CN111752284B - 基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统 - Google Patents
基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及无人洗车领域，更具体地涉及基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其可模仿人类绕车移动的洗车方式，能够在更多的场合进行洗车操作，且相较于龙门式洗车机备更加灵活，能够在闲置的时候入库保存，降低维护成本；包括深度摄像头模块、场地摄像头模块、本地运动控制系统以及云端控制系统，深度摄像头模块安装在行走无人洗车机器上并与本地运动控制系统通过线路连接，本地运动控制系统集成在行走无人洗车机器的电柜上，场地摄像头模块安装在洗车场地的周边，云端控制系统搭载在云端服务器上并与本地运动控制系统和场地摄像头模块无线连接。
Description
技术领域
本发明涉及无人洗车领域，更具体地涉及基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统。
背景技术
无人洗车机，指的是无需洗车人员介入即可全自动完成车辆清洗的设备，由于其具有清洗成本低效率高等优势，采用无人洗车机进行车辆清洗正慢慢成为有车一族的首选。
市面上常见的无人洗车机其本身结构存在一定的限制，导致其在实际应用中依旧存在局限。具体的，常见的无人洗车机为龙门式洗车机，龙门式洗车机包括固定的行走轨道，置于轨道上的龙门架以及置于龙门架内的各类洗车设备，其需要被固定在特定场所供有车一族使用，但是这种洗车机体积庞大，建造成本和维护成本高昂，洗车方式单一，缺少灵动性。
发明内容
基于此，本申请提供一种基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其可使系统控制下的无人洗车设备在洗车时模仿人类进行绕车移动，能够在更多的场合进行洗车操作，且相较于龙门式洗车机备更加灵活，能够在闲置的时候入库保存，降低维护成本。
一种基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，包括深度摄像头模块、场地摄像头模块、本地运动控制系统以及云端控制系统，所述深度摄像头模块安装在行走无人洗车机器上并与本地运动控制系统通过线路连接，本地运动控制系统集成在行走无人洗车机器的电柜上，所述场地摄像头模块安装在洗车场地的周边，所述云端控制系统搭载在云端服务器上并与本地运动控制系统和场地摄像头模块无线连接，云端控制系统分别通过第一无线模块和第二无线模块与本地运动控制系统和场地摄像头模块进行通讯。
优选的，所述每个洗车场地至少配备2台行走无人洗车机器，每台行走无人洗车机器均有深度摄像头模块、本地运动控制系统和执行系统三个部分，深度摄像头模块与本地运动控制系统电连接，深度摄像头模块从洗车场地的场景摄取视频信息传递给本地运动控制系统，本地运动控制系统与执行系统电连接，所述每台行走无人洗车机器的信息交互为并联结构，本地运动控制系统与云端控制系统通过无线模块进行信息的往来，执行系统与本地运动控制系统可以进行双向的信息传播。
优选的，所述本地运动控制系统集成有高性能主板、驱动模块和监测模块，高性能主板输出端与驱动模块输入端电连接，驱动模块输出端与执行系统输入端电连接，驱动模块用于接收操作指令并且驱动各个执行机构进行运动，执行系统输出端与监测模块输入端电连接，监测模块输出端与高性能主板输入端电连接，监测模块包括其他传感器以辅助机器获取其他信息，高性能主板将云端控制系统给予的信号下发至驱动模块驱动执行系统进行执行，而监测模块则实时监测执行系统的状态参量，并将其传送回高性能主板。
优选的，所述高性能主板包括上位机功能模块和下位机功能模块，下位机功能模块性能低于上位机功能模块，所述上位机功能模块内部搭载有视觉处理算法和驱动指令，处理算法包括对车辆型号的识别、对机器到车辆距离的计算、对车辆姿态角度的识别，驱动指令包括AGV底盘的运动，毛刷的运动姿态，门结构的开合等。
优选的，所述深度摄像头输出端与上位机功能模块输入端电连接，深度摄像头所采集的视频信息具体传递给了高性能主板的上位机功能模块进行高级算法运算处理，上位机功能模块与下位机功能模块电连接，上位机功能模块与下位机功能模块的信息能够相互传递，传递信息包括运动任务信号、机器实时状态等，云端控制系统输出端与下位机功能模块输入端电连接，云端控制系统下达的控制信号发送到下位机功能模块。
