一種agv小車混合激光導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，屬于AGV小車導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。目的是提供一種適應(yīng)末端定位精度要求高，運(yùn)行路徑無(wú)固定線路的工作環(huán)境的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，方法包括以下步驟：步驟1構(gòu)建環(huán)境二維地圖；步驟2導(dǎo)航路徑規(guī)劃；步驟3利用無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式，進(jìn)行AGV小車路徑導(dǎo)航，AGV小車按導(dǎo)航路徑行走；步驟4AGV小車檢測(cè)到激光反射板，進(jìn)入反射板激光精確定位模式，進(jìn)行AGV小車精確導(dǎo)航，完成AGV小車預(yù)定工作。本發(fā)明能夠可靠、穩(wěn)定、便攜、靈活、精確度可達(dá)要求的實(shí)現(xiàn)AGV物料拉運(yùn)，且其對(duì)應(yīng)用場(chǎng)所的環(huán)境要求較低，適用性廣泛。本發(fā)明不僅可以用于工業(yè)AGV應(yīng)用領(lǐng)域，還可以用于對(duì)其他應(yīng)用場(chǎng)合，如服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航等。
【專利說(shuō)明】
一種AGV小車混合激光導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明具體涉及一種AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，屬于AGV小車導(dǎo)航技術(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]隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，企業(yè)對(duì)工廠自動(dòng)化提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)物流搬運(yùn)環(huán)節(jié)大部分中AGV的運(yùn)行仍處于有軌導(dǎo)引，以及少部分的非常昂貴的激光無(wú)軌導(dǎo)引與施工復(fù)雜的慣性導(dǎo)引；但有軌導(dǎo)引方式無(wú)法適用運(yùn)行路徑不固定的要求的問(wèn)題，而無(wú)反射板激光導(dǎo)航無(wú)法滿足末端定位高精度的要求，反射板激光導(dǎo)航其對(duì)環(huán)境改造較大，不易變換工作場(chǎng)景。
[0011]因此，對(duì)于末端定位精度要求高，運(yùn)行路徑無(wú)固定線路的工作環(huán)境，單純使用無(wú)反射板激光導(dǎo)航叉車無(wú)法滿足末端定位高精度的要求，單純使用有反射板激光導(dǎo)航方式叉車，雖能滿足其導(dǎo)航路徑靈活與末端定位精度高的特點(diǎn)，但造價(jià)太貴，使用環(huán)境改造量大，且對(duì)使用環(huán)境要求較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種適應(yīng)末端定位精度要求高，運(yùn)行路徑無(wú)固定線路的工作環(huán)境，以及便于企業(yè)日常物料搬運(yùn)，提高物流搬運(yùn)效率，降低人力與引入成本的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其中AGV上位控制系統(tǒng)采用有反射板與無(wú)反射板激光導(dǎo)航相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的導(dǎo)航，其系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)包括激光導(dǎo)航模塊、反射板激光精確定位模塊以及可選的自動(dòng)充電模塊；
[0013]激光導(dǎo)航模塊用以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建環(huán)境二維地圖、導(dǎo)航路徑規(guī)劃以及路徑導(dǎo)航;激光導(dǎo)航模塊實(shí)時(shí)加載導(dǎo)航地圖，計(jì)算AGV叉車當(dāng)前的實(shí)時(shí)位姿及導(dǎo)航路徑信息，將AGV叉車實(shí)時(shí)位姿及導(dǎo)航路徑信息傳遞給AGV叉車主控制器的速度控制模塊，根據(jù)AGV叉車的速度信息進(jìn)行閉環(huán)控制，使AGV叉車按照既定的速度及路徑運(yùn)行；
