一种AGV定位系统及定位方法与流程

本发明属于运输技术领域，具体涉及一种AGV的定位系统及定位方法。

背景技术：

根据美国物流协会定义，AGV(Automated Guided Vehicle)是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具有各种移载功能的运输小车。

我国国家标准《物流术语》中，对AGV的定义为：

AGV，装有自动导引装置，能够沿规定的路径行驶，在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。

AGV导航方式包括电磁导航、磁带导航、激光导航、视觉导航及红外视觉导航等；其中，红外视觉导航是在AGV运行路径上方布置无源的带有ID的Landmark红外标签，通过在AGV上安装一个红外定位模块，处理分析由标签反射回来的红外图像后，得到位置和方向数据，但使用一个红外定位模块，使AGV的定位精度及系统容错率都较低。

技术实现要素：

本发明通过在AGV上安装使用两个红外视觉模块，提高了定位精度和系统容错率。

本发明实施例的目的之一是提供一种AGV定位系统，包括电子标签、红外定位模块及控制模块；

所述电子标签预设在AGV运行路径上方，且标签上具有标签ID；

所述红外定位模块为两个，分别安装于所述AGV行走方向的前后两侧，所述红外定位模块与所述电子标签的垂直距离满足预设阈值范围，以使所述红外定位模块的红外射线到达所述电子标签所在平面的视野范围不小于任意两相邻标签的间距；

所述控制模块与所述红外定位模块连接，所述红外定位模块用于获取所述电子标签的ID及相对位置偏差，所述控制模块用于获取所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，并根据所述电子标签的ID及相对位置偏差获取所述AGV的位置信息。

进一步地，所述控制模块根据所述AGV的位置信息及所述AGV的目标位置进行导航。

进一步地，所述电子标签为无源红外电子标签。

进一步地，所述红外定位模块设置于所述AGV的中心线上，且关于所述AGV的中心点对称；

所述中心点为所述AGV车体结构的几何中心，所述AGV的中心线与AGV行走通道中心线平行且经过所述中心点。

进一步地，所述控制模块用于获取所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，并根据所述电子标签的ID获取所述电子标签的位置坐标，所述控制模块根据所述电子标签的位置坐标及所述相对位置偏差获取所述红外定位模块的位置坐标，并根据所述红外定位模块的位置坐标计算所述AGV的位置信息。

进一步地，所述AGV的位置信息包括所述AGV的中心点位置坐标及所述AGV的偏转角度；

其中，所述AGV的中心点为AGV车体结构的几何中心，所述AGV的偏转角度为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，其中所述AGV的中心线与AGV行走通道中心线平行且经过所述中心点。

进一步地，所述两个所述红外定位模块之间的距离D与所述任意两相邻标签的间距d满足D＝nd+1/2d，n为整数且n≥0。

进一步地，所述红外定位模块周围设有围栏，所述围栏内侧设有黑色吸光材料。

进一步地，所述控制模块还用于根据所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，判断所述红外定位模块的故障情况。

本发明实施例的另外一个目的是提供一种AGV定位方法，所述方法包括如下步骤：

所述控制模块分别从两个所述红外定位模块获取所述电子标签的ID号ID1及ID2，以及所述相对位置偏差(ID1X,ID1Y)及(ID2X,ID2Y)；

所述控制模块在预先存储的数据中分别找到所述ID1，ID2所对应的位置坐标(X1,Y1)及(X2,Y2)；

所述控制模块根据所述电子标签的位置坐标(X1,Y1)和(X2,Y2)，及所述相对位置偏差(ID1X,ID1Y)和(ID2X,ID2Y)，获取所述红外定位模块的位置坐标A(X1+ID1X，Y1+ID1Y),B(X2+ID2X，Y2+ID2Y)；

所述控制模块根据所述红外定位模块的位置坐标获取所述AGV的位置信息。

进一步地，所述控制模块根据所述AGV的位置信息及AGV的目标地的位置，对AGV的运行进行导航。

进一步地，所述AGV的位置信息包括所述AGV的中心点O的位置坐标，及所述AGV的偏转角度a；

所述红外定位模块设置于所述AGV的中心线上，且关于所述AGV的中心点O对称，则所述AGV的中心点O的位置坐标X＝(X1+ID1X+X2+ID2X)/2；Y＝(Y1+ID1Y+Y2+ID2Y)/2，所述AGV的偏转角度a＝arctan[(Y1+ID1Y-Y2-ID2Y)/(X1+ID1X-X2-ID2X)]；

