CN105867367A - 一种对自动导引车进行安全控制的方法及装置 - Google Patents

一种对自动导引车进行安全控制的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对自动导引车进行安全控制的方法及装置，方法包括如下步骤：读取自动导引车的舵轮的角度值，并转换为用于表示舵轮当前所在方向区域的第一编码；读取自动导引车的驱动轮的速度值，并转换为用于表示驱动轮的速度区域的第二编码；将第一编码和第二编码合并成第三编码；为每个激光扫描仪设置相应的映射表；使用第三编码查找映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。实施本发明的对自动导引车进行安全控制的方法及装置，具有以下有益效果：能避免误触发、提高反馈距离的准确性、对障碍物方位的判定精度较高。

Description

一种对自动导引车进行安全控制的方法及装置
技术领域
本发明涉及机器人安全控制领域，特别涉及一种对自动导引车进行安全控制的方法及装置。
背景技术
随着机器人技术的快速发展，传统的基于轨道式的AGV(Automated GuidedVehicle，自动导引运输车)逐步向更加灵活的非轨道式AGV发展，非轨道式AGV的行驶路线不再依赖于磁条和RFID标签等设备。更灵活的运行方式也对AGV的安全问题提出了更高要求。目前的AGV多数使用超声波传感器安装在车身前方或后方，感应到障碍物便停止运行。此种方法存在以下缺点：超声波传感器有较大的盲区；超声波探测障碍物容易受凹凸不平的地表干扰，从而产生误触发；超声波反馈障碍物距离不准确；超声波对障碍物方位的判断精度不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述容易产生误触发、反馈距离不准确、对障碍物方位的判断精度不高的缺陷，提供一种能避免误触发、提高反馈距离的准确性、对障碍物方位的判定精度较高的对自动导引车进行安全控制的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种对自动导引车进行安全控制的方法，所述自动导引车的车头的左下角和右下角分别对称安装有一个激光扫描仪，其中一个激光扫描仪向上安装，另一个激光扫描仪向下安装；所述方法包括如下步骤：
A)读取所述自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示所述舵轮当前所在方向区域的第一编码；
B)读取所述自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示所述驱动轮的速度区域的第二编码；
C)将所述第一编码和第二编码合并成第三编码；
D)分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个所述映射表均包含了所述第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系；
E)使用所述第三编码查找所述映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个所述激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。
在本发明所述的对自动导引车进行安全控制的方法中，将360度等分为8个方向区域，所述舵轮当前所在方向区域为所述8个方向区域中的任意一个；所述速度区域为低速区、中速区或高速区，所述低速区的速度范围为0～200m/s，所述中速区的速度范围为200～800m/s，所述高速区的速度范围为800～2000m/s。
在本发明所述的对自动导引车进行安全控制的方法中，每个所述激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个所述配置选项均设有刹车区、停止区和减速区；在执行安全避障策略时，所述刹车区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机进行紧急刹车动作；在执行安全避障策略时，所述停止区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；所述减速区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然减速到设定速度值。
在本发明所述的对自动导引车进行安全控制的方法中，在所述步骤E)中，在执行安全避障策略时，根据所述自动导引车的运行姿态，将所述激光扫描仪的安全扫描范围确定在所述自动导引车行驶方向的前面。
在本发明所述的对自动导引车进行安全控制的方法中，在所述步骤E)中，在执行安全避障策略时，根据所述自动引导车运行速度的快慢，将所述激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。
本发明还涉及一种实现对自动导引车进行安全控制的方法的装置，包括：
第一编码单元：用于读取所述自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示所述舵轮当前所在方向区域的第一编码；
第二编码单元：用于读取所述自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示所述驱动轮的速度区域的第二编码；
编码合成单元：用于将所述第一编码和第二编码合并成第三编码；
映射表设置单元：用于分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个所述映射表均包含了所述第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系；
