CN109753054A - 无人自走车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无人自走车及其控制方法。在此方法包含以下步骤，透过影像撷取装置以撷取影像；在降低影像的多个像素值以后，计算多个像素值的多个色差值，进而辨识多个色差值中落于预设色差区者以取得相应行车导线的像素点位置数值，据以判断无人自走车是否偏离行车导线。此方法不仅节省设置成本、施工容易、亦降低维护成本。

Description

无人自走车及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种移动装置与方法，且特别是有关于一种无人自走车及其控制方法。

背景技术

无人自走车(Automatic Guided Vehicle,AGV)是一类轮式移动式载具，沿着地板上的路轨或磁条运动，或者通过激光导航。多用于工业生产，在工厂、仓库运输货物。随着工业4.0浪潮，得到了更大重视。

然而，现行于地板设置路轨、磁条或激光引导供车辆读取讯号以做为行车导引依据的设置成本高，且施工不易，维护亦困难。举例而言，路轨、磁条于应用时会遭遇到因自走车搬运货物的整体重量所导致的毁损。

发明内容

本发明提出一种无人自走车及控制方法，改善先前技术的问题。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的无人自走车包含车辆本体、影像撷取装置与处理器，处理器电性连接影像撷取装置。影像撷取装置撷取影像，处理器在降低影像的多个像素值以后，计算多个像素值的多个色差值(hue value)，进而辨识多个色差值中落于预设色差区者以取得相应行车导线的像素点位置数值，据以判断车辆本体是否偏离行车导线。

在本发明的一实施例中，若行车导线的顶端位置落于一第一位置与一第二位置之间，处理器判定车辆本体未偏移车道。

在本发明的一实施例中，若行车导线的顶端位置小于第一位置时，处理器控制车辆本体向第一方向修正。

在本发明的一实施例中，若行车导线的顶端位置大于第二位置时，处理器控制车辆本体向第二方向修正。

在本发明的一实施例中，若多个色差值中落于预设色差区的一组色差值所对应的线段的宽度大于预设横向像素点数量，处理器判定线段为定位线。

在本发明的一实施例中，若定位线的像素点位置距离影像的上缘小于或等于预设距离时，处理器判定车辆本体到达定位点。

在本发明的一实施例中，若多个色差值皆未落于预设色差区，处理器暂停车辆本体的行进。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的无人自走车的控制方法包含以下步骤：透过影像撷取装置以撷取影像；以及在降低影像的多个像素值以后，计算多个像素值的多个色差值(hue value)，进而辨识多个色差值中落于预设色差区者以取得相应行车导线的像素点位置数值，据以判断无人自走车是否偏离行车导线。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若行车导线的顶端位置落于第一位置与第二位置之间，判定无人自走车未偏移车道。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若行车导线的顶端位置小于第一位置时，控制无人自走车向第一方向修正。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若行车导线的顶端位置大于第二位置时，控制无人自走车向第二方向修正。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若多个色差值中落于预设色差区的一组色差值所对应的线段的宽度大于预设横向像素点数量，判定线段为定位线。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若定位线的像素点位置距离影像的上缘小于或等于预设距离时，判定无人自走车到达定位点。

在本发明的一实施例中，控制方法还包含：若多个色差值皆未落于预设色差区，暂停无人自走车的行进。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明导线色差计算的技术方案，可改以油漆画线或图形，或有色胶带贴于地板形成图型、导线，改善以路轨或磁条、激光高设置成本缺点，不仅节省设置成本、施工容易、亦降低维护成本。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种自动导引系统的方块图；

图2是依照本发明一实施例的一种无人自走车的侧视示意图；

图3是依照本发明一实施例的一种无人自走车的前视示意图；

图4是依照本发明一实施例的一种原始影像的示意图；

图5是依照本发明一实施例的一种降低像素后的影像的示意图；

图6是依照本发明一实施例的一种无人自走车的行进示意图；以及

图7是依照本发明一实施例的一种无人自走车的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

于实施方式与申请专利范围中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接电气连结至另一元件。

于实施方式与申请专利范围中，涉及“连线”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接与另一元件进行有线与/或无线通讯，或是一元件无须透过其他元件而实体连接至另一元件。

