CN105487510A - 一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法及装置 - Google Patents

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CN105487510A CN201510959210.8A CN201510959210A CN105487510A CN 105487510 A CN105487510 A CN 105487510A CN 201510959210 A CN201510959210 A CN 201510959210A CN 105487510 A CN105487510 A CN 105487510A
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Abstract

本发明公开了一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法及装置，其方法包括以下步骤：移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式。

Description

一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法及装置
技术领域
本发明涉及移动扫描终端技术领域，特别涉及一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法及装置。
背景技术
在狭窄不规则物品通道内自动行进的设备，往往采用激光传感器来进行引导和避障，但激光传感器存在成本高、无法进行面检测的问题，对于局部突起没有防护能力。本发明采用超声波传感器实现的控制技术，可以有效检测侧壁上的异常突起并进行规避，且性价比极高，特别适合狭窄库房等环境使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法及装置，解决了现有技术中因移动扫描车操作不精确造成其剐蹭碰撞的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法，包括以下步骤：
移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；
移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；
移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；
若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
优选地，所述的移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离包括：
所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号；
所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；
所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
优选地，所述的若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式包括：
若移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式；
若移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；
所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。
优选地，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
优选地，还包括：
当所述移动扫描车利用超声波检测到所述垛区通道相对于所述移动扫描车的车体狭窄或所述垛区通道内在所述移动扫描车的行进方向有障碍物时，则停止所述车体，同时发出报警信息。
优选地，还包括所述移动扫描车自动沿垛区进行回转行进的操作功能，其具体包括以下步骤：
所述移动扫描车利用超声波检测到其车体车头行驶到所述垛区通道尽头位置时，将所述移动扫描车当前的垛区通道行走状态切换到垛区回转行走状态；
在所述移动扫描车切换到垛区回转行走状态后，启动固定回转控制指令；
所述移动扫描车按照所启动的固定回转控制指令沿垛区进行回转行进。
根据本发明的另一方面，提供了一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导装置，包括：
检测模块，用于移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；
计算模块，用于移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；
判断模块，用于移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；
调整模块，用于若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
优选地，所述的检测模块包括：
采集单元，用于所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号，以及所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；
计算单元，用于所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
优选地，所述的调整模块包括：
查找单元，用于当移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式，以及当移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；
调整单元，用于所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。
优选地，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明利用超声波传感器能够进行面探测且只反馈最近距离的特点，消除了激光传感器等采用点探测模式的模块难以采集到最近点的问题，避免未被探测到的凸起意外剐蹭到设备，具有成本低，行进控制可靠且运行速度快的特点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导装置的示意图；
