CN112987745A - 一种基于rtk技术的快速存取车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RTK技术的快速存取车系统，所述存取车系统包括GPS基准站、机器人移动站、汽车搬运机器人、视觉传感器和一定量的多线激光传感器；所述GPS基准站架设在VDC库的屋顶上；所述多线激光传感器安装在机器人的对角两侧；所述机器人移动站安装在汽车搬运机器人上，通过无线网络与GPS基准站进行通讯，以获取汽车搬运机器人的位置信息。本发明基于RTK定位技术进行快速存取车，这种方法既可以满足户外的各种天气工况和复杂的路面状况，又能满足取放车的定位精度要求。

Description

一种基于RTK技术的快速存取车系统
技术领域
本发明涉及一种基于RTK技术的快速存取车系统，属于自动化整车物流技术领域。
背景技术
在自动化整车物流过程中，汽车搬运机器人需要根据WMS系统发出的作业指令，把车辆搬运到指定的VDC库内的停车位上。这需要汽车搬运机器人能够准确的自我定位，同时需要WMS把精确的停车位置的发送给机器人。汽车搬运机器人通过自我定位和停车位置进行比较计算，并转换成机器人执行指令，输送至机器人的执行机构控制机器人精确运行至停车位停好车辆。目前国内自动化停车系统的传统做法是，需要驾驶员把车辆精确的停放到一个空间非常狭小的托盘上，托盘下面是一个钻底式的汽车搬运机器人。然后汽车搬运机器人利用贴在地面上的二维码定位到取放车的位置后再进行取放车动作。这种方法被广泛使用在国内的很多室内停车库。这种取放车模式对驾驶员停车要求高、地面平整度要求高，机器人利用地面的二维码进行定位，需要每隔一段时间来进行二维码的更新维护。
这种基于二维码定位的取放车模式只能适用于室内停车场作业。对于整车物流来说，整车分发中心(VDC)的车辆都是停放在户外，户外的地面平整度差且可能有坡度，下雨天可能有积水，因此无法利用二维码进行定位。此外还有一种利用视觉定位的方法，通过视觉识别地面写的标识符来定位。冬天北方的停车场地面被大雪覆盖，因此这种模式也无法使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于RTK技术的快速存取车系统，基于RTK定位技术进行快速存取车，这种方法既可以满足户外的各种天气工况和复杂的路面状况，又能满足取放车的定位精度要求。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于RTK技术的快速存取车系统，所述存取车系统包括GPS基准站、机器人移动站、汽车搬运机器人、视觉传感器和多线激光传感器；
所述GPS基准站架设在VDC库的屋顶上；所述多线激光传感器安装在机器人的车身对角两侧；
所述机器人移动站安装在汽车搬运机器人上，通过无线网络与GPS基准站进行通讯，以获取汽车搬运机器人的位置信息；
所述机器人移动站内存储有VDC库每个停车位的四个顶角的GPS坐标，机器人移动站根据外部发送的存车或者取车指令，依据自身GPS位置信息将汽车搬运机器人移至车辆所在位置区域：
如果机器人移动站接收到的为存车指令，使汽车搬运机器人借助视觉传感器和多线激光扫描仪进行目标车辆定位和机器人自身的姿态调整后抓取车辆，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移动并将目标车辆放置在指定停车位；如果机器人移动站接收到的为取车指令，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位，利用多线激光传感器和视觉传感器调整机器人姿态后，采用3D视觉定位技术抓取车辆并运送至指定区域。
进一步地，所述机器人移动站包括差分GPS接收天线、GPS接收机、机器人电控系统PLC和机器人智能控制系统；
所述机器人智能控制系统用于接收外部发送的取车或停车指令；
所述GPS接收机通过差分GPS接收天线与GPS基准站进行通讯，获取GPS基准站发送的修正后的机器人GPS位置信息，反馈至机器人智能控制系统；
所述机器人智能控制系统内存储有VDC库地图，所述VDC库地图中至少包括每个停车位的四个顶角的GPS坐标，根据接收外部发送的取车或停车指令生成对应的取车或存储指令发送至汽车搬运机器人，控制汽车搬运机器人执行对应的取车或存储指令。
进一步地，所述GPS基准站包括相互连接的GPS差分发射机和GPS差分接收机。
进一步地，所述GPS基准站和机器人移动站之间采用2.4G无线网络进行通讯或无线电台。
进一步地，所述GPS基准站还包括与GPS差分接收机连接的避雷器。
进一步地，所述机器人移动站通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位对应的待停区的过程包括以下步骤：
获取指定停车位的GPS位置，计算得到待停区对应的GPS位置坐标；
