CN108989412A - 一种基于agv的新能源汽车自动充电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于AGV的新能源汽车自动充电***，包括停车场管理服务器、AGV管理服务器、AGV控制客户端、具有自主导航功能的AGV、多插头充电桩、环境感知设备、充电设备捕获装置。本发明***具有应用环境灵活，部署成本低的特点，尤其适用于未来自动驾驶下的车辆自动充电场景，其中的AGV由云端统一调度管理，***整体在规模和功能上具有更好的扩展性；由AGV主动寻找并对接充电装置，可降低对车辆停车位置精度的要求，AGV行动灵活，其传感设备可拆卸，易于升级，通过对AGV硬件修改，可适应室内室外多种场景，完成除充电外的多种扩展性任务，如监控、搬运等。

Description

一种基于AGV的新能源汽车自动充电***
技术领域
本发明属于停车位自动充电技术领域，具体涉及一种基于AGV(Automated GuidedVehicle，自动导引运输车)的新能源汽车自动充电***。
背景技术
新能源汽车发展快近二十年，近几年来，世界主要的汽车强国纷纷表示将其提升至国家战略，尤其是欧盟一些国家不仅是提出“禁止销售燃油时间表”，而且也上升到具体是法律层面，同时应采取一些限行措施，中国则是更为主动、更积极、更为***地推动新能源汽车的发展。
在政策驱动下，新能源汽车的全面铺开已经是大势所趋，并已在市场上取得了一席之地。中国汽车工业协会数据显示，2017年我国新能源汽车生产79.4万辆，同比增长53.8％，销售77.7万辆，同比增长53.3％。
“推广应用新能源汽车是保护环境、加快产业升级的重要举措”——工业和信息化部赛迪研究院总工程师乌宝贵说道；我国是汽车生产和消费大国，也是全球最大的新能源汽车市场，新能源汽车产销量、保有量均超过全球50％，稳居新能源汽车产销第一位置。
世界主要汽车生产国都已经将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，各主要车企也纷纷公布了停售燃油车时间表，新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向，未来十年将迎来全球汽车产业转型升级的重要战略机遇期；迟早有一天，消费者将面临无法买到燃油汽车的境况。
电动汽车具有环保、节能的优势，近年来在日常生活中的应用越来越广泛，将作为主流趋势普及并被大众所大量，现有的电动汽车电池电量储备有限，因此经常面临的难题就是给车辆充电的问题；目前新能源汽车充电方式依然是人工手动操作对接，这不仅造成了不便，而且随着共享汽车产业、自动驾驶汽车产业的蓬勃发展，智能化停车场不断涌现，汽车充电流程必然会走向全自动化。现阶段的自动充电技术大多在单个充电桩上安装高精度机械臂，每隔停车位都安装充电设备，这大大增加了成本，而且对车辆停车位置的精度要求较高，不利于自动充电的推广。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种基于AGV的新能源汽车自动充电***，由云端控制AGV完成汽车充电口对接任务，无需车辆精准停靠，采用一对多的充电方式，降低了充电设备部署成本，另外AGV的高灵活性也为停车场实现额外的扩展性功能提供了想象空间。
一种基于AGV的新能源汽车自动充电***，包括：停车场管理服务器、AGV管理服务器、具有自主导航功能的AGV、充电桩以及安装于AGV上的控制客户端、环境感知设备和充电设备捕获装置；其中：
所述停车场管理服务器根据当前停车场内的车位使用情况，将需要充电服务的车位信息发送给AGV管理服务器，以向其传达充电任务；
所述AGV管理服务器收到充电任务后，将根据当前停车场内充电桩的使用情况以及AGV的位置，将充电任务分发给指定AGV的控制客户端，并向该AGV控制客户端发送由AGV管理服务端规划出的路径以及运动控制指令，该路径包括从AGV当前位置到达充电桩的路径以及从充电桩到达需要充电服务车位的路径；
所述控制客户端接受AGV管理服务器下发的充电任务，根据运动控制指令指示AGV按照指定路径行驶，同时将AGV的行驶状态、任务完成情况实时上传给AGV管理服务器；
所述AGV在控制客户端的指引下按照指定路径行驶，通过摄像头拍摄粘贴于地面上的二维码进行定位与行驶轨迹纠偏，并将定位信息通过控制客户端发送至AGV管理服务器，行驶至充电桩处AGV则将桩上的充电插头搬运至需要充电服务的车位处，进而将插头与该车位处车辆的充电口对接；
