潜入式agv导航定位系统及定位方法
【专利摘要】潜入式AGV导航定位系统，包括设置在AGV上的数控伺服系统、超声波传感器和自动升降机构，AGV的驱动轮安装有伺服电机和编码器，自动升降机构使AGV与货架接合与脱开；超声波传感器进行导航及避障，数控伺服系统控制AGV行驶。本发明潜入式AGV自动导航定位系统采用超声波导航，不需设置轨道，而且途中行驶区也不需要在AGV外界设置参照物，完全依靠AGV自身的数控编程和电机速度及编码器信息进行自主导航控制，因此路线更改非常方便，且定位精度高。
【专利说明】潜入式AGV导航定位系统及定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动导航车导航定位系统，涉及一种能沿自由路径自动行驶、自动进行位姿定位的潜入式AGV导航定位系统；还涉及这种定位系统的定位方法。
【背景技术】
[0002]AGV(AGV, Automated Guided Vehicle,自动导航车)上装备有自动导航系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下沿预定的路线自动行驶，将货物自动从起始点运送到目的地。
[0003]预定路线的设置可以分为两类，一类为轨道型路线，如利用粘贴于地板上的电磁轨道来设置行驶路线，AGV则根据检测电磁轨道的信息进行导航；一类为非轨道型路线，如利用激光进行导航(激光传感器和反射板)来设置行驶路线，路面上没有轨道，AGV则根据激光传感器检测反射板的信息进行导航。
[0004]AGV的行驶路径可以根据货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变。当需要修改AGV的路径时，非轨道型路线不必改动地面轨道，修改路径灵活；而轨道型路线的路径修改灵活性相对较差。
[0005]现有的AGV导航定位系统是采用激光导航或磁性导航。利用电磁轨道进行导航的轨道型路线导航方式，修改路径时需要重新铺设电磁轨道，费事费时，路径修改灵活性差；利用激光进行导航的非轨道型路线导航方式，需保持激光反射板洁净，对环境要求较高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种潜入式AGV导航定位系统，具有自动行驶导航及避障功能、作业站点自动位姿定位功能及准确潜入货架下方并牵引或托举货架的功能。
[0007]本发明的另一个目的在于提供上述定位系统的定位方法。
[0008]本发明的技术方案是，潜入式AGV导航定位系统，包括设置在AGV上的数控伺服系统、超声波传感器和自动升降机构，AGV的驱动轮安装有伺服电机和编码器，自动升降机构使AGV与货架接合与脱开；超声波传感器进行导航及避障，数控伺服系统控制AGV行驶。
[0009]本发明的特点还在于:
[0010]还包括设置在相对大地无运动的物体上的绝对参照物和设置在货架外侧端部的参照物A及货架下方两内侧的参照物B。
[0011]驱动轮为2个。
[0012]自动升降机构为I个或多个，自动升降机构的升降柱可自动升降。
[0013]超声波传感器包括模拟量传感器和开关量传感器。
[0014]本发明的第二个技术方案，上述潜入式AGV导航定位系统的定位方法，根据超声波传感器检测绝对参照物的信息，确定AGV的绝对位姿基准，在作业站点之间的途中行驶区，由数控伺服系统根据预设的途中行驶路线控制驱动轮的伺服电机进行差速驱动及转向，通过伺服电机速度及编码器信息判断AGV的位置及方向，控制AGV按照预设的途中行驶路线自主行驶，并通过超声波传感器进行避障。
[0015]在作业站点前，根据超声波传感器检测设置在货架外侧端部的相对参照物A的信息进行AGV位姿调整。
[0016]在作业站点，AGV进入货架下方，根据超声波传感器检测设置在货架内侧的相对参照物B的信息进行AGV位姿调整及行驶停止定位，并控制自动升降机构与货架进行牵引或托举接合。
[0017]货架存储时，AGV拖货架从作业站点行驶到货架存储区，由数控伺服系统根据预设的途中行驶路线控制驱动轮的伺服电机进行差速驱动及转向，通过伺服电机速度及编码器信息判断AGV的位置及方向，控制AGV按照预设的途中行驶路线自主行驶，并通过超声波传感器进行避障，到达货架存储位置行驶停止后，控制自动升降机构与货架脱开。
[0018]本发明具有如下有益效果:
[0019]1、本发明潜入式AGV自动导航定位系统采用超声波导航，不需设置轨道，而且途中行驶区也不需要在AGV外界设置参照物，完全依靠AGV自身的数控编程和电机速度及编码器信息进行自主导航控制，因此路线更改非常方便。
