CN110154816A - 一种用于自动引导小车的充电管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动引导小车的充电管理系统及方法，包括如下步骤：步骤100、确定仓库坐标系，在仓库的两两垂直边上确定X轴、Y轴和Z轴，建立三维坐标系；步骤200、建立充电桩的坐标数据库，每个充电桩确定其三维坐标位置，记录存储所有充电桩三维坐标集合；步骤300、识别排队充电的小车数量，利用充电桩上设置的视频摄像机监控排队充电的小车数量；步骤400、实时监控小车的充电电量，实时显示正在充电的小车电量；步骤500、计算充电路线并确定充电桩，利用定位模块确定小车的当前位置，计算待充电小车到充电桩的充电路线；防止充电选择无秩序导致小车堆积，改善充电桩的利用效率，提升小车充电的效率，进而提高自动引导小车的工作效率。

Description

一种用于自动引导小车的充电管理系统及方法

技术领域

本发明涉及自动引导小车充电技术领域，具体为一种用于自动引导小车的充电管理系统及方法。

背景技术

自动引导小车又称无人搬运车，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-following 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。

目前的AGV主要靠电驱动，AGV在电池电量不足的时候，需要对其进行充电操作，但是目前AGV的充电管理系统由于存在着对充电桩选择效果差，无法充分利用充电桩而增加充电等待的时间，导致小车在充电时容易堆积，降低了充电桩的使用率，从而导致充电耗时长，并影响工作效率，所以现在大多选择人工手动充电，耗费大量的人力，并且实时性差，影响其他AGV的正常工作。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种用于自动引导小车的充电管理系统及方法，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于自动引导小车的充电管理方法，包括如下步骤：

步骤100、确定仓库坐标系，将仓库三面墙的交点处作为三维坐标系的原点，仓库的两个垂直边作为坐标系的X轴和Y轴，选择与原点垂直的仓库棱边作为Z轴，建立三维坐标系；

步骤200、建立充电桩的坐标数据库，在每个充电桩的内部利用定位模块确定的三维坐标位置，记录存储所有充电桩三维坐标集合；

步骤300、识别排队充电的小车数量，利用充电桩上设置的视频摄像机，监控每个充电桩上排队充电的小车数量；

步骤400、实时监控小车的充电电量，利用电量传感器实时显示正在充电的小车电量；

步骤500、计算充电路线并确定充电桩，利用待充电小车内部的定位模块确定小车的当前位置，确定待充电小车到充电桩的充电路线。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤100中，三维坐标系的建立方法为：

步骤101、在仓库的一面墙底边提取若干回归点；

步骤102、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即X轴所在的直线；

步骤103、在与步骤201中的墙底边相互垂直的垂直墙底边选择若干回归点；

步骤104、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Y轴所在的直线；

步骤105、在与仓库的墙边交点垂直的棱边提取若干回归点；

步骤106、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Z轴所在的直线。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤200中，建立充电桩坐标数据库的具体步骤为：

步骤201、对充电系统内的充电桩用英文字母进行标号；

步骤202、利用定位模块确定对应标号的充电桩三维坐标；

步骤203、将每个充电桩标号和三维坐标位置对应记录存储，前缀为英文字母，后缀为三维坐标。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤300中，所述视频摄像机还连接有视频节点控制器，确定当前充电桩排队充电的小车数量。

作为本发明一种优选的技术方案，所述充电小车数量为排队充电的小车数量与正在充电的小车数量总和。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤500还包括：

步骤501、利用视频摄像机和视频节点控制器显示各个充电桩上的充电小车数量；

步骤502、比较各个充电桩上正在充电的小车电量；

步骤503、确定小车从当前位置坐标到各个充电桩的路径，选择合适的充电桩进行充电；

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤503中，选择合适充电桩的方式为：如果各个充电桩上的充电小车数量不同，则小车选择充电小车数量最少的充电桩，并且进一步判断数量最少的充电桩上充电小车的电量；如果充电桩上的充电小车数量相同，也需要进一步判断数量最少的充电桩上充电小车的电量。