所述环境感知设备用于检测AGV周围的环境信息，并将环境信息发送至控制客户端，再由控制客户端发送至AGV管理服务器，为AGV的定位与避障提供必要信息；
所述充电设备捕获装置可与充电桩对接，用于捕获充电插头的电磁吸附装置，通过改变电磁吸附装置的电流大小以控制磁力的有无，从而获取充电插头。
进一步地，所述停车场管理服务器包括用于存储车位使用信息的数据库模块以及用于将车位信息发送至AGV管理服务器的I/O模块。
进一步地，所述AGV管理服务器包括I/O模块、数据库模块、导航模块以及监控模块，其中：
所述I/O模块用于将收到的停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息、AGV行驶状态信息发送给数据库模块，将停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息发送给导航模块，将导航模块输出的行驶路径和运动控制指令发送至指定AGV的控制客户端，将AGV行驶状态信息和AGV周围环境信息发送给监控模块；
所述数据库模块用于存储停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息、AGV行驶状态信息，并根据I/O模块传回的信息即时进行更新；
所述导航模块根据AGV周围环境信息、AGV定位信息、停车场地图数据进行融合计算，为指定的AGV规划出一条行驶路径及根据该路径的运动控制指令；
所述监控模块根据AGV行驶状态信息和AGV周围环境信息对AGV运行状态进行评估，在出现问题时产生报警信息。
进一步地，所述控制客户端包括I/O模块、数据库模块以及运动控制模块，其中：
所述I/O模块用于接收AGV管理服务器发送的任务指令、AGV生成的定位信息、环境感知设备提供的AGV周围环境信息，进而将AGV定位信息、AGV周围环境信息发送给AGV管理服务器；
所述运动控制模块用于控制AGV使其根据AGV管理服务器下达的运动控制指令按照指定路径行驶，并将AGV的行驶状态信息通过I/O模块发送给AGV管理服务器；
所述数据库模块用于存储AGV的行驶状态信息以及AGV周围环境信息。
进一步地，所述AGV包括全向轮、电机、电池、驱动电路板、小型计算机，AGV顶部和底部均装有摄像头。
进一步地，所述充电桩固定于地面上且拥有多个充电插头，可同时与多辆新能源车辆对接为其提供充电服务。
进一步地，所述环境感知设备包括安装于AGV顶部和底部的摄像头，其中顶部摄像头采集四周环境信息用以测距避障，底部摄像头拍摄粘贴在地面上的二维码用以AGV定位；当AGV携带充电插头靠近车辆充电口时，顶部摄像头负责充电口与充电插头对接的定位。
进一步地，所述二维码粘贴于停车场地面上，从各个充电桩开始每隔两个AGV的长度贴一个，一直贴到各个停车位，形成多条路径。
基于上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
(1)本发明提出了基于AGV的新能源汽车自动充电***，AGV具有高灵活性的特点，由AGV主动寻找并对接充电装置，可降低对车辆停车位置精度的要求。
(2)本发明中AGV由云端统一调度管理，***整体在规模和功能上具有更好的扩展性。
(3)本发明中AGV行动灵活，其传感设备可拆卸，易于升级，通过对AGV硬件修改，可适应室内室外多种场景，完成除充电外的多种扩展性任务，如监控、搬运等。
(4)本发明能够实现一个充电桩对多个车辆进行服务的充电方式，在相同的停车场中所需要的自动充电充电桩的数量更少，使成本降低。
附图说明
图1为本发明基于AGV的新能源汽车自动充电***的结构示意图。
图2为本发明的应用场景示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明
本发明基于AGV的新能源汽车自动充电***，其完成一次充电对接任务的过程如下：
如图2所示，AGV客户端接到控制服务器发出的充电指令后，指挥AGV沿着控制服务器规划的路线行驶到充电桩处，到达后控制服务器发送捕获指令，安装于AGV上的充电设备捕获装置从充电桩上获取充电设备，然后根据服务器规划的路线继续行驶至指定停车位，AGV行走途中会不断根据地面上标记的二维码进行定位纠偏。到达停车位后AGV将充电装置与车辆上的充电口进行对接，对接完成后释放充电装置，完成一次任务流程。
