一種agv激光磁帶混合導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種AGV激光磁帶混合導(dǎo)航系統(tǒng)，涉及AGV運(yùn)輸車技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)導(dǎo)航車(Automated Guided Vehicles，AGV)又稱為無(wú)人搬運(yùn)車，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，是一種自動(dòng)化的無(wú)人駕駛的智能化搬運(yùn)設(shè)備，屬于移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)，能夠沿著預(yù)先設(shè)定的路徑行駛，是現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的重要設(shè)備。不僅如此，在軍事以及危險(xiǎn)場(chǎng)所，以AGV的自動(dòng)駕駛為基礎(chǔ)繼承其他探測(cè)和拆卸設(shè)備，可用于戰(zhàn)場(chǎng)排雷、陣地偵查和危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)。
[0003]AGV的導(dǎo)引方式?jīng)Q定了由其組成的物流系統(tǒng)的柔性和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的可靠性，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，AGV的導(dǎo)引方式也多種多樣，根據(jù)AGV導(dǎo)引線路的形式，可分為固定路徑導(dǎo)引方式和自由路徑導(dǎo)引方式。固定路徑導(dǎo)引方式其成本較低，定位精度較高，也比較穩(wěn)定可靠，但路徑被限制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求較高；自由路徑導(dǎo)引方式其路徑變換靈活，柔性好，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求較低，但其定位精度受所用設(shè)備及導(dǎo)航控制算法的影響，致使在與固定路徑導(dǎo)引方式同等的定位精度，其AGV的造價(jià)更高。
[0004]AGV主要有導(dǎo)向模塊，行走模塊，導(dǎo)向傳感器，微處理器、通訊裝置、移載裝置和蓄電池組成。其中，導(dǎo)向傳感器是AGV中感知路徑、控制行走路徑的關(guān)鍵模塊，它的靈敏度及靈活性很大程度上決定了 AGV小車的工作效率。目前，常用的導(dǎo)向傳感方式一般為激光導(dǎo)航方式、光學(xué)導(dǎo)航方式、磁帶導(dǎo)航方式、視覺(jué)導(dǎo)航方式和電磁感應(yīng)導(dǎo)航方式。
[0005]電磁感應(yīng)導(dǎo)航方式在于導(dǎo)引線隱蔽，不易污染和破損，原理簡(jiǎn)單可靠，成本低；然而其導(dǎo)引路徑的復(fù)雜度有限，且擴(kuò)充或更改戰(zhàn)線十分麻煩，缺少靈活性。
[0006]光學(xué)導(dǎo)航方式是通過(guò)在行走路徑上涂漆或粘貼色帶，由光學(xué)傳感器采入色帶圖像信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單識(shí)別和處理來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引；其導(dǎo)航路徑設(shè)置較為靈活，但對(duì)色帶污染與損害很敏感，易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制。
[0007]磁帶導(dǎo)航方式在于其磁帶鋪設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單，更改導(dǎo)引路徑也比較容易，但易被污染，易受外界環(huán)境的限制，適用于環(huán)境較好的條件。
[0008]激光導(dǎo)航方式其優(yōu)勢(shì)在于柔性好，無(wú)需對(duì)地面進(jìn)行任何處理，路徑變換靈活方便，適用于各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，能夠方便快捷的修改運(yùn)動(dòng)參數(shù)及行駛路徑，但其控制及導(dǎo)航算法最為復(fù)雜，定位精度取決于激光頭及算法，致使AGV的造價(jià)成本較高。
[0009]視覺(jué)導(dǎo)航方式其典型優(yōu)勢(shì)在于AGV造價(jià)低，獲取的信息量大，可構(gòu)建全景的三維地圖，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)導(dǎo)航，然而其受現(xiàn)場(chǎng)光線影響較大，信息處理大，當(dāng)前硬件設(shè)備難于滿足其實(shí)時(shí)性要求，且圖像處理算法為尚未成熟。
[0010]專利(CN 101387522 A)描述的是一種基于電感線圈的電磁循跡方法，電感線圈檢測(cè)載流導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)大小，從而確定運(yùn)動(dòng)物體與載流導(dǎo)線間的位置關(guān)系。通過(guò)對(duì)電感線圈的數(shù)量與布局的研究，設(shè)計(jì)出一套由7個(gè)電感傳感器組成的基于電磁引導(dǎo)的循跡方法，可以很好的解決在不同導(dǎo)線布局和復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境下，對(duì)磁信號(hào)的檢測(cè)，從而確定位置，檢測(cè)結(jié)果更穩(wěn)定、可靠、有效，裝置具有簡(jiǎn)單、可靠，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的特點(diǎn)。
[0011]專利(CN 103048996 A)描述的是一種基于激光掃描測(cè)距儀的自動(dòng)引導(dǎo)車、系統(tǒng)及導(dǎo)航方法，包括驅(qū)動(dòng)底盤、自動(dòng)引導(dǎo)車主體及驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置于自動(dòng)導(dǎo)引車主體上的陀螺儀、位移編碼器、驅(qū)動(dòng)控制器、激光掃描測(cè)距儀、存儲(chǔ)器和控制器分別用于獲取航向角、位移、控制驅(qū)動(dòng)裝置、繪制環(huán)境地圖、存儲(chǔ)電子地圖以及計(jì)算導(dǎo)引車的運(yùn)行路徑且校正。
