[发明专利]基于SLAM激光雷达定位导航的AGV重卡换电机器人控制系统

说明书

本发明公开了基于SLAM激光雷达定位导航的AGV重卡换电机器人控制系统，包括激光雷达数据采集单元、PLC中央控制器和伺服运动控制单元；所述激光雷达数据采集单元包括激光雷达传感器、雷达MCU、激光雷达和4个激光反射板；所述激光雷达安装在AGV重卡换电机器人上；所述4个激光反射板安装在换电站空间坐标内；所述激光雷达传感器实时探测激光雷达与激光反射板的距离构建平面坐标系，雷达MCU实时采集数据并进行计算，通过激光雷达中心距离激光反射板的距离计算当前AGV在坐标系内部的XY坐标以及当前AGV的角度。通过Modbus TCP(一种工业总线通讯协议)协议实时将AGV定位数据上送至PLC(可编程逻辑控制器)运动控制器，从而实现AGV定位导航的功能。

技术领域

本发明涉及AGV重卡换电机器人控制系统，具体涉及基于SLAM激光雷达定位导航的AGV重卡换电机器人控制系统。

背景技术

AGV((Automated Guided Vehicle，自动导引搬运车,简称AGV))发展至今已经有60多年的历史，大致可分为三代：第一代是基于轨道式的电磁和磁条导航，第二代是现在行业主流的二维码导航，第三代是从有码到无码，基于激光与视觉的两种SLAM(SLAM全称是simultaneous localization and mapping，即同时定位与建图)算法导航。

重卡换电系统采用AGV机器人进行电池搬运与更换，具备结构简单，模块化程度高，站点搭建方便等优点，现被大规模应用于重卡换电行业。传统的换电站AGV定位模式大多采用二维码图像识别定位与导航，这个导航方式原理简单，工作稳定，成本低廉，由于是基于二维码相机的图形识别，需要在AGV行程范围张贴二维码，光线明暗变化也会大大影响图像识别的精度，二维码后期维护困难，长期在重卡换电站工作容易受雨水灰尘影响，导致相机摄像头无法识别，导致换电站换电成功率降低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，即传统的二维码相机的图形识别，需要在AGV行程范围张贴二维码，光线明暗变化也会大大影响图像识别的精度，二维码后期维护困难，长期在重卡换电站工作容易受雨水灰尘影响，导致相机摄像头无法识别，导致换电站换电成功率降低等问题，提供一种基于SLAM激光雷达定位导航的AGV机器人重卡换电系统，通过激光雷达传感器与激光反射板的配合，从而获取AGV的实时位置坐标(X,Y)与AGV实时角度。通过Modbus TCP(一种工业总线通讯协议)协议实时将AGV定位数据上送至PLC(可编程逻辑控制器)运动控制器，从而实现AGV定位导航的功能。

本发明的技术方案是：基于SLAM激光雷达定位导航的AGV重卡换电机器人控制系统，包括激光雷达数据采集单元、PLC中央控制器和伺服运动控制单元；

所述激光雷达数据采集单元包括激光雷达传感器、雷达MCU、激光雷达和4个激光反射板；所述激光雷达安装在AGV重卡换电机器人上；所述4个激光反射板安装在换电站空间坐标内；所述激光雷达传感器实时探测激光雷达与激光反射板的距离构建平面坐标系，雷达MCU实时采集数据并进行计算，通过激光雷达中心距离激光反射板的距离计算当前AGV在坐标系内部的XY坐标以及当前AGV的角度，并存储在雷达MCU内部寄存器中，实时上传至PLC中央控制器；

所述PLC中央控制器实时接收当前AGV在坐标系内部的XY坐标以及当前AGV的角度，并控制伺服运动控制单元带动AGV重卡换电机器人完成换电过程所需的步骤流程。

进一步的，安装在AGV重卡换电机器人上的激光雷达至少能够同时扫描到3个激光反射板。

进一步的，所述激光雷达扫描到的多个激光反射板构成的图形，在已有地图数据中，能够成功匹配到相同构形；利用已有地图数据，结合即时扫描的激光反射板坐标，能够反推出AGV导航仪位姿。

进一步的，所述激光雷达,雷达MCU和PLC中央控制器之间通过交换机用网线连接，通讯采用TCP/IP协议。