CN111026129B - 一种多激光导引agv的安全距离检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多激光导引AGV的安全距离检测方法，包括以下步骤：(1)、进行粗检测，筛选出两导引AGV距离过小的情况，进行步骤(2)～步骤(5)；(2)、根据激光导引AGV的尺寸图，完成二维世界坐标系的转换；(3)、构建激光导引AGV的OBB包围盒；(4)、利用SAT分离轴方法计算各OBB包围盒之间的距离；(5)、根据距离判别策略，给出激光导引AGV相应的动作。采用上述技术方案，可以精准、快速地计算出两导引AGV之间的距离，提高了整个物流***的安全性。
Description
技术领域
本发明属于自动物料运输机械设备控制的技术领域。更具体地，本发明涉及一种多激光导引AGV的安全距离检测方法。
背景技术
一、激光导引AGV的相关技术发展背景介绍：
随着工业自动化水平的提高，AGV(Automated Guided Vehicle，自动运输小车)逐渐成为企业内部物料***的重要组成部分，激光导引AGV具有无轨道、控制精度高、自动化程度高、避障线路自由、鲁棒性好等优点，在实际产业中的应用价值越来越大。
在使用激光导引AGV的过程中，安全性是需要考虑的首要因素。现有技术是通过在AGV车体的前端安装避障传感器来检测前方和左右方障碍物，在车体后方安装漫发射传感器检测后方障碍物，并通过防撞避免与障碍物的直接相撞。若因实际项目的需求需要多台车协调工作时，需要采取交通管制来使各台激光导引AGV有序的完成任务，但有时交通管制会失效；且在运行过程中，仍存在避障传感器扫描盲区，因此，为了增加安全性能，还需要通过计算多导引AGV的安全距离后，根据距离参数给出相应的措施，以防止处于避障盲区或交管失效造成两导引AGV碰撞的情况。
二、现有技术的文献检索结果：
中国专利文献：一种无人机航路规划安全性评估方法(201811445923.2)，其记载的技术方案是：构造禁飞区和无人机包围盒，采用包围盒碰撞检测方法对无人机航路进行安全性评估。
三、最接近的现有技术及其存在的技术问题：
上述中国专利文献记载的技术方案构造禁飞区和无人机包围盒，采用包围盒碰撞检测方法对无人机航路进行安全性评估，该方法所提的方法未进行粗检测，对所有的运行轨迹均进行碰撞检测，增加了算法的计算量。
发明内容
本发明提供一种多激光导引AGV的安全距离检测方法，其目的是解决因多导引AGV在行驶的过程中处于避障盲区或交管失效造成导引AGV之间碰撞的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的多激光导引AGV的安全距离检测方法，包括以下步骤：
(1)、进行粗检测，筛选出两导引AGV距离过小的情况，进行步骤(2)～步骤(5)；
(2)、根据激光导引AGV的尺寸图，完成二维世界坐标系的转换；
(3)、构建激光导引AGV的OBB包围盒；
(4)、利用SAT分离轴方法计算各OBB包围盒之间的距离；
(5)、根据距离判别策略，给出激光导引AGV相应的动作。
所述的粗检测，即为对两激光导引AGV上激光传感器的坐标先进行欧式距离的判断：假设两激光导引AGV的坐标分别为(x0、y0)和(x0’，y0’)，则其之间的欧式距离为
根据激光导引AGV的尺寸，若d大于5m则直接返回，否则进行包围盒的分离轴检测方法。
所述的激光导引AGV的尺寸图为：
激光传感器安装在车头的O2位置，并以O2为坐标原点，建立局部直角坐标系——O2坐标系；激光导引AGV的车长为L，车宽为W；根据接收到的激光传感器的坐标及角度，计算出激光导引AGV的外包围坐标；
假设接收到激光传感器在全局坐标系O1坐标系下的坐标为O2(x0，y0)，角度为θ，根据激光导引AGV的车体尺寸以及车体四个顶点P1、P2、P3、P4在局部坐标系O2下的位置，计算出P1(x1，y1)、P2(x2，y2)、P3(x3，y3)、P4(x4，y4)在全局坐标系O1下的坐标：
