控制自动导引车的模块化控制系统及方法技术方案

控制AGV的模块化控制系统包括接口、处理器及存储器。接口接收AGV管理系统的命令信号及多个传感器的传感器信号。存储器存储周边地图及由处理器执行的多个程序。多个程序包括：任务调度模块，接收命令信号并产生对应命令信号的使能信号；传感器融合模块，接收传感器信号与使能信号，以根据使能信号处理传感器信号并产生组织化传感器数据；建图模块，根据使能信号处理组织化传感器数据及周边地图以产生更新的周边地图，并将其存储到存储器中；以及定位模块，根据使能信号处理组织化传感器数据及更新的周边地图以产生定位位置及位姿信号。及更新的周边地图以产生定位位置及位姿信号。及更新的周边地图以产生定位位置及位姿信号。

【技术实现步骤摘要】
控制自动导引车的模块化控制系统及方法


[0001]本公开涉及一种模块化控制系统，特别涉及一种控制自动导引车(automated guided vehicle，简称AGV)的模块化控制系统及方法。

技术介绍

[0002]近几年，AGV在工厂/仓库自动化领域中扮演了重要角色，且其技术的进步已经提高了AGV的自主性，几乎不需要人工干预即可完成AGV的功能任务。成熟的传感及感知技术促成在复杂环境中的导航，而智能控制算法使得AGV可执行更复杂的任务或功能任务。
[0003]然而，AGV已被设计来处理各种功能任务，例如建图、定位、导航、自动建图、对接及安全操作，这些任务在尺寸、重量、功率、机动性、最大有效载荷、有效载荷类型、及导航类型方面需要高度变异。因此，AGV需要高度客制化才能用于不同的应用，且需要专业输入才能根据所需任务复杂性、环境难度及人的独立性来定制AGV解决方案，而所需解决的技术问题便是快速适配AGV解决方案以用于不同的应用。
[0004]请参阅图1。图1显示美国专利US 9,476,730 B2中AGV的系统架构。虽然有用于AGV控制的通用架构，但由于使用的传感与计算硬件、软件及演算法不同，因此需要在不同应用中进行大量定制。此外，传统架构难以通过引入新的硬件、软件或演算法进行升级，且完整的开发生命周期需要重复进行严格的测试。相比之下，优选且建议的方案是具有不同及独立单元的模块化控制系统(包括硬件及软件)，且每个单元具有定义的功能任务操作及接口。
[0005]值得注意的是，上述
技术介绍
中揭示的信息仅用于增强对本公开
技术介绍
的理解，因此可能包括不构成本领域技术人员所知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本公开提供一种控制AGV的模块化控制系统及方法，以克服上述缺陷中的至少一个。
[0007]本公开的目的在于提供一种控制AGV的模块化控制系统及方法，以控制AGV产生其周边地图，在地图内定位自身位置，规划到达目标位置的路径，并移动到目标位置，且所提出的架构有助于通过引入新的硬件、软件或演算法进行升级。
[0008]为达上述目的，本公开提供一种控制AGV的模块化控制系统，包括接口、处理器及存储器。接口接收来自AGV管理系统的命令信号及来自多个传感器的传感器信号。存储器存储周边地图及由处理器执行的多个程序。多个程序包括任务调度模块、传感器融合模块、建图模块及定位模块。任务调度模块接收来自接口的命令信号，以转换所接收的命令信号并产生对应于所接收的命令信号的使能信号。传感器融合模块接收传感器信号与使能信号，以根据使能信号处理所接收的传感器信号，并产生组织化传感器数据。建图模块根据使能信号处理组织化传感器数据及周边地图，以产生更新的周边地图，并将更新的周边地图存储到存储器中。定位模块，根据使能信号处理组织化传感器数据及更新的周边地图，以产生
定位位置及位姿信号。
[0009]为达上述目的，本公开更提供一种控制AGV的方法，该方法包括步骤：(a)提供包括接口、处理器及存储器的模块化控制系统，其中存储器存储周边地图及由处理器执行的多个程序，且多个程序包括任务调度模块、传感器融合模块、建图模块、及定位模块；(b)模块化控制系统通过接口与AGV管理系统通信，以接收命令信号；(c)模块化控制系统通过接口与多个传感器通信，以接收传感器信号；(d)任务调度模块接收来自接口的命令信号，并转换所接收的命令信号以产生对应于所接收的命令信号的使能信号；(e)传感器融合模块接收传感器信号及使能信号，以根据使能信号处理所接收的传感器信号，并产生组织化传感器数据；(f)建图模块根据使能信号处理组织化传感器数据及周边地图，以产生更新的周边地图，并将更新的周边地图存储到存储器中；以及(g)定位模块根据使能信号处理组织化传感器数据及更新的周边地图，以产生定位位置及位姿信号。
附图说明
[0010]图1显示美国专利US 9,476,730 B2中AGV的系统架构。
[0011]图2显示本公开第一实施例的控制AGV的模块化控制系统的架构。
[0012]图3显示图2所示的多个程序的操作。
[0013]图4显示本公开实施例的AGV控制方法的流程图。
[0014]图5显示本公开第二实施例的控制AGV的模块化控制系统的架构。
[0015]图6显示图5所示的多个程序的操作。
[0016]图7显示本公开建图模块的架构。
[0017]图8显示并行融合策略的详细流程图。
[0018]图9显示中央融合策略的详细流程图。
[0019]图10显示本公开第三实施例的控制AGV的模块化控制系统的架构。
[0020]图11显示图10所示架构的进一步细节。
[0021]图12显示AGV的建图操作流程。
[0022]图13显示AGV建图的详细过程流程图。
[0023]图14显示AGV的定位操作流程。
[0024]图15显示AGV定位的详细过程流程图。
[0025]图16显示定位丢失时重新定位的流程图。
[0026]图17显示AGV的导航操作流程。
[0027]图18显示AGV导航的详细过程流程图。
