CN110262474B - 一种激光导引小车行进线路的自动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光导引小车行进线路的自动控制系统及方法，包括车体和激光定位机构，车体的顶端固定安装有激光扫描装置，激光定位机构包括若干条移动轨道，移动轨道上均设置有若干个电动移动台，电动移动台的底端均固定安装有水平反射板，移动轨道的侧方均设置有若干个支撑杆，支撑杆的底端均固定连接有安装架，安装架内均设置有驱动气缸，驱动气缸的输出端均通过升降轴连接有矩形框，矩形框内均设置有竖直反射板，该系统能够在构建时存储多种反射板排布方式，从而能够做到大批反射板的快速调节，避免因特殊情况而需要调整反射板时，影响货物的正常运输，同时能够避免仓库内的地形或货物挡住反射板而对小车的定位产生影响。

Description

一种激光导引小车行进线路的自动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能搬运领域，具体为一种激光导引小车行进线路的自动控制系统及方法。

背景技术

自动导引小车，又称AGV，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。

AGV已经形成系列化产品，该产品的主要特点为：自动化程度高，系统运行稳定可靠；运行灵活，可更改路径；高速无线通讯及高精度导航系统；完善的自诊断系统；快速自动充电系统；与上级信息管理系统衔接。根据导航方式的不同，目前AGV产品可分为磁导航AGV和激光导航AGV(又称LGV)，根据工作方式的不同，AGV可分为汽车底盘合装线装配型AGV，柴油发动机装配型AGV，变速箱装配型AGV，叉车式运输型AGV，搬运型AGV，重载AGV，智能巡检AGV，特种AGV，以及简易AGV(又称AGC)。

利用激光导引的小车是自动导引小车的一种，激光导航AGV具有导航准确，移动精确的特点，因此得到广泛应用。激光导引小车在使用时，通常会设置自动控制系统，以对激光导引小车的行进线路进行智能控制。现有的用于激光导引小车行进线路的自动控制方法通常是靠激光扫描头不断扫描周围环境，当扫描到预先垂直设定好的反射板时，即可通过反射板的位置来确定小车的坐标，从而实现小车行进线路的自动控制。

但是，现有的激光导引小车行进线路的自动控制系统及控制方法存在以下缺陷：

(1)反射板在固定之后通常不能移动，否则会影响小车的定位，但是在实际使用中，由于激光导引小车的不同或仓库路段调整、货物堆积等问题，必须对反射板进行调整，但每次调整均需要进行大量的计算和耗费大量的时间，影响货物的正常运输，且很有可能在多次调整的过程中出现偏差；

(2)激光导引小车常用在仓库等有较多货物的地方，因此常常出现货物挡住反射板的现象，影响小车定位的精准度，常见的处理方式是设置更多的反射板，但是这样并不能从根本上解决问题，且过多的反射板必然会影响货物的存储。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种激光导引小车行进线路的自动控制系统及方法，该系统能够在构建时存储多种反射板排布方式，从而能够做到大批反射板的快速调节，避免因特殊情况而需要调整反射板时，影响货物的正常运输，且能够避免反射板在多次调节的过程中出现偏差，避免影响小车的正常定位，同时，能够避免仓库内的地形或货物挡住反射板而对小车的定位产生影响，且能够避免因反射板过多而影响货物的存储，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：

一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，包括车体和激光定位机构，且车体的顶端固定安装有激光扫描装置，所述激光定位机构包括若干条固定在仓库顶部的移动轨道，且移动轨道上均设置有若干个与移动轨道匹配的电动移动台，所述电动移动台的底端均固定安装有水平反射板；

所述移动轨道的侧方均设置有若干个固定在仓库顶部的支撑杆，且支撑杆的底端均固定连接有倒“匚”形的安装架，所述安装架内均设置有驱动气缸，且驱动气缸的输出端均通过升降轴连接有矩形框，所述矩形框内均设置有竖直反射板。

进一步地，所述竖直反射板的外部均套设有保护圈，所述矩形框的顶端均固定安装有第一驱动电机，且第一驱动电机的输出端均通过第一驱动轴与保护圈的顶端连接，所述保护圈的底端均连接有第一旋转轴，且第一旋转轴的底端均通过第一轴承与保护圈的底部连接。

