專利名稱：紅外光電導(dǎo)向agv裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于工業(yè)自動(dòng)化車間的無人車的自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，尤其涉及紅外光電導(dǎo)向AGV裝置,屬于移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動(dòng)導(dǎo)引車輛(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV)是現(xiàn)代物流技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)·備，隨著自動(dòng)導(dǎo)引車輛新興市場(chǎng)的發(fā)展，對(duì)廉價(jià)且控制精度高的AGV產(chǎn)生了巨大的需求，車輛建模和控制策略的研究已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前研究課題的熱點(diǎn)，AGV作為自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備，在自動(dòng)化車間中的沿著預(yù)定軌跡運(yùn)行的精度直接影響到整個(gè)車間的正常運(yùn)行。尤其是AGV的導(dǎo)向控制精度作為決定AGV性能的關(guān)鍵因素更是吸引了極大的關(guān)注。紅外自動(dòng)導(dǎo)引車AGV是一種以紅外光電作為導(dǎo)引方式的自動(dòng)導(dǎo)向車輛，控制系統(tǒng)是AGV的核心內(nèi)容，而路徑跟蹤控制方法是保證AGV控制精度的關(guān)鍵所在。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110306984. 2的中國專利公開了一種車道識(shí)別偏離檢測(cè)方法，采用圖像處理對(duì)AGV車道識(shí)別偏離的檢測(cè)方法，首先對(duì)獲取的車道圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理之后的車道圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到車道邊緣圖像，根據(jù)得到的車道邊緣圖像基于卡爾曼濾波器的車道跟蹤方法，確定出車道的位置，并在點(diǎn)集優(yōu)化后的基礎(chǔ)上提取車道參數(shù)，然后根據(jù)得到的車道參數(shù)，擬合提取車道線，最后根據(jù)提取的車道線判別AGV車體所在車道的具體狀況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車道狀況的檢測(cè)。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110054045. 3的中國專利公開了 AGV可編程電磁導(dǎo)引方法和裝置，通過改變同一根導(dǎo)引線上的導(dǎo)引信號(hào)的頻率，而各種信號(hào)的頻率分別代表不同的動(dòng)作意義，隨時(shí)控制AGV的動(dòng)作，動(dòng)作包括前進(jìn)、后退、停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等，AGV根據(jù)檢測(cè)到的導(dǎo)引頻率的執(zhí)行不同的動(dòng)作。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110029304. 7的中國專利公開了一種AGV自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)和控制方法，系統(tǒng)由檢測(cè)模塊和控制模塊組成，檢測(cè)模塊由最為AGV車體位置傳感器的編碼器和作為AGV位姿傳感器的激光掃描儀構(gòu)成；控制模塊是由伺服驅(qū)動(dòng)單元和工控機(jī)組成，設(shè)置控制模塊由內(nèi)位置環(huán)和外位置環(huán)構(gòu)成的雙位置閉環(huán)控制模塊；內(nèi)位置環(huán)為電機(jī)轉(zhuǎn)角位置環(huán)，外位置環(huán)是以激光掃描讀取AGV位置信號(hào)，將外位置環(huán)中反饋的AGV位姿信號(hào)計(jì)算AGV位置的路徑跟蹤誤差，將路徑跟蹤誤差作為控制系統(tǒng)的輸入量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種紅外光電導(dǎo)向AGV裝置及導(dǎo)向控制方法。