CN114265375B - 一种agv对平板卡车货物存取的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV对平板卡车货物存取的系统和方法，本发明通过在卡车桅杆上布设人工地标，即激光雷达反射胶贴，由激光雷达卡车识别系统完成对卡车上所布设人工地标的位置计算，以实现对卡车的定位，准确计算出卡车的位置、航向角，根据不同卡车车型的数据模型，进一步计算出卡车各货位的准确位姿数据，按照控制点计算方法计算出从AGV从申请点到与之匹配的各货位点之间的控制点序列，以及再由控制点序列按照柔性路径算法生成的柔性路径信息，并发送至AGV调度系统或外部路径申请的AGV，最终完成对平板卡车所载货物的存取。

Description

一种AGV对平板卡车货物存取的系统和方法

技术领域

本发明涉及AGV技术领域，主要涉及AGV对一种位姿可变的、动态的货物的识别、定位及货物存取，确切地说是AGV对平板卡车及承载货物识别、存取的系统及方法。

背景技术

在工业领域，AGV一般用于位置已知，且固定的货物搬运任务，是自动化物流系统中不可或缺的移动搬运机器人。但是AGV在面对搬运货物对象位置不确定、搬运路径不固定的货物则显得力不从心，有的采用视觉技术对所搬运物体进行二次识别定位，但基于视觉的技术容易受光线干扰、视场有限、难以聚焦被测对象、且定位精度差，很多情况下难以满足AGV的定位要求。特别是在直接对卡车所装载货物的准确识别、定位、装卸等方面更是难以应对，因卡车车型较多、卡车停靠位置、停靠姿态难以固定，导致卡车所装载货物的位置难以事先确定。因此如何实现AGV对卡车所搬运货物的准确定位，实现AGV对卡车所承载货物的自动搬运、装卸，成为了AGV技术领域中的一个技术难题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人针对AGV应用领域中，就如何实现对卡车所装载货物的准确识别、定位、搬运、装卸等方面进行了深入研究分析，现提出了一种AGV对平板卡车货物存取的系统和方法，本发明通过在卡车前后桅杆上布设地标，即激光雷达反射胶贴，再采用激光雷达卡车识别系统实现对卡车上所布设地标的位置计算，以实现对卡车的定位，准确计算出卡车的位置、航向角；再通过预先建立的不同卡车车型的数据模型，不同的卡车数据模型对应不同的卡车货位数据信息，进一步计算出卡车所装载货物的准确位置；计算所得的卡车载货货物的位置的精度取决于人工地标的位置计算精度，而人工地标的位置计算精度极高，均方差小于1mm，因此本方法可计算出精确的卡车载货货物的位置数据。

具体的，本发明是这样实现的：AGV对平板卡车货物存取的系统，包括AGV、AGV调度系统、AGV导航环境、AGV路径、平板卡车；所述AGV与AGV调度系统之间有通信连接，所述AGV的执行机构为宽度、水平可调式货叉，所述AGV路径为在所述AGV导航环境下预先或动态规划的用于AGV行驶的路径，所述平板卡车安装有至少两个激光反射胶贴，作为地标，且卡车载货平台上安装有货位限制装置；还包括有：

地面卡车停靠标识区域：用于让卡车驶入并停车的地面标识区域；

至少一颗激光雷达：设置于地面卡车停靠标识区域的至少其中一侧，用于识别进入地面卡车停靠标识区域内的卡车车辆，并获取卡车上的地标点云数据，并发送至激光雷达卡车识别系统；

激光雷达卡车识别系统：包含卡车类型数据库、地标识别及货位计算模块、外部路径计算服务模块和AGV导航环境数据；所述激光雷达卡车识别系统与激光雷达、AGV或AGV调度系统、外部系统之间有通信连接；用于从外部系统中获取当前卡车的类型信息、从激光雷达获取当前卡车的地标点云数据、从AGV或AGV调度系统获取AGV申请外部路径时所在申请点的位姿数据(x’,y’,theta’)；所述外部系统为手持终端或卡车类型自动识别系统。

进一步的，所述地标识别及货位计算模块，能基于所述地标点云数据，并结合地标所处的AGV导航环境数据，计算出卡车地标在AGV导航环境下的坐标数据及卡车航向角；能基于以上卡车的类型信息，并根据卡车类型数据库，查找该卡车类型所对应的货位信息；根据计算所得的卡车地标坐标数据、货位信息、卡车航向角，进一步计算出卡车各货位参考点的位姿数据(x,y,theta)。

