CN115202350B - 一种agv小车的自动运输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AGV小车的自动运输系统，涉及自动运输技术领域，解决了AGV小车自主导航不慎遇见障碍物时很难自行绕开并到达目标点，造成时间和人力物力浪费的技术问题；本发明通过设置数据采集模块采集AGV小车的位置数据和视频数据；并将位置数据和视频数据发送至智能运输模块；智能运输模块接收位置数据和视频数据，根据位置数据和视频数据获取AGV小车的前进路线；实现了AGV小车自动规划前进路线，完成运输工作；通过设置避障模块接收避障信号，获取障碍物坐标，根据障碍物坐标获取目标偏转角；并将目标偏转角发送至智能运输模块；实现了AGV小车在前进过程中，自动避开障碍物，提高了AGV小车的工作效率。

Description

一种AGV小车的自动运输系统
技术领域
本发明属于AGV小车领域，涉及自动运输技术，具体是一种AGV小车的自动运输系统。
背景技术
AutomatedGuidedVehicle，简称AGV，通常也称为AGV小车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。
AGV小车显著特点的是无人驾驶，AGV上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。AGV的另一个特点是柔性好，自动化程度高和智能化水平高，AGV的行驶路径可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变，并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。AGV一般配备有装卸机构，可以与其他物流设备自动接口，实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。此外，AGV还具有清洁生产的特点，AGV依靠自带的蓄电池提供动力，运行过程中无噪声、无污染，可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。
随着人工智能的快速发展，各行各业的智能化越来越明显。但是，在涉及AGV小车自主导航工作在智能化程度上存在着不足。在工厂、实验室或研究所等一些需要用AGV小车大量运输物品的场所，在当AGV小车自主导航不慎遇见障碍物时很难自行绕开并到达目标点，这样浪费了大量的时间和人力物力。
为此，提出一种AGV小车的自动运输系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种AGV小车的自动运输系统，该一种AGV小车的自动运输系统解决了AGV小车自主导航不慎遇见障碍物时很难自行绕开并到达目标点，造成时间和人力物力浪费的问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种AGV小车的自动运输系统，包括数据采集模块、智能运输模块以及避障模块；各个模块之间基于数字信号的方式进行信息交互；
所述数据采集模块用于采集AGV小车的位置数据和视频数据；
并将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块；
所述智能运输模块用于接收所述位置数据和所述视频数据，根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线；
所述避障模块用于接收避障信号，获取障碍物坐标，根据所述障碍物坐标获取目标偏转角；
并将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块。
优选的，所述数据采集模块包括红外摄像仪和定位装置；
所述红外摄像仪固定安装在AGV小车的制高点上；
所述定位装置固定安装在AGV小车的中间位置。
优选的，所述数据采集模块采集AGV小车的位置数据和视频数据，具体过程包括：
设定采集周期，所述采集周期标记为T，单位为秒；其中，T为大于0的实数；
所述定位装置每隔Ts采集一次AGV小车的位置，获取小车的位置数据；
所述红外摄像仪每隔Ts采集一次AGV小车前方H米的视频数据，所述视频数据标记为SPi；
将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块。
优选的，本实施例中，所述智能运输模块根据工厂的设计图纸建立工厂二维模型直角坐标系，具体过程包括：
运输平台获取工厂的设计图纸；其中，所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸等；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型；
根据预设规则对所述二维模型进行区域划分，获取货架区和存货区；
在所述二维模型中建立直角坐标系，标记货架区入口的位置，获取货架区的货架坐标，货架坐标标记为S架(x架，y架)；
标记存货区的位置，获取存货区坐标，存货区坐标标记为S存(x存，y存)。
优选的，所述智能运输模块接收所述位置数据和所述视频数据，根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线，具体过程包括：
所述智能运输模块接收所述位置数据；
根据AGV小车的位置和工厂二维模型获取位置坐标，所述位置坐标标记为Ai(xi，yi)；其中，i的取值为0,1,2……n；
所述智能运输模块根据所述位置坐标获取AGV小车的初始坐标A0(x0，y0)；
根据初始坐标和货架坐标获取AGV小车的取货路径；