图3是本发明实施例提供的移动扫描车在垛区环境中行进的示意图；
图4是本发明实施例提供的移动扫描车在垛区环境中行进的电路示意图；
图5是本发明实施例提供的移动扫描车在垛区环境的通道中行进示意图；
图6是本发明实施例提供的移动扫描车自动沿垛区的包络线法通道回转路线的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示了本发明实施例提供的一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；
步骤S102：移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；
步骤S103：移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；
步骤S104：若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
其中，所述的移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离包括：所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号；所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
其中，所述的若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式包括：若移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式；若移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。其中，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
本发明还包括：当所述移动扫描车利用超声波检测到所述垛区通道相对于所述移动扫描车的车体狭窄或所述垛区通道内在所述移动扫描车的行进方向有障碍物时，则停止所述车体，同时发出报警信息。
本发明还包括所述移动扫描车自动沿垛区进行回转行进的操作功能，其具体包括以下步骤：所述移动扫描车利用超声波检测到其车体车头行驶到所述垛区通道尽头位置时，将所述移动扫描车当前的垛区通道行走状态切换到垛区回转行走状态；在所述移动扫描车切换到垛区回转行走状态后，启动固定回转控制指令；所述移动扫描车按照所启动的固定回转控制指令沿垛区进行回转行进。
图2显示了本发明实施例提供的一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导装置的示意图，如图2所示，包括：检测模块201、计算模块202、判断模块203以及调整模块204。其中，所述检测模块201，用于移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；所述计算模块202，用于移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；所述判断模块203，用于移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；所述调整模块204，用于若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
其中，所述的检测模块201包括：采集单元，用于所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号，以及所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；计算单元，用于所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
其中，所述的调整模块204包括：查找单元，用于当移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式，以及当移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；调整单元，用于所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。其中，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
下面结合图3至图6对本发明的内容进行详细的说明：
图3显示了移动扫描车在垛区环境中行进的示意图，如图3所示，移动扫描车可在间距近似固定的垛区之间行进，两侧垛区为托盘及其上的物品堆放组成，可以存在一定程度的不平直情况。本发明利用超声波传感器能够进行面探测且只反馈最近距离的特点，消除了激光传感器等采用点探测模式的模块难以采集到最近点的问题，避免未被探测到的凸起意外剐蹭到移动扫描车。利用超声波传感器的特点，移动扫描车通过采样到的最近点作为基本数据，构建通道的可通行范围，并以此数据为依据，确定设备的姿态和行进角度调节参数。
图4显示了本发明实施例提供的移动扫描车在垛区环境中行进的电路示意图，如图4所示，移动扫描车通过传感器、控制CPU、驱动电机及轮组实现通道内的道行和避撞功能，对移动扫描车行进空间的动态监测主要是通过在移动扫描车四个顶点位置装设的超声波传感器来实现的。四个传感器相对于移动扫描车的中心点轴对称。采样到的实际数据再加入超声波探头相对于移动扫描车最外位尺寸的距离，即为移动扫描车外轮廓和通道最突出点的间距。其主要工作流程如下：
步骤一：超声波模块采集到距离信号，根据一段时间内的历史采样数据进行平滑处理，消除超声波传感器受外界影响产生的扰动信号；
步骤二：控制CPU根据采样值，计算移动扫描车两侧相对于车头和车尾的通道宽度；
步骤三：控制CPU根据步骤二计算的通道宽度，解算出移动扫描车中轴线相对于通道中线的角度偏差；
步骤四：控制CPU根据移动扫描车中线相对于通道中线的偏差，评估是否需要启动调整；
步骤五：根据偏差数值，确定移动扫描车的行进方式，包括斜移、转向、加减速等，并维持当前行进状态直到下一组控制指令到来。
如果移动扫描车探测到异常障碍，如通道过于狭窄或车头行进方向有未知障碍，则移动扫描车紧急停车，并报警提示操作人员排查通道情况。
图5是本发明实施例提供的移动扫描车在垛区环境的通道中行进示意图，如图5所示，移动扫描车同时还具备自动延垛区回转的功能，其主要工作流程如下：
步骤一：超声波在车头行驶出通道后，检测到回波的突然变化，经过测距码盘组预设的通道长度阈值判断为通道出口后，CPU开始启动转出控制；