于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。

本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”是用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。

图1是依照本发明一实施例的一种自动导引系统的方块图。如图1所示，自动导引系统包含无人自走车110、服务器120与使用者装置130。在架构上，服务器120与无人自走车110以及使用者装置130建立无线通讯140，如：Wi-Fi无线通讯。

实作上，无人自走车110可为自动导引车，服务器120可为云端服务器，使用者装置130可为手机、平板电脑或其他计算机装置。

于使用时，服务器120可进行无人自走车110的排程，无人自走车110将行进记录上传至服务器120，使用者装置130可连上服务器120进行相关的查询及设定。

图2是依照本发明一实施例的一种无人自走车110的侧视示意图，图3是依照本发明一实施例的一种无人自走车110的前视示意图。如第2、3图所示，无人自走车110包含车辆本体210、影像撷取装置220、处理器230与无线传输装置240。在架构上，处理器230电性连接影像撷取装置220、与无线传输装置240，影像撷取装置220、处理器230与无线传输装置240设置于车辆本体210中。于本实施例中，影像撷取装置220具有一朝下角度Φ(如：约5度角)，且设置于车辆本体210车头右侧，但此不限制本发明，熟悉此项技艺者当视实际应用弹性选择朝下的角度及影像撷取装置220的位置；举例而言，车辆本体210后侧对向方向也可设置影像撷取装置，以利无人自走车110后退。另外，车辆本体210可包括配合影像撷取装置220、处理器230与无线传输装置240而协同操作的轮子250及其他移动及控制相关构件(未显示)，例如：煞车、传动结构(如：前轮驱动装置)…等。

实作上，处理器230可为微控制器、中央处理器、处理电路…等，无线传输装置240可为国际电机电子工程学会802.11(IEEE 802.11)无线网路通讯模块(即，Wi-Fi模块)、第三代移动通讯技术(3G)模块、第四代移动通讯技术(4G)模块…等，影像撷取装置220可为一般单一个摄影机，采用感光耦合元件(CCD)或互补式金属氧化物半导体(CMOS)感光元件，无需其他复杂元件(如：颜色辨识光纤感测元件…等)。

于使用时，影像撷取装置220撷取原始影像400(如图4所示)，其像素可约为640×480，影像400中有黄色的行车导线410。接着，处理器230降低影像的多个像素值，降低像素后的影像如图5所示，其像素可约为20×20，简称目标像素值(即，每一行或每一列的像素总数)＝20，该目标像素值可依处理器230执行速度与解析度需求调整，减少后续辨识时间并增进系统效率。

在降低影像的多个像素值以后，处理器230计算这些像素值的多个色差值(huevalue)，借以避免行车车道影像色差受环境灯源干扰。影像RBG颜色转换为色差、饱和度及强度，本发明使用下列计算机运算式进行色差运算：

上述公式中，numerator表示分子，denominator表示分母，red表示红色值，blue表示红色值，green表示绿色值。theta表示变数值，arccos表示反余弦，hue value表示色差值。Round(theta,2)表示变数值取小数点两位，以下四舍五入；同理，Round[(1-theta),2]表示(1-变数值)取小数点两位，以下四舍五入。

接着，处理器230辨识多个色差值中落于预设色差区(如：黄色色差区)者以取得相应行车导线510的像素点位置数值，据以判断车辆本体是否偏离行车导线510。举例而言，黄色色差值：(30～65)，红色色差值：(1～10)，蓝色色差值：(-110～-120)，本实施例中，行车导线以黄色为例，但本发明不以此为限。