本发明还提供一种用于自动引导小车的充电管理系统，其特征在于，包括坐标数据库、小车充电监控模块、数据处理单元和电量采集模块；

所述坐标数据库用于存储所有充电桩的三维坐标集合；

所述小车充电监控模块用于实时监控存储小车在充电时的图像，并且还可确定在每个充电桩排队充电的引导小车数量，即提取每个充电桩的图像上是否有车确定排队充电的引导小车数量；

电量采集模块用于实时监测正在充电的小车电量；

数据处理单元用于比较各个充电桩的排队充电小车数量，并且比较正在充电的小车电量，数据处理单元优先比较引导小车数量，然后对比引导小车的充电电量，最后计算待充电小车从当前位置到坐标数据库内的各个充电桩坐标之间的距离，得到当前小车到各个充电桩的距离信息，并且选择距离最短的充电桩进行充电。

作为本发明一种优选的技术方案，所述小车充电监控模块和电量采集模块均通过无线传输模块连接至数据处理单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的充电系统在充电使用的稳定性高，防止充电选择无秩序导致小车堆积，可以改善充电桩的利用效率，提升小车充电的效率，进而提高自动引导小车的工作效率，减少排队充电浪费的时间。

附图说明

图1为本发明的充电管理方法流程示意图；

图2为本发明的充电管理系统示意图；

图3为本发明的充电桩选择流程示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种用于自动引导小车的充电管理系统，具体由坐标数据库、小车充电监控模块、数据处理单元和电量采集模块组成。

其中坐标数据库，用于存储充电系统内的所有充电桩三维坐标集合，便于计算整个三维坐标集合与待充电小车位置坐标的距离。

小车充电监控模块用于实时监控存储小车在充电时的图像，并且还可确定在每个充电桩排队充电的引导小车数量，即提取每个充电桩的图像上是否有车确定排队充电的引导小车数量，同时小车充电监控模块也可监控小车在充电时的安全性，提高安全性能。

电量采集模块用于实时监测正在充电的引导小车电量，显示小车的电量，从而便于直接观察并且对比小车充电时的电量。

数据处理单元用于比较各个充电桩的排队充电小车数量，并且比较正在充电的小车电量，小车充电监控模块和电量采集模块均通过无线传输模块连接至数据处理单元，数据处理单元优先比较引导小车数量，然后对比引导小车的充电电量，最后计算待充电小车从当前位置到坐标数据库内的各个充电桩坐标之间的距离，得到当前小车到各个充电桩的距离信息，并且选择距离最短的充电桩进行充电。

本发明的创新点在于：自动引导小车需要充电的时候，首先比较各个充电桩上排队充电的小车个数，优先选择排队充电小车少的充电桩进行充电，小车在充电时显示充电的电量，并且将电量值反馈给其他自动引导小车，自动引导小车可根据充电量选择排队的充电桩，具体的选择过程会在下文中具体描述，最大化的提高充电桩的利用效率，提高充电的效率，防止充电选择无秩序导致小车堵塞，在选择充电桩后，通过计算待充电小车到充电桩的距离，选择最短距离的充电桩进行充电，可优化充电的效率。

如图2所示，本发明还提供一种用于自动引导小车的充电管理方法，包括如下步骤：

步骤100、确定仓库坐标系，将仓库三面墙的交点处作为三维坐标系的原点，仓库的两个垂直边作为坐标系的X轴和Y轴，选择与原点垂直的仓库棱边作为Z轴，建立三维坐标系。

在本步骤中，三维坐标系的具体建立方法可如下：

先确定X轴，在仓库的一面墙底边提取若干回归点，将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即X轴所在的直线；然后确定Y轴，在与X轴垂直的垂直墙底边选择若干回归点；将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Y轴所在的直线；最后确定Z轴，在与仓库的墙边交点垂直的棱边提取若干回归点，将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Z轴所在的直线。

确定坐标系后，充电桩和引导小车在仓库内的位置即可确定，从而便于设计引导小车到充电桩的路线，确定引导小车到充电桩的距离。

步骤200、建立充电桩的坐标数据库，在每个充电桩的内部利用定位模块确定的三维坐标位置，记录存储所有充电桩三维坐标集合。

首先，为了区分定义充电桩，防止引导小车在匹配充电桩时混淆，按照一定的位置顺序，对充电系统内的充电桩进行标号，分别为英文字母A、B、C……，比如按照一定的顺时针方向，对引导小车进行顺沿标号。