进一步的，所述外部路径计算服务模块，根据所述卡车的航向角、货位的位姿数据，进一步计算出AGV从固定路径的申请点到与之对应卡车货位的路径信息，并发送至AGV调度系统或外部路径申请的AGV。

进一步的，所述AGV导航环境是AGV运行在世界坐标系下的导航环境，包括：AGV运行环境中人工设置的激光反射胶贴R在世界坐标系下的位姿数据(Rx,Ry,Rtheta)。

所述AGV路径包括：在AGV导航环境下预先规划的固定路径和柔性路径；所述固定路径包括固定段和固定点，所述柔性路径包括柔性段和柔性点。

所述激光雷达卡车识别系统计算出AGV从固定路径的申请点到与之对应卡车货位的路径信息包括：申请点位姿数据(x’,y’,theta’)、货位点位姿数据(x,y,theta)、按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的货位点之间的控制点序列，以及再由控制点序列按照柔性路径算法生成的柔性段或称外部段。

进一步的，所述获取当前卡车的类型信息是由作为外部系统的手持终端或卡车类型识别系统通过有线或无线通信将当前停靠的卡车类型告知激光雷达卡车识别系统；所述货位信息还包括卡车的货位数量及货位相对于所述地标的坐标信息。

所述地标至少包括第一地标和第二地标，第一地标和第二地标分别安装于车尾桅杆和车头桅杆之上，且第一地标和第二地标与激光雷达处于卡车的同一侧，组成激光雷达卡车识别系统的测量结构；或为在一个地面卡车停靠标识区域的两侧均设置有激光雷达，并在卡车的两侧车头及车尾部的桅杆均安装有地标而组成的另一激光雷达卡车识别系统的测量结构。

进一步的，所述卡车为平板卡车，在载货平台上安装有货位限制装置，使得平板卡车的每个货位均为固定状态，可实现对承载货物的固定。

本发明的另一方面，基于以上系统，提供了一种AGV对平板卡车货物存取的方法，包括以下步骤：

步骤S1、卡车驶入地面卡车停靠标识区域，通过手持终端或卡车类型自动识别系统，告知激光雷达识别系统所停靠卡车的类型；

步骤S2、激光雷达卡车识别系统通过卡车类型数据库查询该类型卡车的货位信息；

步骤S3、激光雷达卡车识别系统通过激光雷达读取卡车上的地标点云数据；

步骤S4、基于卡车地标的点云数据，结合当前卡车所处的AGV导航环境的坐标系统，解算出地标在当前AGV导航环境下的坐标值；

步骤S5、基于步骤S4中的坐标值和步骤S3中的货位信息，计算出卡车在当前AGV导航环境下的航向角及卡车上各货位参考点的位姿数据(x,y,theta)；

步骤S6、各货位的参考点的位姿数据(x,y,theta)，作为AGV路径的外部点或称柔性点的位姿数据，并以点对匹配算法计算出与各柔性点最优匹配到的固定点，或以给定规则指定与各柔性点相匹配的固定点，所述固定点为AGV在申请外部路径时所在的固定路径中的一个点，即所述申请点；

步骤S7、按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的柔性点之间的控制点，再由控制点按照柔性路径算法生成柔性段或称外部段，并将其作为柔性路径或外部路径新增入AGV的运行路径中，得到AGV对卡车及承载托盘的装、卸货物路径；

还包括步骤S8、将所述柔性段路径的数据发送给AGV调度系统，由AGV调度系统下发搬运任务所需的固定路径和新增的柔性段路径到相应的AGV上，使其运行到位并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸货物操作；或

将所述柔性段路径的数据直接发送给发出外部路径申请的AGV；该AGV按照新增的柔性段路径运行到位，并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸。

进一步的，由控制点按照路径算法生成柔性段或称外部段的步骤还包括：

(a)首先计算出申请点到柔性点之间的控制点或称锚点；

(b)控制点的数量不少于6个，控制点至少包括申请点A、及申请点两侧的控制点A1、A2，和柔性点B、及柔性点两侧的控制点B1、B2，共同组成AGV从申请点到柔性点的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2；除上述6个控制点以外，还可在A2和B1之间增加若干控制点；

