[發(fā)明專利]一種基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110597272A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳杰勝;陸奎;趙威;董濤;劉舜;吳佳昌
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：包括叉車主體、輸入模塊、輸出模塊和行車計(jì)算機(jī)，輸入模塊和輸出模塊均與行車計(jì)算機(jī)相連，并一起安裝在叉車的車身主體上；

所述輸入模塊包括拉繩式測距儀、電子羅盤、攝像頭、紅外線傳感器、壓力傳感器、激光測距儀，輸入模塊采集數(shù)據(jù)輸入到行車計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算并得到結(jié)果；

其中拉繩式測距儀安裝在后輪橫軸上，用來讀取叉車后輪轉(zhuǎn)動的偏角，電子羅盤讀取叉車所在的磁場角度，攝像頭讀取叉車運(yùn)動方向的視覺圖像數(shù)據(jù)，紅外線傳感器檢測叉車運(yùn)動過程中前方的障礙物，壓力傳感器獲取叉鏟上貨物的重量，激光測距儀用來獲取叉車與貨物的距離；

所述輸出模塊包括arduino微控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、模擬量輸入輸出模塊、16路開關(guān)量控制模塊、警報器、wifi傳輸模塊、云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心；該輸出模塊從行車計(jì)算機(jī)處獲取到計(jì)算結(jié)果并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)操作；

其中arduino微控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、模擬量輸入輸出模塊、16路開關(guān)量控制模塊統(tǒng)稱為控制模塊，該控制模塊控制叉車的無人運(yùn)動和轉(zhuǎn)向，警報器提醒叉車運(yùn)動前方有障礙物，wifi傳輸模塊和云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心實(shí)時的從行車計(jì)算機(jī)處將攝像頭獲取到的視覺圖像數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心，并在云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心完成圖像中貨物的目標(biāo)檢測，并將結(jié)果返回給行車計(jì)算機(jī)，為無人叉車實(shí)時提供視覺導(dǎo)航。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述的arduino微控制模塊、16路開關(guān)量控制模塊、模擬量輸入輸出模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器相結(jié)合控制叉車的前進(jìn)運(yùn)動、后退運(yùn)動、前進(jìn)左轉(zhuǎn)運(yùn)動、前進(jìn)右轉(zhuǎn)運(yùn)動、后退左轉(zhuǎn)運(yùn)動、后退右轉(zhuǎn)運(yùn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：因叉車在運(yùn)動過程中會受到行駛阻力的影響而偏離原始導(dǎo)航的方向行駛，為解決此問題，所述的arduino微控制模塊還可以結(jié)合電子羅盤和拉繩式測距儀來實(shí)現(xiàn)叉車的運(yùn)動方向糾偏操作；

首先讀取電子羅盤的讀數(shù)，傳送到行車計(jì)算機(jī)計(jì)算當(dāng)前叉車所處的磁場角度與導(dǎo)航方向磁場角度的差值，然后將此差值經(jīng)行車計(jì)算機(jī)計(jì)算而發(fā)送指令到arduino微控制模塊，通過arduino微控制模塊來控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動使得方向盤轉(zhuǎn)動導(dǎo)致車身回正，最后再讀取拉繩式測距儀的伸縮長度經(jīng)行車計(jì)算機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)化為叉車后輪轉(zhuǎn)動的偏角，接著行車計(jì)算機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令給arduino微控制模塊，通過arduino微控制模塊來控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動使得方向盤轉(zhuǎn)動導(dǎo)致后輪回正。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述的視覺導(dǎo)航主要是通過攝像頭不斷采集視覺圖像數(shù)據(jù)，通過wifi傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心，云服務(wù)數(shù)據(jù)處理中心不間斷地利用深度學(xué)習(xí)算法對視覺圖像進(jìn)行處理，完成貨物的目標(biāo)檢測，然后再將結(jié)果返回給行車計(jì)算機(jī)，行車計(jì)算機(jī)發(fā)送相應(yīng)指令給控制模塊進(jìn)而控制叉車的運(yùn)動方向和導(dǎo)航。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述的16路開關(guān)量控制模塊、壓力傳感器和激光測距儀結(jié)合控制貨物叉取過程；首先激光測距儀獲取叉車與目標(biāo)貨物的距離是否在事先設(shè)定好的閾值范圍之內(nèi)，若是，則打開16路開關(guān)量控制模塊控制叉鏟的端口，降下叉鏟進(jìn)行貨物叉取，在貨物叉取過程中不斷利用壓力傳感器獲取貨物的重量，看是否全部叉中貨物，若達(dá)到貨物重量大小，則表示叉鏟全部叉中貨物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺導(dǎo)航的智能無人叉車系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述的障礙物檢測是指是在叉車運(yùn)動過程中通過紅外線傳感器檢測前方是否有障礙物，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)動前方有障礙物，直接由行車計(jì)算機(jī)發(fā)送指令控制叉車前進(jìn)，并關(guān)閉所有運(yùn)動控制系統(tǒng)，引起警報器響應(yīng)。