CN107380002A - 一种agv小车无线充电***及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能充电技术领域，为了克服现有AGV小车充电方式自动化程度低，难以实现小车长期自动工作的不足，提供一种AGV小车无线充电***及其方法，包括小车充电装置和地面充电装置；小车充电装置包括导航装置、充电模块和主控制器；导航装置用于获得小车的位置信息和姿态信息；充电模块用于检测小车电池的电量信息，向地面充电装置发送充电或停止充电的指令信息；主控制器接收、处理位置信息、姿态信息和电量信息，根据信息控制小车到达地面充电装置的充电位置或回到工作位置，根据信息控制充电模块向地面充电装置发送指令信息；地面充电装置用于接收指令信息，根据指令信息向外发射功率。

Description

一种AGV小车无线充电***及其充电方法
技术领域
本发明涉及智能充电技术领域，具体涉及一种AGV小车无线充电***及其充电方法。
背景技术
AGV小车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，是指装备有自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，可以实现24小时无人值守运行。AGV小车一般是以充电蓄电池为其动力来源，电池使用一段时间以后，需要对电池进行充电，补充能量。
目前通常采用有线或无线的人工充电方式对电池进行充电，即在地面固定位放置充电机，小车控制器发现电量不足，则自动运行到充电工位，在值守人员的干预下进行充电，充电结束后，再通过人工发出指令让小车回到工作位置。这种充电方式需要专人看守，自动化程度低，难以实现小车长期自动工作。
发明内容
本发明的目的是克服现有AGV小车充电方式自动化程度低，难以实现小车长期自动工作的不足，而提供一种AGV小车无线充电***及其充电方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种AGV小车无线充电***，其特别之处在于：包括小车充电装置和地面充电装置；上述小车充电装置包括导航装置、充电模块和主控制器；上述导航装置用于获得AGV小车的位置信息和姿态信息；上述充电模块和主控制器安装在AGV小车上；上述充电模块用于检测小车电池的电量信息，以及向地面充电装置发送充电或停止充电的指令信息；上述主控制器接收、处理上述位置信息、姿态信息和电量信息，根据上述电量信息、位置信息和姿态信息控制AGV小车到达地面充电装置的充电位置或回到工作位置，同时根据上述位置信息、姿态信息和电量信息控制上述充电模块向上述地面充电装置发送上述指令信息；上述地面充电装置用于接收上述指令信息，并根据上述指令信息向外发射功率。本发明大大提高了AGV小车的自动化程度，使得AGV小车能够长期自动工作，显著提高了AGV小车的工作效率。
进一步地，为了使能量发射电源的发射线圈和能量接收单元的接收线圈能够严格对准，在传递过程中避免了较大的功率损失；上述导航装置包括惯性导航单元、读码器和多个位置信息码；上述惯性导航单元和读码器安装在AGV小车上，上述多个位置信息码间隔一定距离铺设在场地上；上述惯性导航单元将连续取得的AGV小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；上述读码器将上述位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器；上述主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车准确的位置信息和姿态信息用于小车导航，使AGV小车能够准确无误的到达目标位置。
进一步地，上述充电模块包括检测单元、小车电池和小车通讯单元；上述检测单元与上述小车电池电连接，用于检测上述小车电池的电量信息；上述小车通讯单元用于向地面充电装置发送上述指令信息。
进一步地，为了提高了AGV小车电池充电的安全性，上述充电模块还包括开关单元和能量接收单元；上述开关单元用于接通或断开上述小车电池与上述能量接收单元的电连接；上述主控制器根据上述位置信息、姿态信息和电量信息控制上述开关单元和上述小车通讯单元工作。
进一步地，上述地面充电装置包括地面通讯单元、地面充电控制单元和能量发射单元；上述地面通讯单元用于接收上述指令信息；上述地面充电控制单元用于根据上述指令信息控制上述能量发射单元向外发射功率。
进一步地，为了自动、高效地完成对多个AGV小车以及多个地面充电装置的充电管理；上述地面充电装置有多个时，还包括设置在地面的调度服务器和安装在AGV小车上的无线通讯装置；上述无线通讯装置分别与主控制器和调度服务器连接；上述调度服务器通过无线通讯装置调度AGV小车到达地面充电装置的充电位置进行充电。
进一步地，上述位置信息码是二维码或条形码或二维码阵。
进一步地，为了节省AGV小车的空间占用并对充电模块起到保护作用，避免充电模块因其他原因如碰撞等损坏；上述充电模块还包括收放装置，上述能量接收单元安装在AGV小车的侧面；上述收放装置与上述能量接收单元相连；在AGV小车工作状态下，上述收放装置将上述充电模块收起；在AGV小车充电状态下，上述收放装置将上述充电模块打开，使之与地面发射单元平行。
一种用于上述AGV小车无线充电***之一的充电方法，其特别之处在于，包含以下步骤：