安全避障策略执行单元：用于使用所述第三编码查找所述映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个所述激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。
在本发明所述的装置中，将360度等分为8个方向区域，所述舵轮当前所在方向区域为所述8个方向区域中的任意一个；所述速度区域为低速区、中速区或高速区，所述低速区的速度范围为0～200m/s，所述中速区的速度范围为200～800m/s，所述高速区的速度范围为800～2000m/s。
在本发明所述的装置中，每个所述激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个所述配置选项均设有刹车区、停止区和减速区；在执行安全避障策略时，所述刹车区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机进行紧急刹车动作；所述停止区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；所述减速区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然减速到设定速度值。
在本发明所述的装置中，在所述安全避障策略执行单元中，在执行安全避障策略时，根据所述自动导引车的运行姿态，将所述激光扫描仪的安全扫描范围确定在所述自动导引车行驶方向的前面。
在本发明所述的装置中，在所述安全避障策略执行单元中，在执行安全避障策略时，根据所述自动引导车运行速度的快慢，将所述激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。
实施本发明的对自动导引车进行安全控制的方法及装置，具有以下有益效果：由于在自动导引车的车头的左下角和右下角分别安装一个激光扫描仪，两个激光扫描仪对称安装，其中一个激光扫描仪向上安装，另一个激光扫描仪向下安装，相当于有了两层的扫描平面，更安全可靠，使用激光扫描仪代替超声波作为障碍物检测的传感器，就避免了使用超声波进行障碍物检测时所存在的问题，所以其能避免误触发、提高反馈距离的准确性、对障碍物方位的判定精度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明对自动导引车进行安全控制的方法及装置一个实施例中方法的流程图；
图2为所述实施例中自动导引车前进时刹车区、停止区和减速区的示意图；
图3为所述实施例中自动导引车左转时刹车区、停止区和减速区的示意图；
图4为所述实施例中装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明对自动导引车进行安全控制的方法及装置实施例中，自动导引车的车头的左下角和右下角各安装有一个激光扫描仪，激光扫描仪的扫描范围是270度，形成一个360度的安全检测范围，只有车身后方的一小块区域扫描不到。这两个激光扫描仪对称安装，其中一个激光扫描仪向上安装，另一个激光扫描仪向下安装。这样就相当于有了两层的扫描平面，更安全可靠，障碍物的扫描范围更广，精度更高。
图1为对自动导引车进行安全控制的方法的流程图。图1中，该对自动导引车进行安全控制的方法包括如下步骤：
步骤S01读取自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示舵轮当前所在方向区域的第一编码：本步骤中，读取自动导引车(叉车机器人)的舵轮的角度值，并将读取的角度值转换为第一编码，该第一编码用于表示舵轮当前所在的方向区域。值得一提的是，本实施例中，将360度等分为8个方向区域，将这8个方向区域分别用0、1、……、7表示，上述舵轮当前所在方向区域为8个方向区域中的任意一个。
步骤S02读取自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示驱动轮的速度区域的第二编码：本步骤中，读取自动导引车的驱动轮的速度值，并将读取的速度值转换为第二编码，该第二编码用于表示驱动轮的速度区域。本实施例中，设置速度范围为0～200m/s的速度区域为低速区，设置速度范围为200～800m/s的速度区域为中速区，设置速度范围为800～2000m/s的速度区域为高速区。根据驱动轮的当前速度值，就可以确认驱动轮的速度区域为低速区、中速区或高速区。本实施例中，用不同的数值来表示不同的速度区域，例如：用0表示低速区，用1表示中速区，用2表示高速区。
步骤S03将第一编码和第二编码合并成第三编码：本步骤中，将第一编码和第二编码合并成一个编码，也就是将第一编码和第二编码组合在一起，合并成的这个编码为第三编码。
步骤S04分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个映射表均包含了第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系：本步骤中，分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，也就是设置两个映射表，其中一个映射表对应左下角的激光扫描仪，另一个映射表对应右下角的激光扫描仪，每个映射表里面包含了第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系。值得一提的是，本实施例中，激光扫描仪的配置文件可以在两个激光扫描仪中通用，由于两个激光扫描仪为对称安装，一个激光扫描仪的配置文件可以直接给另一个激光扫描仪用。
