CN110320913A - 低速无人驾驶控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低速无人驾驶控制装置及方法，低速无人驾驶控制装置与AGV配合使用并设置于AGV上，低速无人驾驶控制装置包括：用于引导AGV沿着固定路径行走并获取AGV的位置的第一导航单元；用于判断AGV、AGV的周边的障碍物的位置的第二导航单元；用于定位AGV及障碍物的位置、建立AGV的周边环境的地图并规划AGV的运动路径的处理单元，处理单元分别与第一导航单元、第二导航单元电性连接。本发明的低速无人驾驶控制装置及方法能够自动准确定位AGV的位置，并生成环境地图，自动给AGV规划运动路线，且能够校正AGV的位置以提供更准确的运动路线，以便于AGV能够在较为复杂的环境中正常运动。
Description
技术领域
本发明涉及自动导引运输车领域，尤其是涉及一种低速无人驾驶控制装置及方法。
背景技术
近年来，AGV（Automated Guided Vehicle， 自动导引运输车）在物流、仓储、港口等领域有广泛的应用前景， 传统的AGV定位导航方式主要有磁导航，二维码导航等，但这些导航方式均只能沿着固定路线行驶，控制***只需要完成在固定线路上的定位，和沿固定轨迹的轨迹跟踪和控制，以及一些简单的避障功能。但在新的应用场景中，AGV仅仅沿着固定轨迹行驶已经不能满足人们的需求。因此，有必要设计一种新的低速无人驾驶控制装置及方法去克服上述问题。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种低速无人驾驶控制装置及方法，能够自动准确定位AGV的位置，并生成环境地图，自动给AGV规划运动路线，且能够校正AGV的位置以提供更准确的运动路线，以便于AGV能够在较为复杂的环境中正常运动。
为了达到上述目的，本发明提出一种低速无人驾驶控制装置，其与AGV配合使用并设置于所述AGV上，所述低速无人驾驶控制装置包括：用于引导所述AGV沿着固定路径行走并获取所述AGV的位置的第一导航单元；用于判断所述AGV、所述AGV的周边的障碍物的位置的第二导航单元；用于定位所述AGV及所述障碍物的位置、建立所述AGV的周边环境的地图并规划所述AGV的运动路径的处理单元，所述处理单元分别与所述第一导航单元、所述第二导航单元电性连接。
作为可选的方案，所述固定路径上具有多个已知的第一坐标位置，所述第一坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系。
作为可选的方案，所述第一导航单元包括磁条及磁传感器，所述磁传感器设置于所述AGV上并与所述处理单元电性连接，所述磁条形成所述固定路径。
作为可选的方案，所述第一导航单元包括二维码轨道和二维码识别装置，所述二维码识别装置设置于所述AGV上并与所述处理单元电性连接，所述二维码轨道由多个二维码依次排列组成，所述二维码轨道形成所述固定路径。
作为可选的方案，所述第二导航单元包括：用于感测所述AGV与障碍物之间的第一距离的距离感测单元；用于拍摄所述AGV的周边环境的视频并根据所述视频判断所述障碍物相对所述AGV的位置以及判断所述障碍物与所述AGV之间的第二距离的摄像单元。
作为可选的方案，所述距离感测单元包括激光传感器，所述摄像单元包括双目摄像机，所述处理单元包括微处理器。
本发明还提供一种低速无人驾驶控制方法，所述低速无人驾驶控制方法应用于以上所述的低速无人驾驶控制装置中，所述低速无人驾驶控制方法包括以下步骤：a)设置AGV的初始位置和目标位置，并使所述AGV从所述初始位置开始运动；b)通过所述第一导航单元及所述第二导航单元获取所述AGV的位置及所述障碍物的位置；c)所述处理单元根据所述AGV的位置及所述障碍物的位置建立所述AGV的周边环境的地图；d)所述处理单元根据所述地图、所述固定路径及所述AGV的位置规划所述AGV的运动路径，并使所述AGV沿着所述运动路径运动直到所述AGV到达所述目标位置；其中，所述处理单元以所述固定路径作为主干路径来规划所述运动路径以便于实时校正所述AGV的位置。
