无人搬运小车障碍物检测方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种无人搬运小车障碍物检测方法及其装置，区别于原有本领域中使用红外光电传感测距方法及激光测距检测区域的单纯判断障碍物有/无，本发明技术方案上采用超声波方式进行测距，其可以得到量化的距离值，进而将该量化的距离值作为对AGV进行调速控制的参考，克服了传统红外光电传感测距和激光测距检测区域仅仅只有接近与否的“开/关”障碍物判断容易导致AGV急停危险的弊端。
【专利说明】无人搬运小车障碍物检测方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物体检测方法，尤其是指一种无人搬运小车障碍物检测方法及其装置。
【背景技术】
[0002]AGV是无人搬运车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写。是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。
[0003]AGV属于移动机器人设备，需要进行障碍物检测，以避免物品损坏或人员伤害；现有的AGV产品的障碍物检测的方式为购买成品的障碍物传感器，其检测原理为红外光电测距或激光测距。
[0004]红外光电测距和激光测距的障碍物传感器都存在检测区域为直线检测或平面检测。即只能检测到传感器所在平面的障碍物；若障碍物位于检测平面以下或以上，则检测不到。
[0005]红外光电检测的方式对颜色、光线强度、物体表面反光程度等因素都较为敏感，因此实际应用过程中检测距离有较大误差。
[0006]市场上现有的AGV使用的障碍物检测方法中均是通过障碍物监测装置输出I/O状态来判断的，即方法检测中仅仅能判断有输出信号/没输出信号时对应前方有/无障碍物，而不能对障碍物距离进行量化。且一旦检测到障碍物，AGV控制系统会立即停车，由此若AGV工作在较高速度下会由于小车及小车上的物品运动过程中有惯性在立即停止时带来危险。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种无人搬运小车障碍物检测方法及其
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[0008]本发明的目的是这样实现的:一种无人搬运小车障碍物检测方法，它包括:
[0009]超声波传感步骤，发射、接收超声波信号；
[0010]超声波测距步骤，将接收的超声波信号转化为量化的距离值；
[0011 ] 距离值AGV调速步骤，根据距离值对AGV进行相应行驶速度调整，直至距离值与预设的停车距离值相等则停止AGV的行驶；
[0012]上述步骤中，所述行驶速度调整为判断距离值越小则调整AGV的行驶至越低的速
度
[0013]上述步骤中，所述行驶速度调整还包括根据预设的多个距离值逐级调整AGV的行驶减速。
[0014]上述步骤中，所述超声波测距步骤包括，
[0015]Α)、控制超声波传感器发射固定频率的超声波信号；[0016]B)、切换为接收状态，等待接收发射回来的超声波信号；
[0017]C)、对接收到的超声波信号进行包括滤波、放大处理；
[0018]D)、根据室温对超声波在空气中的传输速度对距离值进行调整；
[0019]E)、根据接收到的超声波信号与发射超声波信号的时间差和超声波在空气中的传播速度，计算出前方反射超声波物体的距离值。
[0020]上述步骤中，所述超声波传感步骤中以锥形区域发射超声波信号。
[0021]本发明还提供了一种无人搬运小车障碍物检测装置，它包括超声波传感模块、测距模块及AGV调速模块；
[0022]所述超声波传感模块，用于发射、接收超声波信号；
[0023]所述测距模块，用于对超声波信号进行处理转化为量化的距离值后输出至AGV调速模块；
[0024]所述AGV调速模块，用于根据测距控制单元输出的量化距离值对AGV的行驶速度进行相应调整；
[0025]上述结构中，所述超声波传感模块包括多个超声波传感器；
[0026]上述结构中，所述测距模块包括超声波发射单元、超声波接收单元及信号控制与处理单元，超声波发射单元、超声波接收单元分别与信号控制与处理单元及超声波传感模块相连；
[0027]上述结构中，所述超声波发射单元包括相连的调制电路与振荡电路，调制电路连接信号控制与处理单元，振荡电路连接超声波传感模块的超声波传感器；