(c)通过柔性路径算法，计算出受控制点约束从申请点到柔性点的线柔性段为光滑曲线p(u)：

其中，p_i表示第i个矢量点；n表示曲线的次数；k表示曲线方程的阶数，u表示曲线参数，且k＝n+1。

进一步的，所述申请点、柔性点均为矢量点。

进一步的，所述申请点到柔性点之间的控制点计算方法包括：

(1)计算一条过申请点A的直线L1，直线L1的方向向量与申请点的方向相同；

(2)在直线L1上，与申请点A之间距离为D1，计算得到的两个点A1、A2，连同申请点A，组成申请点的控制点序列A1、A、A2；

(3)计算一条过柔性点B的直线L2，且该直线L2的方向向量与柔性点B的方向相同；

(4)在直线L2上，与柔性点B之间距离为D2，计算得到的两个点B1、B2，连同柔性点B，组成柔性点的控制点序列B1、B、B2；

(5)将步骤(1)～(4)计算所得的控制点组成柔性段的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2。

进一步的，所述AGV的货叉上安装有物体检测传感器和倾角传感器；AGV在取货时，货叉水平可调，货叉将预先升至高于卡车所承载托盘孔位的正常高度，货叉至上而下进行下降，物体检测传感器实现托盘孔位识别，消除卡车装卸货物时的沉降带来的影响。

本发明的工作原理介绍：本发明通过在卡车桅杆上布设地标，即激光雷达反射胶贴，卡车载货平台上设置有货位限制装置，使得卡车的每个货位均为固定，当卡车车辆驶入激光雷达所覆盖的范围区域停车后，再采用激光雷达将扫描到的地标点云数据信息传输至激光雷达卡车识别系统，用激光雷达卡车识别系统实现对卡车上所布设地标在当前AGV环境坐标中的位置计算，以实现对卡车的定位，准确计算出卡车的位置、航向角等，通过在激光雷达卡车识别系统中预先建立不同卡车类型的数据库，根据外部系统告知的卡车车型，在卡车类型数据库中查找出该类型卡车的货位信息数据，进一步计算出卡车所装载货物的准确位置，计算所得的卡车载货货物的位置的精度取决于地标的位置计算精度，而地标的位置计算精度极高，均方差小于1mm，因此本方法可计算出精确的卡车货位的位姿数据，基于货位的位姿数据的确定，即柔性点的确定，再按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的柔性点之间的控制点，进一步，由控制点按照柔性路径算法生成柔性段或称外部段，并将其作为柔性路径或外部路径新增入AGV的运行路径中，最终得到AGV对卡车及承载托盘的装、卸货物路径，实现顺滑流畅的AGV运行路径。

本发明的有益效果：本发明实现了AGV应对不特定的卡车停车位置、不固定的卡车货位位置、不特定的货位数量情况下的货位识别、定位、及自动装卸货的路径规划，并完成货物的存取，解决了AGV只能在固定路径上运行的问题，具有更好的柔性和智能化，提升了AGV对动态、柔性路径的规划能力；另外，本发明计算的申请点到柔性点的路径为光滑曲线，相比直线可使AGV运行路径连续可微，运行姿态更加柔和、平顺，AGV控制器输出用于控制AGV运动的控制参数连续性更优，AGV航向角控制更加柔和。

附图说明

图1是本发明的系统构成示意图；

图2是本发明的卡车停靠位置、AGV及路径构成示意图；

图3是本发明的卡车停靠区域及卡车示意图；

图4是本发明的卡车平面结构及货位示意图；

图5是本发明的AGV部分固定路径及柔性路径示意图；

图6是本发明申请点到柔性点之间的控制点序列示意图；

图7是本发明实施例货位限制装置示意图；

图8是本发明实施例二系统构成示意图；

图9是本发明实施例二中卡车停靠位置、AGV及路径系统构成示意图；

图10是本发明实施例二中AGV部分固定路径及柔性路径示意图；

图11是本发明实施例三中卡车停靠位置、AGV及路径系统构成示意图；

图12是本发明实施例三中AGV部分固定路径及柔性路径示意图；

图13是本发明中AGV货叉动叉叉尖安装物体检测传感器示意图。

图中：1—卡车停靠地面标识区域；2—平板卡车；21—第一地标；22—第二地标；23—卡车另一侧第一地标；24—卡车另一侧第二地标；25—货位；251—货位参考点；26—货位限制装置；3—AGV导航环境；4—AGV路径；41—柔性(段)路径；42—固定路径；43—固定点；44—柔性点；5—AGV；51—物体检测传感器；52—倾角传感器；6—激光雷达；6’—激光雷达；7—AGV调度系统；8—激光雷达卡车识别系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：