所述的建立激光导引AGV的包围盒采用的是OBB方向包围盒算法；根据激光导引AGV的尺寸形状，所述的OBB包围盒是所述的P1、P2、P3、P4组成的，并将它们封装成一个Polygon后，赋值至每台激光导引AGV的属性；激光导引AGV每次更新坐标位姿时，其属性Polygon的值也随之改变。
所述的根据导引AGV的尺寸形状构建的OBB包围盒是矩形的，即四条边两两平行；因此，每个多边形只需测试两条边、两条分离轴，从而减少分离轴算法的计算量。
所述的计算各OBB包围盒之间的距离，实际上为计算各导引AGV的Polygon之间的距离；其具体过程为：
a)、取出两台激光导引AGV的Polygon四边形值，并取出一条边，找到它的垂直法向量，该垂直法向量称之为“投影轴”；
b)、获取第一台激光导引AGV四边形的每一个点，并依次将各点投影至投影轴上；
c)、同样将第二台激光导引AGV Polygon的每一个点依次投影至投影轴上；
d)、查看两段投影是否重叠；
e)、取出第一台导引AGV的相邻边，重复a)～c)的动作；
若全部边都存在重叠部分，则代表两台激光导引AGV已经碰撞；若有部分线段无重叠部分，则取其最小的距离，则该距离为两台激光导引AGV之间的距离值Dis。
得出的距离值Dis后，输入至距离判别函数中；小车间的距离分为安全区、警告区及急停区；
若Dis处在安全区中，则不予处理；
若Dis处于警告区中，则需要降低激光导引AGV当前的行走速度；
若Dis处于急停区，则给予两台激光导引AGV急停的信号，从而立马停止激光导引AGV的运行，从而增加整个***的运行安全。
本发明采用上述技术方案，首先通过粗检测，筛选出需要进一步判定的多激光导引AGV情况，然后构建多激光导引AGV的OBB包围盒，通过包围盒碰撞检测方法得出各激光导引AGV之间的最小距离，并根据距离判别策略，控制激光导引AGV的运行速度；躲避障碍物是激光导AGV实现自主导航的关键技术之一，是车辆行驶安全的重要保障；因激光导引AGV的尺寸较大，不可简单的依靠两点来计算两导引AGV的欧式距离后给出相应的动作，本发明的上述方法，可以精准、快速的计算出两导引AGV之间的距离，提高了整个物流***的安全性。
附图说明
附图所示内容简要说明如下：
图1为本发明的为激光导引AGV的尺寸图；
图2为SAT分离轴的分步骤示意图，其中：
图2a为需检测的边与投影轴的关系图
图2b为第一个多边形投影到轴上的点的示意图；
图2c为第二个多边形投影到轴上的点的示意图；
图2d为查看两图形的投影的点在轴上是否存在间隙的示意图；
图3为本发明的为激光导引AGV的距离划分策略示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一、本发明的技术方案：
本发明为一种多激光导引AGV的安全距离检测方法。
为了克服现有技术的缺陷，实现解决因多导引AGV在行驶的过程中处于避障盲区或交管失效造成导引AGV之间碰撞的问题的发明目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的安全距离检测方法包括以下步骤：
(1)、进行粗检测，筛选出两导引AGV距离过小的情况，进行步骤(2)～步骤(5)；
(2)、根据激光导引AGV的尺寸图，完成二维世界坐标系的转换；
(3)、构建激光导引AGV的OBB包围盒；
(4)、利用SAT分离轴方法计算各OBB包围盒之间的距离；
(5)、根据距离判别策略，给出激光导引AGV相应的动作。
首先通过粗检测，筛选出需要进一步判定的多激光导引AGV情况，然后构建多激光导引AGV的OBB包围盒，通过包围盒碰撞检测方法得出各激光导引AGV之间的最小距离，并根据距离判别策略，控制激光导引AGV的运行速度；解决在行驶过程中因多导引AGV在行驶的过程中处于避障盲区或交管失效造成导引AGV之间碰撞的情形。
