CN208283804U - 基于里程计和二维码的agv小车定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，包括上位机、AGV小车及无线通讯模块。AGV小车包括控制器、驱动模块、传感器、里程计模块及无线通讯模块。传感器包括二维码采集器；驱动模块包括伺服器、驱动装置及编码器；驱动装置，与AGV小车的车轮连接；编码器与驱动装置、里程计模块电连接；里程计模块，根据移动增量计算小车的当前坐标和方位角；控制器，根据二维码采集器反馈的采集结果以及里程计模块反馈的计算结果确定AGV小车的定位信息；通过无线网络与上位机实现数据交互。本实用新型将二维码定位和里程计定位合二为一，既能够解决二维码单一定位的局限性，也能够解决里程计定位带来的累计误差等缺陷。

Description

基于里程计和二维码的AGV小车定位系统

技术领域

本实用新型涉及移动机器人定位技术领域，具体而言涉及基于里程计和二维码的AGV小车定位系统。

背景技术

自动导向小车(Automated Guided Vehicle,AGV)是移动机器人的一种，是现代制造业中的重要设备，主要用来搬运物品。目前自动导向小车(Automated Guided Vehicle,AGV)的定位方式比较单一。比如，基于二维码进行定位是通过读取二维码的标签值对小车进行定位，但是只能获取二维码上方的坐标值，精度不高，并且如果没有辅助传感器设备，实时定位不具备可操作性；基于里程计进行定位，是差分式双轮驱动AGV常用的一种定位方式，原理是通过对左右轮行驶里程进行积分，对小车进行定位，但是这种定位方式存在累计误差；基于激光扫扫描定位，通过激光传感器扫描周围的轮廓，与给定地图进行匹配，从而得到当前坐标值，定位精度高，但是技术难度复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，将二维码定位和里程计定位合二为一，既能够解决二维码单一定位的局限性，也能够解决里程计定位带来的累计误差等缺陷，定位精度高、成本较低。

为达成上述目的，本实用新型提出一种基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，所述AGV小车包括车身和车轮，该AGV小车定位系统包括上位机、AGV小车及无线通讯模块，所述AGV小车包括控制器、驱动模块、传感器及里程计模块，其中：

所述传感器包括二维码采集器，所述二维码采集器设置在AGV小车车身底部，与控制器电连接，用于采集AGV小车行走路径上的二维码的二维码信息并反馈至控制器；

所述驱动模块包括伺服器、驱动装置及编码器；

所述伺服器，分别与所述控制器、驱动装置电连接，被设置成根据控制器发送的指令控制驱动装置的移动；

所述驱动装置，与AGV小车的车轮连接，被设置成受伺服器控制、驱动AGV小车的车轮移动；

所述编码器，分别与驱动装置、里程计模块电连接，被设置成采集驱动装置的移动增量并发送至里程计模块；

所述里程计模块，被设置成根据驱动装置的移动增量计算小车的当前坐标和方位角并发送至控制器；

所述控制器，与所述无线通讯模块电连接，被设置成根据二维码采集器反馈的采集结果以及里程计模块反馈的计算结果确定AGV小车的定位信息；并且通过无线网络与所述上位机实现数据交互。

进一步的实施例中，所述驱动装置为电机。

进一步的实施例中，所述AGV小车还包括一安全保护模块，

所述安全保护模块包括安装在AGV小车车身前部的激光传感器和安装在AGV小车车身前部、后部边缘处的防撞条。

进一步的实施例中，所述防撞条为橡胶材质件。

进一步的实施例中，所述AGV小车还包括一电源模块，

所述电源模块包括用于为AGV小车的电控元件供电的电池、DCDC稳压模块和电池状态监测模块，

所述电池与DCDC稳压模块连接；

所述DCDC稳压模块与电池状态监测模块连接；

所述电池状态监测模块与控制器电连接，被设置成实时监测电池的电量、电压并反馈至控制器。

进一步的实施例中，所述上位机包括CPU 和、与CPU电连接的输入设备，所述CPU被设置成响应于输入设备的输入通过无线网络发送指令至AGV小车的控制器。

进一步的实施例中，所述上位机还具有一与CPU电连接的显示设备，被设置成实时显示AGV小车的控制器反馈的AGV小车定位信息。

进一步的实施例中，所述二维码信息包括二维码的标签值、AGV小车与二维码之间的相对偏移距离和相对偏转角。

由以上本实用新型的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，将二维码定位和里程计定位合二为一，既能够解决二维码单一定位的局限性，与纯二维码定位方案相比，本实用新型提出的定位方案可以获取小车任意位置的坐标，而不仅仅是二维码上方，大大扩充了AGV小车的应用场景；也能够解决里程计定位带来的累计误差等缺陷，提高了AGV小车的定位精度且成本低廉。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统的结构示意图。