如图1、2所示，AGV对平板卡车货物存取的系统，包括AGV5、AGV调度系统7、AGV导航环境3、AGV路径4、平板卡车2；所述AGV5与AGV调度系统7之间有通信连接，所述AGV路径4为在所述AGV导航环境下预先或动态规划的用于AGV行驶的路径，所述平板卡车2安装有至少两个激光反射胶贴，作为地标，且卡车载货平台上安装有货位限制装置26；本实施例中的AGV调度系统7、AGV导航环境3、AGV预先规划径42均是现有的AGV技术，本发明仅仅是利用这些现有的技术进行对接使用，所述AGV的执行机构为宽度、水平可调式货叉AGV，对于AGV的相关技术在此不再进一步展开描述，外部系统为本发明之外的第三方设备或系统，但与本发明存在通信的，用于实现卡车停止到位确认、卡车类型选择确认的一套独立系统，与本发明之间的激光雷达识别系统8之间通过有线或无线TCP/IP协议进行通信，外部系统有可由手持终端PDA或地面操作站、卡车类型自动识别系统中的一种或多种组合实现卡车停位确认、卡车类型选择确认。

AGV对平板卡车货物存取的系统，还包括有：

地面卡车停靠标识区域1：用于让卡车驶入并停车的地面标识区域，如图3所示；

至少一颗激光雷达6：设置于地面卡车停靠标识区域的至少其中一侧，如图2所示，用于识别进入地面卡车停靠标识区域内的卡车车辆，并获取卡车上的地标点云数据，并发送至激光雷达卡车识别系统8；

激光雷达卡车识别系统8：包含卡车类型数据库、地标识别及货位计算模块、外部路径计算服务模块和AGV导航环境3数据，如图1所示；所述激光雷达卡车识别系统与激光雷达、AGV调度系统7、外部系统之间有通信连接；用于从外部系统中获取当前卡车的类型信息、从激光雷达获取当前卡车的地标点云数据、从AGV调度系统7获取AGV申请外部路径时所在申请点的位姿数据(x’,y’,theta’)；所述外部系统为手持终端或卡车类型自动识别系统。

所述地标识别及货位计算模块，能基于所述地标点云数据，并结合地标所处的AGV导航环境3数据，计算出卡车地标在AGV导航环境3下的坐标数据及卡车2航向角；能基于以上卡车的类型信息，并根据卡车类型数据库，查找该卡车类型所对应的货位信息；根据计算所得的卡车地标坐标数据、货位信息、卡车航向角，进一步计算出卡车各货位参考点的位姿数据(x,y,theta)。

所述外部路径计算服务模块，根据所述卡车的航向角、货位的位姿数据，进一步计算出AGV5从固定路径的申请点到与之对应卡车货位的路径信息，并发送至AGV调度系统7。

如图2所示，所述AGV导航环境3是AGV运行在世界坐标系下的导航环境，包括：AGV运行环境中人工设置的激光反射胶贴R在世界坐标系下的位姿数据(Rx,Ry,Rtheta)。

如图5所示，所述AGV路径4包括：在AGV导航环境3下预先规划的固定路径42和柔性路径41；所述固定路径包括固定段和固定点43，所述柔性路径包括柔性段和柔性点44。

如图6所示，固定点43到柔性点44之间的柔性路径的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2，以及根据控制点按照路径算法计算出柔性路径41。

