基于AGV的工位识别系统及其控制方法

摘要

种基于AGV的工位识别系统及其控制方法,包括:导轨、工位标识和中央控制交互装置,其中:工位标识设置于对应的工位上,AGV车体在中央控制交互装置的调度下沿导轨在不同工作区之间运行,在行驶至工位标识处时,工位识别单元中接触起始标识线的红外探头将信号通过红外电平转换板传递给核心板进行处理,核心板对各红外探头保持低信号进行计时;记录下各红外探头接触缓冲标识线时的时间差并进行补正;记录各红外探头依次经过缓冲标识线、路段标识带和字符串码值带时的信号变化与保持时间,进行译码,得到字符串量以及相应的工位信息,并显示在中央控制交互装置的人机交互界面上;本发明设计合理,节约高效,提高自动化水平和生产效率。

权利要求

1.一种基于AGV的工位识别系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括：导轨、工位标识和中央控制交互装置，其中：工位标识设置于对应的工位上，所述的AGV车体在中央控制交互装置的调度下沿导轨在不同工作区之间运行，读取工位标识得到相应的字符串量，将字符串量传输至中央控制交互装置并显示相应的工位信息；

所述的工位信息为AGV车体所在工作区或路段信息；

所述的控制方法，通过在AGV车体行驶至工位标识处时，工位识别单元中接触起始标识线的红外探头将信号通过红外电平转换板传递给核心板进行处理，核心板对各红外探头保持低信号进行计时；核心板记录下各红外探头相对选定的基准红外探头接触缓冲标识线时的时间差并进行补正；核心板记录各红外探头依次经过缓冲标识线、路段标识带和字符串码值带时的信号变化与保持时间，进行译码，得到字符串量以及相应的工位信息，并显示在中央控制交互装置的人机交互界面上；

所述的译码是指：将不同进制编码的字符串码值带和路段标识带的码值转换为同一进制，得到字符串量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的导轨为黑线导轨。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的AGV车体包括：核心板、无线通讯单元、伺服驱动单元、万向轮、底盘、载物平台、工位识别单元和红外循迹传感器，其中：万向轮、核心板和载物平台从前向后依次设置于底盘中央，红外循迹传感器分别设置于万向轮的两侧，伺服驱动单元分别设置于载物平台的两侧；无线通讯单元和工位识别单元分别设置于核心板的两侧，核心板分别与伺服驱动单元、工位识别单元、无线通讯单元和红外循迹传感器相连。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的工位识别单元包括：红外电平转换板和四个红外探头，其中：四个红外探头并列设置于红外电平转换板的前方。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的工位标识包括：沿AGV车体行驶方向由下而上依次设置的起始标识线、缓冲标识线、路段标识带和三条并列设置的字符串码值带，其中：字符串码值带位于路段标识带左侧，起始标识线与缓冲标识线的线宽相同，路段标识带和字符串码值带的带宽相同。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的四个红外探头依次与从左侧起的三条字符串码值带和一条路段标识带一一对应。

说明书

基于AGV的工位识别系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种机器人识别与控制领域的技术，具体是一种基于AGV的工位识别系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)为轮式机器人的一种，通常被现代工厂用于搬运物料和识别工位，其能沿指定的路径引导行驶。引导形式可分为光学引导和磁电引导，前者的轨道利用与地面颜色不同的轨道进行引导，后者通过电磁轨道进行引导。计算机可向AGV发送实时工作指令。

[0003] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102854878A，公开日2013.1.2，公开了一种红外光电导向AGV装置及其控制方法，在车体底部的四端角位置各安装一从动轮，车体底部的中间部位沿纵向安装有一组呈对称分布的驱动轮，驱动轮均与无刷直流电机驱动连接，每只驱动轮的内侧设有速度检测装置，车体底部的中间部位沿横向安装有一组呈对称分布的红外光电导向装置，红外光电导向装置的内侧安装有红外标志检测装置，车体底部的四端角位置还各安装一避障传感器；采用测量位置偏移量和偏转角的红外位置检测方法，二次线型最优控制和卡尔曼滤波器相结合导引路径跟踪策略。但该技术采用位置偏移量和偏转角的位置检测方法，程序复杂，运算繁琐，并且不易于多台AGV的协调管理和灵活设置，增加控制成本。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于AGV的工位识别系统及其方法，通过在AGV车体上设置并列的红外探头，以及设置于分路段的工作区中相配合的工位标识进行工位的自动化识别，以字符串量指示AGV车体的位置，准确高效。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 本发明涉及一种基于AGV的工位识别系统，包括：导轨、工位标识和中央控制交互装置，其中：工位标识设置于对应的工位上，所述的AGV车体在中央控制交互装置的调度下沿导轨在不同工作区之间运行，读取工位标识得到相应的字符串量，将字符串量传输至中央控制交互装置并显示相应的工位信息。