[0014]反射板激光精確定位模塊用以實(shí)現(xiàn)AGV叉車裝載物料，首先由激光導(dǎo)航初步定位至物料車停放工位區(qū)域，檢測(cè)到三塊反射板以上，而后切換到有反射板激光導(dǎo)航方式，AGV叉車依據(jù)反射板反饋數(shù)據(jù)，采用新的精確定位算法，運(yùn)行到物料停放工位，完成物料精確搬運(yùn)；
[0015]自動(dòng)充電模塊在AGV叉車電量不足時(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叉車充電導(dǎo)航路徑，讓AGV叉車運(yùn)行到充電目標(biāo)位置進(jìn)行充電。
[0016]具體的方法包括以下步驟:
[0017]步驟I構(gòu)建環(huán)境二維地圖；
[0018]步驟2導(dǎo)航路徑規(guī)劃；
[0019]步驟3利用無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式，進(jìn)行AGV小車路徑導(dǎo)航，AGV小車
[0020]按導(dǎo)航路徑行走；
[0021 ]步驟4AGV小車檢測(cè)到激光反射板，進(jìn)入反射板激光精確定位模式，進(jìn)行AGV小車精確導(dǎo)航，完成AGV小車預(yù)定工作。
[0022]進(jìn)一步的，所述方法中步驟I具體包括:
[0023]步驟11
[0024]控制AGV小車運(yùn)動(dòng)，從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)；
[0025]步驟12
[0026]基于激光頭掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境二維地圖；
[0027]步驟13
[0028]將環(huán)境二維地圖導(dǎo)入AGV導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0029]進(jìn)一步的，所述方法中步驟2具體包括:
[0030]步驟21[0031 ] 導(dǎo)入環(huán)境二維地圖；
[0032]步驟22
[0033]在環(huán)境二維地圖中描繪AGV小車初步導(dǎo)航路徑；
[0034]步驟23
[0035]根據(jù)初步導(dǎo)航路徑的特征以及AGV小車的基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)方式，提取初步導(dǎo)航路徑上的米集點(diǎn)；
[0036]步驟24
[0037]通過(guò)AGV小車實(shí)際運(yùn)行，觀察并記錄其在相鄰兩個(gè)采集點(diǎn)之間的運(yùn)行方式及狀況，運(yùn)行完畢后校正采集點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0038]步驟25
[0039]基于修正后的采集點(diǎn)數(shù)據(jù)，生成最終導(dǎo)航路徑。
[0040]進(jìn)一步的，步驟31
[0041]AGV小車加載環(huán)境二維地圖，并獲取AGV小車在環(huán)境二維地圖中的當(dāng)前位姿；
[0042]步驟32
[0043]載入最終導(dǎo)航路徑；
[0044]步驟33
[0045]激光頭實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)與地圖匹配，實(shí)時(shí)更新AGV小車位姿；
[0046]步驟34
[0047]將當(dāng)前時(shí)刻AGV小車位姿傳給AGV主控制器中的速度控制模塊，速度控制模塊的輸入為所求當(dāng)前AGV小車位姿及導(dǎo)航路徑信息，輸出為AGV小車當(dāng)前時(shí)刻速度信息，主控制器將當(dāng)前時(shí)刻速度信息傳給從控制器，控制AGV小車按既定速度及導(dǎo)航路徑行走；
[0048]步驟35
[0049]重復(fù)步驟34和步驟35，直至AGV小車完成既定行走路線。
[0050]其中，步驟31中利用地圖動(dòng)態(tài)匹配技術(shù)進(jìn)行AGV小車位姿更新，位姿更新的具體方法包括:
[0051]步驟31A
[0052]將粒子隨機(jī)分布在區(qū)域范圍，用激光掃描數(shù)據(jù)在每個(gè)粒子位置與地圖進(jìn)行匹配，并設(shè)置一個(gè)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估匹配度；
[0053]步驟31B
[0054]更新粒子攜帶的概率，將概率最小的粒子舍棄，在概率最大的粒子附近增加一個(gè)粒子；
[0055]步驟31C
[0056]用一定數(shù)量帶概率表示AGV小車可能位姿的粒子，在AGV小車的區(qū)域范圍內(nèi)搜索AGV小車的精確位姿。
[0057]其中，步驟31C的具體方法包括:
[0058]步驟31CA
[0059]將粒子隨機(jī)分布在區(qū)域范圍，用激光掃描數(shù)據(jù)在每個(gè)粒子位置與地圖進(jìn)行匹配，并設(shè)置一個(gè)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估匹配度；
