CN106843228A - 基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法及系统。方法包括：划线设定行走路径；提取路径起始点、暂停点和终点的坐标；对路径进行滤波处理，再进行平滑处理，然后提取各拐点坐标；提取插点坐标；形成路径坐标表；形成路径坐标及速度表；将运动控制信号发送至智能小车。系统包括智能移动终端和智能小车，所述智能移动终端包括第一WIFI转串口模块、微处理模块和液晶触摸屏模块，所述智能小车包括第二WIFI转串口模块、单片机模块、陀螺仪模块、电机驱动模块和电机。本发明通过智能移动终端划线设定智能小车行走路线，可快捷、方便地更改智能小车的行走路线，无需在地面敷设实体引导线，不需管理维护实体引导线，省料、省力、省时。
Description
技术领域
本发明涉及智能小车领域，具体涉及一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法及系统。
背景技术
目前，一些自动仓库、自动车间采用循迹智能小车进行物料搬运作业，需要在地面预先规划敷设好引导线，费料、费力、费时。一旦引导线受染污或者缺损，则会影响智能小车的搬运作业，管理上需要增加对引导线的定期检查与维护，增加了管理维护工作量；一旦仓库或者车间需要重新规划布置时，需要人工修改引导线，依然费料、费力、费时。因此，为了避免现有技术中存在的缺点，有必要对现有技术做出改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法及系统，以解决现有技术受引导线限制而出现的费料费力费时等问题。
为了实现上述的目的，采用如下的技术方案。一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法，包括以下步骤：
S1操作员在智能移动终端上划线设定智能小车的行走路径；
S2智能移动终端采集操作员划定的路径，提取路径起始点、暂停点和终点的坐标；
S3对路径进行滤波处理，再进行平滑处理，然后提取各拐点坐标；
S4提取插点坐标：根据前一坐标、通信周期、设定速度、划线方向，算出下一插点的坐标；
S5形成路径坐标表：按划线方向将起始点、暂停点、拐点、插点、终点的坐标排序，形成路径坐标表；
S6形成路径坐标及速度表：查坐标表，对暂停点、拐点、终点之前的若干个插点进行减速修正处理，暂停点、拐点、终点的速度设置为零，形成路径坐标及速度表；
S7将包括了路径坐标及速度表和启停信号的运动控制信号发送至智能小车。
本发明还包括智能小车执行方法，所述智能小车执行方法包括以下步骤：
S8智能小车接收到运动控制信号，启动，堆栈读取路径坐标及速度表；
S9采集智能小车的姿态信息；
S10运动分解：结合智能小车当前坐标及速度、下一坐标及速度、当前姿态，算出各电机方向、速度控制量；
S11将电机方向、速度控制量调制为PWM控制信号，控制智能小车行走。
本发明所述智能移动终端与所述智能小车通过WIFI连接。
本发明步骤S4中，如果结果在暂停点、拐点、终点的误差范围内，则剔除此插点。
一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的系统，包括智能移动终端和智能小车，所述智能移动终端包括第一WIFI转串口模块、微处理模块和液晶触摸屏模块，所述第一WIFI转串口模块、液晶触摸屏模块分别与所述微处理模块连接，所述智能小车包括第二WIFI转串口模块、单片机模块、陀螺仪模块、电机驱动模块和电机，所述第二WIFI转串口模块、陀螺仪模块、电机驱动模块分别与所述单片机模块连接，所述电机驱动模块与所述电机连接，所述第一WIFI转串口模块与所述第二WIFI转串口模块连接。
智能移动终端负责设定线路、无线操控与监视智能小车。液晶触摸屏模块是智能移动终端的人机操作界面，负责采集智能移动终端操作员划定的行走路径，设定智能小车行驶速度等运行参数，发布启停控制指令，显示智能小车工作状态信息。微处理模块上运行操作系统，安装小车控制APP，能够对智能小车的运动控制指令、姿态信息等关联软硬件信号进行处理。第一WIFI转串口模块接收微处理模块传送来的智能小车运动控制指令等信息，发送至第二WIFI转串口模块，接收第二WIFI转串口模块的智能小车姿态等信息，并发送至微处理模块。
智能小车负责接收并执行无线运动控制信号、反馈自身状态信息。第二WIFI转串口模块接收第一WIFI转串口模块送来的智能小车运动控制指令等信息，发送至单片机模块，接收单片机模块的智能小车姿态等信息，并发送至第一WIFI转串口模块。单片机模块集中处理移动智能小车的各种运动控制指令、状态信号。陀螺仪模块负责测量智能小车的拐弯角度、坡度、斜倾角度等姿态信息。电机驱动模块将单片机模块的运动控制指令进行放大，驱动电机做出相应动作。电机是智能小车负责行驶的主要部件。