图2是本实用新型的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统的电源模块的结构示意图。

图3是本实用新型的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统的安全保护模块的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1、图3，该基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，包括安装有windows系统的上位机、AGV小车及无线通讯模块3。无线通讯模块3为无线路由器，安装在上位机和AGV小车之间，用于实现上位机与AGV小车之间的无线局域网络通讯。上位机安装在远端监控中心内，能够对AGV小车的运行状态和数据进行实时监控。在本实施例中，上位机为ARM工控机，安装debian操作系统，配有RS232通讯口和无线通讯口。

AGV小车包括车身、车轮、控制器9、驱动模块7、传感器4及里程计模块8。其中车身和车轮是本领域所熟知的技术，根据本发明的公开可以使用现有的，或者未来开发的任何适当的结构。

传感器4包括二维码采集器。二维码采集器设置在AGV小车车身底部，与控制器9电连接，用于采集AGV小车行走路径上的二维码的二维码信息（二维码的标签值以及小车相对二维码的偏移距离和偏转角）并反馈至控制器9。当然,传感器4也可以采用RFID传感器4和二维码采集器的结合，这样采集的数据信息更全面。控制器9将二维码信息通过无线通讯模块3发送至远端的上位机，如此，上位机能够实时监控AGV小车的二维码信息。

驱动模块7包括伺服器7-1、驱动装置7-2及编码器7-3。伺服器7-1，分别与控制器9、驱动装置7-2电连接，用于根据控制器9发送的指令控制驱动装置7-2的移动。驱动装置7-2，与AGV小车的车轮连接，用于受伺服器7-1控制、驱动AGV小车的车轮移动（直行、后退、左转弯、右转弯等）。

编码器7-3，分别与驱动装置7-2、里程计模块8电连接，用于采集驱动装置7-2的移动增量并发送至里程计模块8。

里程计模块8，用于根据驱动装置7-2的移动增量计算小车的当前坐标和方位角并发送至控制器9。

控制器9，与无线通讯模块3电连接，被设置成根据二维码采集器反馈的采集结果以及里程计模块8反馈的计算结果确定AGV小车的定位信息；并且通过无线网络与上位机实现数据交互。

应当理解的是，前述的控制器9、上位机及二维码采集器是本领域所熟知的技术，根据本发明的公开可以使用现有的，或者未来开发的任何适当的结构。

该定位系统的工作原理为：上位机向AGV小车的控制器9发送移动指令，控制器9将收到指令（比如速度）发给伺服器7-1；伺服器7-1将速度转为车轮的速度值并下发给驱动装置7-2，驱动装置7-2驱动车轮移动，同时，编码器7-3采集驱动装置7-2的移动增量并发送至里程计模块8，里程计模块8根据驱动装置7-2的移动增量计算小车的当前坐标和方位角（这里所指的计算，采用现有技术中的轮式机器人运动学模型算法）并发送至控制器9；同时，控制器9根据二维码采集器反馈的采集结果（前述的二维码信息，即实际坐标），实时校准AGV小车当前的方位角和坐标值，确定其为AGV小车的定位信息，最后将当前的AGV小车的定位信息（坐标值和方位角）反馈到上位机的状态监测软件，上位机实时监控AGV小车的运行状态和数据。如此，将二维码定位和里程计定位合二为一，既能够解决二维码单一定位的局限性，与纯二维码定位方案相比，本实用新型提出的定位方案可以获取小车任意位置的坐标，而不仅仅是二维码上方，大大扩充了AGV小车的应用场景；也能够解决里程计定位带来的累计误差等缺陷，提高了AGV小车的定位精度且成本低廉。

优选地，驱动装置7-2为电机。

在某些优选的实施例中，如图1所示，AGV小车还包括一安全保护模块6，安全保护模块6包括安装在AGV小车车身前部的激光传感器4和安装在AGV小车车身前部、后部边缘处的防撞条，激光传感器4与控制器9电连接。如此，AGV小车在前进过程中，激光传感器4能够提前监测AGV小车与前方障碍物的距离并反馈至控制器9，控制器9根据监测到的距离做出减速或者刹车的指令逐级下发至驱动装置7-2，进而控制AGV小车的运行状态。比如，在AGV小车移动的过程中，防撞条触碰到障碍物会紧急刹车。这样，能够提高AGV小车运行的安全性能。应当理解的是，前述的激光传感器4是本领域所熟知的技术，根据本发明的公开可以使用现有的，或者未来开发的任何适当的结构。

