CN113848910B - 导航***、导航控制方法及装置、控制器、agv小车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种导航***、导航控制方法及装置、控制器、AGV小车。其中，导航***应用于AGV小车，通过设置可灵活配置的激光导航仪即可实现空间轮廓扫描，设置方式更加灵活方便。在AGV移动过程中，根据3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和沿当前行进路径继续行驶所能到达的位置的偏差情况，不断修正AGV小车的行进路径，并到达靠近实际目标位置的指定位置，考虑到叉臂的姿态对取放料的效果的影响，到达指定位置后，再根据叉臂与目标叉臂位置的偏差情况，基于得到的偏差不断调整AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放，提高小车执行效率、安全性与稳定性。

Description

导航***、导航控制方法及装置、控制器、AGV小车

技术领域

本申请涉及导航定位技术领域，特别是涉及一种导航***、导航控制方法及装置、控制器、AGV小车。

背景技术

AGV（Automated Guided Vehicle）小车，由于其能够沿规划路径自动行驶，已经广泛应用在各种环境，例如会生成对人体有危害气体的工作车间、无光照的暗室等。且基于其自动行驶的特性，能够全天候工作，可以大大提高工作效率。在AGV的移动实现中，定位精准度是影响规划路径合理性的重要因素。

目前，主要采用激光导航进行AGV自身的定位，主流的定位方式是基于反光板的三角定位算法以及基于空间轮廓的空间定位算法。其中，三角定位算法有着天然的局限性，对反光板的布局要求严格；而空间定位算法，虽然灵活性高，但单靠自身导航的累积误差较大，控制精度不高，叠加叉车自身的移动误差（±150mm），对于执行与设备联动的精准自动搬运任务时，AGV的适应性以及定位精确度显得尤为不足。

基于此，有必要提供一种控制精度高且配置灵活的导航定位***。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种定位精准度高且配置灵活的导航***、导航控制方法及装置、控制器、AGV小车和计算机存储介质。

一种导航***，应用于AGV小车，AGV小车包括车身本体和叉臂，叉臂的一端与车身本体机械连接；***包括：

设置于车身本体上的激光导航仪，用于发射激光扫描车身本体到周围物体的距离，并基于距离进行极坐标转换后的数据生成AGV小车所处环境的数字地图和初始定位信息；

3D相机，设置于车身本体上，用于采集AGV小车叉臂侧的图像信息；

车载控制***，设置在车身本体上，且车载控制***分别与激光导航仪和3D相机电连接，车载控制***用于：

基于取放料任务、激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车移动至实际目标位置进行物料取放。

在其中一个实施例中，在AGV小车移动过程中，车载控制***用于确定AGV小车取放物料的理论目标位置；理论目标位置是指AGV小车沿基于取放料任务、激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；并在监测到3D相机采集的图像信息中包括实际目标位置的图像时，根据3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和理论目标位置的偏差重构数字地图；然后根据AGV小车的当前位置和重构后的数字地图不断修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

在其中一个实施例中，叉臂与目标叉臂位置的偏差包括AGV小车中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离；

当到达指定位置后，车载控制***还用于根据AGV小车叉臂侧的图像信息获得AGV小车的位姿和实际目标位置；并根据AGV小车的位姿和实际目标位置计算AGV小车中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框中的物料；叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括AGV小车在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度；

车载控制***还用于当到达指定位置后，基于AGV小车叉臂侧的图像信息和当前AGV小车的位姿，计算AGV小车在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度。

在其中一个实施例中，导航***还包括：

障碍物检测装置，设置于车身本体***，用于获取能够反映周围物体距离车身本体距离的障碍物信息；

车载控制***和障碍物检测装置电连接；

车载控制***用于在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息和障碍物信息修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框中的物料，3D相机沿第一方向设置于车身本体上，且第一方向与第二方向呈锐角，第二方向为与叉臂延伸方向垂直的方向，用于采集AGV小车叉臂侧的图像信息。

在其中一个实施例中，第一方向与第二方向的夹角为15°~25°。

在其中一个实施例中，导航***还包括：

报警器，报警器与车载控制***电连接；

车载控制***用于在根据障碍物信息判定AGV小车与周围物体的距离小于碰撞阈值时，则控制报警器执行报警动作。

一种导航控制方法，应用于上述导航***，该方法包括：

基于取放料任务、激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车移动至实际目标位置进行物料取放。

在其中一个实施例中，在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置的步骤包括：

确定AGV小车取放物料的理论目标位置；理论目标位置是指AGV小车沿基于取放料任务、激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；

若监测到3D相机采集的图像信息中包括实际目标位置的图像，则在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和理论目标位置的偏差重构数字地图；

根据AGV小车的当前位置和重构后的数字地图不断修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

在其中一个实施例中，叉臂与目标叉臂位置的偏差包括AGV小车中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离；

当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤包括：

当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息获得AGV小车的位姿和实际目标位置；

根据AGV小车的位姿和实际目标位置计算AGV小车中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框中的物料；叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括AGV小车在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度；

当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤还包括：

基于AGV小车叉臂侧的图像信息和当前AGV小车的位姿，计算AGV小车在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度。

一种导航控制装置，应用于上述导航***，该控制装置包括：

初始路径获取模块，用于基于取放料任务、激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

行进路径修正模块，用于在AGV小车移动过程中，根据3D相机采集的图像信息修正AGV小车行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

取放料偏差确定模块，用于当到达指定位置后，根据AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

取放料路径优化和执行模块，用于根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车移动至实际目标位置进行物料取放。

一种控制器，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述导航控制方法的步骤。

一种AGV小车，包括车身本体、一端与车身本体机械连接的叉臂和上述导航***。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述导航控制方法的步骤。