所述智能小车还包括红外传感器模块，所述红外传感器模块与所述单片机模块连接，用于感知智能小车行进方向附近有无障碍物。
所述智能小车还包括指示灯，所述指示灯与所述单片机模块连接，可发出就地状态指示。
所述智能小车还包括相连的语音模块和扬声器，所述语音模块与所述单片机模块连接，可发出就地报警声。
与现有技术相比，本发明通过智能移动终端划线设定智能小车行走路线，可快捷、方便地更改智能小车的行走路线，无需在地面敷设实体引导线，不需管理维护实体引导线，省料、省力、省时。本发明有利于智能小车操作员高效、快捷地设定、更改智能小车的行走路线，简化了对工作环境的管理维护流程。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的智能小车执行方法流程图；
图3为本发明的系统结构示意图；
图4为实施例中划定的行走路径示意图；
图5为实施例中行走路径经过步骤二、三处理后的示意图；
图6为实施例中AB段经过步骤四处理后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明的方法流程如图1所示，包括以下步骤：
（1）操作员在智能移动终端上划线设定智能小车的行走路径；
（2）智能移动终端采集操作员划定的路径，提取路径起始点、暂停点和终点的坐标；
（3）对路径进行滤波处理；
（4）对路径进行平滑处理；
（5）提取各拐点坐标；
（6）提取插点坐标：根据前一坐标、通信周期、设定速度、划线方向，算出下一插点的坐标；如果结果在暂停点、拐点、终点的误差范围内，则剔除此插点；
（7）形成路径坐标表：按划线方向将起始点、暂停点、拐点、插点、终点的坐标排序，形成路径坐标表；
（8）形成路径坐标及速度表：查坐标表，对暂停点、拐点、终点之前的若干个插点进行减速修正处理，暂停点、拐点、终点的速度设置为零，形成路径坐标及速度表；
（9）将包括了路径坐标及速度表和启停信号的运动控制信号发送至智能小车。
智能移动终端与智能小车可以通过WIFI连接，运动控制信号通过WIFI发送至智能小车执行。
智能小车执行方法如图2所示，包括以下步骤：
（10）智能小车接收到运动控制信号；
（11）智能小车启动；
（12）堆栈读取路径坐标及速度表；
（13）采集智能小车的姿态信息；
（14）运动分解：结合智能小车当前坐标及速度、下一坐标及速度、当前姿态，算出各电机方向、速度控制量；
（15）将电机方向、速度控制量调制为PWM控制信号，控制智能小车行走；
（16）智能小车移动到下一坐标点，判断是否达到终点，如果是则停车，如果否则返回（12）并继续。
本发明的系统结构如图3所示，包括智能移动终端1和智能小车2。智能移动终端1包括第一WIFI转串口模块3、微处理模块4和液晶触摸屏模块5，第一WIFI转串口模块3、液晶触摸屏模块5分别与微处理模块4连接，微处理模块4上运行操作系统6，安装有小车控制APP7。智能小车2包括第二WIFI转串口模块8、单片机模块9、陀螺仪模块10、电机驱动模块11和电机14，第二WIFI转串口模块8、陀螺仪模块10、电机驱动模块11分别与单片机模块9连接，电机驱动模块11与电机14连接。第一WIFI转串口模块3与第二WIFI转串口模块8连接。
智能小车2可设置红外传感器模块16、指示灯15、语音模块12分别与单片机模块9连接，语音模块12连接扬声器13。
本系统通过划线控制智能小车移动的工作流程如下：
打开智能移动终端1和智能小车2的电源，将第一WIFI转串口模块3和第二WIFI转串口模块8通过WIFI信号建立连接；
操作员在智能移动终端1的液晶触摸屏模块5上划线设定智能小车2的行走路径；
微处理模块4接收路径并处理成运动控制信号，由第一WIFI转串口模块3发送至智能小车2的第二WIFI转串口模块8；
第二WIFI转串口模块8将接收到的运动控制信号发送至单片机模块9进行处理，最后由电机驱动模块11控制电机14工作，使智能小车2按照划定的路径进行移动。
实施例
步骤一、操作员在智能移动终端上划线设定智能小车的行走路径，如图4，其中A为起点，圆点B、E为暂停点，C、D为拐点，F为终点，AB段、DE段代表划线时手抖动出现的纹波段；
步骤二、智能移动终端采集操作员划定的路径，提取路径起点坐标A(Xa,Ya)、暂停点坐标B(Xb,Yb)、E(Xe,Ye)，终点F(Xf,Yf)的坐标；
步骤三、对路径进行滤波处理，再进行平滑处理，然后提取各拐点坐标C(Xc,Yc)、D(Xd,Yd)，如图5；
