CN105607635B - 自动导引车全景光学视觉导航控制系统及全向自动导引车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统，包括自主导航系统和车尾定位系统，自主导航系统和车尾定位系统均由一主控系统控制，自主导航系统包括全向光学模块、深度图像取样模块、图像合并处理模块、视觉窗口构建3D地图模块、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块和路径规划模块。该自动导引车系统在一个完全未知的仓库环境中，构建仓库的全局地图。该地图所存储的信息需足够让导航系统在工作环境中得到自身的位置坐标、环境中各种障碍物的位置坐标以及各个工位停止点的位置坐标，可以指导自动导引车按照规划路线运行。

Description

自动导引车全景光学视觉导航控制系统及全向自动导引车

技术领域

本发明属于视觉导航系统，具体是一种基于全向光学系统的辅以等深度相机（或激光雷达）传感器具有自主路径规划、导航能力的自动导引车全景光学视觉导航控制系统。

背景技术

目前，人工成本的上升成为当前企业经营发展中遇到的最主要困难，在拥有先进制造业的国家和地区，使用自动导引车(AGV)替代人工在仓库中进行货物装卸及运载以节约成本已经成为当今主流。在国内，目前使用的自动导引车，大部分仍是使用磁轨导航以及RFID定位技术来进行自主移动运送货物，该方法虽然能够满足一定的需要，但是局限性较大，需要针对仓库进行较大的改造，不具有通用性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统。

为解决现有技术的上述缺陷，本发明提供的技术方案是：一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统，包括自主导航系统和车尾定位系统，所述自主导航系统和车尾定位系统均由一主控系统控制，所述自主导航系统包括全向光学模块、深度图像取样模块、图像合并处理模块、视觉窗口构建3D地图模块、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块和路径规划模块，所述全向光学模块和所述深度图像取样模块与所述图像合并处理模块连接，所述图像合并处理模块通过所述视觉窗口构建3D地图模块与所述路径规划模块连接，所述实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块与所述视觉窗口构建3D地图模块的信息输送线路连接，所述路径规划模块通过路径规划计算控制自动导引车运动，完成自主导航。

作为本发明自动导引车全景光学视觉导航控制系统的一种改进，所述车尾定位系统包括导引车导航指定区域模块、前置摄像头识别二维码模块、校正车体朝向模块和执行模块，所述导引车导航指定区域模块控制所述前置摄像头识别二维码模块，所述前置摄像头识别二维码模块结合深度相机和里程计及IMU信息控制所述校正车体朝向模块，所述校正车体朝向模块控制执行模块输出动作。

作为本发明自动导引车全景光学视觉导航控制系统的一种改进，所述路径规划模块包括全局路径计算模块和局部路径计算模块；

通过构建好的视觉窗口构建3D地图模块信息，自动导引车的立体视觉导航系统能够获得环境中的信息，这些信息除了像素信息也包括了该像素所对应的深度信息，及像素距镜头的距离；立体视觉导航系统通过实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块中的图像特征点匹配，并结合人工初始位置的设定、自动导引车自带里程计信息以及深度相机或激光雷达返回的2D边界信息，得到自动导引车在工作环境3D地图中的2D坐标信息；当自动导引车知道自身的位置之后，其中的路径规划模块通过计算规划出从起始点到目标点的全局路径；

在局部路径规划过程中，全向光学系统所实时拍摄自动导引车所在位置的360度立体图像，自主导航系统能得到一定范围内实时全方位局部地图信息以及特征点信息，对比已记录下的3D地图特征点信息，得到自动导引车在自身视野范围内的局部位置坐标；

在规划局部路径的过程中运用到成本地图对自动导引车进行路径规划与实时避障；通过全向光学模块以及深度相机或激光雷达探测出在一定视野范围内的边缘信息，即从上面所提到的实时局部3D地图信息中提取出在视野范围中的最小安全区域；自主导航系统在边缘信息中会加入膨胀系数，即自动导引车的半径长度，这样能够有效的避免路径规划中撞击障碍物或者环境边缘；通过视觉传感器和深度相机或激光雷达协作探测的障碍物和环境边缘；自动导引车全地图上沿着导航系统规划出的全局路径行进，同时每一时刻也在通过成本地图进行局部地图的路径规划和避障。

