CN110182509B - 一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车及避障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车及避障方法，包括总控制端以及车体，总控制端包括总处理器，车体内均设置有个体处理器，总处理器通过路径直控模块与个体处理器连接，个体处理器的输入端连接有图像输入模块，个体处理器的输出端通过路径调整模块连接有转向模块，且个体处理器通过反馈模块与总处理器连接，总处理器连接有路障二次确认模块，该装置能够在避障时，精准的评估转向幅度，同时，通过光学避障与物理避障结合，能够在小车突然遇到障碍物时，更好的避让和缓冲，此外，该装置在进行避障操作时，能够快速的将障碍物信息反馈至总控系统，有利于其它小车快速调整路线，避免一个障碍物影响多辆小车。
Description
技术领域
本发明涉及智能搬运领域，具体为一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车及避障方法。
背景技术
物流仓储就是利用自建或租赁库房、场地，储存、保管、装卸搬运、配送货物。传统的仓储定义是从物资储备的角度给出的。现代“仓储”不是传统意义上的“仓库”、“仓库管理”，而是在经济全球化与供应链一体化背景下的仓储，是现代物流系统中的仓储。仓储是现代物流的一个重要组成部分，在物流系统中起着至关重要的作用，是厂商研究和规划的重点，高效合理的仓储可以帮助厂商加快物资流动的速度，降低成本，保障生产的顺利进行，并可以实现对资源有效控制和管理。仓储的发展经历了不同的历史时期和阶段，从原始的人工仓储到现在的智能仓储，通过各种高新技术对仓储的支持，仓储的效率得到了大幅度的提高。
AGV是自动导引车的英文缩写，是指具有磁条，轨道或者激光等自动导引设备，沿规划好的路径行驶，以电池为动力，并且装备安全保护以及各种辅助机构(例如移载，装配机构)的无人驾驶的自动化车辆，通常多台AGV与控制计算机(控制台)，导航设备，充电设备以及周边附属设备组成AGV系统，其主要工作原理表现为在控制计算机的监控及任务调度下，AGV可以准确的按照规定的路径行走，到达任务指定位置后，完成一系列的作业任务，控制计算机可根据AGV自身电量决定是否到充电区进行自动充电，自动导引搬运车是用于仓库内运输，由控制机构和行驶机构组成的自动化系统控制，能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆，典型的引导方式有光导和磁导两种。在光导系统中，库区地面的行车路径上装有发光装置，其发出的光束可引导搬运车行驶到指定位置；在磁导系统中，地面路径上安装有磁性物体,靠磁场来引导搬运车行驶。
在自动寻迹导引搬运车运输货物时，通常要设置避障系统，避免小车碰撞，现有的用于寻迹导引搬运车的避障系统通常包括摄像头以及画面采集模块，通过摄像头拍摄的路面环境与数据库中存储的画面对比，若出现差别，则通过控制系统控制小车转向，实现小车的避障。
但是，现有的寻迹导引搬运车避障系统及方法存在以下缺陷：
(1)现有的寻迹导引搬运车在避障时，虽然能够进行转向，但是对于转向的幅度却很难进行精准评估，常常会因转向幅度过大而降低运输效率，或因转向幅度过小而造成盲区碰撞；
(2)现有的寻迹导引搬运车避障的方式通常是光学避障，但是当遇到紧急情况如突然出现障碍物时，却不能很好的进行避让和缓冲，不利于保护车体和货物；
(3)现有的寻迹导引搬运车在运输时，通常是多个小车同时运输，但当其中一个小车进行避障操作时，却不能快速的反馈障碍物情况，不能及时的更正其它小车的行进线路，不利于货物的正常输送。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车及避障方法，该装置能够在避障时，精准的评估转向幅度，既能够避免因转向幅度过大而降低输送效率，又能够避免因转向幅度过小而造成盲区碰撞，同时，通过光学避障与物理避障结合，能够在小车突然遇到障碍物时，更好的避让和缓冲，有利于保护车体和货物，此外，该装置在进行避障操作时，能够快速的将障碍物信息反馈至总控系统，有利于其它小车快速调整路线，避免一个障碍物影响多辆小车，有利于保证运输的效率，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：
一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，包括总控制端以及受总控制端控制的若干个车体，所述总控制端包括总处理器，所述车体内均设置有个体处理器，所述总处理器通过路径直控模块与个体处理器连接，所述个体处理器的输入端连接有图像输入模块，所述图像输入模块包括安装在车体前端的平视摄像模块，以及安装仓库顶部的俯视摄像模块；