作为可选的方案，在步骤d)中，所述运动路径包括主干路径与非主干路径，所述主干路径上的每一个位置均具有多个已知的第一坐标位置；当所述AGV沿着所述主干路径运动时，所述处理单元通过所述第一导航单元获取所述AGV的位置；当所述AGV沿着所述非主干路径运动时，所述处理单元通过所述第二导航单元获取所述AGV的位置。
作为可选的方案，所述地图中的每一个位置均具有第二坐标位置，即，所述非主干路径具有第二坐标位置，所述第二坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系，所述地图所覆盖的区域包括所述主干路径所在的区域。
作为可选的方案，当所述AGV沿着所述主干路径运动时，若所述第一导航单元获取的所述AGV的位置与所述第二导航单元获取的所述AGV的位置相同，则所述地图及所述运动路径保持不变；若所述第一导航单元获取的所述AGV的位置与所述第二导航单元获取的所述AGV的位置不同，则所述AGV的位置以所述第一导航单元获取的位置为准，且所述第二导航单元重新定位所述AGV的周边的障碍物的位置，所述处理单元根据所述AGV的位置及所述障碍物的位置形成新的地图，并给所述AGV规划新的运动路径。
与现有技术相比，本发明的低速无人驾驶控制装置及方法能够自动准确定位AGV的位置，并生成环境地图，自动给AGV规划运动路线，且能够校正AGV的位置以提供更准确的运动路线，以便于AGV能够在较为复杂的环境中正常运动。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的低速无人驾驶控制装置的结构示意框图；
图2为本发明的低速无人驾驶控制装置一应用实施例的结构示意框图；
图3为应用本发明的低速无人驾驶控制装置的AGV沿着固定路径运动时的示意图；
图4为应用本发明的低速无人驾驶控制装置的AGV沿着处理单元规划的运动路径运动时的示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
如图1至图4所示，本发明提供一种低速无人驾驶控制装置，其与AGV配合使用并设置于AGV上，低速无人驾驶控制装置包括：用于引导AGV沿着固定路径行走并获取AGV的位置的第一导航单元；用于判断AGV、AGV的周边的障碍物的位置的第二导航单元；用于定位AGV及障碍物的位置、建立AGV的周边环境的地图并规划AGV的运动路径的处理单元，处理单元分别与第一导航单元、第二导航单元电性连接。
其中，固定路径上具有多个已知的第一坐标位置，第一坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系。如图3所示，当AGV沿着固定路径S1从坐标点（x0，y2）运动至坐标点（x0，y1）时，可在固定路径S1上设置等间距的已知的第一坐标位置，当AGV经过所述第一坐标位置时，第一导航单元识别所述第一坐标位置从而确定AGV的当前坐标位置，此外，处理单元还可以根据AGV的运动速度及运动时间计算AGV的位置，例如，AGV沿着固定路径S1匀速运动且运动速度为v，AGV在坐标点（x0，y2）时的时间节点为t0, AGV运动至坐标点（x0，y1）时的时间节点为t1，其中y1<y2，则AGV在时间节点t（t0<t< t1）时的坐标点为（x0，y2-v*(t-t0)）。
在本实施例中，第一导航单元采用磁条及磁传感器，磁传感器设置于AGV上并与处理单元电性连接，磁条形成固定路径。在实际应用时，第一导航单元还可以采用二维码轨道和二维码识别装置，二维码识别装置设置于AGV上并与处理单元电性连接，二维码轨道由多个二维码依次排列组成，二维码轨道形成固定路径。
本发明的第二导航单元包括距离感测单元及摄像单元，距离感测单元用于感测AGV与障碍物之间的第一距离，摄像单元用于拍摄AGV的周边环境的视频并根据视频判断障碍物相对AGV的位置以及判断障碍物与AGV之间的第二距离。其中，距离感测单元可采用激光传感器，摄像单元可采用双目摄像机，处理单元可采用微处理器，但不以此为限。因激光传感器感测距离的精度大于双目摄像机感测距离的精度，当处理单元通过第二导航单元获取AGV的位置时，距离感测单元为主定位单元，摄像单元为辅助定位单元，换句话说，当第一距离与第二距离明显不同时，处理单元以第一距离为准。
