CN112256032A - Agv定位系统、控制方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种AGV定位系统、控制方法、设备及存储介质。其中,该AGV定位系统可以包括:视觉定位机构、UWB定位机构和控制设备。视觉定位机构包括设置于室内的拍摄装置和设置于AGV车上的定位靶标;UWB定位机构包括设置于室内的UWB基站和设置于AGV车上的UWB标签;控制设备与视觉定位机构和UWB定位机构电性连接。本申请实施例可以获得AGV的实时定位坐标,并且定位精度高。
Description
技术领域
本申请涉及实时定位技术领域,尤其涉及AGV定位系统、控制方法、设备及存储介质。
背景技术
随着仓储物流业的发展,对仓储环境下物流搬运模式提出了更高的要求,自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)能够在无人环境下完成自动移载等作业任务。其中,AGV的实时定位和导航成为了关键的技术研究热点。
发明内容
本申请实施例提供一种AGV定位系统、控制方法、设备及存储介质,以解决相关技术存在的问题,技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种AGV定位系统,包括:
视觉定位机构,视觉定位机构包括设置于室内的拍摄装置和设置于AGV车上的定位靶标;
UWB定位机构,UWB定位机构包括设置于室内的UWB基站和设置于AGV车上的UWB标签;
控制设备,控制设备与视觉定位机构和UWB定位机构电性连接。
在一种实施方式中,拍摄装置的数目为至少3个,定位靶标为印有ArUco码的陶瓷板,ArUco码包括ArUco码标志点。
第二方面,本申请实施例提供一种用于AGV定位系统的控制方法,包括:
获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据图像数据计算第一AGV实时坐标;
获取UWB标签的数据,根据UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
在图像数据中无障碍物的情况下,第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,第二AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标。
在一种实施方式中,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
在图像数据中无障碍物的情况下,第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,第二AGV实时坐标与误差值之和为AGV的当前定位坐标。
在一种实施方式中,根据图像数据计算第一AGV实时坐标包括:
识别图像数据中的ArUco码标志点;
进行姿态转换,求解旋转矩阵和平移矩阵,得到ArUco码标志点的坐标值,即第一AGV实时坐标;
其中,定义世界坐标系为W,拍摄装置的坐标系为C,图像坐标系为O;
根据齐次变换的逆变换过程,得:
联立式(1)和式(2)计算得到图像坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T。
在一种实施方式中,还包括:
根据AGV的当前定位坐标,判断AGV的当前定位坐标是否在预设路径上;
若判断结果为否,则根据AGV的当前定位坐标调整AGV的移动路线,以使AGV在预设路径上继续移动。
第三方面,本申请实施例提供一种用于AGV定位系统的控制设备,包括:
第一AGV实时坐标计算模块,用于获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据图像数据计算第一AGV实时坐标;
第二AGV实时坐标计算模块,用于获取UWB标签的数据,根据UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
AGV的当前定位坐标输出模块,用于在图像数据中无障碍物的情况下,输出第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,输出第二AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标。
在一种实施方式中,AGV的当前定位坐标输出模块还包括:
误差值计算子模块,用于在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
AGV的当前定位坐标输出模块用于在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,输出第二AGV实时坐标与误差值之和为AGV的当前定位坐标。
第四方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,以使至少一个处理器能够执行本申请任意实施例提供的控制方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储计算机指令,当计算机指令在计算机上运行时,本申请任意实施例提供的控制方法被执行。
上述技术方案中的优点或有益效果至少包括:可以获得AGV的实时定位坐标,定位精度高。