所述个体处理器的输出端通过路径调整模块连接有转向模块，且个体处理器通过反馈模块与总处理器连接，所述反馈模块包括路障信息反馈模块和实时路径反馈模块，所述总处理器连接有路障二次确认模块。
进一步地，所述平视摄像模块和俯视摄像模块均连接有特征确认模块，所述个体处理器连接有数据库，且数据库包括平视图像数据库和俯视图像数据库，所述特征确认模块均通过特征对比模块与平视图像数据库、俯视图像数据库连接，所述特征对比模块连接有路障确认模块。
进一步地，所述路障确认模块包括路障范围确认模块和路障速度确认模块，所述个体处理器连接有避障规划模块，且避障规划模块通过避障对比模块与路径调整模块连接。
进一步地，所述俯视摄像模块通过路径统筹模块与总处理器连接，所述总处理器的输入端连接有起点确认模块和终点确认模块，且总处理器的输出端连接有路径选择模块，所述路径选择模块通过路径对比模块连接有路径确认模块。
进一步地，所述车体包括车体底座，且车体底座的底面四角均安装有驱动轮组件，所述车体底座的正上方设置有承载平台，且承载平台的底面两侧均设置有导向滑块，所述车体底座的顶面两侧设置有与导向滑块匹配的导向滑槽，所述车体底座的中央设置有贯穿的条形孔，所述承载平台的底面连接有若干个位于条形孔内且呈倒“匚”形的限位块。
进一步地，所述车体底座的正前方设置有防撞杆，且防撞杆的内侧两端均连接有缓冲杆，所述车体底座的前表面两侧均设置有插孔，且缓冲杆分别插设在对应的插孔内，所述插孔的内侧均通过贯穿孔与条形孔连接，且两个缓冲杆的后端通过穿过贯穿孔的推杆连接，所述推杆的后侧面通过若干个缓冲弹簧与条形孔的后侧壁连接，且推杆与限位块的底部凹槽匹配。
进一步地，所述防撞杆的内侧设置有减振板，且减振板的两端均通过伸缩杆与防撞杆连接，所述减振板与防撞杆之间设置有若干个减振弹簧。
另外，本发明还提供了一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车避障方法，包括如下步骤：
S100、总控制端通过搬运起点和搬运终点规划搬运车组行进路线；
S200、搬运车在按照规划路线搬运的过程中判断前方是否存在障碍物，若存在，则自主绕过障碍物；
S300、搬运车在绕过障碍物后，将障碍物信息以及调整后的路线反馈至总控制端；
S400、总控制端控制后续其它搬运车按照调整后的路线行进。
进一步地，在步骤S200中，搬运车自主绕过障碍物的具体步骤为：
S201、搬运车通过安装在车体前端的平视摄像头和安装在仓库顶端的俯视摄像头获取前方路况的实时图像；
S202、将获取的实时图像与数据库中存储的路况图像对比，判断前方是否存在障碍物，以及障碍物的大小、运动速度等情况；
S203、若确定存在障碍物，则根据障碍物的大小、运动速度规划不同的调整路线，并选择其中路径最短的一条；
S204、根据选择的调整路线控制搬运车减速及转向，完成避障操作。
进一步地，在步骤S300中，搬运车在将障碍物信息反馈至总控制端后，总控制端会根据下一个搬运车拍摄的实时图像判断障碍物是否还存在，若不存在则继续按照原定路线行进，若还存在则按照步骤S400操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明能够在避障时，精准的评估转向幅度，既能够避免因转向幅度过大而降低输送效率，又能够避免因转向幅度过小而造成盲区碰撞；
(2)本发明通过光学避障与物理避障结合，能够在小车突然遇到障碍物时，更好的避让和缓冲，有利于保护车体和货物；
(3)本发明在进行避障操作时，能够快速的将障碍物信息反馈至总控系统，有利于其它小车快速调整行进路线，避免一个障碍物影响多辆小车，有利于保证运输的效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的车体侧视结构示意图；
图3为本发明的车体底座俯视结构示意图；
图4为本发明的限位块截面结构示意图；
图5为本发明的整体流程结构示意图。
图中标号：
1-总控制端；2-车体；3-总处理器；4-个体处理器；5-路径直控模块；6-图像输入模块；7-平视摄像模块；8-俯视摄像模块；9-路径调整模块；10-转向模块；11-反馈模块；12-路障信息反馈模块；13-实时路径反馈模块；14-路障二次确认模块；15-特征确认模块；16-数据库；17-平视图像数据库；18-俯视图像数据库；19-特征对比模块；20-路障确认模块；21-路障范围确认模块；22-路障速度确认模块；23-避障规划模块；24-避障对比模块；25-路径统筹模块；26-起点确认模块；27-终点确认模块；28-路径选择模块；29-路径对比模块；30-路径确认模块；
