一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法，包括AGV运输车、自引导控制器、无线通信模块和多旋翼无人机，对应的自引导方法包含多旋翼无人机状态切换，通过判断条件完成状态间的切换，所述多旋翼无人机的状态包括自动跟踪、主动探测、携带、充电四种状态，切换过程具体包括如下步骤：步骤S1：获取AGV运输车的环境信息并判断外界环境状态和自身运动状态；步骤S2：根据外界环境状态和自身运动状态，得出所述多旋翼无人机的理论状态，生成相应的状态切换指令；步骤S3：无线通信模块发送状态切换指令；步骤S4：多旋翼无人机接收并处理状态切换指令，进入相应的状态。与现有技术相比，本发明专利技术具有覆盖范围更广，安全性更高、可长时间运行等优点。

A UAV assisted AGV self guidance system and its method

【技术实现步骤摘要】
一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法
本专利技术涉及无人机辅助运输领域，尤其是涉及一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法。
技术介绍
AGV是一种能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，应用越来越广泛。为了确保AGV行驶安全性，设计AGV自引导系统及其方法至关重要。要实现预定的搬运计划、发挥无人搬运车的优势，关键取决于导向系统。电磁导向方式是最先开发的AGV导向方式，目前应用的范围最为广泛。但由于电磁导向方式的缺点，相继出现了光学导向方式、磁石导向方式、激光导向、标记追踪导向及图像传感器导向方式等。多种导向方式充分体现了无人搬运系统高柔性、高效率、高可靠性、低成本的发展特点，并正向智能化方向发展，使AGV技术达到新水平。现有AGV自引导系统及其方法基本都是基于AGV本身感知系统，这样的感知范围受限，难以寻得全局最优的路径。为了克服这一困难，本专利技术设计一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法，利用多旋翼无人机辅助AGV引导。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无人机辅助的AGV自引导系统及其方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种无人机辅助的AGV自引导系统，包括AGV运输车、自引导控制器、无线通信模块和多旋翼无人机，所述自引导控制器和无线通信模块位于AGV运输车上，所述自引导控制器通过CAN总线与AGV运输车的感知系统和控制系统相连接，实时获取AGV运输车当前状态，并通过无线通信模块与多旋翼无人机保持实时通信，发送无人机控制信号，接收无人机感知信息。所述自引导方法包含多旋翼无人机状态切换，通过判断条件完成状态间的切换，所述多旋翼无人机的状态包括自动跟踪、主动探测、携带、充电四种状态，切换过程具体包括如下步骤：步骤S1：自引导控制器获取AGV运输车感知系统的信息，判断AGV运输车的外界环境状态；自引导控制器获取AGV运输车控制系统的信息，判断AGV运输车的自身运动状态；步骤S2：根据AGV运输车的外界环境状态和自身运动状态，比对所述自引导方法的判断条件得出所述多旋翼无人机的理论状态，生成相应的状态切换指令；步骤S3：自引导控制器通过无线通信模块发送状态切换指令；步骤S4：多旋翼无人机通过无线通信模块接收并处理状态切换指令，进入相应的状态。所述自动跟踪状态是指多旋翼无人机自动跟踪在AGV运输车的后上方位置，监控AGV运输车的实际行驶路线，判断是否偏离目标行驶路线，当AGV运输车发生行驶偏离时，通过无线通信模块发送纠偏指令至自引导控制器。优选的，所述多旋翼无人机处于自动跟踪状态时，多旋翼无人机与AGV运输车的直线距离不超过50米。所述行驶偏离分为航向角偏离和行驶区域偏离，所述航向角偏离是指AGV运输车的航向角偏离可行驶区域中心线一定程度，所述行驶区域偏离是指AGV运输车的车身任意部分超出可行驶区域边界。优选的，所述纠偏指令的计算条件具体如下：其中，θr为可行驶区域的中心线与北极线方向的夹角，θa为AGV运输车的航向角，计算公式如下：其中，Δt为单位时间，d为单位时间内AGV运输车在北极线方向的行驶距离，v为AGV运输车的行驶车速；所述纠偏指令通过AGV运输车的转向角度θa-θr实现纠偏，该角度为正时，向左转向相应角度，该角度为负时，向右转向相应角度。所述主动探测状态是指多旋翼无人机主动探测AGV运输车的周边环境状态和可行驶区域，通过无线通信模块实时传输影像数据至自引导控制器。优选的，所述多旋翼无人机处于主动探测状态时，多旋翼无人机与AGV运输车的直线距离不超过200米。所述判断条件由AGV运输车的感知系统和控制系统确定，具体判定情况如下：情况1：当AGV运输车的外界环境状态为“未知”且自身运动状态为“停止”时，对应多旋翼无人机的理论状态为“主动探测”；情况2：当AGV运输车的外界环境状态为“未知”且自身运动状态为“运行”时，对应多旋翼无人机的理论状态为“自动跟踪”；情况3：当AGV运输车的外界环境状态为“已知”同时自身运动状态为“停止”且保持该状态持续时间大于等于3分钟时，对应多旋翼无人机的理论状态为“主动探测”；情况4：当AGV运输车的外界环境状态为“已知”且自身运动状态为“运行”时，对应多旋翼无人机的理论状态为“携带”；情况5：当多旋翼无人机的状态为“携带”且电量低于50％时，对应多旋翼无人机的理论状态为“充电”。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术在AGV运输车进入未知区域前或遭遇无法处理的突发情况时，可以利用多旋翼无人机进行高视角主动探测，覆盖AGV运输车周边更广泛的环境状态，从而可以更合理地制定运行路线。2.本专利技术利用多旋翼无人机进行自动跟踪，实时探测AGV运输车是否按路线行驶，从而实现轨迹纠偏，提高运行安全性。3.本专利技术中多旋翼无人机具有携带、充电功能，保证系统有效长时间运行。附图说明图1为本专利技术自引导系统的结构示意图；图2为本专利技术的流程示意图；图3为本专利技术无人机状态切换的判断条件示意图；图4为本专利技术多旋翼无人机的自动跟踪示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种无人机辅助的AGV自引导系统，包括AGV运输车、自引导控制器、无线通信模块和多旋翼无人机，自引导控制器和无线通信模块位于AGV运输车上，自引导控制器通过CAN总线与AGV运输车的感知系统和控制系统相连接，实时获取AGV运输车当前状态，并通过无线通信模块与多旋翼无人机保持实时通信，发送无人机控制信号，接收无人机感知信息。多旋翼无人机是一款高可靠性、高扩展性的六旋翼工业无人机，采用全碳纤机身，搭载高精度差分定位模块、可见光云台相机、广播喇叭及无线通信模块，采用机臂伞状折叠设计，方便AGV运输车的携带和快速展开，高精度差分定位模块支持北斗/GPS/GLONASS三模卫星定位和支持RTK高精度定位。如图2所示，自引导方法包含多旋翼无人机状态切换，通过判断条件完成状态间的切换，多旋翼无人机的状态包括自动跟踪、主动探测、携带、充电四种状态，切换过程具体包括如下步骤：步骤S1：自引导控制器获取AGV运输车感知系统的信息，判断AGV运输车的外界环境状态；自引导控制器获取AGV运输车控制系统的信息，判断AGV运输车的自身运动状态；步骤S2：根据AGV运输车的外界环境状态和自身运动状态，比对自引导方法的判断条件得出多旋翼无人机的理论状态，生成相应的状态切换指令；步骤S3：自引导控制器通过无线通信模块发送状态切换指令；步骤S4：多旋翼无人机通过无线通信模块接收并处理状态切换指令，进入相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机辅助的AGV自引导系统，其特征在于，包括AGV运输车、自引导控制器、无线通信模块和多旋翼无人机，所述自引导控制器和无线通信模块位于AGV运输车上，所述自引导控制器通过CAN总线与AGV运输车的感知系统和控制系统相连接，实时获取AGV运输车当前状态，并通过无线通信模块与多旋翼无人机保持实时通信，发送无人机控制信号，接收无人机感知信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机辅助的AGV自引导系统，其特征在于，包括AGV运输车、自引导控制器、无线通信模块和多旋翼无人机，所述自引导控制器和无线通信模块位于AGV运输车上，所述自引导控制器通过CAN总线与AGV运输车的感知系统和控制系统相连接，实时获取AGV运输车当前状态，并通过无线通信模块与多旋翼无人机保持实时通信，发送无人机控制信号，接收无人机感知信息。


