CN109947089B - 自动引导车姿态控制方法和装置、自动引导车 - Google Patents
自动引导车姿态控制方法和装置、自动引导车 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供一种自动引导车姿态控制方法和装置、自动引导车，涉及自动控制领域。自动引导车姿态控制装置以预定频率采集导航二维码图像，根据导航二维码中的定向线确定导航二维码的偏转角度，根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量，根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。本公开通过利用导航二维码中的定向线和特征图案来确定相应的偏转角度和位置偏移量，从而能够高效、高精度地对自动引导车的行驶姿态进行控制。
Description
技术领域
本公开涉及自动控制领域，特别涉及一种自动引导车姿态控制方法和装置、自动引导车。
背景技术
自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，简称：AGV)是指装备有视觉、惯性单元等传感器，能够沿设定的路径自动行驶并具有自主避障、承载货物等功能的轮式移动机器人设备。近年，随着国际、国内物流、电商行业的迅猛发展，自动引导车在智能无人仓储、无人配送等应用场景中得到了广泛的应用。
目前，自动引导车在行进过程中，会不断拍摄地面并判断是否存在二维码。通过识别二维码的码值，可判断自动引导车是否偏离预定行进路线，以便及时做出校正，以免发生脱轨或者撞车等事故，从而起到导向作用。
现有的自动引导车位姿定位采用的二维码主要以QR码和DataMatrix码为主。然而，QR码的解码过程复杂耗时，无法满足实时要求，DataMatrix码的计算精度较低，无法对自动引导车提供高精度的姿态控制。
发明内容
本公开的实施例解决的一个技术问题是：无法高效和高精度地读取二维码内容，从而无法对自动引导车进行精确的姿态控制。
根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种自动引导车姿态控制方法，包括：
以预定频率采集导航二维码图像；
根据导航二维码中的定向线确定导航二维码的偏转角度；
根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量；
根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
可选地，确定导航二维码的偏转角度包括：
对于导航二维码中的每个单码，识别出设置在单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向；
在第一定向线和第二定向线中，将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将检测线与图像坐标轴之间的夹角作为单码的偏转角度；
根据各单码的偏转角度确定导航二维码的偏转角度。
可选地，识别出第一定向线和第二定向线的方向后，还包括：
检测第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内；
若第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，则执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的步骤。
可选地，若第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，则进一步读取单码中的码信息；
根据码信息判断是否到达指定位置；
若未达到指定位置，则执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的步骤；
若达到指定位置，则指示自动引导车停车。
可选地，将码信息上报给控制台，以便控制台确定自动引导车的当前位置。
可选地，确定导航二维码的位置偏移量包括：
对于导航二维码中的每个单码，根据单码中的特征图案确定单码的中心；
根据单码的中心及单码在导航二维码的位置，估算出导航二维码的中心；
根据由各单码估计的导航二维码中心确定出导航二维码的中心位置；
将导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为导航二维码的位置偏移量。
可选地，以预定频率采集导航二维码图像包括：
以预定频率采集图像；
识别图像中是否存在预定的特征图案；
若图像中存在预定的特征图案，则确定采集到导航二维码。
根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种自动引导车姿态控制装置，包括：
采集模块，被配置为以预定频率采集导航二维码图像；
偏转角度检测模块，被配置为根据导航二维码中的定向线确定导航二维码的偏转角度；
位置偏移量检测模块，被配置为根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量；
姿态调整模块，被配置为根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
可选地，偏转角度检测模块被配置为对于导航二维码中的每个单码，识别出设置在单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向，在第一定向线和第二定向线中，将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将检测线与图像坐标轴之间的夹角作为单码的偏转角度，根据各单码的偏转角度确定导航二维码的偏转角度。
可选地，偏转角度检测模块被配置为在识别出第一定向线和第二定向线的方向后，检测第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内，在第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作。
可选地，上述装置还包括码信息处理模块，其中：
码信息处理模块，被配置为在第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，读取单码中的码信息，根据码信息判断是否到达指定位置；
