CN110244727A - 一种基于二维码定位导航的agv系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于二维码定位导航的AGV系统及其方法，包括有控制系统、检测系统、驱动系统、显示系统以及电源系统，控制系统包括有STM32微控制器、电脑上位机和按钮模块；检测系统包括有摄像头、灰度传感器和红外传感器；灰度传感器与STM32微控制器信号连接，红外传感器环绕AGV设置，驱动系统包括有带编码器直流电机、四路驱动器以及麦克纳姆轮；显示系统包括有LCD屏幕和LED指示灯；电源系统包括有蓄电池、电源电压检测模块、电源保护模块，电源电压检测模块与控制系统电性连接，电源电压检测模块中设置有阈值单元，AGV轨迹路线可灵活设置，通过灰度传感器实现寻线移动和摄像头捕捉二维码标识的定位功能，可以通过上位机发送指令让AGV移动到所要的位置。
Description
技术领域
本发明涉及到自动控制领域，尤其涉及到一种基于二维码定位导航的AGV系统及其方法。
背景技术
随着时代的发展加工制造业水平和自动化技术的不断提高，对加工精度、生产运输、工作效率的要求越来越高。现今自动运输引导AGV已经成为一种广泛应用的自动运输设备，因此，对自动运输设备的研究已经成为自动化制作，与运输业的核心内容。自动化运输设备自动化程度高、操作简单灵活、应用广泛、维护方便等优点。它可以提高许多领域的工作效率，甚至在一定条件下可以完全替代人力，可以提高生产车间的自动化水平，可以在一定的高风险条件下取代人工操作，大大降低了人工操作的风险操作。因此研制高性能、安全可靠的自动化运输设备势在必行。AGV的研究主要应用于计算控制、机械动力学、机器人、传感器应用等多个学科的融合，在国防、汽车制造、机器人、视觉导航、运输、等领域发挥着不可或缺的作用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对目前技术中的不足，提供了一种基于二维码定位导航的AGV系统及其方法，可以实现AGV的完全自动化运作，使得AGV轨迹路线可灵活设置，较为方便。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种基于二维码定位导航的AGV系统及其方法，其特征在于：包括有控制系统以及分别连接电性连接于控制系统的检测系统、驱动系统、显示系统以及电源系统，所述控制系统包括有STM32微控制器、电脑上位机和按钮模块；所述检测系统包括有摄像头、灰度传感器和红外传感器；所述灰度传感器与STM32微控制器信号连接，所述红外传感器环绕AGV设置，所述驱动系统包括有带编码器直流电机、四路驱动器以及麦克纳姆轮；所述显示系统包括有LCD屏幕和LED指示灯；所述电源系统包括有蓄电池、电源电压检测模块、电源保护模块，所述电源电压检测模块与控制系统电性连接，所述电源电压检测模块中设置有阈值单元，所述阈值单元包括有预警电压阈值和停止电压阈值，所述LDE指示灯包括有与阈值单元相对应的预警电压指示灯和停止电压指示灯。
作为本方案的一种改进，还包括有通信系统，所述通信系统包括有WIFI模块，所述STM32微控制器经WIFI模块与电脑上位机连接。
作为本方案的一种改进，还包括有保护单元，所述保护单元包括有防撞条，所述防撞条环绕AGV安装。
作为本方案的一种改进，所述灰度传感器安装在AGV底部中心位置，还包括有遮光板，所述遮光板环形围绕灰度传感器设置。
作为本方案的一种改进，所述按钮模块包括有LCD显示屏的开关按钮以及AGV的急停按钮、起动按钮以及停止按钮。
作为本方案的一种改进，所述STM32微控制器的PWM输出端电性连接与四路驱动器的输入端，四路驱动器的输出端电性连接于带编码器直流电机的输入端，直流电机的编码器输出端电性连接与MCU的GPIO口。
作为本方案的一种改进，所述检测系统还包括有超时检测模块，所述超时检测模块中设置有计时单元，当AGV停止时间超过10s后STM32微控制器通过通信模块发送异常状态信息给电脑上位机。
作为本方案的一种改进，在AGV行进路线上设置有标识，当AGV在行进路线上运动时，检测系统通过灰度传感器识别贴在地面的标识，将反馈信息传输给控制系统中的STM32微控制器，STM32微控制器经计算后控制驱动系统实现AGV的移动，摄像头设别地面标识，将图像数据传输给STM32微控制器，STM32微控制器解析后得出AGV当前位置，通过控制系统中的电脑上位机的指令执行下一步命令。
有益效果：本发明中AGV轨迹路线可灵活设置，通过灰度传感器的寻线移动和摄像头捕捉二维码的定位功能，可以通过上位机发送指令让AGV移动到所要的位置，红外传感器则实现避障功能，当AGV检测到障碍物根据情况选择是否停止运行或更新路径规划，通过在需要的位置粘贴二维码方便AGV识别自身的位置，通过上位机的指令实行路径规划，可以实现AGV移动到指定位置，然后根据工业的需求，再增加相应的功能，可以实现完全自动化运作，AGV上设置了一些保护模块可以有效的AGV运行过程中设备本身和人员的安全，驱动系统方面的设计采用麦克纳姆轮，这样可以保证在狭窄的工作场合下工作，显示系统实时的显示AGV运行状态，方便AGV异常时维护人员进行检查与维护。
附图说明
图1为本发明中基于二维码定位导航的AGV系统结构示意图；
图2为本发明中控制系统的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-2所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统及其方法，整套AGV系统基于STM32微处理器分为控制系统、检测系统、驱动系统、通信系统、显示系统、电源系统、保护单元。