于降低像素后的影像500中，行车导线510每一行像素的横线段需符合以下关系式：[绝对值(线段右缘像素值–线段左缘像素值)÷横线段像素值]<1，借以避免颜色杂讯散布干扰造成误判。举例而言，第一行横线段520落于黄色色差区的像素为从左方数来第8个(对应横座标为从左方数来第一个“7”)、第9个(对应横座标为从左方数来第一个“8”)与第10个(对应横座标为从左方数来第一个“9”)，共3个。故，[(线段右缘像素值–线段左缘像素值)÷横线段像素值]＝[(10–8)÷3]＝2/3<1。

于降低像素后的影像500中，行车导线510任两相邻行像素所连成的纵线段530需符合以下关系式：绝对值(纵线左缘相临上下两点像素值差)<3，借以避免颜色杂讯散布干扰造成误判。举例而言，第一行(对应纵座标从上方数来第一个“0”)落于黄色色差区的左缘像素为第8个(对应横座标为从左方数来第一个“7”)，第二行(对应纵座标从上方数来第一个“1”)落于黄色色差区的左缘像素为从左方数来第9个(对应横座标为从左方数来第一个“8”)。故，绝对值(纵线左缘相临上下两点像素值差)＝|(8–9)|<3。处理器230通过每一行横线段与纵线段530的确立，以得出行车导线510中每个像素值(即，像素位置)及涵盖的范围。

在本发明的一实施例中，于降低像素后的影像500中，若行车导线的顶端位置落于第一位置与第二位置之间，处理器230判定车辆本体210未偏移车道。于一实施例中，第一位置为目标像素值*N，第二位置为目标像素值*(N+0.2)，且0<N<0.8，以避免车辆本体210偏移。举例来说，N为0.4，第一位置可为目标像素值(如：20)×0.4(如：图5中横座标从左算来第一个标示“7”的像素位置)，第二位置可为目标像素值(如：20)×0.6(如：图5中横座标从左算来第二个标示“1”的像素位置)，但本发明不以这些数值为限。

在本发明的一实施例中，若行车导线的顶端位置小于第一位置时，代表车辆本体210向第二方向(如：右方)偏移，处理器230控制车辆本体210向第一方向(如：左方)修正。

反之，若行车导线的顶端位置大于第二位置时，代表车辆本体210向第一方向(如：左方)偏移，处理器230控制车辆本体110向第二方向(如：右方)修正。

在本发明的一实施例中，于降低像素后的影像500中，若多个色差值中落于预设色差区的一组色差值所对应的一线段的宽度大于预设横向像素点数量，处理器230判定该线段为定位线610，如图6所示，定位线610与行车导线620正交，亦即定位线610是与车辆本体210行进方向大致垂直。于图6所示的实施例中，定位线610是设置于数条行车导线620的顶部，以定义出一十字路口，无人自走车110可于此十字路口处进行转弯、停止或直行等移动动作。于其他实施例中，定位线610可能设置于一行车导线620的中间部(未显示)，进而定义出用于特定机台或工段的一停止点(未显示)，如此无人自走车110将可于此停止点(未显示)处暂停，以进行如货物卸除、货物载运或其他工厂用途的搬运动作。

在本发明的一实施例中，于降低像素后的影像500中，若定位线610的像素点位置距离影像的上缘小于或等于预设距离(如：目标像素值×0.3)时，处理器230判定车辆本体210到达定位点，于此无人自走车110可依据服务器120的排程向左转。于其他实施例中，无人自走车110亦可向右转或直行，熟悉此项技艺者当视实际应用弹性选择之。

在本发明的一实施例中，若多个色差值皆未落于预设色差区，代表无人自走车110可能完全脱离车道630，处理器230暂停车辆本体210的行进(如：暂停5秒)。

为了对上述无人自走车100的控制方法做更进一步的阐述，请同时参照图1～图7，图7是依照本发明一实施例的一种控制方法200的流程图。如图7所示，控制方法700包含步骤S701、S702(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。以下将搭配图1～图7来说明本发明的技术方案。