进一步地，所述安装架的侧方均固定安装有第二驱动电机，且第二驱动电机的输出端均连接有第二驱动轴，所述第二驱动轴的端部均穿过安装架并与驱动气缸的一侧固定连接，所述驱动气缸的另一侧均连接有第二旋转轴，且第二旋转轴的端部均通过第二轴承与安装架的内侧连接。

进一步地，所述移动轨道的侧面均设置有若干个安装底座，且安装底座的底端均固定安装有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端均连接有第三驱动轴，且第三驱动轴的侧面均连接有限位杆。

进一步地，所述支撑杆的侧方均设置有固定在仓库顶部的横杆，且横杆的底部均镶嵌有第一磁片，所述矩形框的底部侧面均镶嵌有与第一磁片磁性相反的第二磁片。

另外，本发明还提供了一种激光导引小车行进线路的自动控制方法，包括如下步骤：

S100、在仓库内安装至少三块反射板；

S200、通过激光导引小车的移动起点和移动终点规划行驶路线；

S300、通过激光扫描对激光导引小车进行实时定位；

S400、不断调整激光导引小车的移动方向，使激光导引小车的移动路线与规划路线吻合。

进一步地，在步骤S300中，对激光导引小车进行实时定位的具体步骤为：

S301、激光导引小车上的激光扫描装置不断扫描其周围的环境；

S302、当激光扫描装置同时扫描到三块及三块以上反射板时，即可根据它们的坐标值，以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位来确定激光导引小车的位置。

进一步地，在步骤S400中，调整激光导引小车移动方向的具体步骤为：

S401、将激光导引小车当前的位置与规划路线进行对比；

S402、若激光导引小车当前的位置在规划路线上，则继续行驶，若激光导引小车当前的位置与规划路线存在偏差，则调整激光导引小车的前进方向，直至激光导引小车重新回到规划路线上。

进一步地，在步骤S100中，反射板可分为竖直反射板和水平反射板，若两种反射板均存在，则每种反射板的数量均不低于三个。

进一步地，在步骤S100中，反射板可以有多套安装角度，且每套安装角度对应一种定位方式，在激光导引小车工作前，可按照实际情况，选择所需的一套反射板安装角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明能够在构建时存储多种反射板排布方式，从而能够做到大批反射板的快速调节，避免因特殊情况而需要调整反射板时，影响货物的正常运输，且能够避免反射板在多次调节的过程中出现偏差，避免影响小车的正常定位；

(2)本发明能够避免仓库内的地形或货物挡住反射板而对小车的定位产生影响，同时能够避免因反射板过多而影响货物的存储。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的移动轨道仰视结构示意图；

图3为本发明的竖直反射板侧视结构示意图；

图4为本发明的车体结构示意图；

图5为本发明的整体流程结构示意图。

图中标号：

1-车体；2-激光定位机构；3-激光扫描装置；4-移动轨道；5-电动移动台；6-水平反射板；7-支撑杆；8-安装架；9-驱动气缸；10-升降轴；11-矩形框；12-竖直反射板；13-保护圈；14-第一驱动电机；15-第一驱动轴；16-第一旋转轴；17-第一轴承；18-第二驱动电机；19-第二驱动轴；20-第二旋转轴；21-第二轴承；22-安装底座；23-第三驱动电机；24-第三驱动轴；25-限位杆；26-横杆；27-第一磁片；28-第二磁片。

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，本发明提供了一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，包括车体1和激光定位机构2，且车体1的顶端固定安装有激光扫描装置3，激光扫描装置3用于发射和接收激光，激光定位机构2用于通过激光扫描装置3发射的激光对车体1定位。

激光定位机构2包括若干条固定在仓库顶部的移动轨道4，且移动轨道4上均设置有若干个与移动轨道4匹配的电动移动台5，由于激光导引小车常用在仓库，因此本方案以仓库为例，当激光导引小车应用在别的地方时，可以采用类似的方案，移动轨道4设置在仓库的顶部，且移动轨道4可按照需求进行设计，如直线型、弧形，也可以相互交叉。

