CN111912403B - 一种叉车的定位方法及叉车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种叉车的定位方法及叉车。该方法包括：根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；根据叉车主舵轮角度，确定与叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；根据至少一个叉车回转半径、当前姿态信息和前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；根据至少一个叉车偏移距离和叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算叉车在当前定位时刻的当前位置信息。可以通过叉车的本地计算确定当前位置信息，无需额外的里程计，可以减少时延，降低叉车成本，减少叉车维修点。

Description

一种叉车的定位方法及叉车

技术领域

本发明实施例涉及智能叉车技术领域，尤其涉及一种叉车的定位方法及叉车。

背景技术

为了实现货物的高效运输，通常采用智能无人叉车代替人工搬运操作。为了实现叉车准确到达指定位置对货物进行搬运，现有技术中采用里程计获取叉车自身位置，通过通讯提供给叉车的控制单元作为叉车的导航信息依据。

但是，现有技术中的里程计是叉车的外加专用设备，增加外加设备会增加整个叉车系统的维修点，并且设备越多，通讯消耗时间越长，造成叉车控制单元获取叉车自身位置信息时延高。此外，里程计通常采用惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)，通过陀螺仪数据提取获取里程计数据，存在通讯耗时的问题，并且IMU价格昂贵。

发明内容

本发明实施例提供了一种叉车的定位方法及叉车，可以本地计算确定当前位置信息，减少时延，降低叉车成本，减少叉车维修点。

第一方面，本发明实施例提供了一种叉车的定位方法，该方法包括：

根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，所述叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；

根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种叉车的定位装置，该装置包括：

当前姿态信息计算模块，用于根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，所述叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；

叉车回转半径确定模块，用于根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

叉车偏移距离计算模块，用于根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

当前位置信息计算模块，用于根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

第三方面，本发明实施例还提供了一种叉车，该叉车包括：

一个或多个处理器；

角度编码器，用于在当前定位时刻下，获取所述叉车的当前主舵轮角度；

转速编码器，用于在当前定位时刻下，获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据所述主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的方法。

本发明实施例的技术方案，通过根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；其中，叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；根据叉车主舵轮角度，确定与叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；根据至少一个叉车回转半径、当前姿态信息和前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；根据至少一个叉车偏移距离和叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算叉车在当前定位时刻的当前位置信息，解决了确定叉车位置信息以及姿态信息的问题，实现了可以通过叉车的本地计算确定当前位置信息，无需额外的里程计，减少时延，降低叉车成本，减少叉车维修点的效果。

附图说明

图1a是本发明实施例一提供的一种叉车的定位方法的流程图；

图1b是本发明实施例一提供的一种叉车运动中的姿态和位置示意图；

图2a是本发明实施例二提供的一种叉车的定位方法的流程图；

图2b是本发明实施例二提供的一种叉车运动中的姿态和位置示意图；

图3a是本发明实施例三提供的一种叉车的定位方法的流程图；

图3b是本发明实施例三提供的叉车运动中的姿态和位置示意图；

图3c是本发明实施例三提供的又一叉车运动中的姿态和位置示意图；

图3d是本发明实施例三提供的再一叉车运动中的姿态和位置示意图；

图4是现有技术提供的一种叉车结构示意图；

图5是本发明实施例三提供的一种叉车的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的一种装置的结构示意图；

图7是本发明实施例五提供的一种叉车的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1a是本发明实施例一提供的一种叉车的定位方法的流程图，本实施例可适用于智能叉车确定自身姿态信息及位置信息的情况，该方法可以由叉车的定位装置来执行，该装置可以通过软件，和/或硬件的方式实现，装置可以集成在叉车的PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)控制单元中，如图1a所示，该方法具体包括：

步骤110、根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息。

其中，叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度。

图1b是本发明实施例一提供的一种叉车运动中的姿态和位置示意图，如图1b所示，叉车可以具有主舵轮W1、从动轮W2和从动轮W3，在叉车运动中，可以是主舵轮W1进行转动带动从动轮W2和从动轮W3，以使叉车进行移动。从动轮W2和从动轮W3的几何中心点可以记为O(从动轮W2和从动轮W3连线的中心位置)，当主舵轮W1 90度转弯时，O点位圆心。

