CN205333083U - 基于激光导航的agv小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于激光导航的AGV小车，可解决现有激光导航自动行走搬运控制系统控制的灵活性较差、控制精度低、安全性差、成本高的技术问题；包括车体和货叉，货叉上设置有探货传感器，车体上设置有防碰光电传感器、安全激光扫描器、激光导航仪、电机和控制模块，所述控制模块包括工控机、AGV主控制板、编码器和驱动器，所述探货传感器、防碰光电传感器、安全激光扫描器、激光导航仪、工控机、编码器和驱动器分别与AGV主控板连接，所述电机连接驱动器；本实用新型控制精度和灵活性高，更稳当可靠。

Description

基于激光导航的AGV小车

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种基于激光导航的AGV小车。

背景技术

AGV是(AutomatedGuidedVehicle)的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它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，AGV属于轮式移动机器人(WMR―WheeledMobileRobot)的范畴,通俗点讲AGV是一种无人驾驶，自动化搬运的车辆。近几年随着自动搬运技术的发展，以及自动搬运小车在各行业应用的深入和拓宽，对搬运小车的灵活性和控制的精确性提出越来越高的要求，同时也对AGV运动控制技术的灵活性，精确性和系统的稳定性也提出了越来越高的要求。

现有的AGV的导航技术有多种，如磁导航，激光导航等，但是如上所述的各种控制技术在实际的应用当中都存在一定的问题，如磁导航AGV控制系统对于小车行走的路线有一定约束，小车必须随着磁道行走，灵活性不高，且磁导航小车铺设的磁道时间长了容易顺坏，影响小车运行的可靠性和停位精度。总体来说现有的激光导航控制技术比较复杂，成本较高且控制精度低，导致小车行走精度不高，取货时对货物摆放位置要求较高，在多辆小车搬运货物调度较复杂，小车运行时安全性不高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于激光导航的AGV小车，可解决现有激光导航自动行走搬运控制系统控制的灵活性较差、控制精度低、安全性差、成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：基于激光导航的AGV小车，包括车体和货叉，货叉上设置有探货传感器，车体上设置有防碰光电传感器、安全激光扫描器、激光导航仪、电机和控制模块，所述控制模块包括工控机、AGV主控制板、编码器和驱动器，所述探货传感器、防碰光电传感器、安全激光扫描器、激光导航仪、工控机、编码器和驱动器分别与AGV主控板连接，所述电机连接驱动器，其中，

所述探货传感器安放在货叉的前端，用来探测货物的精确位置；

防碰光电传感器用于获取货叉叉取货物时货物离挡板之间的距离信息，避免货物直接撞到挡板上；

所述激光导航仪安放在车体的最高位置，用来定位车体的位置和姿态，为小车的行走导航；

所述安全激光扫描器安放在小车运行的前端，用来在小车运行过程中检测障碍物；

所述工控机用于设定小车的运行轨迹；

所述编码器用于获取小车行走的路程信息和弯道行驶时小车的转向信息，从而对小车的行走形成一个闭环控制；

所述AGV主控制板根据收到的小车运行信息和各传感器获得的开关量信息，驱动小车上的电机从而控制小车行走，同时控制小车上各种指示灯信号和搬货过程中货叉的升降。

进一步的，还包括远程控制平台，所述远程控制平台通过在车体上设置无线发送接收模块向小车发送调度信息，无线接收模块与AGV主控制板8通讯。

进一步的，还包括电位器，所述电机包括转向电机和行走电机，AGV主控制板通过两路CAN总线分别控制转向电机和行走电机，所述电位器设置在转向电机上，电位器与AGV主控制板通讯，电位器获取电机的转动角度信息发送给AGV主控制板。

进一步的，还包括手动自动切换控制按钮，手动自动切换控制按钮与AGV控制板通讯，AGV主控制板接收到手动自动切换控制按钮发来的控制信号，选择将小车的行走控制权给AGV主控制板还是小车手动控制设备，当切换到手动模式时，通过无线控制手柄控制小车的行驶。

进一步的，还包括电池电量检测模块，电池电量检测模块设置在车体上，与AGV主控制板连接，AGV主控制板通过电池电量检测模块读取电池电量，如果小车电量不足，自行前往充电桩充电。

本实用新型的有益效果：

1，通过精心设计小车的控制板块，集小车的控制、运动于一体，不仅降低了成本，同时对小车的控制更加灵活精准，实时性也能够得到保证。

2，设置了远程控制平台，可实现远程调度和控制，提高了安全和灵活性。

3，设置了电位器，提高了控制精度和灵活性。

4，设置手动和自动切换模块，更方便，实用。

5，设置电池电量检测模块，能控制小车自行检测电池并自主充电，更稳当可靠。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图；

