CN109240299A - 一种基于色带识别的导航方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于色带识别的导航方法。该方法包括：接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息；根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息；控制所述导航机器人从初始位置出发，在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人的到达送货区域。本发明采用色带导航，使用的导航传感器少，只需要采用颜色传感器就可准确的识别行进轨迹，受环境条件影响小，使导航过程高效、快捷。

Description

一种基于色带识别的导航方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于色带识别的导航方法、装置及设备。

背景技术

随着物联网技术、控制技术、信息技术以及人工智能等技术的发展，物流管理也开始逐步进入自动化、机械化的时代。

现有机械化的仓库中物件的运送主要采用智能机器人，由于仓库内货物放置的位置多，仓库具体环境复杂，因此能将物件准确送达指定位置的导航技术是该类智能机器人的关键技术。现有的导航技术主要通过导航系统进行目的地的确定和路径的选择，其中导航系统主要包括目的地输入装置、网络装置、路径数据存储装置等，将目的地输入后，网络系统对路线进行规划，并选择一条优选路线；在智能机器人行驶过程中，主要通过红外感应器、激光感应器或超声波感应器中的一种或几种感应器进行防碰撞检测，从而实现物件的成功配送。

可见，现有的导航技术所需的导航系统的装置多，需要采用多种传感器组合使用，且各感应器存在一定的缺点，比如受环境影响大、识别算法复杂、识别精度低等，从而智能机器人在导航过程中容易出现误判、碰撞和导航错误的情况。

发明内容

基于此，本发明针对上述的问题，提供一种基于色带识别的导航方法、装置和设备，所述技术方案如下：

本发明实施例提供一种基于色带识别的导航方法，包括：接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息；根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息；控制所述导航机器人从初始位置出发，在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人的到达送货区域。

本发明实施例还提供一种基于色带识别的导航装置，包括：目标地址标识信息接收单元，用于接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息；送货区域信息确认单元，用于根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息；行车控制单元，，用于控制所述导航机器人从初始位置出发；颜色信号接收单元，用于在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；信息处理单元，用于根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人的到达送货区域。

本发明实施例还提供一种基于色带识别的导航设备，包括：处理器和存储器；所述存储器中存储有导航程序，所述导航程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述基于色带识别的导航方法的步骤。

本发明提供了一种基于色带识别的导航方法，通过接收目的地址标识信息，确认送货区域信息，控制导航机器人从初始位置出发向送货区域行驶，在行驶过程中通过接收颜色信号，控制导航机器人的行驶方向和实时位置信息的更新，并根据送货区域信息控制导航机器人到达送货区域，该过程中只需根据颜色感应器发送的颜色信号即可准确的识别行进轨迹，不需要其他的传感器，其受环境影响小，导航过程快捷高效。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

附图1为实施例一中提供的一种基于色带识别的导航方法的流程图。

附图2为实施例一中提供的一种拣选信息图形码。

附图3为实施例一中提供的导航与卸货平面图示。

附图4为实施例一中提供的颜色感应器发送颜色信号控制导航机器人行驶动作框图。

附图5为实施例一中提供的灰度传感器识别目的地址信息的流程图。

附图6为实施例二中提供的一种基于色带导航方法的流程图。

附图7为实施例三中提供的一种基于色带导航方法的流程图。

附图8为实施例四中提供的一种导航设备。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例中提供的一种基于色带识别的导航方法的流程，详述如下：在步骤S101中，接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息。

在本发明实施例中，目的地址采集装置用于识别物件上地址信息，可以是二维码扫描装置、条形码识别装置，用于扫描物件上的目的标识信息如二维码信息和条形码信息，通过将二维码或条形码信息转换获得对应的地址信息，本发明优选的目的地址采集装置为灰度传感器，目的地址标识信息为拣选图形码，所述拣选图形码为矩阵图形码，包括用于指示所述灰度传感器识别起点的起始位置识别灰度块及至少两个灰度识别区；每个灰度识别区包括10-26个有序排列的颜色块，所述10-26个有序排列的颜色块中有1个第一颜色块，其他为第二颜色块；采用灰度块组合法自动确定地址信息，拣选图形码构成简单，易识别，灰度传感器识别算法简单，能够提高识别效率和成功率。以下，结合图2对拣选图形码进行详细说明。