步骤二：CPU控制终端从检测到通道尽头位置的位置继续行进设定距离后，启动固定的回转控制指令驱动四轮，控制移动扫描车按照既定的最小包络线轨迹转动90°，并通过测超声波传感器探测与垛区顶头的距离，判定转出操作是否完成；
步骤三：CPU控制移动扫描车沿着垛区的顶边(如有墙壁则为垛区和墙壁间的通道)行进，直至检测到下一个通道的入口，发现超声波信号突变为止；
步骤四：CPU根据测距码盘组预设的通道宽度阈值判断是否已经行进到下一个通道入口，如果判定正确，则启动转入控制；
步骤五：移动扫描车依照最小包络线行进轨迹，按照固定的行进控制参数组合驱动四轮，实现90°转入操作；
步骤六：移动扫描车通过侧向超声波传感器判断是否完成回转，并调整车头相对于通道的中心位置，完成回转后，结束回转控制，切换到直行控制逻辑。
图6显示了本发明实施例提供的移动扫描车自动沿垛区的包络线法通道回转路线的示意图，如图6所示，移动扫描车还能够利用超声波传感器探测通道的起止位置，利用行进控制算法，实现在通道内的自动回转，也就是说，移动扫描车的回转路线采用最小包络线法，以探测到的垛区终止点为转向初始坐标，利用固定参数的车轮行进控制指令组合，可以实现最小回转空间占用，从而保证和周围的物品保持最大间距，避免人工操作不精确造成移动扫描车剐蹭碰撞的情况。移动扫描车利用垛区及通道的相对固定空间尺寸，采用包络线法进行控制，可以最大限度的降低对传感器探测实时性和路径计算能力的要求，实现可靠的连续回转。只有在回转过程中出现某个超声波传感器出现距离过近的探测信号时，才会启动实时探测模式，进行机动轨迹行进回转控制。在后一个控制模式下行进，则需要将速度降低，且需要多次进退及回转，反复调整才可以实现完整的转弯操作，效率较低。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
本发明具有成本低，行进控制可靠，运行速度快的特点，特别适合在狭窄规范通道环境中使用。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；
移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；
移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；
若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离包括：
所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号；
所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；
所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式包括：
若移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式；
若移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；
所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述移动扫描车利用超声波检测到所述垛区通道相对于所述移动扫描车的车体狭窄或所述垛区通道内在所述移动扫描车的行进方向有障碍物时，则停止所述车体，同时发出报警信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括所述移动扫描车自动沿垛区进行回转行进的操作功能，其具体包括以下步骤：
所述移动扫描车利用超声波检测到其车体车头行驶到所述垛区通道尽头位置时，将所述移动扫描车当前的垛区通道行走状态切换到垛区回转行走状态；
在所述移动扫描车切换到垛区回转行走状态后，启动固定回转控制指令；
所述移动扫描车按照所启动的固定回转控制指令沿垛区进行回转行进。
7.一种垛区环境中移动扫描车的轨迹引导装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于移动扫描车利用超声波检测其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离；
计算模块，用于移动扫描车根据检测到的车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离以及和车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离，计算所述车体中轴线相对于直线通道的中心线的角度偏差和位置偏差；
判断模块，用于移动扫描车判断所述角度偏差和位置偏差是否超过预定的角度偏差阈值和位置偏差阈值；
调整模块，用于若移动扫描车判断所述角度偏差和/或位置偏差超过了所述角度偏差阈值和/或位置偏差阈值，则调整所述车体的行进方式，以便所述车体在所述角度偏差或位置偏差不超出所述角度偏差阈值或位置偏差阈值的范围内行进。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的检测模块包括：
采集单元，用于所述移动扫描车利用设置在车体左前侧和左后侧的超声波传感器分别对其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离进行采集，得到所述车体左侧距离信号，以及所述移动扫描车利用设置在车体右前侧和右后侧的超声波传感器分别对其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离进行采集，得到所述车体右侧距离信号；
计算单元，用于所述移动扫描车根据所得到的所述车体左侧距离信号，计算其车体左前侧和左后侧相对于垛区通道左侧壁的距离，以及根据所得到的所述车体右侧距离信号，计算其车体右前侧和右后侧相对于垛区通道右侧壁的距离。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的调整模块包括：
查找单元，用于当移动扫描车判断所述角度偏差超过了所述角度偏差阈值，则查找与所述角度偏差相对应的第一车体调整方式，以及当移动扫描车判断所述位置偏差超过了所述位置偏差阈值，则查找与所述位置偏差相对应的第二车体调整方式；
调整单元，用于所述移动扫描车根据所查找到的第一车体调整方式和/或第二车体调整方式，调整所述车体的行进方式。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一车体调整方式和所述第二车体调整方式包括左斜移调整方式、右斜移调整方式、左转向调整方式和右转向调整方式。
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