AGV小车根据取货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述货架坐标获取AGV小车新的取货路径，AGV小车根据新的取货路径向前移动；
根据货架坐标和存货区坐标获取AGV小车的送货路径，
AGV小车根据送货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述存货区坐标获取AGV小车新的送货路径，AGV小车根据新的送货路径向前移动。
优选的，所述避障模块包括激光雷达；
所述激光雷达安装在AGV小车的前端。
优选的，所述避障模块接收避障信号，获取障碍物坐标，根据所述障碍物坐标获取目标偏转角，具体过程包括：
所述避障模块接收避障信号后，根据所述激光雷达获取障碍物坐标；其中，所述障碍物坐标包括障碍物左坐标和障碍物右坐标；
所述障碍物左坐标标记为Z左(x左，y左)；
所述障碍物右坐标标记为Z右(x右，y右)；
设定标准偏转距离，所述标准偏转距离标记为D标，单位为m；其中，D为大于0的实数，所述标准偏转距离专业人员根据实际情况设定；
根据障碍物左坐标和标准偏转距离获取偏转左坐标，所述偏转左坐标为P左(x左-D标，y左)；
根据障碍物右坐标和标准偏转距离获取偏转右坐标，所述偏转右坐标为P右(x右+D标，y右)；
取货时，根据AGV小车的位置坐标和货架坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y驾-yi)/(x驾-xi)]；
存货时，根据AGV小车的位置坐标和存货区坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y存-yi)/(x存-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物左坐标通过反三角函数获取∠2；
∠2计算公式为：∠2＝arctan[(y左-yi)/(x左-D标-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物右坐标通过反三角函数获取∠3；
∠3计算公式为∠3＝arctan[(y右-yi)/(x右+D标-xi)]；
根据∠1和∠2获取左偏转角；
所述左偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠2-∠1；
根据∠1和∠3获取右偏转角；
所述右偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠1-∠3；
设定偏转角阈值；
判断左偏转角和右偏转角是否超出偏转角阈值；
左偏转角和右偏转角均超出偏转角阈值，所述避障模块发送障碍物信号至叉车操作员的智能终端，叉车操作员移动障碍物，障碍物清除后，叉车操作员通过智能终端发送障碍清除信号至AGV小车，AGV小车按原路径继续前进；
左偏转角在偏转角阈值范围内，右偏转角超出偏转角阈值，选择左偏转角为目标偏转角；
右偏转角在偏转角阈值范围内，左偏转角超出偏转角阈值，选择右偏转角为目标偏转角；
左偏转角和右偏转角均在偏转角阈值范围内，选择偏转角度较小的偏转角为目标偏转角；
将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块。
优选的，所述智能终端包括智能手机和电脑。
优选的，所述数据采集模块与所述智能运输模块通信和/或电气连接；
所述智能运输模块与所述避障模块通信和/或电气连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置数据采集模块采集AGV小车的位置数据和视频数据；并将位置数据和视频数据发送至智能运输模块；智能运输模块接收位置数据和视频数据，根据位置数据和视频数据获取AGV小车的前进路线；实现了AGV小车自动规划前进路线，完成运输工作；
通过设置避障模块接收避障信号，获取障碍物坐标，根据障碍物坐标获取目标偏转角；并将目标偏转角发送至智能运输模块；实现了AGV小车在前进过程中，自动避开障碍物，提高了AGV小车的工作效率。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种AGV小车的自动运输系统，包括数据采集模块、智能运输模块以及避障模块；各个模块之间基于数字信号的方式进行信息交互；
所述数据采集模块用于采集AGV小车的位置数据和视频数据；
并将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块；
所述智能运输模块用于接收所述位置数据和所述视频数据，根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线；
所述避障模块用于接收避障信号，获取障碍物坐标，根据所述障碍物坐标获取目标偏转角；
并将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块。
本实施例中，所述数据采集模块包括红外摄像仪和定位装置；
所述红外摄像仪固定安装在AGV小车的制高点上；
所述定位装置固定安装在AGV小车的中间位置。
所述数据采集模块采集AGV小车的位置数据和视频数据，具体过程包括：
设定采集周期，所述采集周期标记为T，单位为秒；其中，T为大于0的实数；
所述定位装置每隔Ts采集一次AGV小车的位置，获取小车的位置数据；
所述红外摄像仪每隔Ts采集一次AGV小车前方H米的视频数据，所述视频数据标记为SPi；
将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块。
本实施例中，所述智能运输模块根据工厂的设计图纸建立工厂二维模型直角坐标系，具体过程包括：