步骤一：惯性导航单元将连续取得的小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；读码器将位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器；检测单元检测间隔一定时间检测小车电池电量；
检测单元检测到小车电池电量不足，向主控制器发送电量不足信息；
步骤二：主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车的准确位置信息和姿态信息用于小车导航，控制AGV小车准确无误的到达地面充电装置的充电位置；
步骤三：到达地面充电装置的充电位置后，主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池电导通；同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送充电的指令信息；
步骤四：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元向外发射功率，能量接收单元接收功率；
步骤五：AGV小车进入充电状态，检测单元检测小车电池电量；主控制器根据电池电量情况，通过小车通讯单元控制能量单元的发射功率；
步骤六：检测单元检测小车电池电量充满后，向主控制器发送电量充满信息；
步骤七：主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池的电连接断开，同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送停止充电的指令信息；
步骤八：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元停止向外发射功率；
步骤九：AGV小车充电结束，AGV小车在导航装置的引导下回到工作位置重新投入工作。
根据上述充电方法，其特别之处在于：还包括步骤a和步骤b的调度步骤：
步骤a，在上述步骤二之前还包含以下步骤；
1)待充电AGV小车的主控制器通过其无线通讯装置向调度服务器发出申请充电指令，调度服务器查询地面充电装置的使用情况；
1.1)查询到有空闲的地面充电装置时，无线通讯装置将空闲地面充电装置的位置信息发送给待充电AGV小车的主控制器，主控制器控制AGV小车到达空闲地面充电装置的充电位置进行充电；
1.2)查询到无空闲的地面充电装置时，无线通讯装置向待充电AGV小车的主控制器发送排队等候指令，主控制器控制AGV小车到达指定地点等候，待有空闲地面充电装置时，待充电AGV小车按照上述步骤1.1)运行；
步骤b，在上述步骤九之后还包含以下步骤；
2)AGV小车充电完成后，离开地面充电装置位置的同时AGV小车的主控制器通过无线通讯装置向调度服务器发送离开信息，调度服务器标记地面充电装置的使用状态。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明提供的无线充电***采用导航装置、充电模块、主控制器和地面充电装置能够实现全自动对AGV小车电源进行充电管理，大大提高了AGV小车的自动化程度，使得AGV小车能够长期自动工作，显著提高了AGV小车的工作效率。
2、本发明采用位置信息码、读码器和惯性导航单元对AGV小车在整个场地的作业导航和充电导航定位，结构简单，位置信息码便于铺设因而使得场地布置灵活；并且保证了AGV小车停止在充电装置上的位置精度，使得能量发射电源的发射线圈和能量接收单元的接收线圈能够严格对准，在传递过程中避免了较大的功率损失。
3、本发明采用开关单元对AGV小车电池与能量接收单元进行接通或断开，提高了AGV小车电池充电的安全性。
4、本发明采用的收放装置能够在AGV小车工作时将充电模块收起，节省AGV小车的空间占用并对充电模块起到保护作用，避免了充电模块因其他原因如碰撞等损坏。
5、本发明采用的调度服务器和无线通讯装置能够实现对多台AGV小车的充电过程进行调度，自动、高效地完成对多个AGV小车以及多个地面充电装置的充电管理。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明一个具体实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示的一种AGV小车无线充电***，包括小车充电装置、地面充电装置、无线通讯装置和调度服务器；无线通讯装置设置在地面上，调度服务器安装在AGV小车上的；
小车充电装置包括导航装置、充电模块和主控制器；充电模块和主控制器安装在AGV小车上。导航装置包括惯性导航单元、读码器和多个位置信息码；惯性导航单元和读码器安装在AGV小车上；位置信息码是二维码或条形码或二维码阵，多个位置信息码间隔一定距离铺设在场地上，可以铺设在地面也可以铺设在读码器容易检测到的台阶、立柱等位置；位置信息码包含绝对坐标信息，即小车质心距离零点的坐标信息。所有的绝对坐标信息存储在主控制器的存储器中。
惯性导航单元将连续取得的AGV小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；读码器将位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器。
充电模块包括检测单元、小车电池、小车通讯单元、开关单元、能量接收单元和收放装置；检测单元与小车电池电连接，用于检测小车电池的电量信息；小车通讯单元用于向地面充电装置发送充电或停止充电的指令信息；开关单元用于接通或断开小车电池与能量接收单元的电连接。
