一种基于激光扫描的AGV小车控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及仓库物流运输技术领域，特别涉及一种基于激光扫描的agv小车控制系统及其控制方法。

背景技术：

agv(automatedguidedvehicles)又称无人搬运车，依靠光电编码器和电机驱动器完成行驶，其显著特点是无人驾驶。目前agv小车多应用于仓库的货物运输，但因在实际应用过程中，根据产品的不同、生产场地的限制，在生产线产能较大，现场环境复杂的情况下，传统的铺设磁轨agv方式不能满足运输需求及现场空间布局，并且agv下车在运行过程中受固定磁轨的限制，不能够完成自行规划更换路线，影响生产效率。请参阅图1，传统的agv小车都是在铺设的固定磁轨道上运行，沿着轨道路线设置agv小车的停靠站地，进行装卸产品，如a、b、c、d、e五个站点，agv小车并不能根据需要进行自主的规划路线。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于激光扫描的agv小车控制系统及其控制方法，通过在agv小车设置控制器和电子地图结合激光扫描器，进而使得agv小车实现自主规划运行路线，提高运输效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于激光扫描的agv小车控制系统，包括agv小车、无线通讯模块和主控制模块，所述agv小车包括预设有电子地图的调用单元、动力控制单元、移动单元和通讯单元，所述主控制模块输出的呼叫指令通过无线通讯模块输出至通讯单元，所述通讯单元接收所述呼叫指令并将其转化为呼叫信号输出至调用单元，所述调用单元根据所述呼叫信号结合电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元，所述动力控制单元根据所述运动指令带动移动单元根据运行路线移动。

所述的agv小车控制系统中，所述agv小车还包括接触式防撞单元和激光扫描器，所述接触式防撞单元在接触到障碍物时输出接触信号至调用单元，所述调用单元根据所述接触信号控制激光扫描器开启，所述激光扫描器发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描定位，并将扫描信号输出至调用单元，所述调用单元根据扫描信号结合电子地图自动规划agv小车的绕行路线。

所述的agv小车控制系统中，所述调用单元包括agv编辑器和控制器，所述agv编辑器用于校正agv小车初始的运行路线，所述控制器用于根据所述呼叫信号或扫描信号结合电子地图自动规划agv小车的运行路线或者绕行路线、并输出运动指令至动力控制单元。

所述的agv小车控制系统中，所述激光扫描器包括激光发生器和信号处理器，所述激光发生器发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描获取扫描数据输出至信号处理器，所述信号处理器将扫描数据转换成扫描信号输出至控制器。

所述的agv小车控制系统中，所述电子地图为根据agv小车活动现场布局图设置的数字栅格图，所述数据栅格图上标注有agv可活动范围的坐标。

所述的agv小车控制系统中，所述动力控制单元包括控制卡、伺服驱动器、驱动电机和电池组，所述控制卡根据运动指令输出驱动信号至伺服驱动器，所述伺服驱动器根据驱动信号控制驱动电机转动进而带动移动单元移动，所述电池组为agv小车提供电能。

所述的agv小车控制系统中，所述移动单元包括至少四个麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮对称设置于agv小车的底部。

一种基于激光扫描的agv小车控制系统的控制方法，包括如下步骤：

输出呼叫指令输出至agv小车的通讯单元；

由所述通讯单元将所述呼叫指令转化为呼叫信号输出至调用单元；

由所述调用单元根据所述呼叫信号结合预设的电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元；

由所述动力控制单元根据运动指令带动移动单元根据运行路线移动。

所述的agv小车控制系统的控制方法中，所述由所述调用单元根据所述呼叫信号结合预设的电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元的步骤之后还包括步骤：

判断当前agv小车是否遇到障碍物，若是，则控制agv小车绕行，否则继续按当前运行路线移动。

所述的agv小车控制系统的控制方法中，所述判断当前agv小车是否遇到障碍物，若是，则控制agc小车绕行，否则继续按当前运行路线移动的步骤包括：

由接触式防撞单元判断当前agv小车是否遇到障碍物，并在接触到障碍物时输出接触信号至调用单元；

由调用单元控制激光扫描器开启，由激光扫描器发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描定位并将扫描信号输出至调用单元；