优选的，所述深度摄像头模块安装在深度摄像头内，深度摄像头模块与本地运动控制系统上的高性能主板通过线路直接连接，所述深度摄像头直接安装在行走无人洗车机器的顶盖下方，以拍摄到正对车辆方向的视觉信息，包括有车型信息、机器到车辆的角度信息，机器到车辆的距离信息、车辆的姿态信息。
优选的，所述场地摄像头模块由多个摄像头组成阵列并均匀安装在场地周边，对各个行走无人洗车机器的位置与姿态、车辆的位置与姿态、场地上的标线与标识、场地上的人员物体流动信息进行拍摄。
优选的，所述云端控制系统上搭载有视觉识别算法与调度规划算法，视觉识别算法包括识别车辆的位置和姿态、识别各个机器的位置和姿态、跟踪各个机器的运动路径，调度规划算法包括计算不同机器需要走过的路径、根据机器当前的位置计算机器下一步所要到达的路径点、通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令。
相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
1、通过行走无人洗车设备上的深度摄像机模块拍摄其周围视频信息并传送给本地运动控制系统，本地运动控制系统根据信息进行算法运算以获得在该位置上行走无人洗车设备需要执行的动作以及运动的方式，同时通过场地摄像头模块对汽车在场地上的位置、姿态以及复数行走无人洗车设备的位置、姿态等场地信息进行拍摄，然后将该信息上传至云端控制系统，云端控制系统通过算法以调度规划，并下发调度信息进入各个行走无人洗车设备的本地运动控制系统，以决定行走无人洗车设备下一步的运动；
2、通过采用双采集模块，同时采集车辆方向视觉信息(微观)和洗车场地的完整信息(宏观)，从而可通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令，使其不会和洗车水设备冲撞，相较于龙门式洗车机备更加灵活，能够在闲置的时候入库保存，降低维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动系统整体框图；
图2为本地运动控制系统的信息框图。
图中标号说明：1、深度摄像头模块；2、场地摄像头模块；3、本地运动控制系统；4、云端控制系统；5、执行系统；6、高性能主板；7、驱动模块；8、监测模块；9、上位机功能模块；10、下位机功能模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
请参照图1，一种基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，包括深度摄像头模块1、场地摄像头模块2、本地运动控制系统3以及云端控制系统 4，深度摄像头模块1安装在行走无人洗车机器上并与本地运动控制系统3通过线路连接，本地运动控制系统3集成在行走无人洗车机器的电柜上，深度摄像机模块拍摄视频信息进入本地运动控制系统3，本地运动控制系统3根据信息进行算法运算以获得在该位置上行走无人洗车设备需要执行的动作以及运动的方式；场地摄像头模块2安装在洗车场地的周边，云端控制系统4搭载在云端服务器上并与本地运动控制系统3和场地摄像头模块2无线连接，场地摄像头模块2对汽车在场地上的位置、姿态以及复数行走无人洗车设备的位置、姿态等场地信息进行拍摄，然后将该信息上传至云端控制系统4，云端控制系统4分别通过第一无线模块和第二无线模块与本地运动控制系统3和场地摄像头模块2 进行通讯，云端控制系统4通过算法以调度规划，下发调度信息进入各个行走无人洗车设备的本地运动控制系统3，以决定行走无人洗车设备下一步的运动，同时进行收集并分析处理本地运动系统中所发送的监测信息与场地摄像头模块 2采集到的视频流信息，并向本地运动控制系统3发送任务信息。
请参照图2，每个洗车场地至少配备2台行走无人洗车机器，每台行走无人洗车机器均有深度摄像头模块1、本地运动控制系统3和执行系统5三个部分，深度摄像头模块1与本地运动控制系统3电连接，深度摄像头模块1从洗车场地的场景摄取视频信息传递给本地运动控制系统3，本地运动控制系统3与执行系统5电连接，每台行走无人洗车机器的信息交互为并联结构，本地运动控制系统3与云端控制系统4通过无线模块进行信息的往来，执行系统5与本地运动控制系统3可以进行双向的信息传播，并且执行系统5通过进行机器的运动和操作进一步地改变实时洗车场景，以形成一个控制闭环系统。
