CN110907891B - 一种agv定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV定位方法及装置；涉及激光定位领域，该方法所采用的是一种激光装置，此装置具备激光发射并测量装置中心与反射板之间的距离的功能。定位方法包括：步骤1：在AGV工作的环境布置好两块互相垂直反射板，并分别以反射板为坐标轴建立二维参考坐标系；步骤2：将两个激光发射装置互相垂直地安装至AGV车身中心位置；步骤3：对作业的AGV进行两次测距工作，获得测量数据；步骤4：利用获得的测量数据建立数学模型；步骤5：解算出AGV车身中心坐标。

Description

一种AGV定位方法及装置

技术领域

本发明涉及仓储作业中自动导引运输车(AGV)定位领域，尤其涉及一种AGV定位方法及装置。

背景技术

伴随电子商务的发展，要求物流的运作效率能有更高的水平，仓储物流搬运模式也进一步升级：仓储搬运机器人代替人手工搬运的作业模式，即转成由货到人的作业模式，AGV的定位导航也成为了关键的技术研究热点。一般情况下，激光导引的AGV是通过激光测距传感器采集距离信息，根据三角测距法原理达到确定当前的位置和方向，从而实现AGV定位引导的技术。

在智能车间中，由于受地面不平和轮系打滑等因素影响，AGV在运行过程中可能存在跑偏等问题，为达到AGV的安全搬运目的，其在任何运动状态下都需要一定的定位精度。

现有技术中，有通过使用激光定位传感器获得AGV的坐标，但是激光定位传感器成本较高，并且结构复杂。

因此，本领域的技术人员致力于提出一种仅低成本能发射激光束的装置代替激光雷达等高昂的传感器完成AGV定位。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种AGV定位方法及装置。本发明通过采用低成本的能发射激光束的装置，代替激光雷达等高昂的传感器完成AGV定位。

本发明通过下述技术方案实现：

一种AGV定位装置，包括位于一平面上的两块边缘拼接在一起的反射板(反光板)；

这两块反射板呈矩形结构，它们的反射面相互垂直；以这两块反射板为坐标轴，已建立一个二维参考坐标系。

所述平面与水平面之间相互平行。

所述反射板由微棱镜系列的PET、PC材料或玻璃微珠反射层和PVC、PU等高分子材料相结合的反光材料制成。

一种AGV定位方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建一个AGV定位工作场地，包括位于一平面上的两块边缘拼接在一起的反射板；这两块反射板呈矩形结构，它们的反射面相互垂直；以这两块反射板为坐标轴，以建立一个二维参考坐标系；

步骤2：在AGV的车身中心处，安装两个发射激光束分别垂直于车身长度和宽度的激光发射装置，该激光发射装置作为激光发射与测距；

步骤3：当AGV在工作场地作业时，经由A点设其坐标为A(x₀,y₀)，通过激光发射装置发射激光到反射板，获得激光路径，进一步令激光路径与反射板交点坐标(x₁,0)、(0,y₁)，并且读取此时AGV中心与两个交点坐标距离为l_A1和l_A2；

完成当前位置的坐标数据记录后，令AGV原地旋转一个角度θ，此时，长度为l_A1的激光束与所构建坐标系的x轴的夹角为β(锐角)；在新的姿态下获得新的激光路径，此刻该路径与反射板交点坐标(x₂,0)和(0,y₂)，并且读取此时AGV中心与两个交点坐标距离为l_A3和l_A4；同上，长度为l_A2的激光束与所构建坐标系的x轴的夹角为β(锐角)；

步骤4：利用测量的长度数据及旋转角度数据，建立数学模型得到计算模型：

以及

式子中AGV旋转的θ角度可由上位机下发指令控制舵机旋转，进而控制车身位姿变化获得；

步骤5：利用步骤4的数学模型解算出AGV车身中心的坐标。

AGV定位方法可由如下系统具体实现：将ARM嵌入式系统作为核心模块，其完成包括激光发射装置的开关、AGV旋转舵机的控制、接受上位机下发AGV运动控制指令工作。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明采用的定位方法采用的激光发射装置具有体积小，制作成本低，可移植性强等优点，并且配合AGV的运动，能较高精度的获取定位几何数据，并构建简单的数学模型，具有容易分析、计算处理快等优点；

本发明通过在AGV的工作环境中以两块反射板为坐标轴，建立一个二维参考坐标系，与传统的磁导式AGV定位相比本发明可以在无轨导航，即不限制AGV的运动方式的情况下，仅安装、固定两个激光发射装置在AGV车身中心，技术手段简便易行，实施性强，可在经济成本较低的情况下，实现AGV的高精度定位。