上述导航***、导航控制方法及装置、控制器、AGV小车，至少具有以下有益效果。其中，导航***，应用于导航式AGV，利用激光导航仪可以对AGV小车所在环境的空间轮廓扫描，给定参考坐标系、初始定位信息和数字地图，在初始定位基础上，可生成一个初步的行进路径，实现过程快，然后在AGV小车移动过程中，结合3D相机拍摄到的图像，可以在避免碰撞的要求下，修正该初步的行进路径，并根据3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和沿当前行进路径继续行驶所能到达的位置的偏差情况，不断修正AGV小车的行进路径，并到达靠近实际目标位置的指定位置，基于3D相机采集的图像得到的定位精度高。到达指定位置后，更关心的是如何保证物料的精准取放，考虑到叉臂的姿态对取放料的效果的影响，此时，根据3D相机采集的AGV小车叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，基于得到的偏差不断调整AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放，极大地提高了AGV小车执行效率的同时保证整体的安全性与稳定性。本申请实施例提供的导航***，相较于反光板定位实现设置方式，通过设置可灵活配置的激光导航仪即可实现空间轮廓扫描，设置方式更加灵活方便。

另一方面，相较于传统技术中，仅采用空间轮廓直接定位的方式，通过设置3D相机，获取AGV小车运动过程中的实时图像，可准确知晓AGV小车运动过程中距离目的地的距离方位、周围障碍物情况和料框在叉臂上的偏移情况等，可实现避障轨迹规划和根据料框偏移情况进行AGV小车上下料方位修正，精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中，导航***和搭载有该导航***的AGV小车的结构示意图；

图2为一实施例中搭载有导航***的AGV小车应用在锻造车间环境下的工作区域示意图；

图3为一实施例中AGV小车在图2应用环境中的下料切换区满料料框、目标位置和AGV小车的位置关系示意图；

图4为一具体实施例方式中AGV小车到达图2中满料摆放区的指定地点P1时，AGV小车与叉臂上料框、满料摆放区各矩形区域的位置关系；

图5为一个实施例中该导航***的电学连接关系示意图；

图6为在一个实施例中导航控制方法的流程示意图；

图7为在一个实施例中导航控制方法的流程示意图；

图8为在一个实施例中导航控制方法的流程示意图；

图9为在一个实施例中导航控制装置的结构示意图；

图10为一个实施例中控制器的部分内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向，但这些方向不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向与另一个方向区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

随着近几年自动搬运技术的发展以及行业应用的不断深入，对AGV小车的灵活性、稳定性和运动控制的精确性提出越来越高的要求，基于激光导航技术的AGV凭借其较高的稳定性以及对场景依赖性小的特征，广泛应用货物搬运、物流运输等领域。目前，激光导航主要是应用于AGV自身的定位。

针对传统技术中采用反光板定位的实现方式受局限性较大，且传统的基于空间轮廓的空间定位实现方式虽灵活性高但控制精度低的问题，在其中一个实施例中，提出了一种如图1所示的一种导航***，应用于AGV小车10，所述AGV小车10包括车身本体2和叉臂，所述叉臂的一端与所述车身本体2机械连接；所述***包括：设置于车身本体2上的激光导航仪4、3D相机3和车载控制***5。其中，激光导航仪4能够发射激光扫描车身本体2到周围物体的距离，并基于距离进行极坐标转换后的数据生成AGV小车10所处环境的数字地图和初始定位信息。例如，该激光导航仪4可以发射激光测量自身到边界每个点的距离，每秒可以对周围环境进行五次扫描，从而生成所处环境内部的3D全景数字地图和初始定位，由于激光导航仪4与AGV小车10的相对位姿已知，所以可以得到AGV小车10的初始定位信息。

而上述3D相机3设置于车身本体2上，根据3D相机3可以获取能够表征深度信息的图像，可将其设置在叉臂侧，用于采集AGV小车10叉臂侧的图像信息，从该图像信息中，就可以看出叉臂在车身本体2上的姿态，该图像信息也可以表征其图像采集范围内物体与AGV小车10的相对位置，这些都可以为路径优化提供重要的数据依据。

上述车载控制***5是指具有数据采样、数据处理和控制命令生成的设备，该设备形态可以是集成后的单台设备，也可以是多个设备的组合。该车载控制***5设置在车身本体2上，车载控制***5分别与激光导航仪4和3D相机3电连接，可以驱动AGV小车10移动，例如，该车载控制***5可以通过驱动AGV小车10车轮的转速的主动轮方向来实现AGV小车10的移动控制。

当AGV小车10需要将一个物料放在一个约定的位置（如图2所示的下料区的出料口的物料位置）时，或者AGV小车10需要将叉取的物料移动至一个约定的位置（如图2所示的满料摆放区B的物料存放位置）时，再或者当AGV小车10需要将一个约定位置的物料叉取移动至另一个约定的位置时，都需要依赖路径规划，路径规划的精准度和合理性直接影响到AGV小车10的作业效率，且叉车与其他物料运输车不同的点在于，叉臂叉取物料的方向和角度，也会影响到叉臂叉取物料后，物料在叉臂上的稳定性。考虑到此种情况，本申请实施例提供的车载控制***5，基于取放料任务可以获知AGV小车10需要取放料的实际目标位置，这里根据取放料任务，实际目标位置可以为一个，也可以为两个（先移动到出料口取料，然后再将取出的物料下放在存储区域的目标位置），但是需要说明的是，此处的车载控制***5执行的步骤中，到达不同实际目标位置的路径规划和修正过程相互不干扰。

根据确定的一个实际目标位置、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动。若有多个实际目标位置，则根据取放料任务，根据取放料顺序，确定AGV小车10需要到达各个实际目标位置的先后，按照该先后顺序，车载控制***5执行以下步骤：

