一種新型agv視覺導(dǎo)航控制方法
【專利說明】
1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型AGV(自動(dòng)導(dǎo)航車)控制方法，針對目前市場上AGV導(dǎo)航方式單一且柔性不高、成本較為昂貴等問題，設(shè)計(jì)了一種基于視覺的AGV導(dǎo)航控制方法。
2.
【背景技術(shù)】
[0002]對于現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)來說，實(shí)現(xiàn)零配件、原料的自動(dòng)搬運(yùn)是必不可缺的。相對于傳統(tǒng)的人工運(yùn)貨方式，一種新型物流搬運(yùn)方式，即AGV無人搬運(yùn)導(dǎo)航車，基本可以不通過人工的操作就能實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)、裝卸，同時(shí)組成系統(tǒng)之后，在后臺(tái)服務(wù)器上也可以進(jìn)行相關(guān)的規(guī)劃、指揮等操作。
[0003]但是目前市場上的AGV產(chǎn)品都是采用磁導(dǎo)引、電磁導(dǎo)引或者是激光導(dǎo)引的方式，這些導(dǎo)引方式都存在柔性不高的問題，例如磁導(dǎo)引的導(dǎo)引方式需要在地表下鋪設(shè)磁條，如需更改路線的話就比較麻煩，其次目前市場上的AGV產(chǎn)品缺乏無線組網(wǎng)控制功能，大都功能單一，路線簡單，為此就需要針對當(dāng)前的AGV產(chǎn)品設(shè)計(jì)一種新型的導(dǎo)航控制方式。
3.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種實(shí)用性高、功能性強(qiáng)的AGV自動(dòng)導(dǎo)航控制方法，為了克服上述AGV導(dǎo)航方式的導(dǎo)引柔性不高，缺乏監(jiān)控規(guī)劃等問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0005]該控制方法主要包括有AGV的道路識(shí)別模塊、視頻監(jiān)控模塊、定位模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及路徑規(guī)劃模塊。
[0006]所述的AGV道路識(shí)別模塊主要包括有圖像獲取、圖像預(yù)處理以及信息提取這三個(gè)部分。圖像獲取采用的是基于OpenCV的獲取方法；圖像預(yù)處理包括圖像增強(qiáng)、圖像灰度化、圖像濾波、圖像分割以及圖像定標(biāo)；信息提取是指通過圖像處理獲取AGV車體與路徑導(dǎo)引線之間的參數(shù)，包括位置偏差和方向偏差。
[0007]所述的視頻監(jiān)控模塊包括視頻采集模塊和視頻傳輸模塊，視頻采集模塊是AGV小車視頻采集裝置的重要部分，其運(yùn)用VFW技術(shù)來采集視頻；視頻傳輸模塊采用的是局域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆?wù)器/客戶機(jī)模式，主要包括視頻幀的組建、發(fā)送以及視頻幀的接收。
[0008]所述的定位模塊主要是通過在路徑周邊安裝的RFID電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)有路況信息，可以實(shí)現(xiàn)AGV在工作環(huán)境中的定位，同時(shí)后臺(tái)管理系統(tǒng)可以及時(shí)地獲取到相關(guān)的位置信息、工位信息、速度信息等，進(jìn)而對AGV進(jìn)行管理。
[0009]所述的運(yùn)動(dòng)控制模塊是將道路識(shí)別模塊所得到的位置信息及方向偏差進(jìn)行模糊控制，從而控制小車的行走。
[0010]所述的路徑規(guī)劃模塊是通過改進(jìn)型A*最短路徑算法實(shí)現(xiàn)的，可以計(jì)算出AGV與目標(biāo)之間的最短路徑，實(shí)時(shí)地進(jìn)行更改路徑。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:可以實(shí)現(xiàn)多岔路的視覺導(dǎo)航、視頻監(jiān)控、路徑規(guī)劃、無線定位等功能，具有性價(jià)比高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。4.
【附圖說明】
[0012]圖1AGV控制方法組成框圖
[0013]圖2道路識(shí)別模塊的組成框圖
[0014]圖3道路識(shí)別模塊的圖像預(yù)處理流程圖
[0015]圖4岔路識(shí)別選擇示意圖
[0016]圖5偏差信息與導(dǎo)引線關(guān)系示意圖
[0017]圖6運(yùn)動(dòng)控制框圖
[0018]圖7模糊控制程序示意圖
[0019]圖8視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)框圖
[0020]圖9無線定位示意圖[0021 ]圖10路徑規(guī)劃程序示意圖
5.