201-车体底座；202-驱动轮组件；203-承载平台；204-导向滑块；205-导向滑槽；206-条形孔；207-限位块；208-防撞杆；209-缓冲杆；210-插孔；211-贯穿孔；212-推杆；213-缓冲弹簧；214-减振板；215-伸缩杆；216-减震弹簧。
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至图4所示，本发明提供了一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，包括总控制端1以及受总控制端1控制的若干个车体2，总控制端1包括总处理器3，车体2内均设置有个体处理器4，由于在运输货物时，通常是多个小车同时工作，因此总控制端1同时控制多个车体2，而每个车体2均有独立的个体处理器4，用于实现个体避障的控制，总处理器3通过路径直控模块5与个体处理器4连接，当总处理器3确定货物的运输路线后，可通过路径直控模块5控制个体处理器4，使得每个车体2均能够按照规划路线行驶。
个体处理器4的输入端连接有图像输入模块6，图像输入模块6包括安装在车体2前端的平视摄像模块7，以及安装仓库顶部的俯视摄像模块8，平视摄像模块7能够拍摄路况的平视画面，从而能够确定障碍物的宽度，而俯视摄像模块8能够拍摄路况的俯视画面，从而能够确定障碍物的长度，以及障碍物的后侧是否还有别的障碍物。
平视摄像模块7和俯视摄像模块8均连接有特征确认模块15，特征确认模块15用于确定获取图像的特征部分，既能够确定小车此刻的具体位置，又能够便于图像的对比，个体处理器4连接有数据库16，且数据库16包括平视图像数据库17和俯视图像数据库18，平视图像数据库17和俯视图像数据库18分别包括仓库内所有路段位置对应的平视图像和俯视图像。
特征确认模块15均通过特征对比模块19与平视图像数据库17、俯视图像数据库18连接，特征对比模块19连接有路障确认模块20，通过将实时拍摄的平视图像、俯视图像与数据库18中存储的图像对比，能够快速的确认小车的实时位置，并且找出实时图像与存储图像的不同，即判断是否存在障碍物。
路障确认模块20包括路障范围确认模块21和路障速度确认模块22，个体处理器4连接有避障规划模块23，且避障规划模块23通过避障对比模块24与路径调整模块9连接。
在确认障碍物后，通过平视摄像模块7和俯视摄像模块8拍摄的图像能够快速地判断障碍物的范围大小以及移动速度，根据这些信息，能够对避障路径进行规划，选择其中路径最短的一条作为调整路径。
个体处理器4的输出端通过路径调整模块9连接有转向模块10，在确认调整路径后，通过转向模块10进行减速和转向，便能够成功绕过障碍物，由于在避障时，不仅通过平视图像进行障碍物确认，还通过俯视图像确认障碍物的大小、速度，以及障碍物的后方是否有其它障碍物，使得障碍物的信息掌握的更精准，有利于做出更准确的转向幅度评估，避免因转向幅度过大而降低输送效率，或因转向幅度过小而造成盲区碰撞。
个体处理器4通过反馈模块11与总处理器3连接，反馈模块11包括路障信息反馈模块12和实时路径反馈模块13，总处理器3连接有路障二次确认模块14，在小车成功绕过障碍物后，可以通过反馈模块11将障碍物信息和调整后的路径反馈至总处理器3，总处理器能够根据下一辆小车拍摄的图像进行障碍物判断，若障碍物不存在了，则不做任何调整，使得后续的小车能够继续按照原规划路线行驶，若障碍物还存在，则控制后续小车按照调整后的路径进行行驶，能够提高货物输送的效率，避免一个障碍物对多个小车产生影响。
俯视摄像模块8通过路径统筹模块25与总处理器3连接，俯视摄像模块8能够将仓库的俯视图像传递至总处理器3，使得总处理器3能够掌握仓库内的所有行驶路径，总处理器3的输入端连接有起点确认模块26和终点确认模块27，且总处理器3的输出端连接有路径选择模块28，路径选择模块28通过路径对比模块29连接有路径确认模块30。
在确定货物输送的起点和终点后，可以通过俯视摄像模块8拍摄的仓库俯视图像，确认多条货物运输线路，并通过对比各条线路，确认最佳的输送路线，由于俯视摄像模块8拍摄的图像具有实时性，因此规划的路线能够更合理，可以避免除新出现障碍物以外其余障碍物的影响。
车体2包括车体底座201，且车体底座201的底面四角均安装有驱动轮组件202，驱动轮组件202连接驱动机构，用于实现车体2的行驶，车体底座201的正上方设置有承载平台203，承载平台203用于装载运输的货物，承载平台203的底面两侧均设置有导向滑块204，车体底座201的顶面两侧设置有与导向滑块204匹配的导向滑槽205，通过设置导向滑块204和导向滑槽205，能够使承载平台203在车体底座201上移动，且移动方向固定。