如图2所示，拣选图形码为一个5×5的正方形矩阵图形码，共有25个灰度块，其中20个块用来标识两组0~9的数字，每一组选1个块标成黑色（其余为白色），可组成0～99共100个地址信息。用3个固定相邻黑色块为起始位置识别灰度块，标识上述两组数字的起始位置，剩余的2个固定块为预留扩展功能用。灰度传感器很容易确定两组数字组成的拣选地址起始位置，然后按顺序即可找出2个黑块，即可确定地址编号。本发明实施例中，拣选图形码的设置包括但不限于图2所示的拣选图形码，可以根据地址信息的分类设置更多的识别区域。

在步骤S102中，根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息。

在本发明实施例中，根据所述目的地址标识信息与预设的目的地址标识信息与送货区域信息之间的对应关系，确定与所述目的地址标识信息对应的送货区域信息。目的地址标识信息与送货区域信息有着一一的对应关系，获得目的地址标识信息即可根据二者的对应关系获得送货区域信息，其中送货区域信息可以为：与目的地址信息相同的数字信息、与初始位置之间的距离信息或坐标信息，本发明实施例中优选为坐标信息，可以通过对各个送货区域设立固定的坐标信息，使得行驶过程中的路径导航和运算更加清晰。

在步骤S103中，控制所述导航机器人从初始位置出发，在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号。

本发明实施例中，在确定送货区域信息后，导航机器人即可从初始位置出发，并行驶至具有色带信息的运送区，并接受颜色传感器发送的颜色信号；所述的颜色信号用于控制导航机器人的直行、角度调节、方向变化、掉头等行驶动作，分别对不同动作设置为不同的颜色信号，使的导航机器人在具有色带信息的运送区顺利行驶。以下结合图3与图4对导航过程进行详细说明。

如图3所示，其上侧为矩阵式配送区和导航路线，下侧为物流仓储中心。导航路线由红绿蓝三色带组成，其中绿色色带为直行颜色带，蓝色色带为避障颜色带，红色色块为方向颜色块。图4为本实施例中颜色信号控制导航机器人行驶动作框图，可以根据该框图所示处理颜色信号和导航机器人的行驶动作，在本实施例中有三个颜色感应器，分别设置在导航机器人前端的左侧、中间、右侧，当颜色感应器发送的颜色信号都为绿色信号时，控制所述导航机器人保持直行；当颜色感应器发送的颜色信号包括一个蓝色信号时，控制所述导航机器人进行角度调整；当颜色感应器发送的颜色信号包括红色信号时，控制所述导航机器人的方向变化。本实施例还存在一种情况，当导航机器人进入配送区时，绿色色带变窄，此时，颜色感应器发送的颜色信号为一个绿色信号，两个蓝色信号时，控制导航机器人直行。

在步骤S104中，根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人到达送货区域。

在本实施例中，步骤S104具体包括：将离开仓储中心的实时位置信息的坐标设置为（0，0），在导航机器人行进过程中，当接受颜色感应器发送的红色信号时，根据左、右拐或直行就可对当前坐标进行增减，并与送货区域坐标信息进行比对，当实时位置信息的横坐标值或纵坐标值与送货区域的横坐标值或纵坐标值相等时，控制导航机器人方向的变化，当实时位置信息坐标与送货区域坐标相等时，即已经到达送货区域。

该导航过程只需根据颜色感应器发送的颜色信号即可准确的识别行进轨迹，不需要其他的传感器，其受环境影响小，相较于利用其它感应器进行导航的过程效率得到了较大的提高。

图5示出了本发明实施例一S101步骤中灰度传感器识别目的地址信息的流程图。

如图5所示的灰度传感器识别目的地址信息的流程，在步骤S501中，灰度传感器接收识别起点信号，接收到3个固定相邻黑色信号，即为识别起点；在步骤S502中，接收第一识别区第一颜色块信号，接受到第一组识别区中黑色信号，得到一个数字信息，在步骤S503中，接收第二识别区第一颜色块信号，接受到第二组识别区中黑色信号，得到另一个数字信息，在步骤S504步骤中，将上述两步骤获得的数字信息组合形成目的地址信息。

图6示出了本发明实施例二中提供的一种基于色带导航方法流程图，具体还包括卸货过程：在步骤S601中，在判断所述导航机器人到达送货区域后，接收超声波距离传感器发送的超声波信号。

