CN110989606A - 户外全地形无人驾驶车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种户外全地形无人驾驶车，驾驶车本体；跟随模块标签，用于实时地检测目标物相对驾驶车本体之间的距离和角度信息，其中，所述跟随模块标签包括电子标签和外接基站，所述外接基站安装于所述驾驶车本体上并与所述电子标签信号连接，所述电子标签则附着在目标物表面；本发明利用驾驶车本体上安装的外接基站接收检测电子标签的无线信号，计算此时电子标签相对驾驶车本体之间的距离和角度，通过跟随控制系统对车体上的传感器数据的分析处理，计算周围环境障碍物信息，利用智能算法实时生成一条安全路径并同时控制驱动车体的运动，以实现驾驶车本体规避障碍物并跟随目标物行走。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶、自动跟随和自动避障、巡检和物流运输设备领域，具体涉及一种户外全地形无人驾驶车。
背景技术
在针对物流配巡检过程中，往往需要大量人力高强度的对货物进行搬运、配送以及巡检工作，一方面造成人力成本的增加以及工人劳动强度的增大；另一方面传统人工进行巡检时，检测效率低且检测的精准度不高；为此，本发明提供一种户外全地形无人驾驶车，以改善解决上述的现状。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种户外全地形无人驾驶车，在巡检检测时，能实现自动跟随，提高工作效率，并且长时间巡航工作，降低生产成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，包括：
驾驶车本体；
跟随模块标签，用于实时地检测目标物相对所述驾驶车本体之间的距离和角度信息，其中，所述跟随模块标签包括电子标签和外接基站，所述外接基站安装于所述驾驶车本体上并与所述电子标签信号连接，所述电子标签装设于目标物上；
跟随控制系统，安装于所述驾驶车本体内部，所述跟随控制系统包括跟随避障功能模块和遥控模块，所述跟随规避功能模块，用于接收所述跟随模块标签中检测的距离和角度信息，计算所述驾驶车本体周围环境障碍物信息，并利用智能算法实时生成一条安全路径；所述遥控模块，用于遥感控制所述驾驶车本体进行负载跟随或空载跟随动作；其中，所述跟随规避功能模块与遥控模块信号连接。
本发明的有益效果是：当手持附着有电子标签的目标物行走时，利用驾驶车本体上安装的外接基站接收检测电子标签的无线信号，计算此时电子标签相对驾驶车本体之间的距离和角度，通过跟随控制系统对车体上的传感器数据的分析处理，计算周围环境障碍物信息，利用智能算法实时生成一条安全路径并同时控制驱动车体的运动，以实现驾驶车本体规避障碍物并跟随目标物行走。
在上述进一步技术方案的基础上，本发明还作出如下的改进：
进一步，所述跟随规避功能模块至少包括一控制器、一底层控制板以及一障碍物传感器；所述底层控制板固定连接于所述驾驶车本体的底部机架上，用以进行底层数据采集及简单数据的处理；在所述底层控制板的一侧还安装有所述控制器；所述遥控模块安装于所述控制器上，用以手动遥控驾驶车本体实现前进、后退以及转弯操作；在所述驾驶车本体的内部还安装有用于检测驾驶车本体行走中角速度和加速度的陀螺仪；所述驾驶车本体的车身四周还安装有障碍物传感器，用以近距离障碍物检测；其中，所述底层控制板依次与所述控制器、障碍物传感器和陀螺仪电性连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用底层控制板分析处理障碍物传感器、陀螺仪采集的数据信号，实现对车身周围环境的检测，保证驾驶车本体安全可靠的运行，提高驾驶车进行巡检的检测效率和精准性。
进一步，还包括激光雷达仪、带编码器电机以及电机驱动器，所述激光雷达仪可拆卸连接于所述驾驶车本体的顶部，用于计算驾驶车本体在行进过程中，车身与周围环境的障碍物的相对位置；所述带编码器电机安装于所述驾驶车本体的底部机架上，用以驱动驾驶车本体的行走，且在所述带编码器电机的一侧的机架上还安装有所述电机驱动器，以驱动所述带编码电机正常运作；所述激光雷达仪、带编码电机以及电机驱动器分别与所述底层控制板电连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在驾驶车体行走过程中，利用激光雷达仪进行对车体周围环境的障碍物进行测距，实现驾驶车体行驶位置的精确定位以及自动跟随行驶。
