CN111620014A - 一种仓储搬运agv多层货盘识别及避障装置和方法 - Google Patents

一种仓储搬运agv多层货盘识别及避障装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障装置，包括嵌入式AI计算设备、双目视觉模块、定位导航模块、驱动控制模块和管理监控调度模块，其中，双目视觉模块用于对货盘叉孔、人员、车辆、空闲装卸货区域、障碍物进行实时分类识别和测距，并判断入叉方向是否准确；定位导航模块用于实现AGV的自主导航和避障功能；驱动控制模块用于控制驱动电机驱动AGV行驶以及叉杆移动；管理监控调度模块用于实现任务的获取与发布，路径规划，车辆、货物及人员的监控与管理；嵌入式AI计算设备用于确认货盘所在货架层数。本发明能够对多层货架上的货盘进行准确识别和精准叉取，对人员、车辆等障碍物和非工作区域进行及时避障。

Description

一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障装置和方法
技术领域
本发明属于仓储搬运AGV技术，具体为一种仓储搬运AVG多层货盘识别及避障装置和方法。
背景技术
在现代工厂仓储物流中，叉车担当着大件物料搬运和小件货物运输主力军的重要角色。目前，具有智能识别、自主定位导航、高速信息传输等技术的仓储搬运AGV正在蓬勃发展。通常在货盘上装载需要运输的货物，货盘侧面有两个方形叉孔，在仓储搬运AGV搬运货物时，通过识别出货盘的叉孔位置，来进行AGV搬运货物的工作。
但是，在实际工厂仓储环境中，不同工厂使用的不同型号货盘，其叉孔外观、形状不同，货盘不位置准确摆放，周围众多货盘密集摆放等情况，导致在仓储搬运AGV无法准确识别货盘叉孔，同时工厂环境复杂，人员随意行走，车辆随意行驶，大大加剧了安全隐患，使得仓储搬运AGV无法准确且安全对货物进行搬运。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种仓储搬运AVG多层货盘识别及避障装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障装置，包括嵌入式AI计算设备、双目视觉模块、定位导航模块、驱动控制模块和管理监控调度模块，其中，
所述双目视觉模块用于对货盘叉孔、人员、车辆、空闲装卸货区域、障碍物进行实时分类识别和测距，并判断入叉方向是否准确；
所述定位导航模块用于实现AGV的自主导航和避障功能；
所述驱动控制模块用于控制驱动电机驱动AGV行驶以及叉杆移动；
所述管理监控调度模块用于实现任务的获取与发布，路径规划，车辆、货物及人员的监控与管理；
嵌入式AI计算设备用于确认货盘所在货架层数。
一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，包括以下步骤：
步骤1、根据管理监控调度模块发布的任务信息，驱动控制模块控制仓储搬运AGV停靠在装卸货区域前5m处；
步骤2、通过双目视觉模块对装卸货区域进行识别和测距，对货盘叉孔进行识别和测距；
步骤3、根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块实时调整车身姿态进行入叉；
步骤4、在入叉过程中，通过双目视觉模块和定位导航模块实时检测人员、车辆、障碍物目标信息并进行避障；
步骤5、当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m时，嵌入式AI计算设备确认货盘所在货架层数，驱动控制模块控制抬升叉杆完成入叉。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提高了仓储搬运AGV在入叉过程中对多层货货架上的货盘插孔入叉的精确度；2)本发明实现AGV叉车的智能化工作，提高工厂运行效率和安全性；3)本发明在工厂、仓库等复杂环境下同样具有良好的工作能力，能适应全天候工作。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1为仓储搬运AGV货盘识别及避障装置结构示意图。
图2为仓储搬运AGV货盘识别及避障方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障装置，包括嵌入式AI计算设备10、双目视觉模块11、定位导航模块12、驱动控制模块13和管理监控调度模块14；