[0060]步驟31CB
[0061]更新粒子攜帶的概率，將概率最小的粒子舍棄，在概率最大的粒子附近增加一個(gè)粒子；
[0062]步驟31CC
[0063]重復(fù)進(jìn)行31CA和31CB步驟的迭代，直到所有粒子所在區(qū)域趨于穩(wěn)定，即區(qū)域中心恒定以及區(qū)域半徑小于或等于設(shè)定誤差值閾值，區(qū)域中心即為當(dāng)前時(shí)刻AGV小車的精確位姿。
[0064]進(jìn)一步的，所述方法中步驟4具體包括:
[0065]步驟41
[0066]在物料放置周圍，安裝有三個(gè)以上的激光反射板；
[0067]步驟42
[0068]AGV小車在激光導(dǎo)航模式下行走至無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式與反射板激光導(dǎo)航模式對(duì)接點(diǎn)，在對(duì)接點(diǎn)處AGV小車上的激光傳感器可感應(yīng)到三塊以上的激光反射板；
[0069]步驟43
[0070]AGV小車主控制器發(fā)送加載物料任務(wù)給AGV從控制器，AGV小車切換到反射板激光導(dǎo)航模式，AGV小車行走控制交給從控制器;AGV小車從控制器根據(jù)激光反射板反饋的位置信息，推導(dǎo)AGV小車位姿信息，進(jìn)而控制AGV小車驅(qū)動(dòng)模塊，使AGV小車精確達(dá)到指定位置。
[0071]進(jìn)一步的，所述方法步驟3中在AGV小車按導(dǎo)航路徑行走過(guò)程中還包括自動(dòng)充電導(dǎo)航控制，所述自動(dòng)充電導(dǎo)航控制方法包括:
[0072]步驟51
[0073]AGV小車從控制器檢測(cè)到電池低電量，并將低電量信息發(fā)給AGV小車主控制器，AGV小車主控制器按照設(shè)定規(guī)則計(jì)算出充電任務(wù)路線，AGV小車在無(wú)反射板激光模式下行走到充電區(qū)域指定區(qū)域，并切換到反射板激光導(dǎo)航模式；
[0074]步驟52
[0075]AGV小車在反射板激光導(dǎo)航模式下向充電平臺(tái)指定目標(biāo)點(diǎn)行走，直到AGV小車運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)充電點(diǎn)；
[0076]步驟53
[0077]檢測(cè)自動(dòng)充電模塊上的兩電極電壓，在檢測(cè)到符合要求的電壓時(shí)，自動(dòng)充電模塊打開充電閘，AGV小車進(jìn)行充電；
[0078]步驟54
[0079]AGV小車從控制器檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓值或者超過(guò)設(shè)定充電時(shí)間時(shí)，充電完成，AGV小車從控制器控制AGV小車運(yùn)行至激光導(dǎo)航交接區(qū)域，并切換到無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式。
[0080]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明中提供一種AGV無(wú)反射板與反射板激光混合導(dǎo)航方法，采用全局的無(wú)反射板激光導(dǎo)航與局部精確定位的有反射板激光導(dǎo)航相結(jié)合的概念；含有獨(dú)創(chuàng)的反射板激光定位算法;末端定位采用反射板進(jìn)行精確定位，中間路徑采用無(wú)反射板激光導(dǎo)航，本發(fā)明的導(dǎo)航方法可用于工廠內(nèi)的中小固體性物料或有固體外殼的流體性物料的運(yùn)輸，同時(shí)具備無(wú)反射板激光導(dǎo)航路徑更改及使用環(huán)境廣泛的優(yōu)點(diǎn)，及反射板激光導(dǎo)航定位精確的優(yōu)點(diǎn)，本方法還提供了可選的自動(dòng)充電模式，方便AGV小車自動(dòng)充電。
[0081 ]本發(fā)明的導(dǎo)航方法經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、模擬及使用，結(jié)果證明此發(fā)明能夠可靠、穩(wěn)定、便攜、靈活、精確度可達(dá)要求的實(shí)現(xiàn)AGV物料拉運(yùn)，且其對(duì)應(yīng)用場(chǎng)所的環(huán)境要求較低，適用性廣泛。本發(fā)明不僅可以用于工業(yè)AGV應(yīng)用領(lǐng)域，還可以用于對(duì)其他應(yīng)用場(chǎng)合，如服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航等。
【附圖說(shuō)明】
[0082]圖1為本發(fā)明AGV混合激光導(dǎo)航方法的整體流程示意圖；
[0083]圖2為本發(fā)明AGV混合激光導(dǎo)航方法的激光導(dǎo)航部分的流程示意圖；