如图1所示，本发明新能源汽车自动充电***包括停车场管理服务器、AGV管理服务器、AGV控制客户端、具有自主导航功能的AGV、多插头充电桩、环境感知设备、充电设备捕获装置，其中：
停车场管理服务器根据当前停车位使用情况，将所需要充电服务的停车位信息发送至AGV管理服务器，向AGV管理服务器传达充电任务；AGV管理服务器接收到所需充电的任务后，将根据当前停车场内的充电桩使用情况和AGV的位置，将充电任务分发给指定AGV的客户端，并向该AGV客户端发送由服务端规划出的路径，该路径包括从AGV当前位置到达充电桩的路径，从充电桩到达需要充电服务的停车位的路径；AGV控制客户端接受控制服务器指令，能够指示AGV按照指定路径行驶，客户端保持与服务器端的通信，将AGV的行驶状态，任务完成情况实时发送给AGV的控制服务器端；AGV具有基本的行走单元，按照在AGV客户端的指引下在指定路径行驶，并通过拍摄粘贴于地面上的二维码进行定位与行驶轨迹纠偏，AGV同时具有捕获装置，可将充电插头从充电桩搬运至车辆充电口处，并进行充电对接；充电桩拥有多个充电插头，可同时与多辆新能源车辆对接进行充电服务；环境感知设备配置在AGV上，不断检测AGV周围的环境信息，并将信息发送至AGV客户端，有客户端发送至AGV管理服务器，为AGV的定位与避障提供必要信息；充电设备捕获装置可与充电桩对接，并捕获插头的电磁吸附装置，可通过管理电流的大小控制磁力的有无。
本实施方式中停车场管理服务器包括用于存储停车场停车位使用信息的数据库模块，用与将需要充电的停车位信息发送至AGV管理服务器的I/O模块。
AGV管理服务器包括I/O模块、Database模块、Navigation模块和Monitor模块，其中：I/O模块将收到的停车场地图数据、AGV定位数据、环境感知信息、AGV当前运行状态发送给Database模块，将AGV定位数据、环境感知信息发送给Navigation模块，将Navigation模块输出的AGV行驶路径和控制指令发送至AGV客户端，将AGV运行状态信息和传感器采集数据发送给Monitor模块；Database模块存储停车场地图、AGV定位信息、AGV周围环境信息，并根据I/O模块传回的信息即时进行更新；Navigation模块将环境感知设备采集的环境数据、AGV定位信息、停车场地图数据进行融合计算，为AGV规划出一条行驶路径和根据该路径的AGV运动控制指令；Monitor模块根据收到的AGV运行状态信息、传感器采集数据对AGV运行状态进行评估，在出现问题时产生报警信息。
本实施方式中AGV控制客户端包括I/O模块、Move_base模块以及Database模块，其中：I/O模块用于接收AGV服务端发送的指令，并将AGV运行状态与环境感知设备采集的环境信息发送至AGV服务端；Move_base模块用于控制AGV的运动装置使AGV按照指定的命令运动；Database模块用于存储AGV运行状态信息，环境感知设备采集的环境信息。
本实施方式中具有自主导航功能的AGV包括全向轮、电机、电池、驱动电路板、小型计算机，顶部底部均装有摄像头。安装于AGV上的充电设备捕获装置可与充电桩对接，并捕获插头的电磁吸附装置，可通过管理电流的大小控制磁力的有无。多插头充电桩为具有多个带有线缆的活动插头的充电桩，其固定于地面。环境感知设备为安装于AGV顶部和底部的摄像头，其中顶部摄像头用于采集四周环境信息进行测距避障，底部摄像头用于拍摄粘贴在地面上的二维码进行AGV定位，当AGV携带充电设备靠近汽车充电口时，顶部摄像头负责充电口与充电装置对接的定位。
本实施方式中二维码为粘贴于停车场地面上的多个不同的二维码，从各个充电桩开始每隔两个AGV长度贴一个，一直到各个停车位，形成多条路径。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于AGV的新能源汽车自动充电***，其特征在于：包括停车场管理服务器、AGV管理服务器、具有自主导航功能的AGV、充电桩以及安装于AGV上的控制客户端、环境感知设备和充电设备捕获装置；其中：
所述停车场管理服务器根据当前停车场内的车位使用情况，将需要充电服务的车位信息发送给AGV管理服务器，以向其传达充电任务；