实时获取自身GPS位置，解算自身GPS位置与待停区GPS位置之间的偏差，根据自身GPS位置与待停区GPS位置之间的偏差移动汽车搬运机器人，使偏差逐渐缩小至容许偏差阈值范围内；在汽车搬运机器人移动过程中，根据机器人移动站与待停区之间的距离降低汽车搬运机器人的行驶速度。
进一步地，利用多线激光传感器和视觉传感器进行机器人姿态调整过程包括以下步骤：
S1，判断机器人是否到达指定位置，如果是，进入步骤S2，否则，返回步骤S1；
S2，解析多线激光传感器和视觉传感器采集到的车辆的定位数据，将其分割成车辆的前部区域和侧面区域；
S3，根据车辆侧面区域的定位数据调整机器人姿态，使机器人进行左右侧的平移，直至车辆侧面线与对应停车位的边界线或者机器人抓取设备之间的距离达到预设距离阈值。
本发明的有益效果在于，本发明对于自动化的整车物流具有非常深刻的影响，主要体现在以下四点：
(1)降低了人工成本、场地租金，可以做到密集停车。
(2)提高驳运效率，降低质损率，根本上解决了失误碰擦事件。
(3)采用机器人自动定位，作业安全。
(4)全天候作业，能够适应各种各样的天气和道路工况下使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为基于RTK技术的快速存取车系统的结构示意图。
图2为基于GPS坐标的机器人的移动原理示意图。
图3是机器人姿态调整原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语″中心”、“上”、“下”、“左”、″右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连片、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
结合图1，本发明提及一种基于RTK技术的快速存取车系统，所述存取车系统包括GPS基准站、机器人移动站、汽车搬运机器人、视觉传感器和多线激光传感器。
所述GPS基准站架设在VDC库的屋顶上；所述多线激光传感器安装在机器人的车身对角两侧。
所述机器人移动站安装在汽车搬运机器人上，通过无线网络与GPS基准站进行通讯，以获取汽车搬运机器人的位置信息。
所述机器人移动站内存储有VDC库每个停车位的四个顶角的GPS坐标，机器人移动站根据外部发送的存车或者取车指令，依据自身GPS位置信息将汽车搬运机器人移至车辆所在位置区域：
如果机器人移动站接收到的为存车指令，使汽车搬运机器人借助视觉传感器和多线激光扫描仪进行目标车辆定位和机器人自身的姿态调整后抓取车辆，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移动并将目标车辆放置在指定停车位；如果机器人移动站接收到的为取车指令，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位，利用多线激光传感器和视觉传感器调整机器人姿态后，采用3D视觉定位技术抓取车辆并运送至指定区域。
首先在VDC库内建立RTK服务器基站，基站需架设在屋顶周围无遮挡和强烈电磁干扰，基站的架构如图1所示。GPS基准站包括相互连接的GPS差分发射机和GPS差分接收机。由于安装在户外屋顶上，GPS基准站还包括与GPS差分接收机连接的避雷器。
对应的，所述机器人移动站包括差分GPS接收天线、GPS接收机、机器人电控系统PLC和机器人智能控制系统；所述机器人智能控制系统用于接收外部发送的取车或停车指令；所述GPS接收机通过差分GPS接收天线与GPS基准站进行通讯，获取GPS基准站发送的修正后的机器人GPS位置信息，反馈至机器人智能控制系统；所述机器人智能控制系统内存储有VDC库地图，所述VDC库地图中至少包括每个停车位的四个顶角的GPS坐标，根据接收外部发送的取车或停车指令生成对应的取车或存储指令发送至汽车搬运机器人，控制汽车搬运机器人执行对应的取车或存储指令。
在一些例子中，也可以不建GPS基站，直接采用RTK服务商提供的定位服务，如千寻定位和六分科技提供的定位服务等。
与传统的二维码定位系统相比，本申请除了GPS定位之外，还采用了多线激光传感器和视觉传感器相组合的模式，辅助完成机器人姿态的调整和车辆的精确3D视觉定位。使得定位突破了天气和道路的限制，满足各种复杂的工况使用。
图2是依据GPS移动站使汽车搬运机器人移动至指定地点的原理示意图。机器人移动站通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位的过程包括以下步骤：获取指定停车位的GPS位置；实时获取机器人自身GPS位置，解算自身GPS位置与指定停车位GPS位置之间的偏差，根据自身GPS位置与指定停车位GPS位置之间的偏差移动汽车搬运机器人，使偏差逐渐缩小至容许偏差阈值范围内；在汽车搬运机器人移动过程中，根据机器人移动站与指定停车位之间的距离降低汽车搬运机器人的行驶速度。
