1、激光导引4Gy系统原理及应用云南昆船设计研究院 口杨文华王勇【摘要l AGV是物流系统中的关键设备之一，本文简单阐述了AGV的激光导引及控制原理。【关键词】4G矿 激光导引 4Gy控制系统概述AGv是自动导引小车(Amomauxi GtffM Vetfide)的英文缩写根据美国物流协会定义，AGv是指装备有电磁或光学等自动导引装置，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小车【图一所示为激光导引AGv的车体结构)AGv是现代物流系统中的关键设备之一，它以电池为动力，进行非接触导引，根据实际需要可配备不同的移载机构，完成相应韵操作任务激光导引的原理及特点1AGV导引方式简介目
2、前。导引方式有很多种，但并非所有的方法都可在AGV系统中应用，除激光导引外，AGV通常还町采用以下几种导引方式：(1)电磁导引在A(的行驶路径上埋设金属线并加载导引频率其主要优点是导引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单，便于控制和通信，对声光无干扰缺点是灵活性差改变或扩充路径较麻烦，对导引线路附近的铁磁物质有干扰，电线铺设工作量大，维护困难圆直接坐标导引用定位块将AGV的行驶区域分成若干坐标小块，通过计数实现导引其优点是可以实现路径的修改导引的可靠性好，对环境无特别要求缺点是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度较低圆惯性导引在AGV上装有陀曩仪根据陀螺仪的偏差进行导引其主要优点是技术先进，准
3、确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广缺点是成本较高，维护保养等后续问题较难解决，地面也需磁性块作辅助定位4)图像识别导引对AGV行驶区域的环境进行图像识别，实现智能行驶这是一种大有潜力的技术，但仍在研究中可以想象，图像识别技术与激光导引技术相结合将含为自动化工程提供意想不到的可能。如导引的可靠性，行驶的安生性智能化的记忆识别等都将更加完美2激光导引原理激光导引是在九十年代中期开始采用的先进的导引方式，是除GPs(卫星定位系统)外唯一不需进行地面处理的导引方式，这里将简单阐述激光导引的原理以下是实现激光导引的基本条件：在AGV上装备了可发射和接受激光的扫描器：在导引区域的四周按要求布置了
4、足够的反射板；通过精确测量后得到各块反射板的精确位置(XY1；在AGV的PLC中存储了各块反射板的数据及行走路径数据；PI的导引计算【将激光扫描器的信号转化为驱动AGV的命令)。(0AGV的初始位置计算AGV在进入导引区域后，首先必须确定自身当前所在的位置和方位()(，Y，如这时就必须进行初始位置计算，初始位置计算必须满足以下条件：AGV小车停止不动；激光扫描器至少可测得4条光束，即至少“看到”4块反射板；已知所有反射板的精确位置(XY)如图二所示，激光扫描器在一转内可测得4条光一17一11-I_-_ll-_。_l-_-_-_-_-_-_-_-_l_-_-_。_万方数据囵皿即车载移动设备，在收
5、到上位系统的指令后，负贲束，选取其中的3条，并通过三角运算就可得到AGV小车在系统中的坐标如果计算的位置准确那么其余的光柬就会与已知的反射板匹配。并可对计算值进行修正；初始位置计算还能够判断出错误的反射光束(不是由已知的反射板反射回的光束)(2)AGV的瘫簟位置计算擞光导引的数学运动模型是以“果板估算(吲Rld咖矗培)为基础的它利用小车当前运行的速度，转向的角度，间隔时间等参数对下一位置进行估算，计算出的是相对于前一位置的新位置每次计算都包括以下三步：根据运动模型估算小车的当前位置；根据估算的新位置关联反射板；根据关联的反射板謦正自身位置，据此修正AGV下一步动作3激光导引AGV系统的特点蠢光
