一种基于激光定位和立体视觉的无人转运叉车的制作方法

本实用新型属于叉车技术领域，涉及一种基于激光定位和立体视觉的无人驾驶转运叉车。

背景技术：

随着自动化技术的不断发展，为了降低人力劳动成本，提高工作效率，越来越多的工厂车间、仓库等地方使用自动叉车进行搬运货物、装货、卸货等作业。目前市面上出现多种类型的自动叉车，特别是智能叉车，大部分采用磁轨导航、RFID定位技术和激光定位技术进行自主运送货物，导航性能的稳定性和精确性都不高，无法探测的死角导航准确性差。一般情况下，自动叉车都是按照预先设定的路线搬运货物，但是应对突发障碍物的处理是急停，还没有自主绕行功能。对于多插齿的托盘，对叉车的取货位置及姿态要求较高，容易发生插偏、插倒货物，而无法完成取货。对于软包装货物，在装货环节，仍需要借助人工实现托盘和货物分离以及人工回收托盘，存在需要大量人力、效率低下等问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于激光定位和立体视觉的无人驾驶转运叉车，本实用新型通过激光定位和立体视觉导航，能够精准探测的导航死角，提高导航准确性，并能够准确避障、叉取货物，从而实现无人驾驶转运取放货物。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

一种基于激光定位和立体视觉的无人转运叉车，包括叉车本体和设在叉车本体工作场境中若干个反射靶标和托盘靶标；

所述叉车本体包括控制机构和多插齿推出器；

所述控制机构包括工控机处理模块和电池，工控机处理模块分别连接无线通信模块、车体控制器、激光雷达、双目视觉组件和工业三色灯；其中，车体控制器分别连接行走控制伺服系统和转弯控制伺服系统。

优选的，所述激光雷达和双目视觉组件通过桅杆安装在叉车本体的顶部。

优选的，所述双目视觉组件包括双目相机和MEMS传感器。

优选的，所述反射靶标和托盘靶标设于叉车本体周边不同位置，并与激光雷达相对应。

优选的，所述车体控制器设于叉车本体前部，工控机处理模块设于其上部。

优选的，所述工业三色灯设于工控机处理模块顶部，并与无线通信模块相对设置。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

1、本实用新型采用激光定位和视觉定位组合定位导航方式，具有探测范围广，稳定性好、定位精度高的特点；

2、本实用新型采用双目视觉组件，其具备智能视觉障碍物实时检测技术，可以获得障碍物的尺寸大小、距离、方位、运动状态等信息，并根据该信息利用智能避障策略自动避障处理，对障碍物进行绕行；

3、本实用新型采用双目视觉组件，能够对托盘上的合作靶标进行定位识别，解析出叉车与托盘之间的相对关系，能够引导叉车准确插进托盘插孔，避免叉车插偏取不到货物或插倒货物；

4、本实用新型采用多插齿的推出器装置取放货物，可以在装货环节时整托盘装车，避免搬运中出现破损包装袋的情况发生，并且提高了装货效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型所述叉车组成示意图；

图2是本实用新型所述叉车激光雷达定位原理示意图；

图3是本实用新型所述叉车系统组成结构示意图；

图4是本实用新型所述叉车工作流程框图；

图中，1.叉车本体，2.无线通信模块，3.工控机处理模块，4.激光雷达，5.双目视觉组件，6.工业三色灯，7.多插齿推出器，8.反射靶标。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1、图2所示,本实用新型的一种基于激光定位和立体视觉的无人转运叉车，包括叉车本体1和设在叉车本体工作场境中若干个反射靶标8(激光反射靶标和托盘靶标)。叉车本体包括设于其前部的控制机构和其后部的多插齿推出器7。

如图3所示,控制机构包括工控机处理模块3和电池，工控机处理模块分别连接有无线通信模块2、车体控制器、激光雷达4、双目视觉组件5和工业三色灯6；其中，车体控制器分别连接行走控制伺服系统和转弯控制伺服系统，双目视觉组件包括双目相机和MEMS传感器。通过激光雷达和双目视觉组件扫描反射靶标获取叉车本体与反射靶标的距离信号，并输出至工控机处理模块，工控机处理模块控制叉车本体行进、避障；通过激光雷达和双目视觉组件扫描托盘靶标获取叉车本体与托盘上货物的距离和位置信息，并输出至工控机处理模块，工控机处理模块控制叉车本体多插齿推出器作业。

其中，激光雷达4和双目视觉组件5通过桅杆安装在叉车本体1的顶部，双目视觉组件5包括双目相机和MEMS传感器。反射靶标和托盘靶标设于叉车本体周边不同位置，并与激光雷达相对应；反射靶标的位置提前标定好，当激光雷达同时扫描到三个或以上的反射靶标，即可得到叉车车体的位置及姿态角信息。车体控制器设于叉车本体前部，工控机处理模块设于其上部。工业三色灯设于工控机处理模块顶部，并与无线通信模块相对设置。

如图4所示,本实用新型基于激光定位和立体视觉的无人转运叉车的导航方法，步骤如下：

步骤1，根据现场环境，在叉车本体工作场景中布置与激光雷达相对应的若干反射靶标；

步骤2，叉车本体通过无线通信模块接收控制中心系统发送的任务,解析目标位置；

步骤3，在工控机处理模块中预先标定叉车本体的参数，双目视觉组件实时采集工作场景现场图像，工控机处理模块根据激光雷达扫描反射靶标获取的叉车本体与靶标的距离信号,与预先标定构建的3D地图参数对叉车本体的位置及姿态进行解算，进行数据进行融合处理，获得叉车本体当前的位置；

步骤4，叉车本体根据目标位置规划行进路线；

步骤5，叉车本体通过视觉SLAM导航算法沿规划的行进路线向目标位置行进，并通过双目视觉组件进行实时障碍物检测，若叉车本体在行进中未遇到障碍物，执行步骤6；否则，通过分析障碍物的运动状态、尺寸大小、障碍物与叉车本体的距离信息，判断障碍物是否在安全区域内，如果可行，叉车本体绕过障碍物；如果不可行，叉车本体停止工作，工业三色灯发出报警信号,直至障碍物被移除；

步骤6，叉车本体行驶到目标位置后，如果需要插取货物，则通过双目视觉组件对托盘靶标进行识别和定位，工控机处理模块解算叉车本体与货物的距离和位置信息，并计算出叉车本体的控制量，通过车体控制器调整叉车本体姿态，引导叉车本体插取货物(步骤7)；如果是装车，执行步骤8；

步骤7，多插齿推出器插入货物托盘，举起货物，完成取货；

步骤8，利用装车的基准位置，工控机处理模块调整叉车本体装车姿态，叉车本体将货物推出，完成装车。

本实用新型无人驾驶转运叉车系统的主要性能指标如下：

定位精度：±5mm；

车体姿态角精度：0.01°；

避障范围：0.5-50m；

最大车速：0.7m/s；

续航时间：5h；

载重：1t；

举升高度：2.2m；

推出器推出距离：1.4m。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。