二、粗检测的方法：
所述的粗检测，即为对两激光导引AGV上激光传感器的坐标先进行欧式距离的判断：假设两激光导引AGV的坐标分别为(x0、y0)和(x0’，y0’)，则其之间的欧式距离为：
根据激光导引AGV的尺寸，若d大于5m，则直接返回；否则进行包围盒的分离轴检测方法。
三、激光导引AGV的尺寸图及坐标系的转换：
所述的激光导引AGV的尺寸图如图1所示：
激光传感器安装在车头的O2位置(图中的O2位置)，并以O2为坐标原点，建立局部直角坐标系——O2坐标系；激光导引AGV的车长为L，车宽为W；根据接收到的激光传感器的坐标及角度，计算出激光导引AGV的外包围坐标；
假设接收到激光传感器在全局坐标系O1坐标系下的坐标为O2(x0，y0)，角度为θ，根据激光导引AGV的车体尺寸以及车体四个顶点P1、P2、P3、P4在局部坐标系O2下的位置，计算出P1(x1，y1)、P2(x2，y2)、P3(x3，y3)、P4(x4，y4)在全局坐标系O1下的坐标：
四、构建激光导引AGV的OBB包围盒：
所述的建立激光导引AGV的包围盒采用的是OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒算法；该算法原理简单，紧密性好。根据激光导引AGV的尺寸形状，所述的OBB包围盒是所述的P1、P2、P3、P4组成的，并将它们封装成一个Polygon后，赋值至每台激光导引AGV的属性；激光导引AGV每次更新坐标位姿时，其属性Polygon的值也随之改变。
所述的根据导引AGV的尺寸形状构建的OBB包围盒是矩形的，即四条边两两平行；因此，每个多边形只需测试两条边、两条分离轴，从而减少分离轴算法的计算量。
五、计算各OBB包围盒之间的距离(如图2所示)：
所述的计算各OBB包围盒之间的距离，实际上为计算各导引AGV的Polygon之间的距离；其具体过程为：
a)、取出两台激光导引AGV的Polygon四边形值，并取出一条边，找到它的垂直法向量，该垂直法向量称之为“投影轴”；
b)、获取第一台激光导引AGV四边形的每一个点，并依次将各点投影至投影轴上；
c)、同样将第二台激光导引AGV Polygon的每一个点依次投影至投影轴上；
d)、查看两段投影是否重叠；
e)、取出第一台导引AGV的相邻边，重复a)～c)的动作；
若全部边都存在重叠部分，则代表两台激光导引AGV已经碰撞；若有部分线段无重叠部分，则取其最小的距离，则该距离为两台激光导引AGV之间的距离值Dis。
六、激光导引AGV的动作(如图3所示)：
得出的距离值Dis后，输入至距离判别函数中；小车间的距离分为安全区、警告区及急停区；
若Dis处在安全区中，则不予处理；
若Dis处于警告区中，则需要降低激光导引AGV当前的行走速度；
若Dis处于急停区，则给予两台激光导引AGV急停的信号，从而立马停止激光导引AGV的运行，从而增加整个***的运行安全。
七、本发明的有益效果：
本发明首先通过粗检测，筛选出需要进一步判定的多激光导引AGV情况，然后构建多激光导引AGV的OBB包围盒，通过包围盒碰撞检测方法得出各激光导引AGV之间的最小距离；并根据距离判别策略，控制激光导引AGV的运行速度。
躲避障碍物是激光导引导引AGV实现自主导航的关键技术之一，是车辆行驶安全的重要保障。
因激光导引AGV的尺寸较大，不可简单的依靠两点来计算两导引AGV的欧式距离后给出相应的动作，本发明所提的安全距离方法，可以精准、快速的计算出两导引AGV之间的距离，提高了整个物流***的安全性。
八、本发明的创新点总结：
1、采用OBB包围盒构建激光导引AGV的轮廓，并对两导引AGV只检测一次，算法简单，紧密型好，可应用多种场合；