运输平台获取工厂的设计图纸；其中，所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸等；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型；
根据预设规则对所述二维模型进行区域划分，获取货架区和存货区；
在所述二维模型中建立直角坐标系，标记货架区入口的位置，获取货架区的货架坐标，货架坐标标记为S架(x架，y架)；
标记存货区的位置，获取存货区坐标，存货区坐标标记为S存(x存，y存)；
需要特别注意的是，工厂大多设计为规则矩形，以工厂的一角作为坐标系的原点，工厂的长度作为坐标系的横轴，工厂的宽度作为坐标系的纵轴。
所述智能运输模块接收所述位置数据和所述视频数据，根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线，具体过程包括：
所述智能运输模块接收所述位置数据；
根据AGV小车的位置和工厂二维模型获取位置坐标，所述位置坐标标记为Ai(xi，yi)；其中，i的取值为0,1,2……n；需要进一步说明的是，A0(x0，y0)为首次采集AGV小车的位置，即AGV小车的初始位置；
所述智能运输模块根据所述位置坐标获取AGV小车的初始坐标A0(x0，y0)；
根据初始坐标和货架坐标获取AGV小车的取货路径；
AGV小车根据取货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述货架坐标获取AGV小车新的取货路径，AGV小车根据新的取货路径向前移动；
根据货架坐标和存货区坐标获取AGV小车的送货路径，
AGV小车根据送货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述存货区坐标获取AGV小车新的送货路径，AGV小车根据新的送货路径向前移动；
需要进一步说明的是，两点之间直线最短，所以取货路径即初始坐标与所述货架坐标之间的直线路径；送货路径即出口坐标与存货区坐标之间的直线路径。
本实施例中，所述避障模块包括激光雷达；
所述激光雷达安装在AGV小车的前端。
所述避障模块接收避障信号，获取障碍物坐标，根据所述障碍物坐标获取目标偏转角，具体过程包括：
所述避障模块接收避障信号后，根据所述激光雷达获取障碍物坐标；其中，所述障碍物坐标包括障碍物左坐标和障碍物右坐标；
所述障碍物左坐标标记为Z左(x左，y左)；
所述障碍物右坐标标记为Z右(x右，y右)；
设定标准偏转距离，所述标准偏转距离标记为D标，单位为m；其中，D为大于0的实数，所述标准偏转距离专业人员根据实际情况设定；
根据障碍物左坐标和标准偏转距离获取偏转左坐标，所述偏转左坐标为P左(x左-D标，y左)；
取货时，根据AGV小车的位置坐标和货架坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y驾-yi)/(x驾-xi)]；
存货时，根据AGV小车的位置坐标和存货区坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y存-yi)/(x存-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物左坐标通过反三角函数获取∠2；
∠2计算公式为：∠2＝arctan[(y左-yi)/(x左-D标-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物右坐标通过反三角函数获取∠3；
∠3计算公式为∠3＝arctan[(y右-yi)/(x右+D标-xi)]；
根据∠1和∠2获取左偏转角；
所述左偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠2-∠1；
根据∠1和∠3获取右偏转角；
所述右偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠1-∠3；
根据偏转右坐标和AGV小车的位置坐标通过现有的角度计算公式获取右偏转角；
设定偏转角阈值；
判断左偏转角和右偏转角是否超出偏转角阈值；
左偏转角和右偏转角均超出偏转角阈值，所述避障模块发送障碍物信号至叉车操作员的智能终端，叉车操作员移动障碍物，障碍物清除后，叉车操作员通过智能终端发送障碍清除信号至AGV小车，AGV小车按原路径继续前进；
左偏转角在偏转角阈值范围内，右偏转角超出偏转角阈值，选择左偏转角为目标偏转角；
右偏转角在偏转角阈值范围内，左偏转角超出偏转角阈值，选择右偏转角为目标偏转角；
左偏转角和右偏转角均在偏转角阈值范围内，选择偏转角度较小的偏转角为目标偏转角；
将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块。
本实施例中，所述智能终端包括智能手机和电脑等智能设备。
本实施例中，所述数据采集模块与所述智能运输模块通信和/或电气连接；
所述智能运输模块与所述避障模块通信和/或电气连接。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，包括数据采集模块、智能运输模块以及避障模块；各个模块之间基于数字信号的方式进行信息交互；
所述数据采集模块用于采集AGV小车的位置数据和视频数据；
并将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块；
所述智能运输模块用于接收所述位置数据和所述视频数据，根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线；
根据所述位置数据和所述视频数据获取AGV小车的前进路线，包括以下步骤：
所述智能运输模块接收所述位置数据；
根据AGV小车的位置和工厂二维模型获取位置坐标，所述位置坐标标记为Ai(xi，yi)；其中，i的取值为0,1,2……n；
