[發明專利]一種六輪驅動快速無人駕駛巡邏車系統及工作方法

在審

• 申請號: 201810224551.4
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108268045A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 楊銳敏
• 申請（專利權）人: 徐州艾奇機器人科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種六輪驅動快速無人駕駛巡邏車系統及工作方法，包括六輪驅動系統、前盲區探測避障系統、后盲區探測避障系統、環境探測系統和中心控制系統，通過前盲區探測避障系統、后盲區探測避障系統和環境探測系統實時確定巡邏車所處的位置并進行導航，同時確定周圍是否存在障礙物，并將數據實時反饋給中心控制系統進行分析處理，中心控制系統控制六輪驅動系統改變巡邏車的運行狀態，從而加速通過或繞過障礙物，進而保證巡邏車正常的巡邏行駛。本發明通過ARM控制器+NUC計算機+FPGA可編程控制器的三核控制保證巡邏車運行的穩定及精確導航巡邏，并且可適應室外崎嶇不平路況及發生突發情況的區域。

技術領域

本發明涉及一種無人駕駛巡邏車系統及工作方法，具體是一種六輪驅動快速無人駕駛巡邏車系統及工作方法。

背景技術

隨著現代化建設的速度加快，超級市場、大型碼頭、國際機場、各種會展中心、大型物流倉庫、高級酒店、醫院等場所的數量和規模不斷增加，各種大型生活小區和活動場所日益增多，人類活動和物流運輸等變得更為復雜，需要大量的人力、物力和安保資源確保這個系統安全運作。目前的安保技術主要以人力巡邏和CCD攝像機定位監控為主，這兩種方式已不能滿足現有大規模復雜環境的安保需求，采用安保機器人替代人類巡邏的安保巡邏自動化系統可解決眼前的燃眉之急，因為安保巡邏自動化系統不僅可以進一步提高安保系統的穩定性、安全性和實時性，而且可有效節約人工成本。

無人駕駛巡邏車作為一種新型特殊安保類機器人，能夠通過傳感器感知環境和本身狀態并實現避障，穿梭于熙熙攘攘的人群和各種各樣障礙物，完成自主巡邏任務。無人駕駛巡邏車進行定時、定點、不間斷流動式的監控與巡邏是解決安保巡邏自動化最好的解決方案。無人駕駛巡邏車將環境感知、動態決策、路線規劃以及行為控制集中于一體的多功能復合系統，它利用車載傳感器來感知車輛周圍環境，并根據感知所獲得的道路、巡邏車輛位置、障礙物和可疑危險物信息，控制車輛的轉向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在巡邏路徑上行駛。無人駕駛巡邏車集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發展的產物，在國防和國民經濟領域具有廣闊的應用前景。

目前，智能無人駕駛巡邏車發展還處于起步階段，無論是何種程度的智能駕駛，巡邏車的感知能力都是首要考慮的問題，也就是感知無人駕駛巡邏車周邊復雜的環境，在這個基礎上才能做出相應的路徑規劃和駕駛行為決策，感知傳感器的選擇是無人駕駛巡邏車成功避障的前提。多線激光雷達，顧名思義，就是通過多個激光發射器在垂直方向上的分布，通過電機的旋轉形成多條線束的掃描。理論上講，線束越多、越密，對環境描述就更加充分，這樣還可以降低算法的要求。3D多線激光雷達通過激光掃描可以得到機器人周圍環境的3D模型，運用相關算法比對上一幀和下一幀環境的變化可以較為容易的探測出機器人周圍的行人和其他障礙物信息，同時3D激光雷達另一大特性是同步建圖，實時得到的全局地圖通過和高精度地圖中的特征物比對，可以實現導航及加強機器人的定位精度。多線激光雷達探測范圍相對較廣，能提供大量環境距離信息，可以為控制決策提供較大的方便，以上優點使得多線激光雷達成為了無人駕駛巡邏車感知未知環境的一個優先選擇。

一般普通的簡易無人駕駛巡邏車驅動系統的電機機械排列結構如圖1所示，其控制系統原理如圖2所示。無人駕駛巡邏車由多線激光雷達傳感器探測系統探測環境并輸送給PC機，然后PC機經過編碼處理，發送控制指令給基于單片機的下位機，單片機控制模塊經過通訊解碼后發送控制指令給直流伺服電機控制器，控制器驅動兩個直流電機運動，進而通過與直流電機直接連接的驅動輪帶動無人駕駛巡邏車行走；單片機控制系統根據激光雷達采集外圍環境的變化實時調節直流電機的運動，進而控制無人駕駛巡邏車在實際環境中的位置，CCD攝像機負責實時采集無人駕駛巡邏車巡邏路徑中的圖像并通過PC機實時儲存。現有的簡易無人駕駛巡邏車控制系統均是由單個單片機控制單個多線激光雷達傳感器來實現上述功能的。

長時間運行發現其存在如下問題：

(1)由于受直流電機本身特征影響，直流電機的體積和重量相對較大，不利于無人駕駛巡邏車動態性能的提高。