CN110356824A - 自动导引运输车及其路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动导引运输车及其路径规划方法，涉及物流设备领域，用以针对现有库房内货物的捡取的使用情况，在不做大型改动的情况下实现智能化改造，提高分拣效率，降低劳动强度。该自动导引运输车，包括底盘结构、车架结构和导航控制系统。底盘结构包括底盘和行走装置，行走装置安装于底盘；车架结构安装于底盘；导航控制系统包括控制组件，控制组件用于采用激光或图像为自动导引运输车导航。上述技术方案，不需要在工作场所内不需要铺设电磁导引条、二维码或者在周围布设激光反射板，降低了对工作场所的改造难度，使得利用现有的工作场所结构，也能实现AGV的自动导航。

Description

自动导引运输车及其路径规划方法

技术领域

本发明涉及物流设备领域，具体涉及一种自动导引运输车及其路径规划方法。

背景技术

自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，简称为AGV)是一种装备有自动导引装置，能够沿着规定的导引路径行驶的运输车，具有安全保护以及各种移载功能。AGV在物流仓储行业中的大量应用，极大地降低了物流成本，提高了仓储效率。

按照用途的不同，AGV分为分拣式AGV和翻板式AGV等。现有分拣式AGV、翻板式AGV选用电磁、二维码或激光等方式导引，需要在地面铺设电磁导引条、二维码或者在周围布设激光反射板等。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：使用此种AGV需要对旧有库房内货架等设备做相应的调整，对旧有库房改造工作量大、成本高。

发明内容

本发明提出一种自动导引运输车及其路径规划方法，用以在不大型改动现有库房的情况下实现其智能化改造，提高库房内货物的分拣效率，降低劳动强度。

本发明提供了一种自动导引运输车，包括：

底盘结构，包括底盘和行走装置，所述行走装置安装于所述底盘；

车架结构，安装于所述底盘；以及

导航控制系统，包括控制组件，所述控制组件用于利用激光和/或图像为所述行走装置导航。

在一些实施例中，所述导航控制系统还包括：

激光雷达，安装于所述底盘或所述车架结构；所述激光雷达与所述控制组件电连接；所述控制组件用于根据所述激光雷达检测到的信号为所述行走装置导航。

在一些实施例中，所述导航控制系统还包括：

摄像头，安装于所述车架结构和/或所述底盘；所述摄像头与所述控制组件电连接，所述控制组件用于根据所述摄像头检测到的图像为所述行走装置导航。

在一些实施例中，所述车架结构包括：

支架，安装于所述底盘；

第一托架，安装于所述支架；以及

第二托架，位于所述第一托架的上方且也安装于所述支架；

其中，所述摄像头和所述控制组件均安装于所述第一托架的底面。

在一些实施例中，自动导引运输车还包括：

信号输入部件，设于所述车架结构。

在一些实施例中，自动导引运输车还包括：

电池托架，包括支撑板和设于所述支撑板边缘处的挡板，所述支撑板安装于所述底盘结构；以及

电池组件，安装于所述支撑板且位于所述挡板靠近所述支撑板的中心的一侧。

在一些实施例中，所述电池组件包括电池本体和与所述电池本体固定的固定卡扣，所述固定卡扣与所述支撑板固定。

在一些实施例中，自动导引运输车还包括：

防撞组件，安装于所述底盘和/或所述托架；以及

制动装置，与所述防撞组件电连接，用于在所述防撞组件被触发后制动所述行走装置。

在一些实施例中，所述防撞组件包括：

防撞橡胶条，安装于所述底盘和/或所述车架结构；以及

触发开关，设于所述防撞橡胶条的内部且与所述制动装置电连接，所述触发开关用于在所述防撞橡胶条变形后被触发，以启动所述制动装置。

本发明另一实施例提供一种路径规划方法，包括以下步骤：

利用激光信号和/或图像信号生成工作场所内的地图；

确定自动导引运输车的当前位置；

确定目的地的位置；

根据所述地图、所述自动导引运输车的当前位置、所述目的地的位置规划所述自动导引运输车与所述目的地之间的导航路径。

在一些实施例中，所述生成工作场所内的地图的步骤包括：

采用自动导引运输车自身所安装的激光雷达生成工作场所内的地图。

在一些实施例中，所述生成工作场所内的地图的步骤还包括：

在所述地图中标记特征位置；其中，所述特征位置包括以下至少其中一种：巷道口、充电位置以及上线区。

在一些实施例中，所述确定自动导引运输车的当前位置的步骤包括：

所述自动导引运输车根据自身所安装的激光雷达确定自身当前的位置。

在一些实施例中，所述确定自动导引运输车的当前位置的步骤还包括：

若所述激光雷达无法确定自动导引运输车当前的位置，所述自动导引运输车根据自身所安装的摄像机拍摄到的图像，确认其与所述地图中标记特征位置的距离和角度，以确定自动导引运输车的当前位置。