所述智能运输模块根据所述位置坐标获取AGV小车的初始坐标A0(x0，y0)；
根据初始坐标和货架坐标获取AGV小车的取货路径；
AGV小车根据取货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述货架坐标获取AGV小车新的取货路径，AGV小车根据新的取货路径向前移动；
根据货架坐标和存货区坐标获取AGV小车的送货路径，
AGV小车根据送货路径向前移动时，所述智能运输模块检测视频数据内是否有障碍物出现；
无障碍物，AGV小车继续前进；
有障碍物，AGV小车停止前进，并发送避障信号至所述避障模块获取目标偏转角；
根据所述目标偏转角控制AGV小车转向，并继续沿直线移动，AGV小车移动至与障碍物平行位置时，停止移动并获取当前的位置坐标；
根据所述位置坐标和所述存货区坐标获取AGV小车新的送货路径，AGV小车根据新的送货路径向前移动；
所述避障模块用于接收避障信号，获取障碍物坐标，根据所述障碍物坐标获取目标偏转角；
所述避障模块包括激光雷达；
所述激光雷达安装在AGV小车的前端；
根据所述障碍物坐标获取目标偏转角，包括以下步骤：
所述避障模块接收避障信号后，根据所述激光雷达获取障碍物坐标；其中，所述障碍物坐标包括障碍物左坐标和障碍物右坐标；
所述障碍物左坐标标记为Z左(x左，y左)；
所述障碍物右坐标标记为Z右(x右，y右)；
设定标准偏转距离，所述标准偏转距离标记为D标，单位为m；其中，D为大于0的实数，所述标准偏转距离专业人员根据实际情况设定；
根据障碍物左坐标和标准偏转距离获取偏转左坐标，所述偏转左坐标为P左(x左-D标，y左)；
根据障碍物右坐标和标准偏转距离获取偏转右坐标，所述偏转右坐标为P右(x右+D标，y右)；
取货时，根据AGV小车的位置坐标和货架坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y驾-yi)/(x驾-xi)]；
存货时，根据AGV小车的位置坐标和存货区坐标通过反三角函数获取∠1；
∠1计算公式为：∠1＝arctan[(y存-yi)/(x存-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物左坐标通过反三角函数获取∠2；
∠2计算公式为：∠2＝arctan[(y左-yi)/(x左-D标-xi)]；
根据AGV小车的位置坐标和障碍物右坐标通过反三角函数获取∠3；
∠3计算公式为：∠3＝arctan[(y右-yi)/(x右+D标-xi)]
根据∠1和∠2获取左偏转角；
所述左偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠2-∠1；
根据∠1和∠3获取右偏转角；
所述右偏转角的计算公式为：左偏转角＝∠1-∠3；
设定偏转角阈值；
判断左偏转角和右偏转角是否超出偏转角阈值；
左偏转角和右偏转角均超出偏转角阈值，所述避障模块发送障碍物信号至叉车操作员的智能终端，叉车操作员移动障碍物，障碍物清除后，叉车操作员通过智能终端发送障碍清除信号至AGV小车，AGV小车按原路径继续前进；
左偏转角在偏转角阈值范围内，右偏转角超出偏转角阈值，选择左偏转角为目标偏转角；
右偏转角在偏转角阈值范围内，左偏转角超出偏转角阈值，选择右偏转角为目标偏转角；
左偏转角和右偏转角均在偏转角阈值范围内，选择偏转角度较小的偏转角为目标偏转角；
将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块；
并将所述目标偏转角发送至所述智能运输模块。
2.根据权利要求1所述的一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，所述数据采集模块包括红外摄像仪和定位装置；
所述红外摄像仪固定安装在AGV小车的制高点上；
所述定位装置固定安装在AGV小车的中间位置。
3.根据权利要求2所述的一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，所述数据采集模块采集AGV小车的位置数据和视频数据，具体过程包括：
设定采集周期，所述采集周期标记为T，单位为秒；其中，T为大于0的实数；
所述定位装置每隔Ts采集一次AGV小车的位置，获取小车的位置数据；
所述红外摄像仪每隔Ts采集一次AGV小车前方H米的视频数据，所述视频数据标记为SPi；
将所述位置数据和所述视频数据发送至所述智能运输模块。
4.根据权利要求3所述的一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，本实施例中，所述智能运输模块根据工厂的设计图纸建立工厂二维模型直角坐标系，具体过程包括：
运输平台获取工厂的设计图纸；其中，所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型；
根据预设规则对所述二维模型进行区域划分，获取货架区和存货区；
在所述二维模型中建立直角坐标系，标记货架区入口的位置，获取货架区的货架坐标，货架坐标标记为S架(x架，y架)；
标记存货区的位置，获取存货区坐标，存货区坐标标记为S存(x存，y存)。
5.根据权利要求4所述的一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，所述智能终端包括智能手机和电脑。
6.根据权利要求5所述的一种AGV小车的自动运输系统，其特征在于，所述数据采集模块与所述智能运输模块通信和/或电气连接；
所述智能运输模块与所述避障模块通信和/或电气连接。
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