上述概述仅仅是为了说明书的目的,并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外,通过参考附图和以下的详细描述,本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中,除非另外规定,否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解,这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式,而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1为根据本申请一实施例的AGV定位系统的示意图;
图2为根据本申请一实施例的AGV定位系统的控制方法的流程示意图;
图3为根据本申请另一实施例的AGV定位系统的控制方法的流程示意图;
图4为根据本申请一实施例的AGV定位系统的控制设备的结构框图;
图5为根据本申请另一实施例的AGV定位系统的控制设备的结构框图;
图6是用来实现本申请实施例的AGV定位系统的控制方法的电子设备的框图。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本申请的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
图1示出根据本申请一实施例的AGV定位系统的示意图。如图1所示,该AGV定位系统可以包括:视觉定位机构、UWB(Ultra Wideband,超宽带)定位机构和控制设备。
视觉定位机构包括设置于室内的拍摄装置101和设置于AGV车100上的定位靶标102;UWB定位机构包括设置于室内的UWB基站201和设置于AGV车上的UWB标签202;控制设备与视觉定位机构和UWB定位机构电性连接。
本申请实施例中,视觉定位机构通过拍摄装置101拍摄图像数据,计算图像数据中AGV100车的定位靶标102的坐标值,即得到AGV100的实时定位坐标。UWB定位机构中,AGV100车上的UWB标签202向室内的UWB基站201发射无线电信号,并接收UWB基站201返回的信号,从而计算获得AGV100的实时定位坐标。本申请实施例通过设置两个不同类型的定位机构以获得AGV100的实时定位坐标,融合两种定位机构的特点,以获得更精确的定位结果。
在一种实施方式中,拍摄装置101的数目为至少3个,例如为4个,4个拍摄装置101分别设置于室内的4个角落。拍摄装置101可以为任意能够实时获取图像数据的装置,例如工业相机。定位靶标102为印有ArUco(Augmented Reality library from the Universityof Cordoba,科尔多瓦大学的增强现实库)码的陶瓷板,ArUco码包括ArUco码标志点。
在一种示例中,陶瓷板的尺寸为使拍摄装置101在正常视距范围内能够识别即可。例如,陶瓷板的尺寸可以为183mm×183mm。陶瓷板固定镶嵌于AGV100车体的中央位置。在一种示例中,ArUco码的左上角点作为ArUco码标志点。
本申请实施例中的ArUco码位于AGV100车上,ArUco码的数目可以为一个,也可以为多个。在一种示例中,ArUco码的数目为一个。
在一种示例中,UWB基站201的数目为至少3个,例如为4个,4个UWB基站201分别设置于室内的4个角落。
在一种示例中,UWB标签202可以与树莓派的USB端口连接,树莓派直接输出UWB定位机构的AGV100实时定位坐标数据至控制设备。
本申请实施例中的UWB标签202位于AGV100车上,UWB标签202的数目可以为一个,也可以为多个。在一种示例中,UWB标签202的数目为一个。
在一种示例中,拍摄装置101和UWB基站201可以成组设置,例如,4个拍摄装置101和4个UWB基站201组成4组,分别设置于室内的4个角落。
在一种示例中,控制设备可以获取拍摄装置101拍摄的图像数据,根据图像数据计算第一AGV100实时坐标;可以获取UWB标签202的数据,根据UWB标签202的数据计算第二AGV100实时坐标;可以在图像数据中无障碍物的情况下,确定以第一AGV100实时坐标为AGV100的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,确定以第二AGV100实时坐标为AGV100的当前定位坐标。
图2示出根据本申请一实施例的AGV定位系统的控制方法的流程示意图。如图2所示,该控制方法包括:
S211、获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据图像数据计算第一AGV实时坐标;
S212、获取UWB标签的数据,根据UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
S213、在图像数据中无障碍物的情况下,第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,第二AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标。
在本申请实施例中,以视觉定位方式为主、UWB定位方式为辅的方式融合获得AGV的实时定位坐标。避免了视觉定位方式遇到障碍物的情况下,由于拍摄不到ArUco码标志点而影响第一AGV实时坐标的精度,通过与UWB定位方式的融合可以确保在任何情况下都能获得精确的AGV实时坐标。
在一种实施方式中,如图3所示,还包括:
S223、在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
S224、在图像数据中无障碍物的情况下,第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,第二AGV实时坐标与误差值之和为AGV的当前定位坐标。
在一种示例中,可以读取T时刻之前的n组第一AGV实时坐标和n组第二AGV实时坐标,n组第一AGV实时坐标的平均值与n组第二AGV实时坐标的平均值相减得到误差值,n为大于3的正整数。本申请实施例通过对第二AGV实时坐标进行修正,可以提高定位精度。