在AGV小车移动过程中，利用3D相机3采集的图像信息所反映的实时的周围物体情况（AGV小车10移动过程中，周围物体也可能发生移动），作为避障和路径优化的数据依据，车载控制***5根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，其中，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置，例如，根据取放料任务进行确定的实际目标位置和设定的距离值，确定一指定位置，例如，距离实际目标位置2米的一确定位置为指定位置，基于极坐标所在坐标系下，可以进一步约定沿坐标系X轴所在方向距离实际目标位置2米的位置为指定位置。

这里主要是因为当AGV小车10距离实际目标位置较远时，避障和小车的移动路径优化是主要的，但是当AGV小车10移动至实际目标位置附近时，需要考虑叉臂以当前方向叉取物料会不会存在物料跌落等风险或者物料下放后由于物料所落位置与实际目标位置存在偏差导致仓储空间利用率低的问题。所以，当AGV小车10到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，其中，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置，例如叉臂的中轴线与物料的中轴线重合时的叉臂位置为目标叉臂位置。

得到叉臂的偏差后，车载控制***5根据叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，通过调整AGV小车10的基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置进行物料取放。该车载控制***5还可以控制叉臂在目标叉臂位置执行物料取放动作。

本申请实施例提供的导航***，应用于导航式AGV，利用激光导航仪4可以对AGV小车所在环境的空间轮廓扫描，给定参考坐标系、初始定位信息和数字地图，在初始定位基础上，可生成一个初步的行进路径，实现过程快，然后在AGV小车移动过程中，结合3D相机3拍摄到的图像，可以在避免碰撞的要求下，修正该初步的行进路径，并根据3D相机3采集的图像信息所反映的实际目标位置和沿当前行进路径继续行驶所能到达的位置的偏差情况，不断修正AGV小车10的行进路径，并到达靠近实际目标位置的指定位置，基于3D相机3采集的图像得到的定位精度高。到达指定位置后，更关心的是如何保证物料的精准取放，考虑到叉臂的姿态对取放料的效果的影响，此时，根据3D相机3采集的AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，基于得到的偏差不断调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放，极大地提高了AGV小车10执行效率的同时保证整体的安全性与稳定性。本申请实施例提供的导航***，相较于反光板定位实现设置方式，通过设置可灵活配置的激光导航仪4即可实现空间轮廓扫描，设置方式更加灵活方便。

另一方面，相较于传统技术中，仅采用空间轮廓直接定位的方式，通过设置3D相机3，获取AGV运动过程中的实时图像，可准确知晓AGV小车10运动过程中距离目的地的距离方位、周围障碍物情况和料框1在叉臂上的偏移情况等，可实现避障轨迹规划和根据料框1偏移情况进行AGV小车10上下料方位修正，精度高。

在其中一个实施例中，在AGV小车移动过程中，车载控制***5具体执行根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置的步骤实现可以是：车载控制***5先确定AGV小车10取放物料的理论目标位置；理论目标位置是指AGV小车10沿基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置，也就是一开始生成的路径对应的终点。AGV小车10行进过程中，3D相机3持续采集其采样范围内的周围物体图像，当实际目标位置，例如出料口落在3D相机3的拍摄范围时，此时考虑到激光导航仪4的定位精度不高且AGV小车10移动过程中，小车周围的物体情况也可能发生变化，例如，环境中存在其他的AGV小车10也在移动或者工作人员也在移动，这种受激光导航仪4自身定位精度限制和周围环境的变化性，都会导致AGV小车10沿开始规划的路径继续移动下去，很难达到实际目标位置。

此时利用3D相机3采集的图像信息所反映的实际目标位置和理论目标位置的偏差，可以重构数字地图，根据AGV小车10的当前位置和重构后的数字地图不断修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，在指定位置执行上述实施例中所讲的根据叉臂的偏差情况，再进一步优化行进路径，使AGV小车10沿优化后的路径移动至实际目标位置后，叉臂能够在目标叉臂位置进行物料取放，此时取物料时，能够保证物料在叉臂上的稳定性，下放物料时，能够保证物料准确落在实际目标位置处，不超出其设置的范围。例如，物料为矩形料框1里承载的零部件，则叉臂能够在目标叉臂位置进行物料取放，是指在取物料时，能够保证料框1在叉臂上的稳定性，下放物料时，能够保证料框1准确落在实际目标位置的矩形框内，不超出该矩形框的范围，从而提高物料存放区域的空间利用率。

需要说明的是，根据3D相机3采集的图像信息所做的数字地图重构也是随着3D相机3采集的图像信息所反映的周围环境的变化而持续进行的。

重构数字地图的准则是能够真实反映当前时刻AGV小车10所处环境内的周围物体情况，以便规划一条不与周围物体发生碰撞且能够到达实际目标位置的修正后的路径。

在其中一个实施例中，如图3所示，叉臂与目标叉臂位置的偏差包括AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角α以及当前叉臂中心点Z到路径线LJX的距离。其中，AGV小车10中轴线是指沿叉臂延伸方向且经过叉臂中心点Z的线。而AGV小车10到实际目标位置的路径线LJX是指AGV小车10在当前位置到实际目标位置的线。