优选地，防撞条为橡胶材质件。

在某些优选的实施例中，如图1和图2所示，AGV小车还包括一电源模块5。电源模块5包括用于为AGV小车的电控元件供电的电池5-1、DCDC稳压模块5-2和电池状态监测模块5-3。电池5-1与DCDC稳压模块5-2连接。DCDC稳压模块5-2与电池状态监测模块5-3连接。电池状态监测模块5-3与控制器9电连接，被设置成实时监测电池5-1的电量、电压并反馈至控制器9，控制器9再将电池5-1的电量、电压等信息发送至上位机，这样，上位机端的监控人员能够根据电池5-1的电量、电流、电压进行实时监控，及时充电，发生故障时及时维修、处理。在本实施例中，电池5-1的电压为48V、容量为25AH；DCDC模块，用于将48V电压转换为常用的12V和5V；电池5-1状态监测，用于获取电池5-1的实时电压、电流、剩余电量。应当理解的是，前述的电池5-1、DCDC稳压模块5-2及电池状态监测模块5-3分别是本领域所熟知的技术，根据本发明的公开可以使用现有的，或者未来开发的任何适当的结构。

在某些优选的实施例中，如图1所示，上位机包括CPU2 和、与CPU2电连接的输入设备1，CPU2响应于输入设备1的输入通过无线网络发送指令至AGV小车的控制器9。如此，用户也能够通过输入设备1向AGV小车发送指令控制AGV小车的运行状态。在本实施例中，输入设备1为上、下、左、右四个方向键，用于向小车下发前进、后退、左转、右转等运动指令。当然，输入设备1也可以是键盘、语音输入装置或者触摸屏等输入设备1，本领域所属的技术人员可以根据实际情况和需求进行选择。

在一些优选的实施例中，如图1所示，上位机还具有一与CPU2电连接的显示设备10，被设置成实时显示AGV小车的控制器9反馈的AGV小车定位信息和电池5-1的电量、电流、电压情况。在本实施例中，显示设备10为LED显示屏。

优选地，二维码信息包括二维码的标签值、AGV小车与二维码之间的相对偏移距离和相对偏转角。

从而，本实用新型提出基于里程计和二维码的AGV小车定位系统能将二维码定位和里程计定位合二为一，既能够解决二维码单一定位的局限性，与纯二维码定位方案相比，本实用新型提出的定位方案可以获取小车任意位置的坐标，而不仅仅是二维码上方，大大扩充了AGV小车的应用场景；也能够解决里程计定位带来的累计误差等缺陷，提高了AGV小车的定位精度且成本低廉。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，所述AGV小车包括车身和车轮，其特征在于，包括上位机、AGV小车及无线通讯模块，所述AGV小车包括控制器、驱动模块、传感器及里程计模块，其中：

所述传感器包括二维码采集器，所述二维码采集器设置在AGV小车车身底部，与控制器电连接，用于采集AGV小车行走路径上的二维码的二维码信息并反馈至控制器；

所述驱动模块包括伺服器、驱动装置及编码器；

所述伺服器，分别与所述控制器、驱动装置电连接，被设置成根据控制器发送的指令控制驱动装置的移动；

所述驱动装置，与AGV小车的车轮连接，被设置成受伺服器控制、驱动AGV小车的车轮移动；

所述编码器，分别与驱动装置、里程计模块电连接，被设置成采集驱动装置的移动增量并发送至里程计模块；

所述里程计模块，被设置成根据驱动装置的移动增量计算小车的当前坐标和方位角并发送至控制器；

所述控制器，与所述无线通讯模块电连接，被设置成根据二维码采集器反馈的采集结果以及里程计模块反馈的计算结果确定AGV小车的定位信息；并且通过无线网络与所述上位机实现数据交互。

2.根据权利要求1所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述驱动装置为电机。

3.根据权利要求1所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述AGV小车还包括一安全保护模块，

所述安全保护模块包括安装在AGV小车车身前部的激光传感器和安装在AGV小车车身前部、后部边缘处的防撞条，所述激光传感器与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述防撞条为橡胶材质件。

5.根据权利要求1所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述AGV小车还包括一电源模块，

所述电源模块包括用于为AGV小车的电控元件供电的电池、DCDC稳压模块和电池状态监测模块，

所述电池与DCDC稳压模块连接；

所述DCDC稳压模块与电池状态监测模块连接；

所述电池状态监测模块与控制器电连接，被设置成实时监测电池的电量、电压并反馈至控制器。

6.根据权利要求1所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述上位机包括CPU 和、与CPU电连接的输入设备，所述CPU被设置成响应于输入设备的输入通过无线网络发送指令至AGV小车的控制器。

7.根据权利要求6所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述上位机还具有一与CPU电连接的显示设备，被设置成实时显示AGV小车的控制器反馈的AGV小车定位信息。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于里程计和二维码的AGV小车定位系统，其特征在于，所述二维码信息包括二维码的标签值、AGV小车与二维码之间的相对偏移距离和相对偏转角。