基于图像识别与无线网络的AGV导航系统及导航方法与流程

本发明涉及物流搬运设备技术领域，尤其涉及一种基于图像识别与无线网络的AGV导航系统及导航方法。

背景技术：

公知的AGV导航方式一般有以下几种：

磁导航AGV，在地面铺设磁性胶条，AGV驱动单元巡线行走；

激光导航AGV，在AGV顶端安装旋转激光测距装置，行走路线上安装反光板，激光测距装置根据反射板返回信号的距离与角度关系计算出AGV所处位置坐标与偏航角度，AGV根据与内存路线比较来导航；

惯性导航AGV，在AGV车体内部安装惯性导航装置加速度计与陀螺仪，根据陀螺仪输出转动角速度积分出偏航角，根据加速度输出积分出速度进而积分出行走距离，根据与AGV内存路线比较来导航；

GPS导航AGV，根据GPS卫星信号进行导航。

以上的AGV导航都存在各种缺陷，其中，磁导航AGV的地面磁条容易损坏，而且更改路线需要重新铺设，改动不容易；激光导航AGV，需要随时能扫描到三个或三个以上反光条，而且激光传感器造价高昂；惯性导航AGV则随时间累积误差越来越大；GPS导航AGV，需要在室外空旷环境下使用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供结构简单、成本低的基于图像识别与无线网络的AGV导航系统及导航方法。

实现本发明目的的技术方案是：基于图像识别与无线网络的AGV导航系统，包括若干AGV个体和控制台，AGV个体包括控制器单元、行走单元、第一无线单元和二维码单元，第一无线单元与控制器单元连接，控制器单元控制行走单元的行走路线，二维码单元安装AGV个体的顶部，二维码单元记录AGV个体的编号信息；控制台包括总控制器单元、第二无线单元、人机接口单元和若干摄像头单元，总控制器单元分别与第二无线单元、人机接口 单元和摄像头单元连接，摄像头单元将识别到的AGV个体的位置坐标和编号信息传输给总控制器单元进行处理，第一无线单元与第二无线单元进行无线通信。

作为本发明的优化方案，控制器单元为PLC控制器。

作为本发明的优化方案，总控制器单元为工控电脑。

作为本发明的优化方案，第一无线单元与第二无线单元均为工业级无线路由器。

作为本发明的优化方案，行走单元为两轮差速驱动单元，所述的两轮差速驱动单元由两个电机分别驱动两个车轮，行走时依靠两轮之间速度差来实现转向。

作为本发明的优化方案，摄像头单元采用工业级图像识别模块。

作为本发明的优化方案，人机接口单元为触摸屏，触摸屏通过串口与总控制器单元连接。

实现本发明目的的技术方案是：基于图像识别与无线网络的AGV导航系统的导航方法，该方法包括以下步骤：

1)摄像头单元通过二维码单元识别出记录的AGV个体的编号信息和位置信息；

2)摄像头单元将识别的编号信息和位置信息发送至总控制器单元，总控制器单元计算出AGV个体的位置坐标与目标位置的偏差，生成AGV个体的行走路线；

3)总控制器单元将AGV个体的行走路线通过第二无线单元发送至第一无线单元，第一无线单元将AGV个体的行走路线传输给控制器单元进行处理；

4)控制器单元根据收到的AGV个体的行走路线，控制行走单元按照行走路线行走；当AGV个体的位置发生变化时，循环执行步骤1)至4)。

作为本发明的优化方案，摄像头单元无法获取AGV个体的位置信息时，将执行报警操作。

作为本发明的优化方案，控制台发现AGV个体未按照控制器单元收到的AGV个体的行走路线行走时，将执行报警操作。

本发明具有积极的效果：1)摄像头单元通过AGV个体顶部的二维码定位并识别特定的AGV个体；增加或减少AGV个体数量时只需将增加的AGV个体放入摄像头单元能识别区域范围即可，结构简单；

