履带式自动导引设备的行进路径检测方法、装置及设备与流程

本申请通常涉及履带式自动导引领域，更具体地，涉及用于检测履带式自动导引设备(agd，automatedguideddevice)的行进路径的检测方法、装置及履带式agd。

背景技术：

与轮式agd相比，履带式agd具有对道路状况的依赖性更小且自适应性更好的优点。然而，对于履带式agd而言，车轮和履带之间的滑动使得agd的行进路径,即，agd已经行进的距离和方向，难以被正确地估计。

在自动导引(例如，自动驾驶)领域中，通常需要采用即时定位与地图构建(slam，simultaneouslocalizationandmapping)算法来执行设备导航。在大多数slam算法中，导航的准确性严重地依赖于对agd的行进路径的估计。

因此，需要一种用于准确地估计履带式agd的行进路径的有效方法。

技术实现要素：

鉴于上述，本申请提供了一种用于准确地估计履带式agd的行进路径的方法、装置及履带式agd。利用该方法及装置，通过将非接触式检测器设置在所述履带式agd的设备主体上且朝向位置标签以及将所述位置标签以相等的间距布置在所述履带式agd的履带上，利用所述非接触式检测器检测经过所述非接触式检测器的位置标签的数量来估计所述履带式agd的行进路径，可以有效且准确地估计履带式agd的行进路径。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于确定履带式agd的行进路径的方法，包括：利用设置在所述履带式agd的设备主体上且朝向位置标签的非接触式检测器，检测经过所述非接触式检测器的位置标签的数量，所述位置标签以相等的间距布置在所述履带式agd的履带上；以及基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径。

优选地，在本方面的一个示例中，所述位置标签可以被嵌入到所述履带的内部。

优选地，在本方面的一个示例中，所述位置标签可以是磁性位置标签，并且所述非接触式检测器可以是电磁感应式非接触式检测器，所述非接触式检测器被布置为与所述履带平行或者成预定角度。

优选地，在本方面的一个示例中，所述非接触式检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的同一侧上的非接触式检测器，以及基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径可以包括：对于每个非接触式检测器，基于该非接触式检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该非接触式检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离；以及对所计算出的各个第一行进距离求平均，作为所确定的所述履带式agd的行进距离。

优选地，在本方面的一个示例中，所述非接触式检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的不同侧上的非接触式检测器，以及基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径可以包括：对于每侧的每个非接触式检测器，基于该非接触式检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该非接触式检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离；对于所述设备主体的每一侧，对与该侧上的非接触式检测器对应的各个第一行进距离求平均，作为所确定的与该侧对应的所述履带式agd的行进距离；以及基于所确定的与设备主体的每一侧对应的所述履带式agd的行进距离以及两侧履带之间的距离，确定所述履带式agd的行进轨迹。

优选地，在本方面的一个示例中，每个非接触式检测器可以根据所检测到的信号强弱而被赋予加权因子，所检测到的信号越强，所赋予的加权因子越大，以及对所计算出出的各个第一行进距离求平均可以包括：对所计算出的各个第一行进距离进行加权平均。

根据本申请的另一方面，提供了一种用于确定履带式agd的行进路径的装置，包括：多个位置标签，所述位置标签以相等的间距布置在所述履带式agd的履带上；非接触式检测器，所述非接触式检测器被布置在所述履带式agd的设备主体上以使得朝向所述位置标签，用于检测经过所述非接触式检测器的位置标签的数量；以及确定单元，用于基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径。

优选地，在本方面的一个示例中，所述位置标签可以被嵌入到所述履带的内部。

优选地，在本方面的一个示例中，所述位置标签可以是磁性位置标签，并且所述非接触式检测器可以是电磁感应式非接触式检测器，所述非接触式检测器被布置为与所述履带平行或者成预定角度。

优选地，在本方面的一个示例中，所述非接触式检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的同一侧上的非接触式检测器，以及所述确定单元具体用于：对于每个非接触式检测器，基于该非接触式检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该每个非接触式检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离；以及对所计算出的各个第一行进距离求平均值，作为所确定的所述履带式agd的行进距离。