[0084]圖3為本發(fā)明AGV混合激光導(dǎo)航方法的反射板激光精確導(dǎo)航部分的流程示意圖；
[0085]圖4為本發(fā)明AGV混合激光導(dǎo)航方法的自動(dòng)充電導(dǎo)航的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0086]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明:
[0087]在本【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種無(wú)反射板與反射板混合激光導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)AGV小車的混合導(dǎo)航，通過(guò)結(jié)合無(wú)反射板激光導(dǎo)航路徑靈活、造價(jià)低以及無(wú)環(huán)境改動(dòng)的特點(diǎn)，和局部反射板激光導(dǎo)航定位精確的特點(diǎn)，提供了一種同時(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)航方法，且整體造價(jià)相對(duì)較低。其中混合導(dǎo)航系統(tǒng)僅在裝載區(qū)及卸料區(qū)還有自動(dòng)充電區(qū)安裝有激光反射板，而其它使用區(qū)域則采用無(wú)反射板激光導(dǎo)航。
[0088]混合導(dǎo)航系統(tǒng)主要分為三大模塊:激光導(dǎo)航模塊、反射板激光精確定位模塊以及可選的自動(dòng)充電模塊，整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航方式是由無(wú)反射板激光導(dǎo)航方式與反射板激光導(dǎo)航方式構(gòu)成的，混合導(dǎo)航方法整體流程如圖1所示。
[0089]激光導(dǎo)航模塊參與AGV小車搬運(yùn)物料的全過(guò)程，實(shí)時(shí)的加載導(dǎo)航地圖，計(jì)算AGV小車的當(dāng)前位姿及導(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，獲取AGV小車速度方面的信息，進(jìn)行閉環(huán)控制，使AGV小車按照給定的速度及路徑運(yùn)行。
[0090]反射板激光精確定位模塊用于AGV小車去裝載物料，首先由激光導(dǎo)航初步定位到物料車停放工位反射板安裝區(qū)域，而后切換到反射板激光導(dǎo)航方式，在反射板精確反饋數(shù)據(jù)中，AGV小車能夠精確的運(yùn)動(dòng)到物料停放處。
[0091]自動(dòng)充電模塊用于當(dāng)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)送給控制器，控制器做出決策，而后自行加載AGV小車充電導(dǎo)航路徑，從休息區(qū)或完成任務(wù)位置運(yùn)行到充電目標(biāo)位置，檢測(cè)供電電極，自行對(duì)接充電；充電完畢后，沿原路線返回，到休息區(qū)等待任務(wù)或直接繼續(xù)下一個(gè)任務(wù)。
[0092]無(wú)反射板激光導(dǎo)航模塊用于AGV小車運(yùn)行的全過(guò)程，屬于初步定位，精度大約為6cm左右;而反射板激光混合精確定位物料車其定位精度可達(dá)1.5cm左右，屬于工位的精確定位；自動(dòng)充電模塊用于當(dāng)AGV小車電量不足時(shí)，驅(qū)使AGV小車去自行充電。
[0093]激光導(dǎo)航模塊用以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建環(huán)境二維地圖、導(dǎo)航路徑規(guī)劃以及路徑導(dǎo)航，其實(shí)現(xiàn)流程如附圖2所示:
[0094]構(gòu)建環(huán)境二維地圖按如下步驟進(jìn)行:
[0095]I) PC客戶端登錄AGV: PC登錄，啟動(dòng)AGV，可進(jìn)行AGV初步設(shè)置；
[0096]2)進(jìn)入建圖模式:在PC端中進(jìn)入建圖菜單；
[0097]3)手動(dòng)控制AGV小車運(yùn)動(dòng):在“建圖界面”上手動(dòng)控制AGV小車從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)占.V，
[0098]4)基于激光頭掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境二維地圖:由步驟3)激光頭掃描得到的數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境二維地圖；
[0099]5)將所建地圖導(dǎo)入AGV小車導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0100]6)備份環(huán)境二維地圖到PC客戶端，并退出PC登錄，停止AGV小車運(yùn)行。導(dǎo)航路徑規(guī)劃按如下步驟進(jìn)行:
