一种用于AGV小车的短时精确定位的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于AGV小车的定位技术领域，并公开了一种能用于AGV小车的短时精确定位装置，包括安装在AGV小车车架上的左前轮驱动计数装置、左侧转向驱动计数装置、右前轮驱动计数装置、右侧转向驱动计数装置和地磁方向传感器，左前轮驱动计数装置包括左前轮驱动电机和左前轮编码器；左侧转向驱动计数装置包括左侧转向电机、左侧转向器和左侧转向编码器；右前轮驱动计数装置包括右前轮驱动电机和右前轮编码器；右侧转向驱动计数装置包括右侧转向电机、右侧转向器和右侧转向编码器。本实用新型专利技术通过对AGV小车上布置多个旋转编码器和一个地磁方向传感器，并将这些传感器的数据进行融合计算，最终计算出AGV小车在短时段内的精确位移信息。

【技术实现步骤摘要】
一种用于AGV小车的短时精确定位的装置
本技术属于AGV小车的定位
，更具体地，涉及一种用于AGV小车的精确定位装置。
技术介绍
AGV(AutomatedGuidedVehicle)小车是现代化工厂、柔性制造车间、智能化物流、无人仓储库及分拣中心的核心设备。AGV小车的导航方式一般有布置信标的直接坐标引导方式、在路径上布置金属线的电磁引导方式、在路径上布置磁带的磁带引导方式、在路径上布置色带的光学引导方式和激光雷达(或视觉)SLAM算法构建实时地图的导航方式等。前4种AGV小车的导航都属于路径事前规划的信标预置类引导方式，该方式存在着改变和扩充路径复杂、信标铺设困难、信标维护成本高等问题。激光雷达(或视觉)SLAM算法构建地图和进行导航定位的方式越来越成为AGV小车的主流导航方式。SLAM算法构建实时地图和定位是通过对多传感器的数据进行融合计算的结果，建图时需要精确得到AGV小车在短时段(一般在1s至3s)运动的相对位移量。现在常用的短时精确定位的装置有里程计、陀螺仪和IMU等。上述短时精确定位的装置及方法在某些方面还是存在着某些不足，如陀螺仪和IMU存在着装置设备昂贵、易受外界干扰(如在测量过程中有较大的温度和振动)的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种用于AGV小车短时精确定位的装置，主要通过在AGV小车车架上布置多个旋转编码器和一个地磁方向传感器，并将这些传感器的数据进行融合计算，最终计算出AGV小车在短时段内的精确位移信息。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种能用于AGV小车的短时精确定位装置，其特征在于，包括安装在AGV小车车架上的左前轮驱动计数装置、左侧转向驱动计数装置、右前轮驱动计数装置、右侧转向驱动计数装置和地磁方向传感器，其中，所述左前轮驱动计数装置包括左前轮驱动电机和左前轮编码器，所述左前轮驱动电机与左前轮固定连接，所述左前轮编码器安装在所述左前轮驱动电机的电机轴上；所述左侧转向驱动计数装置包括左侧转向电机、左侧转向器和左侧转向编码器，所述左侧转动电机与所述左侧转向器连接，所述左侧转向编码器安装在所述左侧转向器上；所述右前轮驱动计数装置包括右前轮驱动电机和右前轮编码器，所述右前轮驱动电机与右前轮固定连接，所述右前轮编码器安装在所述右前轮驱动电机的电机轴上；所述右侧转向驱动计数装置包括右侧转向电机、右侧转向器和右侧转向编码器，所述右侧转动电机与所述右侧转向器连接，所述右侧转向编码器安装在所述右侧转向器上；所述的地磁方向传感器固定在AGV小车车架的几何中心处。优选地，所述左前轮驱动电机与左前轮通过联轴器固定连接。优选地，所述右前轮驱动电机与右前轮通过联轴器固定连接。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本技术通过在AGV小车特定结构上安装多个旋转编码器和一个地磁传感器，能够在短时间内精确并稳定地计算出小车的相对位移量。本技术的实施方案相较于陀螺仪和IMU方案，成本能够大大地降低，且计算精度不受外界环境影响。本技术的实施方案相较于里程计方案，里程计方案仅能粗略提供AGV小车在短时段内运动的路程，不能准确地提供方向和位置信息。附图说明图1为本技术的一种用于AGV小车的精确定位装置的结构示意图；图2为本技术的一种用于AGV小车的短时精确定位方法中AGV小车直线运动的计算方法示意图；图3为本技术的AGV小车转向运动的原理示意图；图4为本技术的一种用于AGV小车的短时精确定位方法中AGV小车转向运动的计算方法示意图；图5为本技术的一种用于AGV小车的短时精确定位装置和方法的一种具体实施例的示例图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参见图1，一种能用于AGV小车的短时精确定位装置，包括安装在AGV小车车架4上的左前轮驱动计数装置2、左侧转向驱动计数装置3、右前轮驱动计数装置6、右侧转向