2.一种如权利要求1所述的一种无人机辅助的AGV自引导系统的自引导方法，其特征在于，所述自引导方法包含多旋翼无人机状态切换，通过判断条件完成状态间的切换，所述多旋翼无人机的状态包括自动跟踪、主动探测、携带、充电四种状态，切换过程具体包括如下步骤：
步骤S1：自引导控制器获取AGV运输车感知系统的信息，判断AGV运输车的外界环境状态；自引导控制器获取AGV运输车控制系统的信息，判断AGV运输车的自身运动状态；
步骤S2：根据AGV运输车的外界环境状态和自身运动状态，比对所述自引导方法的判断条件得出所述多旋翼无人机的理论状态，生成相应的状态切换指令；
步骤S3：自引导控制器通过无线通信模块发送状态切换指令；
步骤S4：多旋翼无人机通过无线通信模块接收并处理状态切换指令，进入相应的状态。


3.根据权利要求2所述的自引导方法，其特征在于，所述自动跟踪状态是指多旋翼无人机自动跟踪在AGV运输车的后上方位置，监控AGV运输车的实际行驶路线，判断是否偏离目标行驶路线，当AGV运输车发生行驶偏离时，通过无线通信模块发送纠偏指令至自引导控制器。


4.根据权利要求3所述的自引导方法，其特征在于，所述多旋翼无人机处于自动跟踪状态时，多旋翼无人机与AGV运输车的直线距离不超过50米。


5.根据权利要求3所述的自引导方法，其特征在于，所述行驶偏离分为航向角偏离和行驶区域偏离，所述航向角偏离是指AGV运输车的航向角偏离可行驶区域中心线一定程...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，何斌，朱忠攀，王志鹏，周艳敏，沈润杰，徐寿林，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31