CN103019240A - 一种agv小车平面定位导航***及方法 - Google Patents

一种agv小车平面定位导航***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及定位导航领域，公开了一种AGV小车平面定位导航***及方法，包括：AGV小车、地图数据库、超声波传感器模块、舵机模块、转角传感器模块、微处理器模块；所述地图数据库存储于微处理器模块中；超声波传感器模块安装在AGV小车的前端中心位置和左侧中心位置；超声波传感器模块、舵机模块、转角传感器模块分别与微处理器模块电连接。本发明通过接收AGV小车前置和侧置的超声波传感器信息，经地图数据库匹配后，微处理器模块采用相应的定位算法，对AGV小车进行定位并控制其行进。本发明使用超声波测距器进行测距，成本低，测距精确；AGV小车行驶路径可任意规划，摆脱导向轨道束缚，控制更加方便，大大提高了工作效率。

Description

一种AGV小车平面定位导航***及方法
技术领域
本发明涉及定位导航领域，特别涉及一种AGV小车平面定位导航***及方法。
背景技术
自动导引小车AGV(Automatic Guided Vehicle)是指装备有自动导向***，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台至指定地点，实现物料的自动装卸和搬运，与其他物流设备自动接口，全过程自动化的无人驾驶输送设备。 
目前已知的AGV装备有电磁或光学引导装置，引导AGV小车在预定的轨道上行驶。当工作量增大或者设备增多时，需要增设新的轨道以完成不同的任务，这样既增加了成本，又使得***变得复杂。
发明内容
本发明的目的是：为解决上述现有技术中的技术问题，提供一种AGV小车平面定位导航***及方法，取代了传统的AGV引导轨道，并且目标环境下的地图数据库可以根据实际工作情况实时改变，而无需导航轨道引导。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种AGV小车平面定位导航***，包括：AGV小车1、地图数据库、超声波传感器模块2、舵机模块3、转角传感器模块4、微处理器模块5。
所述地图数据库存储于微处理器模块5中，用来提供目标环境下的坐标信息，且通过微处理器模块5的数据处理，借助舵机模块3和转角传感器模块4模块控制AGV小车1行进；；超声波传感器模块2安装在AGV小车1的前端中心位置和左侧中心位置，用于检测备AGV小车1前方和侧面距离的变化，并将数据实时提供给微处理器模块5；舵机模块3与AGV小车1的转向连杆相连接，用于AGV小车1转向；所述微处理器模块用于实时处理接收到的数据，实现AGV小车1的定位导航；转角传感器模块4安装于AGV小车1的转向轴管上，用于测量AGV小车1的转角，并将数据提供给微处理器模块5；并且上述几个模块分别与微处理器模块5电连接。
其中，所述地图数据库包括：目标环境下的起讫点坐标信息、拐点坐标信息、道路斜率信息、交叉口坐标信息，用于为AGV小车1定位导航提供坐标参考。
一种AGV小车平面定位导航方法，包括以下步骤：
步骤100：数据的采集：AGV小车1前置和侧置超声波传感器模块2发射声波并计时，遇到障碍物则返回，接收到反射波后停止计时，微处理器模块5根据发射和接收的时间差计算AGV小车1与前方和侧面的距离；计算公式为                                               
Figure 2012105032758100002DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure 2012105032758100002DEST_PATH_IMAGE004
为前置超声波传感器测得的距离，
Figure 2012105032758100002DEST_PATH_IMAGE006
为左侧差超声波传感器测得的距离；为前置超声波传感器声波时间差，
Figure 2012105032758100002DEST_PATH_IMAGE010
为左侧超声波传感器声波时间差。
步骤200：微处理器模块5获得如上述步骤100所述的距离信息
Figure 286811DEST_PATH_IMAGE012
，根据当前微处理器模块5获得的地图数据库初始信息，确定AGV小车1当前所在的具体的路段，并根据地图数据库提供的计算公式对AGV小车1的坐标进行计算，计算公式根据路段信息的不同而不同。
步骤300：处理微处理器模块5到AGV小车1的坐标信息，确定AGV小车1所在的路段后，根据地图数据库提供的不同信息，控制AGV小车1转向或直行，直到到达目的地。
本发明通过接收AGV小车前置和侧置的超声波传感器信息，经过地图数据库匹配后，微处理器采用相应的定位算法，对AGV小车进行定位并控制其行进。
有益效果：本发明使用超声波测距器进行测距，成本低，测距精确；避免了复杂道路轨道的铺设工作，进一步降低了成本，并且AGV小车行驶路径可任意规划，摆脱导向轨道束缚，控制更加方便，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明一种AGV小车平面定位导航***的结构示意图。
图2为本发明一种AGV小车平面定位导航方法的流程示意图。
图3为一种目标环境下可能的地图数据库示意图。
图4为由一种目标环境下可能的地图数据库转化得到的坐标系示意图。
附图标识：1-AGV小车，2-超声波传感器模块，3-舵机模块，4-转角传感器模块，5-微处理器模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1，本发明一种AGV小车平面定位导航***包括：AGV小车1、地图数据库、超声波传感器模块2、舵机模块3、转角传感器模块4、微处理器模块5。超声波传感器模块有两个，一个安装在AGV小车1的正前方中心位置，另一个安装在AGV小车1的左侧中心位置部。转角传感器模块4安装于AGV小车的转向轴管上。舵机模块3与转向轮连杆相连接。地图数据库存储于微处理器模块5中，供微处理器模块5读取道路信息。微处理器模块5根据各方的数据，进行算法处理，定位AGV小车1，并控制AGV小车1行进。
