融合多种定位传感器数据的AGV定位方法技术

技术编号:15227017 阅读:199 留言:0更新日期:2017-04-27 09:39
本发明专利技术涉及一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法,属于导航与控制技术领域。本发明专利技术提出的定位方法,融合了激光传感器加反光条、相机识别码带、电机编码器反馈值三种传感器的数据实现AGV的定位。AGV在自主导航过程中,通过设置优先级的方式综合利用三种传感器的优点进行定位,最终形成了一种数据稳定,精度高的定位方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航与控制
,具体涉及一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法。
技术介绍
AGV自主导航过程中,定位是核心问题。特别是在精确对接领域,单个定位传感器通常会因为数据不稳定、精度低或者具有累计误差等因素影响,而不能满足自主导航与对接要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是:如何一种数据稳定性好、精确度高,能满足精确对接的AGV定位方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法,包括以下步骤:S1、将相机传感器2和激光传感器5安装在AGV本体4上,将相机传感器2中心坐标作为AGV的位置坐标,所述AGV本体4由电机3驱动麦克纳姆轮1转动,实现AGV的全向移动;S2、在AGV使用现场安装多个反光条6,并且使得所有反光条6的安装高度与激光传感器5高度一致;在激光传感器5使用前,先建立现场坐标系;激光传感器5进入定位模式,若检测到3个或以上反光条6,则再检测激光传感器5与各个反光条6之间的连线距离7,并检测3个或以上反光条6的坐标,保存在激光传感器5内部,然后根据各连线距离7、各反光条6的坐标推算出激光传感器5在现场坐标系下的坐标(xl,yl)和航向θl,然后根据激光传感器5中心到相机传感器2之间的距离将激光传感器5的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S3、在AGV使用现场粘贴经过标定好的码带8,粘贴后码带8的坐标(xm,ym)和角度θm与AGV在现场坐标系下的坐标(x,y)和航向θ一一对应;使AGV行驶到码带8上方,若能够使相机传感器2拍摄区域内包含码带8,则得到码带8在相机传感器坐标系下的坐标(xm,ym)和角度θm,根据相机传感器坐标系与现场坐标系的对应关系推算AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S4、根据电机3自带的电机编码器的反馈值推算出AGV的移动量,再将AGV的移动量转化为现场坐标系下AGV的坐标增量;AGV在启动状态下,若相机传感器2拍摄到码带8,则以码带8数据作为定位数据;如果没有拍摄到码带8,则以激光传感器5的数据作为定位数据;一旦激光传感器5出现遮挡或者数据无效,则使用电机编码器的反馈值作为定位数据。优选地,步骤S2中,按照公式(1)将激光传感器5的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ:式(1)中,l是激光传感器5中心到相机传感器2之间的距离。优选地,步骤S4中,所述电机3自带的电机编码器的反馈值反应了麦克纳姆轮1的转动量(1/nε)(Δω1,Δω2,Δω3,Δω4)T,通过公式(2)推算出AGV的移动量:式(2)中,(Δx,Δy,Δθ)T是AGV的移动量,(Δω1,Δω2,Δω3,Δω4)T是电机3转动量,R是麦克纳姆轮1的半径,α是麦克纳姆轮1辊子轴线与麦克纳姆轮1轮毂轴线的夹角,n是电机3的减速器减速比,ε电机3的转动系数,l0=l1+Lcotα,l1是左右麦克纳姆轮间距的一半,L是前后麦克纳姆轮间距的一半;再按照公式(3)将AGV移动量转化为现场坐标系下的AGV的坐标增量:优选地,步骤S2、S3、S4的执行顺序可以为任意其他的顺序组合。(三)有益效果本专利技术在AGV使用现场布置多个反光条用于激光定位,在导航的关键位置和精确对接处粘贴相机识别的码带;根据各个传感器数据的特点通过设置优先级的方法处理3种定位数据,相机识别码带的优先级最高,激光导航优先级次之,电机编码器反馈值方法优先级最低。