所述嵌入式AI计算设备10设置有双核Denver 2 64位CPU和四核ARM A57Complex，256个NVIDIA CUDA核心的GPU，硬盘，WIFI模块，千兆以太网模块，蓝牙模块，视频输入输出HDMI接口模块，数个数据总线I2C接口模块，数个数据总线CAN接口模块，数个数据总线SPI接口模块，数个数据总线UART接口模块，数个USB3.0接口模块，数个音响模块，数个高亮LED警示灯，液晶显示屏。其中设备硬盘上搭载有控制程序，实现仓储搬运AGV的自动化运作和人工智能。
所述双目视觉模块11设置有分辨率为2560*960(双目)的双目摄像头，3.9mm无畸变镜头，环境光检测器，高亮LED灯，视频输出MJPG格式，帧速90fps，USB3.0接口，工作电压DV5V，工作电流160mA，配合Caffe-SSD深度学习网络程序进行识别和SGBM双目匹配测距算法程序进行测距，用于货盘叉孔、人员、车辆、空闲装卸货区域、障碍物等的实时分类识别和测距。
所述定位导航模块12包括布置于厂区的数个UWB定位基站，仓储搬运AGV车载的UWB定位标签模块，工作人员随身携带的UWB定位标签模块，其它工作车辆车载的UWB定位标签模块。用于对仓储搬运AGV、工作人员和其它工作车辆实时定位，通过定位信息对AGV进行导航和对人员、其它工作车辆和非工作区域避障。
所述驱动控制模块13包括控制仓储搬运AGV行驶的和控制叉杆移动的驱动电机，实现仓储搬运AGV的行驶和对货盘的叉取功能。
所述管理监控调度模块14安装于远程计算机上，包括信息采集系统，车辆调度系统，视频监控系统，路径规划系统等，实现任务的获取与发布，路径规划，车辆、货物及人员的监控与管理等功能。
因此，本发明解决了仓储搬运AGV货盘识别率低，叉杆不能准确插入货盘，存在巨大安全隐患等问题，能够精准对多层货架上的货盘进行准确识别和精准叉取，对人员、车辆、障碍物进行及时避障，实现仓储搬运AGV的智能化工作，提高工厂运行效率和安全性。
结合图1-2，基于上述仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，包括以下步骤：
步骤1、根据管理监控调度模块14发布的任务信息，驱动控制模块13控制仓储搬运AGV停靠在装卸货区域前5m处；
步骤2、通过双目视觉模块11对装卸货区域进行识别和测距，对货盘叉孔进行识别和测距；
步骤3、根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块13实时调整车身姿态进行入叉；
步骤4、在入叉过程中，通过双目视觉模块11和定位导航模块12实时检测人员、车辆、障碍物目标信息并进行避障；
步骤5、当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m时，嵌入式AI计算设备10确认货盘所在货架层数，驱动控制模块13控制抬升叉杆完成入叉。
进一步地，步骤1所述根据管理监控调度模块14发布的任务信息，驱动控制模块13控制仓储搬运AGV停靠在装卸货区域前5m处，如图1-2所示具体为：
步骤1-1、仓储搬运AGV获取到管理监控模块14发布的任务信息，包括装卸货区域坐标信息、路径规划信息、货盘所在层数信息、货物信息等，并向管理监控模块14回复AGV编号，当前状态，执行情况；
步骤1-2、定位导航模块12根据路径规划信息确定AGV行驶路线，驱动控制模块13控制AGV行驶至装卸货区域前5m处；
步骤1-3、定位导航模块12和双目视觉模块11在行驶过程中实时检测有无人员、车辆在装卸货区域与AGV之间，如有则进行避障并进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块。
进一步地，步骤2所述仓储搬运AGV通过双目视觉模块11对装卸货区域进行识别和测距，对货盘叉孔进行识别和测距，如图1-2所示具体为：
步骤2-1、双目视觉模块11上的环境光检测器检测当前环境光强度，如环境光亮度过低，打开高亮LED灯；
步骤2-2、仓储搬运AGV通过双目视觉模块11对装卸货区域进行识别和测距，如检测到装卸货区域没有货盘，则进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块14；
步骤2-3、仓储搬运AGV通过双目视觉模块11对货盘叉孔进行识别和测距，如识别货盘叉孔位置和测量距离失败，则进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块14；
进一步地，步骤3所述仓储搬运AGV根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块13实时调整车身姿态缓慢入叉，如图1-2所示具体为：