作为本发明自动导引车全景光学视觉导航控制系统的一种改进，还包括自动充电系统，所述自动充电系统包括安装在自动导引车上的工控模块和充电箱模组，当自动导引车检测到电量低于设定的警戒值时，便会在完成最后既定工作后进入自动充电模式；自动导引车在构建3D地图时已经把充电区域的坐标标定完成，需充电的时候，导航到充电区域然后通过末端定位系统行驶到充电桩上，自动充电系统便由工控模块控制激活开始为导引车充电；当导引车充满后，工控模块断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。

作为本发明自动导引车全景光学视觉导航控制系统的一种改进，所述车尾定位系统的运行模式具有两种，分别为导航模式和取放货物模式，当自动导引车进入取放货物模式时，立体视觉导航系统通过控制自动导引车与货架或货区的距离给自动导引车预留出旋转以及导引取货物的空间，到达货物大致区域时控制导引车转向对准货架；这个过程同时利用到视觉、里程计以及前置的深度相机或激光雷达，通过安装在导引车前向的独立末端定位摄像头，识别货架上的二维码，以得到二维码的信息确认货物的精确区域并预备控制自动导引车插入货架，与此同时IMU和深度相机或激光雷达的结合可探测车体是否正面朝向于货物，IMU能记录转向角度，深度相机或激光雷达能够精确的返回探测范围内货物或货架是否与自动导引车垂直并计算自动导引车与货物的距离，从而给自动导引车的精确插入提供必要的校准信息；当末端定位摄像头获取的二维码始终保持在图像的中心，即车的正对方向时，并且IMU和深度相机或激光雷达所反馈的角度方向以及距离都满足插入条件时，导航系统控制自动导引车插入货架的过程中也不间断的通过末端定位摄像头来不断校准自动导引车方位，放货的过程以同样的方式进行。

作为本发明自动导引车全景光学视觉导航控制系统的一种改进，还包括主动安全防碰撞机制，所述自动导引车使用深度相机或激光雷达进行避障工作，深度相机或激光雷达的数目可以根据需求的不同而不同；深度相机或激光雷达安装在自动导引车的前方，该传感器扫描探测范围达180°，感应距离最高可达7m，反应时间60ms，并且能够很好的识别出人的身体及其各部位， 180°的探测范围以及7m的扫描深度可为导引车提供充分的前方环境以及深度信息，处理器使用该信息可构建出环境深度地图以辅助导引车的全景视觉导航系统；60ms的响应速度使之能够及时地发现探测范围内的障碍物，并实时计算出障碍物离自身的距离，然后反馈数据给处理器从而判断导引车是否有必要对之实施相应的躲避行为，如该障碍物阻挡住了导引车的前进路线，则判断绕过该障碍物是否可行，若可行，则从侧面绕过，若不可行，则令导引车停止，发出警报，直至障碍物被移除；

主动安全防碰撞机制还包括四个红外传感器，四个红外传感器来弥补深度相机或激光雷达的光源和成像尺寸的局限性缺陷，将四个红外传感器分别编号并安装在自动导引车顶部的前后、左右四个方向上，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间，将导引车整体笼罩在深度相机或激光雷达的扫描范围之内；当该传感器组合感应到任何进入扫描范围内的物体时，将会向中央处理单元发出报警信号，中央处理单元接收到信号后根据导引车前进的方向以及信号的来源做出相应的反应。

与现有技术相比，本发明的优点是：该自动导引车系统在一个完全未知的仓库环境中，构建仓库的全局地图。该地图所存储的信息需足够让导航系统在工作环境中得到自身的位置坐标、环境中各种障碍物的位置坐标以及各个工位停止点的位置坐标，可以指导自动导引车按照规划路线运行。同时自动导引车也需有一定的安全防碰系统实时监控其周围区域避免任何的擦碰。该系统除了构建地图以及标定工位过程需人工参与，其他全部由自动导引车自主完成，并可以通过全景视觉能力构成良好的避障机制。

