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CN106843222A - 一种局部铺反射板的激光导航agv系统 - Google Patents

一种局部铺反射板的激光导航agv系统 Download PDF

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刘胜明
姜志英
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Abstract

本发明公开了一种局部铺反射板的激光导航AGV系统，包括无反射板AGV小车，所述AGV小车上设有激光扫描仪，AGV工作场地中局部区域铺设不少于三块的反射板；首先确定AGV在全局地图中的原点坐标，通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；工作过程中将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿。本发明在现有无反射板AGV小车的基础上，在精度要求较高的局部区域铺设反射板，通过激光扫描仪识别反射板，并与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿，综合了无反射板AGV小车和反射板导航的优点，定位精度达到±10mm以内。

Description

一种局部铺反射板的激光导航AGV系统
技术领域
本发明涉及AGV技术，特别涉及一种局部铺反射板的激光导航AGV系统。
背景技术
AGV小车（自动导航小车）是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有小车编程与停车装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。近年来随着现代物流以及相关技术在我国高速发展，AGV己广泛应用于物流系统和柔性制造系统中，其高效、快捷、灵活，大大提高了生产自动化程度和生产效率。激光引导是在九十年代中期开始采用的先进的引导方式，是除GPS外唯一不需要地面处理的引导方式，激光引导AGV小车采用激光扫描器和预先在AGV小车运行区域周围布置好位置的反射板作为激光定位所需的基础环境，主要完成路径规划、定位和避障等任务。
现有的激光导航AGV小车，在运行区域需要安装至少三个以上的高亮度反射板，激光扫描仪只能检测到这种高亮度的反射板，激光扫描二周后，可以得到二系列反射板的反射角，然后根据得到的数据进行定位。反射板的安装至关重要，必须在运行区域都安装上，当激光导航AGV小车到达新的区域时，需重新安装反射板。另外反射板的位置必须固定，如不小心动了反射板， AGV小车将不知道自己的位置，灵活性和精确度相对而言比较差。
发明专利（申请公布号：CN 106200643A）公开了一种无反射板激光自主导航AGV小车。该无反射板激光自主导航AGV小车包括激光扫描仪和上位机系统，上位机系统在接收到激光扫描仪发送的电信号后对其进行处理，建立原始地图并对其进行限定，去除非安全区域从而得到有效地图，并保存在上位机系统中，当设定好目的点后，上位机系统根据建立的地图进行路径规划，找到一条到达目的地的最短路径，并据此最短路径向执行机构发送控制指令，控制无反射板激光自主导航AGV小车的运行，期间，旋转编码器将和角度传感器将通过下位机系统向上位机系统传送转速和角度等数据，从而实现上位机系统的反馈控制，进一步调整执行机构中车轮的转速和身姿，直至到达设定的目的地。本发明的无反射板激光自主导航AGV小车不需要像带反射板的激光导航AGV小车那样，通过反射板反射的激光来计算自身所处的位置，而是通过原始地图和有效地图的建立，实现自主导航。但是目前无反射板激光自主导航AGV小车定位精度不够，在±30mm左右，有必要进一步提升定位精度。
发明内容
本发明目的是：在现有无反射板AGV系统的基础上，提供一种局部铺反射板的激光导航AGV系统，进一步提升定位精度。
本发明的技术方案是：
一种局部铺反射板的激光导航AGV系统，包括无反射板AGV小车，所述AGV小车上设有激光扫描仪，AGV工作场地中局部区域铺设不少于三块的反射板；首先确定AGV在全局地图中的原点坐标，通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；工作过程中将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿。
优选的，所述AGV小车在全局地图中的原点坐标是通过人工先在全局地图中指定好，再将AGV小车开到该指定位置。
优选的，所述激光扫描仪识别反射板，是根据激光扫描仪扫描到反射板的反射率比全局地图中其他物质高，以此确定反射板的位置。
优选的，所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配，根据反射板在全局地图铺设中两两位置不变的原则，若当前局部扫描到的反射板两两之间的距离及角度与全局地图中反射板的距离及角度的误差在设定范围内，则认定局部扫描到的反射板即为全局地图扫描到的反射板。
优选的，所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配的数量至少3个，再根据三点定位原则，计算出当前AGV小车的当前位姿。
优选的，所述反射板的铺设保证激光扫描仪在旋转一周内，即使在有障碍物遮挡部分反射板的情况下，也可以测量到至少3块反射板。
优选的，所述反射板的铺设保证反射板的布置位置距离高反射物质不少于300mm，以防系统将这类物质误以为是反射板，所述高反射物质包括但不限于窗户、不锈钢面板、金属管道。
优选的，所述反射板的铺设保证两相邻反射板与激光扫描器构成角度大于一定角度，以避免相互干扰。
本发明的优点是：
本发明所提供的局部铺反射板的激光导航AGV系统，在现有无反射板AGV小车的基础上，在精度要求较高的局部区域铺设反射板，通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；工作过程中将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿，定位精度达到±10mm以内。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统的工作流程图。
