具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

一种基于AGV的自动泊车系统，如图1所示，具体结构示意图如图2所示，包括：

内部系统和外部系统，其中，外部系统用于接收外部信息并处理；内部系统如图3所示，包括：

AGV模块，用于承载用户车辆，并根据服务器模块的控制信号将用户车辆进行泊车全向移动控制和上下坡行走控制；

服务器模块，用于管理和控制AGV模块和终端设备；

终端设备模块，用于获取用户车辆信息，并传输至服务器进行处理；

室内外定位系统模块，根据所处的环境进行定位，进而根据定位信息引导车辆进行泊车。

1、AGV(自动引导车)模块

AGV(自动引导车)模块包括：

电气系统单元，用于AGV模块的信息处理和控制处理，以及超声波雷达和摄像头的信号处理；

所述电气系统单元包括工业控制计算机、低压配电和控制板，伺服电机驱动板及传感器(超声波避障雷达，深度相机，超宽带主动标签)，是AGV的信息处理及控制中心。其结构如图4所示。在底盘控制设计方面，本发明是采用麦克纳姆轮运动方案，整体驱动流程如图5所示。主要工作流程是，动力电池给电机驱动板、升降机以及驱动器供电。升举控制器单元对托盘升降运动实现，旋转运动与平移运动相互协同控制实现升降平台的上下运动；底盘控制器接收遥控器或者上装控制指令，根据指令进行速度分配解算分配速度，电机驱动器闭环速度，传动轴带动麦克纳姆轮转动。

机械系统单元，用于承载用户车辆并控制车辆进行泊车全向移动和上下坡行走；包括车体，车轮以及车框架，是整个AGV的基础部分；车体和车框架由钢结构件焊接而成，其它零部件均安装在其之上，其中车体底盘为立体型框架结构，用于安装各种电机，蓄电池，壳体等；车框架用于安装各种控制和通讯设备，为了便于安装和维修，通常底盘和车框架之间采用可拆卸的方式连接；车轮选择可全方位运动的麦克纳姆轮(Mecanum wheel)，可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式。托盘用于防止载体汽车滚落而设计的托起汽车的装置。

本发明整机分为托盘及底盘两部分。

托盘的骨架为焊接钢架，顶部安装车轮支撑板及限位块/板，如图6所示。轿车在被AGV运输过程中式停留在托盘上的且没有电气设备或机构抱紧，为了避免轿车在运输过程中因为惯性而移动，托盘上的承载平台采用喷涂金刚砂的工艺增加摩擦力，相比平整的铝合金平板，喷涂金刚砂的铝板表面对橡胶的滑动摩擦系数在设计参数上是铝合金平板的18倍。

底盘由4个驱动轮模组+升降机模组+底盘骨架+其他设备组成，如图7所示。升降机模组的组成由2个丝杆升降机+1个电机+4个导向承载模组(图8)组成。其中，导向承载模组的推杆电机行程与丝杆升降机一致，可矫正托盘因负载不平衡而左右倾斜的问题，使底盘升举托盘后行驶时保证托盘及负载平稳不晃动；另外，导向承载模组还配有心轴及滑动轴承，当底盘负载爬坡时心轴在滑动轴承的限位下承载托盘及轿车的滑坡力。

动力系统单元，用于车辆运动时提供动力源，并自行判断AGV模块行驶到指定位置的充电站进行自动充电；以蓄电池为动力源的，具有噪音低、污染小等特点，当电力不足时，AGV能判断且自行行驶到指定位置的充电站进行自动充电，不需要人员进行电池的更换；行走电机为4台直流伺服电机+减速机，升举电机为2台升降机同步联动，总负载最大为3吨。

控制系统单元，通过无线通信装置接收服务器端的任务，并处理各传感器的信号，制定区域内泊车路线，完成AGV模块的运动方向和运动速度的自主行走，同时通过无线通信装置向服务器模块报告自身的各个状态。控制系统单元是AGV的直接控制中枢，它将电机系统，各个传感器的信号处理，AGV的定位算法，电子地图以及无线通讯等功能整合在一起，其完成的主要功能是通过无线通信装置接收服务器端的任务，完成AGV的运动方向和运动速度的自主行走，同时通过无线通信装置向服务器报告自身的各个状态；将AGV控制系统实现的功能模块化，分为主控制装置，定位导航装置，行走&升举电机驱动控制装置，电源管理装置，避障装置，安全控制装置，照明控制装置，无线通信装置，遥操装置，如图9所示。