其次，利用定位模块确定对应标号的充电桩三维坐标，在本发明中，定位模块可使用SLAM定位技术进行即时定位与地图构建，充电桩为不移动元素，其位置不变，在建立三维坐标系后可确定充电桩的三维坐标。

需要补充说明的是，以自动引导小车在SLAM定位技术中的应用作为示例对本发明进行详细说明：将自动引导小车放入仓库中的任意未知位置，自动引导小车在移动的时候，可逐步描绘出此仓库环境内的完全地图，这里的完全地图是指不受障碍行进到房间可进入的每个角落，从而可对自动引导小车进行实时定位处理，提高定位的精度。

最后，将每个充电桩标号和三维坐标位置对应记录存储，前缀为英文字母，后缀为三维坐标。

充电桩的位置数据库在存储时，可按照一定的顺序存储或者随机存储，在存储时，例如按照顺时针顺序，第一个充电桩的位置可存储为A(x1，y1，z1)(x1，y1，z1≥0)，第二个充电桩的位置可存储为B(x2，y2，z2)(x2，y2，z2≥0)，第三个充电桩的位置可存储为C(x3，y3，z3)(x3，y3，z3≥0)。

本实施方式中也可以采用其他编号方式，主要是要能明确定义并且存储充电桩的坐标位置数据。

步骤300、识别排队充电的小车数量，利用充电桩上设置的视频摄像机，监控每个充电桩上排队充电的小车数量。

视频摄像机还连接有视频节点控制器，视频节点控制器用于提取当前充电桩的充电小车，确定排队充电的小车数量，而且小车数量为排队充电的小车数量与正在充电的小车数量总和，利用视频摄像机和视频节点控制器监视各个充电桩排队充电的小车个数，通过将各个充电桩的充电小车个数进行对比，可选择排队充电小车最少的充电桩进行充电。

需要补充说明的是，自动引导小车上可设置小车标号，视频节点控制器可提取小车标号，即提取充电桩图像上是否有车，并且利用计数器确定排队充电小车。

为了进一步判断每个充电桩的排队充电小车数量的准确性，可另外增加计数校正单元，当其他引导小车电量低到需要充电时，首先从总充电桩的坐标数据库内提取全部坐标元素，确定进行充电的充电桩后，在充电系统内增加各个充电桩选择次数的计数器，并且在充电完成后，在计数器内递减一个值，被选择后，在计数器内递增一个值，从而可对每个充电桩的小车数量进行实时计数，通过此方式确定各个充电桩的排队充电小车数量，且将其与视频节点控制器显示的小车数量进行校正，提高排队充电小车数量的判断准确性，进而提高充电系统在使用时的稳定性。

视频摄像机还可直接与计算机连接，从而可人为监视小车充电，提高小车在充电时的安全性能。

步骤400、实时监控小车的充电电量，利用电量传感器实时显示正在充电的小车电量，正在充电的小车电量可实时共享，从而待充电的小车可确定等待时间。

电量传感器是一种检测装置，能感受到被测电量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，便于数据处理单元确定正在充电的小车电量。

步骤500、计算充电路线并确定充电桩，利用引导小车内部的定位模块确定小车的当前位置，确定待充电小车到充电桩的充电路线。

在步骤500中，确定充电路线的方式为：首先，利用视频摄像机和视频节点控制器显示各个充电桩上的充电小车数量，待充电的小车将选择充电小车数量最少的充电桩进行充电，减少充电排队的时间，提高充电桩的利用率，实现第一重充电桩筛选。

然后，比较各个充电桩上正在充电的小车电量，待充电的小车将选择正在充电的小车电量较多的充电桩进行充电，在相同的充电小车数量条件下，正在充电的小车电量较多，则等待的时间越小，充电的效率越高，完成第二重充电桩筛选。

最后，确定小车从当前位置到各个充电桩的路径，选择合适的充电桩进行充电，主要是将待充电小车当前的位置坐标与充电桩的坐标数据库进行路径计算并对比，选择距离最短的充电桩进行充电，完成第三重筛选并且确定充电桩。

