一種基于二維碼圖像標(biāo)簽的agv導(dǎo)航控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動導(dǎo)引車導(dǎo)航控制領(lǐng)域，涉及一種能沿給定路徑行駛、實現(xiàn)自主定 位的基于二維碼圖像標(biāo)簽的AGV導(dǎo)航控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動導(dǎo)引車（AGV)是一種以充電電池為動力，自動導(dǎo)引的無人駕駛自動化車輛， 它能在計算機的監(jiān)控下，按路徑規(guī)劃和作業(yè)要求，精確行走并?？康街付ǖ牡攸c，完成一系 列的作業(yè)任務(wù)如取貨、送貨、充電等。隨著工業(yè)自動化程度的提高和計算機技術(shù)的迅速發(fā) 展，AGV作為裝配生產(chǎn)線或作業(yè)設(shè)備之間的搬運工具使用得越來越多。
[0003] 中國專利申請公開號CN201410767757提出了一種AGV視覺導(dǎo)航控制方法。該視 覺導(dǎo)航方法包括:AGV的道路識別模塊、定位模塊、運動控制模塊以及路徑規(guī)劃模塊。AGV道 路識別模塊通過圖像獲取、圖像預(yù)處理以及信息提取得到AGV與道路標(biāo)志線的位置偏差和 方向偏差；定位模塊主要是通過在路徑周邊安裝的RFID電子標(biāo)簽，實現(xiàn)AGV在工作環(huán)境中 的定位；運動控制模塊是將道路識別模塊所得到的位置信息及方向偏差進(jìn)行模糊控制，從 而控制小車的行走；路徑規(guī)劃模塊是規(guī)劃AGV與目標(biāo)之間的路徑。
[0004] 該方案在室內(nèi)鋪設(shè)色帶作為道路標(biāo)志線，并將其偏差、方向信息作為控制模塊的 輸入進(jìn)而控制AGV小車的行進(jìn)；使用RFID標(biāo)簽以檢測AGV所處的位置。這種方法可以使 AGV沿著道路標(biāo)志線行駛并可以實時監(jiān)控AGV狀態(tài)，但是，這種方法先需要鋪設(shè)色帶以及安 裝RFID，現(xiàn)場施工復(fù)雜；其次色帶易受污染，影響識別精度；而且AGV小車只能沿著固定的 色帶行駛，不便在貨架密布的倉庫中變更路徑，柔性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種基于二維碼圖像標(biāo)簽的AGV導(dǎo) 航控制方法，以期能實現(xiàn)通過AGV小車在倉庫中識別二維碼圖像標(biāo)簽的信息來實現(xiàn)AGV小 車的導(dǎo)航控制，從而完成調(diào)度中心下發(fā)的任務(wù)指令，達(dá)到降低生產(chǎn)成本、降低現(xiàn)場實施難度 以及提高導(dǎo)引柔性的目的。
[0006] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明一種基于二維碼圖像標(biāo)簽的AGV導(dǎo)航控制方法，是應(yīng)用于由調(diào)度中心、若 干個可移動貨架和AGV小車組成的自動化倉庫中，其特點是，在所述自動化倉庫的通行區(qū) 域內(nèi)，以矩陣形式等距離粘貼若干個按同一方向排列的二維碼圖像標(biāo)簽；每個二維碼圖像 標(biāo)簽包含自身ID號及其相鄰ID號；所述相鄰ID號是由以粘貼方向為起始點并按逆時針順 序排列的8個相鄰二維碼圖像標(biāo)簽的ID號構(gòu)成；在所述AGV小車上安裝分辨率為MXN的 二維碼標(biāo)簽掃描儀；所述AGV導(dǎo)航控制方法是按如下步驟進(jìn)行：
[0008] 步驟1、根據(jù)所述二維碼標(biāo)簽掃描儀與地面之間的垂直距離d，確定所述二維碼標(biāo) 簽掃描儀的掃描范圍為LenXWid;利用式（1)獲得所述二維碼標(biāo)簽掃描儀的掃描圖像中每 個像素點的范圍大小Ad:
[0009]
[0010] 步驟2、利用所述二維碼標(biāo)簽掃描儀對二維碼圖像標(biāo)簽進(jìn)行掃描，形成掃描圖像， 根據(jù)所述掃描圖像能獲得相應(yīng)的自身ID號及其相鄰ID號、以及所述二維碼圖像標(biāo)簽的中 心點在所述掃描圖像的自身坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)、所述二維碼圖像的標(biāo)簽粘貼方向與掃描 圖像自身坐標(biāo)系中任一坐標(biāo)軸的夾角Aα;所述AGV小車將掃描獲得的自身ID號發(fā)送給 所述調(diào)度中心，使得所述調(diào)度中心獲知所述AGV小車所處的位置；
