CN214360152U - 一种amr及agv叉车安全避障系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种AMR及AGV叉车安全避障系统，用于AMR或AGV叉车安全避障，包括叉车车体、叉车车载控制系统、全车安全避障系统、叉车本车通讯系统、控制信号无缝智慧链接系统、叉车上位通讯系统；所述叉车车载控制系统设于所述叉车车体上，通过所述控制信号无缝智慧链接系统控制所述叉车车体执行作业指令；所述叉车车载控制系统、全车安全避障系统之间通过叉车本车通讯系统进行通信；所述全车安全避障系统包括安全激光雷达、安全防撞条、安全防撞基站、3D深度相机及碰撞传感器。本实用新型能够实现AGV&AMR叉车安全避障，保证叉车行驶安全。

Description

一种AMR及AGV叉车安全避障系统

技术领域

本实用新型属于AGV&AMR技术领域，尤其涉及一种AGV&AMR叉车安全避障系统。

背景技术

现有AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV)、AMR（Autonomous mobilerobots，简称AMR）全车安全避障系统 ，具有如下技术缺陷：

1）传统安全避障措施手段单一或措施松散（采用安全激光雷达、防撞条、接触开关），存在安全盲区，不能全方位保证叉车的行驶安全；

2）对于行驶路径上的动态或盲区内障碍无法识别，尤其在叉车沿叉齿方向行驶时，易造成安全事故；

3）传统措施仅能进行被动避障，无法进行主动安全避障；

4）传统措施不能进行全方位立体避障，或对于特殊几何图形障碍物无法识别或失效，如：低高度斜立面物体，若通过传统方式，一般激光雷达高度高于低高度斜立面物体，激光雷达识别不到，若是车体安全防撞条撞到此物，因是斜立面物体，安全防撞条两极不能接通，造成安全防撞条也不能识别，但车已撞到，造成安全事故；

5）安全措施少，极易造成全车安全措施全部失效，产生安全事故；

6）采购用传统安全措施，无法对AGV及AMR叉车或人、机融合，多机融合应用采用全局性、系统性安全策略；

7）采用传统安全措施达到本实用新型大部分功能，成本将直线上升，性价比差；

8）传统安全措施对障碍物的尺寸大小及相对于叉车位置不能实时动态判断，造成AGV及AMR叉车只能停车等待或无法采取最优的行走策略（比如如何绕开还是直接通过）；

9）动态进入车体范围内尤其是悬空物体，无法实现避让。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种AMR及AGV叉车安全避障系统，以解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种AMR及AGV叉车安全避障系统，用于AMR或AGV叉车安全避障，包括叉车车体、叉车车载控制系统、全车安全避障系统、叉车本车通讯系统、控制信号无缝智慧链接系统、叉车上位通讯系统；所述叉车车载控制系统设于所述叉车车体上，通过所述控制信号无缝智慧链接系统控制所述叉车车体执行作业指令；

所述叉车车载控制系统、全车安全避障系统之间通过叉车本车通讯系统进行通信；所述全车安全避障系统包括安全激光雷达、安全防撞条、安全防撞基站、3D深度相机及碰撞传感器；

所述安全激光雷达安装于所述叉车车体沿货叉反方向运动时车体正面下侧左右转角各一套，用于车体四周周界平面安全避障；

所述安全防撞条安装于所述叉车车体下侧周界，用于叉车同障碍物之间接触时的紧急避障；

所述3D深度相机安装于所述叉车车体沿货叉方向前进时货叉下侧，其中一套安装于固定高度，另一套随货叉上下运动；沿叉车货叉反方向运动方向，所述叉车车体正面中上侧左右居中位安装有一套3D深度相机，叉车车体左右两侧中上侧左右居中位各安装有一套3D深度相机；所述3D深度相机用于叉车沿叉齿方向前进时空/满载、沿叉齿反方向前进时安全立体避障；