本发明还提供一种低速无人驾驶控制方法，低速无人驾驶控制方法应用于以上所述的低速无人驾驶控制装置中，低速无人驾驶控制方法包括以下步骤：
a)设置AGV的初始位置和目标位置，并使AGV从初始位置开始运动；
b)通过第一导航单元及第二导航单元获取AGV的位置及障碍物的位置；
c)处理单元根据AGV的位置及障碍物的位置建立AGV的周边环境的地图；
d)处理单元根据地图、固定路径及AGV的位置规划AGV的运动路径，并使AGV沿着运动路径运动直到AGV到达目标位置；其中，处理单元以固定路径作为主干路径来规划运动路径以便于实时校正AGV的位置。
如图2所示，在本发明的一实施例中，本发明的低速无人驾驶控制装置还可以与远程的调度***以及AGV的驱动轮控制器配合使用，调度***可设定AVG的目标位置（即目的地坐标），驱动轮控制器可控制AGV的驱动轮的运动方向及运动速度，本发明的处理单元包括感知与定位处理模块、建图与路径规划模块以及路径跟踪和控制模块，建图与路径规划模块分别与感知与定位处理模块、路径跟踪和控制模块电性连接，其中，感知与定位处理模块分别与激光传感器、双目摄像机电性连接，并接收激光传感器、双目摄像机感测到的AGV位置信号及AGV周边的障碍物位置信号，从而确定AGV的坐标位置及AGV周边的障碍物的坐标位置；建图与路径规划模块与调度***无线连接，并接收调度***发送的目标位置的相应信号，建图与路径规划模块还通过感知与定位处理模块获取AGV的坐标位置及AGV周边的障碍物的坐标位置，从而建立地图，并根据地图、目标位置及AGV的坐标位置规划AGV的运动路径，最后建图与路径规划模块还根据规划好的运动路径控制驱动轮控制器工作，使驱动轮控制器控制驱动轮按照运动路径运动。
此外，在步骤d)中，运动路径包括主干路径与非主干路径，主干路径上具有已知的第一坐标位置；地图中的每一个位置均具有第二坐标位置，即，非主干路径具有第二坐标位置，第二坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系，地图所覆盖的区域包括主干路径所在的区域。具体来说，第一坐标位置和第二坐标位置虽然位于同一坐标系中，但是第一坐标位置是准确的，第二坐标位置是感测到的，故第二坐标位置会有一定的误差。因此，当AGV沿着主干路径运动时，处理单元通过第一导航单元获取AGV的位置；当AGV沿着非主干路径运动时，处理单元通过第二导航单元获取AGV的位置。如此可提高对AGV的位置的定位精度。
如图4所示，在规划AGV的运动路径时，若AGV此时位于坐标点(x3，y3)，需要运动到坐标点(x4，y4)，且x3<x0<x4，y3≤y2<y4≤y1，当需要以固定路径S1作为主干路径时，理论上AGV需先从(x3，y3)直线运动至固定路径S1 上的(x0，y3) （此过程的路径为非主干路径），再沿着固定路径S1从(x0，y3)直线运动至(x0，y4) （此过程的路径为主干路径），最后从(x0，y4)直线运动至(x4，y4) （此过程的路径为非主干路径）。
在实际应用的过程中，考虑到AGV需要转弯，为提高效率，可使AGV从(x3，y3)弧线运动（即运动时调整方向）至固定路径S1上，再沿着固定路径S1直线运动，最后弧线运动至(x4，y4)；其中，弧线运动的轨迹均为非主干路径，直线运动的轨迹为主干路径。
当AGV沿着主干路径运动时，若第一导航单元获取的AGV的位置与第二导航单元获取的AGV的位置相同，则地图及运动路径保持不变，也就是说，在地图及运动路径准确的情况下，若AGV沿着所述运动路径运动时不偏移位置，只需要首次建立地图即可；若第一导航单元获取的AGV的位置与第二导航单元获取的AGV的位置不同，则AGV的位置以第一导航单元获取的位置为准，且第二导航单元重新定位AGV的周边的障碍物的位置，处理单元根据AGV的位置及障碍物的位置形成新的地图，并给AGV规划新的运动路径。如此可进一步提高AGV及其周边障碍物的定位精度，提高AGV的运动效率，使AGV能够快速准确的到达目标位置。
综上所述，本发明的低速无人驾驶控制装置及方法能够自动准确定位AGV的位置，并生成环境地图，自动给AGV规划运动路线，且能够校正AGV的位置以提供更准确的运动路线，以便于AGV能够在较为复杂的环境中正常运动。