其中，所述AGV的中心点为AGV车体结构的几何中心，所述AGV的偏转角度为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，其中所述AGV的中心线与AGV行走通道中心线平行且经过所述中心点。

进一步地，所述控制模块根据从所述红外定位模块获取的所述电子标签的ID及相对位置偏差的情况，实时判断所述红外定位模块是否发生故障。

进一步地，如果所述控制模块如果没有接收到所述电子标签的ID及相对位置偏差，或，在所述AGV运行时接收到的所述电子标签的ID及相对位置偏差没有发生变化，则判定所述红外定位模块发生故障。

进一步地，所述控制模块验证(Y1+ID1Y-Y2-ID2Y)²+(X1+ID1X-X2-ID2X)²是否等于D²，如果偏差大于预设阈值，则判定所述红外定位模块出现故障；其中，D为两个所述红外定位模块之间的距离。

进一步地，当判定其中一个所述红外定位模块发生故障，所述控制模块根据另一个所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，获取该所述红外定位模块的位置坐标，并根据所述位置坐标获取所述AGV的位置信息。

进一步地，所述AGV的位置信息包括所述AGV的中心点O的位置坐标，及所述AGV的偏转角度a；所述红外定位模块设置于所述AGV的中心线上，且关于所述AGV的中心点O对称；

所述控制模块从所述另一个红外定位模块获取所述电子标签的位置偏差IDX,IDY,及所述AGV的偏转角度a1；

所述控制模块在预先存储的数据中找到所述电子标签ID所对应的位置坐标(X,Y)；

则所述AGV的中心点O的位置坐标X＝X+IDX-1/2D*sina1，Y＝Y+IDY-1/2D*cosa1；

其中，D为两个所述红外定位模块之间的距离；所述AGV的偏转角度为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，其中所述AGV的中心线与AGV行走通道中心线平行且经过所述中心点，所述AGV的中心点为AGV车体结构的几何中心。

通过在AGV两侧各安装一个红外定位模块，AGV的姿态通过两点定位来计算，提高AGV的重复定位精度和角度定位精度，且标签安装较方便，路径变更灵活，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的AVG导航系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的AVG导航系统结构框图；

图3是本发明实施例提供的AVG导航方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的AVG导航方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的AVG导航系统机构关系示例图；

图6是本发明实施例提供的AVG导航系统结构关系示例图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图1，该图为本发明实施例提供的AVG定位系统结构示意图。

如图1所示，该系统包括电子标签101、第一红外定位模块102、第二红外定位模块103及控制模块104；

所述电子标签101预设在AGV运行路径上方，且标签上具有标签ID；

需要说明的是，所述电子标签101的设置可以是等间距的均匀排列，也可以是非均匀布局，只要保证标签能在所述第一红外定位模块102及第二红外模块103发射的红外光束视野范围内即可；所述标签为无源的红外电子标签，以使所述红外定位模块可以接收所述标签的ID；在本实施例中，所述电子标签101等间距设置在AGV运行路径上方的棚顶，例如间距1米。

所述第一红外定位模块102及第二红外定位模块103分别安装于所述AGV行走方向的前后两侧，所述第一红外定位模块、第二红外定位模块与所述电子标签的垂直距离满足预设阈值范围，以使所述第一红外定位模块、第二红外定位模块的红外射线到达所述电子标签所在平面的视野范围不小于任意两相邻标签的间距；如果所述第一红外定位模块或第二红外定位模块同时检测到两个及以上标签，则按照先进入视野的标签计算。

进一步地，所述红外定位模块周围设有围栏105，所述围栏内侧设有黑色吸光材料，减少外界光线的干扰。

需要说明的是，为了提高两个所述红外定位模块的重复定位精度，可以将两个红外定位模块的间距为标签间距的n+1/2倍，即两个红外定位模块之间的距离D与所述任意两相邻标签的间距d满足D＝(n+1/2)d，其中n为整数且n≥0，这样，当一个标签在视野边缘的时候，另一个一定在视野中心；以标签间距为1米、红外定位模块间距为4.5米为例，一个红外定位模块在视野中心时，模块的定位精度可以达到±1mm，所以通过两个红外定位模块可以将重复定位精度提高到±6mm；AGV姿态通过两点定位来计算，在4.5米距离上偏差小于±20mm，所以可以将AGV的角度精度提高到0.25度，而在只使用单个红外定位模块的AVG导航系统中，如果该模块在边缘状态下时，重复定位精度为±10mm，角度精度为1度；因此，在AGV行走方向的前后两侧各使用一个红外定位模块，可以提高AGV的重复定位精度和角度定位精度，并且在其中一个模块出现故障时，仍可以通过使用另一个模块降低精度继续运行。

