CN111208828A - 一种新型agv二维码导航系统及其应用 - Google Patents

一种新型agv二维码导航系统及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型AGV二维码导航系统及其应用，包括AGV小车、若干图像投射组件以及AGV控制系统；其中，图像投射组件安装于AGV小车的工作场景的顶部，用于将二维码图像按照指定的方向进行投射；AGV小车的一侧转动连接有第一转臂，第一转臂的另一端转动连接有第二转臂，第二转臂的另一端转动连接有第三转臂，且三个转动连接处分别安装有用于驱动第一转臂、第二转臂、第三转臂转动的第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机；第三转臂上安装有第一摄像头，第一转臂上安装有可伸缩的投影面板，投影面板上刻画有有效识别区域；第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第一摄像头均与AGV小车的主控系统电连接。本发明具有二维码维护方便的特点。

Description

一种新型AGV二维码导航系统及其应用
技术领域
本发明涉及AGV导航技术领域，特别地，涉及一种新型AGV二维码导航系统及其应用。
背景技术
随着时代的发展加工制造业水平和自动化技术的不断提高，对加工精度、生产运输、工作效率的要求越来越高。现今自动运输引导AGV已经成为一种广泛应用的自动运输设备，因此，对自动运输设备的研究已经成为自动化制作，与运输业的核心内容。自动化运输设备自动化程度高、操作简单灵活、应用广泛、维护方便等优点。它可以提高许多领域的工作效率，甚至在一定条件下可以完全替代人力，可以提高生产车间的自动化水平，可以在一定的高风险条件下取代人工操作，大大降低了人工操作的风险操作。因此研制高性能、安全可靠的自动化运输设备势在必行。AGV的研究主要应用于计算控制、机械动力学、机器人、传感器应用等多个学科的融合，在国防、汽车制造、机器人、视觉导航、运输、等领域发挥着不可或缺的作用。
目前AGV采用的导航模式有以下几种，分别是电磁导航、磁带导航、二维码导航、惯性导航和激光导航。其中，二维码导航式的麦克纳姆轮AGV小车定位准确,并且小巧又灵活。在铺设和改变路径也十分容易,便于控制通讯。但也存在以下缺点：路径需要定期维护,若场地复杂的话还需要频繁地更换二维码，以避免二维码标签磨损而无法识别。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种新型AGV二维码导航系统，具有二维码维护方便的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，包括AGV小车、若干图像投射组件以及AGV控制系统；其中，所述图像投射组件安装于AGV小车的工作场景的顶部，用于将二维码图像按照指定的方向进行投射；所述AGV小车的一侧转动连接有第一转臂，所述第一转臂的另一端转动连接有第二转臂，所述第二转臂的另一端转动连接有第三转臂，且三个转动连接处分别安装有用于驱动第一转臂、第二转臂、第三转臂转动的第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机；所述第三转臂上安装有第一摄像头，所述第一转臂上安装有可伸缩的投影面板，所述投影面板上刻画有有效识别区域；所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第一摄像头均与AGV小车的主控系统电连接。
优选地，所述投影面板包括容纳壳、主板体和弹簧；所述容纳壳固定在第一转臂上，且一端具有用于容纳主板体的容纳槽；所述主板体的一端位于容纳槽内，并通过弹簧与容纳槽的槽底固定，另一端设置有导向斜面。
优选地，所述图像投射组件包括投射灯本体和开关控制器；所述投射灯本体和姿态传感器与开关控制器电连接；所述开关控制器与AGV控制系统进行远程通讯。
优选地，所述工作场景的顶部安装有导轨架，所述图像投射组件还包括电动导轮组件，多轴运动底座通过电动导轮组件安装于所述导轨架上；所述电动导轮组件配置有位移传感器，所述位移传感器用于检测电动导轮组件移动的距离并传输给开关控制器；所述位移传感器、所述电动导轮组件与开关控制器电连接。