[0028]上述结构中，所述超声波接收单元包括依次相连的检波电路、滤波电路及放大电路，其中检波电路连接信号控制与处理单元，放大电路连接超声波传感模块的超声波传感器。
[0029]相比于常见的本领域技术中使用红外光电传感测距方法及激光测距检测区域的单纯判断障碍物有/无，本发明的有益效果在于采用了超声波方式进行测距，其可以得到量化的距离值，进而将该量化的距离值作为对AGV进行调速控制的参考，克服了传统红外光电传感测距和激光测距检测区域仅仅只有接近与否的“开/关”障碍物判断容易导致AGV急停危险的弊端。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面结合附图详述本发明的具体结构
[0031]图1为本发明的检测装置示意图；
[0032]图2为本发明的测距模块一种实施例的电路构成原理框图。
【具体实施方式】
[0033]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0034]本实施方式一种无人搬运小车障碍物检测方法，它包括:
[0035]超声波传感步骤，发射、接收超声波信号；
[0036]超声波测距步骤，实时的将超声波传感步骤接收到的超声波信号转化为量化的距离值；
[0037]本步骤的超声波信号的距离值量化转化为常见的超声波方式，即:通过控制超声波传感器发出超声波，根据传感器接收到的超声波时间差，结合超声波在空气中的传输速度就可以计算出前方物体的距离值。
[0038]AGV调速步骤，根据距离值对AGV进行相应行驶速度调整，直至距离值与预设的停车距离值相等则停止AGV的行驶。
[0039]区别于寻常技术中使用红外光电传感测距方法及激光测距检测区域的单纯判断障碍物有/无，本发明方法采用超声波方式进行测距，其可以得到量化的距离值，进而将该量化的距离值作为对AGV进行调速控制的参考，克服了传统红外光电传感测距和激光测距检测区域仅仅只有接近与否的“开/关”障碍物判断容易导致AGV急停危险的弊端。
[0040]最佳的上述步骤中的超声波测距步骤包括，
[0041]A)、控制超声波传感器发射固定频率的超声波信号；
[0042]B)、切换为接收状态，等待接收发射回来的超声波信号；
[0043]C)、对接收到的超声波信号进行包括滤波、放大等处理；
[0044]D)、根据室温对超声波在空气中的传输速度对距离值进行调整；
[0045]由于超声波在不同温度空气中传播速度不同，因此为了进一步提高精度，有必要根据检测的室温情况，根据对照表将超声波在该温度下传播速度在求距离值时进行替换调
M
iF.0
[0046]E )、根据接收到的超声波信号与发射超声波信号的时间差和超声波在空气中的传播速度，计算出前方反射超声波物体的距离值。
[0047]最佳的，所述超声波传感步骤中超声波以一定的角度超前方发射，其发射区域成锥形。由此克服了原有AGV障碍物检测中红外光电传感测距方法及激光测距检测区域只能为平面的缺陷，进而可实现对小车前方区域内的障碍区检测，从而避免当障碍物在传感器上方时无法检测到的情况。
[0048]作为一实施例，上述方法中行驶速度调整是根据距离值，判断距离值越小则调整AGV的行驶至越低的速度。即，当量化的距离值越小时，代表障碍物越近，控制小车的速度越低，当距离值小于停车距离时，此时AGV的速度已减为低速状态，在控制其停止，从而避免检测到障碍物后立即停止所带来的物体前倾危险。
[0049]根据实际需求，该调速方式还可采用预设多个距离值，测距同时判断是否达到预设的距离值，若达到则依次根据预设的多个距离值逐级调整AGV的行驶减速。例如:当距离值现实前方障碍物1.4m时，调整小车速度为中速；在前方障碍物0.8m时调整小车速度为低速；在前方障碍物0.5m时小车停止。实现逐级减速停车，从而避免现有障碍物传感器在固定距离如0.6m时直接从高速停车。
[0050]本发明还提供了一种无人搬运小车障碍物检测装置，如图1所示，它包括超声波传感模块、测距模块及AGV调速模块；
[0051]所述超声波传感模块，用于发射、接收超声波信号；
[0052]所述测距模块，用于对超声波信号进行处理转化为量化的距离值后输出至AGV调速模块；
[0053]所述AGV调速模块，用于根据测距控制单元输出的量化距离值对AGV的行驶速度进行相应调整。
[0054]区别于寻常技术中使用红外光电传感测距方法及激光测距检测区域的单纯判断障碍物有/无，本发明装置采用超声波方式进行测距，其可以得到量化的距离值，进而将该量化的距离值作为对AGV进行调速控制的参考，克服了传统红外光电传感测距和激光测距检测区域仅仅只有接近与否的“开/关”障碍物判断容易导致AGV急停危险的弊端。