步骤四、提取插点坐标：如图6所示，在AB段之间插入若干插点M1~M29，根据前一坐标、通信周期、设定速度、划线方向，算出下一插点的坐标M1(Xm1,Ym1)~M29(Xm29,Ym29)，以同样的方法算出剩余插点的坐标M30(Xm30,Ym30)~M149(Xm149,Ym149)
步骤五、形成路径坐标表：按划线方向将起点A、暂停点B和E、拐点C和D、插点M1~M149、终点F的坐标排序，形成路径坐标表，如表1；
表1 实施例路径坐标表
| 序号 | 点 | 坐标 |
| 1 | A | (Xa,Ya) |
| 2 | M1 | (Xm1,Ym1) |
| 3 | M2 | (Xm2,Ym2) |
| 4 | M3 | (Xm3,Ym3) |
| …… | …… | …… |
| 26 | M25 | (Xm25,Ym25) |
| 27 | M26 | (Xm26,Ym26) |
| 28 | M27 | (Xm27,Ym27) |
| 29 | M28 | (Xm28,Ym28) |
| 30 | M29 | (Xm29,Ym29) |
| 31 | B | (Xb,Yb) |
| 32 | M30 | (Xm30,Ym30) |
| 33 | M31 | (Xm31,Ym31) |
| …… | …… | …… |
| 59 | M57 | (Xm57,Ym57) |
| 60 | M58 | (Xm58,Ym58) |
| 61 | M59 | (Xm59,Ym59) |
| 62 | C | (Xc,Yc) |
| 63 | M60 | (Xm60,Ym60) |
| 64 | M61 | (Xm61,Ym61) |
| …… | …… | …… |
| 90 | M87 | (Xm87,Ym87) |
| 91 | M88 | (Xm88,Ym88) |
| 92 | M89 | (Xm89,Ym89) |
| 93 | D | (Xd,Yd) |
| 94 | M90 | (Xm90,Ym90) |
| 95 | M91 | (Xm91,Ym91) |
| …… | …… | …… |
| 121 | M117 | (Xm117,Ym117) |
| 122 | M118 | (Xm118,Ym118) |
| 123 | M119 | (Xm119,Ym119) |
| 124 | E | (Xe,Ye) |
| 125 | M120 | (Xm120,Ym120) |
| 126 | M121 | (Xm121,Ym121) |
| …… | …… | …… |
| 152 | M147 | (Xm147,Ym147) |
| 153 | M148 | (Xm148,Ym148) |
| 154 | M149 | (Xm149,Ym149) |
| 155 | F | (Xf,Yf) |
步骤六、形成路径坐标及速度表：查坐标表1，设置智能小车运行速度为300mm/s，对暂停点B和E、拐点C和D、终点F之前的2个插点进行减速修正——分别处理为200mm/s、100mm/s，对暂停点B和E、拐点C和D、终点F的速度设置为零，形成路径坐标及速度表，如表2；
表2 实施例路径坐标及速度表
| 序号 | 点 | 坐标 | 速度 |
| 1 | A | (Xa,Ya) | 300 |
| 2 | M1 | (Xm1,Ym1) | 300 |
| 3 | M2 | (Xm2,Ym2) | 300 |
| 4 | M3 | (Xm3,Ym3) | 300 |
| …… | …… | …… | …… |
| 26 | M25 | (Xm25,Ym25) | 300 |
| 27 | M26 | (Xm26,Ym26) | 300 |
| 28 | M27 | (Xm27,Ym27) | 300 |
| 29 | M28 | (Xm28,Ym28) | 200 |
| 30 | M29 | (Xm29,Ym29) | 100 |
| 31 | B | (Xb,Yb) | 0 |
| 32 | M30 | (Xm30,Ym30) | 300 |
| 33 | M31 | (Xm31,Ym31) | 300 |
| …… | …… | …… | …… |
| 59 | M57 | (Xm57,Ym57) | 300 |
| 60 | M58 | (Xm58,Ym58) | 200 |
| 61 | M59 | (Xm59,Ym59) | 100 |
| 62 | C | (Xc,Yc) | 0 |
| 63 | M60 | (Xm60,Ym60) | 300 |
| 64 | M61 | (Xm61,Ym61) | 300 |
| …… | …… | …… | …… |
| 90 | M87 | (Xm87,Ym87) | 300 |