进一步，在所述驾驶车本体上还安装有遥控器模式开关和跟随模式开关。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用切换遥感器模式开关和跟随模式开关，可实现对驾驶车本体行走状态的调整，可合理根据工作需求以及工作环境要求对驾驶车本体进行切换不同类型的工作模式，从而有效的提高驾驶车本体的工作效率，降低工人在巡检过程中的劳动强度。
进一步，在所述驾驶车本体的内部还安装有用于提供动力的蓄电池。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用蓄电池可有效地提高驾驶车本体的续航能力，以满足驾驶车本体长时间的工作需求。
进一步，所述驾驶车本体上还安装有显示屏，用于显示工作模式、电池电压以及电量。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用显示屏可方便操作者更加直观地知晓驾驶车本体的运作状态。
进一步，所述驾驶车本体的内部还安装有温度传感器，且所述温度传感器与跟随避障功能模块中的底层控制板电性连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用温度传感器采集检测底层控制板的温度信号，以保证底层控制板的正常运作的工作环境。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明整体立体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的仰视图；
图5为图1的右视图；
图6为跟随模块标签中电子标签的结构示意图；
图7为驾驶车本体的驱动轮毂的结构示意图；
图8为跟随控制系统的原理框图；
图9为本发明的操作流程示意图。
附图中各标号所代表的部件列表如下：1.显示屏，2.急停开关，3.障碍物传感器，4.外接模块接口面板仓，5.外接电器模块放置仓，6.带编码器电机，7.电机驱动器，8.控制器，9.底层控制板，10.模式切换开关，11.外接USB接口，12.外接网口插口，13.蓄电池，14.空载跟随按键，15.电源按键，16.遥控模式开关键，17.负载跟随按键，18.急停按键，19.电源指示灯，20.减振弹簧，21.轮毂，22.轴承支座，23.悬挂固定件，24.上悬挂，25下悬挂，26.万向节传动件，27.外接模块电源，a1.温度传感器，100.驾驶车本体。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及优选实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行细说明，应当理解，本发明所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请查阅图1～图9所示，包括，驾驶车本体100；跟随模块标签，用于实时地检测目标物相对驾驶车本体100之间的距离和角度信息，其中，跟随模块标签包括电子标签和外接基站，外接基站安装于驾驶车本体100上并与电子标签信号连接，电子标签则附着在目标物表面；其中，在驾驶车本体100的顶部还安装有急停开关2，当驾驶车本体100在行走过程中突然遇到障碍物后，利用启动急停开关2进行快速停止；同时为了增加驾驶车本体100的外接功能模块，为此在驾驶车本体100的外壳上还开设有若干个外接模块接口面板仓4和外接电器模块放置仓5；同时为了增加外接通讯设备与驾驶车本体100之间的通讯传输，因而在驾驶车本体100上还安装有用外接USB接口11，外接网口插口12。为了避免驾驶车本体100在负载状态下，行走更加平稳，通过在驾驶车本体100的轮毂21内侧安装有悬挂固定件23，其中，悬挂固定件23通过轴承支座22固定连接于轮毂21上，并且悬挂固定件23上连接有万向节传动件26，万向节传动件26远离悬挂固定件23的另一端连接在驾驶车本体100的底部机架上，用以固定支撑。并且利用减振弹簧20以及上悬挂24和下悬挂25的减振性能，有效地降低了驾驶车本体100行驶过程中的振动感，提高驾驶车本体100巡检的工作效率。