由调用单元根据所述扫描信号结合电子地图自动规划agv小车的绕行路线。

相较于现有技术，本发明提供的一种基于激光扫描的agv小车控制系统及其控制方法，所述agv小车控制系统包括agv小车、无线通讯模块和主控制模块，所述agv小车包括预设有电子地图的调用单元、动力控制单元、移动单元和通讯单元，所述主控制模块输出的呼叫指令通过无线通讯模块输出至通讯单元，所述通讯单元接收所述呼叫指令并将其转化为呼叫信号输出至调用单元，所述调用单元根据所述呼叫信号结合电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元，所述动力控制单元根据所述运动指令带动移动单元根据运行路线移动，使得agv小车实现自主规划运行路线，提高运输效率。

附图说明

图1为现有agv小车的磁轨运行轨道示意图；

图2为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统的原理图；

图3为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统中agv小车的原理图；

图4为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统中agv小车的结构示意图；

图5为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统的控制方法中第一实施例的流程图；

图6为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统的控制方法中第二实施例的流程图；

图7为本发明提供的基于激光扫描的agv小车控制系统控制agv小车运行过程的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种基于激光扫描的agv小车控制系统及其控制方法，通过在agv小车中设置的控制器和电子地图结合激光扫描器，进而使得agv小车实现自主规划运行路线，提高运输效率。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，本发明提供的agv小车控制系统，包括agv小车10、无线通讯模块20和主控制模块30，所述agv小车10通过无线通讯模块20与主控制模块连接，所述agv小车10包括预设有电子地图（图中未示出）的调用单元11、动力控制单元12、移动单元13和通讯单元14，所述通讯单元14、动力控制单元12均与调用单元11连接，所述移动单元13与动力控制单元12连接，所述主控制模块30输出的呼叫指令通过无线通讯模块20输出至通讯单元14，所述通讯单元14接收呼叫指令并将其转化为呼叫信号输出至调用单元11，所述调用单元11根据呼叫信号结合电子地图自动规划agv小车10的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元12，所述动力控制单元12根据所述运动指令带动移动单元13根据运行路线移动，使得agv小车10实现自主规划运行路线，提高运输效率。

具体实施时，本发明中所述主控制模块30为货物运输仓库中机房主控制端，所述主控制模块30包括远程监控检测机31和控制按钮32，当货物运输仓库中的线体操作员在主控端触发控制按钮32，即由主控制模块30输出呼叫指令，而后agv小车10的通讯单元14通过无线通讯模块20接收该呼叫指令，并将其转化为呼叫信号输出至调用单元11，所述调用单元11结合电子地图自动规划agv小车10的运行路线，之后由调用单元11输出运动指令至动力控制单元12，所述动力控制单元12根据运动指令带动移动单元13根据运行路线移动，使得agv小车10自主规划路线自动移动至目标点，结合电子地图导航小车行走的最优路线，而并不需要根据传统的固定磁轨离线进行移动，进而提高运输效率。其中，所述无线通讯模块20包括网络服务器(图中未示出)、网络站点(图中未示出)以及无线网卡(图中未示出)，所述无线网络信号覆盖整个厂房的生产区及仓库区，便于agv小车10的智能导航控制。

进一步地，请一并参阅图3，所述agv小车10还包括接触式防撞单元15和激光扫描器16，所述接触式防撞单元15和激光扫描器16均与调用单元11连接，所述接触式防撞单元15接触到障碍物时输出接触信号至调用单元11，所述调用单元11根据接触信号控制激光扫描器16开启，所述激光扫描器16通过发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描定位获取扫描信号输出至调用单元11，所述调用单元11根据扫描信号结合电子地图自动规划agv小车10的绕行路线。

所述agv小车10在行进的过程当中遇到障碍物体时，由所述接触式防撞单元15接触感应后输出接触信号至调用单元11，进而调用单元11根据接触信号控制激光扫描器16，由激光扫描器16通过激光对障碍物以及周边环境扫描获取扫描信号输出至调用单元11，此时由调用单元11根据扫描信号结合电子地图重新规划agv小车10的绕行路线，即调用单元通过对agv小车10下达绕行指令，使得agv小车10在行进过程中有效地绕开障碍物；而在agv小车10绕行完成之后，调用单元将agv小车10绕行后的坐标点视为新的起始坐标点，对agv小车10的运行路径进行规划，如此循环使得agv小车10到达目标点，提高agv小车10运输效率，提高生产效率。

其中，所述激光扫描器16在扫描的过程中具体可以获取障碍物占用通道的空间体积，进而可结合agv小车10自身的体积以及电子地图了解实际路径的宽度来判断agv小车10是否可以通过该通道，进而可以提高agv小车10路线规划的精确度，保证agv小车10可以选择最优路线行进，提高agv小车10的运输效率，所述最优路线为agv小车10从起点至目标点的最短路线。