车体底座201的中央设置有贯穿的条形孔206，承载平台203的底面连接有若干个位于条形孔206内且呈倒“匚”形的限位块207。
车体底座201的正前方设置有防撞杆208，且防撞杆208的内侧两端均连接有缓冲杆209，车体底座201的前表面两侧均设置有插孔210，且缓冲杆209分别插设在对应的插孔210内，使得防撞杆208能够与车体底座201相对移动。
插孔210的内侧均通过贯穿孔211与条形孔206连接，且两个缓冲杆209的后端通过穿过贯穿孔211的推杆212连接，推杆212的后侧面通过若干个缓冲弹簧213与条形孔206的后侧壁连接，且推杆212与限位块207的底部凹槽匹配。
由于缓冲弹簧213的存在，使得与推杆212连接的防撞杆208能够在车体2移动的过程中保持稳定，同时，由于推杆212卡在限位块207的底部凹槽内，使得车体2正常行驶时，承载平台203也能够保持稳定，而当车体2撞倒突然出现的障碍物时，防撞杆208首先与障碍物接触，并在缓冲弹簧213的作用下与车体底座201相对移动，使得承载平台203也能够与车体底座201相对移动，可以避免承载货物的承载平台203与障碍物接触，有利于保护货物。
防撞杆208的内侧设置有减振板214，且减振板214的两端均通过伸缩杆215与防撞杆208连接，减振板214与防撞杆208之间设置有若干个减振弹簧216，当防撞杆208与车体底座201相对移动一端距离后，车体底座201的前端能够与减振板214接触，在减震弹簧216的作用下，能够对车体2进行二次缓冲，有利于保护车体2不受损坏，总的来说，通过光学避障进行预先避让，再通过物理避障应对突然出现的障碍物，能够使小车突然遇到在障碍物时，更好的避让和缓冲，有利于保护车体和货物。
另外，如图5所示，本发明还提供了一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车避障方法，包括如下步骤：
步骤S100、总控制端通过搬运起点和搬运终点规划搬运车组行进路线，并在规划路线的过程中，避开已存在的障碍物。
步骤S200、搬运车在按照规划路线搬运的过程中判断前方是否存在障碍物，若存在，则自主绕过障碍物。
在步骤S200中，搬运车自主绕过障碍物的具体步骤为：
S201、搬运车通过安装在车体前端的平视摄像头和安装在仓库顶端的俯视摄像头获取前方路况的实时图像。
S202、将获取的实时图像与数据库中存储的路况图像对比，判断前方是否存在障碍物，以及障碍物的大小、运动速度等情况。
S203、若确定存在障碍物，则根据障碍物的大小、运动速度规划不同的调整路线，并选择其中路径最短的一条。
S204、根据选择的调整路线控制搬运车减速及转向，完成避障操作。
步骤S300、搬运车在绕过障碍物后，将障碍物信息以及调整后的路线反馈至总控制端。
在步骤S300中，搬运车在将障碍物信息反馈至总控制端后，总控制端会根据下一个搬运车拍摄的实时图像判断障碍物是否还存在，若不存在则继续按照原定路线行进，若还存在则按照步骤S400操作。
步骤S400、总控制端控制后续其它搬运车按照调整后的路线行进，由于在运输货物时，通常是多个搬运车共同搬运，因此，当其中一个搬运车遇到障碍物后，将障碍物信息和调整后的路线反馈至总控制端，能够方便后续的搬运车快速做出调整，避免同一个障碍物对多个搬运车造成影响，有利于提高货物运输的效率。
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 (10)
1.一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，包括总控制端（1）以及受总控制端（1）控制的若干个车体（2），其特征在于：所述总控制端（1）包括总处理器（3），所述车体（2）内均设置有个体处理器（4），所述总处理器（3）通过路径直控模块（5）与个体处理器（4）连接，所述个体处理器（4）的输入端连接有图像输入模块（6），所述图像输入模块（6）包括安装在车体（2）前端的平视摄像模块（7），以及安装仓库顶部的俯视摄像模块（8）；
所述个体处理器（4）的输出端通过路径调整模块（9）连接有转向模块（10），且个体处理器（4）通过反馈模块（11）与总处理器（3）连接，所述反馈模块（11）包括路障信息反馈模块（12）和实时路径反馈模块（13），所述总处理器（3）连接有路障二次确认模块（14）。