能量接收单元是接收线圈，其安装在AGV小车的侧面；收放装置与能量接收单元相连；在AGV小车工作状态下，收放装置将充电模块收起；在AGV小车充电状态下，收放装置将充电模块打开，使之与地面发射单元平行。也可以不设置收放装置，直接将能量接收单元安装在AGV小测的底部，只要使能量接收单元相对于地面充电装置处于合适的充电位置即可。
主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车准确的位置信息和姿态信息。主控制器接收、处理位置信息、姿态信息和电量信息，根据位置信息、姿态信息和电量信息控制AGV小车准确无误的到达地面充电装置的充电位置或回到工作位置；同时根据位置信息、姿态信息和电量信息控制开关单元和小车通讯单元工作。
地面充电装置有多个，每个充电装置都包括地面通讯单元、地面充电控制单元和能量发射单元；能量发射单元是发射线圈；地面通讯单元用于接收指令信息；地面充电控制单元用于根据指令信息控制能量发射单元向外发射功率。能量发射电源的发射线圈和能量接收单元的接收线圈严格对准，在传递过程中避免了较大的功率损失，能够获得较好的充电效果。
无线通讯装置与主控制器电连接并与调度服务器通过无线通讯连接，调度服务器通过无线通讯装置调度AGV小车到达多个地面充电装置中某一个地面充电装置的充电位置进行充电。
一种上述无线充电***的充电方法，包含以下步骤：
步骤一：惯性导航单元将连续取得的小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；读码器将位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器；检测单元检测间隔一定时间检测小车电池电量；
检测单元检测到小车电池电量不足，向主控制器发送电量不足信息；
步骤二：待充电AGV小车的主控制器通过其无线通讯装置向调度服务器发出申请充电指令，调度服务器查询地面充电装置的使用情况；
1.1)查询到有空闲的地面充电装置时，无线通讯装置将空闲地面充电装置的位置信息发送给待充电AGV小车的主控制器，主控制器控制AGV小车到达空闲地面充电装置的充电位置进行充电；
1.2)查询到无空闲的地面充电装置时，无线通讯装置向待充电AGV小车的主控制器发送排队等候指令，主控制器控制AGV小车到达指定地点等候，待有空闲地面充电装置时，待充电AGV小车按照上述步骤1.1)运行；
步骤三：主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车的准确位置信息和姿态信息用于小车导航，控制AGV小车准确无误的到达地面充电装置的充电位置；
步骤四：到达地面充电装置的充电位置后，主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池电导通；同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送充电的指令信息；
步骤五：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元向外发射功率，能量接收单元接收功率；
步骤六：AGV小车进入充电状态，检测单元检测小车电池电量；主控制器根据电池电量情况，通过小车通讯单元控制能量单元的发射功率；
步骤七：检测单元检测小车电池电量充满后，向主控制器发送电量充满信息；
步骤八：主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池的电连接断开，同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送停止充电的指令信息；
步骤九：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元停止向外发射功率；
步骤十：AGV小车充电结束，AGV小车在导航装置的引导下回到工作位置重新投入工作。
步骤十一：AGV小车充电完成后，离开地面充电装置的充电位置；同时AGV小车的主控制器通过无线通讯装置向调度服务器发送离开信息，调度服务器标记地面充电装置的使用状态。

Claims (10)

1.一种AGV小车无线充电***，其特征在于：包括小车充电装置和地面充电装置；
所述小车充电装置包括导航装置、充电模块和主控制器；
所述导航装置用于获得AGV小车的位置信息和姿态信息；
所述充电模块和主控制器安装在AGV小车上；所述充电模块用于检测小车电池的电量信息，以及向地面充电装置发送充电或停止充电的指令信息；
所述主控制器接收、处理所述位置信息、姿态信息和电量信息，根据所述电量信息、位置信息和姿态信息控制AGV小车到达地面充电装置的充电位置或回到工作位置，同时根据所述位置信息、姿态信息和电量信息控制所述充电模块向所述地面充电装置发送所述指令信息；
所述地面充电装置用于接收所述指令信息，并根据所述指令信息向外发射功率。
2.根据权利要求1所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：
所述导航装置包括惯性导航单元、读码器和多个位置信息码；所述惯性导航单元和读码器安装在AGV小车上，所述多个位置信息码间隔一定距离铺设在场地上；
