[發明專利]一種多軸線平板車精準停靠系統及方法

在審

• 申請號: 202110608144.5
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113341968A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 魯守銀;李志鵬;高煥兵;王濤;張濤
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種多軸線平板車精準停靠系統，其特征在于，包括車載裝置和紅外路標，所述的紅外路標安裝在停靠點，所述的車載裝置包括啟動模塊，用于啟動多軸線平板車，加載并讀取含有坐標信息的全局地圖；路徑規劃模塊，其根據多軸線平板車的初始點和停靠點確定移動路徑；驅動模塊，用于控制多軸線平板車按照路徑獲取模塊生成的軌跡行駛；軌跡跟蹤控制模塊，對多軸線平板車行進時的實際位置進行實時定位和調整；視覺感知模塊，對安裝在停靠點的紅外路標進行識別，并將識別的信息傳送到嵌入式上位機；嵌入式上位機，用于加載車輪系轉向運動學模型，并根據視覺感知模塊識別的信息完成對多軸線平板車的定位以及精準停靠時的軌跡規劃，控制多軸線平板車的驅動模塊完成精準停靠。

2.如權利要求1所述的多軸線平板車精準停靠系統，其特征在于，所述的車載裝置還包括轉向模塊，用于通過采集路徑信息，判斷轉向模式，根據嵌入式上位機建立的多軸線平板車轉向運動學模型解析出各輪系的期望轉角，并通過總線接收最新的實際輪系轉角，再利用閉環控制得到各回路的控制量輸出，向各節點發送相應的輸出指令。

3.如權利要求1所述的多軸線平板車精準停靠系統，其特征在于，所述的視覺感知模塊包括相機、圖像信息處理裝置，所述相機用于采集多軸線平板車前方的環境信息，并且相機安裝在多軸線平板車體的前部下方，并安裝濾光片用來準確的識別紅外光；圖像信息處理裝置用來接收相機傳送來的環境信息，由相機拍攝的環境信息識別出停靠點車位前方紅外路標的信息，并將信息傳送到嵌入式上位機。

4.一種多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：獲取全局地圖、初始點與停靠點，并將初始點與停靠點添加在全局地圖中；

步驟2：規劃從初始點到停靠點所需要的最短路徑；

步驟3：沿最短路徑進行行駛，并實時獲取當前的定位信息；

步驟4：當達到停靠點附近時，進行減速，并對紅外路標進行識別，根據紅外路標的圖像信息，由上位機計算出多軸線平板車與紅外路標的相對位姿，進而完成多軸線平板車的車身調整，并實現目標點的停靠。

5.如權利要求4所述的多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，步驟1中將全局地圖進行格柵化后得到全局柵格地圖，在全局柵格地圖中獲取多軸線平板車初始定位信息，以及目標停靠點信息，并存儲在數據庫中。

6.如權利要求5所述的多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，步驟2中，在全局柵格地圖中，由路徑獲取模塊通過最短路徑算法計算出初始位置到目標停靠點附近的最短路徑。

7.如權利要求4所述的多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，步驟3中，多軸線平板車在驅動模塊控制下按照步驟2中規劃出的最短路徑行走，在轉向過程中，通過轉向模塊采集路徑信息，判斷轉向模式，根據嵌入式上位機建立的多軸線平板車轉向數學模型計算出各輪的期望角度，并通過總線接收各輪最新的實際轉角，再利用閉環控制得到各回路的控制量輸出，向各節點發送相應的輸出指令，從而控制各輪系達到期望轉角。

8.如權利要求4所述的多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，步驟3中，由軌跡跟蹤控制模塊實時獲取多軸線平板車的定位信息，當實際位置與目標位置偏差大于一個閾值時，軌跡跟蹤控制模塊調整平板車的位姿，使平板車逐漸回到目標路徑。

9.如權利要求4所述的多軸線平板車精確停靠的方法，其特征在于，步驟3中，多軸線平板車相對于紅外路標的位姿計算方法如下：

步驟S1:在紅外路標上創建世界坐標系，經過測量獲取在此坐標系下紅外路標的位置信息，相機固定于多軸線平板車身前部上，同時標定相機的內部參數；

步驟S2：利用透視n點問題分析方法計算出相機的外部參數；

步驟S3:標定多軸線平板車坐標系和相機坐標系的變換矩陣，再根據相機的內外部參數計算得到多軸線平板車在世界坐標系下的位姿。