本发明的另一目的是提供一种全向自动导引车，包括自动导引车车体，所述自动导引车车体内设有支撑结构、电池模块、电机、控制模块和中央处理控制单元，所述自动导引车车体的车头位置设有可以上下升降的升降装置，所述自动导引车车体靠近地面位置安装有深度相机或激光雷达，所述深度相机或激光雷达能够对180度范围内的的障碍物进行探测；所述升降装置上安装有独立的深度相机和前置摄像头和用于探测车体周边物体及与物体距离的全向光学检测装置，所述前置摄像头用来进行取放货物时的末端定位和识别位置二维码。

作为本发明全向自动导引车的一种改进，所述全向光学检测装置包括传感器安装支架，所述传感器安装支架上设有多个传感器，多个所述传感器对所述自动导引车顶部的前后、左右四个方向扫描，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间。

作为本发明全向自动导引车的一种改进，所述自动导引车车体上采用的四个车轮为麦克纳姆轮；

多个所述传感器的信息通过串口或CAN总线传给中央处理控制单元，所述中央处理控制单元获取各个传感器信息、下发指令给控制模块来控制车体的动作；

全向光学检测装置采集的视觉图像传入到立体视觉导航系统经过图像预处理、特征点分析以及特征点对比运用视觉窗口算法构建出导引车工作环境的3D地图并自定位；立体视觉导航系统再结合深度相机或激光雷达、IMU、里程计以及前置摄像头等传感器通过计算以及成本地图来实现路径规划功能，到达指定点并取放货物；

所有对传感器的处理都由中央处理控制单元完成，对电机直接控制的任务由控制模块完成；

作为本发明全向自动导引车的一种改进，还包括一套上位机，该上位机与所述中央处理控制单元以及智能充电柜通过无线连接通讯；当自动导引车车体电量不足时，中央处理控制单元会与上位机通讯，上位机则会与充电柜通讯使其打开开始充电，当自动导引车车体充满后，上位机断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。

与现有技术相比，本发明的优点是：该自动导引车使用全向光学系统辅助以深度相机（或激光雷达）形成全景视觉，在自动导引车行进时，利用全景视觉系统基于SLAM技术辅助以深度相机（或激光雷达）深度测量技术来建立的3D立体地图，利用建立的3D地图对自身进行定位、规划路径，并使用基于麦克拉姆轮的全向运动技术将货物从起点运送至指定地点。

视觉导航相较于磁轨导航的优点在于本产品获取信息更加丰富，具有良好的通用性，可以在不对仓库进行任何改造的情况下使用该自动导引车。而全向光学系统较之传统的激光雷达、深度相机（或激光雷达）等方式具有更大的取景范围广，一次图像采集可替代多个传统摄像头、或多个激光雷达的工作，避免了多次扫描更重要的是成本低廉。并且实现自动导引车在完全不需要人工干预的情况下对货物进行自主运输。

附图说明

下面就根据附图和具体实施方式对本发明及其有益的技术效果作进一步详细的描述，其中：

图1是本发明自主导航系统模块图。

图2是本发明车尾定位系统模块图。

图3是本发明全向自动导引车正向立体结构图。

图4是本发明全向自动导引车反向立体结构图。

图5是本发明全向自动导引车底部结构示意图。

附图标记名称：1、全向光学模块 2、深度图像取样模块 3、图像合并处理模块 4、视觉窗口构建3D地图模块 5、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块 6、路径规划模块 7、导引车导航指定区域模块 8、前置摄像头识别二维码模块 9、校正车体朝向模块10、执行模块 61、全局路径计算模块 62、局部路径计算模块 21、自动导引车车体 22、升降装置 23、深度相机或激光雷达 24、深度相机和前置摄像头 25、全向光学检测装置 26、传感器安装支架 27、麦克纳姆轮 28、电机 29、电池模块。

具体实施方式

下面就根据附图和具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不局限于此。

如图1和图2所示，一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统，包括自主导航系统和车尾定位系统，自主导航系统和车尾定位系统均由一主控系统控制，自主导航系统包括全向光学模块1、深度图像取样模块2、图像合并处理模块3、视觉窗口构建3D地图模块4、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块5和路径规划模块6，全向光学模块1和深度图像取样模块2与图像合并处理模块3连接，图像合并处理模块3通过视觉窗口构建3D地图模块4与路径规划模块6连接，实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块5与视觉窗口构建3D地图模块4的信息输送线路连接，路径规划模块6通过路径规划计算控制自动导引车运动，完成自主导航。