[0007] 所述的工位信息为AGV车体所在工作区或路段信息。

[0008] 所述的AGV车体包括：核心板、无线通讯单元、伺服驱动单元、万向轮、底盘、载物平台、工位识别单元和红外循迹传感器，其中：万向轮、核心板和载物平台从前向后依次设置于底盘中央，红外循迹传感器分别设置于万向轮的两侧，伺服驱动单元分别设置于载物平台的两侧；无线通讯单元和工位识别单元分别设置于核心板的两侧，核心板分别与伺服驱动单元、工位识别单元、无线通讯单元和红外循迹传感器相连。

[0009] 所述的工位识别单元包括：红外电平转换板和四个红外探头，其中：四个红外探头并列设置于红外电平转换板的前方。

[0010] 所述的红外探头位于底盘下方，并与地面垂直。

[0011] 所述的无线通讯单元为ZigBee无线通讯单元。

[0012] 所述的伺服驱动单元包括驱动轮和相应的驱动器。

[0013] 所述的万向轮两侧的红外循迹传感器的间距大于导轨的宽度。

[0014] 所述的核心板上设置有CPU、通讯接口、电源转换器和IO接口。

[0015] 所述的工位标识包括：沿AGV车体行驶方向由下而上依次设置的起始标识线、缓冲标识线、路段标识带和三条并列设置的字符串码值带，其中：字符串码值带位于路段标识带左侧，起始标识线与缓冲标识线的线宽相同，路段标识带和字符串码值带的带宽相同。

[0016] 所述的字符串码值带和路段标识带的长度为设定单位长度的8倍。

[0017] 所述的字符串码值带和路段标识带的带宽与红外探头的间距相等。

[0018] 所述的四个红外探头依次与从左侧起的三条字符串码值带和一条路段标识带一一对应。

[0019] 本发明涉及一种基于上述系统的控制方法，通过在AGV车体行驶至工位标识处时，工位识别单元中接触起始标识线的红外探头将信号通过红外电平转换板传递给核心板进行处理，核心板对各红外探头保持低信号进行计时；核心板记录下各红外探头相对选定的基准红外探头接触缓冲标识线时的时间差并进行补正；核心板记录各红外探头依次经过缓冲标识线、路段标识带和字符串码值带时的信号变化与保持时间，进行译码，得到字符串量以及相应的工位信息，并显示在中央控制交互装置的人机交互界面上。

[0020] 所述的译码是指：将不同进制编码的字符串码值带和路段标识带的码值转换为同一进制，得到字符串量。

[0021] 技术效果

[0022] 与现有技术相比，本发明通过在AGV上设置并列的红外探头，以及设置于工作区相配合的工位标识，使AGV可以以低投入但高效地进行工位识别，将指代工位及路段信息的字符串量上传至中央控制交互装置以显示于人机交互界面上，上传过程不需转码及通讯协议，为人机交互、多机协作调度导航提供便利，便于管理员监控AGV的工作状况，完成运行任务分配，应对突发事件。

附图说明

[0023] 图1为基于AGV的工位识别系统示意图；

[0024] 图2为底盘模块示意图；

[0025] 图3为驱动模块示意图；

[0026] 图4为工位标识示意图；

[0027] 图5为人机交互界面示意图；

[0028] 图中：1为AGV车体，2为工作区，3为导轨，4为工位标识，5为中央控制交互装置，6为底盘，7为万向轮，8为无线通讯单元，9为右轮驱动器，10为载物平台，11为红外循迹传感器，12为红外探头，13为红外电平转换板，14为核心板，15为左轮驱动器，16为后驱动轮，17为伺服驱动单元，18为工位识别单元，19为字符串码值带，20为路段标识带，21为字符串量，22为起始标识线，23为缓冲标识线。

具体实施方式

[0029] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0030] 实施例1

[0031] 如图1所示，本实施例涉及一种基于AGV的工位识别系统，包括：AGV车体1、导轨3、工位标识4和中央控制交互装置5，其中：工位标识4设置于对应的工位上，AGV车体1在中央控制交互装置5的调度下沿导轨3在不同工作区2之间运行，读取工位标识4得到相应的字符串量21，将字符串量21传输至中央控制交互装置并显示相应工位的信息。