2、对多激光导引AGV进行安全距离检测，能够对多激光导引AGV在运行的过程中存在的避障盲区或交管失效方面加以安全保护。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：该检测方法包括以下步骤：
（1）、进行粗检测，筛选出两激光导引AGV距离过小的情况，进行步骤（2）～步骤（5）；
（2）、根据激光导引AGV的尺寸图，完成二维世界坐标系的转换；
（3）、构建激光导引AGV的OBB包围盒；
（4）、利用SAT分离轴方法计算各OBB包围盒之间的距离；
（5）、根据距离判别策略，给出激光导引AGV相应的动作；
所述的粗检测，即为对两激光导引AGV上激光传感器的坐标先进行欧式距离的判断：假设两激光导引AGV的坐标分别为（x0、y0）和（x0’，y0’），则其之间的欧式距离为：
根据激光导引AGV的尺寸，若d大于5m，则直接返回；否则进行包围盒的分离轴检测方法。
2.按照权利要求1所述的多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：所述的激光导引AGV的尺寸图为：
激光传感器安装在车头的O2位置，并以O2为坐标原点，建立局部直角坐标系——O2坐标系；激光导引AGV的车长为L，车宽为W；根据接收到的激光传感器的坐标及角度，计算出激光导引AGV的外包围坐标；
假设接收到激光传感器在全局坐标系O1坐标系下的坐标为O2（x0，y0），角度为θ，根据激光导引AGV的车体尺寸以及车体四个顶点P1、P2、P3、P4在局部坐标系O2下的位置，计算出P1（x1，y1）、P2（x2，y2）、P3（x3，y3）、P4（x4，y4）在全局坐标系O1下的坐标：
3.按照权利要求1所述的多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：所述的建立激光导引AGV的包围盒采用的是OBB方向包围盒算法；根据激光导引AGV的尺寸形状，所述的OBB包围盒是所述的P1、P2、P3、P4组成的，并将它们封装成一个Polygon后，赋值至每台激光导引AGV的属性；激光导引AGV每次更新坐标位姿时，其属性Polygon的值也随之改变。
4.按照权利要求3所述的多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：所述的根据激光导引AGV的尺寸形状构建的OBB包围盒是矩形的，即四条边两两平行；因此，每个多边形只需测试两条边、两条分离轴，从而减少分离轴算法的计算量。
5.按照权利要求3所述的多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：所述的计算各OBB包围盒之间的距离，实际上为计算各激光导引AGV的Polygon之间的距离；其具体过程为：
a）、取出两台激光导引AGV的Polygon四边形值，并取出一条边，找到它的垂直法向量，该垂直法向量称之为“投影轴”；
b）、获取第一台激光导引AGV四边形的每一个点，并依次将各点投影至投影轴上；
c）、同样将第二台激光导引AGV Polygon的每一个点依次投影至投影轴上；
d）、查看两段投影是否重叠；
e）、取出第一台激光导引AGV的相邻边，重复a）～c）的动作；
若全部边都存在重叠部分，则代表两台激光导引AGV已经碰撞；若有部分线段无重叠部分，则取其最小的距离，则该距离为两台激光导引AGV之间的距离值Dis。
6.按照权利要求5所述的多激光导引AGV的安全距离检测方法，其特征在于：
得出的距离值Dis后，输入至距离判别函数中；小车间的距离分为安全区、警告区及急停区；
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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