[發(fā)明專利]一種智能光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610257494.0
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN107305386A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王錦海
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人駕駛運(yùn)動(dòng)小車，運(yùn)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行路徑導(dǎo)引領(lǐng)域，尤其涉及倉儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)行路徑自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，大量貨物品種的陸續(xù)推向市場(chǎng)，不管是大型公司的倉庫庫房管理，還是電商平臺(tái)的物流倉儲(chǔ)的貨物管理，都面臨貨物出入庫搬運(yùn)問題。搬運(yùn)機(jī)器人（簡(jiǎn)稱AGV，Automated Guideed Vehicle）廣泛運(yùn)用于工業(yè)、交通運(yùn)輸，倉庫管理等領(lǐng)域，現(xiàn)有市面上的搬運(yùn)機(jī)器人裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛。

目前用于AGV導(dǎo)引技術(shù)主要有以下幾種方式，這些方式或多或少都存在一些不足。1）直接坐標(biāo)方式，該方法通過用定位塊將待行駛區(qū)域分成若干坐標(biāo)小區(qū)域，通過對(duì)小區(qū)域的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。該導(dǎo)航方式地面測(cè)量安裝復(fù)雜，工作量大，導(dǎo)引精度及定位精度較低，無法滿足復(fù)雜路徑的要求。2）電磁導(dǎo)引方式，該方法是在行駛路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線上加載導(dǎo)引頻率，通過導(dǎo)引頻率的識(shí)別來實(shí)現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。該導(dǎo)航方式的導(dǎo)航路徑難以更改擴(kuò)展，對(duì)復(fù)雜路徑的局限性大。3）磁帶或磁釘導(dǎo)引方式，該方法是在路面上貼磁帶或磁釘?shù)却判栽娲孛嫦侣裨O(shè)金屬線，通過磁感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。磁帶或磁釘導(dǎo)航方式易受路徑周圍金屬物質(zhì)的干擾，而且易受打掃衛(wèi)生或碰撞帶來的機(jī)械損傷。4）慣性導(dǎo)引方式，該方式是在運(yùn)動(dòng)小車上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，小車可通過對(duì)陀螺儀偏差信號(hào)（角速度）的計(jì)算及地面定位塊信號(hào)的采集來確定自身的位置及航行，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。該導(dǎo)引方式制造成本較高，導(dǎo)引精度和可靠性與陀螺儀的精度及相關(guān)算法密切相關(guān)。5）機(jī)器視覺導(dǎo)引方式，該方式通過視覺傳感器（CCD）將目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，然后通過對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來提取目標(biāo)特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制小車的運(yùn)動(dòng)。視覺導(dǎo)引主要有兩個(gè)研究方向，一是完全意義上的視覺技術(shù)，可模擬人的視覺原理來識(shí)別道路；二是通過標(biāo)識(shí)線來進(jìn)行視覺導(dǎo)引，譬如在灰色地板上將行走路徑鋪設(shè)黑色條狀路徑。該導(dǎo)引方式是圖像處理算法較為復(fù)雜，地面鋪設(shè)的標(biāo)識(shí)線容易磨損從而引起錯(cuò)誤識(shí)別。6）反射式激光導(dǎo)引方式，該方式通過在小車上安裝激光掃描雷達(dá)，掃描行駛路徑周圍安裝的精確位置的激光反射板，運(yùn)動(dòng)小車通過激光掃描雷達(dá)發(fā)射激光束，同時(shí)采集由反射板發(fā)射的激光束，來確定其當(dāng)前位置并進(jìn)行導(dǎo)航，該導(dǎo)引方式需要在待行駛路徑周圍預(yù)先設(shè)置好一系列反光板，成本較高。

上述的多種導(dǎo)引方式均有一個(gè)不方便使用的共同點(diǎn)，先規(guī)劃好路徑，不便對(duì)路徑進(jìn)行靈活變更，本發(fā)明所提的智能光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)，克服上述在固定路徑做相關(guān)處理的方法，對(duì)路徑?jīng)]有任何改造的動(dòng)作，而且可隨時(shí)依據(jù)路況靈活調(diào)整路徑。

針對(duì)AGV小車的導(dǎo)引方案，專利CN1263625C提出一種光學(xué)制導(dǎo)式自動(dòng)導(dǎo)引車導(dǎo)引裝置，該專利結(jié)合上面所述的方法4與6，需要預(yù)先架設(shè)激光發(fā)射板，專利CN103019240B提出利用超聲波傳感器感測(cè)預(yù)設(shè)路徑周圍的距離信息，并預(yù)存在數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)小車行進(jìn)提供路徑修正信息，該方法雖然沒有在預(yù)定路徑架設(shè)輔助設(shè)備，可針對(duì)路徑中突然出現(xiàn)的物體，譬如人員走動(dòng)等，將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷。本發(fā)明提出的智能光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)，不需在預(yù)設(shè)路徑架設(shè)輔助設(shè)備，而且不易受環(huán)境變化干擾，很容易大力推廣實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用于無人駕駛的運(yùn)動(dòng)小車或運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的智能光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)，能解決運(yùn)動(dòng)小車或機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)動(dòng)路徑控制問題，能廣泛應(yīng)用在大型倉庫AGV小車路徑管理應(yīng)用領(lǐng)域，餐廳、醫(yī)療機(jī)構(gòu)，居家等場(chǎng)所服務(wù)型機(jī)器人路徑管理應(yīng)用領(lǐng)域，也可用于玩具車運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域。

為了解決運(yùn)動(dòng)小車或機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)動(dòng)路徑控制問題問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

提供一種智能光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)，包括用于導(dǎo)引的發(fā)光單元、安裝在運(yùn)動(dòng)小車或機(jī)器人上用于探測(cè)發(fā)光單元特定波長反射光的探測(cè)信號(hào)處理單元、可多方位運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單元、控制單元：

所述用于導(dǎo)引的發(fā)光單元，可以采用激光（LD）光源，也可采用LED光源，也可采用其他燈泡式光源，用于導(dǎo)引的發(fā)光單元采用光束準(zhǔn)直技術(shù)，依據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整光束形狀及尺寸大小。

所述探測(cè)信號(hào)處理單元采用視覺傳感器（譬如CCD）或四象限光電探測(cè)傳感器，在傳感器前端安裝與發(fā)光單元一致的濾波片，通過判斷反射光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)小車或機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑。

所述可多方位運(yùn)動(dòng)平臺(tái)單元至少包含一個(gè)電動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，導(dǎo)引光源安裝在該平臺(tái)上。