另外在本发明中，如图3所示，待充电小车选择合适充电桩的方式为：

各个充电桩上的排队充电小车数量不同，则先选择小车数量最少的充电桩；

如果小车数量最少的充电桩个数有两个以上，则需要对充电桩上正在充电的小车电量进行判断；

如果正在充电的小车电量相同，则选择距离最短的充电桩进行充电，如果正在充电的小车电量不同，则选择电量较多的充电桩进行充电；

如果小车数量最少的充电桩个数只有一个，则选择此排队小车数量最少的充电桩进行充电；

各个充电桩上的排队充电小车数量相同，则判断正在充电的小车电量；

如果正在充电的小车电量相同，则选择距离最短的充电桩进行充电，如果正在充电的小车电量不同，则选择电量较多的充电桩进行充电。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、确定仓库坐标系，将仓库三面墙的交点处作为三维坐标系的原点，仓库的两个垂直边作为坐标系的X轴和Y轴，选择与原点垂直的仓库棱边作为Z轴，建立三维坐标系；

步骤200、建立充电桩的坐标数据库，在每个充电桩的内部利用定位模块确定充电桩的三维坐标位置，记录存储所有充电桩三维坐标集合；

步骤300、识别排队充电的小车数量，利用充电桩上设置的视频摄像机，监控每个充电桩上排队充电的小车数量；

步骤400、实时监控小车的充电电量，利用电量传感器实时显示正在充电的小车电量；

步骤500、计算充电路线并确定充电桩，利用待充电小车内部的定位模块确定小车的当前位置，确定待充电小车到充电桩的充电路线。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，所述步骤100中，三维坐标系的建立方法为：

步骤101、在仓库的一面墙底边提取若干回归点；

步骤102、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即X轴所在的直线；

步骤103、在与步骤201中的墙底边相互垂直的垂直墙底边选择若干回归点；

步骤104、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Y轴所在的直线；

步骤105、在与仓库的墙边交点垂直的棱边提取若干回归点；

步骤106、将回归点进行回归分析，得到线性回归方程，即Z轴所在的直线。

3.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，在步骤200中，建立充电桩坐标数据库的具体步骤为：

步骤201、对充电系统内的充电桩用英文字母进行标号；

步骤202、利用定位模块确定对应标号的充电桩三维坐标；

步骤203、将每个充电桩标号和三维坐标位置对应记录存储，前缀为英文字母，后缀为三维坐标。

4.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，在步骤300中，所述视频摄像机还连接有视频节点控制器，确定当前充电桩排队充电的小车数量。

5.根据权利要求4所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于：所述充电小车数量为排队充电的小车数量与正在充电的小车数量总和。

6.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，所述步骤500还包括：

步骤501、利用视频摄像机和视频节点控制器显示各个充电桩上的充电小车数量；

步骤502、比较各个充电桩上正在充电的小车电量；

步骤503、确定小车从当前位置坐标到各个充电桩的路径，选择合适的充电桩进行充电。

7.根据权利要求1所述的一种用于自动引导小车的充电管理方法，其特征在于，在步骤503中，选择合适充电桩的方式为：如果各个充电桩上的充电小车数量不同，则小车选择充电小车数量最少的充电桩，并且进一步判断数量最少的充电桩上充电小车的电量；如果充电桩上的充电小车数量相同，也需要进一步判断数量最少的充电桩上充电小车的电量。

8.一种用于自动引导小车的充电管理系统，其特征在于，包括坐标数据库、小车充电监控模块、数据处理单元和电量采集模块；

所述坐标数据库用于存储所有充电桩的三维坐标集合；

所述小车充电监控模块用于实时监控存储小车在充电时的图像，并且还可确定在每个充电桩排队充电的引导小车数量，即提取每个充电桩的图像上是否有车确定排队充电的引导小车数量；

电量采集模块用于实时监测正在充电的小车电量；

数据处理单元用于比较各个充电桩的排队充电小车数量，并且比较正在充电的小车电量，数据处理单元优先比较引导小车数量，然后对比引导小车的充电电量，最后计算待充电小车从当前位置到坐标数据库内的各个充电桩坐标之间的距离，得到当前小车到各个充电桩的距离信息，并且选择距离最短的充电桩进行充电。

9.根据权利要求8所述的一种用于自动引导小车的充电管理系统，其特征在于，所述小车充电监控模块和电量采集模块均通过无线传输模块连接至数据处理单元。