需要说明的是，所述红外定位模块与所述电子标签的垂直距离可视红外定位模块的红外光束视野范围而定，只要保证所述视野范围内能够包含至少一个所述电子标签即可，如果所述视野范围内包含两个及以上电子标签，则按照先进入视野范围的标签进行计算；在本实施例中，所述红外定位模块与所述电子标签的垂直距离为1.2-1.5米，两个所述红外定位模块之间的距离为4.5米。

所述控制模块104安装在AGV上，且分别与所述第一红外定位模块102、第二红外定位模块103连接，所述红外定位模块用于获取所述电子标签的ID及相对位置偏差，所述控制模块用于获取所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，并根据所述电子标签的ID及相对位置偏差获取所述AGV的位置信息；

进一步地，所述控制模块104根据所述AGV的位置信息及所述AGV的目标位置进行导航。

具体地，所述控制模块104用于获取所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，并根据所述电子标签的ID获取所述电子标签的位置坐标，所述控制模块根据所述电子标签的位置坐标及所述相对位置偏差获取所述红外定位模块的位置坐标，并根据所述红外定位模块的位置坐标计算所述AGV的位置信息，所述控制模块根据所述AGV的位置信息及目标位置信息进行导航。

需要说明的是，在本实施例中，所述红外定位模块为可实现获取相对位置偏差功能的外购部件，本实施例所采用的为STARGAZER红外定位模块，因此如何获取相对位置偏差不在本发明保护范围内。

需要说明的是，所述控制模块中预先存有标签ID与标签位置坐标的对应关系，所述控制模块根据电子标签的ID即可查找到所述电子标签的位置坐标。

需要说明的是，所述第一红外定位模块102及第二红外定位模块103的位置坐标即为该红外定位模块所获取到的标签位置坐标与相对位置偏差的和。

需要说明的是，所述AGV的位置信息包括所述AGV的中心点位置坐标及所述AGV的偏转角度；所述中心点为所述AGV车体结构的几何中心，所述AGV的偏转角度为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，其中，所述AGV的中心线与所述AGV行走通道的中心线平行且经过所述中心点；两个红外定位模块在AGV上的位置与AGV中心线、AGV中心点的位置关系，在红外定位模块安装时即是确定的且可获得的，而两个所述红外定位模块与AGV实际行走路线的位置关系，根据三角函数原理可通过计算得到，再根据所述红外定位模块与AGV实际行走路线、AGV中心线及中心点的位置关系，即可获得AGV的位置信息，即AGV中心点的位置信息及AGV中心线与GV实际行走路线的角度关系，即偏转角度。

在本实施例中，所述第一红外定位模块102及第二红外定位模块103设置于所述AGV的中心线上，且关于所述AGV的中心点对称，这样计算关系变得简单，只要通过两个红外定位模块的位置坐标，即可获得所述AGV中心点的坐标，同时根据三角函数原理，也可获得所述AGV的偏转角度。

需要说明的是，所述控制模块104根据所述AGV的位置信息及目标位置信息进行导航，是本领域内的公知常识，在此不再赘诉。

进一步地，所述控制模块104还用于根据所述红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，判断所述红外定位模块的故障情况。

需要说明的是，如果控制模块没有接收到两个红外定位模块发送的标签ID和/或相对位置偏差，或，在AGV运行时接收到的标签ID及相对位置偏差没有发生变化，则说明两个红外定位模块均发生了故障，这时AGV将停止运行并发出报警提示；如果控制模块只接收到其中一个红外定位模块发送的标签ID和/或相对位置偏差，或，在AGV运行时只有其中一个红外定位模块的标签ID及相对位置偏差没有发生变化，则说明另外一个红外定位模块发生了故障，这种情况，控制模块可以根据未发生故障的红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，获取该红外定位模块的位置坐标，并根据所述位置坐标获取AGV的位置信息，从而将AGV移动至安全位置下线等待维修。

本发明实施例同时提供了一种AGV定位方法，如图3所示，所述方法包括如下步骤：

S101所述控制模块104分别从所述第一红外定位模块102、第二红外定位模块103获取所述电子标签的ID号ID1及ID2，以及所述相对位置偏差(ID1X,ID1Y)及(ID2X,ID2Y)；