2.根据权利要求1所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述平视摄像模块（7）和俯视摄像模块（8）均连接有特征确认模块（15），所述个体处理器（4）连接有数据库（16），且数据库（16）包括平视图像数据库（17）和俯视图像数据库（18），所述特征确认模块（15）均通过特征对比模块（19）与平视图像数据库（17）、俯视图像数据库（18）连接，所述特征对比模块（19）连接有路障确认模块（20）。
3.根据权利要求2所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述路障确认模块（20）包括路障范围确认模块（21）和路障速度确认模块（22），所述个体处理器（4）连接有避障规划模块（23），且避障规划模块（23）通过避障对比模块（24）与路径调整模块（9）连接。
4.根据权利要求1所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述俯视摄像模块（8）通过路径统筹模块（25）与总处理器（3）连接，所述总处理器（3）的输入端连接有起点确认模块（26）和终点确认模块（27），且总处理器（3）的输出端连接有路径选择模块（28），所述路径选择模块（28）通过路径对比模块（29）连接有路径确认模块（30）。
5.根据权利要求1所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述车体（2）包括车体底座（201），且车体底座（201）的底面四角均安装有驱动轮组件（202），所述车体底座（201）的正上方设置有承载平台（203），且承载平台（203）的底面两侧均设置有导向滑块（204），所述车体底座（201）的顶面两侧设置有与导向滑块（204）匹配的导向滑槽（205），所述车体底座（201）的中央设置有贯穿的条形孔（206），所述承载平台（203）的底面连接有若干个位于条形孔（206）内且呈倒“匚”形的限位块（207）。
6.根据权利要求5所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述车体底座（201）的正前方设置有防撞杆（208），且防撞杆（208）的内侧两端均连接有缓冲杆（209），所述车体底座（201）的前表面两侧均设置有插孔（210），且缓冲杆（209）分别插设在对应的插孔（210）内，所述插孔（210）的内侧均通过贯穿孔（211）与条形孔（206）连接，且两个缓冲杆（209）的后端通过穿过贯穿孔（211）的推杆（212）连接，所述推杆（212）的后侧面通过若干个缓冲弹簧（213）与条形孔（206）的后侧壁连接，且推杆（212）与限位块（207）的底部凹槽匹配。
7.根据权利要求6所述的一种物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车，其特征在于：所述防撞杆（208）的内侧设置有减振板（214），且减振板（214）的两端均通过伸缩杆（215）与防撞杆（208）连接，所述减振板（214）与防撞杆（208）之间设置有若干个减振弹簧（216）。
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车的避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、总控制端通过搬运起点和搬运终点规划搬运车组行进路线；
S200、搬运车在按照规划路线搬运的过程中判断前方是否存在障碍物，若存在，则自主绕过障碍物；
S300、搬运车在绕过障碍物后，将障碍物信息以及调整后的路线反馈至总控制端；
S400、总控制端控制后续其它搬运车按照调整后的路线行进。
9.根据权利要求8所述的物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车的避障方法，其特征在于：在步骤S200中，搬运车自主绕过障碍物的具体步骤为：
S201、搬运车通过安装在车体前端的平视摄像模块和安装在仓库顶端的俯视摄像模块获取前方路况的实时图像；
S202、将获取的实时图像与数据库中存储的路况图像对比，判断前方是否存在障碍物，以及障碍物的大小、运动速度情况；
S203、若确定存在障碍物，则根据障碍物的大小、运动速度规划不同的调整路线，并选择其中路径最短的一条；
S204、根据选择的调整路线控制搬运车减速及转向，完成避障操作。
10.根据权利要求8所述的物流仓储用智能避障的寻迹导引搬运车的避障方法，其特征在于：在步骤S300中，搬运车在将障碍物信息反馈至总控制端后，总控制端会根据下一个搬运车拍摄的实时图像判断障碍物是否还存在，若不存在则继续按照原定路线行进，若还存在则按照步骤S400操作。
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