优选的，车尾定位系统包括导引车导航指定区域模块7、前置摄像头识别二维码模块8、校正车体朝向模块9和执行模块10，导引车导航指定区域模块7前置摄像头识别二维码模块8，前置摄像头识别二维码模块8结合深度相机和里程计及IMU信息控制校正车体朝向模块9，校正车体朝向模块9控制执行模块10输出动作。

优选的，路径规划模块6包括全局路径计算模块61和局部路径计算模块62；

通过构建好的视觉窗口构建3D地图模块4信息，自动导引车的立体视觉导航系统能够获得环境中的信息，这些信息除了像素信息也包括了该像素所对应的深度信息，及像素距镜头的距离；立体视觉导航系统通过实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块中的图像特征点匹配，并结合人工初始位置的设定、自动导引车自带里程计信息以及深度相机或激光雷达返回的2D边界信息，得到自动导引车在工作环境3D地图中的2D坐标信息；当自动导引车知道自身的位置之后，其中的路径规划模块通过计算规划出从起始点到目标点的全局路径；

在局部路径规划过程中，全向光学系统所实时拍摄自动导引车所在位置的360度立体图像，自主导航系统能得到一定范围内实时全方位局部地图信息以及特征点信息，对比已记录下的3D地图特征点信息，得到自动导引车在自身视野范围内的局部位置坐标；

在规划局部路径的过程中运用到成本地图对自动导引车进行路径规划与实时避障；通过全向光学模块以及深度相机或激光雷达探测出在一定视野范围内的边缘信息，即从上面所提到的实时局部3D地图信息中提取出在视野范围中的最小安全区域；自主导航系统在边缘信息中会加入膨胀系数，即自动导引车的半径长度，这样能够有效的避免路径规划中撞击障碍物或者环境边缘；通过视觉传感器和深度相机或激光雷达协作探测的障碍物和环境边缘；自动导引车全地图上沿着导航系统规划出的全局路径行进，同时每一时刻也在通过成本地图进行局部地图的路径规划和避障。

优选的，本自动导引车系统还包括自动充电系统，自动充电系统包括安装在自动导引车上的工控模块和充电箱模组，当自动导引车检测到电量低于设定的警戒值时，便会在完成最后既定工作后进入自动充电模式；自动导引车在构建3D地图时已经把充电区域的坐标标定完成，需充电的时候，导航到充电区域然后通过末端定位系统行驶到充电桩上，自动充电系统便由工控模块控制激活开始为导引车充电；当导引车充满后，工控模块断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。

优选的，车尾定位系统的运行模式具有两种，分别为导航模式和取放货物模式，当自动导引车进入取放货物模式时，立体视觉导航系统通过控制自动导引车与货架或货区的距离给自动导引车预留出旋转以及导引取货物的空间，到达货物大致区域时控制导引车转向对准货架；这个过程同时利用到视觉、里程计以及前置的深度相机或激光雷达，通过安装在导引车前向的独立末端定位摄像头，识别货架上的二维码，以得到二维码的信息确认货物的精确区域并预备控制自动导引车插入货架，与此同时IMU和深度相机或激光雷达的结合可探测车体是否正面朝向于货物，IMU能记录转向角度，深度相机或激光雷达能够精确的返回探测范围内货物或货架是否与自动导引车垂直并计算自动导引车与货物的距离，从而给自动导引车的精确插入提供必要的校准信息；当末端定位摄像头获取的二维码始终保持在图像的中心，即车的正对方向时，并且IMU和深度相机或激光雷达所反馈的角度方向以及距离都满足插入条件时，导航系统控制自动导引车插入货架的过程中也不间断的通过末端定位摄像头来不断校准自动导引车方位，放货的过程以同样的方式进行。

