激光制導地圖構建的agv搬運機器人導航方法和裝置的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人導航技術，特別是涉及一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法和裝置。
【【背景技術】】
[0002]隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，搬運機器人(簡稱AGV，Automated Guided Vehicle)廣泛運用于工業(yè)、軍事、交通運輸、電子等領域。搬運機器人，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。
[0003]搬運機器人以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設備相比，搬運機器人的活動區(qū)域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產。
[0004]目前能夠用于搬運機器人的導航/導引技術主要有以下幾種:直接坐標、電磁導弓丨、光學導引、全球定位系統(tǒng)導航、慣性導航、反射式激光導航。D直接坐標方式用定位塊將的行駛區(qū)域分成若干坐標小區(qū)域，通過對小區(qū)域的計數(shù)實現(xiàn)導引。2)電磁導引是在搬運機器人的行駛路徑上埋設金屬線，并在金屬線加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現(xiàn)搬運機器人的導引。3)磁帶導航是在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線，通過磁感應信號實現(xiàn)導引。4)慣性導航是在搬運機器人上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，搬運機器人可通過對陀螺儀偏差信號(角速率)的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和航向，從而實現(xiàn)導引。5)全球定位系統(tǒng)導航是通過衛(wèi)星對非固定路面系統(tǒng)中的控制對象進行跟蹤和制導。6)反射式激光導引是在搬運機器人行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，搬運機器人通過激光掃描器發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當前的位置和航向，并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)搬運機器人的導引。
[0005]現(xiàn)有的搬運機器人導航方式都或多或少存在缺陷和不足:
[0006]I)直接坐標導航方式地面測量安裝復雜，工作量大，導引精度和定位精度較低，且無法滿足復雜路徑的要求。
[0007]2)電磁導航路徑難以更改擴展，對復雜路徑的局限性大。
[0008]3)磁帶導航方式易受環(huán)路周圍金屬物質的干擾，磁帶易受機械損傷，導引的可靠性受外界影響較大。
[0009]4)慣性導航方式制造成本較高，導引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及其后續(xù)信號處理密切相關。
[0010]5)全球定位系統(tǒng)導航方式精度取決于衛(wèi)星在空中的固定精度和數(shù)量，以及控制對象周圍環(huán)境等因素。高精度的導航系統(tǒng)的制造成本昂貴。
[0011]相比較而言，反射式激光導航定位精確，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境，是目前國外許多生產廠家優(yōu)先采用的先進導引方式。
[0012]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)反射式激光導航需要在搬運機器人行駛路徑周圍預先垂直設置好一系列反光板，達到定位和定向的目的，因此成本高。另外，反射式激光導航需要安裝反光板，對搬運機器人運行的周邊環(huán)境有破壞，降低了搬運機器人的應用范圍(在電信、化工等行業(yè)中，搬運機器人的安裝不得破壞周邊環(huán)境)。反射式激光導航定位和定向精度與安裝反光板的數(shù)量有關，從節(jié)約成本的角度考慮，一般都選擇盡可能少的安裝反光板。由于障礙物(包括環(huán)境視覺死角)的影響，搬運機器人的運動路線受限。
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【發(fā)明內容】
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[0013]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術的問題，提供一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法。
