AGV避障方法与流程

agv避障方法
技术领域
1.本发明涉及agv装置领域，尤其是指一种agv避障方法。


背景技术：

2.由于agv在转弯过程中会遇到障碍物，因此需要在agv上预定相应的避障策略，传统的agv避障方法是预先在agv的避障传感器内预设数量有限的若干检测区域，当障碍物进入某个区域内，则避障传感器反馈障碍信号给agv控制系统，使agv作出相应的避障操作，但受限避障传感器不能实时反馈出其与障碍物的距离，因此该方法所获取的原始信息不足，导致无法准确把控agv的停车距离(agv停下来时，到障碍物之间的距离)，导致上述agv避障方法只适用于转弯处预留较大的行驶空间的传统车间。而为了使agv适用于紧凑的转弯场景，可将避障传感器设置成当agv行驶到特定位置时再临时切换到较小的检测区域，但受限于检测区域预设数量有限，导致实际使用前需要多次调整检测区域，操作非常麻烦，且可能不足以应付现场需求，另外，检测区域过小，agv需要降低行驶速度在紧凑范围内及时减速停车以进行避障，但这会对降低运输系统运行效率。
3.近年来，密集仓库被大范围推广，而密集仓库内的任意位置都有转弯需求，且对运输系统的运行效率要求很高，使用传统的避障传感器的agv无法满足密集仓库的使用需求，因此出现了使用了带实时距离反馈的避障雷达的agv，由于避障雷达带有实时的距离反馈数据，agv可以根据实时数据调整运动方向，在遇到障碍物(或到达转弯位置)时，都能原有高速行驶状态下，以最快速度实现较大的加减速度去停车，达到用很小的制动距离实现停车，但上述避障方法仍存在不足：(1)在人车混用的车间场景内，agv遇到行人(障碍物)时，由于制动速度急、距离小，会造成行人的恐慌；(2)在行人背对agv且行人上身向agv方向摆动倾斜的情况下，由于避障雷达设置位置过于低矮而无法感应到行人上身的位置，在停车距离较小时，agv上部会碰撞行人上身。因此，亟需一种便于实行，高效可靠，且对运输系统的运行效率影响较少的agv避障方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种agv避障方法，能使agv在多种场景下平稳地减速，甚至停车以避开障碍物。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.agv避障方法，包括以下步骤：
7.(1)在agv上设置定位点a；
8.(2)agv的避障雷达检测定位点a周边的障碍物b的位置，得出定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
；
9.(3)根据剩余的路径规划选取目标点t，计算定位点a和目标点t之间的距离l
at
；
10.(4)根据定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
，以及定位点a和目标点t之间的距离l
at
，计算参考距离l
tb
，其中l
tb
＝l
at
‑
l
ab
；
11.(5)根据参考距离l
tb
计算期望制动距离l
s
和期望停车加速度a；
12.(6)agv根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态。
13.与现有技术相比，本发明的一种agv避障方法，本发明通过使agv根据定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
和定位点a和目标点t之间的距离l
at
，运算得出期望制动距离l
s
和期望停车加速度a，agv再根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态，使agv在不同场景情况下都能自动地调节运动状态，实现平稳地减速，甚至停车以避开障碍物,项目施工难度增小，便于实行，高效可靠，且对运输系统的运行效率影响较少,充分兼顾现场的安全与运行效率。
14.优选的，目标点t的选取方式为：
15.若剩余的路径规划为直线，则选取终点为目标点t；
16.若剩余的路径规划为非直线，则选取靠近定位点a的折点或拐点为目标点t。
17.上述目标点t的选取方式使本发明适用于不同路径规划的情况，使agv在不同场景情况下都能执行所述agv避障方法。
18.优选的，期望制动距离l
s
的计算方法为：
19.若l
tb
＜l
tb_min
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_min
；
20.若l
tb_min
≤l
tb
≤l
tb_max
，则
21.若l
tb
≥l
tb_max
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_max
；
22.l
tb_min
为预设的最小有效参考距离；l
tb_max
为预设的最大有效参考距离；l
s_min
为预设的限制停车距离的最小值；l
s_max
为预设的限制停车距离的最大值。
23.期望制动距离l
s
采用上述计算方法的有益效果为：当障碍物或行人挡在agv行驶路线上时，且障碍物或行人离目标点t较远(大于l
tb_max
)，则agv以较大的停车距离(l
s_max
)进行制动，使人觉得充分安全；当障碍物或行人挡在目标点t的附近位置(小于l
tb_min
)，则agv以较小的停车距离(l
s_min
)进行制动，可以提醒行人避让或移走障碍物，避免无法正常通过转弯路线或到达目标点；若处于上述两种场景情况之间(l
tb_min
≤l
tb
≤l
tb_max
)，则agv按比例自动调节停车距离大小，从而有效避免障碍物或行人发生移动时，agv的停车逻辑随之切换而产生大幅度的运动状态变化，从而降低安全风险。