驱动计数装置5和地磁方向传感器8，其中，所述左前轮驱动计数装置2包括左前轮驱动电机和左前轮编码器，所述左前轮驱动电机与左前轮1通过联轴器固定连接，所述左前轮编码器安装在所述左前轮驱动电机的电机轴上，以用于获得所述左前轮1累积的转动角度；所述左侧转向驱动计数装置3包括左侧转向电机、左侧转向器和左侧转向编码器，所述左侧转动电机与所述左侧转向器连接，以用于让左侧转向器带动AGV小车车架4转向，所述左侧转向编码器安装在所述左侧转向器上，以用于获得所述左侧转向器转动的角度，进而获得左前轮1转动的角度；所述右前轮驱动计数装置6包括右前轮驱动电机和右前轮编码器，所述右前轮驱动电机与右前轮7通过联轴器固定连接，所述右前轮编码器安装在所述右前轮驱动电机的电机轴上，以用于获得所述右前轮7累积的转动角度；所述右侧转向驱动计数装置5包括右侧转向电机、右侧转向器和右侧转向编码器，所述右侧转动电机与所述右侧转向器连接，以用于让右侧转向器带动AGV小车车架4转向，所述右侧转向编码器安装在所述右侧转向器上，以用于获得所述右侧转向器转动的角度，进而获得右前轮7转动的角度；所述的地磁方向传感器8固定在AGV小车车架4的几何中心处，以用于测量小车车身朝向。AGV小车的右后轮9和左后轮10做跟随运动。AGV小车运动分为直线运动和转向运动，短时精确定位的计算方法也分为直线运动计算方法和转向运动计算方法。AGV小车短时精确定位的直线运动计算方法，参见图2，A点为小车起始点，B点为小车直线运动结束点，A点看做坐标系的原点，由地磁方向传感器测量车身初始朝向，得到AGV小车车身与X轴正向的夹角θ0，根据左前轮编码器记录的左前轮转动累积角度α1(单位换算成弧度)，得到AGV小车直线运动行驶的路程为S＝α1×r，式中r为AGV小车车轮半径，B点的坐标为(S×sin(θ0)，S×cos(θ0))，其中，X轴正方向是地平面的正东向，Y轴正方向是地平面的正北向,X轴和Y轴构成的坐标系是整个AGV小车运动过程中的绝对位置坐标系。AGV小车转向运动的原理，参见图3，为了实现AGV小车车轮在转向过程中不打滑，需要左右两个前轮具有特定的转向角η1和η2，此时左前轮、右前轮和后轮三者圆心的法线会交会在同一点上(即图3的O点)，根据左侧转向编码器测量到的左侧转向器转动角度η1和右侧转向编码器测量到的右侧转向器转动角度η2,可以得到转弯圆心O相对AGV小车车架几何中心G点的相对位置的坐标值为AGV小车几何中心的转弯半径为AGV小车短时精确定位的转向运动计算方法，参见图4，A点为小车起始点，B点为小车转向运动结束点，O点为小车转向圆心，A点看做坐标系的原点，由地磁方向传感器测量车身初始朝向，得到AGV小车车身与X轴正向的夹角θ0。根据左前轮编码器记录的左前轮转动累积角度α1(单位换算成弧度)，得到左轮绕圆心O做圆周运动行驶的弧长为α1×r，式中r为AGV小车车轮半径。因此左轮绕圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能用于AGV小车的短时精确定位装置，其特征在于，包括安装在AGV小车车架上的左前轮驱动计数装置、左侧转向驱动计数装置、右前轮驱动计数装置、右侧转向驱动计数装置和地磁方向传感器，其中，所述左前轮驱动计数装置包括左前轮驱动电机和左前轮编码器，所述左前轮驱动电机与左前轮固定连接，所述左前轮编码器安装在所述左前轮驱动电机的电机轴上；所述左侧转向驱动计数装置包括左侧转向电机、左侧转向器和左侧转向编码器，所述左侧转动电机与所述左侧转向器连接，所述左侧转向编码器安装在所述左侧转向器上；所述右前轮驱动计数装置包括右前轮驱动电机和右前轮编码器，所述右前轮驱动电机与右前轮固定连接，所述右前轮编码器安装在所述右前轮驱动电机的电机轴上；所述右侧转向驱动计数装置包括右侧转向电机、右侧转向器和右侧转向编码器，所述右侧转动电机与所述右侧转向器连接，所述右侧转向编码器安装在所述右侧转向器上；所述的地磁方向传感器固定在AGV小车车架的几何中心处。

【技术特征摘要】
1.一种能用于AGV小车的短时精确定位装置，其特征在于，包括安装在AGV小车车架上的左前轮驱动计数装置、左侧转向驱动计数装置、右前轮驱动计数装置、右侧转向驱动计数装置和地磁方向传感器，其中，所述左前轮驱动计数装置包括左前轮驱动电机和左前轮编码器，所述左前轮驱动电机与左前轮固定连接，所述左前轮编码器安装在所述左前轮驱动电机的电机轴上；所述左侧转向驱动计数装置包括左侧转向电机、左侧转向器和左侧转向编码器，所述左侧转动电机与所述左侧转向器连接，所述左侧转向编码器安装在所述左侧转向器上；所述右前轮驱动计数装置包括右前轮驱动电机和右前轮编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文军，刘秀峰，黄禹，刘超，李根，章小龙，王辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42