跟随控制系统，安装于驾驶车本体100内部，跟随控制系统包括跟随避障功能模块和遥控模块，跟随规避功能模块，用于接收跟随模块标签中检测的距离和角度信息，计算驾驶车本体100周围环境障碍物信息，并利用智能算法实时生成一条安全路径；遥控模块，用于遥感控制驾驶车本体100进行负载跟随或空载跟随动作；其中，跟随规避功能模块与遥控模块信号连接。
采用上述技术方案，当手持附着有电子标签的目标物行走时，利用驾驶车本体100上安装的外接基站接收检测电子标签的无线信号，计算此时电子标签相对驾驶车本体100之间的距离和角度，通过跟随控制系统对车体上的传感器数据的分析处理，计算周围环境障碍物信息，利用智能算法实时生成一条安全路径并同时控制驱动车体的运动，以实现驾驶车本体100规避障碍物并跟随目标物行走。
在一种实施例中，参见图1、图4、图8所示，跟随规避功能模块至少包括一控制器8、一底层控制板9以及一障碍物传感器3；底层控制板9固定连接于驾驶车本体100的底部机架上，用以进行底层数据采集及简单数据的处理；在底层控制板9的一侧还安装有控制器8；遥控模块安装于控制器8上，用以手动遥控驾驶车本体100实现前进、后退以及转弯操作；在驾驶车本体100的内部还安装有用于检测驾驶车本体100行走中角速度和加速度的陀螺仪；驾驶车本体100的车身四周还安装有障碍物传感器3，用以近距离障碍物检测；其中，底层控制板9依次与控制器8、障碍物传感器3和陀螺仪电性连接。
采用上述技术方案可知，利用底层控制板9分析处理障碍物传感器3、陀螺仪采集的数据信号，实现对车身周围环境的检测，保证驾驶车本体100安全可靠的运行，提高驾驶车进行巡检的检测效率和精准性。
优选地一种实施例中，如图2～图5所示，本发明还包括激光雷达仪、带编码器电机6以及电机驱动器7，激光雷达仪可拆卸连接于驾驶车本体100的顶部，用于计算驾驶车本体100在行进过程中，车身与周围环境的障碍物的相对位置；带编码器电机6安装于驾驶车本体100的底部机架上，用以驱动驾驶车本体100的行走，且在带编码器电机6的一侧的机架上还安装有电机驱动器7，以驱动带编码电机9正常运作；激光雷达仪、带编码电机9以及电机驱动器7分别与底层控制板9电连接。
基于上述技术方案可知，在驾驶车体行走过程中，利用激光雷达仪进行对车体周围环境的障碍物进行测距，实现驾驶车体行驶位置的精确定位以及自动跟随行驶。
在一种实施例中，如图8所示，在驾驶车本体100上还安装有遥控器模式开关和跟随模式开关。利用切换遥感器模式开关和跟随模式开关，可实现对驾驶车本体100行走状态的调整，可合理根据工作需求以及工作环境要求对驾驶车本体100进行切换不同类型的工作模式，从而有效的提高驾驶车本体100的工作效率，降低工人在巡检过程中的劳动强度。
在一种实施例中，如图4所示，在驾驶车本体100的内部还安装有用于提供动力的蓄电池13。采用蓄电池13可有效地提高驾驶车本体100的续航能力，以满足驾驶车本体100长时间的工作需求。
在一种实施例中，如图1和图8所示，驾驶车本体100上还安装有显示屏1，用于显示工作模式、电池电压以及电量。利用显示屏1可方便操作者更加直观地知晓驾驶车本体100的运作状态。
在一种实施例中，如图1和图8所示，驾驶车本体100的内部还安装有温度传感器a1，且温度传感器a1与跟随避障功能模块中的底层控制板9电性连接。
在一种实施例中，如图8所示，在电子标签上还安装有电源指示灯19和功能按键开关；其中，功能按键开关包括空载跟随按键14、电源按键15、遥控模式开关键16、负载跟随按键17以及急停按键18。利用温度传感器a1采集检测底层控制板9的温度信号，以保证底层控制板9的正常运作的工作环境。
当手持附着有电子标签的目标物行走时，驾驶车本体100上的跟随模块基站检测电子标签的无线信号，计算标签相对驾驶车本体100的距离以及角度信息，然后控制器8采集外装激光雷达(即是一种可以探测物体精确位置的传感器，其主要是通过对目标物发射激光信号，再根据从物体反射回来的信号时间差来计算这段距离，然后再发射激光的角度来确定物体和发射器的角度，从而得出物体与发射器的相对位置)，陀螺仪(用于检测小车的三维姿态即角速度和加速度)，编码器(将信号或数据进行编码、转换为可用以通讯、传输和存储信号)的数据，计算周围环境障碍物信息，利用智能算法实时生成一条安全的路径，并下发传输给底层控制板9，然后，通过底层控制板9的分析处理，并控制编码器电机的速度，使驾驶车本体100安全的到达电子标签处，当驾驶车本体100中的障碍物传感器3，检测到前方突然出现障碍物时，且距离在设置安全距离以内时，底层控制板9控制下发停止指令给编码器电机，同时控制驾驶车本体100的车灯进行闪烁，提醒周围的工作人员。在整个过程中工作人员只需拿着跟电子标签，以正常的步行速度走到指定位置处，驾驶车本体100也将跟随到指定位置，从而实现了驾驶车本体100的自动跟随动作。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，包括：