优选地，所述导轨架内沿路设置有供电线路；所述电动导轮组件上安装有与供电线路适配的取电端子，在电动导轮组件移动的过程中，所述取电端子与供电线路始终保持接触；所述取电端子与开关控制器电连接；所述导轨架上间隔设置有若干二维码标签，所述电动导轮组件上安装有第二摄像头，所述第二摄像头与开关控制器电连接。
本发明的第二个目的是提供一种AGV小车的行车控制方法，基于上述的新型AGV二维码导航系统实现，能够使AGV小车实现二维码导航。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种AGV小车的行车控制方法，该方法包括：
S10、位置调整步骤：
图像投射组件的开关控制器通过第二摄像头获取对应图像投射组件的位置信息并上报至AGV控制系统；
AGV控制系统根据预配置的行车路径，向所有的图像投射组件发送位置调整指令；
图像投射组件的开关控制器接收到调整指令后，移动至对应的位置；
S20、投射步骤：
图像投射组件的开关控制器控制投射灯本体启动，将二维码图案按照指定的方向投射；
S30、识别步骤：
使AGV小车位于上述行车路径的初始位置，并与AGV控制系统实时通讯；
AGV小车控制依次控制第一转臂、第二转臂、第三转臂转动，使得摄像机能够位于投影面板的正上方；此时投影面板接收到由其中一个图像投射组件投射的二维码图案；
S40、行车步骤：
AGV小车根据第一摄像头从二维码图案中识别到信息以及从AGV控制系统接收的行车指令，沿着所述行车路径移动。
本发明技术效果主要体现在以下方面：采用投影式二维码方案，摒弃了传统中将二维码标签贴在地面的方法，从而避免了二维码标签更换、维护的麻烦程度。
附图说明
图1为实施例中新型AGV二维码导航系统的架构图；
图2为实施例中图像投射组件的安装结构图；
图3为实施例中AGV小车的结构简示图；
图4为实施例中投影面板的结构图；
图5为实施例中图像投射组件的位置布置原理图；
图6为实施例中AGV小车90度转弯的示意图。
附图标记：1、AGV控制系统；2、AGV小车；31、第一转臂；32、投影平台；321、容纳壳；322、主板体；3221、有效识别区域；3222、导向斜面；323、弹簧；33、第二转臂；34、第三转臂；4、第一摄像头；5、图像投射组件；51、投射灯本体；52、电动导轮组件；53、取电端子；6、导轨架；7、供电线路；8、第二摄像头；9、二维码标签。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例一、
参照图1，本实施例提供了一种新型AGV二维码导航系统，包括AGV小车2、若干图像投射组件5以及AGV控制系统1。AGV小车2和图像投射组件5均与AGV控制系统1进行数据交互。AGV控制系统1一般由数据服务器、无线网络以及调度系统构成，调度系统则通过在计算机上配置相应的软件实现；此为现有技术，本实施例不作具体原理解释。
参照图2，图像投射组件5安装于AGV小车2的工作场景的顶部，用于将二维码图像按照指定的方向进行投射。更为具体地，图像投射组件5包括投射灯本体51、电动导轮组件52以及开关控制器；其中，投射灯本体51和开关控制器安装于电动导轮组件52上；电动导轮组件52配置有位移传感器（未示出），位移传感器用于检测电动导轮组件移动的距离并传输给开关控制器；该位置传感器可以安装在导轮上，通过测量导轮的转动圈数来确定移动的距离；当然也可采用其它形式的位移传感器。位移传感器、投射灯本体51、电动导轮组件52与开关控制器电连接。开关控制器与AGV控制系统1进行远程通讯。
另外，在工作场景的顶部安装有导轨架6，，导轨架6的排列方式可以是多根间隔排列。电动导轮组件52安装于导轨架6上；导轨架6内沿路设置有供电线路7；电动导轮组件52上安装有与供电线路7适配的取电端子53，在电动导轮组件52移动的过程中，取电端子53与供电线路7始终保持接触；取电端子53与开关控制器电连接。其中，取电端子53的端部设置有圆弧状的弹性导电片，进而能够与供电线路7接触的更加紧密；供电线路7由两条金属导电片构成，沿着导轨架6铺设。
另外，导轨架6上间隔设置有若干二维码标签9，所述电动导轮组件52上安装有第二摄像头8，第二摄像头8与开关控制器电连接。二维码标签9包含有位置信息，因此，当第二摄像头8识别到有效的二维码标签9时，则表示电动导轮组件52已经移动至对应的位置。
