CN113759840A - 非无线场景下的agv导航通信系统及方法 - Google Patents

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Abstract

非无线场景下的AGV导航通信系统，包括上位机管理系统、AGV、车载相机、车载控制器、导航控制模块、站点及站点显示器，布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装到位传感器、站点显示器，站点显示器安装在所述站点地面或距站点预定距离之内，显示有包含站点信息在内的可识别图像；上位机管理系统：对场地内的包括站点及站点显示器，所有设备下达任务指令，包括对AGV下达站点指令，也包括对其它设备如机器人下达任务指令。到位传感器安装于站点附近，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。车载智能相机安装于AGV，AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息合理视野范围内，车载控制器控制AGV的移动。

Description

非无线场景下的AGV导航通信系统及方法
技术领域
本发明涉及AGV调度通信领域，具体涉及非无线场景下的AGV导航通信系统及方法。
背景技术
随着工业自动化技术的发展，AGV(Automated Guided Vehicle)的使用数量与使用场景越来越多，AGV指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。当前AGV的目的站点主要是通过上位机管理系统控制，上位机管理系统(电脑)与AGV本身是通过无线网络进行连接，可以参见现有的专利申请公开：CN201822208219.7基于视觉二维码的AGV定位系统，AGV包括小车，定位系统包括视觉读头和二维码带；视觉读头固定设置在小车的上部或者下部，所有的视觉读头沿小车的前后方向分布，当视觉读头固定设置在小车的上部时二维码带固定设置在小车的上方，当视觉读头设置在小车的下部时二维码带固定设置在小车的下方；二维码带包括固定设置的位置码带和控制码带，控制码带对称的固定设置在转弯部分或每条位置码带开端处旁边，位置码带和控制码带上均设置有若干个沿长度方向均匀分布的二维码，任意两个二维码不相同。
CN 201710748607.1一种利用二维码地标定位AGV工作点位置的方法及系统，首先利用AGV上安装的摄像头获取包含二维码地标的图片，利用视觉技术对图片进行分析，识别出二维码地标中三个角落上最外围正方形的质心点，分析出位于对角线上的两个质心点，并根据两个对角线上的质心点的中心点来判断二维码地标的所处位置，再根据这三个质心点的关系来获取二维码地标的旋转方向；同时可以利用zbar算法来获取二维码地标1所代表的内容信息，不同的信息可以区分不同的工作。
CN 201510876265.2基于二维码带的AGV定位方法及系统，通过在AGV的轨道侧边铺设连续二维码带，由设置于AGV的前轮侧面的二维码位置传感器周期性读取二维码带上的二维码，据此获得AGV在轨道上的位置，通过对所得到的二维码的绝对位置值进行差分，获得差分速度信号，然后对差分速度信号进行数字信号滤波，获取准确的AGV实时速度和位置信息。本发明通过使用二维码带的绝对位置测量方法，不仅能够计算出AGV在任何轨道上的绝对位置，同时能够实时计算出AGV的速度，并能够按照外部的控制需求，以期望的速度控制 AGV移动，或者控制AGV定停到指定的绝对位置。
CN201510808341.6涉及一种基于地标二维码的AGV定位定向及测速方法，属于导航与控制技术领域。本发明利用装在AGV上的对地拍照摄像头在固定时间间隔内连续拍摄两张包含地标二维码的图片，通过二维码识别所获地标信息得到地标点在AGV行驶全路径中的全局位置，通过分别解算二维码在图片中的位置和角度，反解出AGV本体相对于地标二维码的局部位置和角度，再与全局位置结合获得AGV在全局路径中的精确位置和航向；通过计算该固定时间段内的位置差获得AGV通过该地标时的速度，从而提供AGV导航所需的位置、航向和速度信息。实现了仅依靠地标二维码即可同时获得AGV的位置、航向和速度信息，简化了AGV导航所需的定位定向及测速附件。
CN 201911218893.6公开了一种导航服务器、AGV、导航系统及方法，该方法包括：当获取到新任务，则确定出用于执行所述新任务的目标AGV；获取通过对当前所述目标AGV自身携带的视觉编码进行识别的方式确定出的所述目标 AGV的当前实时位置；获取当前厂区内障碍物的状态信息；根据所述目标AGV 的当前实时位置、当前厂区内障碍物的状态信息以及与所述新任务对应的起止位置，为所述目标AGV实时规划导航参数；根据所述实时规划的导航参数，控制所述目标AGV行走。本申请实现了对AGV的导航，并且在导航过程中可以有效地避免撞上障碍物，提高了导航过程中的安全性和可靠性。
CN202010933883.7一种AGV仓储管理系统、AGV调度方法及存储装置，CN201810403715.X公开一种智能仓储分拣系统及货架、AGV，包括储物货架、载货货架、AGV、上位机和设有人机界面的控制器；上位机分别与AGV、控制器通讯连接；载货货架包括货架本体，货架本体设有多个用于存放货品的第一货位。实现了上位机与控制器及AGV建立通信连接，全程监测产品信息(位置、数量等)，合理分配资源(货架、AGV)，提高仓储输送、分拣效率。
CN201710874352.3基于AGV小车的自动分拣系统，包括AGV小车、龙门架、条码扫描器和控制终端。所述的AGV小车为搬运设备，根据命令将货物运送到指定的位置；所述的龙门架由钣金件构成，其大小高度可根据货物的大小制定，其作用是用于固定条码扫描器；所述的条码扫码器安装在龙门架上，当AGV通过龙门架时，条码扫描器扫描货物上的条码，并将条码信息送给控制终端；所述的控制终端通过wifi与条码扫描器、AGV小车连接，接收来至条码扫描器的信息和发送信息给AGV小车。次要方式是配备控制手柄，控制手柄与AGV之间是通过可伸缩线缆进行连接，AGV在移动过程中，操作人员需要与车共同运动。