相机识别不到码带,则使用激光传感器数据,上述两种方法均定位失效,则使用电机编码器反馈值作为AGV定位数据。能够实现高精度的AGV对接定位,且能够实现在AGV在自主导航中的数据稳定。附图说明图1为本专利技术实施例中传感器安装示意图,a为侧视图,b为仰视图;图2为本专利技术实施例中激光使用示意图;图3为本专利技术实施例中相机识别码带示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示,本专利技术实施例提供了一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法,包括以下步骤:S1、将相机传感器2和激光传感器5安装在AGV本体4上,将相机传感器2中心坐标作为AGV的位置坐标,所述AGV本体4由电机3驱动麦克纳姆轮1转动,实现AGV的全向移动;S2、如图2所示,在AGV使用现场安装多个反光条6,并且使得所有反光条6的安装高度与激光传感器5高度一致,便于激光传感器5检测反光条6;在激光传感器5使用前,先建立现场坐标系(AGV使用现场的坐标系);激光传感器5进入定位模式,若检测到3个或以上反光条6,则再检测激光传感器5与各个反光条6之间的连线距离7,并检测3个或以上反光条6的坐标,保存在激光传感器5内部,然后根据各连线距离7、各反光条6的坐标推算出激光传感器5在现场坐标系下的坐标(xl,yl)和航向θl(θl为相机传感器2、激光传感器5之间的连线与现场坐标系的x轴之间的夹角),然后根据激光传感器5中心到相机传感器2之间的距离将激光传感器5的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;其中,按照公式(1)将激光传感器5的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ:式(1)中,l是激光传感器5中心到相机传感器2之间的距离。步骤S2、S3、S4的执行顺序可以为任意其他的顺序组合。S3、图3是相机传感器识别码带示意图,在AGV使用现场粘贴经过标定好的码带8,粘贴后码带8的坐标(xm,ym)和角度θm与AGV在现场坐标系下的坐标(x,y)和航向θ一一对应;使AGV行驶到码带8上方,若能够使相机传感器2拍摄区域内包含码带8,则得到码带8在相机传感器2坐标系下的坐标(xm,ym)和角度θm,精度可以达到±0.1mm和±0.1°,根据相机传感器2坐标系与现场坐标系的对应关系推算AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S4、根据电机3自带的电机编码器的反馈值推算出AGV的移动量,再将AGV的移动量转化为现场坐标系下AGV的坐标增量;所述电机3自带的电机编码器的反馈值反应了麦克纳姆轮1的转动量(1/nε)(Δω1,Δω2,Δω3,Δω4)T,通过公式(2)推算出AGV的移动量:式(2)中,(Δx,Δy,Δθ)T是AGV的移动量,(Δω1,Δω2,Δω3,Δω4)T是电机3转动量,R是麦克纳姆轮1的半径,α是麦克纳姆轮1辊子轴线与麦克纳姆轮1轮毂轴线的夹角,n是电机3的减速器减速比,ε电机3的转动系数,l0=l1+Lcotα,l1是左右麦克纳姆轮间距的一半,L是前后麦克纳姆轮间距的一半;再按照公式(3)将AGV移动量转化为现场坐标系下的AGV的坐标增量:上述的三种定位步骤中,激光传感器5的定位数据具有全局性,但精度较低,受遮挡会丢失数据;相机传感器2精度高,但是拍摄区域小;电机编码器定位数据稳定、精度高,但具有累计误差。本专利技术在AGV自主导航过程中,通过设置优先级的方法处理3种定位数据,视觉识别码带的优先级最高,激光导航优先级次之,电机编码器反馈值方法优先级最低。AGV使用现场布置了多个反光条,并且在关键位置和精确对接位置粘贴标定过的位置码带。