[0032] 所述的导轨3优选为黑色毛面带。

[0033] 所述的AGV车体1包括：核心板14、无线通讯单元8、伺服驱动单元17、万向轮7、底盘6、载物平台10、工位识别单元18和红外循迹传感器11，其中：万向轮7、核心板14和载物平台
10从前向后依次设置于底盘6中央，红外循迹传感器11分别设置于万向轮7的两侧，伺服驱动单元17分别设置于载物平台10的两侧；无线通讯单元8和工位识别单元18分别设置于核心板14的两侧，核心板14分别与伺服驱动单元17、工位识别单元18、无线通讯单元8和红外循迹传感器11相连。

[0034] 所述的工位识别单元18包括：红外电平转换板13和四个红外探头12，其中：四个红外探头12并列设置于红外电平转换板13的前方。

[0035] 所述的红外探头12位于底盘6下方，并与地面垂直。

[0036] 所述的无线通讯单元8为ZigBee无线通讯单元8。

[0037] 所述的伺服驱动单元17包括驱动轮16和相应的驱动器，左侧的驱动器为左轮驱动器15，右侧的驱动器为右轮驱动器9。

[0038] 所述的万向轮7两侧的红外循迹传感器11的间距大于导轨3的宽度。

[0039] 如图3所示，所述的核心板14上设置有CPU、通讯接口、电源转换器和IO接口。

[0040] 图4所示，所述的工位标识4包括：沿AGV车体1行驶方向由下而上依次设置的起始标识线22、缓冲标识线23、路段标识带20和三条并列设置的字符串码值带19，其中：字符串码值带19位于路段标识带20左侧，起始标识线22与缓冲标识线23的线宽s相同，路段标识带20和字符串码值带19的带宽w相同。

[0041] 所述的字符串码值带19和路段标识带20的长度为设定单位长度d的8倍。

[0042] 所述的字符串码值带19和路段标识带20的带宽w与红外探头12的间距相等。

[0043] 所述的四个红外探头12依次与从左侧起的三条字符串码值带19和一条路段标识带20一一对应。

[0044] 所述的工位标识4与导轨3为同种材料，并贴于导轨3左侧固定距离处。

[0045] 所述的核心板14由电源转换器实现电压转换与供电支撑。

[0046] 所述的工位标识4的中轴线与导轨3的中轴线的距离通过四个红外探头12的中轴线与AGV车体1的中轴线之间的距离确定。

[0047] 本实施例涉及一种基于上述系统的控制方法，具体包括以下步骤：

[0048] 步骤1、设AGV车体1匀速行驶，对AGV车体1在工厂区域内的行驶路线进行分段命名，在AGV车体1行驶至工位标识4处时，工位识别单元18中接触起始标识线22的红外探头12将信号通过红外电平转换板13传递给核心板14进行处理，核心板14进入工位识别预备模式，开始对位于起始标识线22上的各红外探头12保持低信号进行计时。

[0049] 所述的分段是指：以工位标识作为路段的起止点，在两个相邻的工作区面前设置工位标识，并在这两个工作区之间均匀设置三个工位标识，即两个相邻的工作区之间有四个路段。

[0050] 所述的命名是指：以起始工位简称与路段的逆时针序号对路段进行命名。

[0051] 所述的相邻两个AGV车体1之间至少间隔一个工作区。

[0052] 所述的信号在红外探头12未触及工位标识4时为高，触及工位标识4后，位于工位标识4的黑色区域上时为低，位于白色区域上时为高。

[0053] 步骤2、核心板14记录下各红外探头12相对选定的基准红外探头12接触缓冲标识线23时的时间差并进行补正。

[0054] 所述的补正是指：在一般情况下，四个并列的红外探头12与工位标识4成一定角度，核心板14记录下四个红外探头12穿过起始标识线22的时间及时间差，并进行补正，以消除AGV车体1运行方向未与工位标识4理想匹配带来的误差。

[0055] 所述的基准红外探头12为边缘处的红外探头12。

[0056] 所述的时间差从基准红外探头12起依次为：0、ΔT1、ΔT2和ΔT3。

[0057] 所述的红外探头12穿过起始标始带的时间记为T。

[0058] 步骤3、核心板14记录各红外探头12依次经过缓冲标识线23、路段标识带20和字符串码值带19时的信号变化与保持时间，得到精确的红外探头12进入码值区的时间节点，通过核心板14进行译码，得到字符串量21以及相应的工位信息，并显示在中央控制交互装置5的人机交互界面上。

