生产线自由路径agv机器人定位系统及定位方法
【专利摘要】本发明公开的生产线自由路径AGV机器人定位系统，包括作业装置和AGV机器人，作业装置包括依次连接的机床和物料交换装置，AGV机器人包括AGV和机械手，沿AGV的外侧一周分别设置有8个超声波位移传感器；本发明还公开了一种生产线自由路径AGV机器人的定位方法，包括AGV定位和机械手相对物料交换装置定位两个步骤。该方法能够使AGV机器人不再依赖于固定的轨道灵活运行，并且能够实现与其他作业装备准确地进行定位。不需铺设轨道，AGV机器人的行进路径可以自由变更，生产线具有柔性，可以适应多品种生产的需要；采用AGV一级定位、机械手二级定位的AGV机器人两级定位法，虽然定位成本有所增加，但节省了铺设轨道的费用，综合经济效益仍优于轨道型导航方式。
【专利说明】生产线自由路径AGV机器人定位系统及定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于装备制造方法【技术领域】，具体涉及一种生产线自由路径AGV机器人的 定位方法，本发明还涉及该方法所使用的生产线自由路径AGV机器人定位系统。
【背景技术】
[0002] 轮式移动机器人由AGV (Automated Guided Vehicle,自动导航车）和机械手组成， 可简称为AGV机器人，用于自动搬运、牵引、装卸等作业。当AGV机器人用于生产线，在作业 装备的作业站点（如加工机床站点、检测站点、出入仓库站点、上下料站点等）AGV机器人与 物料交换装置进行物料交换时，要求AGV定位准确，但对作业装备的作业站点之间的途中 行驶路线无严格定位要求。
[0003] 现有的AGV导航方式主要采用轨道进行行驶路线引导的轨道型导航方式，轨道型 导航方式的轨道有电磁轨道和金属轨道两类，电磁轨道导航方式是利用铺设在地上的电磁 轨道来设置行驶路线，AGV则根据其上安置的传感器检测电磁轨道的信息进行导航，如图1 所示；金属轨道型导航方式是利用铺设在地上（或空中）的金属轨道（铁轨）来设置行驶路 线，AGV完全按金属轨道的约束行驶，如图2所示。轨道型导航方式优点是AGV达到作业站 点定位简单、准确；缺点是：（1)搬运路径变化时需要重新铺设轨道，费事费时，路径修改灵 活性差，适合路径固定的生产方式；（2)对轨道在作业站点相对作业装备的位置及方向（位 姿）要求高，以便AGV与作业装备准确进行物料交换。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种生产线自由路径AGV机器人的定位方法，该方法能够 使AGV机器人不再依赖于固定的轨道而自主灵活运行，并且能够实现与其他作业装备准确 地进行定位。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供一种生产线自由路径AGV机器人定位系统。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：生产线自由路径AGV机器人定位系统，包括作业装 置和AGV机器人，如图3所示，作业装置包括依次连接的机床和物料交换装置，物料交换装 置的侧面设置有二级定位标识物，机床一侧设置有一级定位标识物，一级定位标识物与二 级定位标识物位于物料交换装置的同侧；AGV机器人包括AGV和机械手，沿AGV的外侧一周 分别设置有8个超声波位移传感器，分别包括超声波位移传感器a、超声波位移传感器b、超 声波位移传感器c、超声波位移传感器d、超声波位移传感器e、超声波位移传感器f、超声波 位移传感器g和超声波位移传感器h，机械手的一侧并排设置有超声波位移传感器i和超声 波位移传感器j ;二级定位标识物分别包括并排设置于所述物料交换装置侧面的标识物单 元e和标识物单元f ;一级定位标识物分别包括标识物单元a、标识物单元b、标识物单元c 和标识物单元d，其中，标识物单元b、标识物单元c分别与标识物单元e和标识物单元f平 行，标识物单元a和标识物单元d分别与所述标识物单元e和标识物单元f垂直；超声波位 移传感器i和超声波位移传感器j分别与标识物单元e和标识物单元f对应。
[0007] 本发明的另一个技术方案是：生产线自由路径AGV机器人的定位方法具体步骤如 下：
[0008] 第一步，AGV定位
[0009] AGV根据8个超声波位移传感器感知的一级定位标识物的信息进行定位控制，具 体来说，超声波位移传感器a感知标识物单元d的信息后控制AGV前进行驶减速；超声波位 移传感器a感知标识物单元b的信息后控制AGV前进行驶停止；然后AGV进行定位调整，根 据超声波位移传感器a和超声波位移传感器b分别感知标识物单元b和标识物单元c的信 息，利用AGV的直行、转弯、横向行驶功能，调整AGV的位置及方向，进行AGV定位；
