自动导引车定位装置及定位方法与流程

本发明属于技术自动化码头领域，具体地说，是涉及一种自动导引车定位装置及定位方法。

背景技术：

agv（自动导引车）带载的集装箱从agv平台转移到场桥上的卸船过程，以及，堆场内的集装箱通过厂桥转移到agv平台上的装船过程，均称之为交互过程。

单机自动化导航系统是agv系统中最重要的一部分，agv的定位及自动导航运行均通过该系统实现。单机自动化导航控制是agv自动控制的核心，根据导航控制算法及agv运行场地的磁钉布设情况，连续n个磁钉没有被导航定位天线探测到则触发agv减速或者紧急制动停车，以此来避免当磁钉检测天线或磁钉出现问题的情况下导致agv市区控制而偏离预定轨迹。

现有的自动化码头为了提高agv与场桥的交互效率，在堆场的端部设置有顶升支架，agv与场桥均可将集装箱放置于顶升支架上，以避免agv或场桥等待交互作业而浪费时间。自动化码头在交互过程中采用循环充电的策略，也即，在agv与顶升支架交互过程中进行充电，这导致顶升支架取送箱行进过程中，同时存在大电流充电，就难免存在充电干扰，可能导致取电装置较近的导航天线读不到磁钉，停机位置出现偏差，带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动导引车定位装置及定位方法，解决自动化码头agv与堆场的顶升支架交互时受循环充电影响导致停机位置存在偏差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种自动导引车定位装置，包括：前端反光板，安装于顶升支架下方的前端；侧端反光板，安装于顶升支架下方的侧端；激光器，包括安装于agv前端的前端激光器和安装于agv侧端的侧端激光器；其中，前端激光器用于发射激光并接收被所述前端反光板反射回来的前端反射光点；侧端激光器用于发射激光并接收被所述侧端反光板反射回来的侧端反射光点；定位模块，用于基于所述前端反射光点判断agv是否行进至停车位置；纠偏模块，用于在agv未行进至停车位置期间，基于所述侧端反射光点、agv的位置以及agv的航向角，控制agv前后轮的转角；其中，所述顶升支架设置于堆场端部。

进一步的，所述定位模块包括：前端反射光点拟合单元，用于将所述前端反射光点拟合成为第一直线；行进位置计算单元，用于计算所述前端激光器至所述第一直线的距离；行进位置判断单元，用于根据所述距离判断所述agv的行进位置。

进一步的，所述纠偏模块包括：侧端反射光拟合单元，用于将所述侧端反射光点拟合成为第二直线；agv位姿判断单元，用于基于agv的位置以及agv的航向角拟合agv车身的纵向直线；前后轮转角计算单元，用于计算所述第二直线与所述纵向直线的夹角，以及分别计算agv车身前端以及车身后端到所述第二直线的距离，基于pid反馈控制计算前后轮转角。

进一步的，所述前端反光板垂直于所述顶升支架的中心线安装。

进一步的，所述前端反光板距离所述顶升支架下方的最后一个磁钉的距离为2.5米。

提出一种自动导引车定位方法，应用于上述的自动导引车定位装置中，包括：获取所述前端激光器接收的前端反射光点，并基于所述前端反射光点判断agv是否进行至停车位置；在所述agv未行进至停车位置期间，获取所述侧端反射光点，并基于所述侧端反射光点、agv的位置以及agv的航向角，控制agv前后轮的转角；在所述agv行进至停车位置时，控制所述agv停车。

进一步的，基于所述前端反射光点判断agv是否进行至停车位置，具体为：将所述前端反射光点拟合成为第一直线；计算所述前端激光器至所述第一直线的距离；根据所述距离判断所述agv的行进位置。

进一步的，基于所述侧端反射光点、agv的位置以及agv的航向角，控制agv前后轮的转角，具体为：将所述侧端反射光点拟合成为第二直线；基于agv的位置以及agv的航向角拟合agv车身的纵向直线；计算所述第二直线与所述纵向直线的夹角，以及分别计算agv车身前端以及车身后端到所述第二直线的距离，基于pid反馈控制计算前后轮转角。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的自动导引车定位装置及定位方法中，在堆场端部与agv交互的顶升支架下方，分别在前端以及侧端安装前端反光板和侧端反光板，当agv进行至顶升支架下方时，agv前端的前端激光器发射激光束，受前端反光板的阻挡而反射，该前端反射光被前端激光器接收后，定位模块将前端反射光点拟合成为第一直线，并计算前端激光器与第一直线的距离，以此来判断agv的行进距离；agv侧端的侧端激光器发射激光束，受侧端反光板的阻挡而反射，该侧端反射光被侧端激光器接收后，纠偏模块将侧端反射光点拟合成为第二直线，并基于agv位置和agv的航向角分别计算agv车身的纵向直线，计算第二直线与纵向直线的夹角以及agv车身前端和车身后端到第二直线的距离，将夹角以及距离参数用于pid反馈控制计算得到agv前后轮的转角，从而实现对agv车身的纠偏控制，防止agv在交互支架下方进行过程中发生偏向；当定位模块判断agv行进至停车位置时则控制agv停车；可见，基于本发明提出的自动导引车定位装置以及定位方法，即使在agv与顶升支架交互过程中因为充电存在大电流而导致导航天线读取不到磁钉，也能基于上述提出的定位装置实现agv的定位以及纠偏，解决自动化码头了agv与堆场的顶升支架交互时受循环充电影响导致停机位置存在偏差的技术问题。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明提出的自动导引车定位装置的应用架构图；