当到达指定位置后，车载控制***5用于根据AGV小车10叉臂侧的图像信息获得AGV小车10的位姿和实际目标位置，然后根据AGV小车10的位姿和实际目标位置计算AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离。此时，为了让叉臂以理想的方位在实际目标位置进行物料取放，车载控制***5根据AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角α以及当前叉臂中心点Z到路径线LJX的距离调整AGV小车10的行进路径，如图2所示，使AGV小车10中轴线可以沿着路径线LJX运动至实际目标位置进行物料取放。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框1中的物料，则取放物料任务可以指包括取物料的任务，也可以只包括放物料的任务，还可以同时包括取物料和放物料的任务。叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度。当到达指定位置后，车载控制***基于AGV小车10叉臂侧的图像信息和当前AGV小车10的位姿（位置和叉臂相较于车身本体2的姿态），可以计算AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度。其中，与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离可以指以目标料框1位置的横、纵中轴线所定义的坐标系下，实际的料框1位置分别到该坐标系两个坐标轴的偏差距离。与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差角度可以指和所述目标料框1位置其中一条中轴线间的偏差角度。当料框1为长方形料框1时，与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差角度可以指和目标料框1位置（如图3所示的目标料框1位置或如图4所示的虚线框标识的料框1待摆放位置）长边垂直的中轴线的偏差角度。

根据叉臂的偏差情况和与目标料框1位置的偏差情况，调整AGV小车10的移动方向，如图3，使AGV小车10的叉臂的中轴线与所述料框1的中轴线重合，控制AGV小车10以此方向继续行驶至实际目标位置，进行料框1的取放。

在其中一个实施例中，导航***还包括：障碍物检测装置6，设置于车身本体2***，用于获取能够反映周围物体距离车身本体2距离的障碍物信息。车载控制***5和障碍物检测装置6电连接，车载控制***5用于在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息和障碍物信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置。为了保证AGV小车10移动过程中的安全性，除了3D相机3图像采集用于为前方障碍物进行预警，为避免车身后侧的物体与AGV小车10发生碰撞，在车身***还设置有障碍物检测装置6，通过测距为车载控制***5判断是否有碰撞风险提供数据依据，且便于车载控制***5根据障碍物信息所反映的车身周围物体情况，进行避障控制，调整行进路径，例如，AGV小车10后方来车，此时，沿原A行进路径行驶，将与后方来车发生碰撞，此时可向当前行进方向的两侧规划行进路径，进行避让。当然车载控制***5综合障碍物信息和叉臂侧的图像信息所得到的行径路径优化结果，更加能够保证AGV小车10移动的安全性。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框1中的物料，3D相机3沿第一方向设置于车身本体2上，且第一方向与第二方向呈锐角，第二方向为与叉臂延伸方向垂直的方向，用于采集AGV小车10叉臂侧的图像信息。沿第一方向设置于车身本体2上，由于其与第二方向，即与叉臂垂直方向呈锐角设置，所以3D相机3不仅可以拍摄到AGV小车10运动时叉臂所在侧的障碍物图像，还可以拍摄到采集区域内料框1相较于叉臂的相对位置关系图像，以及AGV小车10相对于目的地的相对位置图像，这些采集信息为AGV小车10如何更好地执行搬运任务提供了十分重要的判断依据，这些采集信息为AGV小车10如何更好地执行搬运任务提供了十分重要的判断依据，3D相机3采集的图像传输至车载控制***5，车载控制***5根据激光导航仪4进行空间扫描后得到的地图信息和车身参数关系，控制AGV小车10的移动轨迹以及叉臂在进行料框1叉取时的进叉深度等过程。同时，在AGV小车10移动过程中，设置于车身本体2***的障碍物检测装置6，进行车身周围的障碍物检测，车载控制***5根据障碍物检测装置6反馈的障碍物情况，修正AGV小车10运动轨迹。

具体的，以图2所示的锻造车间为应用环境举例对该导航***的工作过程进行说明。初始状态时，AGV小车10处于待命区A，等待调度，锻造设备锻造好的部件经过传输装置落入下料切换区D的料框1中，当料框1满料后，更换用于接料的料框1，此时，需要将满料料框1运输至满料摆放区B，此时车载控制***5控制AGV小车10沿规划路径向下料切换区D移动，移动过程中，通过激光扫描仪结合相机视觉，可以对如图3所示的实际目标位置（例如满料料框1实际的位置）和理论目标位置（例如下料切换区D出料口）的各方向偏差（若整个***采用极坐标进行）以及角度偏差进行计算，然后重建三维模型以进行AGV小车10定位和轨迹修正，随着AGV小车10移动，不断优化参数、修正运行轨迹，实现精确定位。路径可自主修正，定位精度高，稳定可靠。

车载控制***5可以先控制AGV小车10移动至下料切换区D的指定位置点P，由于此时已经在出料口附近，3D相机3可以清楚地拍摄到包括满料摆放区B、叉臂和叉臂上满料料框1的图像，可以充分反映三者之间的位置关系，车载控制***5进行图像处理后，可获知3D相机3满料料框1所在的实际位置与当前叉臂所对应的目标位置的偏移角度α，基于此修正调整AGV小车10的主动轮方向，车载控制***5控制叉臂精准叉取满料料框1，然后在车载控制***5作用下AGV小车10承载满料料框1向满料摆放区B移动，先是到达满料摆放区B的指定位置点P1，然后基于类似于在下料区的控制实现，可以根据矩形区域和实际料框1位置的偏差角度ββ，控制AGV小车10将满料料框1按照图示相应的顺序精准摆放在图4满料摆放区B的各矩形区域。精准地按照图示的阵列摆放满料料框1对于节省仓储空间和提高出库运输效率有着十分重要的意义。

由于下料切换区D通常不会放置太多空的料框1，空的料框1一般都集中摆放在一个指定区域，如图2中所示的空料摆放区C，当AGV小车10在满料摆放区B放下物料后，车载控制***5可驱动AGV小车10移动至空料摆放区C，类似的，利用3D相机3拍摄到的包括空料摆放区C、叉臂和空料框1的图像，车载控制***5控制AGV小车10移动至其中一个空料框1的位置，控制叉臂叉取该空料框1，将空料框1从空料摆放区C移动至下料切换区D，以便进行下料区料框1的切换。