CN2019110586816公开了一种AGV导航角度补偿方法、系统、AGV及存储介质，方法包括控制车体驱动单元运转使AGV车体由起始二维码沿预设方向行走至预测的目标二维码位置；获取由所述起始二维码向所述目标二维码的整个运动过程中AGV车体的实际行驶距离；获取相机采集的预测的目标二维码位置处的图像；根据所述图像计算AGV车体的中心相对于所述目标二维码的左右偏移距离；根据所述左右偏移距离与所述实际行驶距离计算目标二维码相对于起始二维码的偏差角；及根据所述偏差角对所述预设方向进行修正形成新的预设方向。本发明通过计算偏差角对预设方向进行补偿，使得后续AGV在该两个二维码之间行驶时可沿补偿后的预设方向行驶，提高了AGV的行走精度。
CN2019206415961提供了一种AGV小车及使用该AGV小车的物流搬运系统， AGV小车包括具有车载控制系统的车体，车体上设有升降装置，升降装置顶部设有承载结构，承载结构上设有高度传感器和识别传感器，小车到达目标位置处时通过扫描仪识别地面上的二维码，获得货物放置工位的高度信息，高度传感器检测承载结构距离地面高度，由车载控制系统根据扫描仪和高度传感器的反馈，算出承载结构和货物放置工位之间的高度差，并控制升降装置上升相应高度，使承载结构和货物放置工位等高。
CN2018102100534涉及用于AGV小车的抗光线干扰的底盘结构，包括：底盘，所述底盘上设有相机拍摄口；设置于所述底盘上的朝向远离所述底盘的方向延伸的筒状结构，所述筒状结构的两端分别与底盘的相机拍摄口处和AGV小车内部的电路板集中安装盒连接。一种AGV小车，包括：底盘结构、电路板集中安装盒，所述电路板集中安装盒安装在底盘结构上且位于AGV小车内部。本发明的底盘结构及AGV小车能够避免外界光线对相机电路板上的镜头识别二维码的干扰，保证AGV小车能够顺畅行进。
现有技术使用的不同种类的定位技术包括二维码的定位，仍须采用WIFI对上位机与AGV(自动导航小车)，但未涉及在一些国防等特殊场合需要保证信息的安全性，禁止使用无线通信手段，导致目前没有比较好的在非无线场合下AGV 导航通信的解决方案。
发明内容
发明目的：本发明提出非无线通信场景下的AGV导航通信系统，并进一步提出基于上述系统的导航通信方法，从而有效解决现有技术存在的上述问题。
本发明的技术方案，非无线场景下的AGV导航通信系统，包括上位机管理系统、AGV、车载相机、车载控制器、导航控制模块、站点及站点显示器，布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装到位传感器、站点显示器，站点显示器安装在所述站点地面或距站点预定距离之内，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
上位机管理系统：对场地内的包括站点及站点显示器，所有设备下达任务指令，包括对AGV下达站点指令，也包括对其它设备如机器人下达任务指令。
AGV：导航控制模块，根据接收到的任务站点可以生成规定的运行路径，用于指挥控制所述AGV按照规定运行路线到达指定任务站点；
站点：布置在预定场景内的预定位置处；
到位传感器：布置在站点固定位置，可以检测AGV是否到达站点；
站点显示器：安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；车载相机，安装在所述AGV上的预定位置处；
车载控制器：内置于所述AGV，用于执行来源于所述导航控制模块的路径指令。
所述站点显示器与所述上位机管理系统有线连接，所述到位传感器与所述上位机管理系统有线连接；所述车载相机与所述导航控制模块电连接，所述车载控制器与所述导航控制模块电连接；
AGV上安装车载控制器控制AGV的驱动系统；车载相机与导航控制模块相连接；导航控制模块用于接收车载相机获得的目的站点信息，进而规划运行路线并连接车载控制器；
站点显示器安装于站点处(位于地面或站点附近)，显示有包含站点信息在内的可识别图像；用于播放二维码或条形码等图像信息，用于给出指令信息由AGV车载相机读取；AGV车载相机读取上位机的指令，直接给出AGV的工作指令，工作指令包括AGV的下一地址。
到位传感器安装于站点及附近(站点预定距离处)，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。
车载相机安装于AGV下部、底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得的下一站点信息传输给导航控制模块。
车载控制器内置于所述AGV，用于执行来源于所述导航控制模块的控制指令；用于控制AGV的驱动系统进而实现AGV的移动；
本发明提出在非无线场景下的AGV导航通信系统的解决方案，AGV车载相机读取到上位机管理系统的指令，可以获得AGV的下一站点信息并传送给导航控制模块，导航控制模块按照指定路径进行实施导航。(可能在一定时间时用于装载，导航控制模块在软件编程中设定时间、路径及行走方面的参数)；所述AGV 在到达距离所述到位传感器预定位置范围内触发所述到位传感器，到位传感器可以是激光测距传感器只要检测到AGV在一定范围内静止不动，即可认为其到达指定站点，也可以选择电感式接近开关、电容式接近开关、磁感式接近开关、光电式接近开关用于检测物体的到位情况，但方法包括以上但不限于此。
其次，在非无线场景下的AGV导航通信系统的第二个解决方案，该套解决方案包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、站点相机、车载相机、车载显示器、车载控制器、AGV。AGV增加设有车载显示器，站点增加站点相机，站点相机能够阅读车载显示器给出的信息。导航控制模块用于接收车载相机扫描站点显示器获得的下一站点信息，进而控制AGV的运行路线实现到达目的站点。