6、导引是目前AGv系统中普遍采用的导引方式根据它的导引原理。AGV小车在导引区中可自由行走并精确定位；行走路面不需其他任何定位措施；在导引范匿内，小车的行走路径可根据实际需求随时改动；可充分发挥AGV的柔性。提高生产效率有许多系统需要在现有的场地条件下进行，这时，激光导引A(系统将会显得尤为适合激光导引AGV控制系统简介AGV的控制系统主要可分为两部分：地面控制系统和车载控制系统(见圉三)1地面控恻系统即地面固定设备，主要负责任务分配。车辆调度，交通管理，电池充电等功麓Z车t控系统一18一AGV的导引，路径选择，小车行走，装卸操作等功能激光导引AGV系统的应用1AGV的操作方式与数量在AGv系统
7、的应用中首先必须根据系统的总体要求确定AGV的操作方式与数量AGV的操作方式应根据系统的实际情况和用户需求具体设计，通常采用的操作方式有：辊道式、叉车式侧叉式、牵引式等在特殊情况下，同一个系统可在不同的AGV上运用不同的操作方式；AGV的数量可根据系统要求的运输能力，并通过仿真结果确定2 AGV的安全防护在AGV上，除声光报警、机械防撞挡板外，还安装了非接触式的障碍物探测器用来探测行驶路径上的障碍物，一般采用的形式有：光电探测、超声波探测激光扫描探测等其中，激光扫描探铡的可靠性和智能性最高，但成本太大，而光电探测最为简单易用，但可能出现探测不到的“盲区”，因此，应根据AGV运行的环境来具体选用
8、3AGV的通信在激光导引AGV系统中采用的是。无线数字通信”，通信的频带应根据国家的有关规定选用各台AGv小车与系统的通信是“轮循”进行的无线调制解调器的波特率(通信速度)确定了。轮循4通信的速度，从而限定了在该频带下所能控制AGV小车的最大数量4 AGV的路径规划及反射板布置AGV的路径规划是幕统的基础，般与系统的总体方案同时确定在规划时应充分考虑到AGv的实际数量，操作方式，车身条件，行走指标以及场地的实际情万方数据圃况等因素，并尽可能使AGv的行驶路径通畅无阻 优先权)当AGV到达充电站后，系统通过IIO接口控反射扳的布置是系统安装的第一步，应根据已确定 制地面充电设备。对其进行充电充满
9、后，充电需求信号的行驶区域进行安装，安装的数量应以。安全导弓I。，。确 消失，AG小车可继续接受其他任务保定位”为原则应一分为二地认识到：反射板过少将危丝古遘害导引，而反射板过多也将会影响AGv的定位精度 龋术厢S AGV的任务管理及车辆调度 激光导引AGV系统是集光、机、电、计算机于一体当需执行的命令太多而没有空闲的AGV时，上位 的高新技术，是柔性化、智能化程度极高的输送系统，其控制计算机应将这些命令暂时储存起来，然后按顺序逐 应用领域十分广泛步完成各种命令会有等级之分等级高的将会优先执 昆明船舶设备集团有限公司在1996年lO月从行，其中有些命令可能是必须立即执行的如充电等 瑞典引进了激
10、光导引技术经过两年多的研究和实践上位控崩计算机根据所需执行的任务，以及各台小 设计制造出了可与国外同类产品相媲美的AGV系统车的所处当前位置来优化车辆的分配。这种优化计算是 囤四是为红河烟厂设计制造的激光导引AGV小车连续进行的：当选择了某台AGV后，任务并没有真正分 随着生产力和工业自动化水平的日益提高，物流系配给它，在它的行驶期间，可能选择更优化的AGV来完 统中所墓藏的巨大潜力将越来越引起人们的重视，开发成此项任务只有当AGv行驶到目标点的前一点时。才 物流潜力，提高生产的总体效益已经成为现代化生产的会真正得到此项任务 重要标志之一6 AGV的交通管理每台AGV的工作都在上位系统监视下进
11、行的，AGV 作：营简介随时要向系统汇报自己的工作状态在其运行时必须随 杨文华。1990年毕业于原上海科技大学电子精密时向系统申请下一步将要行走的路线，如果该路线已被 机械专业1996年4月开始从事AGV的研究与开发至A其他小车占有。此台AGv就不能向前行驶，必须等到系 王勇1993年毕业于云南大学，电子学与信息系统统许可后，即该路线杖。释放4后方可继续前进 专业1996年10月开始从事AGv的研究与开发至令，7AGV系统监控操作人员可通过监控计算机随时监视AGV的运行The prln鲫e and application状态，如行走停车、装卸货等，并可直观地看出各台AGV of the las