[0014]一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法，包括步驟:
[0015]SlOl:獲取作業(yè)區(qū)域的拓撲地圖、幾何地圖以及搬運機器人的目標終點；
[0016]S102:獲取由激光測距儀和里程計測量的搬運機器人的定位信息，其中所述定位信息包括搬運機器人的位置坐標和自定位位姿；
[0017]S103:依據(jù)所述定位信息、目標終點和所述拓撲地圖生成全局規(guī)劃路徑；
[0018]S104:根據(jù)所述定位信息獲取與所述搬運機器人的位置坐標關聯(lián)的柵格地圖，并依據(jù)所述全局規(guī)劃路徑生成用于指示搬運機器人運動的指令。
[0019]相應地，本發(fā)明還提供一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航裝置，包括:
[0020]第一獲取模塊，用于獲取作業(yè)區(qū)域的拓撲地圖、幾何地圖以及搬運機器人的目標辣占.z、 V，
[0021]第二獲取模塊，用于獲取由激光測距儀和里程計測量的搬運機器人的定位信息，其中所述定位信息包括搬運機器人的位置坐標和自定位位姿；
[0022]路徑規(guī)劃模塊，用于依據(jù)所述定位信息和所述拓撲地圖生成全局規(guī)劃路徑；
[0023]控制模塊，用于根據(jù)所述定位信息獲取與所述搬運機器人的位置坐標關聯(lián)的柵格地圖，并依據(jù)所述全局規(guī)劃路徑生成用于指示搬運機器人運動的指令。
[0024]本發(fā)明首先利用拓撲地圖或幾何地圖生成全局規(guī)劃路徑，并在搬運機器人運動的過程中，通過激光測距儀和里程計獲取搬運機器人的定位信息，然后根據(jù)所述定位信息搜尋對應的柵格地圖。最后結合柵格地圖和全局規(guī)劃路徑，生成用于指示搬運機器人運動的指令。本發(fā)明只需通過激光測距儀和里程計獲取搬運機器人的定位信息即可實現(xiàn)對搬運機器人的實時導航，無需再搬運機器人的作業(yè)區(qū)域加裝其他任何的導航引導材料或結構，在保證搬運機器人導航精度的情況下節(jié)約了搬運機器人的導航成本。一方面，避免了對搬運機器人作業(yè)區(qū)域的環(huán)境破壞，另一方面大大加強了搬運機器人的應用范圍。
【【附圖說明】】
[0025]圖1為本發(fā)明一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法一個實施例的流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航裝置一個實施例的結構框圖?！尽揪唧w實施方式】】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0028]請參閱圖1，其是本發(fā)明一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法一個實施例的流程圖。
[0029]一種激光制導地圖構建的搬運機器人導航方法，包括步驟:
[0030]SlOl:獲取作業(yè)區(qū)域的拓撲地圖、幾何地圖以及搬運機器人的目標終點；
[0031]所述拓撲地圖包括作業(yè)區(qū)域障礙物、可運行道路等環(huán)境的拓撲關系。當獲取了搬運機器人的起點和目標終點時，即可生成一個用拓撲連接形式展現(xiàn)的全局規(guī)劃路徑。
[0032]所述幾何地圖包括通過幾何圖形表示作業(yè)區(qū)域障礙物、可運行道路等環(huán)境的地圖。
[0033]S102:獲取由激光測距儀和里程計測量的搬運機器人的定位信息；
[0034]接收獲取由激光測距儀和里程計測量的搬運機器人的定位信息。當激光測距儀能夠準確測量搬運機器人的定位信息時，則取激光測距儀所測量的信息作為搬運機器人的定位信息。否則，取里程計的估算值作為搬運機器人的定位信息。其中所述定位信息包括搬運機器人的位置坐標和自定位位姿；所述自定位位姿包括搬運機器人當前所指向的方向。
[0035]S103:依據(jù)所述定位信息、目標終點和所述拓撲地圖生成全局規(guī)劃路徑；
[0036]根據(jù)步驟S102獲得的定位信息、步驟SlOl獲得的搬運機器人的目標重點，結合所述拓撲地圖，通過預設算法，生成全局規(guī)劃路徑。其中，所述預設算法可以是啟發(fā)式搜索算法、最短路徑規(guī)劃法或者其他算法。
[0037]S104:根據(jù)所述定位信息獲取與所述搬運機器人的位置坐標關聯(lián)的柵格地圖，并依據(jù)所述全局規(guī)劃路徑生成用于指示搬運機器人運動的指令。
[0038]根據(jù)所述定位信息獲取與所述定位信息相匹配的幾何地圖，將所述幾何地圖柵格化，生成柵格地圖，結合全局規(guī)劃路徑，生成搬運機器人在改點的用于指示搬運機器人運動的指令。在搬運機器人運動的過程當中，重復執(zhí)行步驟