CN110514210A - 一种具有多传感器的agv及其高精度定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法，首先设定充电位置为原点，通过激光雷达扫描AGV的运行区域，获取该运行区域内全部障碍物的位置信息，形成AGV运行导航所需的特征匹配地图；接着运行系统为AGV规划包括起点、途经点和终点的运行路径；运行时，激光雷达不断扫描周围环境，将获取的实时周围特征点与预存的静态地图进行对比，确定AGV的实时位置坐标；到达货架前，通过AGV的取物抓手上扫描货架上的二维码进行定位，取物抓手移动夹抱货物并抬升、后退复原。适用于特定产品的运输，上端的取物抓手用于产品的稳定拿取，且采用二维码扫描仪进行第二次位置确认，做到两次位置精度调整。

Description

一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法

技术领域

本发明涉及物料周转技术领域，具体地讲，本发明涉及一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法。

背景技术

目前，国家大力发展机器人行业，将人从繁琐的重复劳动中解放出来，智能AGV系统是现代制造企业物流系统中重要的设备，主要用来储运各类物料转序，为系统柔性化、集成化、高效运行提供重要保证。主要在工厂中执行有规律、重复的抓取、搬运等工作，可搬运重物、危险品、易碎品等。国内外目前智能AGV系统主要是通过对PLC编程实现对智能AGV系统的运动控制，这种模式系统响应慢，未对智能AGV系统实际运行做优化，需要技术人员编程调试。

智能AGV系统是集机械、电子、控制、物联网、通讯为一体的高科技智能AGV系统，能有效解决大中型企业生产过程中的产品转序需求，随着工业4.0的发展、自动化水平提高、受众的认知水平普及，智能AGV系统的市场会不断扩大，前景十分良好。随着社会工业自动化的发展及减轻员工劳动强度、用工难的需求，智能AGV系统将满足大中型企业生产过程中的批量化转序功能，且其功能拓展较广，可运用为搬运、牵引、抓取转序等多方面。

AGV小车是制造业中用于物品搬运的智能运输设备。由于需求不同，AGV小车会针对不同的产品会有特定的流水线进行加工。现有的AGV小车在搬运一些特定产品时，其稳定性不足，存在改进空间。因此，本领域技术人员亟需提供一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法，提高AGV小车的定位精确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法，提高AGV小车的定位精确度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有多传感器的AGV，包括机身、载物组件以及驱动组件，所述机身呈L形结构，所述载物组件安装在所述机身上，所述驱动组件安装在所述机身的底部；

所述载物组件包括载物台、提升链条、二维码扫描仪、取物抓手、举升装置，所述载物台的一端通过提升链条进行升降运动，所述二维码扫描仪设在所述机身上并位于所述载物台的下方，所述取物抓手设于所述载物台的上方用于抓取货物，所述载物台的下方设有可升降的举升装置，当二维码扫描仪检测到位置标记后，载物台的上部向外延伸的取物抓手将货物抓紧，所述举升装置升降后使得载物台托住货物，以防止货物跌落；

所述驱动组件包括驱动单元以及支撑从动轮，所述驱动单元安装在所述机身底部，所述支撑从动轮安装在所述驱动单元的前后位置，所述驱动单元用于驱动支撑从动轮行驶至预设位置。

优选的，所述机身的前端安装有用于导航避障的激光雷达。

优选的，所述机身前端设有充电模块，当AGV到达充电区域进行充电时，所述充电模块用于存储电能。

优选的，所述机身的侧方设有电源开关、触摸屏以及操作按钮，所述操作按钮用于人工控制紧急停车。

优选的，所述机身的下部设有防撞触边。

优选的，所述机身的底部设有磁寻迹传感器。

本发明还提供一种具有多传感器的AGV高精度定位方法，包括以下步骤:

步骤S01、设定充电位置为原点，通过激光雷达扫描AGV的运行区域，获取该运行区域内全部障碍物的位置信息，并将障碍物的位置信息形成一张静态地图保存在存储器内，作为AGV运行导航所需的特征匹配地图；

步骤S02、AGV执行搬运任务，运行系统为AGV规划包括起点、途经点和终点的运行路径；

步骤S03、AGV在运行时，激光雷达不断扫描周围环境，将获取的实时周围特征点与预存的静态地图进行对比，并且结合AGV里程和角度变化，确定AGV的实时位置坐标；

步骤S04、取货时，AGV行驶至放有智能货物的货架前，通过反光条定位接近货物，通过AGV的取物抓手上的高速相机扫描货架上的二维码进行定位，取物抓手移动夹抱货物并轻微抬升并后退复原。