[0020]2、本发明潜入式AGV自动导航定位系统在被拖动的货架下方内侧设置相对参照物，减小了货架位姿误差的影响，且所需超声波传感器量程小，因此，AGV最终的定位精度闻。
[0021]3、本发明潜入式AGV自动导航定位系统可设置不同的升降机构，能适用于潜入牵引式AGV和潜入托举式AGV。
[0022]4本发明潜入式AGV自动导航定位系统应用范围广，可以适用于差速转向及操舵转向的各种2自由度的AGV，也可以适用于全方位的3自由度的AGV，同时可在恶劣环境下使用。
[0023]5、本发明潜入式AGV自动导航定位系统的定位方法简单，易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明潜入式AGV导航定位系统的潜入牵引式AGV与货架的关系立体示意图；
[0025]图2为本发明潜入式AGV导航定位系统的潜入牵引式AGV端面正视示意图；
[0026]图3为本发明潜入式AGV导航定位系统的潜入牵引式AGV的结构俯视示意图；
[0027]图4为本发明潜入式AGV导航定位系统的定位方法中潜入牵引式AGV到达货架前的位姿调整俯视示意图；
[0028]图5为本发明潜入式AGV导航定位系统中AGV前端的模拟量传感器设置位置示意图；
[0029]图6为本发明潜入式AGV导航定位系统中的货架外侧端部参照物设置位置示意图；
[0030]图7为本发明潜入式AGV导航定位系统的定位方法中潜入牵引式AGV潜入货架下的位姿定位示意图；
[0031 ] 图8为图7的E-E剖视图。
[0032]图中，1.自由轮，2.超声波传感器，3.自动升降机构，4.驱动轮，5.控制伺服系统，6.货物，7.货架，8.AGV，A.货架外侧端部参照物，B.货架下方内侧参照物，1_1.第一自由轮，1-2.第二自由轮，1-3.第三自由轮，1-4.第四自由轮，2-1.第一模拟量传感器，2-3.第二模拟量传感器，2-4.第三模拟量传感器,2-6.第四模拟量传感器,2-7.第五模拟量传感器，2-9.第六模拟量传感器，2-10.第七模拟量传感器，2-12.第八模拟量传感器，2-2.第一开关量传感器，2-5.第二开关量传感器，2-8.第三开关量传感器，2-11.第四开关量传感器,3-1.第一自动升降机构,3-2.第二自动升降机构。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0034]本发明潜入式AGV导航定位系统的控制对象是:进行牵引(或托举)货架的潜入式AGV8，AGV8由安装有编码器和伺服电机的2个驱动轮4差速驱动行驶，4个(或I个、2个)自由轮I辅助支撑，2个(或4个、6个)自动升降机构3进行AGV与货架的接合与脱开，超声波传感器2进行导航及避障，数控伺服系统5进行行驶控制。
[0035]本发明潜入AGV自动导航定位系统包括设置在AGV上的数控伺服系统5，驱动轮4的伺服电机和编码器，升降柱可自动升降的自动升降机构3，进行导航及避障用的超声波传感器2 ;设置在相对大地无运动的物体上的绝对参照物和设置在货架外侧端部的相对参照物A及货架下方两内侧的相对参照物B。
[0036]本发明的潜入牵引式AGV8与货架7的关系如图1、图2所示，AGV8潜入货架7下面，通过第一自动升降机构3-1、第二自动升降机构3-2的升降柱的升降使AGV8与货架7接合或脱开，货架7外侧端部的参照物A和货架7下方两内侧的参照物Β-1、Β-2与AGV8上的超声波传感器2配合进行AGV8的位姿调整及定位。
[0037]本发明使用对象潜入牵引式AGV的结构如图3所示，2个驱动轮4的伺服电机进行差速驱动及转向、由伺服电机速度及编码器信息判断AGV8的位置及方向，4个自由轮I为辅助支撑，2个自动升降机构3进行牵引机构的接合与脱开，12个超声波传感器2 (8个模拟量传感器和4个开关量传感器)进行导航及避障，数控伺服系统5进行行驶控制。
[0038]本发明的潜入牵引式AGV自动导航定位系统的定位方法，(I)首先根据模拟量传感器检测绝对参照物的信息进行位姿调整，确定AGV8的绝对位姿基准；(2)在作业站点之间的途中行驶区，由数控伺服系统5根据预设的途中行驶路线编程、控制2个驱动轮4的伺服电机进行差速驱动及转向、由伺服电机速度及编码器信息判断AGV8的位置及方向，控制AGV8按照预设的途中行驶路线进行自主导航行驶，并由开关量传感器2-2、2-5、2-8及2_11进行避障；(3)在作业站点前，如图4所示，根据模拟量传感器2-4、2-6检测设置在货架外侧端部的相对参照物A的信息进行AGV8位姿调整，模拟量传感器2-4、2-6需向上倾斜一个小角度，如图5、图6所示，以便在作业站点前检测设置在货架外侧端部的相对参照物A ;