优选地，在本方面的一个示例中，所述非接触式检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的不同侧上的非接触式检测器，以及所述确定单元具体用于：对于每侧的每个非接触式检测器，基于该非接触式检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该非接触式检测器对应的所述履带式agd的第一对应行进距离；对于所述设备主体的每一侧，对与该侧上的非接触式检测器对应的各个第一行进距离求平均，作为所确定的与该侧对应的所述履带式agd的行进距离；以及基于所确定的与所述设备主体的每一侧对应的所述履带式agd的行进距离以及两侧履带之间的距离，确定所述履带式agd的行进轨迹。

优选地，在本方面的一个示例中，每个非接触式检测器可以根据所检测到的信号强弱而被赋予加权因子，所检测到的信号越强，所赋予的加权因子越大，以及对所计算出的各个第一行进距离求平均可以包括：对所计算出的各个第一行进距离进行加权平均。

根据本申请的另一方面，提供了一种履带式agd，包括如上所述的用于确定履带式agd的行进路径的装置。

利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过将非接触式检测器设置在所述履带式agd的设备主体上且朝向位置标签以及将所述位置标签以相等的间距布置在所述履带式agd的履带上，利用所述非接触式检测器检测经过所述非接触式检测器的位置标签的数量来估计所述履带式agd的行进路径，可以有效且准确地估计履带式agd的行进路径。

此外，利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过将标签布置为嵌入到履带的内部，可以有效地降低道路状况不佳对测量带来的不利影响。

此外，利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过在设备主体的同一侧上设置至少两个非接触式检测器，并且对每个非接触式检测器的对应估计行进距离进行求平均，可以有效地降低测量误差。

此外，利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过在设备主体的两侧上设置至少两个非接触式检测器，不仅可以确定履带式agd的行进距离，还可以确定履带式agd的行进方向，从而有效地确定履带式agd的行进轨迹。

此外，利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过设置多个非接触式检测器并且根据所检测到的信号强弱而给每个非接触式检测器赋予加权因子，并且对每个非接触式检测器的对应估计行进距离进行加权求平均，可以有效地降低测量误差。

此外，利用本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法及装置，通过将电磁感应式非接触式检测器布置为与所述履带成预定角度，可以有效地降低回程误差。

附图说明

通过参照下面的附图，可以实现对于本公开内容的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可以具有相同的附图标记。

图1示出了履带式车辆的结构的截面图；

图2示出了装备有根据本申请的检测器和位置标签的履带式车辆的示意图；

图3示出了根据本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法的流程图；

图4a示出了在履带一侧上布置一个检测器时的位置标签检测方案示意图；

图4b示出了在履带一侧上布置多个检测器时的位置标签检测方案示意图；

图5示出了图3中的用于确定履带式agd的行进路径的一个实现示例的流程图；

图6示出了图3中的用于确定履带式agd的行进路径的另一实现示例的流程图；

图7示出了根据本申请的用于确定履带式agd的行进路径的装置的框图；

图8示出了图7中的确定单元的一个实现示例的框图；

图9示出了图7中的确定单元的另一实现示例的框图；和

图10示出了根据本申请的履带式agd的框图。

附图标记列表

10：车辆主体20：履带30：车轮

40：地面50：检测器60：位置标签

310：检测位置标签数量

320：确定行进路径

321：确定每个检测器对应的行进距离

323：求平均

321’：确定每个检测器对应的行进距离

323’：确定每侧的行进距离

325’：确定行进路径

710-1、710-n：位置标签720-1、720-m：检测器

730、730’：确定单元731：估计模块

731：估计模块733：计算模块

731’：行进距离估计模块733’：计算模块735’：行进轨迹估计模块

100：履带式agd700：用于确定行进路径的装置

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。

在本文中，术语“履带式agd”是指具有履带的、能够自动进行导引的设备或机构。履带式agd的示例通常可以包括履带式自动导引车辆(agv)、履带式机器人、履带式工程车以及其他适合类型的履带式自动导引机构。为了论述简单，在下面的描述中，采用履带式agv作为示例来进行描述，但是该描述也适用于其它类型的履带式agd。