具体方案及连接关系如图10所示，总体上包括控制决策处理单元、低压配电和控制单元、通信单元、定位单元。

(1)控制决策单元是控制系统单元的控制中心，接受定位标签处理后的数据信息、视觉信息，并与低压配电和控制单元进行数据交换。

(2)低压配电和控制单元是动力系统和底盘系统的控制中心，它负责判断动力系统的剩余容量，并通过CAN与伺服电机的驱动控制系统数据交换。

(3)通信单元是AGV与服务器进行交互的通道，传输带宽不小于[email protected]米。

(4)定位单元采用UWB方式，输出绝对位置信息和姿态信息。

2、服务器模块

(1)AGV模块与服务器通过WiFi连接，如图11所示，通信物理结构；调度系统单元分为显示模块和调度模块，显示模块主要是将任务可视化，并显示调度系统的实时状态与数据，调度模块主要是生成系统任务，并进行任务分配，AGV车收到任务以后综合电子地图，定位信息，交通控制以及运行状态信息自主从一个已知点行动到另一个已知的点，这些点在车场地图中均事先标明；

(2)后台管理采用php或者jsp技术，数据库为mysql，管理模块包括车库定位点管理，定位点关联管理，车位管理，充电设备管理，AGV车管理，任务记录管理，用户权限管理，车库地图管理，对外接口管理；

(3)调度系统任务信息来自于ERP系统，同时也有义务向ERP汇报任务执行结果，包括状态查询，任务查询，任务下达，任务修改或取消，任务情况汇报，如图12所示。

3、终端应用系统

(1)闸机操控终端

闸机操控终端位于停车入口；

客户停车后，在该处确认停车信息，包括车牌号、是否熄火、是否拉手刹、是否关闭门窗等；

使用安卓系统，通过http协议访问服务器；

客户操作时，采集客户的人脸数据，取车时可以在手机上刷脸取车；

(2)大屏监控终端

通过Web浏览器访问后台管理系统；

用HTML5开发一个大屏显示终端，监控AGV运行，车位情况，运行/告警信息。

4、室内外定位系统，其室内外一体化定位软件方案如图13所示。

室外：采用GNSS/SINS组合导航模式，GNSS系统采用RTK定位，定位精度可达到cm级，通过卫惯组合实现在开阔区域或部分遮挡区域的精确定位。

室内：采用SINS/超宽带协同定位/二维码定位组合导航模式，停车场入口处，为实现室内外的世界坐标系的同步，采用UWB定位，并将车辆导航到入口出的二维码位置，到室内采用二维码定位，从而将车辆引导到车位位置。图14为室内外一体化定位系统方案图。

外部系统

外部系统包括APP小程序、oa系统、ERP系统和计费系统。

路径规划

由于是对现有地下停车场进行改造，因此停车场中有很多立柱，使得多AGV路径规划问题提高了难度，同时，因为要满足运营商的最大增容率，停车场中的AGV行驶路线的宽度变小，因此面临多车相遇和死锁等问题，解决这些问题是路径规划的重点。

当有用户来泊车时，上位机会将工作指令发送给某一个空闲的AGV，AGV根据事先存储的静态地图中自动搜索一条从候车位到泊车位的最优路径，通常理论时间不超过5分钟，当执行完相应指令后，该AGV回到候车位等待；当用户取车时，同样AGV将车送至出口位置，所以实际的路径规划是在静态环境下完成的。如图15所示。

性能和指标

AGV自动泊车系统功能

(1)定位功能：AGV车提供定位设备接收装置接口，满足定位高精度的基本要求，并可在有障碍物遮挡的环境下仍能定位，且达到较高的定位精度；

(2)AGV车预留接口，满足与服务器通信的要求；

(3)前后方向行驶，原地转向，上下坡；

(4)升举普通家用车，平稳行驶至指定区域，并安全可靠运行；

(5)突发故障情况下紧急制动并报警，并反馈至服务端；

(6)在故障环境下，通过人为干预，可行驶至指定区域；

(7)在昏暗环境下提供照明；

(8)主动避障；自主行驶，自主矫正；

(9)给定起点和终点位姿，在一定约束的前提下，规划出一条从目标起点到目标终点的最优路径；

(10)AGV停车场应低成本，适度改造，不破坏原有结构，框架，方便客户停取车；

(11)AGV停车场可提高原有停车场车位数量，增加整体有效使用率；

(12)AGV停车场系统提供接口，供外部系统调用；

(13)AGV停车场系统具备停车诱导、车位预定、电子自助付费、快速出入等功能；

(14)AGV停车场系统应具备满足多辆汽车存取的需求，并适合异型地块车库的使用。

另外，本申请中，

1.托盘停放在车位

(1)循环①：带着托盘的AGV进入停车点，用户停车后，带着托盘的AGV将车送至车位；卸下车和托盘后，AGV进入其他车位取托盘，并回到停车点补位等候。(若补位等候数量已达上限，则AGV返回充电)