    参照图3，在一个车间内，有三个任务点需要AGV小车1前往执行任务。
图4是根据图3的地图数据库转化而来的平面坐标系。下面结合图4，具体说明一下定位导航的原理：
 设车间的小车初始位置位于图中A点，并准备往B点行驶。此时地图数据匹配数据为:1、行驶路段：AB；2、目前坐标（x1，y1）。微处理器模块5根据这些信息提供该路段的定位算法，AGV小车1的横坐标xAGV=x1，纵坐标yAGV=y-ydis，这里ydis为小车目前位置距离
Figure 342491DEST_PATH_IMAGE014
的长度。于是AGV小车1在AB段行驶时的坐标为(x1,y-ydis)。
当AGV小车1继续前行，微处理器模块5计算得到的坐标为（x1，y1）时，说明AGV小车1到达B点，即任务一点。执行完任务，AGV小车1需要向C点行驶；则微处理器模块5应控制AGV小车1右转向90度，转角传感器模块4测得旋转90度后通知微处理器模块5，此时微处理器模块5读取BC段的地图数据库信息：1、行驶路段：BC段；2、目前坐标(x1,y2)。接着微处理器模块5得到对应的定位算法，AGV小车1在BC段行驶时的坐标为(x-xdis,y2)，其中xdis为AGV小车1前置超声波传感器模块2距前方的距离。
AGV小车1前行到C点后，需向CD段过渡，微处理器模块5读取得到CD段地图数据：1、行驶路段：CD段；2、目前坐标(x2,y2)；3，终点坐标(x3,y3)。据此，微处理器模块5得到AGV小车1需右转向
Figure DEST_PATH_IMAGE018
。由于CD段为一段斜线，其相应的坐标计算公式也将变的稍微复杂。对该示意图中的CD段，其坐标计算分为两段，前半段为CC′,其中
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，则此段中，AGV小车1的坐标为(x-xdiscosθ,y-ydiscosθ)；设根据已知条件求的D′的坐标为(x5,y5)，则
Figure DEST_PATH_IMAGE022
段中AGV小车1的实时坐标为(x-xdiscosθ,y5+xdissinθ)，依该坐标前进，最终将到达终点站E。
同理，可以根据不同的任务需要，设计不同的地图及对应的数据库。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.一种AGV小车平面定位导航***，其特征在于，所述一种AGV小车平面定位导航***包括：AGV小车（1）、地图数据库、超声波传感器模块（2）、舵机模块（3）、转角传感器模块（4）、微处理器模块（5）；
所述地图数据库存储于微处理器模块（5）中；超声波传感器模块（2）安装在AGV小车（1）的前端中心位置和左侧中心位置；舵机模块（3）与AGV小车（1）的转向连杆相连接；转角传感器模块（4）安装于AGV小车（1）的转向轴管上；并且上述几个模块分别与微处理器模块（5）电连接；
具体过程如下：
数据的采集：AGV小车（1）前置和侧置超声波传感器模块（2）发射声波并计时，遇到障碍物则返回，接收到反射波后停止计时，微处理器模块（5）根据发射和接收的时间差计算AGV小车（1）与前方和侧面的距离；计算公式为                                               
Figure 2012105032758100001DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure 2012105032758100001DEST_PATH_IMAGE004
为前置超声波传感器测得的距离，
Figure 2012105032758100001DEST_PATH_IMAGE006
为左侧差超声波传感器测得的距离；
Figure 2012105032758100001DEST_PATH_IMAGE008
为前置超声波传感器声波时间差，
Figure 2012105032758100001DEST_PATH_IMAGE010
为左侧超声波传感器声波时间差；
微处理器模块（5）获得如上述步骤100所述的距离信息，根据当前微处理器模块（5）获得的地图数据库初始信息，确定AGV小车（1）当前所在的具体的路段，并根据地图数据库提供的计算公式对AGV小车（1）的标进行计算，计算公式根据路段信息的不同而不同；
处理微处理器模块（5）到AGV小车（1）的坐标信息，确定AGV小车（1）所在的路段后，根据地图数据库提供的不同信息，控制AGV小车（1）转向或直行，直到到达目的地。
2.根据权利要求1所述的一种AGV小车平面定位导航***，其特征在于，所述地图数据库包括：目标环境下的起讫点坐标信息、拐点坐标信息、道路斜率信息、交叉口坐标信息。
3.一种AGV小车平面定位导航方法，包括以下步骤：
步骤100：数据的采集：AGV小车（1）前置和侧置超声波传感器模块（2）发射声波并计时，遇到障碍物则返回，接收到反射波后停止计时，微处理器模块（5）根据发射和接收的时间差计算AGV小车（1）与前方和侧面的距离；计算公式为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；其中，
Figure 913135DEST_PATH_IMAGE004
为前置超声波传感器测得的距离，
Figure 650147DEST_PATH_IMAGE006
为左侧差超声波传感器测得的距离；
Figure 235849DEST_PATH_IMAGE008
为前置超声波传感器声波时间差，为左侧超声波传感器声波时间差；
步骤200：微处理器模块（5）获得如上述步骤100所述的距离信息
Figure 969636DEST_PATH_IMAGE012
，根据当前微处理器模块（5）获得的地图数据库初始信息，确定AGV小车（1）当前所在的具体的路段，并根据地图数据库提供的计算公式对AGV小车（1）的坐标进行计算，计算公式根据路段信息的不同而不同；
步骤300：处理微处理器模块（5）到AGV小车（1）的坐标信息，确定AGV小车（1）所在的路段后，根据地图数据库提供的不同信息，控制AGV小车（1）转向或直行，直到到达目的地。
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