在本文中，术语“检测器”是指非接触式检测器，可以包括任何合适类型的非接触式传感器和其它合适的检测机构。在本文中，所述检测器的检测范围被限定为不超过两个相邻位置标签之间的距离。此外，所述检测器还被设置检测阈值，只有当所检测到的信号强度超过所述检测阈值，所述位置标签才被认为被检测到。换言之，所述检测器每次仅仅检测到一个位置标签经过。

现在结合附图来描述本申请的用于估计履带式agd的行进路径的方法及装置的实施例。

图1示出了履带式车辆的结构的截面图。如图1所示，履带式车辆包括车辆主体10、履带20以及车轮30。其中，履带20位于车辆主体10的下方，并且被布置在车轮30的外周，从而使得在行进时仅仅履带20与地面接触，而车轮30不与地面接触。

图2示出了装备有根据本申请的检测器和位置标签的履带式车辆的示意图。如图2所示，在车辆主体上布置有一个或多个检测器50，并且在履带上布置有多个位置标签60。所述一个或多个检测器50被布置为朝向位置标签，以及所述多个位置标签60以相同的间距布置在履带20(两条履带)上，并且布满整条履带。所述位置标签60之间的间距可以采用任何合适的数值。此外，所述位置标签60可以布置在履带20的内部，比如，所述位置标签60可以贴近履带20的内表面，外表面或正中央。优选位置为贴近正中央或贴近外表面。这里，所述位置标签60可以采用与履带20的材质不同的材料制成。所采用的材料被选择为使得所述位置标签既满足坚固性要求又容易被检测器检测到。

此外，所述一个或多个检测器50可以布置在车辆主体10的同一侧上。或者，所述一个或多个检测器50可以布置在车辆主体10的两侧上。优选地，在车辆主体10的同一侧上布置有多个检测器50时，所述多个检测器50可以以相同的间距布置。所述检测器50之间的间距通常被设置为不超过位置标签60的间距的2倍，优选为位置标签60之间的间距的1.5倍到2倍。

所述检测器50的类型以及检测原理随着位置标签60的类型不同而不同。例如，当位置标签60是磁性位置标签时，所述检测器50可以是电磁感应型检测器，比如电流线圈。在这种情况下，所述检测器50基于电磁感应来进行检测。当位置标签60是其它类型的位置标签时，所述检测器50可以采用其它类型的合适的检测器，比如，射线型检测器或超声检测器。

通常，所述检测器50被布置为与履带(位置标签)平行。此外，当位置标签60是磁性位置标签，所述检测器50是比如电流线圈的电磁感应型检测器时，所述电流线圈也可以被布置为与履带成预定角度。所述预定角度通常被设置为小于30°。在这种情况下，由于检测器50与履带20成预定角度，检测器50所检测到的波形是非轴对称图形，从而可以准确判断履带运动方向，由此可以降低回程误差。如果检测器50采用超声或射线原理制作，则可以将位置标签60的前后两侧形状设置为存在差别，由此检测器50可以分辨标签前后边缘。从而可以准确地判断履带20的运动方向，进而降低回程误差。

在履带式车辆移动时，位置标签随着履带滚动而一起滚动。当位置标签滚动经过检测器时，所述检测器可以检测到该位置标签，并记录在行进路径估计期间所检测到的位置标签的数量。然后，所述检测器将所检测到的位置标签的数量发送到估计单元来进行行进路径估计。所述估计单元可以位于履带式车辆中，也可以位于履带式车辆之外，比如位于远程控制设备中。所述检测器与所述估计单元之间的数据通信可以经由有线方式或无线方式进行。比如，所述估计单元和所述检测器之间可以经由总线连接(例如，在所述估计单元位于履带式车辆中时)，或者所述估计单元和所述检测器之间可以经由无线通信的方式进行数据通信(例如，在所述估计单元位于履带式车辆之外时)。所述无线通信方式可以包括蓝牙、wifi、nfc、gprs以及其它合适方式中的任何一种。