附图说明

图1为本发明AGV定位方法流程示意图。

图2为本发明AGV工作场地布置示意图；

图中：1表示反射板或者安装反射板的墙体；2为激光发射装置；3为AGV车身。

图3为本发明AGV激光定位原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1所示，本发明整个定位流程可以分为五个步骤，从工作环境的反射板的布置、建立坐标系，到车身上安装激光发射装置，再进行测量数据的获取，从而基于测量数据建立数学模型，最后解算数学模型获得车身在工作环境的坐标。

如图2所示，预先在自动导航运输车(AGV)工作环境中安置好两个具有一定长度和大小的反射板(反光板)，将它们安装成相互垂直的关系，并且固定在工作环境的墙壁上。

反射板所用材料必须具有高反光性，例如由微棱镜系列的PET、PC材料或玻璃微珠反射层和PVC、PU等高分子材料相结合的反光材料制成。

AGV的中心位置装有两个激光发射装置，安装位置是AGV的顶部，安装的几何关系是相互垂直，并且保证两个装置发射激光束分别垂直于AGV车身的长和宽，该激光发射装置所发射的激光束具有强抗干扰性，在使用激光发射装置时，激光发射速度非常快，AGV的移动距离可以忽略不计，所以激光束的发射和返回路径几乎是完全重合的。而激光发射装置的开关使用是由AGV底层嵌入式系统控制。

通过工作环境的某个坐标时，底层嵌入式系统控制两个激光发射装置发射激光束，投射至反射板上，此刻可以获得AGV的中心与激光发射装置投射至反射板的投射点的距离，并且由激光发射装置的激光路径测量得激光发射装置投射至反射板的投射点的坐标，由上位机下发旋转指令，令AGV绕其中心位置旋转一定角度θ，在新的位姿下，得到新位姿下AGV的中心与激光发射装置投射至反射板的投射点的距离以及新的投射点的坐标。由两个位姿的几何数据，可以由角度信息和一些坐标数据对AGV的坐标进行数学建模计算，获得每个时刻AGV在工作环境的坐标，可以引导AGV向目标坐标运行，并不断地缩短AGV车身坐标与目标坐标的距离。

如图3所示，虚线框表示某时刻AGV原先位姿坐标，实线框是上位机下发旋转指令后AGV绕车身中心旋转θ角后的位姿。

经过数学建模所得计算的模型：

以及

计算模型中(x₁,0)、(0,y₁)和(x₂,0)、(0,y₂)分别为旋转前后激光发射装置投射至反射板的投射点的坐标，(x₀,y₀)是AGV的车身中心坐标，解算数学模型可以进而得到车身坐标数据。

本发明AGV定位方法可以由如下系统具体实现：将ARM嵌入式系统作为核心模块，其完成包括激光发射装置的开关、AGV旋转舵机的控制、接受上位机下发AGV运动控制指令等工作。

如图所示。本发明公开了

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种AGV定位方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：搭建一个AGV定位工作场地，包括位于一平面上的两块边缘拼接在一起的反射板；这两块反射板呈矩形结构，它们的反射面相互垂直；以这两块反射板为坐标轴，已建立一个二维参考坐标系；

步骤2：在AGV的车身中心处，安装两个发射激光束分别垂直于车身长度和宽度的激光发射装置，该激光发射装置作为激光发射与测距；

步骤3：当AGV在工作场地作业时，经由A点设其坐标为A(x₀,y₀)，通过激光发射装置发射激光到反射板，获得激光路径，进一步令激光路径与反射板交点坐标为(x₁,0)、(0,y₁)，并且读取此时AGV中心与两个交点坐标距离为l_A1和l_A2；

完成当前位置的坐标数据记录后，令AGV原地旋转一个角度θ，此时，长度为l_A1的激光束与所构建坐标系的x轴的夹角为β，该夹角为锐角；在新的姿态下获得新的激光路径，此刻该路径与反射板交点坐标为(x₂,0)和(0,y₂)，并且读取此时AGV中心与两个交点坐标距离为l_A3和l_A4；同上，长度为l_A2的激光束与所构建坐标系的x轴的夹角为β，该夹角为锐角；

步骤4：利用测量的长度数据及旋转角度数据，建立数学模型得到计算模型：

以及

式子中AGV旋转的θ角度可由上位机下发指令控制舵机旋转，进而控制车身位姿变化获得；

步骤5：利用步骤4的数学模型解算出AGV车身中心的坐标。

2.根据权利要求1所述AGV定位方法，其特征在于AGV定位方法可由如下系统具体实现：将ARM嵌入式系统作为核心模块，其完成包括激光发射装置的开关、AGV旋转舵机的控制、接受上位机下发AGV运动控制指令工作。

3.根据权利要求2所述AGV定位方法，其特征在于：所述平面与水平面之间相互平行。

4.根据权利要求2所述AGV定位方法，其特征在于：所述反射板由反光材料制成。

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