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
站点相机安装于站点固定位置，用于识别车载显示器的图像信息，进而获取AGV的状态信息如电量，位置坐标等。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得的下一站点信息传输给导航控制模块。
车载显示器用于显示AGV的状态信息和位置坐标。
车载控制器内置于所述AGV，用于执行来源于所述导航控制模块的控制指令。用于控制AGV的驱动系统进而实现AGV的移动。
所述站点显示器与所述上位机管理系统有线连接，所述站点相机与所述上位机管理系统有线连接，所述车载相机与所述导航控制模块电连接，所述车载显示器与所述导航控制模块电连接，所述导航控制模块与所述车载控制器电连接。
有益效果：本发明涉及非无线场景下的AGV导航通信系统及方法，在避免使用无线网络的情况下，多数使用有线设备，在不能使用有线设备的条件下， AGV通过车载相机获取站点显示器图像的方式，得到下一站点信息，实现了上位机管理系统向AGV传递任务信息操作，使用到位传感器或站点相机获取车载显示器图像的方式，实现了AGV向上位机管理系统传递AGV当前站点位置信息和 AGV自身状态信息的操作。该发明有效的解决了在不使用无线网络的情况下，AGV 与上位机管理系统的通信问题，可在无线情况下进行使用，具备信息安全、可靠等优点。本发明技术方案有效解决了在不能使用无线网络的情况下，AGV与导航控制软件的通信问题。
附图说明
图1为本发明实施例一的通信关系示意图。
图2为本发明实施例二的通信关系示意图。
图3为基于实施例一做出的控制流程图。
图4为基于实施例二做出的控制流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
申请人认为，目前如仓储或物流中的AGV均使用无线网络来实现导航控制模块与AGV之间的实时通讯，用于实时控制AGV的路线运行。使用无线网络具有一定的便利性，但如果一旦被外部人员非法侵入无线网络，那么外部人员有可能会非法获得连接无线网络设备及相关设备的信息，对企业的信息安全造成威胁，尤其是对于从事涉及重大安全隐患的单位企业(包括生产、仓储、物流等)，保证信息的安全性显得格外重要。
为此，申请人提出非无线场景下的AGV导航通信系统及方法，有效解决上述问题。
实施例一：
本实施例提出非无线场景下的AGV导航通信系统，该系统包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、到位传感器、车载相机、车载控制器、AGV。站点不属于系统内，只是在建立地图时设定即可。
各模块的具体功能如下：
上位机管理系统负责根据整套设备的运行情况对指定的AGV进行任务发布，如指定AGV前往某一站点进行送货服务。
导航控制模块用于接收上位机管理系统发出的站点指令，根据目标站点的指令实时控制AGV按照规划路径进行移动不偏离路线，躲避路径中的障碍物最终到达目标站点。
站点布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装站点显示器，安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
到位传感器安装于站点附近，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。车载相机安装于AGV底部、下部或其它指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得下一站点信息传输给车载控制器。智能相机只是在AGV 停靠在站点时才会对地面显示器的显示器图像进行扫描，在AGV的移动过程中由导航模块、车载控制器控制，相机不会对其进行扫描，即使扫描也不会获得信息。相机的作用只是用于在站点处时获得下一站点的信息，并不参加定位。
车载控制器用于控制AGV的移动。
上位机管理系统、站点显示器(显示屏)、到位传感器、车载相机、车载控制器、AGV。AGV上安装车载相机、车载控制器、导航控制模块；车载相机连接导航控制模块、导航控制模块连接车载控制器，车载控制器接AGV的驱动系统；导航控制模块用于接收站点指令，根据站点指令在已经建立好的地图中选择合适路径，导航控制模块给车载控制器发指令，车载控制器控制AGV移动，导航控制模块实时反馈外界信息使AGV能够按照指定路线行走，不偏离路线，并对路径上的障碍物具有避障功能。
上位机管理系统确认需要调度一台AGV去往指定地点接取货物，上位机管理系统通过检测到位传感器的情况可以确认哪一个或多个站点有AGV停靠，可以根据距离远近选取距离指定地点最近的站点停靠的AGV执行任务，上位机管理系统会给其AGV所停靠的站点显示器发布指定站点指令，显示器显示对应的图像信息，AGV的车载相机通过实时扫描可以获得图像，将获得的站点信息传输给AGV上的导航模块，导航模块根据所获得的指定站点信息可以生成指定的行驶路径，导航模块将行驶信息下发给车载控制器，车载控制器控制驱动系统实现AGV的移动，导航模块通过外部传感器的实时反馈可以保证AGV的行驶不会偏离设定的路径，最终到达指定站点，AGV到达指定站点后，指定站点的到位传感器检测到AGV已到达目标站点，上位机获得站点传感器的到位信息，此次任务完成，后续任务执行同上。
站点显示器安装于站点处(位于地面或站点附近)，用于播放二维码或条形码等图像信息，用于给出指令信息由AGV车载相机读取；AGV车载相机读取上位机的指令，直接给出AGV的下一地址(可能在一定时间时用于装载，导航控制模块在软件编程中设定时间、路径及行走方面的参数)；
到位传感器安装于站点及附近(站点预定距离处)，也可以其它中间点位置，可以是导航用传感器，用于检测AGV在站点的到位(或某个中间位置)情况，将该信息传送给导航控制模块。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后能够阅读站点显示器显示的图像信息，车载相机能将图像信息识别后获得的下一站点信息传输给车载控制器。能够获取来源于所述站点显示器的可识别图像；