图3示出了根据本申请的用于估计履带式agd的行进路径的方法的流程图。如图3所示，在框310中，利用设置在所述履带式agd的设备主体上且朝向位置标签的检测器，检测经过所述检测器的位置标签的数量。

图4a示出了在履带一侧上布置一个检测器(电流线圈)时的位置标签检测方案示意图。在该情形下，位置标签具有磁性，检测传感器的主体是大致平行于履带的线圈，当位置标签移动经过线圈时，在a、b两点能够检测到变化的电压，从而可以检测到该位置标签。

图4b示出了在履带一侧上布置多个检测器(电流线圈)时的位置标签检测方案示意图。在该情形下，每个检测器检测经过该检测器的位置标签的数量。具体地，每个检测器可独立工作，通过对检测器线圈中检测到的电压波形(或超声回波图像)进行处理，记录信号质量(强度)，判断履带运动方向及标签数量，并计算履带运动距离。多个标签的计算结果可以根据信号质量(强度)进行加权平均，得出履带准确运动距离。

然后，在框320，基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径。这里，所述行进路径可以包括行进距离、行进方向或行进轨迹。所述行进轨迹包括行进方向和行进距离。

优选地，在本申请的一个示例中，所述检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的同一侧上的检测器。图5示出了在这种情况下的估计所述履带式agd的行进路径的流程图。如图5所示，在如上每个检测器检测到位置标签的数量之后，在框321，对于每个检测器，基于该检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离。接着，在框323，对所计算出的各个第一行进距离求平均，作为所确定的所述履带式agd的行进距离。

优选地，在本申请的另一示例中，所述检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的不同侧上的检测器。图6示出了在这种情况下的确定所述履带式agd的行进路径的流程图。如图6所示，在如上每个检测器检测到位置标签的数量之后，在框321’，对于每个检测器，基于该检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该检测器对应的履带式agd的第一行进距离。在计算出每个检测器对应的履带式agd的第一行进距离后，在框323’，对于设备主体(例如，车辆主体)的每一侧，对该侧上的检测器对应的各个第一行进距离求平均，作为所确定的与该侧对应的所述履带式agd的行进距离。然后，在框325’，基于所确定出的与设备主体的每一侧对应的所述履带式agd的行进距离以及两侧履带之间的距离，确定所述履带式agd的行进轨迹。这里，所述行进轨迹包括行进距离和行进方向。

在这种情况下，所述行进距离可以通过对所计算出的两侧的行进距离求平均来获得。另外，所述行进方向可以例如通过利用下述等式来计算出：

车辆转弯角度＝360*(s1-s2)/2*pi*h，

其中，h为两侧履带之间的距离，s1为所估计的左侧履带行进距离，s2为所估计的右侧履带行进距离，以及pi为圆周率。在本申请的其它示例，所述行进方向可以采用基于每一侧的行进距离以及两侧履带之间的距离的其它函数形式来计算出。

优选地，在本申请的另一示例中，在设备主体的同一侧上布置有多个检测器时，还可以根据所布置的位置而为每个检测器赋予加权因子。例如，可以根据检测器在该位置处所检测到的信号强弱来设置加权因子，其中，所检测到的信号越强，所赋予的加权因子越大。在一个示例中，假设存在n个检测器s1，s2…sn，所检测到的信号强度分别为v1，v2…vn，则第k个检测器的加权因子为wk＝vk/(v1+v2…+vn)。在这种情况下，计算每一侧的所估计出的各个对应行进距离的平均值可以包括：计算每一侧所估计出的各个对应行进距离的加权平均值。例如，假设存在n个检测器s1，s2…sn，其对应的加权因子为w1，w2…wn，所估计的行进距离为d1，d2…dn，则加权平均值＝(d1×s1+d2×s2+…dn×sn)/n。

如上参照图3到图6描述了根据本申请的用于确定履带式agd的行进路径的方法。下面参照图7到图9来描述根据本申请的用于确定履带式agd的行进路径的装置。

图7示出了根据本申请的用于确定履带式agd的行进路径的装置(下文称为估计装置700)的框图。如图7所示，估计装置700包括n个位置标签710-1、……、710-n，m个检测器720-1、…….、720-m以及估计单元730。n为大于1的整数，m为正整数。