驾驶车本体(100)；
跟随模块标签，用于实时地检测目标物相对所述驾驶车本体(100)之间的距离和角度信息；其中，所述跟随模块标签包括电子标签和外接基站，所述外接基站安装于所述驾驶车本体(100)上并与所述电子标签信号连接，所述电子标签装设于目标物上；
跟随控制系统，安装于所述驾驶车本体(100)内部，所述跟随控制系统包括跟随避障功能模块和遥控模块，所述跟随规避功能模块，用于接收所述跟随模块标签中检测的距离和角度信息，计算所述驾驶车本体(100)周围环境障碍物信息，并利用智能算法实时生成一条安全路径；所述遥控模块，用于遥感控制所述驾驶车本体(100)进行负载跟随或空载跟随动作；其中，所述跟随规避功能模块与遥控模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，所述跟随规避功能模块至少包括一控制器(8)、一底层控制板(9)以及一障碍物传感器(3)；所述底层控制板(9)固定连接于所述驾驶车本体(100)的底部机架上，用以进行底层数据采集及简单数据的处理；在所述底层控制板(9)的一侧还安装有所述控制器(8)；所述遥控模块安装于所述控制器(8)上，用以手动遥控驾驶车本体(100)实现前进、后退以及转弯操作；在所述驾驶车本体(100)的内部还安装有用于检测驾驶车本体(100)行走中角速度和加速度的陀螺仪；所述驾驶车本体(100)的车身四周还安装有障碍物传感器(3)，用以近距离障碍物检测；其中，所述底层控制板(9)依次与所述控制器(8)、障碍物传感器(3)和陀螺仪电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，还包括激光雷达仪、带编码器电机(6)以及电机驱动器(7)，所述激光雷达仪可拆卸连接于所述驾驶车本体(100)的顶部，用于计算驾驶车本体(100)在行进过程中，车身与周围环境的障碍物的相对位置；所述带编码器电机(6)安装于所述驾驶车本体(100)的底部机架上，用以驱动驾驶车本体(100)的行走，且在所述带编码器电机(6)的一侧的机架上还安装有所述电机驱动器(7)，以驱动所述带编码电机(9)正常运作；所述激光雷达仪、带编码电机(9)以及电机驱动器(7)分别与所述底层控制板(9)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，在所述驾驶车本体(100)上还安装有遥控器模式开关和跟随模式开关。
5.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，在所述驾驶车本体(100)的内部还安装有用于提供动力的蓄电池(13)。
6.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，所述驾驶车本体(100)上还安装有显示屏(1)，用于显示工作模式、电池电压以及电量。
7.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，所述驾驶车本体(100)的内部还安装有温度传感器(a1)，且所述温度传感器(a1)与跟随避障功能模块中的底层控制板(9)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种户外全地形无人驾驶车，其特征在于，在所述电子标签上还安装有电源指示灯(19)和功能按键开关；其中，所述功能按键开关包括空载跟随按键(14)、电源按键(15)、遥控模式开关键(16)、负载跟随按键(17)以及急停按键(18)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200410 |