优选的，本自动导引车系统还包括主动安全防碰撞机制，自动导引车使用深度相机或激光雷达进行避障工作，深度相机或激光雷达的数目可以根据需求的不同而不同；深度相机或激光雷达安装在自动导引车的前方，该传感器扫描探测范围达180°，感应距离最高可达7m，反应时间60ms，并且能够很好的识别出人的身体及其各部位， 180°的探测范围以及7m的扫描深度可为导引车提供充分的前方环境以及深度信息，处理器使用该信息可构建出环境深度地图以辅助导引车的全景视觉导航系统；60ms的响应速度使之能够及时地发现探测范围内的障碍物，并实时计算出障碍物离自身的距离，然后反馈数据给处理器从而判断导引车是否有必要对之实施相应的躲避行为，如该障碍物阻挡住了导引车的前进路线，则判断绕过该障碍物是否可行，若可行，则从侧面绕过，若不可行，则令导引车停止，发出警报，直至障碍物被移除。

优选的，主动安全防碰撞机制还包括四个红外传感器，四个红外传感器来弥补深度相机或激光雷达的光源和成像尺寸的局限性缺陷，将四个红外传感器分别编号并安装在自动导引车顶部的前后、左右四个方向上，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间，将导引车整体笼罩在深度相机或激光雷达的扫描范围之内；当该传感器组合感应到任何进入扫描范围内的物体时，将会向中央处理单元发出报警信号，中央处理单元接收到信号后根据导引车前进的方向以及信号的来源做出相应的反应。

本自动导引车系统在一个完全未知的仓库环境中，构建仓库的全局地图。该地图所存储的信息需足够让导航系统在工作环境中得到自身的位置坐标、环境中各种障碍物的位置坐标以及各个工位停止点的位置坐标，可以指导自动导引车按照规划路线运行。同时自动导引车也需有一定的安全防碰系统实时监控其周围区域避免任何的擦碰。该系统除了构建地图以及标定工位过程需人工参与，其他全部由自动导引车自主完成，并可以通过全景视觉能力构成良好的避障机制。

如图3、图4和图5所示，一种全向自动导引车，包括自动导引车车体21，自动导引车车体21内设有支撑结构、电池模块29、电机28、控制模块和中央处理控制单元，自动导引车车体21的车头位置设有可以上下升降的升降装置22，自动导引车车体21靠近地面位置安装有深度相机或激光雷达23，深度相机或激光雷达23能够对180度范围内的的障碍物进行探测；升降装置22上安装有独立的深度相机和前置摄像头24和用于探测车体周边物体及与物体距离的全向光学检测装置25前置摄像头24用来进行取放货物时的末端定位和识别位置二维码。

优选的，全向光学检测装置25包括传感器安装支架26，传感器安装支架26上设有多个传感器，多个传感器对自动导引车顶部的前后、左右四个方向扫描，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间。

优选的，自动导引车车体1上采用的四个车轮为麦克纳姆轮27；自动导引车在麦克纳姆轮27的作用下，能实现平面上三自由度的全方位移动，具有零转弯半径、横向平移的能力，可以在狭窄空间内或恶劣环境中自由穿行，能够在狭小空间内进行自由平滑的全向移动，使导引车以期望的速度和方向灵活自如地移动。特别在仓库货架的取放过程中，利用此平台可以完全无需转向就能够在同一货架上取放货物。

优选的，多个传感器的信息通过串口或CAN总线传给中央处理控制单元，中央处理控制单元获取各个传感器信息、下发指令给控制模块来控制车体的动作；

全向光学检测装置5采集的视觉图像传入到立体视觉导航系统经过图像预处理、特征点分析以及特征点对比运用视觉窗口算法构建出导引车工作环境的3D地图并自定位；立体视觉导航系统再结合深度相机或激光雷达、IMU、里程计以及前置摄像头等传感器通过计算以及成本地图来实现路径规划功能，到达指定点并取放货物；

所有对传感器的处理都由中央处理控制单元完成，对电机直接控制的任务由控制模块完成；

优选的，本全向自动导引车还包括一套上位机，该上位机与中央处理控制单元以及智能充电柜通过无线连接通讯；当自动导引车车体电量不足时，中央处理控制单元会与上位机通讯，上位机则会与充电柜通讯使其打开开始充电，当自动导引车车体充满后，上位机断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。

该全向自动导引车使用全向光学系统辅助以深度相机（或激光雷达）形成全景视觉，在自动导引车行进时，利用全景视觉系统基于SLAM技术辅助以深度相机（或激光雷达）深度测量技术来建立的3D立体地图，利用建立的3D地图对自身进行定位、规划路径，并使用基于麦克拉姆轮的全向运动技术将货物从起点运送至指定地点。