偏转角度检测模块被配置为在未达到指定位置的情况下，执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作；
姿态调整模块被配置为在达到指定位置的情况下，控制自动引导车停车。
可选地，上述装置还包括信息上报模块，其中：
信息上报模块，被配置为将码信息上报给控制台，以便控制台确定自动引导车的当前位置。
可选地，位置偏移量检测模块被配置为对于导航二维码中的每个单码，根据单码中的特征图案确定单码的中心，根据单码的中心及单码在导航二维码的位置，估算出导航二维码的中心，根据由各单码估计的导航二维码中心确定出导航二维码的中心位置，将导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为导航二维码的位置偏移量。
可选地，采集模块被配置为以预定频率采集图像，识别图像中是否存在预定的特征图案，若图像中存在预定的特征图案，则确定采集到导航二维码。
根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种自动引导车姿态控制装置，包括：
存储器，被配置为存储指令；
处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例涉及的方法。
根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种自动引导车，包括：
如上述任一实施例涉及的自动引导车姿态控制装置。
根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例涉及的方法。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一个实施例的自动引导车姿态控制方法的示例性流程图。
图2为本公开一个实施例的导航二维码的示意图。
图3为本公开一个实施例的偏转角度检测示意图。
图4为本公开一个实施例的位置偏移量检测示意图。
图5为本公开另一个实施例的导航二维码的示意图。
图6为本公开又一个实施例的导航二维码的示意图。
图7为本公开另一个实施例的自动引导车姿态控制方法的示例性流程图。
图8为本公开一个实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。
图9为本公开另一个实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。
图10为本公开又一个实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。
图11为本公开一个实施例的自动引导车的示例性框图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本公开一个实施例的自动引导车姿态控制方法的示例性流程图。可选地，本实施例的方法步骤可由自动引导车姿态控制装置执行。其中：
步骤101，以预定频率采集导航二维码图像。
可选地，可按照预定频率采集地面图像，并识别图像中是否存在预定的特征图案。若所采集的图像中存在预定的特征图案，则可确定采集到导航二维码。
在本公开中，导航二维码可包括N×N个单码，N为大于1的自然数。作为示例，在图2中给出了包括2×2个单码的导航二维码的示意图。其中在每个单码中，包括三个特征图案和一个校正图案。
可选地，特征图案为同心圆，校正圆为实心圆。特征图案和特征图案之间、特征图案与校正图案之间设有定向线。相邻的两个单码共享一个特征图案、一个定向线和一个校正图案。其中在每个单码中，标出了该单码的X方向和Y方向。
步骤102，根据导航二维码中的定向线确定导航二维码的偏转角度。
可选地，对于导航二维码中的每个单码，识别出设置在该单码的第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向。在第一定向线和第二定向线中，将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将检测线与图像坐标轴之间的夹角作为单码的偏转角度。
如图3所示，一个单码中包括特征图案A、B和C，以及校正图案D。可识别出特征图案A、B之间的定向线EAB的方向、特征图案B、C之间的定向线EBC的方向。若设当前自动引导车的方向如图3中箭头方向所示，显然，在定向线EAB和EBC中，定向线EAB的方向与自动引导车当前方向最为接近。因此将定向线EAB作为检测线，将检测线与图像坐标X轴之间的夹角作为单码的偏转角度。
在得到各单码的偏转角度后，可通过计算各单码的偏转角度均值，以确定导航二维码的偏转角度。
步骤103，根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量。
可选地，对于导航二维码中的每个单码，根据单码中的特征图案确定单码的中心。根据单码的中心及单码在导航二维码的位置，估算出导航二维码的中心。根据由各单码估计的导航二维码中心的均值确定出导航二维码的中心位置，将导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为导航二维码的位置偏移量。
如图4所示，M1为图像中心，M2为导航二维码的中心，根据M1和M2可确定出相应的位置偏移量△x和△y。
步骤104，根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
通过调整，以便自动引导车可自动调整行驶姿态，以便确保自动引导车不偏离行驶轨道。
基于本公开上述实施例提供的自动引导车姿态控制方法，通过利用导航二维码中的定向线和特征图案来确定相应的偏转角度和位置偏移量，从而能够高效、高精度地对自动引导车的行驶姿态进行控制。
这里需要说明的是，考虑到二维码在实际使用过程中可能会受到磨损，为了提高二维码的识别成功率，二维码可采用3×3(如图5所示)、4×4(如图6所示)或者更多单码的形式。在图5和图6中，二维码的方向与左上角单码的方向一致。
图7为本公开另一个实施例的自动引导车姿态控制方法的示例性流程图。可选地，本实施例的方法步骤可由自动引导车姿态控制装置执行。其中：
步骤701，以预定频率采集导航二维码图像。
步骤702，对于导航二维码中的每个单码，识别出设置在单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向。
步骤703，检测第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内。