[0011] 步驟3、所述AGV小車接收所述調(diào)度中心發(fā)送的導(dǎo)航路徑指令；所述導(dǎo)航路徑 指令包括二維碼圖像標(biāo)簽的ID號序列及其相應(yīng)的路點屬性序列；所述ID號序列記為 {ID"ID2,…，取，…，IDJ;取表示所述ID號序列中第i個ID號；所述路點屬性序列記為 {IA，LD2,…，IA，…，LDJ;ΙΑ表示所述路點屬性序列中第i個路點屬性；所述ID號序列的 起始ID號為所述AGV小車初始位置所在的二維碼圖像標(biāo)簽的ID號；1 <i<m;
[0012] 步驟4、初始化i=l;
[0013] 步驟5、根據(jù)所述AGV小車所在的第i個二維碼圖像標(biāo)簽的ID號其相鄰ID 號，獲得所述ID號序列中第i+1個ID號ID1+1在第i個二維碼圖像標(biāo)簽的相鄰ID號中的 排位n1; 1彡η# 8;利用式⑵獲得所述第i個ID號IDi的二維碼圖像標(biāo)簽與所述第i+1 個ID號ID1+1的二維碼圖像標(biāo)簽的連線與粘貼方向的夾角θι+1:
[0014] θι+1=45°X(n「l) (2)
[0015] 步驟6、以所述第i個二維碼圖像標(biāo)簽的中心點為原點01;以所述第i+1個ID號 ID1+1的夾角Θ1+1方向為方向；并以Xi軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)90°SYi軸方向，建立第i 個局部導(dǎo)航坐標(biāo)系ΧΑΑ;
[0016] 步驟7、利用式⑶和式⑷獲得所述AGV小車在第i個局部導(dǎo)航坐標(biāo)系XAY# 的初始位置坐標(biāo)（A;, :
[0017] A,= (ffid/2-y,)XAd(3)
[0018] Bi= (Len/2-xJXΔd(4)
[0019] 式（3)和式⑷中，^和yi表示第i個二維碼圖像標(biāo)簽的中心點在所述掃描圖像 的自身坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；
[0020] 步驟8、利用式（5)獲得所述AGV小車在第i個局部導(dǎo)航坐標(biāo)系XAYi中的初始航 向角ΔΘ1:
[0021] Δ θι=Δ α - Θ 1+1 (5)
[0022] 步驟9、以所述AGV小車的質(zhì)心為原點0,以車頭所指方向為X軸方向，并以X軸方 向逆時針旋轉(zhuǎn)90°為Υ軸方向，建立車輛坐標(biāo)系Χ0Υ;利用式（6)獲得第i+Ι個二維碼圖像 標(biāo)簽的中心點在車輛坐標(biāo)系Χ0Υ中的位置（a^bj:
[0023]
[0024] 式（6)中，PJPQi表示第i+1個二維碼圖像標(biāo)簽的中心點在第i個局部導(dǎo)航坐標(biāo) 系ΧΑΥ^的位置坐標(biāo)；
[0025] 步驟10、利用式（7)獲得與所述第i個航向角ΔΘi相切且過第i+Ι個二維碼圖 像標(biāo)簽的中心點的圓弧半徑Ri:
[0026]
[0027] 步驟11、根據(jù)所述AGV小車的結(jié)構(gòu)和圓弧半徑民確定所述AGV小車的第i個控制 量；所述AGV小車根據(jù)所述第i個控制量和第i個路點屬性1^行駛至第i+Ι個二維碼圖 像標(biāo)簽；
[0028] 步驟12 ;將i+Ι賦值給i，并判斷i>m是否成立，若成立，表示所述AGV小車完成 導(dǎo)航路徑指令；否則，返回步驟5順序執(zhí)行。
[0029] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0030] 1、本發(fā)明通過采用掃描二維碼圖像標(biāo)簽的信息，依次建立局部導(dǎo)航坐標(biāo)系，并獲 得AGV小車在局部導(dǎo)航坐標(biāo)系中的位置，完成AGV小車的定位導(dǎo)航，且進(jìn)行局部路徑規(guī)劃， 從而完成調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的導(dǎo)航路徑指令，提高了導(dǎo)航路徑的柔性，降低了生產(chǎn)成本。