在一种实施方式中,步骤S211包括:
识别图像数据中的ArUco码标志点;
进行姿态转换,求解旋转矩阵和平移矩阵,得到ArUco码标志点的坐标值,即第一AGV实时坐标;
其中,定义世界坐标系为W,拍摄装置的坐标系为C,图像坐标系为O;
根据齐次变换的逆变换过程,得:
联立式(1)和式(2)计算得到图像坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T。
本申请实施例中的ArUco码标志点位于AGV车上,并计算图像中ArUco码标志点相对于世界坐标系的坐标,得到ArUco码标志点的坐标值,即作为AGV的实时定位坐标,其只需要一个ArUco码即可实现,可以避免在室内环境中到处张贴二维码的缺点。
在一种实施方式中,还包括:
S225、根据AGV的当前定位坐标,判断AGV的当前定位坐标是否在预设路径上;
S226、若判断结果为否,则根据AGV的当前定位坐标调整AGV的移动路线,以使AGV在预设路径上继续移动。
本申请实施例根据AGV的当前定位坐标实时调整AGV的移动路线,确保AGV在预设路径上继续移动,实现对AGV的精确导航。
在一种示例中,AGV的车轮采用麦克纳姆轮,可以实现AGV的全向移动。在另一种示例中,AGV车的四个麦克纳姆轮分别由四个伺服电机独立驱动,通过控制伺服电机实现AGV的路线调整,可以快速灵活地控制AGV的移动路线。进一步确保AGV在预设路径上继续移动,实现对AGV的精确导航。
AGV车的电源模块采用48V可充电锂电池组为主要供电电源,经过一个48V转24V电源模块降压,为伺服电机以及驱动器提供所需要的电压。
图4示出根据本申请一实施例的用于AGV定位系统的控制设备,包括:
第一AGV实时坐标计算模块410,用于获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据图像数据计算第一AGV实时坐标;
第二AGV实时坐标计算模块420,用于获取UWB标签的数据,根据UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
AGV的当前定位坐标输出模块430,用于在图像数据中无障碍物的情况下,输出第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,输出第二AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标。
在一种实施方式中,AGV的当前定位坐标输出模块430还包括:
误差值计算子模块431,用于在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
AGV的当前定位坐标输出模块430用于在图像数据中无障碍物的情况下,输出第一AGV实时坐标为AGV的当前定位坐标,在识别到图像数据中包含障碍物的情况下,输出第二AGV实时坐标与误差值之和为AGV的当前定位坐标。
在一种实施方式中,第一AGV实时坐标计算模块410用于:
识别图像数据中的ArUco码标志点;
进行姿态转换,求解旋转矩阵和平移矩阵,得到ArUco码标志点的坐标值,即第一AGV实时坐标;
其中,定义世界坐标系为W,拍摄装置的坐标系为C,图像坐标系为O;
根据齐次变换的逆变换过程,得:
联立式(1)和式(2)计算得到图像坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T。
在一种实施方式中,如图5所示,控制设备还包括AGV路线调整模块440,用于:根据AGV的当前定位坐标,判断AGV的当前定位坐标是否在预设路径上;若判断结果为否,则根据AGV的当前定位坐标调整AGV的移动路线,以使AGV在预设路径上继续移动。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述,在此不再赘述。
图6示出根据本申请一实施例的用于AGV定位系统的控制方法的电子设备的结构框图。如图6所示,该电子设备包括:存储器610和处理器620,存储器610内存储有可在处理器620上运行的指令。处理器620执行该指令时实现上述实施例中的AGV定位系统的控制方法。存储器610和处理器620的数量可以为一个或多个。该电子设备旨在表示各种形式的数字计算机,诸如,膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置,诸如,个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
该电子设备还可以包括通信接口630,用于与外界设备进行通信,进行数据交互传输。各个设备利用不同的总线互相连接,并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器620可以对在电子设备内执行的指令进行处理,包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如,耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中,若需要,可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样,可以连接多个电子设备,各个设备提供部分必要的操作(例如,作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图6中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的,在具体实现上,如果存储器610、处理器620及通信接口630集成在一块芯片上,则存储器610、处理器620及通信接口630可以通过内部接口完成相互间的通信。