若第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，则执行步骤704。若第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围外，则忽略该单码。
例如，若第一定向线与第二定向线的方向夹角为直角或近似直角，则表明该单码图像有效。否则，则视为该单码图像的污损情况严重，直接放弃该单码。
步骤704，读取该单码中的码信息。
步骤705，根据码信息判断是否到达指定位置。
若未达到指定位置，则执行步骤706；若达到指定位置，则执行步骤710。
可选地，可将码信息上报给控制台，以便控制台确定自动引导车的当前位置。
步骤706，在第一定向线和第二定向线中，将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将检测线与图像坐标轴之间的夹角作为单码的偏转角度。
步骤707，根据各单码的偏转角度确定导航二维码的偏转角度。
例如，可将各单码的偏转角度均值作为导航二维码的偏转角度。
步骤708，根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量。
步骤709，根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
步骤710，指示自动引导车停车。
图8为本公开一个实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。如图8所示，该自动引导车姿态控制装置包括采集模块81、偏转角度检测模块82、位置偏移量检测模块83和姿态调整模块84。其中：
采集模块81被配置为以预定频率采集导航二维码图像。
可选地，采集模块81被配置为以预定频率采集图像，识别图像中是否存在预定的特征图案，若图像中存在预定的特征图案，则确定采集到导航二维码。
偏转角度检测模块82被配置为根据导航二维码中的定向线确定导航二维码的偏转角度。
可选地，偏转角度检测模块82被配置为对于导航二维码中的每个单码，识别出设置在单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向，在第一定向线和第二定向线中，将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将检测线与图像坐标轴之间的夹角作为单码的偏转角度，根据各单码的偏转角度确定导航二维码的偏转角度。
位置偏移量检测模块83被配置为根据导航二维码中的特征图案确定导航二维码的位置偏移量；
可选地，位置偏移量检测模块83被配置为对于导航二维码中的每个单码，根据单码中的特征图案确定单码的中心，根据单码的中心及单码在导航二维码的位置，估算出导航二维码的中心，根据由各单码估计的导航二维码中心确定出导航二维码的中心位置，将导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为导航二维码的位置偏移量。
姿态调整模块84被配置为根据偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
基于本公开上述实施例提供的自动引导车姿态控制装置，通过利用导航二维码中的定向线和特征图案来确定相应的偏转角度和位置偏移量，从而能够高效、高精度地对自动引导车的行驶姿态进行控制。
可选地，偏转角度检测模块82被配置为在识别出第一定向线和第二定向线的方向后，检测第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内，在第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作。
第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，表明该单码图像有效。
图9为本公开另一个实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。与图8所示实施例相比，在图9所示实施例中，自动引导车姿态控制装置还进一步包括码信息处理模块85。
码信息处理模块85被配置为在第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，读取单码中的码信息，根据码信息判断是否到达指定位置。
偏转角度检测模块82被配置为在未达到指定位置的情况下，执行将与自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作。
姿态调整模块84被配置为在达到指定位置的情况下，控制自动引导车停车。
可选地，在图9所示的实施例中，自动引导车姿态控制装置还包括信息上报模块86。
信息上报模块86被配置为将码信息上报给控制台，以便控制台确定自动引导车的当前位置。
图10为本公开又一实施例的自动引导车姿态控制装置的示例性框图。如图10所示，该控制装置包括存储器1001和处理器1002。其中：
存储器1001用于存储指令，处理器1002耦合到存储器1001，处理器1002被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图1或图7中任一实施例涉及的方法。
如图10所示，该控制装置还包括通信接口1003，用于与其它设备进行信息交互。同时，该装置还包括总线1004，处理器1002、通信接口1003、以及存储器1001通过总线1004完成相互间的通信。
存储器1001可以包含高速RAM存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1001也可以是存储器阵列。存储器1001还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。
此外，处理器1002可以是一个中央处理器CPU，或者可以是专用集成电路ASIC，或者是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。
图11为本公开一个实施例的自动引导车的示例性框图。如图11所示，自动引导车1101中设有姿态控制装置1102。其中，该姿态控制装置1102可为图8至图10中任一实施例涉及的自动引导车姿态控制装置。
可选地，在上面所描述的功能单元模块可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