(4)在作业站点，如图7、图8所示，AGV8进入货架7下方，根据模拟量传感器2-1、2_3、2_7、2-9检测设置在货架7两内侧的相对参照物B-1和B-2的信息进行AGV8位姿调整及行驶停止定位，并控制第一自动升降机构3-1和第二自动升降机构3-2的升降柱升起使AGV8与货架7接合；(5)货架存储区，AGV8牵引货架7从作业站点行使到货架存储区，由数控伺服系统5根据预设的途中行驶路线编程、控制驱动轮4的伺服电机进行差速驱动及转向，通过伺服电机速度及编码器信息判断AGV8的位置及方向，控制AGV8按照预设的途中行驶路线自主行驶，并通过超声波传感器2-2、2-5、2-8及2-11进行避障，到达货架存储位置行驶停止后，控制两个自动升降机构3-1和3-2的升降柱下降使AGV8与货架7脱开。
[0039]本发明设置不同的自动升降机构3，可以适用潜入托举式AGV8。
[0040]本发明可以适用于差速转向及操舵转向的各种2自由度的潜入牵弓I式AGV及潜入托举式AGV，也可以适用于全方位的3自由度的潜入牵引式AGV及潜入托举式AGV。
[0041]本发明AGV8进入货架7下方进行AGV8位姿调整及行驶停止定位，超声波传感器2和设置在货架7两内侧的相对参照物B距离近，可用量程小、精度高的超声波传感器2，因此定位精度高。
[0042]由于AGV8要进入货架7下方，因此AGV8前方的超声波传感器2需向上倾斜一个小角度(如在距货架IOOOmm处AGV开始调整，超声波传感器倾斜约5度)，以便在作业站点前能检测到设置在货架7外侧端部的相对参照物A。
[0043]设置不同的自动升降机构3，可以适用于潜入牵引式AGV和潜入托举式AGV，并可双向(从货架的前端或后端)进行牵引或托举。
[0044]本发明潜入式AGV自动导航定位系统应用范围广，可以适用于差速转向及操舵转向的各种2自由度的AGV，也可以适用于全方位的3自由度的AGV。
【权利要求】
1.潜入式AGV导航定位系统，其特征在于:包括设置在AGV(S)上的数控伺服系统(5)、超声波传感器(2)和自动升降机构(3)，所述AGV (8)的驱动轮(4)安装有伺服电机和编码器，所述自动升降机构(3)使AGV (8)与货架(7)接合与脱开；所述超声波传感器(2)进行导航及避障，所述数控伺服系统(5)控制AGV (8)行驶。
2.如权利要求1所述的潜入式AGV导航定位系统，其特征在于:还包括设置在相对大地无运动的物体上的绝对参照物和设置在货架(7)外侧端部的参照物A及货架下方两内侧的参照物B。
3.如权利要求1或2所述的潜入式AGV导航定位系统，其特征在于:所述驱动轮(4)为2个；所述自动升降机构(3)为I个或多个，所述自动升降机构(3)的升降柱可自动升降。
4.如权利要求3所述的潜入式AGV导航定位系统，其特征在于:所述超声波传感器(2)包括模拟量传感器和开关量传感器。
5.如权利要求1-4任一项所述的潜入式AGV导航定位系统的定位方法，其特征在于:根据超声波传感器(2)检测绝对参照物的信息，确定AGV (8)的绝对位姿基准，在作业站点之间的途中行驶区，由数控伺服系统(5)根据预设的途中行驶路线控制驱动轮(4)的伺服电机进行差速驱动及转向，通过伺服电机速度及编码器信息判断AGV的位置及方向，控制AGV (8)按照预设的途中行驶路线自主行驶，并通过超声波传感器(2)进行避障。
6.如权利要求5所述的潜入式AGV导航定位系统的定位方法，其特征在于:在作业站点前，根据超声波传感器(2)检测设置在货架(7)外侧端部的相对参照物A的信息进行AGV(8)位姿调整。
7.如权利要求5或6所述的潜入式AGV导航定位系统的定位方法，其特征在于:在作业站点，AGV (8)进入货架(7)下方，根据超声波传感器(2)检测设置在货架(7)内侧的相对参照物B的信息进行AGV (8)位姿调整及行驶停止定位，并控制自动升降机构(3)与货架(7)进行牵引或托举接合。
8.如权利要求7所述的潜入式AGV导航定位系统的定位方法，其特征在于:货架存储时，AGV (8)拖货架从作业站点行驶到货架存储区，由数控伺服系统(5)根据预设的途中行驶路线控制驱动轮(I)的伺服电机进行差速驱动及转向，通过伺服电机速度及编码器信息判断AGV (8)的位置及方向，控制AGV (8)按照预设的途中行驶路线自主行驶，并通过超声波传感器(2)进行避障，到达货架存储位置行驶停止后，控制自动升降机构(3)与货架(7)脱开。
【文档编号】G05D1/02GK103823468SQ201410072790
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】黄玉美, 穆卫谊, 张广鹏 申请人:西安理工大学