CN207037462U - 基于ros的agv小车嵌入式控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，包括有ARM主控单元，ARM主控单元分别连接GPS模块、激光传感器、视觉传感器、人机交互模块以及AGV小车的电机驱动器、光电编码器；且在ARM主控单元内的嵌入式板卡中设置ROS机器人操作系统。本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，将ROS与传统AGV小车结合，能实现AGV小车的自主定位、自主导航以及自主路径规划。

Description

基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统

技术领域

本实用新型属于控制系统技术领域，具体涉及一种基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicles)又称无人搬运车，依靠光电编码器和电机驱动器完成行驶，其显著特点是无人驾驶。AGV装备有自动导向系统，能保障系统在不需要人工引航的情况下也能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从发明至今已经有50年的历史，随着应用领域的扩展，其种类和形式具体如下：

(1)电磁感应引导式AGV：一般是在地面上，沿预先设定的行驶路径埋设电线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器，接收的电磁信号的强度差异可反映AGV偏离路径的程度，AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向；

(2)激光引导式AGV：该种AGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性反射板的激光定位标志，车载计算机根据发射与反射回的激光束计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位；依据同样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射器或超声波发射器，则激光引导式AGV可变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV；

(3)视觉引导式AGV：AGV上装有CCD摄像机和传感器，摄像机动态获取车辆周围环境图像并与车载计算机中设置的环境图像数据库进行比较，从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策。

AGV是指装有电磁或光学等自动导引系统，依靠光电编码器和电机驱动器，按照指定的或固定路径行驶的，并且具有保护装置以及运输功能的运输小车。大多数AGV主要的引导方式包括：电磁感应引导式、激光引导式、视觉引导式等。电磁感应引导利用低频引导电缆形成的电磁场及电磁传感装置引导无人搬运车的运行；激光引导利用激光扫描器识别设置在其活动范围内的若干个定位标志来确定其坐标位置，引导AGV运行；视觉引导是在AGV小车的前端装有CCD摄像机和传感器，通过图像采集卡将采集到的信息转化为能够被识别的信号。但上述的AGV小车均需要预定的路线或需要内置地图，不能自主感知环境和主动适应变化的环境，很容易导致运输任务的失败。针对这一问题，将ROS与传统AGV小车结合，就能实现AGV小车的自主定位、自主导航以及自主路径规划。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，将ROS与传统AGV小车结合，能实现AGV小车的自主定位、自主导航以及自主路径规划。

本实用新型所采用的技术方案是，基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，包括有ARM主控单元，ARM主控单元分别连接GPS模块、激光传感器、视觉传感器、人机交互模块以及AGV小车的电机驱动器和光电编码器；且在ARM主控单元内的嵌入式板卡中设置ROS机器人操作系统。

本实用新型的特点还在于：

ARM主控单元内的芯片型号为IMX6Q。

激光传感器采用NAV350-3232激光扫描仪。

视觉传感器采用CCD图像传感器。

人机交互模块为触摸式显示屏。

本实用新型的有益效果在于：

(1)将本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统应用于传统AGV小车上，就能将依靠预定路径或环境地图行驶的AGV小车升级成为具有自主定位、自主导航及自主路径规划功能的先进AGV。

(2)本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，将ROS系统提供的功能包移植到ARM中，能简化开发者的工作，可靠性也会更高。

(3)在本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统中，人机交互模块发送用户指令以及实时显示AGV小车的运行状态与环境信息，能更直观的体现运行状况。

附图说明

图1是本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统的结构示意图。

图中，1.GPS模块，2.激光传感器，3.视觉传感器，4.ARM主控单元，5.人机交互模块，6.电机驱动器，7.光电编码器，8.AGV小车。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，如图1所示，包括有ARM主控单元4，ARM主控单元4分别连接GPS模块1、激光传感器2、视觉传感器3、人机交互模块5以及AGV小车8的电机驱动器6和光电编码器7；且在ARM主控单元4内的嵌入式板卡中设置ROS机器人操作系统，运用ROS机器人操作系统中的功能包实现AGV小车的地图创建、路径规划及自主导航的功能。

由激光传感器2或视觉传感器3将采集到的环境信息传送到ARM主控单元4中，ARM主控单元4中移植的建图功能包应用该环境信息完成地图创建，ARM主控单元4创建的实时地图经人机交互模块5显示；AGV小车8自带的光电编码器7的信号与GPS模块1采集的信号经ARM主控单元4中的定位功能包合成，实现AGV小车8在地图中的自身定位功能，并经人机交互模块5显示；同时，ARM主控单元4的路径规划功能包应用上述环境信息与定位信息进行路径规划，规划的路径由人机交互模块5显示；ARM主控单元4的导航功能包应用GPS模块1、激光传感器2或视觉传感器3的信息，计算出AGV小车8的线速度和角速度，传送给与ARM主控单元4连接的电机驱动器模块6，驱动AGV小车8以预定速度行驶。

ARM主控单元4采用飞思卡尔IMX6Q作为主处理器，其内部的操作系统为Ubuntu系统和ROS。

ARM主控单元4为中央处理器，ARM主控单元4中移植了具有多个功能包的ROS机器人操作系统，包括的功能包有：建图功能包、定位功能包、路径规划功能包及导航功能包。

ROS机器人操作系统支持C++、Python、Octave等多种语言。

激光传感器2采用NAV350-3232激光扫描仪，采集AGV小车8周围的障碍物距离激光扫描仪的3D距离，具有较高的3D分辨率和强大的计算能力。

视觉传感器3采用CCD图像传感器，具有较强的抗电磁干扰能力与较强的色彩真实度。

人机交互模块5为触摸式显示屏，用于实时监控显示AGV小车8的位置和运行状态，用户也可通过触屏的方式发送指令。

本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统应用飞思卡尔半导体公司的IMX6Q芯片作为主处理器，将斯坦福大学人工智能实验室与机器人技术公司合作研发的机器人操作系统ROS中的单独设计的功能包移植到IMX6Q芯片中，底层操作系统为Ubuntu系统和ROS。

本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统缩减了硬件规模，尤其是减轻了移动机器人技术中复杂的多任务编程的困难。配备本实用新型基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，传统的AGV小车8即能具有自主感知环境和主动适应环境变化的能力，智能性得到全面升级。

Claims (5)

1.基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，其特征在于，包括有ARM主控单元(4)，所述ARM主控单元(4)分别连接GPS模块(1)、激光传感器(2)、视觉传感器(3)、人机交互模块(5)以及AGV小车(8)的电机驱动器(6)、光电编码器(7)；且在所述ARM主控单元(4)内的嵌入式板卡中设置ROS机器人操作系统。

2.根据权利要求1所述的基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，其特征在于，所述ARM主控单元(4)内的芯片型号为IMX6Q。

3.根据权利要求1所述的基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，其特征在于，所述激光传感器(2)采用NAV350-3232激光扫描仪。

4.根据权利要求1所述的基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，其特征在于，所述视觉传感器(3)采用CCD图像传感器。

5.根据权利要求1所述的基于ROS的AGV小车嵌入式控制系统，其特征在于，所述人机交互模块(5)为触摸式显示屏。