STM32微处理器为STM32F767作为AGV控制系统的主控芯片，主频216MHz，该芯片拥有丰富的外设并自带DCMI接口可实现高速图像数据的传输，与摄像头完美适用，满足AGV复杂控制的需求。
控制系统连接检测系统，通过检测系统中的摄像头扫描地上标识也即是二维码并将图像数据传输给控制系统，STM32微处理器中的MCU进行解析得出当前AGV位置坐标，控制系统去驱动系统相连接，控制系统通过检测系统的灰度传感器得出当前AGV在路线上的位置，然后控制驱动系统带动麦克纳姆轮进行移动，电源系统与控制系统连接，对整套AGV系统进行供电，电源保护模块与电源电压检测模块实时检测电池状态，并起到保护作用。
控制系统与检测系统连接，所述检测系统用于检测路线，障碍和识别二维码，使AGV根据相应情况做出相应动作。
检测系统中的灰度传感器与摄像头安装与AGV底部中心位置，通过扫描铺设在地上的黑线配合寻线算法实现AGV寻线移动。
检测系统中的红外传感器安装在AGV四周位置。用于检测AGV前方的障碍物，当检测到障碍物时，AGV停止移动，当停止时间超过10s后通过通信模块发送异常状态信息给电脑上位机。
控制系统与驱动系统连接，用于控制驱动系统驱动车轮的速度与方向，通过使用麦克纳姆轮可是实现AGV在狭窄工作场合下运行。
控制系统与检测系统中的摄像头连接，摄像头将捕捉到的二维码信息传输给MCU，MCU解析后得出当前AGV的所在位置坐标，然后根据电脑上位机的指令，进行下一步的动作。
控制系统与电源系统中的电源电压检测模块连接，用于实时的检测电池的电压状态，并设置预警电压阈值，停止电压阈值，但检测电压低于预警电压阈值时，控制系统主动发送低电压警告给上位机，并点亮预警电压指示灯，当检测电压低于停止电压阈值时，控制系统主动发送AGV停止信息给上位机并停止AGV运行。
AGV的AGV上设置防撞条，机械防撞防护，提升AGV的安全性以及抗碰撞性。
控制系统中保护按钮模块，按钮模块包含急停按钮，启动按钮，停止按钮，显示系统开关按钮。
控制系统与显示系统连接，显示系统包含LED指示灯和LCD显示屏，LED指示灯包括有运行指示灯、停止电压指示灯、警电压指示灯和停止电压指示灯，LCD显示屏主要显示AGV运行过程中当前的位置坐标、目标坐标、移动速度、电源电压状态、与电脑上位机连接状态，摄像头捕捉图像、二维码解析后的数据等。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (8)
1.一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：包括有控制系统以及分别连接电性连接于控制系统的检测系统、驱动系统、显示系统以及电源系统，所述控制系统包括有STM32微控制器、电脑上位机和按钮模块；所述检测系统包括有摄像头、灰度传感器和红外传感器；所述灰度传感器与STM32微控制器信号连接，所述红外传感器环绕AGV设置，所述驱动系统包括有带编码器直流电机、四路驱动器以及麦克纳姆轮；所述显示系统包括有LCD屏幕和LED指示灯；所述电源系统包括有蓄电池、电源电压检测模块、电源保护模块，所述电源电压检测模块与控制系统电性连接，所述电源电压检测模块中设置有阈值单元，所述阈值单元包括有预警电压阈值和停止电压阈值，所述LDE指示灯包括有与阈值单元相对应的预警电压指示灯和停止电压指示灯以及运行指示灯。
2.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：还包括有通信系统，所述通信系统包括有WIFI模块，所述STM32微控制器经WIFI模块与电脑上位机连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：还包括有保护单元，所述保护单元包括有防撞条，所述防撞条环绕AGV安装。
4.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：所述灰度传感器安装在AGV底部中心位置，还包括有遮光板，所述遮光板环形围绕灰度传感器设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：所述按钮模块包括有LCD显示屏的开关按钮以及AGV的急停按钮、起动按钮以及停止按钮。
6.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：所述STM32微控制器的PWM输出端电性连接与四路驱动器的输入端，四路驱动器的输出端电性连接于带编码器直流电机的输入端，直流电机的编码器输出端电性连接与MCU的GPIO口。
7.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统，其特征在于：所述检测系统还包括有超时检测模块，所述超时检测模块中设置有计时单元，当AGV停止时间超过10s后STM32微控制器通过通信模块发送异常状态信息给电脑上位机。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种基于二维码定位导航的AGV系统的工作方法，其特征在于：在AGV行进路线上设置有标识，当AGV在行进路线上运动时，检测系统通过灰度传感器识别贴在地面的标识，将反馈信息传输给控制系统中的STM32微控制器，STM32微控制器经计算后控制驱动系统实现AGV的移动，摄像头设别地面标识，将图像数据传输给STM32微控制器，STM32微控制器解析后得出AGV当前位置，通过控制系统中的电脑上位机的指令执行下一步命令。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190917 |