具体实施方式
本发明所揭示的局部铺反射板的激光导航AGV系统，包括无反射板AGV小车，所述AGV小车上设有激光扫描仪，具体的无反射板AGV小车可参考现有技术的专利文件（申请公布号：CN 106200643A）公开的一种无反射板激光自主导航AGV小车。该无反射板激光自主导航AGV小车，通过原始地图和有效地图的建立，实现自主导航。包括激光扫描仪和上位机系统，上位机系统在接收到激光扫描仪发送的电信号后对其进行处理，建立原始地图并对其进行限定，去除非安全区域从而得到有效地图，并保存在上位机系统中，当设定好目的点后，上位机系统根据建立的地图进行路径规划，找到一条到达目的地的最短路径，并据此最短路径向执行机构发送控制指令，控制无反射板激光自主导航AGV小车的运行，期间，旋转编码器将和角度传感器将通过下位机系统向上位机系统传送转速和角度等数据，从而实现上位机系统的反馈控制，进一步调整执行机构中车轮的转速和身姿，直至到达设定的目的地。
本发明所揭示的局部铺反射板的激光导航AGV系统，使用无反射板AGV小车，并在AGV工作场地中精度要求较高的局部区域铺设不少于三块的反射板。
如图1所示，为本发明所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统的工作流程。
首先确定AGV在全局地图中的原点坐标，所述AGV小车在全局地图中的原点坐标是通过人工先在全局地图中指定好，再将AGV小车开到该指定位置。
然后通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；所述激光扫描仪识别反射板，是根据激光扫描仪扫描到反射板的反射率比全局地图中其他物质高，以此确定反射板的位置。
再然后是AGV小车工作过程中的定位，将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿。所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配，根据反射板在全局地图铺设中两两位置不变的原则，若当前局部扫描到的反射板两两之间的距离及角度与全局地图中反射板的距离及角度的误差范围分别在300mm及2度范围以内，则认定局部扫描到的反射板即为全局地图扫描到的反射板。所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配的数量至少3个，再根据三点定位原则，计算出当前AGV小车的当前位姿。
所述反射板的铺设遵循以下原则：
1、保证激光扫描仪在旋转一周内，即使在有障碍物遮挡部分反射板的情况下，也可以扫描到至少3块反射板。
2、保证反射板的布置位置距离高反射物质不少于300mm，以防系统将这类物质误以为是反射板，所述高反射物质包括但不限于窗户、不锈钢面板、金属管道等。
3、保证两相邻反射板与激光扫描器构成角度大于1.26°，以避免相互干扰。
本发明所提供的局部铺反射板的激光导航AGV系统，在现有无反射板AGV小车的基础上，在精度要求较高的局部区域铺设反射板，通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；工作过程中将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿，定位精度达到±10mm以内。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：包括无反射板AGV小车，所述AGV小车上设有激光扫描仪，AGV工作场地中局部区域铺设不少于三块的反射板；首先确定AGV在全局地图中的原点坐标，通过激光扫描仪识别反射板，确定各反射板在全局地图中相对于原点的绝对位置；工作过程中将激光扫描仪扫描到的当前反射板与全局地图中的反射板做匹配来确定AGV小车的当前位姿。
2.根据权利要求1所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述AGV小车在全局地图中的原点坐标是通过人工先在全局地图中指定好，再将AGV小车开到该指定位置。
3.根据权利要求2所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述激光扫描仪识别反射板，是根据激光扫描仪扫描到反射板的反射率比全局地图中其他物质高，以此确定反射板的位置。
4.根据权利要求2所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配，根据反射板在全局地图铺设中两两位置不变的原则，若当前局部扫描到的反射板两两之间的距离及角度与全局地图中反射板的距离及角度的误差在设定范围内，则认定局部扫描到的反射板即为全局地图扫描到的反射板。
5.根据权利要求4所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述当前扫描到的反射板与全局地图中反射板做匹配的数量至少3个，再根据三点定位原则，计算出当前AGV小车的当前位姿。
6.根据权利要求1-5所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述反射板的铺设保证激光扫描仪在旋转一周内，即使在有障碍物遮挡部分反射板的情况下，也可以测量到至少3块反射板。
7.根据权利要求1-5所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述反射板的铺设保证反射板的布置位置距离高反射物质不少于300mm，以防系统将这类物质误以为是反射板，所述高反射物质包括但不限于窗户、不锈钢面板、金属管道。
8.根据权利要求1-5所述的局部铺反射板的激光导航AGV系统，其特征在于：所述反射板的铺设保证两相邻反射板与激光扫描器构成角度大于一定角度，以避免相互干扰。
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