激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的agv搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人導(dǎo)航技術(shù)，特別是涉及一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，搬運機器人(簡稱AGV，Automated Guided Vehicle)廣泛運用于工業(yè)、軍事、交通運輸、電子等領(lǐng)域。搬運機器人，指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。
[0003]搬運機器人以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，搬運機器人的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。
[0004]目前能夠用于搬運機器人的導(dǎo)航/導(dǎo)引技術(shù)主要有以下幾種:直接坐標(biāo)、電磁導(dǎo)弓丨、光學(xué)導(dǎo)引、全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、反射式激光導(dǎo)航。D直接坐標(biāo)方式用定位塊將的行駛區(qū)域分成若干坐標(biāo)小區(qū)域，通過對小區(qū)域的計數(shù)實現(xiàn)導(dǎo)引。2)電磁導(dǎo)引是在搬運機器人的行駛路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線加載導(dǎo)引頻率，通過對導(dǎo)引頻率的識別來實現(xiàn)搬運機器人的導(dǎo)引。3)磁帶導(dǎo)航是在路面上貼磁帶替代在地面下埋設(shè)金屬線，通過磁感應(yīng)信號實現(xiàn)導(dǎo)引。4)慣性導(dǎo)航是在搬運機器人上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，搬運機器人可通過對陀螺儀偏差信號(角速率)的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和航向，從而實現(xiàn)導(dǎo)引。5)全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航是通過衛(wèi)星對非固定路面系統(tǒng)中的控制對象進行跟蹤和制導(dǎo)。6)反射式激光導(dǎo)引是在搬運機器人行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，搬運機器人通過激光掃描器發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當(dāng)前的位置和航向，并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)搬運機器人的導(dǎo)引。
[0005]現(xiàn)有的搬運機器人導(dǎo)航方式都或多或少存在缺陷和不足:
[0006]I)直接坐標(biāo)導(dǎo)航方式地面測量安裝復(fù)雜，工作量大，導(dǎo)引精度和定位精度較低，且無法滿足復(fù)雜路徑的要求。
[0007]2)電磁導(dǎo)航路徑難以更改擴展，對復(fù)雜路徑的局限性大。
[0008]3)磁帶導(dǎo)航方式易受環(huán)路周圍金屬物質(zhì)的干擾，磁帶易受機械損傷，導(dǎo)引的可靠性受外界影響較大。
[0009]4)慣性導(dǎo)航方式制造成本較高，導(dǎo)引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及其后續(xù)信號處理密切相關(guān)。
[0010]5)全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航方式精度取決于衛(wèi)星在空中的固定精度和數(shù)量，以及控制對象周圍環(huán)境等因素。高精度的導(dǎo)航系統(tǒng)的制造成本昂貴。
[0011]相比較而言，反射式激光導(dǎo)航定位精確，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境，是目前國外許多生產(chǎn)廠家優(yōu)先采用的先進導(dǎo)引方式。
[0012]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)反射式激光導(dǎo)航需要在搬運機器人行駛路徑周圍預(yù)先垂直設(shè)置好一系列反光板，達到定位和定向的目的，因此成本高。另外，反射式激光導(dǎo)航需要安裝反光板，對搬運機器人運行的周邊環(huán)境有破壞，降低了搬運機器人的應(yīng)用范圍(在電信、化工等行業(yè)中，搬運機器人的安裝不得破壞周邊環(huán)境)。反射式激光導(dǎo)航定位和定向精度與安裝反光板的數(shù)量有關(guān)，從節(jié)約成本的角度考慮，一般都選擇盡可能少的安裝反光板。由于障礙物(包括環(huán)境視覺死角)的影響，搬運機器人的運動路線受限。
【【實用新型內(nèi)容】】
[0013]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0014]一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，包括:遠程控制器、車載控制器、激光測距儀103以及用于驅(qū)動搬運機器人運動的運動控制器104 ;
[0015]其中所述激光測距儀103的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述遠程控制器通信連接；
[0016]所述車載控制器的輸出端與運動控制器104的輸入端連接。
[0017]本實用新型首先遠程控制端生成全局規(guī)劃路徑，并在搬運機器人運動的過程中，激光測距儀103和里程計獲取搬運機器人的定位信息，然后車載控制端能夠根據(jù)所述定位信息搜尋對應(yīng)的柵格地圖。最后車載控制端結(jié)合柵格地圖和全局規(guī)劃路徑，生成用于指示搬運機器人運動的指令，然后將該指令發(fā)給運動控制器104，以控制搬運機器人運動。本實用新型只需通過激光測距儀103獲取搬運機器人的定位信息即可實現(xiàn)對搬運機器人的實時導(dǎo)航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導(dǎo)航引導(dǎo)材料或結(jié)構(gòu)，在保證搬運機器人導(dǎo)航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導(dǎo)航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應(yīng)用范圍。