所述AGV管理服务器收到充电任务后，将根据当前停车场内充电桩的使用情况以及AGV的位置，将充电任务分发给指定AGV的控制客户端，并向该AGV控制客户端发送由AGV管理服务端规划出的路径以及运动控制指令，该路径包括从AGV当前位置到达充电桩的路径以及从充电桩到达需要充电服务车位的路径；
所述控制客户端接受AGV管理服务器下发的充电任务，根据运动控制指令指示AGV按照指定路径行驶，同时将AGV的行驶状态、任务完成情况实时上传给AGV管理服务器；
所述AGV在控制客户端的指引下按照指定路径行驶，通过摄像头拍摄粘贴于地面上的二维码进行定位与行驶轨迹纠偏，并将定位信息通过控制客户端发送至AGV管理服务器，行驶至充电桩处AGV则将桩上的充电插头搬运至需要充电服务的车位处，进而将插头与该车位处车辆的充电口对接；
所述环境感知设备用于检测AGV周围的环境信息，并将环境信息发送至控制客户端，再由控制客户端发送至AGV管理服务器，为AGV的定位与避障提供必要信息；
所述充电设备捕获装置可与充电桩对接，用于捕获充电插头的电磁吸附装置，通过改变电磁吸附装置的电流大小以控制磁力的有无，从而获取充电插头。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述停车场管理服务器包括用于存储车位使用信息的数据库模块以及用于将车位信息发送至AGV管理服务器的I/O模块。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述AGV管理服务器包括I/O模块、数据库模块、导航模块以及监控模块，其中：
所述I/O模块用于将收到的停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息、AGV行驶状态信息发送给数据库模块，将停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息发送给导航模块，将导航模块输出的行驶路径和运动控制指令发送至指定AGV的控制客户端，将AGV行驶状态信息和AGV周围环境信息发送给监控模块；
所述数据库模块用于存储停车场地图信息、AGV定位信息、AGV周围环境信息、AGV行驶状态信息，并根据I/O模块传回的信息即时进行更新；
所述导航模块根据AGV周围环境信息、AGV定位信息、停车场地图数据进行融合计算，为指定的AGV规划出一条行驶路径及根据该路径的运动控制指令；
所述监控模块根据AGV行驶状态信息和AGV周围环境信息对AGV运行状态进行评估，在出现问题时产生报警信息。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述控制客户端包括I/O模块、数据库模块以及运动控制模块，其中：
所述I/O模块用于接收AGV管理服务器发送的任务指令、AGV生成的定位信息、环境感知设备提供的AGV周围环境信息，进而将AGV定位信息、AGV周围环境信息发送给AGV管理服务器；
所述运动控制模块用于控制AGV使其根据AGV管理服务器下达的运动控制指令按照指定路径行驶，并将AGV的行驶状态信息通过I/O模块发送给AGV管理服务器；
所述数据库模块用于存储AGV的行驶状态信息以及AGV周围环境信息。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述AGV包括全向轮、电机、电池、驱动电路板、小型计算机，AGV顶部和底部均装有摄像头。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述充电桩固定于地面上且拥有多个充电插头，可同时与多辆新能源车辆对接为其提供充电服务。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述环境感知设备包括安装于AGV顶部和底部的摄像头，其中顶部摄像头采集四周环境信息用以测距避障，底部摄像头拍摄粘贴在地面上的二维码用以AGV定位；当AGV携带充电插头靠近车辆充电口时，顶部摄像头负责充电口与充电插头对接的定位。
8.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电***，其特征在于：所述二维码粘贴于停车场地面上，从各个充电桩开始每隔两个AGV的长度贴一个，一直贴到各个停车位，形成多条路径。
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