[0028]图19显示在路径规划期间执行的导航过程的一些示例。
[0029]图20显示AGV的自动建图操作流程。
[0030]图21显示AGV自动建图的示例影像。
[0031]图22显示AGV的对接操作流程。
[0032]图23显示AGV对接的示例影像。
[0033]图24显示AGV的安全操作流程。
[0034]图25显示导航传感器单元的结构。
[0035]图26显示对接传感器单元的结构。
[0036]图27显示核心计算单元的结构。
[0037]图28显示输送机AGV的示例。
[0038]图29显示单向通道AGV的示例。
[0039]图30显示双向通道AGV的示例。
[0040]图31及图32显示叉车AGV于不同视角的示例。
[0041]图33显示起重AGV的示例。
[0042]图34及图35显示单元负载AGV于不同视角的示例。
[0043]附图标记说明：
[0044]200：模块化控制系统
[0045]202：AGV
[0046]204：接口
[0047]206：处理器
[0048]208：存储器
[0049]210：程序
[0050]212：任务调度模块
[0051]214：传感器融合模块
[0052]216：建图模块
[0053]218：定位模块
[0054]220：AGV管理系统
[0055]222：传感器
[0056]224：周边地图
[0057]226：组织化传感器数据
[0058]228：更新的周边地图
[0059]230：定位位置及位姿信号<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制一自动导引车的模块化控制系统，包括：一接口，接收来自一自动导引车管理系统的一命令信号及来自多个传感器的传感器信号；一处理器；以及一存储器，存储一周边地图及由该处理器执行的多个程序，该多个程序包括：一任务调度模块，接收来自该接口的该命令信号，以转换所接收的该命令信号并产生对应于所接收的该命令信号的一使能信号；一传感器融合模块，接收该传感器信号与该使能信号，以根据该使能信号处理所接收的该传感器信号，并产生一组织化传感器数据；一建图模块，根据该使能信号处理该组织化传感器数据及该周边地图，以产生一更新的周边地图，并将该更新的周边地图存储到该存储器中；以及一定位模块，根据该使能信号处理该组织化传感器数据及该更新的周边地图，以产生一定位位置及位姿信号。2.如权利要求1所述的模块化控制系统，其中该多个程序还包括：一导航模块，根据该使能信号处理该定位位置及位姿信号及该更新的周边地图，以产生一目标路径信号及运动控制参数；以及一机器人协调模块，根据该使能信号处理该目标路径信号及运动控制参数，以产生一机器人控制信号来控制该自动导引车的运动。3.如权利要求2所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一北向接口，与该自动导引车管理系统通信，以接收该命令信号并传输该更新的周边地图、该定位位置及位姿信号、或该目标路径信号及运动控制参数至该自动导引车管理系统。4.如权利要求2所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一车辆命令接口，将该机器人控制信号传输至该自动导引车的马达或致动器，以控制该自动导引车的运动。5.如权利要求2所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一物料搬运命令接口，将该机器人控制信号传输至附接到该自动导引车的一机器人的马达或致动器，以控制该机器人的运动或位置。6.如权利要求1所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一传感器接口，接收来自该多个传感器的该传感器信号，其中该多个传感器包括2D或3D视觉传感器、光学雷达传感器、惯性测量单元传感器、或机器人里程计传感器，该传感器接口通过滤除错误或不相关的传感器数据并将传感器数据格式化为预定格式来预处理该传感器信号，以产生预处理后的传感器信号。7.如权利要求6所述的模块化控制系统，其中该传感器融合模块根据一预定义的融合策略或一动态融合策略，通过加权来同步或聚合该预处理后的传感器信号，以产生该组织化传感器数据，而该融合策略包括一并行融合策略或一中央融合策略。8.如权利要求1所述的模块化控制系统，其中该建图模块包括：一特征提取模块，从该组织化传感器数据中提取空间特征以产生提取特征；一匹配模块，将该提取特征与该周边地图进行匹配并得到一匹配结果；以及
一组合模块，根据该提取特征、该定位位置及位姿信号、及该匹配结果来产生该更新的周边地图。9.如权利要求2所述的模块化控制系统，其中该多个程序还包括：一对接模块，根据该使能信号处理该组织化传感器数据及该周边地图，以产生一对接路径信号及运动控制参数；其中该机器人协调模块根据该使能信号处理该对接路径信号及运动控制参数，以产生用于控制该自动导引车运动的该机器人控制信号。10.如权利要求9所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一车辆命令接口，将该机器人控制信号传输至该自动导引车的马达或致动器，以控制该自动导引车运动至一对接位置。11.如权利要求9所述的模块化控制系统，其中该接口包括：一物料搬运命令接口，将该机器人控制信号传输至附接到该自动导引车的一机器人的马达或致动器，以控制该机器人的运动或位置。12.一种控制一自动导引车的方法，该方法包括步骤：(a)提供包括一接口、一处理器及一存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊霖，黄永钧，李茂璕，谢立华，黄柏凯，洪瑞阳，
申请(专利权)人：南洋理工大学，
类型：发明
国别省市：