(2)循环②：充电处AGV进入车位取车，带着托盘的AGV将车送至取车点，用户将车开走后，带着托盘的AGV进入停车点补位等候。(若补位等候数量已达上限，则AGV返回充电)

(3)循环③：若停车点补位等候处数量低于一定比例，则充电处的AGV进入车位取托盘，进入停车点补位等候。

2.全向车技术

为提高停车场空间利用率，AGV具备全向移动功能，不采用传统汽车的转向方式。全向移动的AGV可以实现正移动、侧移动的切换，亦可进行原地回转调整方向，进入停车区及进行停车均无需转弯，此可大大缩减过道宽度。该发明的AGV采用四电机驱动，每个电机驱动一个轮组，每个轮组并联两个“麦克纳母轮”。将麦克纳姆轮用于自动泊车AGV，优势在于全向移动性强，能最大限度地缩减过道的宽度，使停车场能布置更多车位。AGV通过调整四电机正反转组合，可以实现正移动、侧移动的切换，进入停车区及进行停车均无需转弯。因此可大大缩减过道宽度。

全方位移动AGV的整体结构设计简单可靠，且满足对其功能性的需求，即不仅从强度和刚度上满足全向车匀速运行和加速时的性能要求，各组成部分的质量也应尽量减轻，以免增加车体所能承载的额外负担，全向车的主要承载重量来自于汽车，电池，AGV自身重量以及执行机构的额外负载等。

全向车移动AGV整体车型采用对称布置结构，由四个麦克纳姆轮，四台伺服电机独立驱动，若干个万向轮，以及矩形管，方管等组合焊接而成，其中麦克纳姆轮对称安装，布置在车体中心线两侧，每个驱动轮组件都包含一个伺服电机和精密行星减速器，万向轮布置在车体中部且纵向中心线对称，车体框架在保证足够强度，刚度的前提下，通过ANSYS软件进行优化分析，尽量减轻车体重量，提高有效承载能力。

车体外轮廓部分无尖锐棱角和突出，有效避免对其它物体的碰撞。图16和图17为正移动和侧移动切换图；

3.上下坡行走技术

针对目前市场上其它厂家的自动泊车AGV均为平地行走，无法满足有坡度的地下停车场环境，本项目研制的AGV可以实现在有一定坡度的停车场正常取车，送车。示意图为图18所示。

当AGV驶入倾斜路面时，低压配电和控制系统板上的倾角传感器检测到发生倾斜情况时，立即将信息反馈至工控计算机，工控计算机将发送指令降低行驶速度，当结束坡道行驶后，速度恢复至水平行驶的工况。图19为该整体工作模块示意图。

实施例2：

一种基于AGV的自动泊车方法，如图20所示，包括以下步骤：

当闸机操控终端检测到有车辆准备泊车，闸机操控终端将生产需要泊车信号至服务器模块；

服务器模块对停车场内停车位进行检测，得到停车位信息；

AGV模块根据停车位信息进行路径规划，自动搜索一条泊车最优路径，并将AGV模块移动到候车位；

闸机操控终端返回停车位信息并通知车辆是否可以泊车；

待泊车辆通过AGV模块移动到停车位；

当用户取车时，闸机操控终端通过用户信息获取车辆信息并进行匹配；

AGV模块通过匹配的车辆信息将车辆送至出口位置。

进一步地，所述路径规划，具体为：AGV服务器通过其通信模块接收AGV车和UWB发来信息，AGV服务器根据该信息将调度指令准确下发给AGV车，AGV车根据事先存储的静态地图中自动搜索一条从候车位到泊车位的最优路径；所述接收的信息包括坐标位置信息、电池电量信息、速度信息；所述下发的调度指令包括位置信息、路径信息、启动和停止信息。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。