[0010] 第二步，机械手相对物料交换装置定位
[0011] 机械手分别根据超声波位移传感器i和超声波位移传感器j感知标识物单元e和 标识物单元f的信息，利用机械手前后、左右移动功能，调整机械手相对物料交换装置的位 置，实现机械手相对物料交换装置的定位。
[0012] 当AGV从不同的方向行驶向作业装置时，超声波位移传感器a和超声波位移传感 器b的功能分别由超声波位移传感器c和超声波位移传感器d所替代；或者分别由超声波 位移传感器e和超声波位移传感器f所替代；或者分别由超声波位移传感器g和超声波位 移传感器h所替代。
[0013] 作业装置分别应用于加工机床站点、检测站点、出入仓库站点或上下料站点。
[0014] 本发明的有益效果是：本发明的生产线自由路径AGV机器人的定位方法，不需铺 设轨道，AGV机器人的行驶路径可以自由变更，生产线具有柔性，可以适应多品种生产的需 要；采用AGV -级定位、机械手二级定位的AGV机器人两级定位法，虽然定位成本有所增加， 但节省了铺设轨道的费用，综合经济效益仍优于轨道型导航方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是现有的电磁轨道导航系统的结构示意图；
[0016] 图2是现有的金属轨道导航系统的结构示意图；
[0017] 图3是本发明的生产线自由路径AGV机器人定位系统的结构示意图；
[0018] 图4是图3的俯视图。
[0019] 图中，1.机床，2.物料交换装置，3. -级定位标识物，4.二级定位标识物，5. AGV， 6.机械手；
[0020] 31.标识物单元a，32.标识物单元b，33.标识物单元c，34.标识物单元d ;
[0021] 41.标识物单元e，42.标识物单元f ;
[0022] 51.超声波位移传感器a，52.超声波位移传感器b，53.超声波位移传感器c， 54.超声波位移传感器d，55.超声波位移传感器e，56.超声波位移传感器f，57.超声波位 移传感器g，58.超声波位移传感器h ;
[0023] 61.超声波位移传感器i，62.超声波位移传感器j。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025] 本发明提供了一种生产线自由路径AGV机器人定位系统，如图3和图4所示，包括 作业装置和AGV机器人，作业装置包括依次连接的机床1和物料交换装置2,物料交换装置 2的侧面设置有二级定位标识物4,机床1 一侧设置有一级定位标识物3, 一级定位标识物3 与二级定位标识物4位于物料交换装置2的同侧；AGV机器人包括AGV5和机械手6,沿AGV5 的外侧一周分别设置有8个超声波位移传感器，分别包括超声波位移传感器a51、超声波位 移传感器b52、超声波位移传感器c53、超声波位移传感器d54、超声波位移传感器e55、超声 波位移传感器f56、超声波位移传感器g57和超声波位移传感器h58,机械手6的一侧并排 设置有超声波位移传感器i61和超声波位移传感器j62 ;二级定位标识物4分别包括并排 设置于物料交换装置2侧面的标识物单元e41和标识物单元f42 ;-级定位标识物3分别 包括标识物单元a31、标识物单元b32、标识物单元c33和标识物单元d34,其中，标识物单元 b32、标识物单元c33分别与标识物单元e41和标识物单元f41平行，标识物单元a31和标 识物单元d34分别与标识物单元e41和标识物单元f41垂直；超声波位移传感器i61和超 声波位移传感器j62分别与标识物单元e41和标识物单元f42对应。
[0026] 本发明还提供了一种使用该系统进行AGV机器人定位的方法，具体步骤如下：
[0027] 第一步，AGV定位
[0028] AGV5根据8个超声波位移传感器感知的一级定位标识物3的信息进行定位控制， 具体来说，超声波位移传感器a51感知标识物单元d34的信息后控制AGV5前进行驶减速； 超声波位移传感器a51感知标识物单元b32的信息后控制AGV5前进行驶停止；然后AGV5 进行定位调整，根据超声波位移传感器a51和超声波位移传感器b52分别感知标识物单元 b32和标识物单元c33的信息，利用AGV5的直行、转弯、横向行驶功能，调整AGV5的位置及 方向，进行AGV定位；
[0029] 第二步，机械手相对物料交换装置定位
[0030] 机械手6分别根据超声波位移传感器i61和超声波位移传感器j62感知标识物单 元e41和标识物单元f42的信息，利用机械手6前后、左右移动功能，调整机械手6相对物 料交换装置2的位置，实现机械手6相对物料交换装置2的定位。