24.优选的，期望停车加速度a的计算方法为：
25.若l
tb
＜l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
max
；
26.若l
tb
≥l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
min
；
27.l
tb_switch_acc
为预设的躲避障碍物所需要的参考距离；a
max
为agv制动时的加速度的绝对值的最大值；a
min
为agv制动时的加速度的绝对值的最小值。
28.期望制动距离l
s
采用上述计算方法的有益效果为：若agv是由于感应到障碍物或行人而停车，则从远处就开始以绝对值较小的加速度a
min
的负值缓缓地减速停车；若感应到障碍物在目标点或转弯点的一定距离之外，确认不会产生碰撞危险，则agv在临近目标点t时才以绝对值较大的加速度a
max
的负值快速制动，从而兼顾agv根据预设的躲避障碍物所需要的参考距离l
tb_switch_acc
，在因障碍物而需要停车的情况下，能切换到绝对值较小的加速度a
min
进行慢速减速运动，有效避免出现险情，充分保障生产安全，在无需因障碍物而需要停车的情况下，能切换到绝对值较大的加速度a
max
进行快速减速运动，保证现场高效运行。
29.优选的，agv根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态方式为：agv以期望制动距离l
s
作为制动距离，以期望停车加速度a的负值进行减速运动。
30.由于期望停车加速度a为绝对值，因此需要设定取期望停车加速度a的负值(
‑
a)进行减速运动，上述设置方式能确保agv在预设的制动距离内完成减速，甚至刹车，从而与障碍物保持一个安全的距离。
31.优选的，agv以频率n次/min为周期执行步骤(1)至(6)，n∈(1,1000)。
32.agv以一定频率进行障碍物检测并执行避障方法，从而使agv在不同场景情况下周期性地动态地调节运动状态，实现平稳地减速，甚至停车以避开障碍物。
附图说明
33.图1是定位点a、障碍物b和目标点t的第一状态位置示意图；
34.图2是定位点a、障碍物b和目标点t的第二状态位置示意图；
35.图3是定位点a、障碍物b和目标点t的第三状态位置示意图。
具体实施方式
36.以下结合附图说明本发明的实施方式：
37.本实施例的agv避障方法，包括以下步骤：
38.(1)在agv上设置定位点a；
39.(2)agv的避障雷达检测定位点a周边的障碍物b的位置，得出定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
；
40.(3)根据剩余的路径规划选取目标点t，计算定位点a和目标点t之间的距离l
at
；
41.(4)根据定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
，以及定位点a和目标点t之间的距离l
at
，计算参考距离l
tb
，其中l
tb
＝l
at
‑
l
ab
；
42.(5)根据参考距离l
tb
计算期望制动距离l
s
和期望停车加速度a；
43.(6)agv根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态。
44.目标点t的选取方式为：
45.若剩余的路径规划为直线，则选取终点为目标点t；
46.若剩余的路径规划为非直线，则选取靠近定位点a的折点或拐点为目标点t。
47.上述目标点t的选取方式使本发明适用于不同路径规划的情况，使agv在不同场景情况下都能执行所述agv避障方法。
48.期望制动距离l
s
的计算方法为：
49.若l
tb
＜l
tb_min
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_min
50.若l
tb_min
≤l
tb
≤l
tb_max
，则
51.若l
tb
≥l
tb_max
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_max
；
52.l
tb_min
为预设的最小有效参考距离；l
tb_max
为预设的最大有效参考距离；l
s_min
为预设的限制停车距离的最小值；l
s_max
为预设的限制停车距离的最大值。
53.期望制动距离l
s
采用上述计算方法的有益效果为：当障碍物或行人挡在agv行驶路线上时，且障碍物或行人离目标点t较远(大于l
tb_max
)，则agv以较大的停车距离(l
s_max
)进
行制动，使人觉得充分安全；当障碍物或行人挡在目标点t的附近位置(小于l
tb_min
)，则agv以较小的停车距离(l
s_min
)进行制动，可以提醒行人避让或移走障碍物，避免无法正常通过转弯路线或到达目标点；若处于上述两种场景情况之间(l
tb_min
≤l
tb
≤l
tb_max
)，则agv按比例自动调节停车距离大小，从而有效避免障碍物或行人发生移动时，agv的停车逻辑随之切换而产生大幅度的运动状态变化，从而降低安全风险。
54.期望停车加速度a的计算方法为：
55.若l
tb
＜l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
max
；
56.若l
tb
≥l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
min
；
57.l
tb_switch_acc
为预设的躲避障碍物所需要的参考距离；a
max
为agv制动时的加速度的绝对值的最大值；a
min
为agv制动时的加速度的绝对值的最小值。
58.期望制动距离l