主舵轮W1的轴线、以及从动轮W2和从动轮W3的轴线所形成的交点可以记为P，P点可以是叉车回转的圆心。P点到O点的距离可以记为r，r为叉车回转半径，可以是通过计算获取的。主舵轮W1到从动轮W2和从动轮W3的轴线之间的距离可以记为L，L为叉车轴距，对于同一型号叉车L是固定值，可以预先存储在叉车存储器中，可以是通过测量等方式获取L。

叉车车轴线与横坐标轴形成的夹角可以记为α，α为叉车的姿态信息，α可以是计算确定的，其中，车轴线可以理解为叉车的车中心线，例如，可以是主舵轮W1的中心点与O点形成的直线。主舵轮W1的中心线与车轴线形成的夹角可以记为θ，θ为叉车主舵轮角度或者可以称为转向角，通常规定逆时针方向为正方向，θ与叉车的运动相关，可以是通过测量获取的。车轴线的角速度可以记为ω(相对于横坐标轴正方向)，叉车在O点的线速度可以记为V_O，叉车在主舵轮W1的线速度可以记为V_w，V_O和V_w与叉车的运动相关，可以是通过计算确定的。

在实际中，叉车主舵轮角度可以测量得到的，例如通过一些角度测量设备。在本发明实施例中，可选的，在当前定位时刻下，通过角度编码器获取叉车的当前主舵轮角度。角度编码器可以实时测量叉车的主舵轮角度，将当前定位时刻下的测量数据，作为叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度。在前一定位时刻的测量数据，可以保存在叉车的存储器中，可以作为前一定位时刻的前一主舵轮角度。角度编码器可以安装在叉车的主舵轮附近。

在实际中，主舵轮线速度可以是测量或者计算得到的，例如测量速度的设备。在本发明实施例中，可选的，在当前定位时刻下，通过转速编码器获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度。转速编码器可以在当前定位时刻，测量叉车的主舵轮角速度。叉车的PLC控制单元可以通过按照接收到的转速编码器测量的主舵轮角速度、根据转动的半径，将主舵轮角速度换算为主舵轮线速度。例如，主舵轮角速度为1秒转动半圈，可以通过转动的半径，将主舵轮角速度变换为主舵轮线速度。

在本发明实施例中，根据叉车主舵轮角度θ、当前主舵轮线速度V_w、叉车轴距L、定位间隔时间Δt和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息α_m，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息α_n时，可以考虑多种情况，分别在不同情况下计算当前姿态信息α_n。

其中，定位间隔时间Δt可以是叉车前后两次定位的时间差值，在实际中，可以对叉车进行实时定位，此时叉车的定位间隔时间可以理解为叉车通讯时延，例如，叉车的PLC控制单元确定叉车两次相连定位时的时间差值。

示例性的，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息α_n时，可以考虑在定位间隔时间Δt内主舵轮运动缓慢，叉车从M点移动至N点时，叉车主舵轮角度θ未发生变化，即θ＝θ_M＝θ_N，其中，θ_M为叉车在M点的叉车主舵轮角度，可以理解为前一主舵轮角度；θ_N为叉车在N点的叉车主舵轮角度，可以理解为当前主舵轮角度。或者，可以考虑在定位间隔时间Δt内主舵轮运动剧烈，叉车从M点移动至N点时，叉车主舵轮角度θ发生变化，即θ_M≠θ_N。

其中，主舵轮运动剧烈时，可以考虑两种极端情况，一种极端情况是在Δt的开始时刻，叉车主舵轮角度为θ_M，经过Δt后依然为θ_M，在Δt的结束时刻，趋近于θ_N。另一种极端情况是在Δt的开始时刻，叉车主舵轮角度为θ_N，经过Δt后依然为θ_N。通常叉车的运动是在介于这两种极端情况之间的。因此，对于叉车姿态信息和/或位置信息的计算，可以考虑叉车运动缓慢的情况，或者叉车运动剧烈的情况，其中，叉车运动剧烈的情况又可以分为两种极端情况进行考虑。