[0101 ] I)打開AGV客戶端路徑規(guī)劃軟件；
[0102]2)導(dǎo)入環(huán)境二維地圖:從“構(gòu)建環(huán)境二維地圖”中向AGV小車導(dǎo)入導(dǎo)航地圖；
[0103]3)在地圖中描繪AGV小車行走路徑:確定出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)在環(huán)境二維地圖中的位置，根據(jù)地圖，初步用手動(dòng)方式確定一條初步導(dǎo)航路徑；
[0104]4)在路徑上采取主要點(diǎn):根據(jù)所確定的初步導(dǎo)航路徑的特征，還有AGV小車的基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)方式，提取初步導(dǎo)航路徑上的主要關(guān)鍵點(diǎn)，用于后續(xù)路徑控制；
[0105]5)通過(guò)AGV小車實(shí)際運(yùn)行，校正采集點(diǎn)數(shù)據(jù):運(yùn)行AGV小車，使其沿著初步導(dǎo)航路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，觀察并記錄其在相鄰兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的運(yùn)行方式及狀況，運(yùn)行完畢后，根據(jù)其運(yùn)行狀況修正采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)；
[0106]6)基于修正后的采集點(diǎn)數(shù)據(jù)，重生成導(dǎo)航路徑，而后導(dǎo)出導(dǎo)航路徑，退出AGV客戶端路徑規(guī)劃軟件。
[0107]AGV小車路徑導(dǎo)航按如下步驟進(jìn)行:
[0108]1)AGV小車加載環(huán)境二維地圖(來(lái)源于“構(gòu)建環(huán)境二維地圖”)，并獲取AGV在環(huán)境二維地圖中的當(dāng)前位姿；
[0109]2)載入導(dǎo)航路徑:從“導(dǎo)航路徑規(guī)劃”中載入AGV小車導(dǎo)航路徑；
[0110]3)激光頭實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)與地圖匹配，實(shí)時(shí)更新AGV小車位姿:激光頭實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)與環(huán)境二維地圖匹配獲取AGV小車大概位姿，然后以AGV小車當(dāng)前位姿為圓心，某一半徑做圓，確定AGV小車在環(huán)境二維地圖中所在區(qū)域范圍；用一定數(shù)量帶概率表示AGV可能位姿的粒子在求得的AGV小車區(qū)域搜索AGV的精確位姿，具體是先把粒子隨機(jī)分布在區(qū)域范圍，將激光掃描數(shù)據(jù)在每個(gè)粒子位置與地圖進(jìn)行匹配，并用一個(gè)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估匹配度，更新粒子攜帶的概率，將概率最小的粒子舍棄，在概率最大的粒子附近增加一個(gè)粒子，如此迭代，直到所有粒子所在區(qū)域趨于穩(wěn)定，即區(qū)域中心恒定且區(qū)域半徑小于或等于設(shè)定誤差值，區(qū)域中心即為當(dāng)前時(shí)刻AGV小車的位姿。
[0111]4)將求得的當(dāng)前時(shí)刻AGV小車位姿傳給AGV小車主控制器中的速度控制模塊，速度控制模塊的輸入為所求當(dāng)前AGV小車位姿及導(dǎo)航路徑信息，輸出為AGV小車當(dāng)前時(shí)刻速度信息，速度信息包含AGV坐標(biāo)系下X軸方向、Y軸方向速度及繞Z軸旋轉(zhuǎn)角速度。主控制器將所求速度信息傳給從控制器，讓AGV小車按給定速度及導(dǎo)航路徑行走。
[0112]5)重復(fù)步驟3)和4)，直至AGV小車完成給定行走路線。
[0113]反射板激光精確導(dǎo)航方法的實(shí)現(xiàn)流程如附圖3所示:
[0114]I)在物料停放周圍環(huán)境設(shè)置一定數(shù)量的激光反射板，其數(shù)量與物料類型及停放特征相關(guān)，用于計(jì)算在反射板激光導(dǎo)航區(qū)域下AGV小車的精確位置；
[0115]2)AGV小車在無(wú)反射板激光模式下行走至無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式與反射板激光導(dǎo)航模式對(duì)接點(diǎn)，對(duì)接點(diǎn)特征在于AG小車V在該區(qū)域可感受到3塊以上的激光反射板；