所述地标坐标数据包括：基于卡车上的至少两个地标21、22在当前AGV导航环境3下的坐标值。

货位信息包括：车辆类型所对应的货位数量及货位相对于所述地标的坐标信息。

所述各货位的位姿数据包括：基于地标数据、卡车的航向角和货位信息，解算出的各货位参考点的位姿数据(x,y,theta)。

如图4和7所示，卡车2中的货位限制装置26及货位25的数量在同一车型的卡车2中的相对位置参数为常量。

如图2所示，AGV导航环境3可为安装有长方形或圆柱形结构激光反射胶贴的人工地标环境或自然轮廓环境中的任意一种。

下表为实验测试过程中人工地标10次测量值及均方差。

优选地，激光雷达卡车识别系统8中预先建立有卡车类型数据库，当手持终端或激光雷达6将当前卡车2类型通过有线或无线通信告知激光雷达卡车识别系统8后，激光雷达卡车识别系统8可在卡车类型数据库中查询到当前卡车2类型的货位信息。

地标安装在卡车的桅杆上，至少包括第一地标21和第二地标22，第一人工地标21与第二人工地标22之间的连线与卡车的中心线平行，且第一地标21和第二地标22与激光雷达6处于卡车2的同一侧；或采用卡车另一侧第一地标23、卡车另一侧第二地标24和与其在同一侧的激光雷达6’组成的测量结构，如图4所示。

如图3、4所示，地面划定有卡车2的地面标识区域1，驾驶员必须确保卡车停靠在划定的地面标识区域1，卡车2上设置有货位限制装置26，同一类型的卡车的货位是相同且固定的。

激光雷达卡车识别系统8中存储有AGV导航环境3的数据，因此可以计算出激光雷6达在导航环境3中的精确坐标Laser_x,Laser_y,Laser_theta。

激光雷达识别系统8在接收到外部系统的卡车停位确认信号和卡车类型数据后，通过对激光雷达采集数据的识别、读取、判别，结合激光雷达6所在的导航环境3的数据，计算出卡车2所安装的第一地标21和第二地标22的坐标数据，再根据第一地标21和第二地标22的坐标数据计算出卡车2的停靠角度，再根据车辆类型数据，查询到该车辆类型的货位信息，进而推算出卡车货位的坐标，并作为柔性点44，激光雷达识别系统8根据与柔性点44搜索出与之对应的固定点43，最后计算出固定点43到柔性点44的柔性路径41，至此完成外部路径点、段资源计算，柔性路径41及柔性点44如图2所示。

激光雷达识别系统8将计算结果发送至AGV调度系统7，AGV调度系统再将新产生点柔性路径41、柔性点44发送至AGV 5，AGV 5行驶到目标点进行装卸操作。

如图7所示，优选的，在平板卡车的载货平台上安装有货位限制装置26，使得平板卡车的每个货位均为固定状态，可实现对承载货物的固定。

作为优选，本实施例只采用一只激光雷达6。

作为优选，卡车2所安装第一地标21和第二地标22靠近激光雷达6一侧。

作为优选，本发明所述第一地标21位于卡车2车头部桅杆，所述第二地标22位于卡车2尾部桅杆。

作为优选，第一地标21和第二地标22长度为600mm。

作为优选，第一地标21和第二地标22均为圆柱型，直径为50mm。

作为优选，所述地标长度方向的中心处与激光雷达6的扫描面在同一水平面内，上下偏差小于200mm。

如图13所示，作为优选，AGV的货叉上安装有物体检测传感器51和倾角传感器52；AGV在取货时，货叉水平可调，货叉将预先升至高于卡车所承载托盘孔位的正常高度，货叉至上而下进行下降，物体检测传感器51实现托盘孔位识别，消除卡车装卸货物时的沉降带来的影响。

实施例2：在实施例1的基础上，基于上述系统，一种AGV对平板卡车货物存取的方法，包括以下步骤：

步骤S1、卡车驶入地面卡车停靠标识区域，通过手持终端或卡车类型自动识别系统，告知激光雷达识别系统所停靠卡车的类型；

步骤S2、激光雷达卡车识别系统通过卡车类型数据库查询该类型卡车的货位信息；

步骤S3、激光雷达卡车识别系统通过激光雷达读取卡车上的地标点云数据；

步骤S4、基于卡车地标的点云数据，结合当前卡车所处的AGV导航环境的坐标系统，解算出地标在当前AGV导航环境下的坐标值；

步骤S5、基于步骤S4中的坐标值和步骤S3中的货位信息，计算出卡车在当前AGV导航环境下的航向角及卡车上各货位参考点的位姿数据(x,y,theta)；

步骤S6、各货位的参考点的位姿数据(x,y,theta)，作为AGV路径的外部点或称柔性点的位姿数据，并以点对匹配算法计算出与各柔性点最优匹配到的固定点，或以给定规则指定与各柔性点相匹配的固定点，所述固定点为AGV在申请外部路径时所在的固定路径中的一个点，即所述申请点；