[0031] 2、本發(fā)明通過變換建立局部導(dǎo)航坐標(biāo)系，將全局導(dǎo)航任務(wù)分解成各個局部導(dǎo)航任 務(wù)，解決了二維碼圖像標(biāo)簽在全局坐標(biāo)系中定位困難的問題，從而降低了現(xiàn)場實施的難度。
[0032] 3、本發(fā)明通過使用二維碼圖像標(biāo)簽替代RFID標(biāo)簽，不僅為調(diào)度中心提供AGV小車 的位置，而且為AGV小車的導(dǎo)航控制提供局部位置信息，解決了AGV小車的定位問題，從而 減少了傳感器的使用數(shù)目，降低了生產(chǎn)成本。
[0033] 4、本發(fā)明通過矩陣式的粘貼二維碼圖像標(biāo)簽，使得路徑變更容易，解決了貨架密 布區(qū)域路徑規(guī)劃困難的問題，提高了導(dǎo)引柔性。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明在倉庫內(nèi)按矩陣形式以相同方向粘貼的二維碼圖像標(biāo)簽示意圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明中AGV當(dāng)前所在路徑點是第i個二維碼圖像標(biāo)簽、下一個路徑點第 i+Ι個二維碼圖像標(biāo)簽建立的局部導(dǎo)航坐標(biāo)系；
[0036] 圖3為本發(fā)明實施例中單舵輪AGV的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明調(diào)度中心下發(fā)的導(dǎo)航路徑序列指令組成的路徑示意圖；
[0038] 圖5為本發(fā)明中AGV小車行駛過程中檢測到每個二維碼圖像標(biāo)簽的側(cè)向偏差示意 圖；
[0039] 圖6為本發(fā)明中AGV采用本發(fā)明進(jìn)行導(dǎo)航控制沿路徑行駛過程中檢測到每個二維 碼圖像標(biāo)簽的角度偏差示意圖；
[0040] 圖7為本發(fā)明中AGV采用本發(fā)明進(jìn)行導(dǎo)航控制的前輪轉(zhuǎn)角變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0041] 本實施例中，以單舵輪AGV為例，是按如下過程實現(xiàn)基于二維碼圖像標(biāo)簽的AGV導(dǎo) 航控制：1、獲得二維碼標(biāo)簽掃描儀的掃描圖像中每個像素點的范圍大小；2、根據(jù)二維碼標(biāo) 簽掃描儀的掃描圖像獲得相應(yīng)的ID號以及二維碼圖像標(biāo)簽在圖像自身坐標(biāo)系中的位姿； 3、AGV小車接收調(diào)度中心發(fā)送的導(dǎo)航路徑指令；4、AGV小車根據(jù)導(dǎo)航路徑指令依次建立局 部導(dǎo)航坐標(biāo)系，并計算AGV小車在局部導(dǎo)航坐標(biāo)系中的初始位姿；5、依次規(guī)劃AGV小車在兩 個二維碼圖像標(biāo)簽間的圓弧軌跡；6、根據(jù)規(guī)劃的圓弧半徑計算AGV小車的控制量，使得AGV 小車依次行駛至導(dǎo)航路徑指令序列中的每個二維碼圖像標(biāo)簽，以完成導(dǎo)航路徑指令。
[0042] 具體的說，一種基于二維碼圖像標(biāo)簽的AGV導(dǎo)航控制方法，是應(yīng)用于由調(diào)度中心、 若干個可移動貨架和AGV小車組成的自動化倉庫中；如圖1所示，在自動化倉庫的通行區(qū) 域內(nèi)，以矩陣形式等距離L=lm粘貼若干個按同一方向排列的二維碼圖像標(biāo)簽；每個二維 碼圖像標(biāo)簽包含自身ID號及其相鄰ID號；相鄰ID號是由以粘貼方向為起始點并按逆時 針順序排列的8個相鄰二維碼圖像標(biāo)簽的ID號構(gòu)成；在單舵輪AGV小車上裝有Datalogic 公司的產(chǎn)品名稱為Matrix-210-213-100的分辨率為752X480的二維碼標(biāo)簽掃描儀，能夠 獲取二維碼標(biāo)簽本身包含的信息以及二維碼標(biāo)簽中心點在掃描儀圖像中的位置和偏差角 度，位置精度為〇. 2mm，角度精度為Γ;二維碼圖像標(biāo)簽采用DataMatrix碼，標(biāo)簽大小為 4cmX4cm;AGV導(dǎo)航控制方法是