【具體實(shí)施方式】
[0022]為進(jìn)一步闡述本發(fā)明達(dá)到預(yù)定目的所采取的技術(shù)方法及功效，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明的一種新型AGV視覺導(dǎo)航控制方法的【具體實(shí)施方式】及其功效，詳細(xì)說明如下。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明的一種新型AGVS視覺導(dǎo)航控制方法的組成框圖，該視覺導(dǎo)航方法通過識(shí)別道路的標(biāo)志線并將其偏差、方向信息作為控制模塊的輸入進(jìn)而控制AGV小車的前進(jìn)與后退，其包括:用于道路標(biāo)志線識(shí)別的道路識(shí)別模塊、上位機(jī)視頻監(jiān)控模塊、利用RFID的AGV小車定位的定位模塊、控制小車運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)控制模塊以及路徑規(guī)劃模塊。
[0024]具體地，本發(fā)明中的道路識(shí)別模塊主要是通過車前攝像頭攝取的圖像信息，然后對其進(jìn)行圖像處理，如圖2所示主要包括三個(gè)部分:圖像獲取、圖像預(yù)處理和信息提取。
[0025]如圖3所示是圖像預(yù)處理的過程，主要包括圖像增強(qiáng)(灰度變換直方圖增強(qiáng))、圖像灰度化、圖像濾波(中值濾波)、圖像分割(大津法自適應(yīng)分割)以及圖像定標(biāo)。信息提取的方法主要包括有掃描法和斷線擬合法。掃描法主要針對的是連續(xù)導(dǎo)引線，通過像素點(diǎn)的掃描獲取導(dǎo)引線的中心線方程，從而提取信息。斷線擬合法主要針對的是間斷的導(dǎo)引線，通過計(jì)算出每個(gè)路段的中心點(diǎn)進(jìn)行擬合，從而獲取相應(yīng)的直線方程。
[0026]如圖4所示，圖像處理還需要實(shí)現(xiàn)對道路斷續(xù)及岔道進(jìn)行識(shí)別與選擇，采用的是根據(jù)灰度變換差值計(jì)算出導(dǎo)引線數(shù)量，然后根據(jù)相應(yīng)的路徑參數(shù)來標(biāo)示出所選擇的導(dǎo)引線，圖像中用綠色的點(diǎn)來標(biāo)示出所選擇的導(dǎo)引線，可以實(shí)現(xiàn)兩岔和三岔這兩種情況。
[0027]如圖5所示，通過圖像處理得到導(dǎo)引線識(shí)別圖像求得所需要的參數(shù)，即導(dǎo)引線相對于車體的角度偏差和距離偏差。在本發(fā)明中，由于AGV的結(jié)構(gòu)是差速模式，運(yùn)動(dòng)控制模塊以導(dǎo)引線偏差和角度信息為輸入，輪速差為輸出，控制AGV的運(yùn)動(dòng)。
[0028]如圖6所示，本發(fā)明中控制所采用的方法為模糊控制方法，具體實(shí)現(xiàn)方法以攝像頭采集的信息作為反饋，從而構(gòu)成閉環(huán)控制。如圖7所示為具體的實(shí)現(xiàn)方法，通過在程序中采用查詢的方法來獲取相應(yīng)的模糊控制輸出值。
[0029]如圖8所示，本發(fā)明中的視頻監(jiān)控模塊主要監(jiān)控AGV的信息及AGV周圍環(huán)境信息，便于后臺(tái)管理室的工作人員對AGV進(jìn)行監(jiān)控。該模塊包括視頻采集模塊和視頻傳輸模塊，視頻采集模塊是AGV小車視頻采集裝置的重要部分，其運(yùn)用VFW采集視頻；對采集的視頻只取一幀并進(jìn)行編碼處理及存儲(chǔ)操作。視頻傳輸模塊采用的是局域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆?wù)器/客戶機(jī)模式，主要包括視頻幀的組建及發(fā)送和視頻幀的接收。
[0030]如圖9所示，本發(fā)明中的無線定位模塊是通過RFID讀寫器讀取地面的RFID電子標(biāo)簽信息，獲取到AGV小車的位置信息、工位信息、速度信息。通過無線傳輸模塊將AGV的相關(guān)信息傳送給后臺(tái)的服務(wù)器，在服務(wù)器上統(tǒng)一顯示及交由人工進(jìn)行監(jiān)控和處理。
[0031]如圖10所示，當(dāng)確定了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之后，調(diào)用算法就可以實(shí)現(xiàn)距離的計(jì)算，具體的路徑由粉紅色標(biāo)識(shí)出，這是基于全局的路徑規(guī)劃。這個(gè)路徑規(guī)劃是實(shí)時(shí)的，隨時(shí)可以進(jìn)行更改。在程序上設(shè)置了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，每一個(gè)工位的坐標(biāo)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，便于修改，在后臺(tái)服務(wù)器上只要選擇了相關(guān)AGV的編號(hào)以及始末工位，通過相應(yīng)的算法就能夠計(jì)算出最短的路徑。