通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (10)
1.一种低速无人驾驶控制装置，其与AGV配合使用并设置于所述AGV上，其特征在于，所述低速无人驾驶控制装置包括：
用于引导所述AGV沿着固定路径行走并获取所述AGV的位置的第一导航单元；
用于判断所述AGV、所述AGV的周边的障碍物的位置的第二导航单元；
用于定位所述AGV及所述障碍物的位置、建立所述AGV的周边环境的地图并规划所述AGV的运动路径的处理单元，所述处理单元分别与所述第一导航单元、所述第二导航单元电性连接。
2.如权利要求1所述的低速无人驾驶控制装置，其特征在于，所述固定路径上具有多个已知的第一坐标位置，所述第一坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系。
3.如权利要求2所述的低速无人驾驶控制装置，其特征在于，所述第一导航单元包括磁条及磁传感器，所述磁传感器设置于所述AGV上并与所述处理单元电性连接，所述磁条形成所述固定路径。
4.如权利要求2所述的低速无人驾驶控制装置，其特征在于，所述第一导航单元包括二维码轨道和二维码识别装置，所述二维码识别装置设置于所述AGV上并与所述处理单元电性连接，所述二维码轨道由多个二维码依次排列组成，所述二维码轨道形成所述固定路径。
5.如权利要求1所述的低速无人驾驶控制装置，其特征在于，所述第二导航单元包括：
用于感测所述AGV与障碍物之间的第一距离的距离感测单元；
用于拍摄所述AGV的周边环境的视频并根据所述视频判断所述障碍物相对所述AGV的位置以及判断所述障碍物与所述AGV之间的第二距离的摄像单元。
6.如权利要求5所述的低速无人驾驶控制装置，其特征在于，所述距离感测单元包括激光传感器，所述摄像单元包括双目摄像机，所述处理单元包括微处理器。
7.一种低速无人驾驶控制方法，其特征在于，所述低速无人驾驶控制方法应用于如权利要求1至6任意所述的低速无人驾驶控制装置中，所述低速无人驾驶控制方法包括以下步骤：
a)设置AGV的初始位置和目标位置，并使所述AGV从所述初始位置开始运动；
b)通过所述第一导航单元及所述第二导航单元获取所述AGV的位置及所述障碍物的位置；
c)所述处理单元根据所述AGV的位置及所述障碍物的位置建立所述AGV的周边环境的地图；
d)所述处理单元根据所述地图、所述固定路径及所述AGV的位置规划所述AGV的运动路径，并使所述AGV沿着所述运动路径运动直到所述AGV到达所述目标位置；其中，所述处理单元以所述固定路径作为主干路径来规划所述运动路径以便于实时校正所述AGV的位置。
8.如权利要求7所述的低速无人驾驶控制方法，其特征在于，在步骤d)中，所述运动路径包括主干路径与非主干路径，所述主干路径上的每一个位置均具有多个已知的第一坐标位置；当所述AGV沿着所述主干路径运动时，所述处理单元通过所述第一导航单元获取所述AGV的位置；当所述AGV沿着所述非主干路径运动时，所述处理单元通过所述第二导航单元获取所述AGV的位置。
9.如权利要求8所述的低速无人驾驶控制方法，其特征在于，所述地图中的每一个位置均具有第二坐标位置，即，所述非主干路径具有第二坐标位置，所述第二坐标位置以世界坐标系作为参考坐标系，所述地图所覆盖的区域包括所述主干路径所在的区域。
10.如权利要求8所述的低速无人驾驶控制方法，其特征在于，当所述AGV沿着所述主干路径运动时，若所述第一导航单元获取的所述AGV的位置与所述第二导航单元获取的所述AGV的位置相同，则所述地图及所述运动路径保持不变；若所述第一导航单元获取的所述AGV的位置与所述第二导航单元获取的所述AGV的位置不同，则所述AGV的位置以所述第一导航单元获取的位置为准，且所述第二导航单元重新定位所述AGV的周边的障碍物的位置，所述处理单元根据所述AGV的位置及所述障碍物的位置形成新的地图，并给所述AGV规划新的运动路径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191011 |