本发明提供了一种具有多传感器的AGV及其高精度定位方法，适用于特定产品的运输，上端的取物抓手用于产品的稳定拿取，且采用二维码扫描仪进行第二次位置确认，做到两次位置精度调整，结构合理、简单实用，保证了AGV小车在行走过程中的平稳性，提高AGV小车的定位精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中具有多传感器的AGV的立体结构图；

图2是本发明中具有多传感器的AGV的底部结构图；

图3是本发明中具有多传感器的AGV的高精度定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。明显地，本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

请参考图1、2，本发明提供一种具有多传感器的AGV，包括机身3、载物组件以及驱动组件，机身3呈L形结构，载物组件安装在机身3上，驱动组件安装在机身3的底部。

其中，载物组件包括载物台7、提升链条4、二维码扫描仪9、取物抓手6、举升装置8，载物台7的一端通过提升链条4进行升降运动，二维码扫描仪9设在机身3上并位于载物台7的下方，取物抓手6设于载物台7的上方用于抓取货物，载物台7的下方设有可升降的举升装置8，当二维码扫描仪9检测到位置标记后，载物台7的上部向外延伸的取物抓手6将货物抓紧，举升装置8升降后使得载物台7托住货物，以防止货物跌落；

同时，驱动组件包括驱动单元14以及支撑从动轮13，驱动单元14安装在机身3底部，支撑从动轮13安装在驱动单元14的前后位置，驱动单元14用于驱动支撑从动轮13行驶至预设位置。

本实施例中的机身3的前端安装有用于导航避障的激光雷达11；机身3前端设有充电模块15，当AGV到达充电区域进行充电时，充电模块15用于存储电能。此外，机身3的侧方设有电源开关、触摸屏1以及操作按钮2，操作按钮2用于人工控制紧急停车。

本实施例中的机身的下部设有防撞触边12，机身3的底部设有磁寻迹传感器16。

请参考图3，本发明还提供一种具有多传感器的AGV高精度定位方法，包括以下步骤:

步骤S01、设定充电位置为原点，通过激光雷达扫描AGV的运行区域，获取该运行区域内全部障碍物的位置信息，并将障碍物的位置信息形成一张静态地图保存在存储器内，作为AGV运行导航所需的特征匹配地图；

步骤S02、AGV执行搬运任务，运行系统为AGV规划包括起点、途经点和终点的运行路径；

步骤S03、AGV在运行时，激光雷达不断扫描周围环境，将获取的实时周围特征点与预存的静态地图进行对比，并且结合AGV里程和角度变化，确定AGV的实时位置坐标；

步骤S04、取货时，AGV行驶至放有智能货物的货架前，通过反光条定位接近货物，通过AGV的取物抓手上的高速相机扫描货架上的二维码进行定位，取物抓手移动夹抱货物并轻微抬升并后退复原。

本发明中具有多传感器的AGV高精度定位方法具体包括：

PLC平台需要得到系统输入放货或者取货信息，然后PLC进行对抓手的零点复位并响应系统输入的高度信息，以modbus协调写入到抓手的上下自由度的电机驱动器中；

通过自然导航系统，即AGV规划包括起点、途经点和终点的运行路径，所述AGV在运行时，其上的激光雷达不断扫描周围环境，将获取的实时周围特征点与预存的静态地图进行对比，并且结合AGV里程和角度变化，确定AGV的实时位置坐标，到达货架前；

通过驱动器事先收到系统的高度值，抓手开始上升到制定高度；

通过AGV识别反光条技术接近货架，即，使用激光传感器扫描环境提取出高反光处的激光位置信息，给与机器人一个局部的目标追踪的依据，主要方法是通过卷积的系统处理、霍夫变换算法进行投票选出特征值随后进行模板匹配进行拟合图形并转换坐标给到机器人。首先获取的是激光所获取反光条的高反光数据中的激光位置信息，通过滤波和聚类算法进行消除噪点，随后通过当在两个维度上执行卷积——水平和竖直方向。混合两桶信息：第一桶是输入的点云数据，其中每个元素都是对于机器人位置的坐标信息。第二个桶是卷积核(kernel)，单个浮点数矩阵。可以将卷积核的大小和模式想象成一个搅拌矩阵的方法。卷积核的输出是一个修改后的矩阵，在深度学习中经常被称作feature map。对每个位置通道都有一个feature map，随后引入到霍夫变换算法中进行评分。霍夫变换是一个特征提取技术，其算法通过投票程序在特定类型的形状内找到对象的不完美实例。这个投票程序是在一个参数空间中进行的，在这个参数空间中，候选对象被当作所谓的累加器空间中的局部最大值来获得，所述累加器空间由用于计算霍夫变换的算法明确地构建。Hough变换主要优点是能容忍特征边界描述中的间隙，并且相对不受数据噪声的影响。通过此算法，投票出的结果交给已有预设值的模板匹配算法模块得到的预估的结果，将其坐标转换到以机器人为中心的相对位置，给与机器人一个目标追送的位姿信息。

