本实施例提供一种AGV叉车的路径规划方法，包括：

获取第一位置、第二位置、路径和AGV叉车的包络；

获取路径图像；

确定路径图像中的物体；

计算物体与AGV叉车的包络的交点；

如无交点，则沿当前路径行走。

具体地， AGV叉车在当前位置接收到前往第二位置的任务，此时第一位置为当前位置，AGV叉车从第一位置前往第二位置，AGV叉车首先获取从第一位置到第二位置的路径计划沿该路径行走，在行走的过程中，AGV叉车实时获取其前进方向前方的图像，即获取路径图像，进而确定路径图像中是否有物体以及确定物体的坐标，然后计算物体与AGV叉车的包络的交点，如果没有交点，说明AGV叉车沿当前路径行走不会与其他物体发生干涉或者碰撞，此时，AGV叉车可沿当前路径行走。

对于从第一位置到第二位置有若干条路径的情况下，AGV叉车可以根据一定规则预先对沿一条路径行走，比如说，可以根据时间长短或者距离长短来进行选择，选择一条路径后，AGV叉车获取路径图像并判断其中是否有物体，如果有物体确定物体的坐标，以及物体与AGV叉车的包络是否有交点，若没有交点，则可以根据一定规则按照当前路径行走。

在另一个技术方案中，AGV叉车可以同时获取到从第一位置到第二位置的多条路径中的路径图像，同时判断是否有物体，若某一条路径线没有物体，AGV叉车可以直接选择该路径进行行走；若所有路径中均有物体，则计算AGV叉车的包络与物体是否有交点，若只有一条路径没有交点，则选择行走这一条路径。

在另一个技术方案中，AGV叉车在当前位置收到了从第一位置到第二位置的任务，则首先需要确定从当前位置到第一位置的路径，同样可以采用上述方案。

若计算出物体与AGV叉车的包络有交点，则说明AGV叉车若沿当前路径行走，会与前方的物体发生交涉或者碰撞；那么可以规划AGV叉车停止或者AGV叉车更换路径线。

本实施例中计算AGV叉车的包络可以采用第一实施例和第二实施例任一项所述的AGV叉车的包络的构建方法。

第六实施例

参考图8，本实施例提供一种AGV叉车的路径规划装置，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取第一位置、第二位置、路径、AGV叉车的包络、路径图像；

计算模块，所述计算模块计算路径图像中的物体、以及物体与AGV叉车的包络的交点；

路径规划模块，所述路径规划模块接收计算模块的计算结果，规划AGV叉车是否沿当前路径继续行走。

其中，为了获取路径图像，AGV叉车上可设置相机，优选为深度相机；且还优选为AGV叉车的工作场景中设置有相机，用于获取工作场景中的图像反馈给AGV叉车。

第七实施例

本实施例提供了一种存储器，其上存储有计算机程序，当处理器读取所述存储器时，执行如第五实施例任一项所述的AGV叉车的路径规划方法。

本发明所述方法使用了解析几何的方法快速构建和计算AGV叉车的行走包络，计算高效，比通过图形等计算的方法占用资源低。

本发明所述AGV叉车的路径规划方法在路径规划中应用了包络，更加安全，且能提高AGV叉车的工作效率。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，包括：

获取AGV叉车范围和AGV叉车的路径；

计算所述路径的垂线集；

计算垂线集与AGV叉车范围的交点集；

拟合交点集完成包络构建。

2.如权利要求1所述的AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，所述AGV叉车的范围包括AGV叉车本体；或者包括AGV叉车本体和AGV叉车的预设安全距离。

3.如权利要求2所述的AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，所述获取AGV叉车车体信息包括：获取AGV叉车车体的最大轮廓信息。

4.如权利要求1所述的AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，所述计算所述路径的垂线集包括：

获取若干子路径；

获取子路径上的若干路径点；

获取过所述路径点并垂直于所述子路经端点连线的直线。

5.如权利要求5所述的AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，相邻的所述子路径朝向不同。

6.如权利要求1所述的AGV叉车的包络构建方法，其特征在于，所述计算垂线集与AGV叉车车体的交点集包括：

获取AGV车体与所述垂线的若干交点；

位于最外围的若干交点构成交点集。

7.一种AGV叉车的包络构建装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取AGV式叉车车体信息和路径；

计算模块，所述计算模块计算所述路径的垂线集以及所述垂线集与所述AGV叉车的交点集；

拟合模块，所述拟合模块对所述交点集进行拟合，构建包络。

8.一种AGV叉车的路径规划方法，其特征在于，包括：

获取第一位置、第二位置、路径和AGV叉车的包络；

获取路径图像；

确定路径图像中的物体；

计算物体与AGV叉车的包络的交点；

如无交点，则沿当前路径行走。

9.一种AGV叉车的路径规划装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块获取第一位置、第二位置、路径、AGV叉车的包络、路径图像；

计算模块，所述计算模块计算路径图像中的物体、以及物体与AGV叉车的包络的交点；

路径规划模块，所述路径规划模块接收计算模块的计算结果，规划AGV叉车是否沿当前路径继续行走。

10.一种存储器，其上存储有计算机程序，其特征在于，当处理器读取所述存储器时，执行如权利要求1-8任一项所述的AGV叉车的包络构建方法；

或者，执行如权利要求8任一项所述的AGV叉车的路径规划方法。