步骤120、根据叉车主舵轮角度，确定与叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径。

其中，根据图1b可知，叉车回转半径r与叉车轴距L以及叉车主舵轮角度θ相关。因此，在确定叉车回转半径时，也可以考虑叉车运动缓慢的情况，或者叉车运动剧烈的情况。例如，在叉车运动缓慢时，叉车回转半径为

在叉车运动剧烈时，叉车回转半径为

或者

或者介于r₁与r₂之间。

步骤130、根据至少一个叉车回转半径、当前姿态信息和前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离。

其中，叉车偏移距离可以包括叉车的横向偏移距离和纵向偏移距离。因此，叉车在实际运动中的情况不同，因此在确定叉车偏移距离时，也可以考虑不同的情况。例如，叉车运动缓慢时的叉车偏移距离，可以通过叉车运动缓慢时的叉车回转半径、叉车运动缓慢时的当前姿态信息、以及前一姿态信息确定。

步骤140、根据至少一个叉车偏移距离和叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

其中，叉车在当前定位时刻的当前位置信息可以是考虑叉车不同运动情况确定的，例如，叉车运动缓慢时的当前位置信息，可以是叉车运动缓慢时的叉车偏移距离与叉车在前一定位时刻的前一位置信息确定的。

本发明实施例的技术方案，通过根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；其中，叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；根据叉车主舵轮角度，确定与叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；根据至少一个叉车回转半径、当前姿态信息和前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；根据至少一个叉车偏移距离和叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算叉车在当前定位时刻的当前位置信息，解决了确定叉车位置信息以及姿态信息的问题，实现了可以通过叉车的本地计算确定当前位置信息，无需额外的里程计，减少时延，降低叉车成本，减少叉车维修点的效果。

实施例二

图2a是本发明实施例二提供的一种叉车的定位方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。在本实施例中，可以考虑叉车运动为运动缓慢的情况。如图2a所示，该方法包括：

步骤210、在当前定位时刻下，通过角度编码器获取叉车的当前主舵轮角度。

步骤220、在当前定位时刻下，通过转速编码器获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度。

步骤230、通过以下公式确定第一姿态信息，作为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：α_n1＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_M))/L。

其中，α_n1为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息，α_m为叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，V_w为当前主舵轮线速度，Δt为定位间隔时间，θ_M为前一主舵轮角度，L为叉车轴距。

图2b是本发明实施例二提供的一种叉车运动中的姿态和位置示意图，如图2b所示，可以将图1b中叉车的O点视为叉车相对位置点，图2b可以表示叉车相对位置点由M点运动至N点的姿态和位置示意图。其中，在定位间隔时间Δt内，叉车由M点运动至N点，运动缓慢，叉车主舵轮角度保持不变，θ_M＝θ_N。

由图2b可知，叉车姿态信息的变化是由于叉车运动造成的，叉车在定位间隔时间Δt内，叉车由M点运动至N点时，车轴线的角速度为ω。由于叉车运动缓慢，叉车主舵轮角度保持不变，叉车的运动可以简化为绕P点，以r为叉车回转半径，进行运动。在Δt内，P点以及r保持不变。因此，叉车在当前定位时刻的当前姿态信息为α_n1＝α_m+ω*Δt。其中，

因此，可以确定α_n1＝α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L。

步骤240、通过以下公式确定第一叉车回转半径：

其中，在Δt内，P点以及r保持不变，叉车主舵轮角度保持不变，θ_M＝θ_N，因此，由图1b以及图2b可知，叉车回转半径

步骤240可以在步骤230之前执行。

步骤250、通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：Δx₁＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_n1)；通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：Δy₁＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_n1)；将第一横向偏移距离与第一纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