车载控制器内置于所述AGV，采用现有技术，主要为电机驱动，AGV前进后退、启动与停止、转弯，用于执行来源于所述导航控制模块的控制指令。用于控制AGV的移动。
站点相机可以是光电或红外感器或扫码射电DI、条码或二维码的扫描设备识别来代替，扫描设备直接获得或由站点相机转译获得AGV的基本状态信息传输给上位机管理系统。
站点与AGV的通信方式同样可以使用现有的NFC通信技术，NFC是一种短距高频的无线电技术，NFCIP-1标准规定NFC的通信距离为10厘米以内，运行频率13.56MHz，传输速度有106Kbit/s、212Kbit/s或者424Kbit/s三种。NFCIP-1 标准详细规定NFC设备的传输速度、编解码方法、调制方案以及射频接口的帧格式，此标准中还定义了NFC的传输协议，其中包括启动协议和数据交换方法等。
NFC工作模式分为被动模式和主动模式。被动模式中NFC发起设备(也称为主设备)需要供电设备，主设备利用供电设备的能量来提供射频场，并将数据发送到NFC目标设备(也称作从设备)，传输速率需在106kbps、212kbps或424kbps 中选择其中一种。从设备不产生射频场，所以可以不需要供电设备，而是利用主设备产生的射频场转换为电能，为从设备的电路供电，接收主设备发送的数据，并且利用负载调制(load modulation)技术，以相同的速度将从设备数据传回主设备。因为此工作模式下从设备不产生射频场，而是被动接收主设备产生的射频场，所以被称作被动模式，在此模式下，NFC主设备可以检测非接触式卡或NFC目标设备，与之建立连接。
主动模式中，发起设备和目标设备在向对方发送数据时，都必须主动产生射频场，所以称为主动模式，它们都需要供电设备来提供产生射频场的能量。这种通信模式是对等网络通信的标准模式，可以获得非常快速的连接速率NFC 技术具有极高的安全性，在短距离通信中具有性能优势，更重要的是成本较低
NFC通信中的主设备可以放置在站点代替站点显示器，从设备放置在AGV 上可以代替车载相机，在从动模式下可以通过主设备将上位机管理系统的站点指令近距离发送给AGV上的从动设备，完成信息的单向传输，在主动模式下站点的主设备与AGV上的从设备可以进行近距离的双向通讯，保证上位机管理系统的任务下达到AGV、AGV的状态信息可以上传到上位机管理系统。
站点相机与具体通信关系如图1所示。
具体操作流程如下：
1)AGV在任务开始时停靠在充电站点或home点。
2)上位机管理系统向AGV分配任务，前往1号站点停止、拿取(接受)货物，
然后启动根据设定的导航线路送往2号(下一个)站点，或指令到home点； 3)上位机管理系统通过检测所有站点传感器的信息，可以获得AGV当前的停靠
站点点位，如上位机管理系统检测到home点的传感器有到位信号，可以判
断AGV当前在home点停靠，home点站点显示器可以给出指令(下一步描述)。 4)上位机管理系统将前往1号站点的信息在AGV导航通信系统中通过有线传输
到home点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描home点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
5)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照规定好的路线前往1
号站点。
6)AGV到达1号站点后，1号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统检测AGV到位后控制站点的设备如机械臂将货物放到AGV上方。
7)上位机管理系统确认机械臂放置完成后，将前往2号站点信息通过有线传输到1号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描1号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
8)车载控制器通过获得下一站点信息，命令AGV按照规定好的路线前往2号站点。
9)AGV到达2号站点后，2号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统控制2号站点的设备如机械臂将AGV上方的货物放到货架上。
10)上位机管理系统确认拿取动作完成后，将前往home点信息通过有线传输到 2号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描2号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
11)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照规定好的路线前往home站点。
12)AGV到达home站点后，home站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理
系统获得AGV的当前位置信息，判断AGV到达home站点，下发任务完成。当本发明的AGV导航方式也采用二维码或条形码图像信息时，通信发出指令系统的二维码或条形码图像是另一体系的编码，如位数不同，或加识别码。传递信息的编码与定位的编码只要能进行区分即可。
简单实施流程如图3所示。
实施例二：
实施例一在实时过程中发现上位机管理系统可以将站点信息通过站点显示器与车载相机这种传输方式进行传输，但AGV的状态信息却无法传输给上位机管理系统，为解决上述问题，新增车载显示器与站点相机代替到位传感器。
本实施例提出非无线场景下的AGV导航通信系统，该系统包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、站点相机、车载相机、车载显示器、车载控制器、AGV。