步骤S7、按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的柔性点之间的控制点，再由控制点按照柔性路径算法生成柔性段或称外部段，并将其作为柔性路径或外部路径新增入AGV的运行路径中，得到AGV对卡车及承载托盘的装、卸货物路径；

还包括步骤S8、将所述柔性段路径的数据发送给AGV调度系统，由AGV调度系统下发搬运任务所需的固定路径和新增的柔性段路径到相应的AGV上，使其运行到位并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸货物操作；或

将所述柔性段路径的数据直接发送给发出外部路径申请的AGV；该AGV按照新增的柔性段路径运行到位，并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸。

本发明所述的控制点序列计算方法为：

(1)计算一条过申请点A的直线，且该直线的方向向量与申请点的方向平行；

(2)在申请点两侧，与申请点之间距离为D1，且过申请点的直线上，计算得到的两个点A1、A2，连同申请点A，组成申请点的控制点序列A1、A、A2；

(3)计算一条过柔性点B的直线，且该直线的方向向量与柔性点的方向平行；

(4)在柔性点两侧，与柔性点之间距离为D2，且过柔性点的直线上，计算得到的两个点B1、B2，连同柔性点B，组成柔性点的控制点序列B1、B、B2；

(5)将步骤(1)～(4)计算所得的控制点组成柔性段的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2；

本发明所述由控制点按照路径算法生成柔性段或称外部段，为光滑曲线，计算方法为：

(a)首先计算出申请点到柔性点之间的控制点或称锚点；

(b)控制点的数量不少于6个，控制点至少包括申请点A、及申请点两侧的控制点A1、A2，和柔性点B、及柔性点两侧的控制点B1、B2，共同组成AGV从申请点到柔性点的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2；除上述6个控制点以外，还可在A2和B1之间增加若干控制点；

(c)通过柔性路径算法，计算出受控制点约束从申请点到柔性点的线柔性段为光滑曲线p(u)：

其中，p_i表示第i个矢量点；n表示曲线的次数；k表示曲线方程的阶数，u表示曲线参数，且k＝n+1；

在本实施例中，取k＝4，0≤u≤1，即n+1＝4，n＝3，经过某一矢量点的曲线由前一个矢量点、矢量点本身和后面两个矢量点共同来决定，经过第i个矢量点的曲线p_i(u)由N_0,4(u)、N_1,4(u)、N_2,4(u)、N_3,4(u)四段曲线来进行描述，即：

对式(1)展开后为：

p_i(u)＝N_0,4(u)p_i-1+N_1,4(u)p_i+N_2,4(u)p_i+1+N_3,4(u)p_i+2 (2)

其中：

本发明所述的手持终端或卡车类型自动识别系统为外部系统，同时也是可选系统，当不采用手持终端或卡车类型自动识别系统时，可在激光雷达卡车识别系统8中通过增加卡车类型识别算法，实现卡车车型的识别。

实施例3，如图8所示，与实施例1不同的是，在本实施例中，激光雷达识别系统8直接与AGV5进行通信，和调度系统7之间无通信连接，当AGV5进入到外部路径申请的固定点位43后，会自动向激光雷达卡车识别系统8申请外部路径的点、段资源，激光雷达卡车识别系统8直接与AGV5进行通信，将计算出的柔性点44、柔性段41、控制点全部或部分下发到AGV。

行驶在外部路径的AGV5将有激光雷达卡车识别系统8负责点段资源的下发。

如图9所示，卡车以某一角度倾斜停靠在地面标识区域1，但卡车2在地面投影并未超出地面标识区域1，激光雷达识别系统8可根据所读取到的第一人工地标21和第二人工地标22计算出卡车2的停靠角度，进而计算出柔性点44的角度，确保AGV能够准确实现货物的装卸。