【【附圖說明】】
[0018]圖1為本實用新型一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本實用新型一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)另一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【【具體實施方式】】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0021]請參閱圖1，其是本實用新型一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，包括:遠程控制器101、車載控制器102、激光測距儀103以及用于驅(qū)動搬運機器人運動的運動控制器104 ;
[0023]其中所述激光測距儀103的輸出端與車載控制器102的第一輸入端相連，所述車載控制器102通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述遠程控制器101通信連接；優(yōu)選地，所述車載控制器102包括:無線發(fā)射端和無線接收端；所述無線發(fā)射端和無線接收端分別通過無線局域網(wǎng)與遠程控制器101通信連接。
[0024]所述車載控制器102的輸出端與運動控制器104的輸入端連接。
[0025]本實施例中，所述遠程控制器101能夠根據(jù)輸入的作業(yè)區(qū)域的環(huán)境信息生成拓撲地圖，且還能夠根據(jù)搬運機器人的位置和目標(biāo)重點生成全局規(guī)劃路徑。
[0026]所述激光測距儀103用于采集搬運機器人周邊的環(huán)境信息，并想車載控制器102輸出搬運機器人的自定位位姿，該環(huán)境信息包括搬運機器人距離各個障礙物的距離。
[0027]所述車載控制器102能夠融合激光測距儀103所發(fā)送的環(huán)境信息和搬運機器人的自定位位姿，并根據(jù)全局規(guī)劃路徑生成局部規(guī)劃路徑，即生成用于指示搬運機器人運動的指令，并將該指令發(fā)給運動控制器104。
[0028]所述運動控制器104用于接收車載控制器102發(fā)送的指示搬運機器人運動的指令，解析該指令，并驅(qū)動與搬運機器人運動到指定的位置
[0029]本實用新型首先遠程控制端生成全局規(guī)劃路徑，并在搬運機器人運動的過程中，激光測距儀103和里程計獲取搬運機器人的定位信息，然后車載控制端能夠根據(jù)所述定位信息搜尋對應(yīng)的柵格地圖。最后車載控制端結(jié)合柵格地圖和全局規(guī)劃路徑，生成用于指示搬運機器人運動的指令，然后將該指令發(fā)給運動控制器104，以控制搬運機器人運動。本實用新型只需通過激光測距儀103獲取搬運機器人的定位信息即可實現(xiàn)對搬運機器人的實時導(dǎo)航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導(dǎo)航引導(dǎo)材料或結(jié)構(gòu)，在保證搬運機器人導(dǎo)航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導(dǎo)航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應(yīng)用范圍。
[0030]在一個實施例中，所述的激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，還包括:里程計105，所述里程計105的輸出端與所述車載控制器102的輸入端相連。
[0031]所述里程計105能夠估算搬運機器人的自定位位姿，能夠避免激光測距儀103失效或者受到干擾時，導(dǎo)致所述自定位位姿誤差較大的問題，從而保證了自定位位姿的可靠性。
[0032]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括:遠程控制器、車載控制器、激光測距儀以及用于驅(qū)動搬運機器人運動的運動控制器； 其中所述激光測距儀的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述遠程控制器通信連接； 所述車載控制器的輸出端與運動控制器的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，還包括:里程計，所述里程計的輸出端與所述車載控制器的輸入端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述車載控制器包括:無線發(fā)射端和無線接收端；所述無線發(fā)射端和無線接收端分別通過無線局域網(wǎng)與遠程控制器通信連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種激光制導(dǎo)地圖構(gòu)建的搬運機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：遠程控制器、車載控制器、激光測距儀以及用于驅(qū)動搬運機器人運動的運動控制器；其中所述激光測距儀的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述遠程控制器通信連接；所述車載控制器的輸出端與運動控制器的輸入端連接。本實用新型只需通過激光測距儀獲取搬運機器人的定位信息即可實現(xiàn)對搬運機器人的實時導(dǎo)航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導(dǎo)航引導(dǎo)材料或結(jié)構(gòu)，在保證搬運機器人導(dǎo)航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導(dǎo)航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應(yīng)用范圍。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號】CN204883363
【申請?zhí)枴緾N201520570053
【發(fā)明人】周雪峰, 蔣曉明, 劉曉光, 李凱格, 程韜波, 黃丹
【申請人】廣東省自動化研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月29日