上位机管理系统用于向AGV或其他设备发送任务信息。
导航控制模块用于接收上位机管理系统的任务信息，并生成AGV的运行路线,控制AGV能够按照生成路线移动。
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
站点相机安装在站点的固定位置，用于识别车载智能显示器的图像信息，获取AGV的状态信息如电量，位置坐标等。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后传输给车载控制器。
车载显示器用于显示AGV的状态信息。
车载控制器用于控制AGV的移动。
具体通信关系如图2所示。
具体操作流程如下：
1)AGV在任务开始时停靠在充电站点或home点，车载显示器实时显示 AGV的状态信息(包含AGV当前停靠的站点信息)，站点相机通过获取车载显示器的图像获得AGV的状态信息。
2)上位机管理系统分配任务，前往1号站点拿取货物，然后送往2号站点。
3)站点相机获取车载显示器的图像得到AGV的状态信息(包括AGV当前停靠的站点坐标)，上位机管理系统通过获取站点相机信息得到AGV当前的停靠站点为home点。
4)上位机管理系统将前往1号站点信息通过有线传输到home点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描home点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
5)导航控制模块通过获得下一站点信息，控制AGV按照规定好的路线前往1 号站点。
6)AGV到达1号站点后，1号站点的站点相机通过对车载显示器拍照获得AGV的状态信息(包括AGV当前停靠的站点坐标)，上位机管理系统收到的相机信息得到AGV的当前位置信息，上位机管理系统确认AGV到达站点后控制站点的设备如机械臂将货物放到AGV上方。
7)上位机管理系统确认机械臂完成操作后将前往2号站点信息通过有线传输到1号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描1号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
8)导航控制模块通过获得下一站点信息，控制AGV按照规定好的路线前往2号站点。
9)AGV到达2号站点后，2号站点的站点相机通过对车载显示器拍照获得AGV的状态信息(包括AGV当前停靠的站点坐标)，上位机管理系统收到相机信息得到AGV的当前位置信息，上位机管理系统确认AGV到达站点后，控制站点的设备如机械臂将货物由AGV上方抓取到货架上。
10)上位机管理系统确认机械臂完成抓取操作后将AGV前往home点信息通过有线传输到2号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描2号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
11)导航控制模块通过获得下一站点信息，控制AGV按照规定好的路线前往home站点。
12)AGV到达home点后，home点的站点相机通过对车载显示器拍照获得AGV 的状态信息(包括AGV当前停靠的站点坐标)，上位机管理系统收到相机信息得到AGV的当前位置信息，任务完成。
简单实时流程如图4所示。
AGV的导航仍采用现有技术：从磁条导航、二维码导航到激光导航再到视觉导航均可以应用于本发明，本发明解决的非定位导航问题，主要解决上位机管理系统与AGV上的系统模块之间的非无线通讯问题。
实时例三
磁条导航主要通过在AGV小车行驶的线路上铺设磁条，并使磁条磁场的方向一致。如此，磁传感器可以通过检测磁场识别路径所在，以便使AGV小车保持在磁轨道内；而磁传感器对磁场方向的检测可让AGV小车辨识运动的方向。通过磁传感器与磁条的配合使用便实现了磁导航。
本实施例提出非无线场景下的AGV导航通信系统，该系统包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、到位传感器、车载相机、车载控制器、AGV。
各模块的具体功能如下：
上位机管理系统负责根据整套设备的运行情况对指定的AGV进行任务发布，如指定AGV前往某一站点进行送货服务。
导航控制模块用于接收上位机管理系统发出的站点指令，根据目标站点的指令实时控制AGV按照规划路径进行移动不偏离路线，躲避路径中的障碍物最终到达目标站点。
站点布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装站点显示器，安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
到位传感器安装于站点附近，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得下一站点信息传输给车载控制器。
车载控制器用于控制AGV的移动。
具体操作流程如下：
1)AGV在任务开始时停靠在充电站点或home点。
2)上位机管理系统向AGV分配任务，前往1号站点停止、拿取(接受)货物，然后启动根据已经铺设好的磁条导航线路送往2号(下一个)站点，或指令到home点；
3)上位机管理系统通过检测所有站点传感器的信息，可以获得AGV当前的停靠站点点位，如上位机管理系统检测到home点的传感器有到位信号，可以判
断AGV当前在home点停靠，home点站点显示器可以给出指令(下一步描述)。 4)上位机管理系统将前往1号站点的信息在AGV导航通信系统中通过有线传输
到home点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描home点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