[0031] 当AGV5从不同的方向行驶向作业装置时，超声波位移传感器a51和超声波位移传 感器b52的功能分别由超声波位移传感器c53和超声波位移传感器d54所替代；或者分别 由超声波位移传感器e55和超声波位移传感器f56所替代；或者分别由超声波位移传感器 g57和超声波位移传感器h58所替代。
[0032] 作业装置分别应用于加工机床站点、检测站点、出入仓库站点或上下料站点。
[0033] 本发明的生产线自由路径AGV机器人的定位方法能够使AGV机器人不再依赖于固 定的轨道灵活运行，并且能够实现与其他作业装备准确地进行定位。不需铺设轨道，AGV机 器人的行进路径可以自由变更，生产线具有柔性，可以适应多品种生产的需要；采用AGV - 级定位、机械手二级定位的AGV机器人两级定位法，虽然定位成本有所增加，但节省了铺设 轨道的费用，综合经济效益仍优于轨道型导航方式。
【权利要求】
1. 生产线自由路径AGV机器人定位系统，包括作业装置和AGV机器人，其特征在于，所 述作业装置包括依次连接的机床（1)和物料交换装置（2)，所述物料交换装置（2)的侧面设 置有二级定位标识物（4)，所述机床（1) 一侧设置有一级定位标识物（3)，所述一级定位标 识物（3)与所述二级定位标识物（4)位于所述物料交换装置（2)的同侧；所述AGV机器人包 括AGV (5)和机械手￠)，沿所述AGV (5)的外侧一周分别设置有8个超声波位移传感器，分 别包括超声波位移传感器a (51)、超声波位移传感器b (52)、超声波位移传感器c (53)、超声 波位移传感器d (54)、超声波位移传感器e (55)、超声波位移传感器f (56)、超声波位移传感 器g (57)和超声波位移传感器h (58)，所述机械手（6)的一侧并排设置有超声波位移传感器 i (61)和超声波位移传感器j (62);所述的二级定位标识物（4)分别包括并排设置于所述物 料交换装置（2)侧面的标识物单元e (41)和标识物单元f (42);所述的一级定位标识物（3) 分别包括标识物单元a (31)、标识物单元b (32)、标识物单元c (33)和标识物单元d (34)，其 中，所述标识物单元b(32)、标识物单元c(33)分别与所述标识物单元e(41)和标识物单元 f(41)平行，所述标识物单元a(31)和标识物单元d(34)分别与所述标识物单元e(41)和标 识物单元f (41)垂直；所述的超声波位移传感器i (61)和超声波位移传感器j (62)分别与 所述的标识物单元e (41)和标识物单元f (42)对应。
2. 生产线自由路径AGV机器人的定位方法，其特征在于，使用了如权利要求1所述的定 位系统，定位方法如下： 第一步，AGV定位 AGV(5)根据8个超声波位移传感器感知的一级定位标识物（3)的信息进行定位控制， 具体来说，超声波位移传感器a (51)感知标识物单元d (34)的信息后控制AGV (5)前进行驶 减速；超声波位移传感器a (51)感知标识物单元b (32)的信息后控制AGV (5)前进行驶停 止；然后AGV (5)进行定位调整，根据超声波位移传感器a (51)和超声波位移传感器b (52) 分别感知标识物单元b(32)和标识物单元c(33)的信息，利用AGV(5)的直行、转弯、横向行 驶功能，调整AGV (5)的位置及方向，进行AGV定位； 第二步，机械手相对物料交换装置定位 机械手（6)分别根据超声波位移传感器U61)和超声波位移传感器K62)感知标识物 单元e(41)和标识物单元f (42)的信息，利用机械手（6)前后、左右移动功能，调整机械手 (6)相对物料交换装置⑵的位置，实现机械手（6)相对物料交换装置⑵的定位。
3. 如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，当AGV(5)从不同的方向行驶向作业 装置时，超声波位移传感器a (51)和超声波位移传感器b (52)的功能分别由超声波位移传 感器c (53)和超声波位移传感器d (54)所替代；或者分别由超声波位移传感器e (55)和超 声波位移传感器f (56)所替代；或者分别由超声波位移传感器g(57)和超声波位移传感器 h (58)所替代。
4. 如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述作业装置分别应用于加工机床站 点、检测站点、出入仓库站点或上下料站点。
【文档编号】G05D1/02GK104155977SQ201410350866
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】黄玉美, 杨新刚, 杨凯, 穆卫谊 申请人:绍兴绍力机电科技有限公司