位置标签710-1、……、710-n以相等的间距布置在履带式agd的整个履带上。所述位置标签之间的间距可以采用任何合适的数值。此外，所述位置标签可以布置在履带的内部，比如，所述位置标签可以贴近履带的内表面，外表面或正中央。优选位置为贴近正中央或贴近外表面。这里，所述位置标签可以采用与履带的材质不同的材料制成。所采用的材料被选择为使得所述位置标签既满足坚固性要求又容易被检测器检测到。

检测器720-1、…….、720-m被布置在履带式agd的设备主体上以使得朝向所述位置标签，用于检测经过所述检测器的位置标签的数量。检测器720-1、…….、720-m可以布置在车辆主体的同一侧上。或者，检测器720-1、…….、720-m可以布置在车辆主体的两侧上。优选地，在车辆主体的同一侧上布置有多个检测器时，所述多个检测器可以以相同的间距布置。所述检测器之间的间距通常被设置为是位置标签之间的间距的1.5倍到2倍。

检测器720-1、…….、720-m的类型以及检测原理随着位置标签的类型不同而不同。例如，当位置标签是磁性位置标签时，所述检测器可以是电磁感应型检测器，比如电流线圈。在这种情况下，所述检测器基于电磁感应来进行检测。当位置标签是其它类型的位置标签时，所述检测器可以采用其它类型的合适的检测器，比如，射线型检测器或超声检测器。

通常，所述检测器被布置为与履带(位置标签)平行。此外，当位置标签是磁性位置标签，所述检测器是比如电流线圈的电磁感应型检测器时，所述电流线圈也可以被布置为与履带成预定角度。所述预定角度通常被设置为小于30°。

确定单元730用于基于所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，确定所述履带式agd的行进路径。确定单元730可以位于履带式车辆中，也可以位于履带式车辆之外，比如位于远程控制设备中。所述检测器与所述确定单元之间的数据通信可以经由有线方式或无线方式进行。比如，所述确定单元和所述检测器之间可以经由总线连接(例如，在所述确定单元位于履带式车辆中时)，或者所述确定单元和所述检测器之间可以经由无线通信的方式进行数据通信(例如，在所述确定单元位于履带式车辆之外时)。所述无线通信方式可以包括蓝牙、wifi、nfc、gprs以及其它合适方式中的任何一种。

在一个示例中，所述检测器包括至少两个布置在所述设备主体的同一侧上的非接触式检测器。在这种情况下，确定单元730可以包括估计模块731和计算模块733，如图8所示。对于每个检测器，估计模块731基于该检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离。然后，计算模块733对所计算出的各个第一行进距离求平均，作为所确定的所述履带式agd的行进距离。

在另一示例中，所述检测器可以包括至少两个布置在所述设备主体的不同侧上的非接触式检测器，在这种情况下，确定单元730可以包括行进距离估计模块731’、计算模块733’和行进轨迹估计模块735’。对于每个检测器，行进距离估计模块731’基于该检测器所检测到的位置标签的数量以及所述位置标签之间的间距，计算与该检测器对应的所述履带式agd的第一行进距离。对于主体设备的每一侧，计算模块733’对与该侧上的检测器对应的各个第一行进距离求平均，作为所确定的与该侧对应的所述履带式agd的行进距离。然后，行进轨迹估计模块735’基于所确定出的与设备主体的每一侧对应的所述履带式agd的行进距离以及两侧履带之间的距离，确定所述履带式agd的行进轨迹。

此外，优选地，可以根据所检测到的信号强弱而为每个检测器赋予加权因子。在这种情况下，对所计算出的各个第一行进距离求平均可以包括：对所计算出的各个第一行进距离进行加权平均。

图10示出了根据本申请的履带式agd的框图。如图10所示，履带式agd包括如上所述的装置700或者其任意变型。

上面结合附图阐述的具体实施方式描述了示例性实施例，但并不表示可以实现的或者落入权利要求书的保护范围的所有实施例。在整个本说明书中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。

本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。