具体的，本地运动控制系统3集成有高性能主板6、驱动模块7和监测模块 8，高性能主板6输出端与驱动模块7输入端电连接，驱动模块7输出端与执行系统5输入端电连接，驱动模块7用于接收操作指令并且驱动各个执行机构进行运动，执行系统5输出端与监测模块8输入端电连接，监测模块8输出端与高性能主板6输入端电连接，监测模块8包括其他传感器以辅助机器获取其他信息，高性能主板6将云端控制系统4给予的信号下发至驱动模块7驱动执行系统5进行执行，而监测模块8则实时监测执行系统5的状态参量，并将其传送回高性能主板6。
另外，高性能主板6包括上位机功能模块9和下位机功能模块10，上位机功能部分用于接收深度摄像头拍摄到的视频信息并进行识别处理，得到机器所需要执行的操作指令，并将指令下发至下位机功能部分；下位机功能部分用于接收主板上位机功能部分和云端控制系统4下发的运动指令，并将其处理为驱动模块7中不同驱动机构所需要执行的操作指令，并将其下发至驱动模块7，上位机功能模块9相较于下位机功能模块10的处理性能更加卓越，若因追求精度更高的算法而导致主板性能不足，可以考虑将上位机功能模块9与下位机功能模块10拆分开，上位机功能模块9使用性能更加优秀的CPU进行数据处理，下位机功能模块10使用普通PLC或者单片机，这样可以大幅度节约制造成本，上位机功能模块9内部搭载有视觉处理算法和驱动指令；处理算法包括对车辆型号的识别、对机器到车辆距离的计算、对车辆姿态角度的识别，驱动指令包括AGV底盘的运动，毛刷的运动姿态，门结构的开合等。
进一步的，深度摄像头输出端与上位机功能模块9输入端电连接，深度摄像头所采集的视频信息具体传递给了高性能主板6的上位机功能模块9进行高级算法运算处理，上位机功能模块9与下位机功能模块10连接使其信息能够相互传递，传递信息包括运动任务信号、机器实时状态等，云端控制系统4输出端与下位机功能模块10输入端电连接，云端控制系统4下达的控制信号发送到下位机功能模块10，下位机功能模块10将收集到的信号进行再协调处理，将驱动信号下发至驱动模块7并驱动执行系统5，同时监测模块8将监测到的执行系统5的状态参量传送回下位机功能模块10。
具体的，深度摄像头模块1安装在深度摄像头内，深度摄像头模块1与本地运动控制系统3上的高性能主板6通过线路直接连接，深度摄像头直接安装在行走无人洗车机器的顶盖下方，以拍摄到正对车辆方向的视觉信息，包括有车型信息、机器到车辆的角度信息，机器到车辆的距离信息、车辆的姿态信息。
具体的，场地摄像头模块2由多个摄像头组成阵列并均匀安装在场地周边，以确保能够拍摄到洗车场地的完整信息，拍摄信息包括各个行走无人洗车机器的位置与姿态、车辆的位置与姿态、场地上的标线与标识、场地上的人员物体流动信息。
具体的，云端控制系统4上搭载有视觉识别算法与调度规划算法，视觉识别算法包括识别车辆的位置和姿态、识别各个机器的位置和姿态、跟踪各个机器的运动路径，调度规划算法包括计算不同机器需要走过的路径、根据机器当前的位置计算机器下一步所要到达的路径点、通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令。
本申请涉及的一种基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，使用时通过安装在行走无人洗车机器顶盖下方的深度摄像头拍摄到正对车辆方向的视觉信息，包括车型信息、机器到车辆的角度信息、机器到车辆的距离信息及车辆的姿态信息等，同时将采集的视频信息传递给了本地运动控制系统3中高性能主板6的上位机功能模块9进行高级算法运算处理，处理算法包括对车辆型号的识别、对机器到车辆距离的计算、对车辆姿态角度的识别，得到机器所需要执行的操作指令并将指令下发至下位机功能模块10，同时在上述过程中，均匀安装在场地周边的场地摄像机对汽车在场地上的位置、姿态等信息以及复数洗车机器人的位置、姿态等信息进行拍摄，并将该信息上传至云端控制系统4，云端控制系统4通过视觉识别算法识别车辆的位置和姿态、识别各个机器的位置和姿态、跟踪各个机器的运动路径，并利用调度规划算法计算不同机器需要走过的路径、根据机器当前的位置计算机器下一步所要到达的路径点、通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令，下位机功能模块10在接收到上位机功能模块9和云端控制系统4下发的指令后进行再协调处理，将其处理为驱动模块7中不同驱动机构所需要执行的操作指令，然后将其下发至驱动模块7并驱动执行系统5，使执行系统