步骤S05使用第三编码查找映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略：本步骤中，使用合并后的编码即第三编码查找映射表，返回两个激光扫描仪的配置选项值，并输出到对应激光扫描仪的IO口，每个激光扫描仪将会分别使用自己的配置选项值扫描障碍物，并执行完全避障策略。本发明的对自动导引车进行安全控制的方法，使用激光扫描仪代替超声波作为障碍物检测的传感器，这样就避免了使用超声波进行障碍物检测时所存在的问题，其能避免误触发、提高反馈距离的准确性、对障碍物方位的判定精度较高。
本实施例中，每个激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个配置选项中有三个安全框，将这三个安全框分别定义为刹车区、停止区和减速区。图2为本实施例中自动导引车前进时刹车区、停止区和减速区的示意图；图3为本实施例中自动导引车左转时刹车区、停止区和减速区的示意图。本实施例中，在执行安全避障策略时，刹车区如果扫描到障碍物，将会控制自动导引车的电机进行紧急刹车动作；停止区如果扫描到障碍物，将会控制自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；减速区如果扫描到障碍物，将会控制自动导引车的电机自然减速到设定速度值，本实施例中，该设定速度值为100m/s。当然，在本实施例的一些情况下，给设定速度值也可以是除100m/s之外的其他速度值，具体为多少，要根据具体情况进行设定。通过划分不同的区域，当不同的区域遇到障碍物时，将控制自动导引车的电机执行不同的操作，其安全避障策略比较灵活。
本实施例中，在上述步骤S05中，在执行安全避障策略时，根据自动导引车的运行姿态，将激光扫描仪的安全扫描范围确定在自动导引车行驶方向的前面。比如前进行驶的扫描范围在自动导引车的前方，左转的安全扫描范围在自动导引车的左方。在本实施例的一些情况下，在上述步骤S05中，在执行安全避障策略时，根据自动引导车运行速度的快慢，将激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。比如前进速度为1m/s时，激光扫描仪的安全扫描范围在3米远的区域；当前进速度为0.5m/s时，激光扫描仪的安全扫描范围在2米远的区域。本发明采用了更加人性化的安全避障策略，模拟了人开车时的安全动作响应，其精度更高。
本实施例还涉及一种实现上述对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其结构示意图如图4所示。图4中，该装置包括第一编码单元101、第二编码单元102、编码合成单元103、映射表设置单元104和安全避障策略执行单元105；其中，第一编码单元101用于读取自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示舵轮当前所在方向区域的第一编码；第二编码单元102用于读取自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示驱动轮的速度区域的第二编码；编码合成单元103用于将第一编码和第二编码合并成第三编码；映射表设置单元104用于分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个映射表均包含了第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系；安全避障策略执行单元105用于使用第三编码查找所述映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。本发明的装置使用激光扫描仪代替超声波作为障碍物检测的传感器，这样就避免了使用超声波进行障碍物检测时所存在的问题，其能避免误触发、提高反馈距离的准确性、对障碍物方位的判定精度较高。
本实施例中，对于第一编码单元101来说，将360度等分为8个方向区域，舵轮当前所在方向区域为8个方向区域中的任意一个；速度区域为低速区、中速区或高速区，低速区的速度范围为0～200m/s，中速区的速度范围为200～800m/s，高速区的速度范围为800～2000m/s。
在本发明的装置中，每个激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个配置选项均设有刹车区、停止区和减速区；对于安全避障策略执行单元105来说，在执行安全避障策略时，刹车区如果扫描到障碍物，将控制自动导引车的电机进行紧急刹车动作；停止区如果扫描到障碍物，将控制自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；减速区如果扫描到障碍物，将控制自动导引车的电机自然减速到设定速度值。本实施例中，该设定速度值为100m/s。当然，在本实施例的一些情况下，给设定速度值也可以是除100m/s之外的其他速度值，具体为多少，要根据具体情况进行设定。
本实施例中，对于安全避障策略执行单元105来说，在执行安全避障策略时，根据自动导引车的运行姿态，将激光扫描仪的安全扫描范围确定在自动导引车行驶方向的前面。比如前进行驶的扫描范围在自动导引车的前方，左转的安全扫描范围在自动导引车的左方。在本实施例的一些情况下，对于安全避障策略执行单元105来说，在执行安全避障策略时，根据自动引导车运行速度的快慢，将激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。比如前进速度为1m/s时，激光扫描仪的安全扫描范围在3米远的区域；当前进速度为0.5m/s时，激光扫描仪的安全扫描范围在2米远的区域。本发明采用了更加人性化的安全避障策略，模拟了人开车时的安全动作响应，其精度更高。
总之，本发明使用激光扫描仪代替超声波传感器，彻底解决了传统超声波传感器存在较大的盲区、探测障碍物容易受凹凸不平的地表干扰产生误触发、反馈障碍物距离不准以及对障碍物方位的判断精度不高的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对自动导引车进行安全控制的方法，其特征在于，所述自动导引车的车头的左下角和右下角分别对称安装有一个激光扫描仪，其中一个激光扫描仪向上安装，另一个激光扫描仪向下安装；所述方法包括如下步骤：