由于停车位相邻设置，停车位及其周边区域可能会存在部分障碍物，更重要的是，每个车的车型不一，如果只是根据GPS直接停车，虽然仍然可以完成存取车任务，但精度较低，对汽车搬运机器人的要求也较高，需要结合汽车搬运机器人的相关参数进行综合计算以解算得到最佳存取车位置信息，即使如此，仍然容易出现车辆停歪等问题。为了减少存取车过程中对汽车搬运机器人的相关要求，本发明提出，同时结合多线激光传感器和视觉传感器，共同完成汽车搬运机器人姿态调整和对车辆的精准抓取动作。
例如，在汽车搬运机器人借助GPS移动至指定停车位之后，同时结合多线激光传感器和视觉传感器，共同完成汽车搬运机器人位置的精准定位和对车辆的精准抓取动作。其中，利用多线激光传感器和视觉传感器进行机器人姿态调整过程包括以下步骤：
S1，判断机器人是否到达指定位置，如果是，进入步骤S2。
S2，解析多线激光传感器和视觉传感器采集到的车辆的定位数据，将其分割成车辆的前部区域和侧面区域。
S3，根据车辆侧面区域的定位数据调整机器人姿态，使机器人进行左右侧的平移，直至车辆侧面线与对应停车位的边界线或者机器人抓取设备之间的距离达到预设距离阈值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述存取车系统包括GPS基准站、机器人移动站、汽车搬运机器人、视觉传感器和多线激光传感器；
所述GPS基准站架设在VDC库的屋顶上；所述多线激光传感器安装在机器人的车身对角两侧；
所述机器人移动站安装在汽车搬运机器人上，通过无线网络与GPS基准站进行通讯，以获取汽车搬运机器人的位置信息；
所述机器人移动站内存储有VDC库每个停车位的四个顶角的GPS坐标，机器人移动站根据外部发送的存车或者取车指令，依据自身GPS位置信息将汽车搬运机器人移至车辆所在位置区域：
如果机器人移动站接收到的为存车指令，使汽车搬运机器人借助视觉传感器和多线激光扫描仪进行目标车辆定位和机器人自身的姿态调整后抓取车辆，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移动并将目标车辆放置在指定停车位；如果机器人移动站接收到的为取车指令，通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位，利用多线激光传感器和视觉传感器调整机器人姿态后，采用3D视觉定位技术抓取车辆并运送至指定区域。
2.根据权利要求1所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述机器人移动站包括差分GPS接收天线、GPS接收机、机器人电控系统PLC和机器人智能控制系统；
所述机器人智能控制系统用于接收外部发送的取车或停车指令；
所述GPS接收机通过差分GPS接收天线与GPS基准站进行通讯，获取GPS基准站发送的修正后的机器人GPS位置信息，反馈至机器人智能控制系统；
所述机器人智能控制系统内存储有VDC库地图，所述VDC库地图中至少包括每个停车位的四个顶角的GPS坐标，根据接收外部发送的取车或停车指令生成对应的取车或存储指令发送至汽车搬运机器人，控制汽车搬运机器人执行对应的取车或存储指令。
3.根据权利要求1所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述GPS基准站包括相互连接的GPS差分发射机和GPS差分接收机。
4.根据权利要求1所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述GPS基准站和机器人移动站之间采用2.4G无线网络进行通讯或无线电台。
5.根据权利要求3所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述GPS基准站还包括与GPS差分接收机连接的避雷器。
6.根据权利要求1所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，所述机器人移动站通过调整自身GPS位置与指定停车位的GPS位置之间的偏差使汽车搬运机器人移至指定停车位对应的待停区的过程包括以下步骤：
获取指定停车位的GPS位置，计算得到待停区对应的GPS位置坐标；
实时获取自身GPS位置，解算自身GPS位置与待停区GPS位置之间的偏差，根据自身GPS位置与待停区GPS位置之间的偏差移动汽车搬运机器人，使偏差逐渐缩小至容许偏差阈值范围内；在汽车搬运机器人移动过程中，根据机器人移动站与待停区之间的距离降低汽车搬运机器人的行驶速度。
7.根据权利要求1所述的基于RTK技术的快速存取车系统，其特征在于，利用多线激光传感器和视觉传感器进行机器人姿态调整过程包括以下步骤：
S1，判断机器人是否到达指定位置，如果是，进入步骤S2，否则，返回步骤S1；
S2，解析多线激光传感器和视觉传感器采集到的车辆的定位数据，将其分割成车辆的前部区域和侧面区域；
S3，根据车辆侧面区域的定位数据调整机器人姿态，使机器人进行左右侧的平移，直至车辆侧面线与对应停车位的边界线或者机器人抓取设备之间的距离达到预设距离阈值。
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