电动移动台5有独立的驱动机构，使得电动移动台5能够在移动轨道4上自由移动，电动移动台5的底端均固定安装有水平反射板6，现有的激光导引小车行进线路的自动控制机构所用的反射板大多只是安装在仓库道路的两旁或墙壁上，很容易被货物遮住或影响货物的堆放，而本方案将一部分反射板设置在仓库的顶部，能够避免水平反射板6影响货物的存储，或货物对水平反射板6的使用造成影响。

移动轨道4的侧面均设置有若干个安装底座22，且安装底座22的底端均固定安装有第三驱动电机23，第三驱动电机23的输出端均连接有第三驱动轴24，且第三驱动轴24的侧面均连接有限位杆25。

通过设置在第三驱动电机23和限位杆25，能够对电动移动台5的位置进行限位，且不会影响电动移动台5的移动，当部分水平反射板6影响货物的堆放或不需要使用时，可以通过电动移动台5将这些水平反射板6移开，而当需要使用这些水平反射板6时，可以将这些水平反射板6移会原位，限位杆25能够保证这些水平反射板6的位置保持不变，避免对车体1的定位产生影响。

移动轨道4的侧方均设置有若干个固定在仓库顶部的支撑杆7，且支撑杆7的底端均固定连接有倒“匚”形的安装架8，安装架8内均设置有有驱动气缸9，且驱动气缸9的输出端均通过升降轴10连接有矩形框11，矩形框11内均设置有竖直反射板12，竖直反射板12同样能够对车体1进行定位，在使用时，可以选择单独使用竖直反射板12或水平反射板6，也可以两者共同使用来确定车体1的位置，而通过设置驱动气缸9和升降轴10，能够使竖直反射板12在竖直方向上升降。

竖直反射板12的外部均套设有保护圈13，矩形框11的顶端均固定安装有第一驱动电机14，且第一驱动电机14的输出端均通过第一驱动轴15与保护圈13的顶端连接，保护圈13的底端均连接有第一旋转轴16，且第一旋转轴16的底端均通过第一轴承17与保护圈13的底部连接。

通过设置第一驱动电机14，能够使竖直反射板12在水平方向上旋转，在构建激光定位机构2时，可以根据各个竖直反射板12的不同角度实现不同方式的定位，且系统能够存储不同定位方式下，各个竖直反射板12的角度，当激光导引小车改变或由于仓库路段调整、货物堆积等问题而需要调整定位方式时，可以通过系统存储的定位方式，快速的调整各个竖直反射板12的角度，避免因重新计算和逐个调节竖直反射板12而影响货物的正常运输，且通过第一驱动电机14调整竖直反射板12的角度，能够使调节更精准，避免竖直反射板12在调整过程中出现偏差，避免影响小车定位的精准度。

安装架8的侧方均固定安装有第二驱动电机18，且第二驱动电机18的输出端均连接有第二驱动轴19，第二驱动轴19的端部均穿过安装架8并与驱动气缸9的一侧固定连接，驱动气缸9的另一侧均连接有第二旋转轴20，且第二旋转轴20的端部均通过第二轴承21与安装架8的内侧连接。

由于仓库是用来存储大量货物的，因此常出现货物较多而挡住反射板的情况，常用的的方式是增加反射板的数量，但这样必然会减小货物存储的空间，本发明通过设置第二驱动电机18和驱动气缸9，使得当某些竖直反射板12影响货物的堆放或必然被货物挡住时，可以通过驱动气缸9将这些竖直反射板12升起，再通过第二驱动电机18将这些竖直反射板12变为水平状态，从而能够保护这些竖直反射板12，且避免影响货物的堆放，当这些竖直反射板12不再受影响时，则重新放回原位，此外，本方案通过将反射板分为竖直反射板12和水平反射板6，能够保证反射板的数量足够使用，避免影响小车的正常定位。

支撑杆7的侧方均设置有固定在仓库顶部的横杆26，且横杆26的底部均镶嵌有第一磁片27，矩形框11的底部侧面均镶嵌有与第一磁片27磁性相反的第二磁片28，当某些竖直反射板12因为影响货物的堆放而升起并变为水平状态时，矩形框11能够在第一磁片27和第二磁片28的磁力下与横杆26紧密连接，从而能够避免这些竖直反射板12掉落，有利于保护竖直反射板12。

