自动导引车全景光学视觉导航控制系统及全向自动导引车的制作方法_2

文档序号:9843658阅读:来源:国知局
明的另一目的是提供一种全向自动导引车,包括自动导引车车体,所述自动导引车车体内设有支撑结构、电池模块、电机、控制模块和中央处理控制单元,所述自动导引车车体的车头位置设有可以上下升降的升降装置,所述自动导引车车体靠近地面位置安装有深度相机或激光雷达,所述深度相机或激光雷达能够对180度范围内的的障碍物进行探测;所述升降装置上安装有独立的深度相机和前置摄像头和用于探测车体周边物体及与物体距离的全向光学检测装置,所述前置摄像头用来进行取放货物时的末端定位和识别位置二维码。
[0012]作为本发明全向自动导引车的一种改进,所述全向光学检测装置包括传感器安装支架,所述传感器安装支架上设有多个传感器,多个所述传感器对所述自动导引车顶部的前后、左右四个方向扫描,扫描方向均为斜下方,以此组成一片金字塔形的封闭空间。
[0013]作为本发明全向自动导引车的一种改进,所述自动导引车车体上采用的四个车轮为麦克纳姆轮;
多个所述传感器的信息通过串口或CAN总线传给中央处理控制单元,所述中央处理控制单元获取各个传感器信息、下发指令给控制模块来控制车体的动作;
全向光学检测装置采集的视觉图像传入到立体视觉导航系统经过图像预处理、特征点分析以及特征点对比运用视觉窗口算法构建出导引车工作环境的3D地图并自定位;立体视觉导航系统再结合深度相机或激光雷达、MU、里程计以及前置摄像头等传感器通过计算以及成本地图来实现路径规划功能,到达指定点并取放货物;
所有对传感器的处理都由中央处理控制单元完成,对电机直接控制的任务由控制模块完成;
作为本发明全向自动导引车的一种改进,还包括一套上位机,该上位机与所述中央处理控制单元以及智能充电柜通过无线连接通讯;当自动导引车车体电量不足时,中央处理控制单元会与上位机通讯,上位机则会与充电柜通讯使其打开开始充电,当自动导引车车体充满后,上位机断掉充电粧的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。
[0014]与现有技术相比,本发明的优点是:该自动导引车使用全向光学系统辅助以深度相机(或激光雷达)形成全景视觉,在自动导引车行进时,利用全景视觉系统基于SLAM技术辅助以深度相机(或激光雷达)深度测量技术来建立的3D立体地图,利用建立的3D地图对自身进行定位、规划路径,并使用基于麦克拉姆轮的全向运动技术将货物从起点运送至指定地点。
[0015]视觉导航相较于磁轨导航的优点在于本产品获取信息更加丰富,具有良好的通用性,可以在不对仓库进行任何改造的情况下使用该自动导引车。而全向光学系统较之传统的激光雷达、深度相机(或激光雷达)等方式具有更大的取景范围广,一次图像采集可替代多个传统摄像头、或多个激光雷达的工作,避免了多次扫描更重要的是成本低廉。并且实现自动导引车在完全不需要人工干预的情况下对货物进行自主运输。
【附图说明】
[0016]下面就根据附图和【具体实施方式】对本发明及其有益的技术效果作进一步详细的描述,其中:
图1是本发明自主导航系统模块图。
[0017]图2是本发明车尾定位系统模块图。
[0018]图3是本发明全向自动导引车正向立体结构图。
[0019]图4是本发明全向自动导引车反向立体结构图。
[0020]图5是本发明全向自动导引车底部结构示意图。
[0021]附图标记名称:1、全向光学模块2、深度图像取样模块3、图像合并处理模块4、视觉窗口构建3D地图模块5、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块6、路径规划模块7、导引车导航指定区域模块8、前置摄像头识别二维码模块9、校正车体朝向模块
10、执行模块61、全局路径计算模块62、局部路径计算模块21、自动导引车车体22、升降装置23、深度相机或激光雷达24、深度相机和前置摄像头25、全向光学检测装置26、传感器安装支架27、麦克纳姆轮28、电机29、电池模块。
【具体实施方式】
[0022]下面就根据附图和具体实施例对本发明作进一步描述,但本发明的实施方式不局限于此。
[0023]如图1和图2所示,一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统,包括自主导航系统和车尾定位系统,自主导航系统和车尾定位系统均由一主控系统控制,自主导航系统包括全向光学模块1、深度图像取样模块2、图像合并处理模块3、视觉窗口构建3D地图模块4、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块5和路径规划模块6,全向光学模块I和深度图像取样模块2与图像合并处理模块3连接,图像合并处理模块3通过视觉窗口构建3D地图模块4与路径规划模块6连接,实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块5与视觉窗口构建3D地图模块4的信息输送线路连接,路径规划模块6通过路径规划计算控制自动导引车运动,完成自主导航。
[0024]优选的,车尾定位系统包括导引车导航指定区域模块7、前置摄像头识别二维码模块8、校正车体朝向模块9和执行模块10,导引车导航指定区域模块7前置摄像头识别二维码模块8,前置摄像头识别二维码模块8结合深度相机和里程计及頂U信息控制校正车体朝向模块9,校正车体朝向模块9控制执行模块10输出动作。
[0025]优选的,路径规划模块6包括全局路径计算模块61和局部路径计算模块62;
通过构建好的视觉窗口构建3D地图模块4信息,自动导引车的立体视觉导航系统能够获得环境中的信息,这些信息除了像素信息也包括了该像素所对应的深度信息,及像素距镜头的距离;立体视觉导航系统通过实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块中的图像特征点匹配,并结合人工初始位置的设定、自动导引车自带里程计信息以及深度相机或激光雷达返回的2D边界信息,得到自动导引车在工作环境3D地图中的2D坐标信息;当自动导引车知道自身的位置之后,其中的路径规划模块通过计算规划出从起始点到目标点的全局路径;
在局部路径规划过程中,全向光学系统所实时拍摄自动导引车所在位置的360度立体图像,自主导航系统能得到一定范围内实时全方位局部地图信息以及特征点信息,对比已记录下的3D地图特征点信息,得到自动导引车在自身视野范围内的局部位置坐标;
在规划局部路径的过程中运用到成本地图对自动导引车进行路径规划与实时避障;通过全向光学模块以及深度相机或激光雷达探测出在一定视野范围内的边缘信息,即从上面所提到的实时局部3D地图信息中提取出在视野范围中的最小安全区域;自主导航系统在边缘信息中会加入膨胀系数,即自动导引车的半径长度,这样能够有效的避免路径规划中撞击障碍物或者环境边缘;通过视觉传感器和深度相机或激光雷达协作探测的障碍物和环境边缘;自动导引车全地图上沿着导航系统规划出的全局路径行进,同时每一时刻也在通过成本地图进行局部地图的路径规划和避障。
[0026]优选的,本自动导引车系统还包括自动充电系统,自动充电系统包括安装在自动导引车上的工控模块和充电箱模组,当自动导引车检测到电量低于设定的警戒值时,便会在完成最后既定工作后进入自动充电模式;自动导引车在构建3D地图时已经把充电区域的坐标标定完成,需充电的时候,导航到充电区域然后通过末端定位系统行驶到充电粧上,自动充电系统便由工控模块控制激活开始为导引车充电;当导引车充满后,工控模块断掉充电粧的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。
[0027]优选的,车尾定位系统的运行模式具有两种,分别为导航模式和取放货物模式,当自动导引车进入取放货物模式时,立体视觉导航系统通过控制自动导引车与货架或货区的距离给自动导引车预留出
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