进一步地，所述调用单元11包括agv编辑器111和控制器112，所述agv编辑器111与控制器112连接，所述agv编辑器111用于校正agv小车10初始的运行路线，所述控制器112用于根据呼叫信号或扫描信号结合电子地图自动规划agv小车10的运行路线或者绕行路线、并输出运动指令至动力控制单元12。

当agv小车10在行进过程中遇到障碍物，则由控制器112根据激光扫描器16获取的扫描信号，使得agv小车10结合电子地图自动规划agv小车10的绕行路线，绕过障碍物，之后再规划agc小车10的运行路线。其中，所述agv编辑器111，在每一次规划路线之前均会将当前规划的agv小车10运行路线进行初始化处理，即在每次规划路线时，均会将agv小车10当前的坐标点作为起始位坐标点。与此同时，所述控制器112还会将agv小车10的运行情况实时通过无线通讯模块20传输至主控制模块30中的远程控制检测机31，通过货物运输仓库中的远程控制检测机31实时监控agv小车10运行情况，实时监控货物的运输情况。

更进一步地，所述激光扫描器16包括激光发生器161和信号处理器162，所述激光发生器161与信号处理器162连接，所述激光发生器161余控制器112连接，所述激光发生器161发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描获取扫描数据输出至信号处理器162，所述信号处理器161将扫描数据转换成扫描信号输出至控制器112，进而由控制器112及时调整agv小车10的运行路线，绕过障碍物，优化agv小车10的运行路径，提高运输效率。优选地，本发明所述激光扫描器16的型号为axe-g7，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的激光扫描器，本发明对此不作限定。

进一步地，所述电子地图为根据agv小车10活动现场布局图设置的数字栅格图，所述数据栅格图上标注有agv小车10可活动范围的坐标。具体地，所述电子地图由人工测量现场物流通道长宽，汇集各通道数据结合成agv小车10的活动区域，将区域图按照1mm*1mm网格分割，形成栅格图数据。所述控制器112根据栅格图的坐标信息对agv小车10的运行路径进行规划，并在agv小车10运行过程中实时记录agv小车10运行的位置，实现agv小车10路线的自动导航，提高agv小车10的运输效率。

具体实施时，所述动力控制单元12包括控制卡121、伺服驱动器122、驱动电机123和电池组124，所述控制卡131与控制器112连接，所述伺服驱动器122与驱动电机123和控制卡121连接，所述电池组124与控制器112连接，所述控制卡121根据运动指令输出驱动信号至伺服驱动器122，所述伺服驱动器122根据驱动信号控制驱动电机123转动进而带动移动机14构移动，所述电池组124为agv小车10提供电能，agv小车10根据控制器112输出的运动指令进行运动，所述运动指令包括运行的速度和方向，由伺服驱动器122根据运动指令中的速度和方向控制驱动电机123进行转动，进一步地带动移动单元13进行运动，从而有效地控制agv小车10的运行。其中，所述电池组124为agv小车10的运行提供电能，优选地，所述电池组124具有能量消耗检测功能，可实时检测电池组的电量。

优选地，请一并参阅图4，所述移动单元13包括至少四个麦克纳姆131，所述麦克纳姆轮131对称设置于agv小车10的底部，通过麦克纳姆轮131全向动力驱动，四轮由各自驱动电机113驱动速度和方向，且动力方向可按命令要求合成同一个方向上的合力矢量，从而使小车始终沿合力矢量方向自由运动，实现前进、后退、横移、斜行、旋转等动作方式，提高agv小车10运动的灵活性。

优选地，请继续参阅图2和图3，所述agv小车10的控制系统还包括自动充电桩40，所述自动充电桩40为agv小车10的电池组134提供电源，其中自动充电桩40具有易拔电线插口（图中未示出），当agv小车10中的电池组140自动检测到电池电量不足10%时，触发充电命令，进而由控制器112控制agv规划agv小车10的充电路线，使得agv小车10到自动充电桩40充电，直到充电达到50%时，agv小车10才能够接受呼叫命令，实现agv小车10的智能化控制。

优选地，请继续参阅图4，所述agv小车10的还包括显示单元17，所述显示单元17以及agv小车10的控制按钮32均设置于agv小车10的一侧边，所述agv小车10通过显示单元17显示agv小车10的运动信息，便于线体操作员了解agv小车10的运动信息，且操作员通过触发不同的按钮控制agv小车10的运动状态，便于操作员放置由agv小车10运输的产品。