图2为本发明提出的自动导引车定位装置的装置架构图；

图3为本发明提出的自动导引车定位装置的纠偏示意图；

图4为本发明提出的自动导引车定位方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明旨在提出一种自动导引车定位装置，能够在agv实施循环充电情况下，即使存在充电大电流干扰，也保证自动导引车的精确定位。

具体的，如图1所示，本发明提出的自动导引车定位装置包括前端反光板3和侧端反光板4，前端反光板3安装于顶升支架2下方的前端（相对于agv行进方向），侧端反光板4安装于顶升支架2下方的侧端。顶升支架2设置于堆场1的端部，也即海侧或者陆侧。

在agv5的前端配置有前端激光器6，其侧端配置有侧端激光器7，前端激光器6，当agv行进至顶升支架2的下方后，前端激光器6向其前方发射激光束，激光束被前端反光板3阻挡而发生反射，反射的前端反射光由前端激光器6接收；同时，侧端激光器7向agv5的侧端发射激光束，激光束被侧端反光板4阻挡而发生反射，反射的侧端反射光由侧端激光器7接收。

结合上述，本发明提出的自动导引车定位装置，如图2所示，还包括定位模块8和纠偏模块9；定位模块8，在agv5行驶入顶升支架2的下方开始，从前端激光器6获取其接收的前端反射光点，并根据前端反射光点判断agv5是否行进至停车位置。

具体的，定位模块8包括前端反射光点拟合单元81、行进位置计算单元82和行进位置判断单元83；这些前端反射光点在坐标系中形成离散的坐标点，

前端反射光点拟合单元81对这些离散坐标点进行处理，剔除离群点后，根据最小二乘原理将筛选后的点进行拟合，拟合成为第一直线l1，如图3所示，；继而行进位置计算单元82再根据前端激光器6的位置计算其与第一直线l1的距离d，该距离d即为agv5距离前端反光板3之间的距离；设定一个停车位置，例如距离前端反光板3为d的位置处，行进位置判断单元83则根据d与d的对比关系，即可判断agv是否进行至停车位置。

当agv5行驶入顶升支架2下方开始，且未达到停车位置期间，纠偏模块9获取侧端激光器7接收的侧端反射光，基于侧端反射光点、agv的位置以及agv的航向角，控制agv前后轮的转角。

具体的，纠偏模块9包括侧端反射光拟合单元91、agv位姿判断单元92、和前后轮转角计算单元93；同理，侧端反射光点在坐标系中形成离散的坐标点，侧端反射光点拟合单元91对这些离散坐标点进行处理，提出离群点后，根据最小二乘原理将筛选后的点进行拟合，拟合成为第二直线l2；agv位姿判断单元92用于获取agv的位置以及agv的航向角信息，基于当前位置和航向角拟合agv车身的纵向直线l3；在agv5的车身前端设定一个点a，在其车身后端设定一个点b，则前后轮转角计算单元93用于计算第二直线l2与纵向直线l3的夹角，以及分别计算agv车身前端a以及车身后端b到第二直线l2的距离d1和d2，将夹角、距离d1和距离d2作为pid反馈控制的参数，计算agv5的前后轮转角，agv5根据计算出的前后轮转角控制前后轮的转向，基于该纠偏模块9，即使因为受充电大电流影响而不能检测磁钉实施定位的情况下发生车身偏移时，也能通过纠偏保持车身不发生偏移。

本发明实施例中，前端反光板3垂直于顶升支架2的中心线安装，也即垂直于磁钉10的安装路线安装，距离最后一颗磁钉的距离优选2.5米。安装该前端反光板时，保证发生的倾斜不超过1度，高度变化小于5cm，保证在大风等恶劣天气下不发生明显晃动，且反光板的平整度要求在1cm以内。

基于上述提出的自动导引车定位装置，本发明还提出一种自动导引车定位方法，具体的，如图4所示，包括如下步骤：

步骤s41：获取前端激光器接收的前端反射光，并基于前端反射光判断agv是否进行至停车位置。

具体的实施方式相应于装置中的定位模块8。包括将前端反射光的光点拟合成为第一直线的步骤，计算前端激光器至第一直线的距离的步骤，以及根据距离判断agv的进行位置的步骤。

步骤s42：在agv未行进至停车位置期间，获取侧端反射光，并基于侧端反射光、agv的位置以及agv的航向角，控制agv前后轮的转角。

具体的实施方式相应于装置中的纠偏模块9。包括将侧端反射光的光点拟合成为第二直线的步骤，基于agv的位置以及agv的航向角拟合agv车身的纵向直线的步骤，计算第二直线与纵向直线的夹角，以及分别计算agv车身前端以及车身后端到第二直线的距离，基于pid反馈控制计算前后轮转角的步骤。

步骤s43：在agv行进至停车位置时，控制agv停车。

基于上述两个步骤的纠偏和定位，即使在agv与顶升支架交互过程中因为充电存在大电流而导致导航天线读取不到磁钉，也能基于上述提出的定位装置实现agv的定位以及纠偏，解决自动化码头了agv与堆场的顶升支架交互时受循环充电影响导致停机位置存在偏差的技术问题。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。