所述安全防撞基站安装于所述叉车车载控制系统控制箱上侧，用于安装防撞基站的车、车间或车同配戴防撞标签的人之间的安全避障；

所述碰撞传感器安装于所述叉车车体内部，用于叉车受到碰撞时叉车的紧急停车。

进一步地，所述碰撞传感器与所述叉车车载控制系统通过叉车本车通讯系统进行通讯。

进一步地，所述叉车上位通讯系统包括安装在工作区域天花板上或工作区域周界的无线AP或5G基站，以及安装在叉车车体上的无线AP客户端或5G接收端。

进一步地，该系统还包括叉车导航定位系统，所述叉车导航定位系统包括uwb全局导航定位系统、车载惯性导航系统、激光雷达测距定位系统及3D视觉定位系统；所述uwb全局导航定位系统包括安装于工作区域天花板上或工作区域周界的定位基站及安装于叉车车体上的定位基站；所述车载惯性导航系统包括安装于所述叉车车体上的惯性导航传感器；所述3D视觉定位系统包括设于所述叉车车体上的深度相机及激光测距传感器。

进一步地，该系统还包括叉车上位管理控制系统，所述叉车上位管理控制系统通过叉车上位通讯系统与所述叉车车载控制系统进行通讯。

借由上述方案，通过AMR及AGV叉车安全避障系统 ，能够从系统全局及车辆本身进行全方位、无盲区、多措施、被动、主动的完成车体周界平面及车体周围立体安全避障，保证叉车安全、可靠运行，并可采用最优避障行驶路径及策略；系统部署简单，后期维护工作量小，可实现24小时黑灯作业。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1是应用本实用新型全车安全避障系统的自动驾驶叉车的结构示意图；

图2是本实用新型叉车导航定位系统的结构示意图；

图3是本实用新型叉车安全避障系统的结构示意图；

图4是本实用新型叉车安全避障系统的俯视结构示意图。

图中标号：

1-叉车车体；2-叉车车载控制系统；3-叉车导航定位系统；4-叉车上位通讯系统；5-安全避障系统；6-自动充电接收端；7-充电桩及自动充电发射端；8-叉车上位管理控制系统；31-定位基站；32-车载导航定位基站；33-惯性导航传感器；34-激光测距传感器；35-3D深度相机；51-安全防撞基站；52-安全立体避障3D相机；53-避障相机识别区；54-安全防撞条；55-安全激光雷达；56-安全激光雷达识别区；57- 安全防撞基站识别区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参图1至图4所示，本实施例提供了一种AMR及AGV叉车安全避障系统，包括叉车车体1、叉车车载控制系统2、全车安全避障系统5、叉车本车通讯系统、控制信号无缝智慧链接系统、叉车上位通讯系统4；所述叉车车载控制系统2设于所述叉车车体1上，包括用于控制所述叉车车体1执行作业指令的控制信号无缝智慧链接系统；

所述叉车车载控制系统2、全车安全避障系统5之间通过叉车本车通讯系统进行通信；所述全车安全避障系统5，包括安全激光雷达55、安全防撞条54、安全防撞基站51、3D深度相机52及碰撞传感器；所述安全激光雷达55，安装于所述叉车车体1沿货叉反方向运动时，车体正面下侧左右转角各一套；所述安全防撞条54安装于所述叉车车体下侧周界，所述3D深度相机52，安装于所述叉车车体沿货叉方向前进时货叉下侧两套，一套固定高度，另一套随货叉上下运动，在所述叉车沿货叉反方向运动时，车体正面中上侧左右居中位安装一套3D相机，车体左右两侧可根据应用需求，在中上侧左右居中位各安装一套3D深度相机；安全防撞基站51安装于所述叉车车载控制系统控制箱上侧，碰撞传感器安装于所述车体内部。

所述安全激光雷达55，用于车体四周周界平面安全避障；所述3D深度相机52，用于叉车沿叉齿方向前进时空/满载、沿叉齿反方向前进时安全立体避障，还可根据应用需求，通过安装于车体两侧的3D深度相机，实现叉车前进、后退时车体左、右两侧安全立体避障；所述安全防撞基站51用于安装防撞基站的车、车间或车同配戴防撞标签的人之间的安全避障；安全防撞条54用于叉车同障碍物之间接触时的紧急避障功能；碰撞传感器用于叉车受到碰撞时叉车的紧急停车功能。

