激光制導地圖構建的agv搬運機器人導航系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人導航技術，特別是涉及一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)。
【【背景技術】】
[0002]隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，搬運機器人(簡稱AGV，Automated Guided Vehicle)廣泛運用于工業(yè)、軍事、交通運輸、電子等領域。搬運機器人，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。
[0003]搬運機器人以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設備相比，搬運機器人的活動區(qū)域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。
[0004]目前能夠用于搬運機器人的導航/導引技術主要有以下幾種:直接坐標、電磁導弓丨、光學導引、全球定位系統(tǒng)導航、慣性導航、反射式激光導航。D直接坐標方式用定位塊將的行駛區(qū)域分成若干坐標小區(qū)域，通過對小區(qū)域的計數實現導引。2)電磁導引是在搬運機器人的行駛路徑上埋設金屬線，并在金屬線加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現搬運機器人的導引。3)磁帶導航是在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線，通過磁感應信號實現導引。4)慣性導航是在搬運機器人上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，搬運機器人可通過對陀螺儀偏差信號(角速率)的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和航向，從而實現導引。5)全球定位系統(tǒng)導航是通過衛(wèi)星對非固定路面系統(tǒng)中的控制對象進行跟蹤和制導。6)反射式激光導引是在搬運機器人行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，搬運機器人通過激光掃描器發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當前的位置和航向，并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現搬運機器人的導引。
[0005]現有的搬運機器人導航方式都或多或少存在缺陷和不足:
[0006]I)直接坐標導航方式地面測量安裝復雜，工作量大，導引精度和定位精度較低，且無法滿足復雜路徑的要求。
[0007]2)電磁導航路徑難以更改擴展，對復雜路徑的局限性大。
[0008]3)磁帶導航方式易受環(huán)路周圍金屬物質的干擾，磁帶易受機械損傷，導引的可靠性受外界影響較大。
[0009]4)慣性導航方式制造成本較高，導引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及其后續(xù)信號處理密切相關。
[0010]5)全球定位系統(tǒng)導航方式精度取決于衛(wèi)星在空中的固定精度和數量，以及控制對象周圍環(huán)境等因素。高精度的導航系統(tǒng)的制造成本昂貴。
[0011]相比較而言，反射式激光導航定位精確，能夠適合多種現場環(huán)境，是目前國外許多生產廠家優(yōu)先采用的先進導引方式。
[0012]發(fā)明人發(fā)現反射式激光導航需要在搬運機器人行駛路徑周圍預先垂直設置好一系列反光板，達到定位和定向的目的，因此成本高。另外，反射式激光導航需要安裝反光板，對搬運機器人運行的周邊環(huán)境有破壞，降低了搬運機器人的應用范圍(在電信、化工等行業(yè)中，搬運機器人的安裝不得破壞周邊環(huán)境)。反射式激光導航定位和定向精度與安裝反光板的數量有關，從節(jié)約成本的角度考慮，一般都選擇盡可能少的安裝反光板。由于障礙物(包括環(huán)境視覺死角)的影響，搬運機器人的運動路線受限。
【【實用新型內容】】
[0013]基于此，有必要針對現有技術的問題，提供一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)。
[0014]一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，包括:遠程控制器、車載控制器、激光測距儀103以及用于驅動搬運機器人運動的運動控制器104 ;
[0015]其中所述激光測距儀103的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網絡與所述遠程控制器通信連接；
[0016]所述車載控制器的輸出端與運動控制器104的輸入端連接。
[0017]本實用新型首先遠程控制端生成全局規(guī)劃路徑，并在搬運機器人運動的過程中，激光測距儀103和里程計獲取搬運機器人的定位信息，然后車載控制端能夠根據所述定位信息搜尋對應的柵格地圖。最后車載控制端結合柵格地圖和全局規(guī)劃路徑，生成用于指示搬運機器人運動的指令，然后將該指令發(fā)給運動控制器104，以控制搬運機器人運動。本實用新型只需通過激光測距儀103獲取搬運機器人的定位信息即可實現對搬運機器人的實時導航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導航引導材料或結構，在保證搬運機器人導航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應用范圍。