5)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照铺设好的磁条线路前往
1号站点。
6)AGV到达1号站点后，1号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统检测AGV到位后控制站点的设备如机械臂将货物放到AGV上方。
7)上位机管理系统确认机器人放置完成后，将前往2号站点信息通过有线传输到1号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描1号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
8)车载控制器通过获得下一站点信息，命令AGV按照铺设好的磁条线路前往2
号站点。
9)AGV到达2号站点后，2号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统控制2号站点的设备如机械臂将AGV上方的货物放到货架上。
10)上位机管理系统确认拿取动作完成后，将前往home点信息通过有线传输到 2号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描2号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
11)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照铺设好的磁条线路前往
home站点。
12)AGV到达home站点后，home站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，判断AGV到达home站点，下发任务完成。
实时例四
二维码AGV导航小车工作原理是二维码AGV导航通过控制根据二维码传感器的扫描获取到地面铺设的二维码图像坐标系中的位置；把采集到的二维码图像坐标位置信息传送给AGV导航控制模块，导航控制模块计算图像传感器提供的坐标数据，从而确定图像在地图中的位置；上位机管理系统发送给AGV小车导航路径指令；AGV小车根据接收到的路径指令，建立局部导航坐标系并计算 AGV小车初始位置；AGV控制器通过编码器信息反馈量控制两个轮子转动圈数，使得AGV小车依次行驶至导航路径指令序列中的每个二维码图像标签，以完成导航路径指令。
本实施例提出非无线场景下的AGV导航通信系统，该系统包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、到位传感器、车载相机、车载控制器、AGV。
各模块的具体功能如下：
上位机管理系统负责根据整套设备的运行情况对指定的AGV进行任务发布，如指定AGV前往某一站点进行送货服务。
导航控制模块用于接收上位机管理系统发出的站点指令，根据目标站点的指令实时控制AGV按照规划路径进行移动不偏离路线，躲避路径中的障碍物最终到达目标站点。
站点布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装站点显示器，安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
到位传感器安装于站点附近，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得下一站点信息传输给车载控制器。
车载控制器用于控制AGV的移动。
具体操作流程如下：
1)AGV在任务开始时停靠在充电站点或home点。
2)上位机管理系统向AGV分配任务，前往1号站点停止、拿取(接受)货物，然后启动根据已经铺设好的磁条导航线路送往2号(下一个)站点，或指令到home点；
3)上位机管理系统通过检测所有站点传感器的信息，可以获得AGV当前的停靠站点点位，如上位机管理系统检测到home点的传感器有到位信号，可以判
断AGV当前在home点停靠，home点站点显示器可以给出指令(下一步描述)。 4)上位机管理系统将前往1号站点的信息在AGV导航通信系统中通过有线传输
到home点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描home点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
5)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照指定的二维码线路前往
1号站点。
6)AGV到达1号站点后，1号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统检测AGV到位后控制站点的设备如机械臂将货物放到AGV上方。
7)上位机管理系统确认机器人放置完成后，将前往2号站点信息通过有线传输到1号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描1号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
8)车载控制器通过获得下一站点信息，命令AGV按照指定的二维码线路前往2 号站点。
9)AGV到达2号站点后，2号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统控制2号站点的设备如机械臂将AGV上方的货物放到货架上。
10)上位机管理系统确认拿取动作完成后，将前往home点信息通过有线传输到 2号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描2号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
11)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照指定的二维码线路前往home站点。