| 91 | M88 | (Xm88,Ym88) | 200 |
| 92 | M89 | (Xm89,Ym89) | 100 |
| 93 | D | (Xd,Yd) | 0 |
| 94 | M90 | (Xm90,Ym90) | 300 |
| 95 | M91 | (Xm91,Ym91) | 300 |
| …… | …… | …… | …… |
| 121 | M117 | (Xm117,Ym117) | 300 |
| 122 | M118 | (Xm118,Ym118) | 200 |
| 123 | M119 | (Xm119,Ym119) | 100 |
| 124 | E | (Xe,Ye) | 0 |
| 125 | M120 | (Xm120,Ym120) | 300 |
| 126 | M121 | (Xm121,Ym121) | 300 |
| …… | …… | …… | …… |
| 152 | M147 | (Xm147,Ym147) | 300 |
| 153 | M148 | (Xm148,Ym148) | 200 |
| 154 | M149 | (Xm149,Ym149) | 100 |
| 155 | F | (Xf,Yf) | 0 |
步骤七、将包括了表2数据和启停信号的运动控制信号发送至智能小车，智能小车堆栈读取表2数据和启停信号，按照划定的行走路径移动，在暂停点、拐点、终点前减速，在暂停点暂停，在拐点拐弯，在终点终止，完成划定的行走路径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1操作员在智能移动终端上划线设定智能小车的行走路径；
S2智能移动终端采集操作员划定的路径，提取路径起始点、暂停点和终点的坐标；
S3对路径进行滤波处理，再进行平滑处理，然后提取各拐点坐标；
S4提取插点坐标：根据前一坐标、通信周期、设定速度、划线方向，算出下一插点的坐标；
S5形成路径坐标表：按划线方向将起始点、暂停点、拐点、插点、终点的坐标排序，形成路径坐标表；
S6形成路径坐标及速度表：查坐标表，对暂停点、拐点、终点之前的若干个插点进行减速修正处理，暂停点、拐点、终点的速度设置为零，形成路径坐标及速度表；
S7将包括了路径坐标及速度表和启停信号的运动控制信号发送至智能小车。
2.根据权利要求1所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法，其特征在于，还包括智能小车执行方法，所述智能小车执行方法包括以下步骤：
S8智能小车接收到运动控制信号，启动，堆栈读取路径坐标及速度表；
S9采集智能小车的姿态信息；
S10运动分解：结合智能小车当前坐标及速度、下一坐标及速度、当前姿态，算出各电机方向、速度控制量；
S11将电机方向、速度控制量调制为PWM控制信号，控制智能小车行走。
3.根据权利要求1所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法，其特征在于，所述智能移动终端与所述智能小车通过WIFI连接。
4.根据权利要求1所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的方法，其特征在于，步骤S4中，如果结果在暂停点、拐点、终点的误差范围内，则剔除此插点。
5.一种基于移动终端划线设定智能小车行走路径的系统，其特征在于，包括智能移动终端和智能小车，所述智能移动终端包括第一WIFI转串口模块、微处理模块和液晶触摸屏模块，所述第一WIFI转串口模块、液晶触摸屏模块分别与所述微处理模块连接，所述智能小车包括第二WIFI转串口模块、单片机模块、陀螺仪模块、电机驱动模块和电机，所述第二WIFI转串口模块、陀螺仪模块、电机驱动模块分别与所述单片机模块连接，所述电机驱动模块与所述电机连接，所述第一WIFI转串口模块与所述第二WIFI转串口模块连接。
6.根据权利要求5所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的系统，其特征在于，所述智能小车还包括红外传感器模块，所述红外传感器模块与所述单片机模块连接。
7.根据权利要求5所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的系统，其特征在于，所述智能小车还包括指示灯，所述指示灯与所述单片机模块连接。
8.根据权利要求5所述的基于移动终端划线设定智能小车行走路径的系统，其特征在于，所述智能小车还包括相连的语音模块和扬声器，所述语音模块与所述单片机模块连接。
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