S102所述控制模块104在预先存储的数据中分别找到所述ID1，ID2所对应的位置坐标(X1,Y1)及(X2,Y2)；

S103所述控制模块104根据所述电子标签的位置坐标(X1,Y1)及(X2,Y2)，及所述相对位置偏差(ID1X,ID1Y)及(ID2X,ID2Y)，获取所述第一红外定位模块的位置坐标A(X1+ID1X，Y1+ID1Y),及第二红外定位模块的位置坐标B(X2+ID2X，Y2+ID2Y)；

S104所述控制模块104根据所述红外定位模块的位置坐标获取所述AGV的位置信息。

进一步地，所述控制模块根据所述AGV的位置信息及AGV的目标地的位置，对AGV的运行进行导航。

进一步的，所述AGV的位置信息包括所述AGV的中心点O的位置坐标，及所述AGV的偏转角度a；其中，所述中心点为所述AGV车体结构的几何中心，所述AGV的偏转角度为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，其中，所述AGV的中心线与所述AGV行走通道的中心线平行且经过所述中心点；

如图5所示，在本实施例中，所述第一红外定位模块及第二红外定位模块设置于所述AGV的中心线上，且关于所述AGV的中心点O对称，则所述AGV的中心点O的位置坐标X＝(X1+ID1X+X2+ID2X)/2，Y＝(Y1+ID1Y+Y2+ID2Y)/2，所述AGV的偏转角度a＝arctan[(Y1+ID1Y-Y2-ID2Y)/(X1+ID1X-X2-ID2X)]。

进一步地，如图4所示，所述控制模块根据从所述红外定位模块获取的所述电子标签的ID及相对位置偏差的情况，实时判断所述红外定位模块是否发生故障；如果所述控制模块如果没有接收到所述电子标签的ID和/或相对位置偏差，或，在所述AGV运行时接收到的所述电子标签的ID及相对位置偏差没有发生变化，则可以判定所述红外定位模块发生故障。

需要说明的是，在所述AGV导航系统运行前及运行过程中，均要进行红外定位模块的故障判定；如果控制模块没有接收到两个红外定位模块发送的标签ID和/或相对位置偏差，或，在AGV运行时接收到的标签ID及相对位置偏差没有发生变化，则说明两个红外定位模块均发生了故障；如果控制模块只接收到其中一个红外定位模块发送的标签ID和/或相对位置偏差，或，在AGV运行时只有其中一个红外定位模块的标签ID及相对位置偏差没有发生变化，则说明另外一个红外定位模块发生了故障。

在本实施例中，为了增加红外定位模块故障判断的准确度，还可以通过控制模块验证(Y1+ID1Y-Y2-ID2Y)²+(X1+ID1X-X2-ID2X)²是否等于D²来实现，如果偏差大于预设阈值，则判定所述红外定位模块出现故障。

当第一红外定位模块、第二红外定位模块均发生了故障，控制模块将发出报警提示；当其中一个红外定位模块发生了故障，控制模块可以根据未发生故障的红外定位模块发送的所述电子标签的ID及相对位置偏差，获取该红外定位模块的位置坐标，并根据所述位置坐标获取AGV的位置信息，从而将AGV移动至安全位置下线等待维修。

如何通过一个红外定位模块将AGV移动至安全位置，在本实施例中是以位置坐标为A(X1+ID1X，Y1+ID1Y)的第一红外定位模块作为无故障模块来阐述的，位置坐标为B(X2+ID2X，Y2+ID2Y)的第二红外定位模块作为无故障模块的计算方式与之相同，在此不再重复赘述。

如图6所示，第一红外定位模块的电子标签的ID及相对位置偏差、红外定位模块的位置坐标的获取方法同本实施例中两个红外定位模块的获取方式相同，在此不再赘述；同时根据所述第一红外定位模块获取的AGV的偏转角度a1，则所述AGV的中心点O的位置坐标为X＝X1+ID1X-1/2D*sina1，Y＝Y1+ID1Y-1/2D*cosa1；

其中，D为所述第一红外定位模块与第二红外定位模块之间的距离；所述AGV的偏转角度a1为AGV的中心线与AGV实际行走方向的夹角，即所述第一红外定位模块相对于其所获取的电子标签的角度偏差；其中所述AGV的中心线与AGV行走通道中心线平行且经过所述中心点，所述AGV的中心点为AGV车体结构的几何中心。