视觉导航相较于磁轨导航的优点在于本产品获取信息更加丰富，具有良好的通用性，可以在不对仓库进行任何改造的情况下使用该自动导引车。而全向光学系统较之传统的激光雷达、深度相机（或激光雷达）等方式具有更大的取景范围广，一次图像采集可替代多个传统摄像头、或多个激光雷达的工作，避免了多次扫描更重要的是成本低廉。并且实现自动导引车在完全不需要人工干预的情况下对货物进行自主运输。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和结构的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (2)

1.一种自动导引车全景光学视觉导航控制系统，其特征在于，包括自主导航系统和车尾定位系统，所述自主导航系统和车尾定位系统均由一主控系统控制，所述自主导航系统包括全向光学模块、深度图像取样模块、图像合并处理模块、视觉窗口构建3D地图模块、实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块和路径规划模块，所述全向光学模块和所述深度图像取样模块与所述图像合并处理模块连接，所述图像合并处理模块通过所述视觉窗口构建3D地图模块与所述路径规划模块连接，所述实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块与所述视觉窗口构建3D地图模块的信息输送线路连接;

所述路径规划模块通过路径规划计算控制自动导引车运动，所述车尾定位系统包括导引车导航指定区域模块、前置摄像头识别二维码模块、校正车体朝向模块和执行模块，所述导引车导航指定区域模块控制所述前置摄像头识别二维码模块，所述前置摄像头识别二维码模块结合深度相机和里程计及IMU信息控制所述校正车体朝向模块，所述校正车体朝向模块控制执行模块输出动作;

所述路径规划模块包括全局路径计算模块和局部路径计算模块；

通过构建好的视觉窗口构建3D地图模块信息，自动导引车的立体视觉导航系统能够获得环境中的信息，这些信息除了像素信息也包括了该像素所对应的深度信息，及像素距镜头的距离；立体视觉导航系统通过实时图像特征对比3D地图特征进行自定义模块中的图像特征点匹配，并结合人工初始位置的设定、自动导引车自带里程计信息以及深度相机或激光雷达返回的2D边界信息，得到自动导引车在工作环境3D地图中的2D坐标信息；当自动导引车知道自身的位置之后，其中的路径规划模块通过计算规划出从起始点到目标点的全局路径；

在局部路径规划过程中，全向光学系统所实时拍摄自动导引车所在位置的360度立体图像，自主导航系统能得到一定范围内实时全方位局部地图信息以及特征点信息，对比已记录下的3D地图特征点信息，得到自动导引车在自身视野范围内的局部位置坐标；

在规划局部路径的过程中运用到成本地图对自动导引车进行路径规划与实时避障；通过全向光学模块以及深度相机或激光雷达探测出在一定视野范围内的边缘信息，即从上面所提到的实时局部3D地图信息中提取出在视野范围中的最小安全区域；自主导航系统在边缘信息中会加入膨胀系数，即自动导引车的半径长度，这样能够有效的避免路径规划中撞击障碍物或者环境边缘；通过视觉传感器和深度相机或激光雷达协作探测的障碍物和环境边缘；自动导引车全地图上沿着导航系统规划出的全局路径行进，同时每一时刻也在通过成本地图进行局部地图的路径规划和避障；

还包括自动充电系统，所述自动充电系统包括安装在自动导引车上的工控模块和充电箱模组，当自动导引车检测到电量低于设定的警戒值时，便会在完成最后既定工作后进入自动充电模式；自动导引车在构建3D地图时已经把充电区域的坐标标定完成，需充电的时候，导航到充电区域然后通过末端定位系统行驶到充电桩上，自动充电系统便由工控模块控制激活开始为导引车充电；当导引车充满后，工控模块断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态；