应理解的是,上述处理器可以是中央处理器(CentralProcessingUnit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。值得说明的是,处理器可以是支持进阶精简指令集机器(advancedRISCmachines,ARM)架构的处理器。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质(如上述的存储器610),其存储有计算机指令,该程序被处理器执行时实现本申请实施例中提供的方法。
可选的,存储器610可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据AGV定位系统的控制方法的电子设备的使用所创建的数据等。此外,存储器610可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非瞬时存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中,存储器610可选包括相对于处理器620远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至AGV定位系统的控制方法的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或多个(两个或两个以上)用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
应理解的是,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到其各种变化或替换,这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种AGV定位系统,其特征在于,包括:
视觉定位机构,所述视觉定位机构包括设置于室内的拍摄装置和设置于AGV车上的定位靶标;
UWB定位机构,所述UWB定位机构包括设置于室内的UWB基站和设置于AGV车上的UWB标签;
控制设备,所述控制设备与所述视觉定位机构和所述UWB定位机构电性连接。
2.根据权利要求1所述的AGV定位系统,其特征在于,
所述拍摄装置的数目为至少3个,所述定位靶标为印有ArUco码的陶瓷板,所述ArUco码包括ArUco码标志点。
3.一种用于AGV定位系统的控制方法,其特征在于,包括:
获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据所述图像数据计算第一AGV实时坐标;
获取UWB标签的数据,根据所述UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
在所述图像数据中无障碍物的情况下,所述第一AGV实时坐标为所述AGV的当前定位坐标,在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,所述第二AGV实时坐标为所述AGV的当前定位坐标。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
在所述图像数据中无障碍物的情况下,所述第一AGV实时坐标为所述AGV的当前定位坐标,在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,所述第二AGV实时坐标与所述误差值之和为所述AGV的当前定位坐标。
6.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,还包括:
根据所述AGV的当前定位坐标,判断所述AGV的当前定位坐标是否在预设路径上;
若判断结果为否,则根据所述AGV的当前定位坐标调整所述AGV的移动路线,以使所述AGV在所述预设路径上继续移动。
7.一种用于AGV定位系统的控制设备,其特征在于,包括:
第一AGV实时坐标计算模块,用于获取拍摄装置拍摄的图像数据,根据所述图像数据计算第一AGV实时坐标;
第二AGV实时坐标计算模块,用于获取UWB标签的数据,根据所述UWB标签的数据计算第二AGV实时坐标;
AGV的当前定位坐标输出模块,用于在所述图像数据中无障碍物的情况下,输出所述第一AGV实时坐标为所述AGV的当前定位坐标,在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,输出所述第二AGV实时坐标为所述AGV的当前定位坐标。
8.根据权利要求7所述的控制设备,其特征在于,所述AGV的当前定位坐标输出模块还包括:
误差值计算子模块,用于在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,记时间为T时刻,读取T时刻之前的第一AGV实时坐标和第二AGV实时坐标,计算误差值;
所述AGV的当前定位坐标输出模块用于在识别到所述图像数据中包含障碍物的情况下,输出所述第二AGV实时坐标与所述误差值之和为所述AGV的当前定位坐标。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求3-6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质内存储有计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求3-6中任一项所述的方法。
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