如上述实现过程所述，该***应用于导航式AGV小车10，有着更为简便的检测方式以及更高的灵活性，这在极大地提高了AGV小车10执行效率的同时，还可保证整体的安全性与稳定性。导航***的电连接关系示意图以及导航***与车间中设备的电连接关系可参见图5。

其中，激光导航仪4是使用激光作为导引的导航仪，能够利用激光的准直性和不发散性对需要导航物体所处的位置进行精确定位以达到指导需要导航物体前进的方向。激光导航仪4本身也具有数据处理功能和路径规划功能，所以在一个可实施的方式中，激光导航仪4可以给出初始规划路径，车载控制***5在AGV小车10移动过程中根据环境情况修正该规划路径，这取决于对于各器件的型号选择和其参数配置。

本申请中实现高精度定位，离不开激光导航仪4和3D相机3的配合，3D相机3是指至少具有两个镜头的摄像装置，除了可以获取二维图像信息，还可以获得深度信息，便于进行精准定位，具体选择方面，可以根据应用环境选择3D相机3、工业双目相机及深度相机等。例如，若AGV小车10是用于搬运尺寸较小的物料时，为了保证精度，可以采用像素级更高的工业级双目相机。3D相机3除了提高定位精度，修正轨迹路径外，还可以用于对前方物体的检测，相对目前行业上利用线性检测开关以及距离传感器进行检测判断的方式，结构更为简单，检测范围和距离更大，可操作性更灵活，与车身两侧安全扫描仪构成全方位，多角度的安全保障。

障碍物检测装置6可以为激光安全扫描仪，基于激光测距原理对车身周围的障碍物进行检测，障碍物检测装置6还可以是基于红外射线的雷达检测装置，还可以是基于超声波测距技术的障碍物检测装置6等，在此不穷举，能够实现车身本体2周围约定范围内障碍物检测的装置均属于本申请中的可实施方式。

3D相机3是指具有至少两个镜头的摄像装置，在其中一个实施例中，我们可以选用双目相机，以便在达到定位精度要求的同时，控制成本。

3D相机3设置的方位合理性，对于是否能够很好地采集到叉臂和料框1的相对位置关系，以及是否能够很多地采集到叉车所在侧环境物体的图像有着很重要的影响，在实验过程中，我们发现，当第一方向与第二方向的夹角为15°~25°之间时，即3D相机3设置方向与叉臂垂直方向的夹角处于该范围时，3D相机3采集到的图像既能包括叉臂和叉臂上的料框1，也能采集到能够反映叉臂所在侧车身周围障碍物情况的图片。既能实现很好的前方避障效果，也可以根据料框1与待摆放位置、叉臂之间的相对位置关系，调整AGV小车10的叉臂方向，以便进行满料料框1的精准叉取和放下。

在其中一个可实施方式中，该3D相机3可以通过支架固定于车身本体2上设置的升降门架靠上的位置，此时该3D相机3采集图像的视野不易受AGV小车10本身部件的影响。

同样的，在有些实施方式中，为了实现避障效果和成本方面的双优化，障碍物检测装置6可以为两个，且对称设置在车身本体2的两侧。由于叉臂所在一侧有3D相机3进行障碍物图像的获取，所以，障碍物检测装置6可以设置在远离叉臂的那侧，例如如图1所示的位置。

在其中一个实施方式中，申请人发现，将两个障碍物检测装置6之间的夹角为120°进行设置，可以和3D相机3的图像采集范围叠加后实现AGV小车10车身360°范围的障碍物扫描检测，检测可靠性高，从而也提高了AGV小车10运动时的安全可靠性。

在其中一个实施例中，AGV小车10包括升降门架；***还包括支架，车载控制***5通过支架安装在升降门架上远离叉臂的一侧。这里车载控制***5的设置方式，一方面可以避免车载控制***5对于激光导航仪4和3D相机3工作过程中造成干扰，另一方面，车载控制***5驱动车轮转动均需要依赖电连接线，将其放置在远离叉臂的一侧，也可避免作业过程中对于电连接线的磨损，提高设备使用寿命。

车载控制***5的具体构成，是复杂的，不同型号的AGV小车10，其控制***构成部分有所差异，在一个实施方式中，该车载控制***5包括：伺服驱动器51，可编程逻辑控制器52和终端53，该终端53可以是工业电脑等具有数据处理和运算功能的设备。该终端53从激光导航仪4和3D相机3获取原始数据，进行定位计算和图像处理，并将处理结果发送至可编程逻辑控制器52（PLC21，Programmable Logic Controller），以便可编程逻辑控制器52进行AGV小车10的移动控制。可编程逻辑控制器52基于终端53的计算结果，进行逻辑运算和时序控制，以通过数模式输入/输出控制AGV小车10的移动过程，伺服驱动器51电连接AGV小车10的伺服电机的输入端，伺服电机的输出轴与AGV小车10的车轮机械连接，在执行可编程逻辑控制器52输出的指令时实现对小车转向控制。

在有些实施例中，可编程逻辑控制器52可以选用三菱Q系列的产品。

对于AGV小车10来说，除了包括上述组成部件之外，还可以包括模拟模块及继电器等，根据AGV小车10型号不同，其安装的位置和所起的作用有所差异。不过这些器件的工作状态均受可编程逻辑控制器52控制，通过可编程逻辑控制器52控制AGV小车10驾驶室内手柄的中位电位器91，可以进行高/中/低速档位切换。可编程逻辑控制器52控制伺服驱动器51的工作状态可以实现AGV小车10的前进后退控制。可编程逻辑控制器52在手动模式下，由人工在驾驶室内操作手柄等进行驾驶控制，另外，可编程逻辑控制器52还可以根据AGV小车10移动过程中的具体情况，自动驾驶。手动和自动驾驶模式可以相互切换。