所述车尾定位系统的运行模式具有两种，分别为导航模式和取放货物模式，当自动导引车进入取放货物模式时，立体视觉导航系统通过控制自动导引车与货架或货区的距离给自动导引车预留出旋转以及导引取货物的空间，到达货物大致区域时控制导引车转向对准货架；这个过程同时利用到视觉、里程计以及前置的深度相机或激光雷达，通过安装在导引车前向的独立末端定位摄像头，识别货架上的二维码，以得到二维码的信息确认货物的精确区域并预备控制自动导引车插入货架，与此同时IMU和深度相机或激光雷达的结合可探测车体是否正面朝向于货物，IMU能记录转向角度，深度相机或激光雷达能够精确的返回探测范围内货物或货架是否与自动导引车垂直并计算自动导引车与货物的距离，从而给自动导引车的精确插入提供必要的校准信息；当末端定位摄像头获取的二维码始终保持在图像的中心，即车的正对方向时，并且IMU和深度相机或激光雷达所反馈的角度方向以及距离都满足插入条件时，导航系统控制自动导引车插入货架的过程中也不间断的通过末端定位摄像头来不断校准自动导引车方位，放货的过程以同样的方式进行；

还包括主动安全防碰撞机制，所述自动导引车使用深度相机或激光雷达进行避障工作，深度相机或激光雷达的数目可以根据需求的不同而不同；深度相机或激光雷达安装在自动导引车的前方，该传感器扫描探测范围达180°，感应距离最高可达7m，反应时间60ms，并且能够很好的识别出人的身体及其各部位， 180°的探测范围以及7m的扫描深度可为导引车提供充分的前方环境以及深度信息，处理器使用该信息可构建出环境深度地图以辅助导引车的全景视觉导航系统；60ms的响应速度使之能够及时地发现探测范围内的障碍物，并实时计算出障碍物离自身的距离，然后反馈数据给处理器从而判断导引车是否有必要对之实施相应的躲避行为，如该障碍物阻挡住了导引车的前进路线，则判断绕过该障碍物是否可行，若可行，则从侧面绕过，若不可行，则令导引车停止，发出警报，直至障碍物被移除；

主动安全防碰撞机制还包括四个红外传感器，四个红外传感器来弥补深度相机或激光雷达的光源和成像尺寸的局限性缺陷，将四个红外传感器分别编号并安装在自动导引车顶部的前后、左右四个方向上，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间，将导引车整体笼罩在深度相机或激光雷达的扫描范围之内；当该传感器组合感应到任何进入扫描范围内的物体时，将会向中央处理单元发出报警信号，中央处理单元接收到信号后根据导引车前进的方向以及信号的来源做出相应的反应。

2.一种具有上述权利要求1所述的控制系统的全向自动导引车，其特征在于，包括自动导引车车体，所述自动导引车车体内设有支撑结构、电池模块、电机、控制模块和中央处理控制单元，所述自动导引车车体的车头位置设有可以上下升降的升降装置，所述自动导引车车体靠近地面位置安装有深度相机或激光雷达，所述深度相机或激光雷达能够对180度范围内的的障碍物进行探测；所述升降装置上安装有独立的前置摄像头和用于探测车体周边物体及与物体距离的全向光学检测装置，所述前置摄像头用来进行取放货物时的末端定位和识别位置二维码；所述全向光学检测装置包括传感器安装支架，所述传感器安装支架上设有多个传感器，多个所述传感器对所述自动导引车顶部的前后、左右四个方向扫描，扫描方向均为斜下方，以此组成一片金字塔形的封闭空间；所述自动导引车车体上采用的四个车轮为麦克纳姆轮；

多个所述传感器的信息通过串口或CAN总线传给中央处理控制单元，所述中央处理控制单元获取各个传感器信息、下发指令给控制模块来控制车体的动作；

全向光学检测装置采集的视觉图像传入到立体视觉导航系统经过图像预处理、特征点分析以及特征点对比运用视觉窗口算法构建出导引车工作环境的3D地图并自定位；立体视觉导航系统再结合深度相机或激光雷达、IMU、里程计以及前置摄像头等传感器通过计算以及成本地图来实现路径规划功能，到达指定点并取放货物；

所有对传感器的处理都由中央处理控制单元完成，对电机直接控制的任务由控制模块完成；

还包括一套上位机，该上位机与所述中央处理控制单元以及智能充电柜通过无线连接通讯；当自动导引车车体电量不足时，中央处理控制单元会与上位机通讯，上位机则会与充电柜通讯使其打开开始充电，当自动导引车车体充满后，上位机断掉充电桩的供电并通过无线通讯系统控制自动导引车进入工作模式、等待任务派遣或进入休眠状态。