本公开同时还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图1或图7中任一实施例涉及的方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (15)
1.一种自动引导车姿态控制方法，包括：
以预定频率采集导航二维码图像；
根据所述导航二维码中的定向线确定所述导航二维码的偏转角度；
根据所述导航二维码中的特征图案确定所述导航二维码的位置偏移量；
根据所述偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整；
其中，确定所述导航二维码的偏转角度包括：
对于所述导航二维码中的每个单码，识别出设置在所述单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向；
在第一定向线和第二定向线中，将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将所述检测线与图像坐标轴之间的夹角作为所述单码的偏转角度；
根据各单码的偏转角度确定所述导航二维码的偏转角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
识别出第一定向线和第二定向线的方向后，还包括：
检测所述第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内；
若所述第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，则执行将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
若所述第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内，则进一步读取所述单码中的码信息；
根据所述码信息判断是否到达指定位置；
若未达到指定位置，则执行将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的步骤；
若达到指定位置，则指示所述自动引导车停车。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
将所述码信息上报给控制台，以便控制台确定所述自动引导车的当前位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
确定所述导航二维码的位置偏移量包括：
对于所述导航二维码中的每个单码，根据所述单码中的特征图案确定所述单码的中心；
根据所述单码的中心及所述单码在所述导航二维码的位置，估算出所述导航二维码的中心；
根据由各单码估计的导航二维码中心确定出所述导航二维码的中心位置；
将所述导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为所述导航二维码的位置偏移量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中：
以预定频率采集导航二维码图像包括：
以预定频率采集图像；
识别所述图像中是否存在预定的特征图案；
若所述图像中存在预定的特征图案，则确定采集到导航二维码。
7.一种自动引导车姿态控制装置，包括：
采集模块，被配置为以预定频率采集导航二维码图像；
偏转角度检测模块，被配置为根据所述导航二维码中的定向线确定所述导航二维码的偏转角度，其中对于所述导航二维码中的每个单码，识别出设置在所述单码上第一特征图案和第二特征图案间第一定向线的方向，以及第二特征图案和第三特征图案间第二定向线的方向，在第一定向线和第二定向线中，将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线，将所述检测线与图像坐标轴之间的夹角作为所述单码的偏转角度，根据各单码的偏转角度确定所述导航二维码的偏转角度；
位置偏移量检测模块，被配置为根据所述导航二维码中的特征图案确定所述导航二维码的位置偏移量；
姿态调整模块，被配置为根据所述偏转角度和位置偏移量，对自动引导车的行驶姿态进行调整。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
偏转角度检测模块被配置为在识别出第一定向线和第二定向线的方向后，检测所述第一定向线与第二定向线的方向夹角是否在预定范围内，在所述第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，执行将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括码信息处理模块，其中：
码信息处理模块，被配置为在所述第一定向线与第二定向线的方向夹角在预定范围内的情况下，读取所述单码中的码信息，根据所述码信息判断是否到达指定位置；
偏转角度检测模块被配置为在未达到指定位置的情况下，执行将与所述自动引导车当前方向最接近的定向线作为检测线的操作；
姿态调整模块被配置为在达到指定位置的情况下，控制所述自动引导车停车。
10.根据权利要求9所述的装置，还包括信息上报模块，其中：
信息上报模块，被配置为将所述码信息上报给控制台，以便控制台确定所述自动引导车的当前位置。
11.根据权利要求7所述的装置，其中：
位置偏移量检测模块被配置为对于所述导航二维码中的每个单码，根据所述单码中的特征图案确定所述单码的中心，根据所述单码的中心及所述单码在所述导航二维码的位置，估算出所述导航二维码的中心，根据由各单码估计的导航二维码中心确定出所述导航二维码的中心位置，将所述导航二维码的中心位置与图像中心之间的偏移距离作为所述导航二维码的位置偏移量。
12.根据权利要求7-11中任一项所述的装置，其中：
采集模块被配置为以预定频率采集图像，识别所述图像中是否存在预定的特征图案，若所述图像中存在预定的特征图案，则确定采集到导航二维码。
13.一种自动引导车姿态控制装置，包括：
存储器，被配置为存储指令；
处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如权利要求1-6中任一项的方法。
14.一种自动引导车，包括：
如权利要求7-13中任一项所述的自动引导车姿态控制装置。
15.一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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