[0116]3) AGV主控制器發(fā)送加載物料車任務(wù)給AGV小車從控制器，AGV小車切換到反射板激光導(dǎo)航模式，AGV小車行走控制交給從控制器。AGV小車從控制器根據(jù)激光反射板反饋的位置信息，根據(jù)反射板激光定位算法得出AGV小車當(dāng)前位置；
[0117]4)AGV小車根據(jù)當(dāng)前位置與指定位置的距離關(guān)系，確定下一步的控制指令，控制AGV小車往指定位置行進(jìn)，當(dāng)其距離小于1.5cm，即AGV小車已達(dá)到指定位置，而后AGV小車卸下物料；
[0118]自動(dòng)充電控制的實(shí)現(xiàn)流程如附圖4所示:
[0119]1)AGV小車從控制器檢測(cè)到電池低電量，并將低電量信息發(fā)給主控制器，主控制器按照設(shè)定規(guī)則計(jì)算出充電任務(wù)路線，AGV小車在激光模式下行走到充電區(qū)域上，并切換到反射板激光導(dǎo)航模式；
[0120]2)AGV小車在反射板激光導(dǎo)航模式下，根據(jù)反射板激光定位算法得出的當(dāng)前位置與充電裝置在充電區(qū)域的位置距離關(guān)系，發(fā)出控制指令，將AGV小車運(yùn)動(dòng)至充電位置；
[0121]3)AGV小車自動(dòng)充電裝置控制器檢測(cè)自動(dòng)充電裝置上兩電極電壓，若檢測(cè)到符合要求電壓，自動(dòng)充電控制器打開充電閘，AGV小車進(jìn)行充電；
[0122]4)AGV小車從控制器檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓值或者超過(guò)設(shè)定充電時(shí)間時(shí)，充電完成，AGV小車在從控制器控制下運(yùn)行至導(dǎo)航切換指定點(diǎn)，并切換到無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式；
[0123]AGV小車在無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式下繼續(xù)完成充電任務(wù)剩余路線。
[0124]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟I構(gòu)建環(huán)境二維地圖； 步驟2導(dǎo)航路徑規(guī)劃； 步驟3利用無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式，進(jìn)行AGV小車路徑導(dǎo)航，AGV小車按導(dǎo)航路徑行走；步驟4 AGV小車檢測(cè)到激光反射板，進(jìn)入反射板激光精確定位模式，進(jìn)行AGV小車精確導(dǎo)航，完成AGV小車預(yù)定工作。2.—種如權(quán)利要求1所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟I具體包括: 步驟11 控制AGV小車運(yùn)動(dòng)，從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)； 步驟12 基于激光頭掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建環(huán)境二維地圖； 步驟13 將環(huán)境二維地圖導(dǎo)入AGV導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。3.—種如權(quán)利要求1所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟2具體包括: 步驟21 導(dǎo)入環(huán)境二維地圖； 步驟22 在環(huán)境二維地圖中描繪AGV小車初步導(dǎo)航路徑； 步驟23 根據(jù)初步導(dǎo)航路徑的特征以及AGV小車的基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)方式，提取初步導(dǎo)航路徑上的采集占.V ， 步驟24 通過(guò)AGV小車實(shí)際運(yùn)行，觀察并記錄其在相鄰兩個(gè)采集點(diǎn)之間的運(yùn)行方式及狀況，運(yùn)行完畢后校正采集點(diǎn)數(shù)據(jù)； 步驟25 基于修正后的采集點(diǎn)數(shù)據(jù)，生成最終導(dǎo)航路徑。4.一種如權(quán)利要求1所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟3具體包括: 步驟31 AGV小車加載環(huán)境二維地圖，并獲取AGV小車在環(huán)境二維地圖中的當(dāng)前位姿； 步驟32 載入最終導(dǎo)航路徑； 步驟33 激光頭實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)與地圖匹配，實(shí)時(shí)更新AGV小車位姿； 步驟34 將當(dāng)前時(shí)刻AGV小車位姿傳給AGV主控制器中的速度控制模塊，速度控制模塊的輸入為所求當(dāng)前AGV小車位姿及導(dǎo)航路徑信息，輸出為AGV小車當(dāng)前時(shí)刻速度信息，主控制器將當(dāng)前時(shí)刻速度信息傳給從控制器，控制AGV小車按既定速度及導(dǎo)航路徑行走； 步驟35 重復(fù)步驟34和步驟35，直至AGV小車完成既定行走路線。