可编程逻辑控制器52还可以集成有电源、CPU、输入/输出模块、定位模块、AD/DA转换模块以及以太网模块，以提供工作电压，进行数据运算和传输。该输入/输出模块可以包括数字I/O模板和模拟I/O模板。

为了更好地保证避障效果，该导航***还包括：报警器，报警器与车载控制***5电连接。车载控制***5根据障碍物检测装置6获取的障碍物信息，判断周围有障碍物时，或者根据3D相机3采集的图像发现AGV小车10前方有障碍物时，为避免调整AGV小车10过程中对小车周围的工作人员造成伤害，车载控制***5控制报警器工作，其具体实现过程，可以参照现有车辆倒车时的近距离障碍物检测及报警实现。这一报警器设置，还可以在手动模式下，提醒驾驶人员及时干预调整AGV小车10移动轨迹调整。

该报警器可以为声光报警器，以提高报警效果。

在其中一个实施例中，报警器包括：蜂鸣器，蜂鸣器与车载控制***5电连接。车载控制***5控制蜂鸣器工作的实现，可以通过控制串接在蜂鸣器供电回路上的空气开关的通断状态来实现。还可以通过设置接触器来实现。报警器还可以包括警示灯6，警示灯6与车载控制***5也电连接。该警示灯6的开关可以通过车载控制***5对警示灯6供电回路中串联继电器的通断控制来实现。该警示灯6还可以是维持一直工作的状态，可以闪烁提醒车身周围的作业人员避开。

该导航***，在有些实施方式中，设置有电源，为该***中中的各组成部件提供工作电源7，例如，可以是DC12V的直流电源，该电源可以集成在车身本体2内的空腔内，防止受损。在有些实施方式中，该电源内部集成有电源管理电路，对该导航***的供电进行供电管理。

在其中一个实施例中，该导航***还可以设置有触摸屏8，该触摸屏8可以通过RS232串口与可编程逻辑控制器52连接，进行数据显示。在有些实施方式中，该导航***的障碍物检测装置6可以选用Sick避障激光扫描仪，该扫描仪可输出减速、停止信号至可编程逻辑控制器52。

在其中一个实施方式中，该导航***还包括车载无线交换机9，该交换机通过网线分别连接可编程逻辑控制器52和终端53。该终端53可以是AGV小车10中的车载电脑。该无线交换机9与终端53通过网口连接，可采用TCP/IP协议进行通信。

另一方面，本申请实施例还提供了一种导航控制方法，如图6所示，应用于上述导航***，该方法包括：

S200：基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车10在实际目标位置进行取放料的任务；

S400：在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

S600：当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

S800：根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。

具体的，本方法实施例中的各名词和步骤的实现均可参照上述导航***中的描述，该方法执行主体可以是车载控制***5。通过执行该方法步骤，可以实现提高定位精度，解决了现有技术中在执行与设备联动的搬运任务时，存在环境适应性不足和定位精度不高等缺陷，而且相较于传统的行程开关监测方式，大大简化了叉臂处物品检测方式，提高AGV小车10整体安全性。

在其中一个实施例中，如图7-8所示，在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置的步骤S400包括：

S420：确定AGV小车10取放物料的理论目标位置；理论目标位置是指AGV小车10沿基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；

S440：若监测到3D相机3采集的图像信息中包括实际目标位置的图像，则在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息所反映的实际目标位置和理论目标位置的偏差重构数字地图；

S460：根据AGV小车10的当前位置和重构后的数字地图不断修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置。

在其中一个实施例中，如图8所示，叉臂与目标叉臂位置的偏差包括AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离；

当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤S600包括：

S620：当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息获得AGV小车10的位姿和实际目标位置；

S640：根据AGV小车10的位姿和实际目标位置计算AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离。

在其中一个实施例中，如图8所示，叉臂用于取放料框1中的物料；叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度；

当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤S600还包括：

S660：基于AGV小车10叉臂侧的图像信息和当前AGV小车10的位姿，计算AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置，进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度。

具体的，上述实施例中的各名词和步骤的实现均可参照上述导航***中的描述，通过执行上述方法步骤，可以对应实现上述导航***实施例中描述的有益效果。另外，本申请实施例提供的导航控制方法，还可以包括上述导航***中车载控制***5所执行的其他步骤，并对应实现相应的有益效果。

应该理解的是，虽然图6-图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6-图8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本申请还提供了一种导航控制装置，如图9所示，应用于上述导航***，该控制装置包括：

初始路径获取模块200，用于基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车10在实际目标位置进行取放料的任务；

行进路径修正模块400，用于在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

取放料偏差确定模块600，用于当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

取放料路径优化和执行模块800，用于根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。

其中，关于该装置实施例中的名词的释义均可参照上述导航***中的描述，不再赘述。具体的，通过初始路径获取模块200的建模和控制能力，根据取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车10在实际目标位置进行取放料的任务。然后在AGV小车10移动过程中，行进路径修正模块400根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置。当到达指定位置后，取放料偏差确定模块600根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置。最后由取放料路径优化和执行模块800根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。提高定位精度，解决了现有技术中在执行与设备联动的搬运任务时，存在环境适应性不足和定位精度不高等缺陷，而且相较于传统的行程开关监测方式，大大简化了叉臂处物品检测方式，提高了搭载该虚拟装置的AGV小车10整体安全性。