上述技术方案，不需要在工作场所内不需要铺设电磁导引条、二维码或者在周围布设激光反射板，降低了对工作场所的改造难度，使得利用现有的工作场所结构，也能实现AGV的自动导航。AGV实现了从货架到分拣台这部分的货物转运，提高了分拣效率，降低了劳动强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的自动导引运输车的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自动导引运输车的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的自动导引运输车的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的自动导引运输车的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的自动导引运输车路径规划方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1至图4，本发明提供了一种自动导引运输车，包括底盘结构1、车架结构2和导航控制系统3。底盘结构1包括底盘11和行走装置12，行走装置12安装于底盘11。车架结构2安装于底盘11，具体地，车架结构2由螺栓连接到底盘结构1上。导航控制系统3安装于底盘11或者车架结构2，导航控制系统3包括控制组件32，控制组件32用于采用激光和/或图像为行走装置12导航。

SLAM(simultaneous localization and mapping)，即同步定位与建图，是指在未知的环境中，机器人通过自身所携带的内部传感器和外部传感器来对自身进行定位，并在定位的基础上利用外部传感器获取的环境信息增量式的构建环境地图。

导航控制系统3利用激光雷达和/或图像形成工作场所内的地图，后续导航过程中，也根据激光雷大和/或图像确定AGV的实时位置，以实现精确导航。

参见图2，行走装置12包括万向支撑轮组件121和驱动轮组件122。底盘11作为主承力部件，用于固定万向支撑轮组件121、驱动轮组件122。万向支撑轮组件121布置于车体四周起支承作用；驱动轮组件122具备减震功能，安装于车体中心的两侧，负责提供车体运动的驱动力，并可差速转动，实现车体原地旋转以及沿曲线运动。

车辆底盘11轮系由2套主动轮组+4套万向轮组成；两套主动轮组位于车辆横轴中心位置，与纵轴呈对称分布。

进一步地，采用上述自动导引运输车，还可在工作场所内的特征位置贴上TAG标识，利用该标识，可以优化所生成的工作场所地图，且在激光雷达难以准确判断自身位置时，辅助实现自动导引运输车自身的定位。

在一些实施例中，导航控制系统3还包括激光雷达31。激光雷达31安装于底盘11；控制组件32与激光雷达31电连接，控制组件32也安装于托架。

激光雷达31主要实现场景地图的创建、SLAM导航。

在一些实施例中，导航控制系统3还包括摄像头33。摄像头33比如为一个或多个，较佳地摄像头33包括多个，其中部分摄像头33安装于托架，其余的摄像头33安装于底盘11；各摄像头33均与控制组件32电连接。设置多个摄像头33，实现了多方位、多角度拍摄。

由于此方案AGV小车使用场景是在工作场所内，工作场所内成排的货架特征非常相似，又由于激光雷达31的探测范围有限。当激光雷达31扫描产生的点云数据与地图无法匹配时，单靠激光雷达31无法定位。此时可以根据摄像头33采集到的TAG标识与系统内地图中定位的TAG标识比对，作为定位辅助。

导航控制系统3由用于创建地图与实现导航与避障功能的激光雷达31、摄像头33惯导等元器件组成，实现SLAM导航与AprilTag精确定位。

参见图1，在一些实施例中，车架结构包括支架21、第一托架22和第二托架23。支架21安装于底盘11；第一托架22安装于支架21；第二托架23位于第一托架22的上方且也安装于支架21。

上述的摄像头33和控制组件32均安装于第一托架22的底面。若摄像头33的数量为多个，可以在支架21、第一托架22、第二托架23以及底盘11的合适位置均安装摄像头33。

上述的车架结构2包含两层货箱托架，并且第一托架22和第二托架23都具有高低可调节能力，用于适应不同身高的使用者。

在一些实施例中，自动导引运输车还包括信号输入部件4，信号输入部件4设于车架结构2。信号输入部件4具体比如为触摸屏等。

交互式的触摸屏、用于障碍物检测用的摄像头33以及后文所述的急停开关等电器组件、电路板等运控组件均安装车架结构2或底盘结构1。

下面介绍电池组件6的安装方式。

参加图2和图4，在一些实施例中，自动导引运输车还包括电池托架5和电池组件6。电池托架5包括支撑板51和设于支撑板51边缘处的挡板52，支撑板51安装于底盘结构1。电池组件6安装于支撑板51，且位于挡板52靠近支撑板51的中心的一侧。挡板52用于防止电池组件6滑落。