5.一種如權(quán)利要求4所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟31利用地圖動(dòng)態(tài)匹配技術(shù)進(jìn)行AGV小車位姿更新，位姿更新的具體方法包括: 步驟3IA 將粒子隨機(jī)分布在區(qū)域范圍，用激光掃描數(shù)據(jù)在每個(gè)粒子位置與地圖進(jìn)行匹配，并設(shè)置一個(gè)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估匹配度； 步驟3IB 更新粒子攜帶的概率，將概率最小的粒子舍棄，在概率最大的粒子附近增加一個(gè)粒子； 步驟3IC 用一定數(shù)量帶概率表示AGV小車可能位姿的粒子，在AGV小車的區(qū)域范圍內(nèi)搜索AGV小車的精確位姿。6.一種如權(quán)利要求5所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟31C的具體方法包括: 步驟3ICA 將粒子隨機(jī)分布在區(qū)域范圍，用激光掃描數(shù)據(jù)在每個(gè)粒子位置與地圖進(jìn)行匹配，并設(shè)置一個(gè)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估匹配度； 步驟3ICB 更新粒子攜帶的概率，將概率最小的粒子舍棄，在概率最大的粒子附近增加一個(gè)粒子； 步驟3ICC 重復(fù)進(jìn)行31CA和31CB步驟的迭代，直到所有粒子所在區(qū)域趨于穩(wěn)定，即區(qū)域中心恒定以及區(qū)域半徑小于或等于設(shè)定誤差值閾值，區(qū)域中心即為當(dāng)前時(shí)刻AGV小車的精確位姿。7.一種如權(quán)利要求1所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法中步驟4具體包括: 步驟41 在物料放置周圍，安裝有三個(gè)以上的激光反射板； 步驟42 AGV小車在激光導(dǎo)航模式下行走至無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式與反射板激光導(dǎo)航模式對(duì)接點(diǎn)，在對(duì)接點(diǎn)處AGV小車上的激光傳感器可感應(yīng)到三塊以上的激光反射板； 步驟43 AGV小車主控制器發(fā)送加載物料任務(wù)給AGV從控制器，AGV小車切換到反射板激光導(dǎo)航模式，AGV小車行走控制交給從控制器;AGV小車從控制器根據(jù)激光反射板反饋的位置信息，推導(dǎo)AGV小車位姿信息，進(jìn)而控制AGV小車驅(qū)動(dòng)模塊，使AGV小車精確達(dá)到指定位置。8.—種如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的AGV小車混合激光導(dǎo)航方法，其特征在于，所述方法步驟3中在AGV小車按導(dǎo)航路徑行走過(guò)程中還包括自動(dòng)充電導(dǎo)航控制，所述自動(dòng)充電導(dǎo)航控制方法包括: 步驟51 AGV小車從控制器檢測(cè)到電池低電量，并將低電量信息發(fā)給AGV小車主控制器，AGV小車主控制器按照設(shè)定規(guī)則計(jì)算出充電任務(wù)路線，AGV小車在無(wú)反射板激光模式下行走到充電區(qū)域指定區(qū)域，并切換到反射板激光導(dǎo)航模式； 步驟52 AGV小車在反射板激光導(dǎo)航模式下向充電平臺(tái)指定目標(biāo)點(diǎn)行走，直到AGV小車運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)充電點(diǎn)； 步驟53 檢測(cè)自動(dòng)充電模塊上的兩電極電壓，在檢測(cè)到符合要求的電壓時(shí)，自動(dòng)充電模塊打開充電閘，AGV小車進(jìn)行充電； 步驟54 AGV小車從控制器檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓值或者超過(guò)設(shè)定充電時(shí)間時(shí)，充電完成，AGV小車從控制器控制AGV小車運(yùn)行至激光導(dǎo)航交接區(qū)域，并切換到無(wú)反射板激光導(dǎo)航模式。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK105867389SQ201610421999
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王斌, 李再金
【申請(qǐng)人】深圳力子機(jī)器人有限公司