CN112180938B - 一种基于红外顶标及里程计的agv小车定位系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统，该系统包括：设于室内顶部的红外顶标，设于AGV小车上的红外定位传感器，控制器及里程计，红外定位传感器设于AGV小车的顶部，红外定位传感器、里程计与控制器通讯连接。采用里程计加红外定位传感器组合进行导航时，红外标签不需要时刻都处在红外定位传感器的视野中心区域，可增大红外顶标的布设距离，减少了红外标签布设数量，解决了红外定位传感器的室内移动机器人需大面积布设红外顶标的问题。

Description

一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统及方法
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统及方法。
背景技术
目前，基于寻磁的机器人导航方式和基于里程计的惯性导航依然是很多移动机器人的主要导航方式。磁导航需要在现场环境下铺设一条宽度约为2cm的黑色磁条线，这种方式一方面影响实际的美观，另一方面会由于机器人的机械等机构方面问题，会使得机器人经常找不到磁条线，导致机器人“出轨”而停止运行。基于目前的这种缺陷，出现了基于扫描二维码和色带的导航方式，但是二维码或者色带都需要贴附在地面，极易受到污损，污损后极易导致机器人识别失败从而停止运行。惯导式AGV小车是通过读取安装在电机上的编码器获取里程计信息，然后进行位姿转换得到当前坐标信息从而进行导航，因为机器人的轮子会存在打滑和电机丢步等客观误差，会导致解算出来的坐标信息有误差，影响机器人行走精度。基于目前的这两种方式的缺陷，迫切需要一种方式去升级导航方式。因此出现了顶部标签式的红外顶标传感器，此种传感器由于标签固定在顶部，不易损坏且定位精度不低。
目前基于红外定位传感器导航的室内移动机器人，主流的方案是将红外定位传感器固定在机器人顶部，同时在传感器上方每隔一段距离布设一块标签，因红外顶标传感器只有标签处在其视野的中心区域内的时候才有较高精度，当机器人开始移动时，标签会从逐渐偏离红外定位传感器的视野中心区域 (1m-1.3m)，其传感器的定位精度会变差，此时会严重影响机器人的行走精度，为了不影响精度，采取在红外定位传感器上方大量布设标签的方式，以保证移动机器人移动时每块标签都处在红外定位传感器的中心区域，从而保证机器人的行走精度，因此这种基于红外定位传感器的室内移动机器人方案存在视野范围小、布设标签多的特点。
发明内容
本发明提供了一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统，旨在改善红外定位传感器的室内移动机器人存在视野范围小、布设标签多的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统，所述系统包括：
设于室内顶部的红外顶标，设于AGV小车上的红外定位传感器，控制器及里程计，红外定位传感器设于AGV小车的顶部，红外定位传感器、里程计与控制器通讯连接。
进一步的，红外标签固定在小车上方3m-8m处，两红外顶标之间的距离为 3m～8m。
本发明是这样实现的，一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1、红外定位传感器周期性的拍摄红外顶标，检测图像中的红外顶标中心与视野中心的偏差值是否大于偏差阈值，若检测结果为否，则执行步骤S2，若检测结果为是，则执行步骤S3；
S2、基于当前拍摄图像中的红外顶标及上一时刻的AGV小车位姿来预估 AGV小车当前时刻的位姿Ⅱ，将位姿Ⅱ作为AGV小车的当前位姿进行输出；
S3、基于上一时刻的AGV小车位姿及里程计当前周期采集到的车轮相对于地面的移动距离及方向角变化量来预估AGV小车当前时刻的位姿Ⅰ，将位姿Ⅰ作为AGV小车的当前位姿进行输出。
进一步的，上一时刻的AGV小车位姿为：基于红外顶标获取AGV小车位姿Ⅱ或基于里程计采集数据预估的AGV小车位姿Ⅰ。
进一步的，在步骤S1之前还包括：
S5、确定AGV小车的初始位置，AGV小车在初始位置处拍摄的红外顶标中心与视野中心重合。