另外，如图5所示，本发明还提供了一种激光导引小车行进线路的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤S100、在仓库内安装至少三块反射板，由于激光导引小车的激光扫描装置要同时扫描到三块以上的反射板才能做到精准的定位，因此反射板的数量至少要三个。

在步骤S100中，反射板可分为竖直反射板和水平反射板，若两种反射板均存在，则每种反射板的数量均不低于三个，在实际使用中，为了保证在各种情况下均能做到正常的定位，竖直反射板和水平反射板的数量均要大于三个，这样才能每种反射板均能够单独使用。

步骤S200、通过激光导引小车的移动起点和移动终点规划行驶路线，在规划行驶路线时，以路程较短、耗时较短、弯角较少为主要参考依据。

步骤S300、通过激光扫描对激光导引小车进行实时定位。

在步骤S300中，对激光导引小车进行实时定位的具体步骤为：

步骤S301、激光导引小车上的激光扫描装置不断扫描其周围的环境。

步骤S302、当激光扫描装置同时扫描到三块及三块以上反射板时，即可根据它们的坐标值，以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位来确定激光导引小车的位置。

步骤S400、不断调整激光导引小车的移动方向，使激光导引小车的移动路线与规划路线吻合。

在步骤S400中，调整激光导引小车移动方向的具体步骤为：

步骤S401、将激光导引小车当前的位置与规划路线进行对比。

步骤S402、若激光导引小车当前的位置在规划路线上，则继续行驶，若激光导引小车当前的位置与规划路线存在偏差，则调整激光导引小车的前进方向，直至激光导引小车重新回到规划路线上。

在步骤S100中，反射板可以有多套安装角度，且每套安装角度对应一种定位方式，在激光导引小车工作前，可按照实际情况，选择所需的一套反射板安装角度，这样设计能够使系统适用不同的激光导引小车，且能够做到反射板的快速调整，避免影响货物的正常运输。

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 (5)

1.一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，包括车体（1）和激光定位机构（2），且车体（1）的顶端固定安装有激光扫描装置（3），其特征在于：所述激光定位机构（2）包括若干条固定在仓库顶部的移动轨道（4），且移动轨道（4）上均设置有若干个与移动轨道（4）匹配的电动移动台（5），所述电动移动台（5）的底端均固定安装有水平反射板（6）；

所述移动轨道（4）的侧方均设置有若干个固定在仓库顶部的支撑杆（7），且支撑杆（7）的底端均固定连接有倒“匚”形的安装架（8），所述安装架（8）内均设置有驱动气缸（9），且驱动气缸（9）的输出端均通过升降轴（10）连接有矩形框（11），所述矩形框（11）内均设置有竖直反射板（12）。

2.根据权利要求1所述的一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，其特征在于：所述竖直反射板（12）的外部均套设有保护圈（13），所述矩形框（11）的顶端均固定安装有第一驱动电机（14），且第一驱动电机（14）的输出端均通过第一驱动轴（15）与保护圈（13）的顶端连接，所述保护圈（13）的底端均连接有第一旋转轴（16），且第一旋转轴（16）的底端均通过第一轴承（17）与保护圈（13）的底部连接。

3.根据权利要求1所述的一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，其特征在于：所述安装架（8）的侧方均固定安装有第二驱动电机（18），且第二驱动电机（18）的输出端均连接有第二驱动轴（19），所述第二驱动轴（19）的端部均穿过安装架（8）并与驱动气缸（9）的一侧固定连接，所述驱动气缸（9）的另一侧均连接有第二旋转轴（20），且第二旋转轴（20）的端部均通过第二轴承（21）与安装架（8）的内侧连接。

4.根据权利要求1所述的一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，其特征在于：所述移动轨道（4）的侧面均设置有若干个安装底座（22），且安装底座（22）的底端均固定安装有第三驱动电机（23），所述第三驱动电机（23）的输出端均连接有第三驱动轴（24），且第三驱动轴（24）的侧面均连接有限位杆（25）。

5.根据权利要求1所述的一种激光导引小车行进线路的自动控制系统，其特征在于：所述支撑杆（7）的侧方均设置有固定在仓库顶部的横杆（26），且横杆（26）的底部均镶嵌有第一磁片（27），所述矩形框（11）的底部侧面均镶嵌有与第一磁片（27）磁性相反的第二磁片（28）。

Images