s
采用上述计算方法的有益效果为：若agv是由于感应到障碍物或行人而停车，则从远处就开始以绝对值较小的加速度a
min
的负值缓缓地减速停车；若感应到障碍物在目标点或转弯点的一定距离之外，确认不会产生碰撞危险，则agv在临近目标点t时才以绝对值较大的加速度a
max
的负值快速制动，从而兼顾agv根据预设的躲避障碍物所需要的参考距离l
tb_switch_acc
，在因障碍物而需要停车的情况下，能切换到绝对值较小的加速度a
min
进行慢速减速运动，有效避免出现险情，充分保障生产安全，在无需因障碍物而需要停车的情况下，能切换到绝对值较大的加速度a
max
进行快速减速运动，保证现场高效运行。
59.agv根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态方式为：agv以期望制动距离l
s
作为制动距离，以期望停车加速度a的负值进行减速运动。
60.由于期望停车加速度a为绝对值，因此需要设定取期望停车加速度a的负值(
‑
a)进行减速运动，上述设置方式能确保agv在预设的制动距离内完成减速，甚至刹车，从而与障碍物保持一个安全的距离。
61.步骤(2)中，若agv检测到前方没有障碍物，则保持现有速度继续移动。
62.上述设置方式能确保agv检测到前方没有障碍物时，能保持高速移动，保证运输系统的运行效率。
63.agv以频率n次/min为周期执行步骤(1)至(6)，n∈(1,1000)。
64.agv以一定频率进行障碍物检测并执行避障方法，从而使agv在不同场景情况下周期性地动态地调节运动状态，实现平稳地减速，甚至停车以避开障碍物。
65.定位点a为设置在agv车头边缘的虚拟点，或者，定位点a为agv预测n秒后到达的位置点，n∈(0.01,60)。
66.以下结合图1至图3对本发明进行详细解析。
67.参见图1，在其中一个周期内，障碍物b位于定位点a和目标点t之间，定位点a和目标点t之间的距离l
at
＞定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
，l
tb
＝l
at
‑
l
ab
＞0；
68.期望制动距离l
s
为：
69.若l
tb_min
≤l
tb
≤l
tb_max
，则
70.若l
tb
≥l
tb_max
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_max
；
71.期望停车加速度a为：
72.l
tb
≥l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
min
；
73.agv以期望制动距离l
s
作为制动距离，以期望停车加速度a
min
的负值进行减速运动，从而相对障碍物缓慢减速，确保agv与障碍物保持安全距离；若障碍物b为移动物，则agv在制动距离内缓慢减速，并与障碍物b保持安全距离，若障碍物b为固定物，则agv在制动距离内缓慢减速并刹车。
74.参见图2，在其中一个周期内，障碍物b位于目标点t，定位点a和目标点t之间的距离l
at
＝定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
，l
tb
＝l
at
‑
l
ab
＝0；
75.期望制动距离l
s
为：
76.l
tb
＜l
tb_min
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_min
；
77.期望停车加速度a为：
78.l
tb
＜l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
max
；
79.agv以期望制动距离l
s
作为制动距离，以期望停车加速度a
max
的负值进行减速运动，从而相对目标点t快速减速，避免agv以较大速度进入到目标点t与障碍物相遇；若障碍物b为移动物，则agv在制动距离内快速减速，并与障碍物b保持安全距离，若障碍物b为固定物，则agv在制动距离内快速减速并刹车，确保与障碍物b保持安全距离。
80.参见图3，在其中一个周期内，障碍物b位于目标点t之后，定位点a和目标点t之间的距离l
at
小于定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
，l
tb
＝l
at
‑
l
ab
＜0；
81.期望制动距离l
s
为：
82.l
tb
＜l
tb_min
，则l
s
＝f(l
tb
)＝l
s_min
；
83.期望停车加速度a为：
84.l
tb
＜l
tb_switch_acc
，则a＝g(l
tb
)＝a
max
；
85.agv以期望制动距离l
s
作为制动距离，以期望停车加速度a
max
的负值进行减速运动，从而使agv在靠近目标点t前能保持高速移动，然后在进入目标点t前快速减速，以较慢的速度稳定通过目标点t，并在通过目标点t后重复步骤(1)至(6)地自动地调节运动状态，与障碍物保持安全距离，确保生产安全性的同时兼顾运输系统的运行效率。
86.与现有技术相比，本发明的一种agv避障方法，本发明通过使agv根据定位点a和障碍物b之间的距离l
ab
和定位点a和目标点t之间的距离l
at
，运算得出期望制动距离l
s
和期望停车加速度a，agv再根据期望制动距离l
s
和期望停车加速度a调整运动状态，使agv在不同场景情况下都能自动地调节运动状态，实现平稳地减速，甚至停车以避开障碍物,项目施工难度增小，便于实行，高效可靠，且对运输系统的运行效率影响较少,充分兼顾现场的安全与运行效率。
87.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。