为适应任务的突然增加，减少设备充电时间增加设备利用效率，设备的动力电池具有快速更换功能。

电池组件用于提供自动导引运输车行走所需要的电能，并且其还为自动导引运输车上安装的各电气元件提供电能。

参加图2和图4，电池组件6包括电池本体61以及焊接在电池本体61上的固定卡扣62。电池本体61的前侧焊接有固定卡扣62，固定卡扣62用于插入电池托架5内，起到固定作用。电池的后侧同样焊接有固定卡扣62，此卡扣开设有孔，使用螺钉64与电池托架5安装固定，以实现电池的快速更换与固定。

电池组件6还设有自动充电插头63，以实现自动充电。

参见图4，支撑板51包弯折边，弯折边设有通孔53；电池组件6其中一侧的固定卡扣62安装于通孔53内，另一侧的固定卡扣62采用螺钉64与支撑板51固定。

自动导引运输车还包括防撞组件(图未示出)和制动装置(图未示出)。防撞组件安装于底盘11和/或托架。制动装置与防撞组件电连接，用于在防撞组件被触发后制动自动导引运输车。

防撞组件有多种触发形式，比如通过接触的方式被触发，或者在距离达到设定阈值时被触发。

防撞组件包括防撞橡胶条和触发开关。防撞橡胶条安装于底盘11和/或托架。触发开关设于防撞橡胶条的内部且与制动装置电连接，所述触发开关用于在防撞橡胶条变形后被触发，以启动制动装置。

参见图4，一些情况下，可能需要人工制动自动导引运输车，故在一些实施例中，自动导引运输车还设置有急停按钮7，该急停按钮7与制动装置连接。按下急停按钮7，制动装置被启动，自动导引运输车停止。

参见图5，本发明另一实施例提供一种路径规划方法，其可使用上述任一实施例提供的自动导引运输车实现。该方法包括以下步骤：

步骤S100、利用激光信号和/或图像信号生成工作场所内的地图。

在一些实施例中，采用自动导引运输车自身所安装的激光雷达31生成工作场所内的地图。

为了自动导引运输车行走时，激光雷达31的探测范围有限，某一些情况下无法准确判断自动导引运输车的位置，可选地，还包括以下步骤：在地图中标记特征位置；其中，特征位置包括以下至少其中一种：巷道口、充电位置以及上线区。

上述步骤在地图中生成在特征位置，优化了地图，便于后续根据摄像头33拍摄到的头像校正自动导引运输车的位置。

摄像头33与激光雷达31即单独作用又相互配合，激光雷达31主要实现场景地图的创建、SLAM导航。由于此方案AGV小车使用场景是在工作场所内，工作场所内成排的货架特征非常相似，又由于激光雷达31的探测范围有限，当激光雷达31扫描产生的点云数据与地图无法匹配时，单靠激光雷达31无法定位。此时可以根据摄像头33采集到的TAG标识与系统内地图中定位的TAG标识比对，作为定位辅助。

每个TAG标识被赋予唯一的ID，相机根据自身采集到的图像数据，计算出其与tag之间的距离与角度，根据坐标系转换进而推算出设备与TAG标识之间的距离与角度。同时将TAG标识位置与角度信息融合进激光雷达31生成的栅格地图中。并对栅格地图进行细化，将所需转运的货物放置点融合进栅格地图中。

步骤S200、确定自动导引运输车的当前位置。

在一些实施例中，自动导引运输车根据自身所安装的激光雷达31确定自身当前的位置。

可选地，若激光雷达31无法确定自动导引运输车当前的位置，自动导引运输车根据自身所安装的摄像机拍摄到的图像，确认其与地图中标记特征位置的距离和角度，以确定自动导引运输车的当前位置。

步骤S300、确定目的地的位置。

步骤S400、根据地图、自动导引运输车的当前位置、目的地的位置规划自动导引运输车与目的地之间的导航路径。

参见图2和图3，车架结构2和底盘11上都安装有摄像头33，各个不同位置的摄像头33以不同的视角拍照，通过各个摄像头33的配合，实现了自动导引运输车更准确的定位。

运行原理为：当控制中心接收到要分拣的产品统一编码(即SKU)产品信息后，调度控制中心根据此SKU产品所在位置以及等待接受任务小车的位置，规划出最优线路，并将此线路发送至AGV小车。每种产品对应唯一的SKU编码。