关于导航控制装置的具体限定可以参见上文中对于导航控制方法的限定，在此不再赘述。上述导航控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，需要说明的是，本申请实施例提供的导航控制装置中的单元和模块还可以执行上述导航控制方法中的其他步骤，且本申请实施例提供的导航控制装置中的单元和模块还可以执行上述导航***中车载控制***5执行的其他步骤。

在一个实施例中，如图9所示，行进路径修正模块400包括：

理论目标位置确定单元420，用于确定AGV小车10取放物料的理论目标位置；理论目标位置是指AGV小车10沿基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；

重构地图单元440，用于在监测到3D相机3采集的图像信息中包括实际目标位置的图像，则在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息所反映的实际目标位置和理论目标位置的偏差重构数字地图；

基于重构的路径修正单元460，用于根据AGV小车10的当前位置和重构后的数字地图不断修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置。

在其中一个实施例中，如图9所示，叉臂与目标叉臂位置的偏差包括AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离；

取放料偏差确定模块600包括：

位姿获取单元620，用于当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息获得AGV小车10的位姿和实际目标位置；

叉臂偏差计算单元640，用于根据AGV小车10的位姿和实际目标位置计算AGV小车10中轴线和到实际目标位置的路径线的偏差角以及当前叉臂中心点到路径线的距离。

在其中一个实施例中，叉臂用于取放料框1中的物料；叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度；如图9所示，取放料偏差确定模块600还包括：

料框1偏差计算单元660，用于基于AGV小车10叉臂侧的图像信息和当前AGV小车10的位姿，计算AGV小车10在当前位姿下移动至实际目标位置，进行物料取放时的料框1位置与实现物料精准取放的目标料框1位置的偏差距离和偏差角度。

本申请还提供了一种取放料控制方法，包括上述任意一个导航控制方法实施例中的步骤，且还包括控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。除了可以实现上述导航***实施例中的有益效果，该取放料控制方法执行时，还可以达到精准快速取放料的有益效果。

在一个实施例中，提供了一种控制器，该控制器可以是终端53，其内部结构图可以如图10所示。该控制器包括通过***总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该控制器的处理器用于提供计算和控制能力。该控制器的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该控制器的通信接口用于与外部的终端53进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种导航控制方法或取放料控制方法。该控制器的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该控制器的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是控制器外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的控制器的限定，具体的控制器可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

一种控制器，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述导航控制方法的步骤，例如，可以执行步骤：

S200：基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车10在实际目标位置进行取放料的任务；

S400：在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

S600：当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

S800：根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。

一种AGV小车10，包括车身本体2、一端与车身本体2机械连接的叉臂和上述导航***。

本申请实施例提偶感的AGV小车10，由于其搭载了上述导航***，先是采用激光导航仪4基于空间轮廓进行粗定位，又在AGV小车10升降门架中间安装3D相机3进行精定位，判断在物品叉取/摆放前的目标位置，再根据叉车当前位置进行路径修正，提高定位精度，同时与两侧障碍物检测装置6构成全方位、多角度安全检测范围，解决了现有技术中在执行与设备联动的搬运任务时，存在环境适应性不足和定位精度不高等缺陷，而且相较于传统的行程开关监测方式，大大简化了叉臂处物品检测方式，提高AGV小车10整体安全性。

如上述实施例中对于AGV小车10工作过程的描述，搭载有该导航***的AGV小车10的料框1取放与锻造车间设备的工作节奏需要匹配，当锻造设备下料口一料框1满料时，要命令AGV小车10前去下料区取料，这一配合实现，可以通过车间设置的总调度监控电脑40，该电脑通过调度固定基站无线交换机9与车载交换机实现与导航***的交互，可获知AGV小车10的当前位置和行车路径，另外，该电脑还通过与车间设备控制PLC21通信连接（可以采用TCP/IP协议）可以获知锻造设备的加工进程和出料情况（具体可从锻造设备的车间设备控制PLC21和移动平台2222的运行状态参数获取），综合两个信息，可以实现对AGV小车10和锻造设备的合理调度。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

S200：基于取放料任务、激光导航仪4生成的数字地图和初始定位信息生成AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿行进路径移动；取放料任务是用于指示AGV小车10在实际目标位置进行取放料的任务；

S400：在AGV小车10移动过程中，根据3D相机3采集的图像信息修正AGV小车10行进路径，并驱动AGV小车10沿修正后的行进路径移动至指定位置，指定位置为靠近实际目标位置的一确定位置；

S600：当到达指定位置后，根据AGV小车10叉臂侧的图像信息，计算叉臂与目标叉臂位置的偏差，目标叉臂位置是指满足在实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

S800：根据指定位置的叉臂与目标叉臂位置的偏差，调整AGV小车10的行进路径，基于调整后的行进路径控制AGV小车10移动至实际目标位置并控制叉臂在目标叉臂位置进行物料取放。

需要说明的是，计算机程序被处理器执行时还实现上述方法实施例的其他步骤，在此不做赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种导航***，其特征在于，应用于AGV小车，所述AGV小车包括车身本体和叉臂，所述叉臂的一端与所述车身本体机械连接；所述***包括：

设置于所述车身本体上的激光导航仪，用于发射激光扫描所述车身本体到周围物体的距离，并基于所述距离进行极坐标转换后的数据生成所述AGV小车所处环境的数字地图和初始定位信息；

3D相机，设置于所述车身本体上，用于采集所述AGV小车叉臂侧的图像信息；

车载控制***，设置在车身本体上，且所述车载控制***分别与所述激光导航仪和所述3D相机电连接，所述车载控制***用于：

基于取放料任务、所述激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿行进路径移动；所述取放料任务是用于指示所述AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，所述指定位置为靠近所述实际目标位置的一确定位置；

当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息，计算所述叉臂与目标叉臂位置的偏差，所述目标叉臂位置是指满足在所述实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