步骤3-1、仓储搬运AGV根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块13调整车身姿态；
步骤3-2、若双目视觉模块11的其中一目A识别到货盘，另一目B没有识别到货盘，则驱动控制模块13向识别到货盘的一目A方向缓慢调整车身姿态，直至双目都识别到货盘；
步骤3-3、当前货盘叉孔距离以双目视觉模块11采集到视频信息的每10帧平均测距为标准，当双目视觉模块11其中一目A的测量距离高于另一目B时，则驱动控制模块向测量距离偏高的一目A方向缓慢调整车身姿态，直至双目测量距离几乎一致；
步骤3-4、当双目视觉模块11的左右两目测量距离相差小于1cm时，驱动控制模块13开始控制AGV缓慢入叉；
进一步地，步骤4所述在入叉过程中，仓储搬运AGV通过双目视觉模块11和定位导航模块12实时智能检测人员、车辆、障碍物等目标信息并进行避障，如图1-2所示具体为：
步骤4-1、在入叉过程中，仓储搬运AGV通过双目视觉模块11实时进行识别，如检测到有车辆、人员、障碍物等出现在当前作业AGV车身5m范围内，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块14。
步骤4-2、仓储搬运AGV通过定位导航模块12检测工作人员、其他工作车辆等的坐标信息，如检测到出现在当前作业AGV工作范围内，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块14。
进一步地，步骤5所述当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m时，嵌入式AI计算设备10确认货盘所在货架层数，驱动控制模块13控制抬升叉杆完成入叉，如图1-2所示具体为：
步骤5-1、当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m处时，嵌入式AI计算设备10对任务信息中包含的货盘所在层数信息和双目视觉模块11识别的货盘插孔位置信息进行匹配，确认货盘所在货架层数，如检测到货盘所在货架层数不匹配，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块；
步骤5-2、驱动控制模块13根据货盘所在层数的高度的控制抬升插杆臂；
步骤5-3、驱动控制模块13控制AGV继续行进，并通过双目视觉模块11实时监测入叉情况，如识别到叉杆没有正确入叉或者即将碰撞货盘，立即退出AGV并重新调整车身姿态；
步骤5-4、驱动控制模块13控制AGV继续完成入叉，仓储搬运AGV将任务完成信息传送至管理监控调度模块14。

Claims (7)

1.一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障装置，其特征在于，包括嵌入式AI计算设备、双目视觉模块、定位导航模块、驱动控制模块和管理监控调度模块，其中，
所述双目视觉模块用于对货盘叉孔、人员、车辆、空闲装卸货区域、障碍物进行实时分类识别和测距，并判断入叉方向是否准确；
所述定位导航模块用于实现AGV的自主导航和避障功能；
所述驱动控制模块用于控制驱动电机驱动AGV行驶以及叉杆移动；
所述管理监控调度模块用于实现任务的获取与发布，路径规划，车辆、货物及人员的监控与管理；
嵌入式AI计算设备用于确认货盘所在货架层数。
2.一种仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据管理监控调度模块发布的任务信息，驱动控制模块控制仓储搬运AGV停靠在装卸货区域前5m处；
步骤2、通过双目视觉模块对装卸货区域进行识别和测距，对货盘叉孔进行识别和测距；
步骤3、根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块实时调整车身姿态进行入叉；
步骤4、在入叉过程中，通过双目视觉模块和定位导航模块实时检测人员、车辆、障碍物目标信息并进行避障；
步骤5、当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m时，嵌入式AI计算设备确认货盘所在货架层数，驱动控制模块控制抬升叉杆完成入叉。
3.根据权利要求2所述的仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，步骤1根据管理监控调度模块发布的任务信息，驱动控制模块控制停靠在装卸货区域前5m处的具体方法为：