通过抓手左右的单点激光进行短距离高精度接近并通过最后两个光电测距反馈角度信息给抓手PLC，从而抓手平台旋转角度导致和货架角度相一致；

抓手平台读取货架正下方的二维码信息并实时传输给电机控制，抓手进行左右前后的位置校准，并夹抱或松开抓手达到取放货的动作；

本发明中通过modbus输入信息到PLC，PLC发给五个自由度上的电机，使得抓手能够在五个自由度上调整，通过二维码和抓手平台上的高速相机的相对位置，进行高精度的位置和角度校准。

具体实施例中，以工控电脑为输入端，通过wifi和调度服务器相连，通过调度发动态指令到工控电脑，由电脑以modbus指令发给PLC，再由PLC通过串口控制抓手的电机进行动作。

虽然本发明主要描述了以上实施例，但仅作为实例来加以描述，而本发明并不限于此。本领域普通技术人员能做出多种变型和应用而不脱离实施例的实质特性。例如，对实施例详示的每个部件都可以修改和运行，与所述变型和应用相关的差异可认为包括在所附权利要求所限定的本发明的保护范围内。

本说明书中所涉及的实施例，其含义是结合该实施例描述的特地特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中出现于各处的这些术语不一定都涉及同一实施例。此外，当结合任一实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为其落入本领域普通技术人员结合其他实施例就可以实现的这些特定特征、结构或特性的范围内。

Claims (7)

1.一种具有多传感器的AGV，其特征在于,包括机身、载物组件以及驱动组件，所述机身呈L形结构，所述载物组件安装在所述机身上，所述驱动组件安装在所述机身的底部；

所述载物组件包括载物台、提升链条、二维码扫描仪、取物抓手、举升装置，所述载物台的一端通过提升链条进行升降运动，所述二维码扫描仪设在所述机身上并位于所述载物台的下方，所述取物抓手设于所述载物台的上方用于抓取货物，所述载物台的下方设有可升降的举升装置，当二维码扫描仪检测到位置标记后，载物台的上部向外延伸的取物抓手将货物抓紧，所述举升装置升降后使得载物台托住货物，以防止货物跌落；

所述驱动组件包括驱动单元以及支撑从动轮，所述驱动单元安装在所述机身底部，所述支撑从动轮安装在所述驱动单元的前后位置，所述驱动单元用于驱动支撑从动轮行驶至预设位置。

2.如权利要求1所述的具有多传感器的AGV，其特征在于,所述机身的前端安装有用于导航避障的激光雷达。

3.如权利要求1所述的具有多传感器的AGV，其特征在于,所述机身前端设有充电模块，当AGV到达充电区域进行充电时，所述充电模块用于存储电能。

4.如权利要求1所述的具有多传感器的AGV，其特征在于,所述机身的侧方设有电源开关、触摸屏以及操作按钮，所述操作按钮用于人工控制紧急停车。

5.如权利要求1所述的具有多传感器的AGV，其特征在于,所述机身的下部设有防撞触边。

6.如权利要求1所述的具有多传感器的AGV，其特征在于,所述机身的底部设有磁寻迹传感器。

7.一种具有多传感器的AGV高精度定位方法，其特征在于,包括以下步骤:

步骤S01、设定充电位置为原点，通过激光雷达扫描AGV的运行区域，获取该运行区域内全部障碍物的位置信息，并将障碍物的位置信息形成一张静态地图保存在存储器内，作为AGV运行导航所需的特征匹配地图；

步骤S02、AGV执行搬运任务，运行系统为AGV规划包括起点、途经点和终点的运行路径；

步骤S03、AGV在运行时，激光雷达不断扫描周围环境，将获取的实时周围特征点与预存的静态地图进行对比，并且结合AGV里程和角度变化，确定AGV的实时位置坐标；

步骤S04、取货时，AGV行驶至放有智能货物的货架前，通过反光条定位接近货物，通过AGV的取物抓手上的高速相机扫描货架上的二维码进行定位，取物抓手移动夹抱货物并轻微抬升并后退复原。