在本实施例中，当判断实时位置与送货区域坐标相等后，即确定导航机器人已经到达目的区域，所述的超声波距离感应器就会对所在的区域进行空位分析，并发送超声波信号。

在步骤S602中，根据所述超声波信号确定卸货位置，并控制所述导航机器人达到所述卸货位置。

在本实施例中，导航机器人通过所接收的超声波信号，当确定送货区域存在可卸货的空位，控制导航机器人移动至可卸货的位置，当确定送货区域无可卸货的空位时，控制导航机器人将货物送回至初始位置。

在步骤S603中，控制所述导航机器人进行卸货。

在本实施例中，当导航机器人移动至卸货位置，为了让卸载的货物不阻挡行进的路线，控制导航机器人向卸货位置移动确定的距离，继而控制卸货电机进行完成卸货动作，并控制导航机器人回到导航色带上。

图7示出了本发明实施例三中提供的一种基于色带导航方法的流程图，具体还包括返航过程：在步骤S701中，在判断卸货完成后，控制所述导航机器人从卸货位置返航，在所述导航机器人返航的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号。

在本实施例中，当判断卸货完成后或者无卸货位置时，导航机器人即可从卸货位置返航，在具有色带信号信息的运送区，通过接受颜色传感器发送的颜色信号，使得导航机器人在返航过程中顺利行驶，在本实施例中的返航过程，导航机器人不掉头，不倒车。

在步骤S702中，根据返航过程中颜色传感器发送的颜色信号、出口位置信息、实施位置信息、初始位置信息，控制所述导航机器人返回初始位置。

在本实施例中，返航路径和导航机器人的行驶方向主要是通过具有色带信息运送区域的红色信号决定，其导航原理与步骤S104相同，通过路径中的红色信号对实时位置坐标进行相应的增减，将实时位置信息与出口位置信息进行比对，当实时位置信息与出口位置信息相同时，说明导航机器人已离开配送区，再控制导航机器人回到初始位置信息。

在本实施例中，还包括基于色带识别的导航装置，包括：送货区域信息确认单元，用于根据灰度识别装置获得的拣选图形码信息，确定目的地址标识信息；再通过送货区域信息确认单元，将目的地址标识信息转换为送货区域的坐标信息，以确定导航机器人的路径。

行车控制单元控制导航机器人从初始位置出发，行驶至具有色带信息的运送区，并在行驶的过程中，通过颜色信号接收单元发送的不同的颜色信号，控制导航机器人行驶的动作，该动作包括直行、角度调整和方向变化。为了更好的确定实时位置和送货区域位置的关系，主要通过信息处理单元根据行进过程中颜色传感器发送红色颜色信号对实时位置坐标信息做相应增减，并与送货区域位置坐标信息进行比对，再通过行车控制单元控制导航机器人的行驶动作至最后达到送货区域位置。

超声波接收单元，用于在判断导航机器人到达送货区域后，接收超声波距离传感器发送的超声波信号，判断送货区域是否存在卸货位置，如果有卸货位置时，通过卸货位置确认单元，根据超声波信号确定卸货位置，并通过行车控制单元控制导航机器人行驶至卸货位置，通过卸货控制单元控制导航机器人将货物卸载至卸货位置。

判断导航机器人卸货完成后，再通过行车控制单元控制导航机器人返回至初始位置。

在本实施例中，还包括基于色带识别的导航设备，包括处理器和存储器，存储器用于储存目的地址信息数值与送货区域坐标信息的对应关系，实时位置信息，出口位置信息，颜色信号与控制指令的对应关系，超声信号与控制指令的对应关系；处理器用于执行导航过程中接收的信号并发出相应的指令，实施导航方法的各个步骤。以下结合图8进行详细描述。

图8示出实施例四中提供的一种导航设备的控制系统，导航设备为单片机最小系统，作为数据采集和处理中心，根据灰度传感器、颜色传感器、超声波距离传感器发出的信号，采集到对应的信号，并通过处理器对信号进行相应的处理，发出控制指令，控制驱动电路实施对应的动作：导航机器人行驶的动作、卸货动作。

