一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及AGV导航控制，具体涉及一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统及控制方法。

背景技术

随着科技的不断进步，工业自动化程度也越来越高，AGV搬运机器人的运用也愈发普遍，同时带来的各种需求也越来越多，特别是在磨具搬运场景中对于AGV能够在重载搬运条件下实现精准运动的要求越来越高。

目前，AGV大多采用坐标导航、磁导航、视觉导航、激光导航、光学导航、图片识别导航等。坐标导航虽可以修改路径，可靠性高，但是其测量安装复杂，工作量大，精度低；磁导航需要铺设磁条埋设埋金属线进行导航，改变或扩充路径非常麻烦，不利于柔性化生产；视觉导航成本高昂，不适合在中小型企业场景应用中推广使用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统及控制方法，能够有效克服现有技术所存在的停止定位精度低、可靠性较差、成本高昂的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统，包括AGV车体，设置于AGV车体上的AGV导航系统、AGV控制总成、AGV驱动总成，所述AGV控制总成通过通讯控制模块连接上位机、任务控制模块、导航控制模块、数据解析模块和车载控制模块；

任务控制模块，接收并存储上位机发送的运行任务；

导航控制模块，包括用于控制AGV导航系统发射探测信号的信号发射装置，以及用于对AGV导航系统接收的反射信号进行分析处理的信号接收装置，且能够控制AGV导航系统在激光导航方式与二维码导航方式之间切换；

数据解析模块，基于AGV导航系统的导航数据，解算出导航特征点位置相对于AGV导航系统定位坐标系的精确空间位置，得到AGV精确位置和姿态；

AGV控制总成，基于AGV精确位置和姿态对AGV进行闭环控制；

车载控制模块，在AGV控制总成的控制下，控制AGV驱动总成驱动AGV运行至设定位置。

优选地，所述AGV导航系统包括安装于AGV车体上的车体后导航雷达、车体前导航雷达和二维码读码器PGV，以及开设于AGV车体中心位置处用于安装二维码读码器PGV的固定安装孔。

优选地，所述车体后导航雷达、车体前导航雷达采用对角安装方式，所述车体后导航雷达、车体前导航雷达的有效参考定位范围为180°。

优选地，所述信号接收装置将向目标发射的探测信号与目标反射得到的发射信号进行比较，经过分析处理后获得目标相关信息。

优选地，所述AGV驱动总成包括车体后伺服舵轮总成、车体前伺服舵轮总成、伺服舵轮驱动器总成和车体辅助万向轮总成。

一种重载搬运式AGV高精度定位控制方法，包括以下步骤：

S1、AGV控制总成使AGV系统程序进入导航模式；

S2、导航控制模块确定AGV的初始位置信息，同时上位机根据激光导航信息创建运行地图规划AGV运动轨迹；

S3、车载控制模块按照任务控制模块要求运行至取/放磨任务处，且通讯控制模块向上位机上传任务完成信号；

S4、上位机发送导航方式切换指令，使得导航控制模块通过二维码控制模块控制二维码读码器PGV读取下方二维码，车载控制模块模块控制AGV驱动总成全向调整运行至设定位置；

S5、判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，如果满足设定要求，则通讯控制模块向上位机上传任务完成信号，上位机重新分配新的任务；否则返回S4。

优选地，所述车载控制模块模块控制AGV驱动总成全向调整运行至设定位置，判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，包括：

导航控制模块读取二维码处设定坐标点(X,Y,θ)，并与当前AGV精确位置进行对比，结果不一致时，车载控制模块控制AGV驱动总成全向调整运行至设定坐标点(X,Y,θ)；否则车载控制模块不对AGV车体进行运行调整。

优选地，所述车载控制模块模块控制AGV驱动总成全向调整运行至设定位置，判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，包括：

上位机判断自动调整坐标值(X',Y',θ')是否满足设定要求，如果不满足设定要求，则车载控制模块控制AGV驱动总成全向调整运行至设定坐标点(X,Y,θ)，直至满足设定要求；否则车载控制模块不对AGV车体进行运行调整。

优选地，所述AGV驱动总成中车体后伺服舵轮总成、车体前伺服舵轮总成的伺服电机编码器将信号反馈给伺服舵轮驱动器总成，所述伺服舵轮驱动器总成将信号反馈给车载控制模块，所述通讯控制模块将自动调整坐标值(X',Y',θ')上传给上位机。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统及控制方法，针对目前重载搬运式AGV导航方式单一且停止定位精度低的问题，通过激光导航雷达、二维码读码器PGV、伺服舵轮驱动器总成的组合以及智能算法的控制，提升了重载搬运式AGV导航的精准度及智能化程度，使得激光引导技术更加可靠、更具安全性，充分满足重载搬运式AGV对于停止定位精度的需求，构建一种结构更简单，且成本可控的重载搬运式AGV高精度定位控制系统及控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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为本发明的系统示意图；

