[發(fā)明專利]用于工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710321290.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107608314B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿倫·阿亞加里;泰·Q·恩固因;戈科·S·勒;大衛(wèi)·H·阿米雷特沙彌;本杰明·J·艾弗斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;王紅艷

本發(fā)明涉及用于工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化的方法和設(shè)備。工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化要求自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)相對(duì)于工作單元內(nèi)的支架固定裝置或工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)苛刻的位置準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。AGV使用激光掃描儀傳感器對(duì)工作單元內(nèi)的對(duì)象進(jìn)行距離測(cè)量。過(guò)濾不是支架固定裝置或工作臺(tái)上的目標(biāo)特征的對(duì)象的距離測(cè)量。從已過(guò)濾的距離測(cè)量中去除激光掃描儀傳感器的系統(tǒng)或偏差誤差，并且使用激光掃描儀傳感器的隨機(jī)誤差將數(shù)學(xué)濾波器或估計(jì)器應(yīng)用于已過(guò)濾的距離測(cè)量，以產(chǎn)生估計(jì)的距離測(cè)量。然后，使用估計(jì)的距離測(cè)量來(lái)構(gòu)建目標(biāo)特征的地圖，其中，該地圖用于相對(duì)于工作單元內(nèi)的支架固定裝置或工作臺(tái)的AGV的路徑規(guī)劃和導(dǎo)航控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及工廠自動(dòng)化領(lǐng)域，更具體地，涉及用于飛機(jī)組裝和建造過(guò)程的工廠自動(dòng)化應(yīng)用。

背景技術(shù)

飛機(jī)組裝和建造過(guò)程的工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化通常分別由用于前后機(jī)身的特定工作單元組成。典型的工作單元包括用于保持和定位機(jī)身組件和工作臺(tái)的多個(gè)支架固定裝置。工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化通常需要在機(jī)身內(nèi)部和外部承載機(jī)器人的自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)相對(duì)于支架固定裝置上的機(jī)身組件實(shí)現(xiàn)苛刻的位置準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，以便在機(jī)身內(nèi)部的AGV上的機(jī)器人與在機(jī)身外部的AGV上的機(jī)器人協(xié)同工作。

在機(jī)身外部的AGV的路徑規(guī)劃和導(dǎo)航由安裝在AGV的四側(cè)的每一側(cè)的激光掃描儀傳感器引導(dǎo)。這些激光掃描儀傳感器能夠測(cè)量與在其視場(chǎng)(FoV)內(nèi)的對(duì)象相距的距離，并且與在其注視場(chǎng)(FoR)內(nèi)的對(duì)象相距的這些測(cè)距距離由AGV控制器用于在二維(2-D)平面圖中構(gòu)建輪廓或地圖，以用于路徑規(guī)劃和導(dǎo)航。

存在兩個(gè)要改進(jìn)的方面：(1)AGV在返回到特定工作單元內(nèi)的教導(dǎo)節(jié)點(diǎn)位置時(shí)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，以及(2)AGV使用相同的教導(dǎo)節(jié)點(diǎn)位置的能力，通過(guò)特定的工作單元內(nèi)的支架固定裝置和工作臺(tái)，在使用其他幾組或幾份相似的支架固定裝置和工作臺(tái)的其他工作單元上。

關(guān)于方面(1)，AGV接近或處于工作單元內(nèi)的教導(dǎo)節(jié)點(diǎn)位置，鄰近支架固定裝置和/或工作臺(tái)時(shí)，可以使用在AGV的四側(cè)的任一側(cè)的任何或全部激光掃描儀傳感器。然而，從操作的角度來(lái)看，直接面對(duì)和/或鄰近支架固定裝置和/或工作臺(tái)的激光掃描儀傳感器是要使用的理想傳感器。位于AGV的背面和側(cè)面的其他激光掃描儀傳感器可能或可能無(wú)法有效地觀察支架固定裝置和/或工作臺(tái)上的目標(biāo)特征。由AGV使用的激光掃描儀傳感器以離散的步驟跨越190°掃描，由此，使用光學(xué)脈沖飛行時(shí)間測(cè)量原理來(lái)測(cè)量與其激光束路徑內(nèi)的對(duì)象相距的距離。對(duì)激光掃描儀傳感器光束路徑內(nèi)的對(duì)象的距離測(cè)量包括系統(tǒng)或偏差和統(tǒng)計(jì)隨機(jī)誤差。激光掃描儀傳感器的5σ測(cè)量誤差(系統(tǒng)或偏差和統(tǒng)計(jì)隨機(jī)誤差)比返回到工作單元內(nèi)的教導(dǎo)節(jié)點(diǎn)位置的期望的AGV準(zhǔn)確性和可重復(fù)性大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，所測(cè)距離的簡(jiǎn)單測(cè)量平均值將不足夠。

關(guān)于方面(2)，AGV使用相同的教導(dǎo)節(jié)點(diǎn)位置的能力，通過(guò)特定的工作單元內(nèi)的支架固定裝置和工作臺(tái)，在使用其他幾組或幾份相似的支架固定裝置和工作臺(tái)的其他工作單元上，是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，這是因?yàn)樵谔囟üぷ鲉卧獌?nèi)的激光掃描儀傳感器的注視場(chǎng)(FoR)和視場(chǎng)(FoV)內(nèi)的目標(biāo)特征之外的對(duì)象的變化性。假設(shè)在工作單元中的支架固定裝置或工作臺(tái)上的目標(biāo)特征以計(jì)量準(zhǔn)確性復(fù)制在其他工作單元上的其他幾組或幾份類似支架固定裝置和工作臺(tái)上?？紤]到激光掃描儀傳感器跨190°掃描，測(cè)距距離規(guī)格為49米，在操作環(huán)境中，很有可能可以拾取在支架固定裝置和工作臺(tái)上的目標(biāo)特征以外的其他靜態(tài)和動(dòng)態(tài)對(duì)象，從而導(dǎo)致地圖模糊度和移動(dòng)到與支架固定裝置和/或工作臺(tái)相鄰的工作單元內(nèi)的期望的節(jié)點(diǎn)位置的AGV的路徑規(guī)劃和導(dǎo)航的問(wèn)題。

因此，本領(lǐng)域存在改進(jìn)用于飛機(jī)組裝和建造過(guò)程工廠自動(dòng)化應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的限制，并且為了克服在閱讀和理解本說(shuō)明書時(shí)將變得顯而易見(jiàn)的其他限制，本發(fā)明公開(kāi)了一種使用具有一個(gè)或多個(gè)激光掃描傳感器的AGV的工作單元和工廠級(jí)自動(dòng)化的方法和設(shè)備。