图2是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例公开的一种基于激光导航的AGV小车，基于激光导航的AGV小车，包括车体1和货叉2，货叉2上设置有探货传感器3，车体1上设置有防碰光电传感器4、安全激光扫描器5、激光导航仪6、电机和控制模块，所述控制模块包括工控机7、AGV主控制板8、编码器和驱动器，所述探货传感器3、防碰光电传感器4、安全激光扫描器5、激光导航仪6、工控机7、编码器和驱动器分别与AGV主控板8连接，所述电机包括行走电机11和转向电机12，行走电机11和转向电机12分别通过驱动器一17和驱动器二18与AGV主控制板8连接，AGV主控制板8通过两路CAN总线分别控制行走电机11和转向电机12，还包括电位器10，所述电位器10设置在转向电机12上，电位器10与AGV主控制板8通讯，电位器获取电机的转动角度信息发送给AGV主控制板，其中，

所述探货传感器3安放在货叉2的前端，用来探测货物的精确位置，并将位置信息发给AGV主控板8，为叉车取货做好准备；

防碰光电传感器4用于获取货叉2叉取货物时货物离挡板之间的距离信息，并将探测的数据发给AGV主控板8，避免货物直接撞到挡板上，同时防止叉车在取货的过程中货物与货叉挡板相挤压；

所述激光导航仪6安放在车体1的最高位置，小车周边布置有反光贴膜，激光导航仪6通过贴膜上反射回来的光信息用来定位车体1的位置和姿态；

所述安全激光扫描器5安放在小车运行的前端，用来在小车运行过程中检测障碍物；

所述工控机7，带触摸屏输入，用于设定小车的运行轨迹，具体为设定小车取货的位置、获取搬运的目的地，搬取货物的码放方式的人机交互界面，即可通过工控机7来规划小车取货和搬运目的地站点规划，即设定小车的运动路线，并且下发小车搬运货物的任务。

所述编码器包括编码器一15和编码器二16，编码器一15和编码器二16分别设置在行走电机11和转向电机12，当电机转动带动小车行走时，也带动编码器转动，编码器一15用于获取小车行走的路程信息，编码器二16用于获取小车弯道行驶时小车的转向信息，并分别反馈给AGV主控板8，AGV主控板8通过读取编码器的信息计算小车行走的路径和小车转向时转动的角度，从而对小车的行走形成一个闭环控制；即所述编码器用于获取小车行走路程和转轮转动的角度，然后将这些数据反馈给AGV主控板8，在小车行驶过程中不断修正小车行走轨迹，使小车按照既定的规划路线行走，提高小车行走控制精度。

所述AGV主控制板8获取到的小车运行轨迹信息、小车的姿态信息、及各传感器获取的外部环境信息后，通过CAN总线驱动小车上的电机从而控制小车按照设定路线行走并搬运货物，所述AGV主控制板8通过CAN总线驱动行走电机11行走的过程中(小车转向时需要驱动转向电机12)不断检测编码器的值，对比读取到的编码器值与设定值之间的关系，调整小车的行走速度和行走、停位精度；即所述AGV主控板8通设置各类接口，获取小车的位置和姿态信息，外部环境信息，货物托盘的具体位置信息，取货卸货站点信息，小车行走路线信息，配合编码器采集到的信息，通过CAN总线驱动电机行走，完成取货卸货功能。

还包括远程控制平台，所述远程控制平台通过在车体1上设置无线发送接收模块9向小车发送调度信息，无线发送接收模块9通过网口与AGV控制板8连接，无线发送接收模块9接收远程的调度信息，当多辆小车同时运行的时候，控制多量小车之间的配合协作，无线发送接收模块9通过交换机将远程调度信息发送给AGV主控制板8。

所述AGV主控制板8包含以太网接口、两个CAN总线接口数字输入接口，数字输出接口，AGV主控制板8通过以太网接口接收工控机7和无线发送接收模块9发送的小车运行轨迹规划和小车之间的调度策略，然后通过CAN总线控制电机行走，小车的行走轨迹使用激光导航仪6导航，激光导航仪6时刻将小车的位置信息通过以太网口传给AGV控制板8，根据小车的当前位置不断修正小车实际行走轨迹，使小车按照既定的规划路线行走。