12)AGV到达home站点后，home站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，判断AGV到达home站点，下发任务完成。
实施例五
本发明可以应用激光自然轮廓导航则是基于SLAM的导航原理。SLAM即同步定位与建图，指在未知的环境中，机器人通过自身所携带的内部传感器(编码器、 IMU等)和外部传感器(激光传感器或者视觉传感器)来对自身进行定位，并在定位的基础上利用外部传感器获取的环境信息增量式的构建环境地图。在地图构建过程中，通过激光传感器对周围自然环境中的物体轮廓(如墙壁、柱子或其它固定物体)进行探测、学习，包括距离、角度、被测物体反射率等信息，然后通过SLAM算法等实现移动机器人的定位导航。
本实施例提出非无线场景下的AGV导航通信系统，该系统包括上位机管理系统、导航控制模块、站点显示器、到位传感器、车载相机、车载控制器、AGV。
各模块的具体功能如下：
上位机管理系统负责根据整套设备的运行情况对指定的AGV进行任务发布，如指定AGV前往某一站点进行送货服务。
导航控制模块用于接收上位机管理系统发出的站点指令，根据目标站点的指令实时控制AGV按照规划路径进行移动不偏离路线，躲避路径中的障碍物最终到达目标站点。
站点布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装站点显示器，安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
站点显示器安装于站点地面或站点附近处，用于播放二维码或条形码等图像信息。
到位传感器安装于站点附近，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统。
车载相机安装于AGV底部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得下一站点信息传输给车载控制器。
车载控制器用于控制AGV的移动。
具体操作流程如下：
1)AGV在任务开始时停靠在充电站点或home点。
2)上位机管理系统向AGV分配任务，前往1号站点停止、拿取(接受)货物，然后启动根据已经铺设好的磁条导航线路送往2号(下一个)站点，或指令到home点；
3)上位机管理系统通过检测所有站点传感器的信息，可以获得AGV当前的停靠站点点位，如上位机管理系统检测到home点的传感器有到位信号，可以判
断AGV当前在home点停靠，home点站点显示器可以给出指令(下一步描述)。 4)上位机管理系统将前往1号站点的信息在AGV导航通信系统中通过有线传输
到home点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描home点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
5)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照建立地图时的设定的线路前往1号站点。
6)AGV到达1号站点后，1号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统检测AGV到位后控制站点的设备如机械臂将货物放到AGV上方。
7)上位机管理系统确认机器人放置完成后，将前往2号站点信息通过有线传输到1号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描1号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
8)车载控制器通过获得下一站点信息，命令AGV按照建立地图时的设定的线路前往2号站点。
9)AGV到达2号站点后，2号站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，上位机管理系统控制2号站点的设备如机械臂将AGV上方的货物放到货架上。
10)上位机管理系统确认拿取动作完成后，将前往home点信息通过有线传输到 2号站点的站点显示器，站点显示器显示对应图像，AGV的车载相机实时扫描2号站点的显示器，扫描到显示器的图像后，将图像信息转译传输给导航控制模块。
11)导航控制模块通过获得下一站点信息，命令AGV按照建立地图时的设定的线路前往home站点。
12)AGV到达home站点后，home站点的到位传感器检测AGV到位，上位机管理系统获得AGV的当前位置信息，判断AGV到达home站点，下发任务完成。
AGV的导航仍采用现有技术：从磁条导航、二维码导航到激光导航再到视觉导航均可以应用于本发明；激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后,就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。在AGV应用领域，激光雷达用于避障和导航。传统的磁导AGV 普遍搭载2个激光雷达来实现避障。叉车AGV由于对安全性要求更高，一般搭载3个避障雷达，前面两个，后面一个。而最新一代的自主导航AMR，基本上也都是搭载1-2个激光雷达，成对角布置。由于车体结构的原因，激光雷达不适合放在车体顶端，同时雷达的扫描角度一般在270°，所以大部分都需要前后或者对角布置两个雷达来实现360°的扫描。
相对于避障雷达来说，用于导航定位的激光雷达技术要求更高，主要是在精度方面以及扫描范围等方面。