参照图3，AGV小车2的一侧转动连接有第一转臂31，第一转臂31的另一端转动连接有第二转臂33，第二转臂33的另一端转动连接有第三转臂34，且三个转动连接处分别安装有用于驱动第一转臂31、第二转臂33、第三转臂34转动的第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机（三个驱动电机均未在图中示出）。第三转臂34上安装有第一摄像头4，第一转臂31上安装有可伸缩的投影面板，投影面板上刻画有有效识别区域3221；第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第一摄像头4均与AGV小车2的主控系统电连接。当第三转臂34与第二转臂33呈垂直状态时，第一摄像头4能够正对该有效识别区域3221。
参照图4，投影面板包括容纳壳321、主板体322和弹簧323；容纳壳321固定在第一转臂31上，且一端具有用于容纳主板体322的容纳槽；主板体322的一端位于容纳槽内，并通过弹簧323与容纳槽的槽底固定，另一端设置有导向斜面3222。在第二转臂33转动的过程中，通过与导向斜面3222的接触，使得主板体322能够缩回至弹簧323中，进而不阻挡第二转臂33的转动。
上述的第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第一摄像头4均与AGV小车2的主控系统电连接。
因此，当AGV小车2移动到适当位置时，由图像投射组件5所投射的二维码图案就能够在投影面板上成像；同时，只有当二维码图案整个进入到投影面板的有效识别区域3221内时才有效。此时第一摄像头4则读取二维码图案内所包含的位置信息，进而AGV小车2能够据此确定自身所在的位置。
实施例二、
本实施例旨在实施例一的基础上，提供一种AGV小车的行车控制方法，该方法包括：
S10、位置调整步骤：
图像投射组件5的开关控制器通过第二摄像头8获取对应图像投射组件5的位置信息并上报至AGV控制系统1；
AGV控制系统1根据预配置的行车路径，向所有的图像投射组件5发送位置调整指令；
图像投射组件5的开关控制器接收到调整指令后，移动至对应的位置；
具体地，在调度系统中配置相应的可视化三维立体模块，将整个工作场景的三维数据进行模拟构建并呈现为三维模式，包括导轨架6在内；之后，在模拟的三维场景中布置行车路径；投射灯本体51具有固定的投射距离，因此，需要将相应的图像投射组件5放置到合适的位置。如图5所示，M为图像投射组件5的位置，L5为投射灯本体51的朝向及投射距离，L5的长度保持不变；P为投影面板的中心位置；K为最近一个二维码标签9的位置；L1为M到K的水平距离；L2为K到P的水平距离，L4为M到地面的垂直距离，L4的值保持不变；L3为P到地面的垂直距离，L3的值不变；交点N为行走路径。即:只需要确定L2的长度，即可确定L1的长度；当确定L1的长度后，系统生成相应的指令下发至图像投射组件5，令其移动至先移动至相应的二维码标签9的位置后，再移动L2值的距离即可（通过位移传感器确定）。
S20、投射步骤：
图像投射组件5的开关控制器控制投射灯本体51启动，将二维码图案按照指定的方向投射；
S30、识别步骤：
使AGV小车2位于上述行车路径的初始位置，并与AGV控制系统1实时通讯；
AGV小车2控制依次控制第一转臂31、第二转臂33、第三转臂34转动，使得摄像机能够位于投影面板的正上方；此时投影面板接收到由其中一个图像投射组件5投射的二维码图案。
S40、行车步骤：
AGV小车2根据第一摄像头4从二维码图案中识别到信息以及从AGV控制系统1接收的行车指令，沿着所述行车路径移动。
另外，本实施例还对AGV小车2如何实现90度转弯进行详细说明；参照图6，垂直的两条虚线是垂直的2条路径，A、B、C、D分别代表4个二维码图案的接收位置；当AGV小车2要转弯时，只需要原地旋转90度，直到投影面板上接收到有效的二维码图案（期间若需要对第一转臂31的长度进行调整，则自动调整）。