【【附圖說明】】
[0018]圖1為本實用新型一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)一個實施例的結構框圖；
[0019]圖2為本實用新型一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)另一個實施例的結構框圖。
【【具體實施方式】】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0021]請參閱圖1，其是本實用新型一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)一個實施例的結構框圖。
[0022]一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，包括:遠程控制器101、車載控制器102、激光測距儀103以及用于驅動搬運機器人運動的運動控制器104 ;
[0023]其中所述激光測距儀103的輸出端與車載控制器102的第一輸入端相連，所述車載控制器102通過無線網絡與所述遠程控制器101通信連接；優(yōu)選地，所述車載控制器102包括:無線發(fā)射端和無線接收端；所述無線發(fā)射端和無線接收端分別通過無線局域網與遠程控制器101通信連接。
[0024]所述車載控制器102的輸出端與運動控制器104的輸入端連接。
[0025]本實施例中，所述遠程控制器101能夠根據輸入的作業(yè)區(qū)域的環(huán)境信息生成拓撲地圖，且還能夠根據搬運機器人的位置和目標重點生成全局規(guī)劃路徑。
[0026]所述激光測距儀103用于采集搬運機器人周邊的環(huán)境信息，并想車載控制器102輸出搬運機器人的自定位位姿，該環(huán)境信息包括搬運機器人距離各個障礙物的距離。
[0027]所述車載控制器102能夠融合激光測距儀103所發(fā)送的環(huán)境信息和搬運機器人的自定位位姿，并根據全局規(guī)劃路徑生成局部規(guī)劃路徑，即生成用于指示搬運機器人運動的指令，并將該指令發(fā)給運動控制器104。
[0028]所述運動控制器104用于接收車載控制器102發(fā)送的指示搬運機器人運動的指令，解析該指令，并驅動與搬運機器人運動到指定的位置
[0029]本實用新型首先遠程控制端生成全局規(guī)劃路徑，并在搬運機器人運動的過程中，激光測距儀103和里程計獲取搬運機器人的定位信息，然后車載控制端能夠根據所述定位信息搜尋對應的柵格地圖。最后車載控制端結合柵格地圖和全局規(guī)劃路徑，生成用于指示搬運機器人運動的指令，然后將該指令發(fā)給運動控制器104，以控制搬運機器人運動。本實用新型只需通過激光測距儀103獲取搬運機器人的定位信息即可實現對搬運機器人的實時導航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導航引導材料或結構，在保證搬運機器人導航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應用范圍。
[0030]在一個實施例中，所述的激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，還包括:里程計105，所述里程計105的輸出端與所述車載控制器102的輸入端相連。
[0031]所述里程計105能夠估算搬運機器人的自定位位姿，能夠避免激光測距儀103失效或者受到干擾時，導致所述自定位位姿誤差較大的問題，從而保證了自定位位姿的可靠性。
[0032]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，其特征在于，包括:遠程控制器、車載控制器、激光測距儀以及用于驅動搬運機器人運動的運動控制器； 其中所述激光測距儀的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網絡與所述遠程控制器通信連接； 所述車載控制器的輸出端與運動控制器的輸入端連接。2.根據權利要求1所述的激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，其特征在于，還包括:里程計，所述里程計的輸出端與所述車載控制器的輸入端相連。3.根據權利要求1所述的激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，其特征在于，所述車載控制器包括:無線發(fā)射端和無線接收端；所述無線發(fā)射端和無線接收端分別通過無線局域網與遠程控制器通信連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航系統(tǒng)，包括：遠程控制器、車載控制器、激光測距儀以及用于驅動搬運機器人運動的運動控制器；其中所述激光測距儀的輸出端與車載控制器的第一輸入端相連，所述車載控制器通過無線網絡與所述遠程控制器通信連接；所述車載控制器的輸出端與運動控制器的輸入端連接。本實用新型只需通過激光測距儀獲取搬運機器人的定位信息即可實現對搬運機器人的實時導航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導航引導材料或結構，在保證搬運機器人導航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應用范圍。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號】CN204883363
【申請?zhí)枴緾N201520570053
【發(fā)明人】周雪峰, 蔣曉明, 劉曉光, 李凱格, 程韜波, 黃丹
【申請人】廣東省自動化研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月29日