A)读取所述自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示所述舵轮当前所在方向区域的第一编码；
B)读取所述自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示所述驱动轮的速度区域的第二编码；
C)将所述第一编码和第二编码合并成第三编码；
D)分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个所述映射表均包含了所述第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系；
E)使用所述第三编码查找所述映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个所述激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。
2.根据权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法，其特征在于，将360度等分为8个方向区域，所述舵轮当前所在方向区域为所述8个方向区域中的任意一个；所述速度区域为低速区、中速区或高速区，所述低速区的速度范围为0～200m/s，所述中速区的速度范围为200～800m/s，所述高速区的速度范围为800～2000m/s。
3.根据权利要求1或2所述的对自动导引车进行安全控制的方法，其特征在于，每个所述激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个所述配置选项均设有刹车区、停止区和减速区；在执行安全避障策略时，所述刹车区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机进行紧急刹车动作；所述停止区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；所述减速区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然减速到设定速度值。
4.根据权利要求1或2所述的对自动导引车进行安全控制的方法，其特征在于，在所述步骤E)中，在执行安全避障策略时，根据所述自动导引车的运行姿态，将所述激光扫描仪的安全扫描范围确定在所述自动导引车行驶方向的前面。
5.根据权利要求1或2所述的对自动导引车进行安全控制的方法，其特征在于，在所述步骤E)中，在执行安全避障策略时，根据所述自动引导车运行速度的快慢，将所述激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。
6.一种实现如权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其特征在于，包括：
第一编码单元：用于读取所述自动导引车的舵轮的角度值，并将其转换为用于表示所述舵轮当前所在方向区域的第一编码；
第二编码单元：用于读取所述自动导引车的驱动轮的速度值，并将其转换为用于表示所述驱动轮的速度区域的第二编码；
编码合成单元：用于将所述第一编码和第二编码合并成第三编码；
映射表设置单元：用于分别为每个激光扫描仪设置相应的映射表，每个所述映射表均包含了所述第三编码与相应激光扫描仪的配置选项值的映射关系；
安全避障策略执行单元：用于使用所述第三编码查找所述映射表，分别返回对应每个激光扫描仪的配置选项值，并分别输出到对应的激光扫描仪的IO口，每个所述激光扫描仪分别使用其对应的配置选项值扫描障碍物并执行安全避障策略。
7.根据权利要求6所述的实现如权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其特征在于，将360度等分为8个方向区域，所述舵轮当前所在方向区域为所述8个方向区域中的任意一个；所述速度区域为低速区、中速区或高速区，所述低速区的速度范围为0～200m/s，所述中速区的速度范围为200～800m/s，所述高速区的速度范围为800～2000m/s。
8.根据权利要求6或7所述的实现如权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其特征在于，每个所述激光扫描仪均有16个配置选项供使用，每个所述配置选项均设有刹车区、停止区和减速区；在执行安全避障策略时，所述刹车区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机进行紧急刹车动作；所述停止区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然降速到0m/s并停止不动；所述减速区如果扫描到障碍物，将控制所述自动导引车的电机自然减速到设定速度值。
9.根据权利要求6或7所述的实现如权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其特征在于，在所述安全避障策略执行单元中，在执行安全避障策略时，根据所述自动导引车的运行姿态，将所述激光扫描仪的安全扫描范围确定在所述自动导引车行驶方向的前面。
10.根据权利要求6或7所述的实现如权利要求1所述的对自动导引车进行安全控制的方法的装置，其特征在于，在所述安全避障策略执行单元中，在执行安全避障策略时，根据所述自动引导车运行速度的快慢，将所述激光扫描仪的安全扫描范围修改为一个合适的范围。
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