值得说明的是，通过识别二维码图案确定AGV小车2的位置并据此控制AGV小车2在路径上移动已经是现有技术，因此，本实施例并未针对二维码图案导航的具体原理进行说明，但本领域技术人员在现有已知的二维码图案导航技术的基础上，也应当能够理解并实施本方案。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，包括AGV小车(2)、若干图像投射组件(5)以及AGV控制系统(1)；其中，所述图像投射组件(5)安装于AGV小车(2)的工作场景的顶部，用于将二维码图像按照指定的方向进行投射；所述AGV小车(2)的一侧转动连接有第一转臂(31)，所述第一转臂(31)的另一端转动连接有第二转臂(33)，所述第二转臂(33)的另一端转动连接有第三转臂(34)，且三个转动连接处分别安装有用于驱动第一转臂(31)、第二转臂(33)、第三转臂(34)转动的第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机；所述第三转臂(34)上安装有第一摄像头(4)，所述第一转臂(31)上安装有可伸缩的投影面板，所述投影面板上刻画有有效识别区域(3221)；所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第一摄像头(4)均与AGV小车(2)的主控系统电连接。
2.如权利要求1所述的一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，所述投影面板包括容纳壳(321)、主板体(322)和弹簧(323)；所述容纳壳(321)固定在第一转臂(31)上，且一端具有用于容纳主板体(322)的容纳槽；所述主板体(322)的一端位于容纳槽内，并通过弹簧(323)与容纳槽的槽底固定，另一端设置有导向斜面(3222)。
3.如权利要求2所述的一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，所述图像投射组件(5)包括投射灯本体(51)和开关控制器；所述投射灯本体(51)和姿态传感器与开关控制器电连接；所述开关控制器与AGV控制系统(1)进行远程通讯。
4.如权利要求3所述的一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，所述工作场景的顶部安装有导轨架(6)，所述图像投射组件(5)还包括电动导轮组件(52)，多轴运动底座通过电动导轮组件(52)安装于所述导轨架(6)上；所述电动导轮组件(52)配置有位移传感器，所述位移传感器用于检测电动导轮组件(52)移动的距离并传输给开关控制器；所述位移传感器、所述电动导轮组件(52)与开关控制器电连接。
5.如权利要求4所述的一种新型AGV二维码导航系统，其特征是，所述导轨架(6)内沿路设置有供电线路(7)；所述电动导轮组件(52)上安装有与供电线路(7)适配的取电端子(53)，在电动导轮组件(52)移动的过程中，所述取电端子(53)与供电线路(7)始终保持接触；所述取电端子(53)与开关控制器电连接；所述导轨架(6)上间隔设置有若干二维码标签(9)，所述电动导轮组件(52)上安装有第二摄像头(8)，所述第二摄像头(8)与开关控制器电连接。
6.一种AGV小车的行车控制方法，基于权利要求4所述的一种新型AGV二维码导航系统实施，其特征是，该方法包括：
S10、位置调整步骤：
图像投射组件(5)的开关控制器通过第二摄像头(8)获取对应图像投射组件(5)的位置信息并上报至AGV控制系统(1)；
AGV控制系统(1)根据预配置的行车路径，向所有的图像投射组件(5)发送位置调整指令；
图像投射组件(5)的开关控制器接收到调整指令后，移动至对应的位置；
S20、投射步骤：
图像投射组件(5)的开关控制器控制投射灯本体(51)启动，将二维码图案按照指定的方向投射；
S30、识别步骤：
使AGV小车(2)位于上述行车路径的初始位置，并与AGV控制系统(1)实时通讯；
AGV小车(2)控制依次控制第一转臂(31)、第二转臂(33)、第三转臂(34)转动，使得摄像机能够位于投影面板的正上方；此时投影面板接收到由其中一个图像投射组件(5)投射的二维码图案；
S40、行车步骤：
AGV小车(2)根据第一摄像头(4)从二维码图案中识别到信息以及从AGV控制系统(1)接收的行车指令，沿着所述行车路径移动。
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