所述惯性导航单元将连续取得的AGV小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；所述读码器将所述位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器；
所述主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车准确的位置信息和姿态信息用于小车导航，使AGV小车能够准确无误的到达目标位置。
3.根据权利要求2所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述充电模块包括检测单元、小车电池和小车通讯单元；
所述检测单元与所述小车电池电连接，用于检测所述小车电池的电量信息；所述小车通讯单元用于向地面充电装置发送所述指令信息。
4.根据权利要求3所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述充电模块还包括开关单元和能量接收单元；所述开关单元用于接通或断开所述小车电池与所述能量接收单元的电连接；
所述主控制器根据所述位置信息、姿态信息和电量信息控制所述开关单元和所述小车通讯单元工作。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述地面充电装置包括地面通讯单元、地面充电控制单元和能量发射单元；
所述地面通讯单元用于接收所述指令信息；所述地面充电控制单元用于根据所述指令信息控制所述能量发射单元向外发射功率。
6.根据权利要求5所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述地面充电装置有多个时，还包括设置在地面的调度服务器和安装在AGV小车上的无线通讯装置；所述无线通讯装置分别与主控制器和调度服务器连接；
所述调度服务器通过无线通讯装置调度AGV小车到达地面充电装置的充电位置进行充电。
7.根据权利要求6所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述位置信息码是二维码或条形码或二维码阵。
8.根据权利要求7所述的一种AGV小车无线充电***，其特征在于：所述充电模块还包括收放装置，所述能量接收单元安装在AGV小车的侧面；所述收放装置与所述能量接收单元相连；
在AGV小车工作状态下，所述收放装置将所述充电模块收起；
在AGV小车充电状态下，所述收放装置将所述充电模块打开，使之与地面发射单元平行。
9.一种用于权利要求5至8所述任一一种AGV小车无线充电***的充电方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：惯性导航单元将连续取得的小车位置信息和姿态信息传送到主控制器；读码器将位置信息码上的位置信息采集后传送到主控制器；检测单元检测间隔一定时间检测小车电池电量；
检测单元检测到小车电池电量不足，向主控制器发送电量不足信息；
步骤二：主控制器通过读码器读取到的位置信息对惯性导航单元测得的位置信息和姿态信息进行修正，从而得到AGV小车的准确位置信息和姿态信息用于小车导航，控制AGV小车准确无误的到达地面充电装置的充电位置；
步骤三：到达地面充电装置的充电位置后，主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池电导通；同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送充电的指令信息；
步骤四：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元向外发射功率，能量接收单元接收功率；
步骤五：AGV小车进入充电状态，检测单元检测小车电池电量；主控制器根据电池电量情况，通过小车通讯单元控制能量单元的发射功率；
步骤六：检测单元检测小车电池电量充满后，向主控制器发送电量充满信息；
步骤七：主控制器控制开关单元使能量接收单元与小车电池的电连接断开，同时主控制器控制小车通讯单元向地面通讯单元发送停止充电的指令信息；
步骤八：地面充电控制单元根据上述指令信息控制能量发射单元停止向外发射功率；
步骤九：AGV小车充电结束，AGV小车在导航装置的引导下回到工作位置重新投入工作。
10.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于：还包括步骤a和步骤b的调度步骤：
步骤a，在所述步骤二之前还包含以下步骤；
1)待充电AGV小车的主控制器通过其无线通讯装置向调度服务器发出申请充电指令，调度服务器查询地面充电装置的使用情况；
1.1)查询到有空闲的地面充电装置时，无线通讯装置将空闲地面充电装置的位置信息发送给待充电AGV小车的主控制器，主控制器控制AGV小车到达空闲地面充电装置的充电位置进行充电；
1.2)查询到无空闲的地面充电装置时，无线通讯装置向待充电AGV小车的主控制器发送排队等候指令，主控制器控制AGV小车到达指定地点等候，待有空闲地面充电装置时，待充电AGV小车按照所述步骤1.1)运行；
步骤b，在所述步骤九之后还包含以下步骤；
2)AGV小车充电完成后，离开地面充电装置位置的同时AGV小车的主控制器通过无线通讯装置向调度服务器发送离开信息，调度服务器标记地面充电装置的使用状态。
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