其中在路徑規(guī)劃中所采用的方法為基于歸一化模型的A*算法，其核心思想是計(jì)算初始節(jié)點(diǎn)經(jīng)由關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)到最后的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離和角度，通過對這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行歸一化處理之后作為評價(jià)值，然后根據(jù)評價(jià)值的大小完成兩點(diǎn)之間的最短路徑規(guī)劃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型AGV導(dǎo)航控制方法可以使AGV實(shí)現(xiàn)多岔路的視覺導(dǎo)航、視頻監(jiān)控、路徑規(guī)劃、無線定位等功能，其特征在于，包括:AGV的道路識(shí)別模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、視頻監(jiān)控模塊、定位模塊、路徑規(guī)劃模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:AGV的道路識(shí)別模塊主要是將攝像頭所獲得的道路標(biāo)示線進(jìn)行處理、識(shí)別，包括岔道、彎道，從而獲取AGV車體與路徑導(dǎo)引線之間的參數(shù)，包括位置偏差和方向偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:運(yùn)動(dòng)控制模塊是將道路識(shí)別模塊所得到的位置信息及方向偏差進(jìn)行模糊控制，從而控制小車的行走。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:視頻監(jiān)控模塊主要是AGV周圍環(huán)境及AGV所處位置信息在后臺(tái)服務(wù)器上顯示，其包括視頻采集模塊和視頻傳輸豐旲塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:視頻采集模塊是AGV小車視頻采集裝置的重要部分，其運(yùn)用VFW采集視頻；對采集的視頻只取一幀并進(jìn)行編碼處理及存儲(chǔ)操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:視頻傳輸模塊采用的是局域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆?wù)器/客戶機(jī)模式，主要包括視頻幀的組建及發(fā)送和視頻幀的接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:定位模塊主要是通過在路徑周邊安裝RFID電子標(biāo)簽，獲取到相關(guān)的位置信息、工位信息、速度信息等，進(jìn)而對AGV進(jìn)行管理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型AGV導(dǎo)航控制方法，其特征在于:路徑規(guī)劃模塊是采用基于歸一化模型的A*算法來實(shí)現(xiàn)AGV的最短路徑規(guī)劃功能，可以實(shí)現(xiàn)AGV與目標(biāo)之間的最短路徑選擇。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種新型AGV導(dǎo)航控制方法，它采用道路識(shí)別模塊識(shí)別出岔道、彎道等標(biāo)志線，從而獲取AGV車體與路徑導(dǎo)引線之間的參數(shù)，包括位置偏差和方向偏差；運(yùn)用運(yùn)動(dòng)控制模塊將所得位置、方向偏差進(jìn)行模糊控制，從而控制AGV的運(yùn)動(dòng)；采用無線定位模塊獲取AGV當(dāng)前的位置信息并顯示；采用視頻監(jiān)控模塊對AGV周圍環(huán)境及自身信息的監(jiān)控；采用路徑規(guī)劃模塊實(shí)現(xiàn)AGV與目標(biāo)之間最短路徑的規(guī)劃，并能夠?qū)崟r(shí)與后臺(tái)進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)多岔路的視覺導(dǎo)航、視頻監(jiān)控、路徑規(guī)劃、無線定位等功能，具有性價(jià)比高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號(hào)】CN104635735
【申請?zhí)枴緾N201410767757
【發(fā)明人】林礪宗, 黃超, 陳建峰, 韓帥, 林立, 張 浩, 李曉
【申請人】上海好創(chuàng)機(jī)電工程有限公司, 林礪宗
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月3日