以下以具体两个应用实例进行进一步说明：

在大型物流集散中心，首先需要根据物流集散中心的场地大小、快递量和配送地址分类来规划配送区，并给配送区分配编号和坐标，然后按照图2要求制作拣选信息图形码。其次要进行色带铺设，如图4所示，包括配送区的色带铺设和导航路径的色带铺设，人工给按图8要求制成的分拣车装货，装货前人工要对适合分拣车运送的快件进行分类，分类后相同目的地址的快件，可以一并放在分拣车上，然后在车上固定位置放置图形码卡片，分拣车上的单片机通过灰度传感器识别配送区编号，进而获得目的坐标，不断比对分拣车实时坐标与目的地坐标，即可正确导航到目的配送区，分拣车到达配送区后进行卸货，卸完后分拣车继续前行返回到仓储中心。

在大型超市中，可以根据货架区、仓库区和商品分类划分，并给货架区分配编号和坐标，按照图2制作拣选信息图形码，并进行色带的铺设，人工给按图8要求制成的分检车装货，装货前人工要对适合分拣车运送的商品进行分类，分类后同类商品置于同一分拣车上，然后在车上固定位置放置图形码卡片，分拣车上的单片机通过灰度传感器识别配送区编号，进而获得目的坐标，不断比对分拣车当前坐标与目的地坐标，即可正确导航到目的货架，分拣车到达目的货架后，进行人工卸载商品，卸载完商品后可以人工将滞销的商品放置在分拣车上，将滞销的商品带回库区。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (10)

1.一种基于色带识别的导航方法，其特征在于，应用于导航机器人，包括：接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息；根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息；控制所述导航机器人从初始位置出发，在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人到达送货区域。

2.根据权利要求1所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述方法还包括：在判断所述导航机器人到达送货区域后，接收超声波距离传感器发送的超声波信号；根据所述超声波信号确定卸货位置，并控制所述导航机器人达到所述卸货位置；控制所述导航机器人进行卸货。

3.根据权利要求2所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述方法还包括：在判断卸货完成后，控制所述导航机器人从卸货位置返航，在所述导航机器人返航的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；根据返航过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息、出口位置信息、初始位置信息，控制所述导航机器人返回初始位置。

4.根据权利要求1所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述目的地址信息采集装置为灰度传感器，所述目的地址标识信息为拣选图形码。

5.根据权利要求4所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述拣选图形码为矩阵图形码，包括用于指示所述灰度传感器识别起点的起始位置识别灰度块及至少两个灰度识别区；每个灰度识别区包括10-26个有序排列的颜色块，所述10-26个有序排列的颜色块中有1个第一颜色块，其他为第二颜色块。

6.根据权利要求1所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息的步骤，具体包括：根据所述目的地址标识信息与预设的目的地址标识信息与送货区域信息之间的对应关系，确定与所述目的地址标识信息对应的送货区域信息。

7.根据权利要求1所述的基于色带识别的导航方法，其特征在于，所述颜色信号包括直行颜色信号、避障颜色信号和方向颜色信号；所述根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人的到达送货区域的步骤，具体包括：当所述颜色感应器发送所述直行颜色信号时，控制所述导航机器人保持直行；当所述颜色感应器发送的颜色信号包括避障颜色信号时，控制所述导航机器人进行角度调整；当所述颜色感应器发送的颜色信号包括方向颜色信号，更新实时位置信息，根据所述实时位置信息与送货区域信息的大小关系，控制所述导航机器人的行驶方向。

8.一种基于色带识别的导航装置，其特征在于，应用于导航机器人，包括：目标地址标识信息接收单元，用于接收目的地址标识信息采集装置发送的目的地址标识信息；送货区域信息确认单元，用于根据所述目的地址标识信息确定送货区域信息；行车控制单元，用于控制所述导航机器人从初始位置出发；颜色信号接收单元，用于在所述导航机器人行进的过程中，接收颜色传感器发送的颜色信号；信息处理单元，用于根据行进过程中颜色传感器发送的颜色信号、实时位置信息和送货区域信息，控制所述导航机器人的到达送货区域。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：超声波接收单元，用于在判断所述导航机器人到达送货区域后，接收超声波距离传感器发送的超声波信号；卸货位置确认单元，用于根据所述超声波信号确定卸货位置，并控制所述导航机器人达到所述卸货位置；卸货控制单元，用于控制所述导航机器人进行卸货。

10.一种基于色带识别的导航设备，其特征在于，包括处理器和存储器；所述存储器中存储有导航程序，所述导航程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至7中任一项权利要求所述基于色带识别的导航方法的步骤。