优选地，本发明所述的通讯单元14为wifi信号盒141，其中，所述wifi信号盒141、动力控制单元12、控制器112和电池组134均设置于agv小车10的内部。所述接触式防撞单元15即为设置在agv小车10周边的压力传感器151，当压力传感器151接触到障碍物时，便会触发调用单元11控制激光扫描器16启动。

本发明还提供了一种基于激光扫描的agv小车控制系统的控制方法，请参阅图5，所述agv小车控制系统的控制方法包括如下步骤：

s100、输出呼叫指令输出至agv小车的通讯单元；

s200、由所述通讯单元将所述呼叫指令转化为呼叫信号输出至调用单元；

s300、由所述调用单元根据所述呼叫信号结合预设的电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元；

s400、由所述动力控制单元根据运动指令带动移动单元根据运行路线移动。

进一步地，所述步骤s300之后还包括步骤：

s500、判断当前agv小车是否遇到障碍物，若是，则控制agv小车绕行，否则继续按当前运行路线移动。

更进一步地，请参阅图6，所述步骤s500包括步骤：

s501、由接触式防撞单元判断当前agv小车是否遇到障碍物，并在接触到障碍物时输出接触信号至调用单元；

s502、由调用单元控制激光扫描器开启，由激光扫描器发射激光对障碍物以及周边环境进行扫描定位并将扫描信号输出至调用单元；

s503、由调用单元根据所述扫描信号结合电子地图自动规划agv小车的绕行路线。

为更好地理解本发明提供的一种基于激光扫描的agv小车控制系统的工作原理，请一并参阅图7，根据应用实施例对本发明提供的agv小车控制系统的工作过程进行详细说明，即agv小车运行过程的步骤如下：

s1、主控制模块输出呼叫指令；

s2、待命的agv小车接收呼叫指令；

s3、agv小车自动规划运行路线；

s4、agv小车的压力传感器检测小车是否遇到障碍物，若是，则执行步骤s5；若否则执行s7；

s5、由激光扫描器获取扫描信号；

s6、agv小车自动规划绕行路线；

s7、agv小车继续前进至目标点。

即在厂房仓库中，流水线包装段收集满4个专用集装箱后，由由厂房仓库中的线体操作员触发呼叫按钮，呼叫处于仓库待命agv小车10，此时agv小车10利用无线局域网通过wifi信号盒141接收来自主控制模块30的呼叫指令，并利用自身预设有电子地图的调用单元11自主设置目标路径，控制agv小车10到达目标地点。

而在agv小车10在行进过程中行遇到障碍物时，则由agv小车10的周边设置的压力传感器152触发控制器112控制激光扫描器16开启，激光扫描器16通过发射激光扫描障碍物以及周边环境之后并将扫描信号输出至调用单元11，进而由调用单元11结合内置电子地图规划agv小车10的绕行路径，绕过障碍物，继续规划运行路线运行至目标点。当agv小车10到达目标点后，由线体操作员按下agv小车10的控制按钮32后，使得agv小车10停止运动，卸载车上空箱，将4个满载产品的集装箱整齐堆垛到agv小车10载物区，再由线体操作员手动触发agv小车10上的控制按钮32启动agv小车10，进而由调用单元11结合电子地图规划小车的路线，使得agv小车10到达仓库站点。在agv小车10到达仓库站点后，由仓库管理员按下agv小车10的控制按钮32后，清空载物区内的4箱产品，并再次触控制按钮32，使得agv小车10处于待命状态，直到产线下达呼叫命令，agv小车10再次进入工作状态，如此往复循环，使得agv小车10完成自主规划路线运输产品。

综上所述，本发明提供的一种基于激光扫描的agv小车控制系统及其控制方法，所述agv小车控制系统包括agv小车、无线通讯模块和主控制模块，所述agv小车包括预设有电子地图的调用单元、动力控制单元、移动单元和通讯单元，所述主控制模块输出的呼叫指令通过无线通讯模块输出至通讯单元，所述通讯单元接收所述呼叫指令并将其转化为呼叫信号输出至调用单元，所述调用单元根据所述呼叫信号结合电子地图自动规划agv小车的运行路线、并输出运动指令至动力控制单元，所述动力控制单元根据所述运动指令带动移动单元根据运行路线移动，使得agv小车实现自主规划运行路线，提高运输效率。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。