12、er guided AGV小车的运行区域在小车运行出现意外故障时，可人工 YANG Wenhua WANG Yong取消当前命令。并解决系统出现的问题0funnan Kunohuan Desi)qResearch Institute)AGV自动充电 【Al袖actlAGv is a important eqLipment of Matari一每台AGV都可随时测出自身电池的当前容量，当 al Fbw System In this paper summarized laser glided电池容量下降到低限时就会向系统发出充电需求的信 AGVs na,49ation and oontrol pr
13、incjD|e号。由系统向该台AGV发出充电命令(此命令有绝对的 KeywordsAGV Laser guded AGV oontrol system图四一19一万方数据激光导引AGV系统原理及应用作者： 杨文华， 王勇， YANG Wen-hua， WANG Yong作者单位： 云南昆船设计研究院刊名： 机器人技术与应用英文刊名： ROBOT TECHNIQUE AND APPLICATION年，卷(期)： 2000(3)被引用次数： 14次本文读者也读过(10条)1. 李涛.杨文华 激光导引AGV系统技术研究会议论文-20012. 关宏.杨文华.张勇.张智勇.卯彦.熊捷 激光导引AGV车载
14、控制系统研究会议论文-3. 冉文学 AGV及AGVS的安全装置设计期刊论文-物流技术与应用2000,5(1)4. 陈顺平.梅德庆.陈子辰 激光导引差速转向AGV的控制系统设计期刊论文-机电工程2003,20(5)5. 储江伟.王荣本.郭克友.顾柏园.马雷 基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV控制问题的研究期刊论文-机械与电子2002(5)6. 马全军.陈振华.邓寅喆 全方位行走AGV轮系的研究期刊论文-机电工程2002,19(1)7. 赵克利.孔德文 无人搬运车的新技术及瑞典和美国产品情况期刊论文-起重运输机械2000(8)8. 吴耀华.肖际伟.高洪峰 AGV任务与路线调度问题的解决方案期刊论
15、文-制造业自动化2000,22 (11)9. 徐榕.王冰.张惠侨.Xu Rong.Wang Bing.Zhang Huiqiao AGVS中面向对象的建模技术期刊论文-机械设计与研究2000(2)10. 张秦艳.周晓光 AGV电磁锁相制导系统期刊论文-电子技术应用2000,26(1)引证文献(14条)1.尹泽文.张靖暹.王华昌.李建军 模具企业激光导引AGVS设计期刊论文-模具制造 2014(3)2.张劲 AGV自动导引运输车制导系统的改进期刊论文-科技信息 2011(36)3.陈虹 工业运载式机器人用激光导引仪的研究期刊论文-仪表技术 2011(3)4.王勇 AGV系统技术分析期刊论文-中国
16、科技信息 2011(4)5.温素芳 基于模糊控制的移动机器人动态避碰的研究学位论文硕士 20056.冀向华.徐榕.陈超 图论在AGVS中的应用期刊论文-机械与电子 2002(1)7.冯汝鹏.钟德平 激光器光轴平行度及光斑移出视场问题的研究期刊论文-激光技术 2004(3)8.张家梁.宋立博.李蓓智 磁制导AGV实验装置的研制期刊论文-实验室研究与探索 2005(3)9.杨启成.陈永福.赵光洲.罗兵.陈勇 卷包车间激光导引车路径规划策略研究期刊论文-制造业自动化 2008(5)10.翟俊杰 AGV激光定位传感器系统研究与开发学位论文硕士 200611.蔡国斌 视觉导引AGV的图像处理技术学位论文硕士 200512.胡跃明.丁维中.吴忻生 吸尘机器人的研究现状与展望期刊论文-机器人技术与应用 2002(1)13.胡跃明.丁维中.吴忻生 吸尘机器人的研究现状与展望期刊论文-计算机测量与控制 2002(10)14.骆焕 港口件杂货仓库储位与排船规则优化管理学位论文硕士 2005引用本文格式：杨文华.王勇.YANG Wen-hua.WANG Yong 激光导引AGV系统原理及应用期刊论文-机器人技术与应用 2000(3)