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，包括車體、驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪以及鋪設(shè)于地面的導(dǎo)引反光帶，特點(diǎn)是在車體底部的四端角位置各安裝一從動(dòng)輪，車體底部的中間部位沿縱向安裝有一組呈對(duì)稱分布的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪均與無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制連接，每只驅(qū)動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)設(shè)有速度檢測(cè)裝置，車體底部的中間部位沿橫向安裝有一組呈對(duì)稱分布的紅外光電導(dǎo)向裝置，紅外光電導(dǎo)向裝置的內(nèi)側(cè)安裝有紅外標(biāo)志檢測(cè)裝置，車體底部的四端角位置還各安裝一避障傳感器。進(jìn)一步地，上述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，兩驅(qū)動(dòng)輪之間的軸距為900mm。更進(jìn)一步地，上述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，所述避障傳感器為GP2Y0A21紅外測(cè)
距傳感器。 再進(jìn)一步地，上述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，所述紅外光電導(dǎo)向裝置包含紅外發(fā)射器、紅外接收器、緩沖驅(qū)動(dòng)器和主控制單元，紅外接收器經(jīng)電壓比較器接入至主控制單元，電壓比較器上設(shè)有電壓調(diào)節(jié)電阻，主控制單元上連接譯碼器，譯碼器連接緩沖驅(qū)動(dòng)器，緩沖驅(qū)動(dòng)器上設(shè)有光強(qiáng)可調(diào)電阻，緩沖驅(qū)動(dòng)器經(jīng)掃描指示燈連接紅外發(fā)射器，主控制單元上設(shè)有通信串口。·本實(shí)用新型紅外光電導(dǎo)向AGV裝置的控制方法，按照預(yù)設(shè)路徑的軌跡在地面鋪設(shè)導(dǎo)引反光帶，在需要鋪設(shè)動(dòng)作標(biāo)志的位置設(shè)置動(dòng)作標(biāo)志；(I )AGV裝置運(yùn)行中，車體相對(duì)導(dǎo)引路徑的偏移信息通過紅外光電導(dǎo)向裝置進(jìn)行檢測(cè)，紅外光電導(dǎo)向裝置發(fā)射紅外光線，紅外光線經(jīng)過導(dǎo)引反光帶的發(fā)射得到車體相對(duì)導(dǎo)引反光帶的位置信息；位置信息的檢測(cè)步驟是在AGV相對(duì)導(dǎo)引路線所在的運(yùn)動(dòng)線路上，定義實(shí)際位置和目標(biāo)位置之間的誤差為位置誤差，將AGV的運(yùn)動(dòng)位置表示為(d，α )，其中d為AGV偏移導(dǎo)引路線的法相位置誤差，α為AGV的方位角誤差，所述的方位角為AGV的當(dāng)前行進(jìn)路線與預(yù)期軌跡也就是導(dǎo)引路線之間的夾角；要求AGV沿著預(yù)定的導(dǎo)軌路線循跡前進(jìn)，設(shè)置所述的AGV的目標(biāo)位置為(0，O)，由紅外光電導(dǎo)向裝置檢測(cè)AGV起點(diǎn)的位置是(0，O),根據(jù)路徑的規(guī)劃，預(yù)先設(shè)置兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的距離是L，前后兩個(gè)位置檢測(cè)裝置之間的距離是D ；目標(biāo)位置有兩種情況，當(dāng)沿著指導(dǎo)路徑循跡時(shí)，目標(biāo)位置為(0，0);當(dāng)在一些特定轉(zhuǎn)彎動(dòng)作標(biāo)志位置時(shí)，AGV的目標(biāo)位置為(d, α);在需要轉(zhuǎn)彎的情況下導(dǎo)引車的控制采用前饋控制，在檢測(cè)到動(dòng)作標(biāo)志時(shí)，加入對(duì)應(yīng)動(dòng)作的前饋控制量，當(dāng)行駛過動(dòng)作標(biāo)志進(jìn)入循跡過程時(shí)，恢復(fù)正常循跡；根據(jù)AGV車體運(yùn)行時(shí)的相對(duì)位置的幾何平面，測(cè)量AGV的導(dǎo)軌跟蹤誤差的具體步驟是:AGV的前后兩端各配置一個(gè)紅外光電導(dǎo)向裝置，當(dāng)車輛行駛時(shí)，紅外光電導(dǎo)向裝置的發(fā)射器按照固定的頻率發(fā)射紅外光，接收光電二極管采集反光導(dǎo)引路線反射回來的紅外光占.