AGV在启动状态下,若相机传感器2拍摄到码带8,则以码带8数据作为定位数据;如果没有拍摄到码带8,则以激光传感器5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将相机传感器(2)和激光传感器(5)安装在AGV本体(4)上,将相机传感器(2)中心坐标作为AGV的位置坐标,所述AGV本体(4)由电机(3)驱动麦克纳姆轮(1)转动,实现AGV的全向移动;S2、在AGV使用现场安装多个反光条(6),并且使得所有反光条(6)的安装高度与激光传感器(5)高度一致;在激光传感器(5)使用前,先建立现场坐标系;激光传感器(5)进入定位模式,若检测到3个或以上反光条(6),则再检测激光传感器(5)与各个反光条(6)之间的连线距离(7),并检测3个或以上反光条(6)的坐标,保存在激光传感器(5)内部,然后根据各连线距离(7)、各反光条(6)的坐标推算出激光传感器(5)在现场坐标系下的坐标(xl,yl)和航向θl,然后根据激光传感器(5)中心到相机传感器(2)之间的距离将激光传感器(5)的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S3、在AGV使用现场粘贴经过标定好的码带(8),粘贴后码带(8)的坐标(xm,ym)和角度θm与AGV在现场坐标系下的坐标(x,y)和航向θ一一对应;使AGV行驶到码带(8)上方,若能够使相机传感器(2)拍摄区域内包含码带(8),则得到码带(8)在相机传感器坐标系下的坐标(xm,ym)和角度θm,根据相机传感器坐标系与现场坐标系的对应关系推算AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S4、根据电机(3)自带的电机编码器的反馈值推算出AGV的移动量,再将AGV的移动量转化为现场坐标系下AGV的坐标增量;AGV在启动状态下,若相机传感器(2)拍摄到码带(8),则以码带(8)数据作为定位数据;如果没有拍摄到码带(8),则以激光传感器(5)的数据作为定位数据;一旦激光传感器(5)出现遮挡或者数据无效,则使用电机编码器的反馈值作为定位数据。...

【技术特征摘要】
1.一种融合多种定位传感器数据的AGV定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将相机传感器(2)和激光传感器(5)安装在AGV本体(4)上,将相机传感器(2)中心坐标作为AGV的位置坐标,所述AGV本体(4)由电机(3)驱动麦克纳姆轮(1)转动,实现AGV的全向移动;S2、在AGV使用现场安装多个反光条(6),并且使得所有反光条(6)的安装高度与激光传感器(5)高度一致;在激光传感器(5)使用前,先建立现场坐标系;激光传感器(5)进入定位模式,若检测到3个或以上反光条(6),则再检测激光传感器(5)与各个反光条(6)之间的连线距离(7),并检测3个或以上反光条(6)的坐标,保存在激光传感器(5)内部,然后根据各连线距离(7)、各反光条(6)的坐标推算出激光传感器(5)在现场坐标系下的坐标(xl,yl)和航向θl,然后根据激光传感器(5)中心到相机传感器(2)之间的距离将激光传感器(5)的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S3、在AGV使用现场粘贴经过标定好的码带(8),粘贴后码带(8)的坐标(xm,ym)和角度θm与AGV在现场坐标系下的坐标(x,y)和航向θ一一对应;使AGV行驶到码带(8)上方,若能够使相机传感器(2)拍摄区域内包含码带(8),则得到码带(8)在相机传感器坐标系下的坐标(xm,ym)和角度θm,根据相机传感器坐标系与现场坐标系的对应关系推算AGV的位置坐标(x,y)和航向θ;S4、根据电机(3)自带的电机编码器的反馈值推算出AGV的移动量,再将AGV的移动量转化为现场坐标系下AGV的坐标增量;AGV在启动状态下,若相机传感器(2)拍摄到码带(8),则以码带(8)数据作为定位数据;如果没有拍摄到码带(8),则以激光传感器(5)的数据作为定位数据;一旦激光传感器(5)出现遮挡或者数据无效,则使用电机编码器的反馈值作为定位数据。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,按照公式(1)将激光传感器(5)的坐标转化为AGV的位置坐标(x,y...

【专利技术属性】
技术研发人员:李波段三军李远桥王韡宋策
申请(专利权)人:北京特种机械研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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