[0059] 所述的译码是指：将不同进制编码的字符串码值带19和路段标识带20的码值转换为同一进制，得到字符串量21。

[0060] 所述的工位信息为AGV车体1所在工作区2或路段信息。

[0061] 所述的红外探头12经过缓冲标识线23的时间为T+ΔTi-ΔT3，ΔTi(i＝1,2,3)为第i个探头穿过起始标识线22的时间差。

[0062] 所述的字符串码值带19为五进制编码，从五进制00至44依次对应英文字母表字母量a～y。

[0063] 所述的路段标识带20为二进制编码，从二进制00至10依次对应两个工作区之间沿逆时针方向三个工位标识之后紧邻的路段。二进制11对应工作区起始工位之后紧邻的路段。

[0064] 所述的字符串码值带19和路段标识带20的长度均为8d，红外探头12扫过单位长度所需时间为固定间隔t。则以路段标识带20的下方4d长度为低位编码，以上方4d长度的字符串码值带19为高位编码，以基准红外探头12为例，完全经过缓冲标识线并进行补正后，检测到的信号依次为3t时长的低电平，1t时长的高电平，3t时长的低电平和1t时长的高电平，并依次对应2d长的黑色区域、白色区域、黑色区域和白色区域。黑色区域的长度对应其相应码值，白色区域计为0，因此得到的五进制码值为22。则其他红外探头12得到的码值依次为五进制02，五进制31和二进制10。

[0065] 本实施例中，字符串码值带19的十进制码值从基准红外探头12对应位置起依次为12、2和16。

[0066] 所述的路段标识带20的十进制码值从0～3依次对应第一个路段、第二个路段、第三个路段和工作区工位。

[0067] 由于在工作区对于AGV车体1的定位有更高的要求，采用码值3对应起止点可使工作区处的路段标识带20识别时为全黑条带，在AGV车体1驶过时有助于定位。

[0068] 综上，所述的字符串码值带19中的12指代m，2指代c，16指代q，路段标识带20的码值记为2，对应两个工作区之间的第二个路段，得到的字符串量21为mcq3，即识别的工位为以磨床区为路段起点的第三个工位标识之后的路段。

[0069] 所述的英文字母z为字符串码值带19的五进制编码的特殊字母，以黑白相间，即1d黑色区域，1d白色区域重复4次组成的条带确定。

[0070] 如图5所示，所述的人机交互界面包括：通讯参数配置面板、控制指令收发窗口、AGV启动面板、单台AGV状态显示面板和工厂各区域工作状态指示面板。

[0071] 所述的通讯参数配置面板包括：通讯口、波特率、数据位、校验位、停止位和流控制，可完成中央控制交互系统与每台AGV的通讯参数配置。

[0072] 所述的控制指令收发窗口包括接收窗口和发送窗口，其中：接收窗口可显示中央控制交互装置5接收到的串口信息，发送窗口用于管理员发送控制指令至相应AGV。

[0073] 所述的AGV启动面板由四个AGV的启动按钮组成，管理员可利用启动按钮控制相应AGV工作。

[0074] 所述的单台AGV状态显示面板包括：AGV切换按钮、六个路段指示灯和六个工作区指示灯，管理员可通过AGV切换按钮选择要查看的AGV状态，若AGV在某一路段，则对应路段指示灯会点亮，其余指示灯均为熄灭状态，若AGV在某一工作区2，则对应工作区指示灯会点亮，其余指示灯均为熄灭状态。

[0075] 所述的工厂各区域工作状态指示面板包括环形轨道、六个路段指示灯和六个工作区指示灯，当相应路段或工作区2有AGV在工作时则该路段或指示灯亮起，管理员可通过工厂各区域工作状态的指示灯点亮情况了解当前AGV的分布。

[0076] 所述的红外循迹传感器11检测万向轮7两侧的黑度，并将检测结果反馈至核心板14；核心板14根据检测结果判断循迹状况，并实时控制伺服驱动单元17进行双轮差速运动，同时经无线通讯单元8与各AGV自动组网通讯以转换控制模式。

[0077] 所述的中央控制交互装置5实现整个工作区2路径的划分，同时通过无线信号接收各个AGV车体1的字符串量21得到相应的AGV的运行位置、工作状况和工作时间，通过计算机处理显示在中央控制交互装置5的人机交互界面上，管理员可以根据显示的信息下发AGV控制指令，以实现对每台AGV的中央控制。

[0078] 本实施例可根据需要在导轨3的线路上添加工位或新的工位标识4，可在不修改AGV车体1内部控制程序和中央控制交互装置5中心程序的基础上实现工位的识别，显示准确，灵活性强。