如图10所示，卡车停靠在靠地面标识区域1的左侧区域，同样卡车2的地面投影未超出地面标识区域1，满足激光雷达识别系统8的识别要求。

其余技术特征与实施例1和2相同。

实施例4

如图11、12所示，本实施例中展示了另一卡车类型的识别案例，此案例中卡车2长度较短，但该卡车类型数据已事先在激光雷达识别系统8中建立，因此激光雷达识别系统依然能够对其货位进行识别，但产生的柔性点44和柔性路径41相比实施例一和实施例二减少，由于激光雷达识别系统8具备计算柔性点44以及搜索与之向对应的最佳固定点43，以便计算出最佳的柔性段41，确保AGV的运行姿态良好，以准确完成货物的装卸；因此柔性点44的减少并不影响柔性段41的计算和AGV的行驶，说明了本发明对不同卡车类型识别具有较强的适应能力。

其余技术特征与实施例2或实施例3相同。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种AGV对平板卡车货物存取的系统，包括AGV、AGV调度系统、AGV导航环境、AGV路径、平板卡车；所述AGV与AGV调度系统之间有通信连接，所述AGV的执行机构为宽度、水平可调式货叉，所述AGV路径为在所述AGV导航环境下预先或动态规划的用于AGV行驶的路径，所述平板卡车安装有至少两个激光反射胶贴，作为地标，且卡车载货平台上安装有货位限制装置；其特征在于，还包括有：

地面卡车停靠标识区域：用于让卡车驶入并停车的地面标识区域；

至少一颗激光雷达：设置于地面卡车停靠标识区域的至少其中一侧，用于识别进入地面卡车停靠标识区域内的卡车车辆，并获取卡车上的地标点云数据，并发送至激光雷达卡车识别系统；

激光雷达卡车识别系统：包含卡车类型数据库、地标识别及货位计算模块、柔性路径计算服务模块和AGV导航环境数据；所述激光雷达卡车识别系统与激光雷达、AGV或AGV调度系统、外部系统之间有通信连接；用于从外部系统中获取当前卡车的类型信息、从激光雷达获取当前卡车的地标点云数据、从AGV或AGV调度系统获取AGV申请柔性路径时所在申请点的位姿数据（x’,y’,theta’）；所述外部系统为手持终端或卡车类型自动识别系统；

所述地标识别及货位计算模块，能基于所述地标点云数据，并结合地标所处的AGV导航环境数据，计算出卡车地标在AGV导航环境下的坐标数据及卡车航向角；能基于所述卡车的类型信息，并根据卡车类型数据库，查找该卡车类型所对应的货位信息；根据所述的卡车地标坐的标数据、货位信息、卡车航向角，进一步计算出卡车各货位参考点的位姿数据（x,y,theta）；

所述柔性路径计算服务模块，根据所述卡车的航向角、货位的位姿数据，进一步计算出AGV从固定路径的申请点到与之对应卡车货位的路径信息，并发送至AGV调度系统或柔性路径申请的AGV；

所述AGV导航环境是AGV运行在世界坐标系下的导航环境，包括：AGV运行环境中人工设置的激光反射胶贴R在世界坐标系下的位姿数据（Rx, Ry, Rtheta）；

所述AGV路径包括：在AGV导航环境下预先规划的固定路径和柔性路径；所述固定路径包括固定段和固定点，所述柔性路径包括柔性段和柔性点；

所述激光雷达卡车识别系统计算出AGV从固定路径的申请点到与之对应卡车货位的路径信息包括：申请点位姿数据（x’,y’,theta’）、货位点位姿数据（x,y,theta）、按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的货位点之间的控制点序列，以及再由控制点序列按照柔性路径算法生成的柔性路径。

2.根据权利要求1所述的一种AGV对平板卡车货物存取的系统，其特征在于，所述获取当前卡车的类型信息是由作为外部系统的手持终端或卡车类型识别系统通过有线或无线通信将当前停靠的卡车类型告知激光雷达卡车识别系统；所述货位信息还包括卡车的货位数量及货位相对于所述地标的坐标信息。

3.根据权利要求1所述的一种AGV对平板卡车货物存取的系统，其特征在于，所述地标至少包括第一地标和第二地标，第一地标和第二地标分别安装于车尾桅杆和车头桅杆之上，且第一地标和第二地标与激光雷达处于卡车的同一侧，组成激光雷达卡车识别系统的测量结构；或：