通过该AMR&AGV叉车安全避障系统，能够从系统全局及车体本身进行全方位、无盲区、多措施、被动、主动的完成车体周界平面及车体周围立体安全避障，保证叉车安全、可靠运行，并可采用最优避障行驶路径及策略；系统部署简单，后期维护工作量小，可实现24小时黑灯作业。

在本实施例中，该系统还包括叉车导航定位系统3，所述叉车导航定位系统包括uwb全局导航定位基站31、车载定位基站32、车载惯性导航传感器33、激光测距定位传感器34及3D视觉定位相机35；所述uwb全局导航定位系统包括安装于工作区域天花板上或工作区域周界的定位基站及安装于叉车车体上的定位基站；所述车载惯性导航系统包括安装于所述叉车车体上的惯性导航传感器；所述3D视觉定位系统包括设于所述叉车车体上的深度相机及激光测距传感器。

在本实施例中，该系统还包括叉车上位管理控制系统，叉车上位管理控制系统通过叉车上位通讯系统同叉车车载控制系统进行通讯。

在本实施例中，全车安全避障系统5还包括安装设于叉车车体内的碰撞传感器，碰撞传感器与叉车车载控制系统2通信。

在本实施例中，叉车上位通讯系统4包括安装在工作区域天花板上或工作区域周界的无线AP或5G基站，以及安装在叉车车体上的无线AP客户端或5G接收端。

下面对本实用新型作进一步详细说明。

AMR&AGV叉车车体1为前移式叉车，此叉车可以前进、后退、停止、刹车、转向、门架前移、货物叉齿倾斜、货物叉齿左、右移动，货物叉齿举升、货物叉齿下降、同时具备电池电量显示、叉车工作状态显示、档位显示、转向角度显示等功能，叉车车体1为双模工作模式，可一键切换为人工驾驶或无人自动驾驶；除了前移式叉车，叉车车体1还可以选择托盘搬运式、堆垛式、平衡重式、三向式叉车、窄巷道式叉车。

AMR&AGV叉车车载控制系统2设于叉车车体1上，通过控制信号无缝智慧链接系统、AMR&AGV叉车本车通讯系统，将计算机信号同叉车控制系统无缝链接，并向叉车车体1发出前进、后退、转向、停止、刹车、门架前移、货物叉齿倾斜、货物叉齿左、右移动，货物叉齿举升、货物叉齿降下等指令，以保证叉车车体1按系统指令精准、安全执行各项作业。

进一步地，AMR&AGV叉车导航定位系统3根据叉车车体1工作区域大小，工作区域内装有一定数量的定位基站31，定位基站31可将叉车车体1整个工作区域电子地图化；定位基站31采用三点定位原理，通过车载导航定位基站32得到到达附近几个基站距离，仅得到AMR&AGV叉车到各基站的原始距离信息，而不是得到全局AMR&AGV定位位置信息。

进一步地，AMR&AGV叉车车载控制系统2根据车辆所处坐标位置及航向指挥AMR&AGV叉车按规划路径驶向目标位置。

进一步地，AMR&AGV叉车车载控制系统2通过AMR&AGV叉车上位通讯系统4接收来自AMR&AGV叉车上位管理控制系统交通避障信息，以便使得在同一通道运行或处于交通路口的AMR&AGV叉车之间按一定安全策略主动相互避让。

进一步地，在AMR&AGV叉车前进或后退时，安装于所述叉车车体1沿货叉反方向运动时，车体正面下侧左右转角的安全激光雷达时刻对AMR&AGV叉车车体周界进行障碍物检测，安全激光雷达检测区域周界以俯视所述AMR&AGV叉车车体形成的最小长方形为基础，向四周按同比例扩展一定尺寸，扩展三个同平面长方形区域，最外一层区域为预警区，中间区域为减速区，最里区域为停车区，当障碍物进入到预警区，AMR&AGV叉车将收到预警信息，当障碍物进入到减速区，AMR&AGV叉车将在MR&AGV叉车车载控制系统2控制下减速，当障碍物进入到停车区，AMR&AGV叉车将在MR&AGV叉车车载控制系统2控制下紧急停车；