[0012]專利(CN 103777637 A)描述的是一種無(wú)反射激光自主導(dǎo)航AGV小車及其導(dǎo)航方法，無(wú)需在運(yùn)行環(huán)境中安裝反射板，便可實(shí)現(xiàn)激光導(dǎo)航AGV的定位和避障；其組成系統(tǒng)包括激光掃描儀、小車主體、上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輸入輸出裝置，激光掃描儀與上位機(jī)系統(tǒng)電連接，上位機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)系統(tǒng)電連接，輸入輸出裝置與下位機(jī)系統(tǒng)連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在小車主體的下方，執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)無(wú)反射板激光自動(dòng)導(dǎo)航AGV小車運(yùn)行。
[0013]上述現(xiàn)有技術(shù)均還有一些不足之處。
[0014]對(duì)于專利(CN 101387522 A)描述的一種基于電感線圈的電磁循跡方法，雖其控制及導(dǎo)航算法簡(jiǎn)單，成本低廉，但導(dǎo)航精度受感應(yīng)線圈的數(shù)量及布局影響，外觀較大，不便用于小型的AGV，且對(duì)于不同的環(huán)境需重新設(shè)計(jì)線圈數(shù)量與布局，過(guò)于麻煩。
[0015]對(duì)于專利(CN 103048996 A)描述的基于激光掃描測(cè)距儀的自動(dòng)引導(dǎo)車、系統(tǒng)及導(dǎo)航方法，雖采用激光掃描環(huán)境構(gòu)建地圖而后進(jìn)行導(dǎo)航，相對(duì)于傳統(tǒng)的基于反射板激光導(dǎo)航方式，其對(duì)環(huán)境的要求進(jìn)一步降低；但其定位精度嚴(yán)重依賴于編碼角、陀螺儀、激光頭以及算法，且需要兩個(gè)以上的激光頭，致使導(dǎo)航及控制算法較為復(fù)雜，以及AGV的造價(jià)較高。
[0016]對(duì)于專利(CN 103777637 A)描述的一種無(wú)反射激光自主導(dǎo)航AGV小車及其導(dǎo)航方法，采用單激光掃描環(huán)境構(gòu)建地圖的方法進(jìn)行導(dǎo)航，對(duì)比于傳統(tǒng)基于反射板激光導(dǎo)航方式與多激光導(dǎo)航而言，其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求及算法進(jìn)一步降低，但其路徑規(guī)劃嚴(yán)重依賴于馬達(dá)編碼器與陀螺儀，而且該導(dǎo)航方法的計(jì)算量過(guò)大，導(dǎo)航及控制算法的復(fù)雜度過(guò)高，致使AGV的造價(jià)也高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種AGV激光磁帶混合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合激光導(dǎo)航路徑靈活與磁帶感應(yīng)定位精確的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一種同時(shí)具有導(dǎo)航時(shí)路徑靈活以及定位時(shí)精度較高的混合導(dǎo)航系統(tǒng)，且對(duì)應(yīng)AGV的整體造價(jià)相對(duì)較低。
[0018]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種AGV激光磁帶混合導(dǎo)航系統(tǒng)，包括AGV上位控制系統(tǒng)和AGV小車，所述AGV上位控制系統(tǒng)采用磁帶導(dǎo)航與激光導(dǎo)航相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的導(dǎo)航，系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)包括激光導(dǎo)航模塊、激光磁帶混合精確定位物料模塊以及自動(dòng)充電模塊；其中，
所述激光導(dǎo)航模塊實(shí)時(shí)加載導(dǎo)航地圖，計(jì)算AGV小車當(dāng)前的實(shí)時(shí)位姿及導(dǎo)航路徑信息，將AGV小車實(shí)時(shí)位姿及導(dǎo)航路徑信息傳遞給AGV小車主控制器的速度控制模塊，根據(jù)AGV小車的速度信息進(jìn)行閉環(huán)控制，使AGV小車按照既定的速度及路徑運(yùn)行；
所述激光磁帶混合精確定位物料模塊用以實(shí)現(xiàn)AGV小車裝載物料車，首先由激光導(dǎo)航初步定位至物料車停放工位磁帶入口，而后切換到磁帶導(dǎo)航方式，AGV小車沿磁帶運(yùn)行到物料車停放工位，進(jìn)行物料車牽引； 所述自動(dòng)充電模塊在AGV小車電量不足時(shí)，將電量信息及當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)發(fā)送給AGV上位控制系統(tǒng)的控制器，控制器做出決策，加載AGV小車充電導(dǎo)航路徑，讓AGV小車運(yùn)行到充電目標(biāo)位置進(jìn)行充電。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述AGV小車包括小車主體，還包括設(shè)置于小車主體上的控制模塊、導(dǎo)航模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、蓄電池、自動(dòng)充電裝置、機(jī)械防障裝置、電量顯示裝置、按鈕開關(guān)以及語(yǔ)音提示裝置，其中，
所述控制模塊包括主控制器、從控制器及無(wú)線通信裝置；
所述導(dǎo)航模塊包括RFID傳感器、激光掃描頭和磁帶傳感器；
所述驅(qū)動(dòng)模塊包括AGV馬達(dá)系統(tǒng)與自動(dòng)升降裝置；
所述主控制器分別與激光掃描頭、語(yǔ)音提示裝置、無(wú)線通信裝置和從控制器相連接，所述從控制器分別與AGV馬達(dá)系統(tǒng)、磁帶傳感器、RFID傳感器、按鈕開關(guān)、自動(dòng)充電裝置、機(jī)械防障裝置、自動(dòng)升降裝置相連接。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述混合導(dǎo)航系統(tǒng)在裝載區(qū)、卸料區(qū)以及自動(dòng)充電區(qū)設(shè)置磁帶，在系統(tǒng)內(nèi)的其他區(qū)域則采用激光導(dǎo)航；所述裝載區(qū)的布局包括磁帶、RFID