无反射板激光导航即激光slam应用更广泛。AGV行业内目前主要还是以2D 导航雷达为主，在一些特殊的应用场景或室外重载AGV的应用中，会使用3D 导航雷达。SLAM系统以激光扫描仪为观测敏感器，以树干为环境特征点，通过在水平方向180°视角扫面，返回特征点相对车辆距离与视线角，测量精度分别为1m/s和1.5°，输出频率为5Hz。GPS输出位置信息精度为3m，频率1Hz。SLAM采用分支界限联合兼容数据关联方法与压缩卡尔曼滤波方法。新地图元素的加入主要是三维地图点和关键帧。现代的SLAM系统一般都会选取适当的关键帧，以达到场景的精简表示(如PTAM、SVO、LSD-SLAM通过明显的位姿变化原则添加新关键帧，ORB-SLAM通过明显的场景视图变化原则添加新关键帧)；在新地图点生成方面，PTAM和ORB-SLAM通过优化关键帧位姿，根据匹配点三角化生成新的地图点，而SVO和LSD-SLAM通过图像帧与关键帧的匹配不断更新深度滤波器，最后利用收敛的特征点的深度来描述新地图点。
已有地图数据的维护主要采用优化的方法对关键帧和地图点位姿进行优化，减少累积误差，并对冗余或错误的关键帧和地图点进行筛除，维护地图数据的有效性和正确性。由于地图数据维护多采用局部BA和全局BA的方法
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.非无线场景下的AGV导航通信系统，其特征在于，
包括上位机管理系统、AGV、车载相机、车载控制器、导航控制模块、站点及站点显示器，布置在预定场景内的预定位置处，站点处安装到位传感器、站点显示器，站点显示器安装在所述站点地面或距站点预定距离之内，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
上位机管理系统：对场地内的包括站点及站点显示器，所有设备下达任务指令，包括对AGV下达站点指令，也包括对其它设备如机器人下达任务指令；
AGV：导航控制模块，根据接收到的任务站点可以生成规定的运行路径，用于指挥控制所述AGV按照规定运行路线到达指定任务站点；
站点：布置在预定场景内的预定位置处；
到位传感器：布置在站点固定位置，可以检测AGV是否到达站点；
站点显示器，安装在所述站点地面或其方圆预定距离处，显示有包含站点信息在内的可识别图像；
车载相机：安装在所述AGV上的预定位置处；
车载控制器：内置于所述AGV，用于执行来源于所述导航控制模块的路径指令；
所述站点显示器与所述上位机管理系统有线连接，所述到位传感器与所述上位机管理系统有线连接；所述车载相机与所述导航控制模块电连接，所述车载控制器与所述导航控制模块电连接；
AGV上安装车载控制器控制AGV的驱动系统；车载相机与导航控制模块相连接；导航控制模块用于接收车载相机获得的目的站点信息，进而规划运行路线并连接车载控制器；
站点显示器安装于站点处(位于地面或站点附近)，显示有包含站点信息在内的可识别图像；用于播放二维码或条形码等图像信息，用于给出指令信息由AGV车载相机读取；AGV车载相机读取上位机的指令，直接给出AGV的工作指令，工作指令包括AGV的下一地址。
到位传感器安装于站点及附近(站点预定距离处)，用于检测AGV在站点的到位情况，将该信息传送给上位机管理系统；
车载相机安装于AGV下部或指定部位，保证AGV到达站点后站点显示器显示的图像信息在相机的合理视野范围内，相机将图像信息识别后获得的下一站点信息传输给导航控制模块；
车载控制器内置于所述AGV，用于执行来源于所述导航控制模块的控制指令；用于控制AGV的驱动系统进而实现AGV的移动。
2.根据权利要求1所述的非无线场景下的AGV导航通信系统，其特征在于，所述到位传感器与所述导航控制模块有线连接；所述AGV在到达距离所述到位传感器预定位置范围内触发所述到位传感器。
3.根据权利要求2所述的非无线场景下的AGV导航通信系统，其特征在于，到位传感器可以为站点相机、激光测距传感器、电感式接近开关、电容式接近开关、磁感式接近开关、光电式接近开关，所述传感器与所述导航控制模块有线连接；到位传感器。
4.根据权利要求1-3之一所述的非无线场景下的AGV导航通信，其特征在于，AGV增加设有车载显示器，站点相机能够阅读车载显示器给出的信息。
5.根据权利要求1-3之一所述的非无线场景下的AGV导航通信系统，其特征在于，包括：
车载显示器，显示有包含AGV当前状态信息在内的图像；
站点相机，安装在AGV预定位置处，用于识别所述车载智能显示器的图像信息。
6.非无线场景下的AGV导航通信方法，其特征在于，AGV导航通信系统执行如下导航通信方法：
当所述AGV达到站点后，此时所述AGV车载相机的视野范围覆盖(整个)所述站点显示器；到位传感器检测到AGV到位，上位机管理系统通过检测到位传感器可以获得AGV的停靠站点信息，或再通过AGV自身携带的车载显示器，站点相机通过扫描车载显示器获得AGV的位置信息与状态信息；
AGV在站点的任务完成后，上位机管理系统发布下一站点信息，站点显示器显示下一站点信息的图像的有关指令；
车载相机识别图像信息后，导航控制模块获得相机转译后的任务目标站点，生成运行路径，AGV按照车载控制器获得运行路径移动至下一站点执行任务。
7.根据权利要求6所述的非无线场景下的AGV导航通信方法，其特征在于，车载显示器完成上述任务：AGV自身携带的位置显示器(ID)发送至站点到位传感器和显示器以显示AGV的位置信息。
8.根据权利要求6所述的非无线场景下的AGV导航通信方法，其特征在于，当所述AGV达到站点后，此时所述车载相机的视野范围覆盖整个所述站点显示器。
9.根据权利要求7所述的非无线场景下的AGV导航通信方法，其特征在于，AGV导航通信系统执行如下导航通信方法：
AGV到达站点后，站点相机识别车载显示器的图像，转译获得AGV的基本状态信息传输给上位机管理系统；
AGV在站点的任务完成后，上位机管理系统发布下一站点信息，站点显示器显示下一站点信息的图像；
车载相机识别图像信息后，导航控制模块获得相机转译后的任务目标站点，生成运行路径，AGV按照车载控制器获得运行路径移动至下一站点执行任务。
10.根据权利要求1或5所述的非无线场景下的AGV导航通信方法，其特征在于，当AGV导航设备采用二维码或条形码图像信息时，通信发出指令系统的二维码或条形码图像是另一体系的编码，如位数不同，或加识别码。
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