2)单台AGV个体由于不需要导航传感器、地面磁条和激光传感器等，所以使成本降低；

3)单台AGV个体由于不需要自主导航，所以使程序简化并且可靠性增强；

4)控制台统一管理，AGV个体进入不同的区域由不用的摄像头单元识别，直接得知所有AGV个体位置信息，避免拥堵与碰撞的出现。

附图说明

图1是本发明AGV个体的结构框图；

图2是本发明控制台的结构框图。

其中，1、AGV个体，11、控制器单元，12、行走单元，13、第一无线单元，14、二维码单元，2、控制台，21、总控制器单元，22、第二无线单元，23、人机接口单元，24、摄像头单元。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种基于图像识别与无线网络的AGV导航系统，包括若干AGV个体1和控制台2，AGV个体1包括控制器单元11、行走单元12、第一无线单元13和二维码单元14，第一无线单元13与控制器单元11连接，控制器单元11控制行走单元12的行走路线，二维码单元14安装AGV个体1的顶部，二维码单元14记录AGV个体1的编号信息；控制台2包括总控制器单元21、第二无线单元22、人机接口单元23和若干摄像头单元24，总控制器单元21分别与第二无线单元22、人机接口单元23和摄像头单元24连接，摄像头单元24将识别到的AGV个体1的位置坐标和编号信息传输给总控制器单元21进行处理，第一无线单元13与第二无线单元22进行无线通信。

其中，摄像头单元24安装在高处，二维码单元14可用反光漆喷涂在AGV个体1顶部表面，摄像头单元24通过二维码单元14识别出AGV个体1的位置坐标和二维码单元14上记录的编号信息。蓄电池单元分别给控制器单元11、行走单元12、第一无线单元13和二维码单元14提供电源。控制台2由电源供电。控制器单元11驱动控制第一无线单元13；总控制器单元21分别驱动控制第二无线单元22、人机接口单元23和摄像头单元24。在该基于图像识别与无线网络的AGV导航系统中，一个控制台2可以包含很多AGV个体1，一个控制台2可以包含很多摄像头单元24，一个摄像头单元24一次可以识别多个二维码单元14。

控制器单元11为PLC控制器。总控制器单元21为工控电脑。第一无线单元13与第二无线单元22均为工业级无线路由器。摄像头单元24采用工业级图像识别模块。采用工业级 的各种设备使得系统运行稳定，处理速度快。PLC控制器与工业级无线路由器使用RJ45接头网线连接，工控电脑与工业级无线路由器使用RJ45接头网线连接，人机接口单元23为触摸屏，触摸屏通过串口与总控制器单元21连接，通过触摸屏进行查看与控制操作，摄像头单元24与总控制器单元21之间通过RJ45接头网线连接，摄像头单元24可以安装多个工业级图像识别模块。

行走单元12为两轮差速驱动单元，两轮差速驱动单元由两个电机分别驱动两个车轮，行走时依靠两轮之间速度差来实现转向。

基于图像识别与无线网络的AGV导航系统的导航方法，该方法包括以下步骤：

1)摄像头单元24通过二维码单元14识别出记录的AGV个体1的编号信息和位置信息；

2)摄像头单元24将识别的编号信息和位置信息发送至总控制器单元21，总控制器单元21计算出AGV个体1的位置坐标与目标位置的偏差，生成AGV个体1的行走路线；

3)总控制器单元21将AGV个体1的行走路线通过第二无线单元22发送至第一无线单元13，第一无线单元13将AGV个体1的行走路线传输给控制器单元11进行处理；

4)控制器单元11根据收到的AGV个体1的行走路线，控制行走单元12按照行走路线行走；当AGV个体1的位置发生变化时，循环执行步骤1)至4)。

当摄像头单元24无法获取AGV个体1的位置信息时，将执行报警操作。控制台2发现AGV个体1未按照控制器单元11收到的AGV个体1的行走路线行走时，将执行报警操作。执行报警操作，便于问题及时排查和纠正，从而使AGV个体1井然有序的运行。

系统运行时，由摄像头单元24识别出AGV个体1上二维码单元14的位置坐标以及二维码所记录的编号信息，识别出的信息通过有线方式发送至总控制器单元21，总控制器单元21计算出AGV个体1的位置坐标与目标位置间的偏差，生成AGV个体1的行走路线，生成AGV个体1的行走路线通过控制台2的第二无线单元22发送至AGV个体1的第一无线单元13，总控制器单元21将AGV个体1的行走路线通过第二无线单元22发送至第一无线单元13，第一无线单元13将AGV个体1的行走路线传输给控制器单元11进行处理，控制器单元11根据收到的AGV个体1的行走路线，控制行走单元12按照行走路线行走，当AGV个体1的位置发生变化时，摄像头单元24获得新的信息并计算新的路径发送给AGV个体1，如此循环。

实例由三台AGV个体1与一个包含有两个摄像头单元24的控制台2组成，系统运行时，两个摄像头分别识别两个区域中AGV个体1的位置信息，将三台AGV个体1位置全部传输给总控制器单元21，总控制器单元21根据位置信息与系统预存储路径对比计算出下一周期每台AGV应该执行的动作，通过无线网分别传输给三台AGV个体1，AGV个体1中PLC控制器收到动作指令后控制两轮差速驱动单元进行相应的动作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。