兩個(gè)紅外光電導(dǎo)向裝置之間的距離固定為D ；預(yù)處理AGV車體行駛過程中在同一時(shí)刻采集到的從導(dǎo)引路線反射回來的紅外光點(diǎn)序列，接收光電二極管之間的距離固定，根據(jù)接收到的發(fā)射光點(diǎn)序列得到偏移距離，則前后兩個(gè)紅外光電導(dǎo)向裝置采集到的偏移距離分別是Dl，D2 ;設(shè)定，當(dāng)AGV車體偏向左邊時(shí)候，測(cè)得偏移量是負(fù)值，當(dāng)AGV的車體偏向右邊時(shí)候，測(cè)得偏移量是正值，當(dāng)車體現(xiàn)行軌跡與導(dǎo)引路線的夾角偏向?qū)б肪€左側(cè)為逆時(shí)針的時(shí)候，角度為負(fù)值，當(dāng)偏向右側(cè)順時(shí)針的時(shí)候，角度為正值；(2)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)通過紅外光電導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)通信串口和主控單元MCU通信，將位置信息輸入主控單元MCU進(jìn)行處理；[0020]位置信息的處理通過以下步驟實(shí)現(xiàn)根據(jù)幾何關(guān)系推算出；
權(quán)利要求1.紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，包括車體、驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪以及鋪設(shè)于地面的導(dǎo)引反光帶，其特征在于在車體底部的四端角位置各安裝一從動(dòng)輪，車體底部的中間部位沿縱向安裝有一組呈對(duì)稱分布的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪均與無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制連接，每只驅(qū)動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)設(shè)有速度檢測(cè)裝置，車體底部的中間部位沿橫向安裝有一組呈對(duì)稱分布的紅外光電導(dǎo)向裝置，紅外光電導(dǎo)向裝置的內(nèi)側(cè)安裝有紅外標(biāo)志檢測(cè)裝置，車體底部的四端角位置還各安裝一避障傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，其特征在于兩驅(qū)動(dòng)輪之間的軸距為 900mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，其特征在于所述避障傳感器為GP2Y0A21紅外測(cè)距傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，其特征在于所述紅外光電導(dǎo)向裝置包含紅外發(fā)射器、紅外接收器、緩沖驅(qū)動(dòng)器和主控制單元，紅外接收器經(jīng)電壓比較器接入至主控制單元，電壓比較器上設(shè)有電壓調(diào)節(jié)電阻，主控制單元上連接譯碼器，譯碼器連接緩沖驅(qū)動(dòng)器，緩沖驅(qū)動(dòng)器上設(shè)有光強(qiáng)可調(diào)電阻，緩沖驅(qū)動(dòng)器經(jīng)掃描指示燈連接紅外發(fā)射器，主控制單元上設(shè)有通信串口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及紅外光電導(dǎo)向AGV裝置，在車體底部的四端角位置各安裝一從動(dòng)輪，車體底部的中間部位沿縱向安裝有一組呈對(duì)稱分布的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪均與無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接，每只驅(qū)動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)設(shè)有速度檢測(cè)裝置，車體底部的中間部位沿橫向安裝有一組呈對(duì)稱分布的紅外光電導(dǎo)向裝置，紅外光電導(dǎo)向裝置的內(nèi)側(cè)安裝有紅外標(biāo)志檢測(cè)裝置，車體底部的四端角位置還各安裝一避障傳感器。采用測(cè)量位置偏移量和偏轉(zhuǎn)角的紅外位置檢測(cè)方法，二次線型最優(yōu)控制和卡爾曼濾波器相結(jié)合導(dǎo)引路徑跟蹤策略，很好地實(shí)現(xiàn)沿著預(yù)定軌跡自動(dòng)巡航，并能夠保證AGV路徑跟蹤的快速性以及高精度。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202795055SQ20122046832
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者王偉, 劉勝明, 周勇, 馬浩 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)永動(dòng)工業(yè)設(shè)備有限公司