AGV主控制板8通过以太网口与交换机连接，同时交换机与激光导航仪6，工控机7，无线发送接收模块9连接，通过以太网协议AGV主控制板8可以和远程控制平台、工控机7通讯，同时AGV主控制板8通过CAN总线控制行走电机11和转向电机12，转向电机12和行走电机11分别作为CAN总线上的两个节点，CAN总线的最高传输速率为1Mbps,能够满足小车运动控制中的实时性要求，AGV主控制板上的数字量输入接口和数字量输出接口分别用于接收各传感器信息输入和控制信息输出。

还包括手动自动切换控制按钮13，手动自动切换控制按钮13与AGV控制板9通讯，AGV主控制板8接收到手动自动切换控制按钮13发来的控制信号，选择将小车的行走控制权给AGV主控制板8还是小车手动控制设备，当切换到手动模式时，通过无线控制手柄控制小车的行驶；所述小车手动与自动切换模式是指在特殊情况下，通过手动自动切换控制按钮13可以切换到手动模式，手动操做小车行驶，当主控板检测到小车切换到手动模式后，将小车的控制权交给无线控制手柄，通过无线控制手柄控制小车的行走和货物搬运，手动模式和自动模式只能有一种处于当前工作状态。

还包括电池电量检测模块14，电池电量检测模块14设置在车体1上，与AGV主控制板8连接，AGV主控制板8通过电池电量检测模块14读取电池电量，如果小车电量不足，自行前往充电桩充电；所述小车电量自检测功能，是指AGV主控制板8通过电池电量检测模块14检测电池的电量，如果小车电量不足，控制小车自行前往充电处充电。

综上可知，AGV主控制板8根据得到的小车运行信息，驱动小车上的电机控制小车行走；小车行走的路程通过编码器获取，由于编码器的精度很高，所以小车行走的路程可以精准控制，为了提高小车在复杂路径下行走的精度如弯道行走，在小车的转向电机处加上一个电位器10，获取小车弯道行驶过程中转动的角度，并通过该转动角度信息实时调节小车的转向电机12，从而在弯道的时候小车可以顺畅平滑的运行。

为了提高小车在运行过程中的安全性，在小车前头安放一个安全激光扫描仪5，当小车运行周边1M范围内有障碍物时，小车减速慢行，若小车离障碍物距离小于30CM时，小车停止运行，同时AGV主控制板8发出一报警信号；小车搬运货物的过程中，首先要精确的找到货物，当小车找到搬运点的时候，AGV主控制板8发出一数字信号控制小车货叉搬运货物。

AGV小车用镍氢电池为系统供电，镍氢电池电压为24V，电机和电机驱动器使用24V电压供电；AGV主控制板8上用到的各小电源3.3V，5V，通过24V电压转换得到；AGV主控制板8对输入AGV主控制板8和输出AGV主控制板8的数字量采用光耦隔离，避免外部电源对AGV主控制板8内部小电源的干扰，提高主控单板的稳定性。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.基于激光导航的AGV小车，包括车体(1)和货叉(2)，货叉(2)上设置有探货传感器(3)，车体(1)上设置有防碰光电传感器(4)、安全激光扫描器(5)、激光导航仪(6)、电机和控制模块，其特征在于：所述控制模块包括工控机(7)、AGV主控制板(8)、编码器和驱动器，所述探货传感器(3)、防碰光电传感器(4)、安全激光扫描器(5)、激光导航仪(6)、工控机(7)、编码器和驱动器分别与AGV主控板(8)连接，所述电机连接驱动器，其中，

所述探货传感器(3)安放在货叉(2)的前端；

所述激光导航仪(6)安放在车体(1)的最高位置；

所述安全激光扫描器(5)安放在小车运行的前端。

2.根据权利要求1所述基于激光导航的AGV小车，其特征在于：还包括远程控制平台，车体(1)上设置无线发送接收模块(9)，无线接收模块(9)分别与远程控制平台和AGV主控制板(8)通讯。

3.根据权利要求1或2所述基于激光导航的AGV小车，其特征在于：还包括电位器(10)，所述电机包括行走电机(11)和转向电机(12)，AGV主控制板(8)通过两路CAN总线分别控制行走电机(11)和转向电机(12)，所述电位器(10)设置在转向电机(12)上，电位器(10)与AGV主控制板(8)通讯。

4.根据权利要求3所述的激光导航AGV控制系统，其特征在于：还包括手动自动切换控制按钮(13)，手动自动切换控制按钮(13)与AGV控制板(8)通讯。

5.根据权利要求4所述的激光导航AGV控制系统，其特征在于：还包括电池电量检测模块(14)，电池电量检测模块(14)设置在车体(1)上，与AGV主控制板(8)连接。