图2为本发明中AGV车体的结构示意图；

图3为本发明图2的爆炸结构图；

图4为本发明图2的仰视结构示意图；

图5为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种重载搬运式AGV高精度定位控制系统，如图1至图4所示，包括AGV车体1，设置于AGV车体1上的AGV导航系统、AGV控制总成3、AGV驱动总成4。

AGV导航系统包括安装于AGV车体1上的车体后导航雷达201、车体前导航雷达202和二维码读码器PGV 203，以及开设于AGV车体1中心位置处用于安装二维码读码器PGV 203的固定安装孔205。

车体后导航雷达201、车体前导航雷达202采用对角安装方式，车体后导航雷达201、车体前导航雷达202的有效参考定位范围为180°，通过AGV控制总成3的智能算法，能够使AGV导航系统的激光导航有效参考定位范围达到360°。

AGV驱动总成4包括车体后伺服舵轮总成401、车体前伺服舵轮总成402、伺服舵轮驱动器总成403和车体辅助万向轮总成404。

如图1所示，AGV控制总成3通过通讯控制模块连接上位机、任务控制模块、导航控制模块、数据解析模块和车载控制模块。

任务控制模块，接收并存储上位机发送的运行任务；

导航控制模块，包括用于控制AGV导航系统发射探测信号的信号发射装置，以及用于对AGV导航系统接收的反射信号进行分析处理的信号接收装置，且能够控制AGV导航系统在激光导航方式与二维码导航方式之间切换；

数据解析模块，基于AGV导航系统的导航数据，解算出导航特征点位置相对于AGV导航系统定位坐标系的精确空间位置，得到AGV精确位置和姿态(指AGV的偏航)；

AGV控制总成3，基于AGV精确位置和姿态对AGV进行闭环控制；

车载控制模块，在AGV控制总成3的控制下，控制AGV驱动总成4驱动AGV运行至设定位置。

其中，信号接收装置将向目标发射的探测信号(激光束)与目标反射得到的发射信号(目标回波)进行比较，经过分析处理后获得目标相关信息(包括目标距离、方位、高度、速度、姿态、形状等)，从而实现对目标地探测、跟踪和识别。

通讯控制模块通过TCP/IP无线通信协议实现与不同重载搬运式AGV以及上位机之间的无线通信，同时实现与外部监控设备之间的通信。

如图5所示，一种重载搬运式AGV高精度定位控制方法，包括以下步骤：

S1、AGV控制总成3使AGV系统程序进入导航模式；

S2、导航控制模块确定AGV的初始位置信息，同时上位机根据激光导航信息创建运行地图规划AGV运动轨迹；

S3、车载控制模块按照任务控制模块要求运行至取/放磨任务处，且通讯控制模块向上位机上传任务完成信号；

S4、上位机发送导航方式切换指令，使得导航控制模块通过二维码控制模块控制二维码读码器PGV 203读取下方二维码，车载控制模块模块控制AGV驱动总成4全向调整运行至设定位置；

S5、判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，如果满足设定要求，则通讯控制模块向上位机上传任务完成信号，上位机重新分配新的任务；否则返回S4。

车载控制模块模块控制AGV驱动总成4全向调整运行至设定位置，判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，包括：

导航控制模块读取二维码处设定坐标点(X,Y,θ)，并与当前AGV精确位置进行对比，结果不一致时，车载控制模块控制AGV驱动总成4全向调整运行至设定坐标点(X,Y,θ)；否则车载控制模块不对AGV车体1进行运行调整。

车载控制模块模块控制AGV驱动总成4全向调整运行至设定位置，判断AGV自动调整坐标值是否满足设定要求，包括：

上位机判断自动调整坐标值(X',Y',θ')是否满足设定要求，如果不满足设定要求，则车载控制模块控制AGV驱动总成4全向调整运行至设定坐标点(X,Y,θ)，直至满足设定要求；否则车载控制模块不对AGV车体1进行运行调整。

在上述导航控制模块以及上位机的对比判断过程中，AGV驱动总成4中车体后伺服舵轮总成401、车体前伺服舵轮总成402的伺服电机编码器将信号反馈给伺服舵轮驱动器总成403，伺服舵轮驱动器总成403将信号反馈给车载控制模块，通讯控制模块将自动调整坐标值(X',Y',θ')上传给上位机。

其中，设置于地面的二维码可以采用不锈钢材质制作，能够有效防止地面油污以及车轮碾压造成二维码损坏。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。