于步骤S701，透过影像撷取装置220以撷取影像。接下来，于步骤S702，在降低影像的多个像素值以后，计算多个像素值的多个色差值，进而辨识多个色差值中落于预设色差区者以取得相应行车导线的像素点位置数值，据以判断无人自走车110是否偏离行车导线620。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若行车导线的顶端位置落于第一位置与第二位置之间，判定无人自走车110未偏移车道630。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若行车导线的顶端位置小于第一位置时，控制无人自走车110向第一方向修正。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若行车导线的顶端位置大于第二位置时，控制无人自走车110向第二方向修正。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若多个色差值中落于预设色差区的一组色差值所对应的一线段的宽度大于预设横向像素点数量，判定该线段为定位线610。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若定位线的像素点位置距离影像的上缘小于或等于预设距离时，判定无人自走车110到达定位点。

在本发明的一实施例中，控制方法700还包含：若多个色差值皆未落于预设色差区，暂停无人自走车110的行进。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明导线色差计算的技术方案，可改以油漆画线或图形，或有色胶带贴于地板形成图型、导线，改善以路轨或磁条、激光高设置成本缺点，不仅节省设置成本、施工容易、亦降低维护成本。具体而言，本发明可克服传统技术中因路轨、磁条于应用时会遭遇到因自走车搬运货物的整体重量所导致的毁损问题。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种无人自走车，其特征在于，包含：

一车辆本体；

一影像撷取装置，撷取一影像；以及

一处理器，电性连接该影像撷取装置，该处理器在降低该影像的多个像素值以后，计算所述多个像素值的多个色差值，进而辨识所述多个色差值中落于一预设色差区者以取得相应一行车导线的像素点位置数值，据以判断该车辆本体是否偏离该行车导线。

2.如权利要求1所述的无人自走车，其特征在于，若该行车导线的顶端位置落于一第一位置与一第二位置之间，该处理器判定该车辆本体未偏移车道。

3.如权利要求2所述的无人自走车，其特征在于，若该行车导线的顶端位置小于该第一位置时，该处理器控制该车辆本体向一第一方向修正。

4.如权利要求2所述的无人自走车，其特征在于，若该行车导线的顶端位置大于该第二位置时，该处理器控制该车辆本体向一第二方向修正。

5.如权利要求1所述的无人自走车，其特征在于，若所述多个色差值中落于该预设色差区的一组色差值所对应的一线段的宽度大于一预设横向像素点数量，该处理器判定该线段为一定位线。

6.如权利要求5所述的无人自走车，其特征在于，若该定位线的像素点位置距离该影像的上缘小于或等于一预设距离时，该处理器判定该车辆本体到达一定位点。

7.如权利要求1所述的无人自走车，其特征在于，若所述多个色差值皆未落于该预设色差区，该处理器暂停该车辆本体的行进。

8.一种无人自走车的控制方法，其特征在于，该控制方法包含以下步骤：

透过一影像撷取装置以撷取一影像；以及

在降低该影像的多个像素值以后，计算所述多个像素值的多个色差值，进而辨识所述多个色差值中落于一预设色差区者以取得相应一行车导线的像素点位置数值，据以判断该无人自走车是否偏离该行车导线。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若该行车导线的顶端位置落于一第一位置与一第二位置之间，判定该无人自走车未偏移车道。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若该行车导线的顶端位置小于该第一位置时，控制该无人自走车向一第一方向修正。

11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若该行车导线的顶端位置大于该第二位置时，控制该无人自走车向一第二方向修正。

12.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若所述多个色差值中落于该预设色差区的一组色差值所对应的一线段的宽度大于一预设横向像素点数量，判定该线段为一定位线。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若该定位线的像素点位置距离该影像的上缘小于或等于一预设距离时，判定该无人自走车到达一定位点。

14.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包含：

若所述多个色差值皆未落于该预设色差区，暂停该无人自走车的行进。