步骤1-1、仓储搬运AGV获取到管理监控模块发布的任务信息，包括装卸货区域坐标信息、路径规划信息、货盘所在层数信息、货物信息等，并向管理监控模块回复AGV编号，当前状态，执行情况；
步骤1-2、定位导航模块根据路径规划信息确定AGV行驶路线，驱动控制模块控制AGV行驶至装卸货区域前5m处；
步骤1-3、定位导航模块和双目视觉模块在行驶过程中实时检测有无人员、车辆在装卸货区域与AGV之间，如有则进行避障并进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块。
4.根据权利要求2所述的仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，步骤2仓储搬运AGV通过双目视觉模块对装卸货区域进行识别和测距，对货盘叉孔进行识别和测距的具体方法为：
步骤2-1、双目视觉模块上的环境光检测器检测当前环境光强度，当环境光亮度低于亮度阈值，打开高亮LED灯；
步骤2-2、仓储搬运AGV通过双目视觉模块对装卸货区域进行识别和测距，当检测到装卸货区域没有货盘，则进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块；
步骤2-3、仓储搬运AGV通过双目视觉模块对货盘叉孔进行识别和测距，当识别货盘叉孔位置和测量距离失败，则进行声光报警，并将报警信息传送至管理监控调度模块。
5.根据权利要求2所述的仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，步骤3仓储搬运AGV根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块实时调整车身姿态入叉的具体方法为：
步骤3-1、仓储搬运AGV根据货盘叉孔识别和测距信息，通过驱动控制模块调整车身姿态；
步骤3-2、若双目视觉模块的其中一目A识别到货盘，另一目B没有识别到货盘，则驱动控制模块向识别到货盘的一目A方向调整车身姿态，直至双目都识别到货盘；
步骤3-3、当前货盘叉孔距离以双目视觉模块采集到视频信息的每10帧平均测距为标准，当双目视觉模块其中一目A的测量距离高于另一目B时，则驱动控制模块向测量距离偏高的一目A方向缓慢调整车身姿态，直至双目测量距离一致；
步骤3-4、当双目视觉模块的左右两目测量距离相差小于1cm时，驱动控制模块开始控制AGV入叉。
6.根据权利要求2所述的仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，步骤4在入叉过程中，仓储搬运AGV通过双目视觉模块和定位导航模块实时智能检测人员、车辆、障碍物等目标信息并进行避障的具体方法为：
步骤4-1、在入叉过程中，仓储搬运AGV通过双目视觉模块实时进行识别，如检测到有车辆、人员、障碍物等出现在当前作业AGV车身5m范围内，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块；
步骤4-2、仓储搬运AGV通过定位导航模块检测工作人员、其他工作车辆的坐标信息，如检测到出现在当前作业AGV工作范围内，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块。
7.根据权利要求2所述的仓储搬运AGV多层货盘识别及避障方法，其特征在于，步骤5当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m处时，嵌入式AI计算设备确认货盘所在货架层数，驱动控制模块控制抬升叉杆完成入叉的具体方法为：
步骤5-1、当仓储搬运AGV行进到距离货盘2m处时，嵌入式AI计算设备对任务信息中包含的货盘所在层数信息和双目视觉模块识别的货盘插孔位置信息进行匹配，确认货盘所在货架层数，如检测到货盘所在货架层数不匹配，则立即停车并进行声光报警，并将报警信息实时传送至管理监控调度模块；
步骤5-2、驱动控制模块根据货盘所在层数的高度的控制抬升插杆臂；
步骤5-3、驱动控制模块控制AGV继续行进，并通过双目视觉模块实时监测入叉情况，如识别到叉杆没有正确入叉或者即将碰撞货盘，立即退出AGV并重新调整车身姿态；
步骤5-4、驱动控制模块控制AGV继续完成入叉，仓储搬运AGV将任务完成信息传送至管理监控调度模块。
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