进一步地，在AMR&AGV叉车沿叉齿反方向前进时，安装于车体正面中上侧左右居中位的3D深度相机将对前进方向立体区域（立体区域也分三层，各为预警区、减速区、停车区）进行时刻检测，并检测障碍物尺寸及其相对于AMR&AGV叉车的位置信息，根据不同区域，通过AMR&AGV叉车车载控制系统2控制AMR&AGV叉车预警、减速、停车。

进一步地，在AMR&AGV叉车前进、后退时，安装于所述叉车车载控制系统控制箱上侧的安全防撞基站将对AMR&AGV叉车周围进行实时检测，检测区域是以安全防撞基站为球心的球形区域，球形区域将按一定半径同样设成三层区域，各为预警区、减速区、停车区，当有同样安装安全防撞基站的AMR&AGV叉车或其它移动设备或配戴安全防撞标签工作人员或需要特别保护并安装了防撞标签的资产进入三个区域，所述AMR&AGV叉车根据不同区域，通过AMR&AGV叉车车载控制系统2控制AMR&AGV叉车预警、减速、停车。

进一步地，在某些情况下，安全防撞条已经接触到障碍物时，安全防撞条将通过所述叉车本车通讯系统通知所述叉车车载控制系统，所述叉车车载控制系统将控制叉车紧急停车。

进一步地，在某些情况下，当有障碍物或有物体特别是悬空物体撞向AMR&AGV叉车时，或AMR&AGV叉车车体振动异常时，防碰撞传感器将通过所述叉车本车通讯系统通知所述叉车车载控制系统，所述叉车车载控制系统将控制叉车紧急停车。

进一步地，安装于所述叉车车体沿货叉方向前进时，货叉下侧两套3D深度相机，一套固定高度，另一套随货叉上下运动，叉车沿叉齿方向前进时，空/满载的不同阶段，所述叉车将择机启动两套相机中的不同相机进行立体避障，立体避障原理同叉车车体沿货叉反方向前进3D深度相机工作原理一致。

进一步地，根据应用需求安装于所述叉车车体左、右两侧3D深度相机，在叉车行走时，3D相机将按3D相机工作原理检测车体两侧障碍物，并实现叉车车体两侧安全立体避障。

进一步地，AMR&AGV叉车安全避障系统包括安全激光雷达、安全防撞基站、3D深度相机、安全防撞条、防碰撞传感器以及上位管理控制系统避让相关的所有实时数据，按一定的安全策略给出结果到叉车安全避障系统，叉车安全避障系统通过本车通讯系统将安全避障结果发送到AMR&AGV叉车车载控制系统，AMR&AGV叉车车载控制系统将控制AMR&AGV叉车完成预警、减速、直接通过、最优避让通过、快速通过、停车等待、停车、紧急停车工作。

进一步地，AMR&AGV叉车安全避障系统将实时检测各安全传感系统故障，并由叉车车载控制系统通过叉车上位通讯系统发送给叉车上位管理控制系统，以便叉车上位管理控制系统做出系统安全决策。

AMR&AGV叉车上位通讯系统4由安装在工作区域天花板上的无线AP或5G基站、安装在叉车车体1上的无线AP客户端或5G接收端组成。

AMR&AGV叉车全车安全避障系统5，包括安全激光雷达55、安全防撞条54、安全防撞基站51、3D深度相机52及碰撞传感器；所述安全激光雷达55，安装于所述叉车车体1沿货叉反方向运动时，车体正面下侧左右转角各一套；所述安全防撞条54安装于所述叉车车体下侧周界，所述3D深度相机52，安装于所述叉车车体沿货叉方向前进时货叉下侧两套，一套固定高度，另一套随货叉上下运动，在所述叉车沿货叉反方向运动时，车体正面中上侧左右居中位安装一套3D相机，车体左右两侧可根据应用需求，在中上侧左右居中位各安装一套3D深度相机；安全防撞基站51安装于所述叉车车载控制系统2控制箱上侧，碰撞传感器安装于所述车体内部。同时还可通过设置虚拟电子围栏等手段来保证AMR&AGV叉车在运行过程中的安全。参图3所示。