为在一个地面卡车停靠标识区域的两侧均设置有激光雷达，并在卡车的两侧车头及车尾部的桅杆均安装有地标而组成的另一激光雷达卡车识别系统的测量结构。

4.一种AGV对平板卡车货物存取的方法，基于权利要求1~3任意一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、卡车驶入地面卡车停靠标识区域，通过手持终端或卡车类型自动识别系统，告知激光雷达识别系统所停靠卡车的类型；

步骤S2、激光雷达卡车识别系统通过卡车类型数据库查询该类型卡车的货位信息；

步骤S3、激光雷达卡车识别系统通过激光雷达读取卡车上的地标点云数据；

步骤S4、基于卡车地标的点云数据，结合当前卡车所处的AGV导航环境的坐标系统，解算出地标在当前AGV导航环境下的坐标值；

步骤S5、基于步骤S4中的坐标值和步骤S3中的货位信息，计算出卡车在当前AGV导航环境下的航向角及卡车上各货位参考点的位姿数据（x,y,theta）；

步骤S6、各货位的参考点的位姿数据（x,y,theta），作为AGV路径的柔性点的位姿数据，并以点对匹配算法计算出与各柔性点最优匹配到的固定点，或以给定规则指定与各柔性点相匹配的固定点，所述固定点为AGV在申请柔性路径时所在的固定路径中的一个点，作为所述申请点；

步骤S7、按照控制点计算方法计算出从申请点到与之匹配的柔性点之间的控制点，再由控制点按照柔性路径算法生成柔性路径，并将其作为柔性路径新增入AGV的运行路径中，得到AGV对卡车及承载托盘的装、卸货物路径。

5.根据权利要求4所述的一种AGV对平板卡车货物存取的方法，其特征在于，还包括步骤S8、将所述柔性段路径的数据发送给AGV调度系统，由AGV调度系统下发搬运任务所需的固定路径和新增的柔性段路径到相应的AGV上，使其运行到位并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸货物操作；或

将所述柔性段路径的数据直接发送给发出柔性路径申请的AGV；该AGV按照新增的柔性段路径运行到位，并执行装、卸货物操作，完成对卡车所承载托盘的装、卸。

6.根据权利要求4所述的一种AGV对平板卡车货物存取的方法，其特征在于，所述由控制点按照柔性路径算法生成柔性路径的步骤还包括：

（a）首先计算出申请点到柔性点之间的控制点或称锚点；

（b）控制点的数量不少于6个，控制点至少包括申请点A、及申请点两侧的控制点A1、A2，和柔性点B、及柔性点两侧的控制点B1、B2，共同组成AGV从申请点到柔性点的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2；除上述6个控制点以外，还可在A2和B1之间增加若干控制点；

（c）通过柔性路径算法，计算出受控制点约束从申请点到柔性点的线柔性段为光滑曲线：

其中，p_i表示第i个矢量点；n表示曲线的次数；k表示曲线方程的阶数，u表示曲线参数，且k=n+1。

7.根据权利要求4或6所述的一种AGV对平板卡车货物存取的方法，其特征在于，所述申请点、柔性点均为矢量点，所述申请点到柔性点之间的控制点计算方法包括：

（1）计算一条过申请点A的直线L1，直线L1的方向向量与申请点的方向相同；

（2）在直线L1上，与申请点A之间距离为D1，计算得到的两个点A1、A2，连同申请点A，组成申请点的控制点序列A1、A、A2；

（3）计算一条过柔性点B的直线L2，且该直线L2的方向向量与柔性点B的方向相同；

（4）在直线L2上，与柔性点B之间距离为D2，计算得到的两个点B1、B2，连同柔性点B，组成柔性点的控制点序列B1、B、B2；

（5）将步骤（1）~（4）计算所得的控制点组成柔性段的控制点序列A1、A、A2、B1、B、B2。

8.根据权利要求4所述的一种AGV对平板卡车货物存取的方法，其特征在于，所述AGV的货叉上安装有物体检测传感器和倾角传感器；AGV在取货时，货叉水平可调，货叉将预先升至高于卡车所承载托盘孔位的正常高度，货叉至上而下进行下降，物体检测传感器实现托盘孔位识别，消除卡车装卸货物时的沉降带来的影响。