[0055]作为一实施例，上述结构中超声波传感模块包括多个超声波传感器，多个超声波传感器可进一步加强距离检测的精准度。
[0056]作为一实施例，参见图2所示为测距模块一种实施例的电路构成原理框图，其包括有超声波发射单元、超声波接收单元及信号控制与处理单元三个部分。其中，信号控制与处理单元以单片机为核心，针对发射超声波产生固定40KHz的方波信号序列送至超声波发射单元；此外，对于超声波接收单元送来的超声波信号进行判别，并根据发射、接收时间差进行计算从而得出前方物体的量化距离值，并将距离值以RS-232接口的形式输出至AGV调速模块。
[0057]而超声波发射单元则包括相连的调制电路与振荡电路，调制电路连接信号控制与处理单元，振荡电路连接超声波传感模块的超声波传感器；超声波发射单元用于产生固定频率的超声波信号并输出至超声波传感器使其谐振。其主要承担将控制处理单元输出的方波信号进行差分换换、放大等处理并输出至传感器的工作。
[0058]超声波接收单元包括依次相连的检波电路、滤波电路及放大电路，其中检波电路连接信号控制与处理单元，放大电路连接超声波传感模块的超声波传感器；用于接收超声波传感模块的超声波传感器返回信号并对其进行放大、滤波、检波等处理后送到信号控制与处理单元。其承担的工作在于对接收到超声波传感器的信号进行放大、滤波、检波等处理后，形成方波信号输出至控制处理单元进行处理。
[0059]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种无人搬运小车障碍物检测方法，其特征在于:它包括， 超声波传感步骤，发射、接收超声波信号； 超声波测距步骤，将接收的超声波信号转化为量化的距离值； AGV调速步骤，根据距离值对AGV进行相应行驶速度调整，直至距离值与预设的停车距离值相等则停止AGV的行驶。
2.如权利要求1所述的无人搬运小车障碍物检测方法，其特征在于:所述行驶速度调整为判断距离值越小则调整AGV的行驶速度越慢。
3.如权利要求1所述的无人搬运小车障碍物检测方法，其特征在于:所述行驶速度调整还包括根据预设的多个距离值逐级调整AGV的行驶减速。
4.如权利要求1所述的无人搬运小车障碍物检测方法，其特征在于:所述超声波测距步骤包括， A)、控制超声波传感器发射固定频率的超声波信号； B)、切换为接收状态，等待接收发射回来的超声波信号； C)、对接收到的超声波信号进行包括滤波、放大处理； D)、根据接收到的超声波信号与发射超声波信号的时间差和超声波在空气中的传播速度，计算出前方反射超声波物体的距离值； E )、根据室温对超声波在空气中的传输速度对距离值进行调整。
5.如权利要求1所述的无人搬运小车障碍物检测方法，其特征在于:所述超声波传感步骤中以锥形区域发射超声波。
6.一种无人搬运小车障碍物检测装置，其特征在于:它包括超声波传感模块、测距模块及AGV调速模块； 所述超声波传感模块，用于发射、接收超声波信号； 所述测距模块，用于对超声波信号进行处理转化为量化的距离值后输出至AGV调速模块； 所述AGV调速模块，用于根据测距控制单元输出的量化距离值对AGV的行驶速度进行相应调整。
7.如权利要求6所述的无人搬运小车障碍物检测装置，其特征在于:所述测距模块包括标准接口输出单元，用于以包括I/O 口输出、RS-232信号输出、RS-485信号输出、CAN总线信号输出或由用户定义接口形式向外发送量化的距离值。
8.如权利要求6或7所述的无人搬运小车障碍物检测装置，其特征在于:所述测距模块包括超声波发射单元、超声波接收单元及信号控制与处理单元，超声波发射单元、超声波接收单元分别与信号控制与处理单元及超声波传感模块相连。
9.如权利要求8所述的无人搬运小车障碍物检测装置，其特征在于:所述超声波发射单元包括相连的调制电路与振荡电路，调制电路连接信号控制与处理单元，振荡电路连接超声波传感模块的超声波传感器。
10.如权利要求8所述的无人搬运小车障碍物检测装置，其特征在于:所述超声波接收单元包括依次相连的检波电路、滤波电路及放大电路，其中检波电路连接信号控制与处理单元，放大电路连接超声波传感模块的超声波传感器。
【文档编号】G01S15/08GK103529450SQ201310495611
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】黎景明, 李兵 申请人:深圳市米克力美科技有限公司