该AMR&AGV叉车安全避障系统具有如下优势：

1）多种安全措施融合，通过系统、全局融合算法，即使某种安全措施失效，也能保证叉车安全、可靠运行。

2）可在人、机融合，多机融合应用中无盲区，全方位、立体保证叉车的行驶安全。

3）叉车沿叉齿方向行驶时尤其是叉车满载时，可保证叉车的行驶安全。

4）叉车不但能因障碍物被动避障，还可通过叉车上位控制管理系统实现叉车的主动安全避障。

5）对于特殊几何图形障碍物可轻松完成安全避障。

6）系统全局传感器故障检测及上报，可提前预防安全措施的失效。

7）可动态判断障碍物的尺寸大小及相对于叉车位置等，以便叉车车载控制系统给出最优安全策略，系统性价比高。

8）可识别动态突发车体撞击车体障碍物尤其是悬空物体。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种AMR及AGV叉车安全避障系统，其特征在于，用于AMR或AGV叉车安全避障，包括叉车车体、叉车车载控制系统、全车安全避障系统、叉车本车通讯系统、控制信号无缝智慧链接系统、叉车上位通讯系统；所述叉车车载控制系统设于所述叉车车体上，通过所述控制信号无缝智慧链接系统控制所述叉车车体执行作业指令；

所述叉车车载控制系统、全车安全避障系统之间通过叉车本车通讯系统进行通信；所述全车安全避障系统包括安全激光雷达、安全防撞条、安全防撞基站、3D深度相机及碰撞传感器；

所述安全激光雷达安装于所述叉车车体沿货叉反方向运动时车体正面下侧左右转角各一套，用于车体四周周界平面安全避障；

所述安全防撞条安装于所述叉车车体下侧周界，用于叉车同障碍物之间接触时的紧急避障；

所述3D深度相机安装于所述叉车车体沿货叉方向前进时货叉下侧，其中一套安装于固定高度，另一套随货叉上下运动；沿叉车货叉反方向运动方向，所述叉车车体正面中上侧左右居中位安装有一套3D深度相机，叉车车体左右两侧中上侧左右居中位各安装有一套3D深度相机；所述3D深度相机用于叉车沿叉齿方向前进时空/满载、沿叉齿反方向前进时安全立体避障；

所述安全防撞基站安装于所述叉车车载控制系统控制箱上侧，用于安装防撞基站的车、车间或车同配戴防撞标签的人之间的安全避障；

所述碰撞传感器安装于所述叉车车体内部，用于叉车受到碰撞时叉车的紧急停车。

2.根据权利要求1所述的AMR及AGV叉车安全避障系统，其特征在于，所述碰撞传感器与所述叉车车载控制系统通过叉车本车通讯系统进行通讯。

3.根据权利要求2所述的AMR及AGV叉车安全避障系统，其特征在于，所述叉车上位通讯系统包括安装在工作区域天花板上或工作区域周界的无线AP或5G基站，以及安装在叉车车体上的无线AP客户端或5G接收端。

4.根据权利要求3所述的AMR及AGV叉车安全避障系统，其特征在于，还包括叉车导航定位系统，所述叉车导航定位系统包括uwb全局导航定位系统、车载惯性导航系统、激光雷达测距定位系统及3D视觉定位系统；所述uwb全局导航定位系统包括安装于工作区域天花板上或工作区域周界的定位基站及安装于叉车车体上的定位基站；所述车载惯性导航系统包括安装于所述叉车车体上的惯性导航传感器；所述3D视觉定位系统包括设于所述叉车车体上的深度相机及激光测距传感器。

5.根据权利要求1所述的AMR及AGV叉车安全避障系统，其特征在于，还包括叉车上位管理控制系统，所述叉车上位管理控制系统通过叉车上位通讯系统与所述叉车车载控制系统进行通讯。

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