5驱动各个执行机构进行洗车、移动等运动，同时监测模块8将监测到的执行系统5的状态参量传送回下位机功能模块10，使得执行系统5与本地运动控制系统3进行双向的信息传播，并且执行系统5通过进行机器的运动和操作进一步地改变实时洗车场景，以形成一个控制闭环系统，本发明采用双采集模块对车辆方向视觉信息微观和洗车场地的完整信息宏观进行采集，通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令，使其不会和洗车水设备冲撞，在上述洗车流程中，可先通过洗车系统利用软件/电子屏/语音等方式，引导车辆以一个合适的姿态驶入一个合适的区域，随后再调度行走无人洗车设备对车辆进行联动协同洗车操作。
以上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。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：包括深度摄像头模块(1)、场地摄像头模块(2)、本地运动控制系统(3)以及云端控制系统(4)，用于拍摄正对车辆方向视觉信息的深度摄像头模块(1)安装在行走无人洗车机器上，用于接收深度摄像头模块(1)拍摄的视频信息并根据视频信息判断在该位置上洗车设备需要执行的动作以及运动的方式的本地运动控制系统(3)安装在行走无人洗车机器上，且深度摄像头模块(1)和本地运动控制系统(3)通过线路连接，用于对场地信息进行拍摄的场地摄像头模块(2)包括多个摄像头，多个摄像头均安装在洗车场地周边，本地运动控制系统(3)与控制洗车机运动的执行系统(5)电连接，用于识别视频信息并规划洗车机运动的云端控制系统(4)搭载在云端服务器上，且云端控制系统(4)与本地运动控制系统(3)和场地摄像头模块(2)无线连接，所述云端控制系统(4)通过视觉识别算法识别车辆的位置和姿态、识别各个机器的位置和姿态、跟踪各个机器的运动路径，并利用调度规划算法计算不同机器需要走过的路径，根据机器当前的位置计算机器下一步所要到达的路径点，通过汽车当前的位置计算汽车需要经过的路径和需要达到的姿态并下发引导指令。
2.根据权利要求1所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述每个洗车场地至少配备2台行走无人洗车机器，每台行走无人洗车机器均有深度摄像头模块(1)、本地运动控制系统(3)和执行系统(5)三个部分，深度摄像头模块(1)与本地运动控制系统(3)电连接。
3.根据权利要求2所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述本地运动控制系统(3)集成有高性能主板(6)、驱动模块(7)和监测模块(8)，高性能主板(6)输出端与驱动模块(7)输入端电连接，驱动模块(7)输出端与执行系统(5)输入端电连接，执行系统(5)输出端与监测模块(8)输入端电连接，监测模块(8)输出端与高性能主板(6)输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述高性能主板(6)包括上位机功能模块(9)和下位机功能模块(10)，且下位机功能模块(10)性能低于上位机功能模块(9)，所述上位机功能模块(9)内部搭载有用于对车辆型号进行识别、对机器到车辆距离进行计算、对车辆姿态角度进行识别的视觉处理算法和驱动指令。
5.根据权利要求4所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述深度摄像头输出端与上位机功能模块(9)输入端电连接，上位机功能模块(9)与下位机功能模块(10)电连接，云端控制系统(4)输出端与下位机功能模块(10)输入端电连接。
6.根据权利要求1所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述深度摄像头模块(1)安装在深度摄像头内，深度摄像头直接安装在行走无人洗车机器的顶盖下方。
7.根据权利要求1所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述多个摄像头组成阵列并均匀安装在场地周边。
8.根据权利要求1所述的基于行走无人洗车设备的双视觉反馈运动控制系统，其特征在于：所述云端控制系统(4)上搭载有视觉识别算法与调度规划算法。
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