本发明基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法具有如下有益技术效果：采用里程计加红外定位传感器组合进行导航时，红外标签不需要时刻都处在红外定位传感器的视野中心区域，可增大红外顶标的布设距离，减少了红外标签布设数量，解决了红外定位传感器的室内移动机器人需大面积布设红外顶标的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明实施例提供的基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该系统包括：
设于室内顶部的红外顶标，设于AGV小车上的红外定位传感器，控制器及里程计，红外定位传感器设于AGV小车的顶部，红外定位传感器、里程计与控制器通讯连接，其中红外定位传感器用于获取红外顶标图像。
在本发明实施例中，在AGV小车的前端及后端均设有碰撞传感器，碰撞传感器用于检测前方及后方的障碍物，避免AGV小车与障碍物相碰撞。
在本发明实施例中，红外标签固定在小车上方3m-8m处，两红外顶标之间的距离为3m～8m，3.5m为两红外顶标之间的最佳距离。
图2为本发明实施例提供的基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、红外定位传感器周期性(5-30Hz)的拍摄红外顶标，检测图像中的红外顶标中心与视野中心(即图像中心)的偏差值是否大于偏差阈值，若检测结果为否，则执行步骤S2，若检测结果为是，则执行步骤S3；
在本发明实施例中，当红外顶标中心偏离视野中心较时，为了避免顶标定位精度降低导致的AGV小车行走精度变成的问题，此时采用里程计来进行定位，在红外顶标中心与视野中心基本重合时，此时选择定外精度相对高的红外顶标进行AGV小车的定位。
S2、基于当前拍摄图像中的红外顶标及上一时刻的AGV小车位姿来预估 AGV小车当前时刻的位姿Ⅱ，将位姿Ⅱ作为AGV小车的当前位姿进行输出；
S3、基于上一时刻的AGV小车位姿及里程计当前周期采集到的车轮相对于地面的移动距离及方向角变化量来预估AGV小车当前时刻的位姿Ⅰ，将位姿Ⅰ作为AGV小车的当前位姿进行输出。
在本发明实例中，上一时刻的AGV小车为基于红外顶标获取AGV小车位姿Ⅱ或基于里程计采集数据预估的AGV小车位姿Ⅰ。
在本发明实施例中，在步骤S1之前还包括：
S4、确定AGV小车的初始位置，AGV小车在初始位置处拍摄的红外顶标中心与视野中心重合。
本发明基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法具有如下有益技术效果：采用里程计加红外定位传感器组合进行导航时，红外标签不需要时刻都处在红外定位传感器的视野中心区域，可增大红外顶标的布设距离，减少了红外标签布设数量，解决了红外定位传感器的室内移动机器人需大面积布设红外顶标的问题。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法，其特征在于，基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统包括：设于室内顶部的红外顶标，设于AGV小车上的红外定位传感器，控制器及里程计，红外定位传感器设于AGV小车的顶部，红外定位传感器、里程计与控制器通讯连；
基于所述基于红外顶标及里程计的AGV小车定位系统的AGV小车定位方法包括如下步骤：
S1、红外定位传感器周期性的拍摄红外顶标，检测图像中的红外顶标中心与视野中心的偏差值是否大于偏差阈值，若检测结果为否，则执行步骤S2，若检测结果为是，则执行步骤S3；
S2、基于当前拍摄图像中的红外顶标及上一时刻的AGV小车位姿来预估AGV小车当前时刻的位姿Ⅱ，将位姿Ⅱ作为AGV小车的当前位姿进行输出；
S3、基于上一时刻的AGV小车位姿及里程计当前周期采集到的车轮相对于地面的移动距离及方向角变化量来预估AGV小车当前时刻的位姿Ⅰ，将位姿Ⅰ作为AGV小车的当前位姿进行输出。
2.如权利要求1所述基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法，其特征在于，上一时刻的AGV小车位姿为：基于红外顶标获取AGV小车位姿Ⅱ或基于里程计采集数据预估的AGV小车位姿Ⅰ。
3.如权利要求1所述基于红外顶标及里程计的AGV小车定位方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
S4、确定AGV小车的初始位置，AGV小车在初始位置处拍摄的红外顶标中心与视野中心重合。
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