根据所述指定位置的叉臂与所述目标叉臂位置的偏差，调整所述AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制所述AGV小车移动至所述实际目标位置进行物料取放；

其中，所述叉臂与目标叉臂位置的偏差包括所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

当到达所述指定位置后，所述车载控制***还用于根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息获得所述AGV小车的位姿和实际目标位置；并根据所述AGV小车的位姿和所述实际目标位置计算所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

其中，所述叉臂用于取放料框中的物料；所述叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度；

所述车载控制***还用于当到达所述指定位置后，基于所述AGV小车叉臂侧的图像信息和当前所述AGV小车的位姿，计算所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度。

2.根据权利要求1所述的导航***，其特征在于，所述在所述AGV小车移动过程中，所述车载控制***还用于确定所述AGV小车取放物料的理论目标位置；所述理论目标位置是指所述AGV小车沿基于取放料任务、所述激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；并在监测到所述3D相机采集的图像信息中包括所述实际目标位置的图像时，根据所述3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和所述理论目标位置的偏差重构数字地图；然后根据所述AGV小车的当前位置和重构后的数字地图不断修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的导航***，其特征在于，还包括：

障碍物检测装置，设置于车身本体***，用于获取能够反映周围物体距离所述车身本体距离的障碍物信息；

所述车载控制***和所述障碍物检测装置电连接；

所述车载控制***用于在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息和所述障碍物信息修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

4.根据权利要求1所述的导航***，其特征在于，所述叉臂用于取放料框中的物料，所述3D相机沿第一方向设置于所述车身本体上，且所述第一方向与第二方向呈锐角，所述第二方向为与所述叉臂延伸方向垂直的方向，用于采集所述AGV小车叉臂侧的图像信息。

5.根据权利要求4所述的导航***，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向的夹角为15°~25°。

6.根据权利要求3所述的导航***，其特征在于，所述***还包括：

报警器，所述报警器与所述车载控制***电连接；

所述车载控制***用于在根据所述障碍物信息判定所述AGV小车与周围物体的距离小于碰撞阈值时，则控制所述报警器执行报警动作。

7.一种导航控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的导航***，所述方法包括：

基于取放料任务、所述激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿行进路径移动；所述取放料任务是用于指示所述AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，所述指定位置为靠近所述实际目标位置的一确定位置；

当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息，计算所述叉臂与目标叉臂位置的偏差，所述目标叉臂位置是指满足在所述实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

根据所述指定位置的叉臂与所述目标叉臂位置的偏差，调整所述AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制所述AGV小车移动至所述实际目标位置进行物料取放；

其中，所述叉臂与目标叉臂位置的偏差包括所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

所述当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息，计算所述叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤包括：

当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息获得所述AGV小车的位姿和实际目标位置；

根据所述AGV小车的位姿和所述实际目标位置计算所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

其中，所述叉臂用于取放料框中的物料；所述叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度；

当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息，计算所述叉臂与目标叉臂位置的偏差的步骤还包括：

基于所述AGV小车叉臂侧的图像信息和当前所述AGV小车的位姿，计算所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置的步骤包括：

确定所述AGV小车取放物料的理论目标位置；所述理论目标位置是指所述AGV小车沿基于取放料任务、所述激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成的行进路径移动所到达的最终位置；

若监测到所述3D相机采集的图像信息中包括所述实际目标位置的图像，则在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息所反映的实际目标位置和所述理论目标位置的偏差重构数字地图；

根据所述AGV小车的当前位置和重构后的数字地图不断修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置。

9.一种导航控制装置，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的导航***，所述控制装置包括：

初始路径获取模块，用于基于取放料任务、所述激光导航仪生成的数字地图和初始定位信息生成所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿行进路径移动；所述取放料任务是用于指示所述AGV小车在实际目标位置进行取放料的任务；

行进路径修正模块，用于在所述AGV小车移动过程中，根据所述3D相机采集的图像信息修正所述AGV小车行进路径，并驱动所述AGV小车沿修正后的行进路径移动至指定位置，所述指定位置为靠近所述实际目标位置的一确定位置；

取放料偏差确定模块，用于当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息，计算所述叉臂与目标叉臂位置的偏差，所述目标叉臂位置是指满足在所述实际目标位置精准取放料的叉臂位置；

取放料路径优化和执行模块，用于根据所述指定位置的叉臂与所述目标叉臂位置的偏差，调整所述AGV小车的行进路径，基于调整后的行进路径控制所述AGV小车移动至所述实际目标位置进行物料取放；

其中，所述叉臂与目标叉臂位置的偏差包括所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

所述取放料偏差确定模块包括：

位姿获取单元，用于当到达所述指定位置后，根据所述AGV小车叉臂侧的图像信息获得所述AGV小车的位姿和实际目标位置；

叉臂偏差计算单元，用于根据所述AGV小车的位姿和所述实际目标位置计算所述AGV小车中轴线和到所述实际目标位置的路径线的偏差角以及当前所述叉臂中心点到所述路径线的距离；

其中，所述叉臂用于取放料框中的物料；所述叉臂与目标叉臂位置的偏差还包括所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度；

所述取放料偏差确定模块还包括：

料框偏差计算单元，用于基于所述AGV小车叉臂侧的图像信息和当前所述AGV小车的位姿，计算所述AGV小车在当前位姿下移动至所述实际目标位置进行物料取放时的料框位置与实现物料精准取放的目标料框位置的偏差距离和偏差角度。

10.一种控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7至8中任一项所述的方法的步骤。

11.一种AGV小车，其特征在于，包括车身本体、一端与所述车身本体机械连接的叉臂和权利要求1-6中任一项所述的导航***。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7至8中任一项所述的方法的步骤。

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