AGV小车根据接收到的命令沿规划路线行进，通过激光雷达31对周围环境进行扫描，将接收到的信息与已建立的栅格地图进行匹配，进而完成小车的定位。根据摄像机拍摄到的TAG标识的位置与角度并与系统内存储的此TAG标识ID信息匹配辅助确定小车位置。并将自己所在的地图中的位置与调度控制中心所下发的规划路线匹配形成反馈。

当遇到障碍物等阻挡小车运行的情况出现时，小车根据地图信息只能规划新的路径，行驶到此SKU商品所存放区域。由人工将商品拣选放置到小车货筐内，并在小车人机交互界面或者人工手持终端确认货物已拣选，车辆将此确认信息发送至控制中心，控制中心将新的任务下发到AGV小车，执行下一个任务，或携带货物货到拣选中心。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种自动导引运输车，其特征在于，包括：

底盘结构(1)，包括底盘(11)和行走装置(12)，所述行走装置(12)安装于所述底盘(11)；

车架结构(2)，安装于所述底盘(11)；以及

导航控制系统(3)，包括控制组件(32)，所述控制组件(32)用于利用激光和/或图像为所述行走装置(12)导航。

2.根据权利要求1所述的自动导引运输车，其特征在于，所述导航控制系统(3)还包括：

激光雷达(31)，安装于所述底盘(11)或所述车架结构(2)；所述激光雷达(31)与所述控制组件(32)电连接；所述控制组件(32)用于根据所述激光雷达(31)检测到的信号为所述行走装置(12)导航。

3.根据权利要求1或2所述的自动导引运输车，其特征在于，所述导航控制系统(3)还包括：

摄像头(33)，安装于所述车架结构(2)和/或所述底盘(11)；所述摄像头(33)与所述控制组件(32)电连接，所述控制组件(32)用于根据所述摄像头(33)检测到的图像为所述行走装置(12)导航。

4.根据权利要求1所述的自动导引运输车，其特征在于，所述车架结构(2)包括：

支架(21)，安装于所述底盘(11)；

第一托架(22)，安装于所述支架(21)；以及

第二托架(23)，位于所述第一托架(22)的上方且也安装于所述支架(21)。

5.根据权利要求1所述的自动导引运输车，其特征在于，还包括：

信号输入部件(4)，设于所述车架结构(2)。

6.根据权利要求1所述的自动导引运输车，其特征在于，还包括：

电池托架(5)，包括支撑板(51)和设于所述支撑板(51)边缘处的挡板(52)，所述支撑板(51)安装于所述底盘结构(1)；以及

电池组件(6)，安装于所述支撑板(51)且位于所述挡板(52)靠近所述支撑板(51)的中心的一侧。

7.根据权利要求6所述的自动导引运输车，其特征在于，所述电池组件(6)包括电池本体(61)和与所述电池本体(61)固定的固定卡扣(62)，所述固定卡扣(62)与所述支撑板(51)固定。

8.根据权利要求1所述的自动导引运输车，其特征在于，还包括：

防撞组件，安装于所述底盘(11)和/或所述托架；以及

制动装置，与所述防撞组件电连接，用于在所述防撞组件被触发后制动所述行走装置(12)。

9.根据权利要求8所述的自动导引运输车，其特征在于，所述防撞组件包括：

防撞橡胶条，安装于所述底盘(11)和/或所述车架结构(2)；以及

触发开关，设于所述防撞橡胶条的内部且与所述制动装置电连接，所述触发开关用于在所述防撞橡胶条变形后被触发，以启动所述制动装置。

10.一种路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用激光信号和/或图像信号生成工作场所内的地图；

确定自动导引运输车的当前位置；

确定目的地的位置；

根据所述地图、所述自动导引运输车的当前位置、所述目的地的位置规划所述自动导引运输车与所述目的地之间的导航路径。

11.根据权利要求10所述的路径规划方法，其特征在于，所述生成工作场所内的地图的步骤包括：

采用自动导引运输车自身所安装的激光雷达生成工作场所内的地图。

12.根据权利要求11所述的路径规划方法，其特征在于，所述生成工作场所内的地图的步骤还包括：

在所述地图中标记特征位置；其中，所述特征位置包括以下至少其中一种：巷道口、充电位置以及上线区。

13.根据权利要求12所述的路径规划方法，其特征在于，所述确定自动导引运输车的当前位置的步骤包括：

所述自动导引运输车根据自身所安装的激光雷达确定自身当前的位置。

14.根据权利要求13所述的路径规划方法，其特征在于，所述确定自动导引运输车的当前位置的步骤还包括：

若所述激光雷达无法确定自动导引运输车当前的位置，所述自动导引运输车根据自身所安装的摄像机拍摄到的图像，确认其与所述地图中标记特征位置的距离和角度，以确定自动导引运输车的当前位置。