其中，在Δt内，P点以及r保持不变r＝r₁，叉车主舵轮角度保持不变，θ_M＝θ_N，因此，由图2b可知，叉车偏移距离中的横向偏移距离为Δx＝Δx₁＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_n1)＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)。叉车偏移距离中的纵向偏移距离为Δy＝Δy₁＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_n1)＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)。

步骤260、通过以下公式确定第一横坐标信息：x_n1＝x_m+Δx₁；通过以下公式确定第一纵坐标信息：y_n1＝y_m+Δy₁；将第一横坐标信息和第一纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

其中，x_m和y_m分别为叉车在前一定位时刻的前一位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息。由图2b可知，叉车的当前位置信息是基于叉车前一位置信息以及在Δt内的偏移距离确定的。因此，叉车当前位置信息中的横坐标信息x_n＝x_n1＝x_m+Δx₁＝x_m-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)，叉车当前位置信息中的纵坐标信息y_n＝y_n1＝y_m+Δy₁＝y_m+r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)。

本发明实施例的技术方案，在叉车运动缓慢时，通过公式α_n1＝α_m+V_w*Δtsin(θ_M)/L确定叉车在Δt时刻结束时的当前姿态信息；通过公式x_n＝x_n1＝x_m+Δx₁＝x_m-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)，以及y_n＝y_n1＝y_m+Δy₁＝y_m+r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_m+V_w*Δt*sin(θ_M)/L)确定叉车在Δt时刻结束时的叉车当前位置信息，解决了确定叉车位置信息以及姿态信息的问题，实现了可以通过叉车的本地计算确定当前位置信息，确定结果准确，便于根据准确的位置信息以及姿态信息对叉车进行控制，实现叉车精准搬取货物的效果，尤其适用于叉车运动缓慢主舵轮角度固定的情况。

实施例三

图3a是本发明实施例三提供的一种叉车的定位方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。在本实施例中，可以考虑叉车运动为运动剧烈的情况。如图3a所示，该方法包括：

步骤310、在当前定位时刻下，通过角度编码器获取叉车的当前主舵轮角度。

步骤320、在当前定位时刻下，通过转速编码器获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度。

步骤330、通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息：α_n1＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_M))/L；通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第二姿态信息：α_n2＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_N))/L。

图3b是本发明实施例三提供的叉车运动中的姿态和位置示意图，如图3b所示，叉车运动中在Δt开始时刻为主舵轮角度为θ_M，经过Δt完成后主舵轮角度依然为θ_M，在Δt结束时刻主舵轮角度突变为θ_N。换言之，在Δt内，主舵轮角度未发生变化，叉车以主舵轮角度θ_M进行运动，即叉车在在Δt内，以P点为圆心，以r₁为叉车回转半径，进行运动。

图3c是本发明实施例三提供的又一叉车运动中的姿态和位置示意图，如图3c所示，叉车运动中在Δt开始时刻主舵轮角度突变为θ_N，经过Δt完成后主舵轮角度依然为θ_N，在Δt结束时刻主舵轮角度为θ_N。换言之，在Δt内，主舵轮角度未发生变化，叉车以主舵轮角度θ_N进行运动，即叉车在在Δt内，以P’点为圆心，以r₂为叉车回转半径，进行运动。图3c中的圆心以及叉车回转半径均与图3b中不同。

图3b与图3c相当于考虑了叉车运动剧烈时的两种不同的极端情况。由图3b可知，在第一种极端情况下(叉车运动中在Δt开始时刻为主舵轮角度为θ_M，经过Δt完成后主舵轮角度依然为θ_M，在Δt结束时刻主舵轮角度突变为θ_N)，可以通过α_n1＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_M))/L，确定叉车的第一姿态信息，作为第一种极端情况下的叉车当前姿态信息。

其中，α_m为叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，V_w为当前主舵轮线速度，Δt为定位间隔时间，θ_M为前一主舵轮角度，θ_N为当前主舵轮角度，L为叉车轴距。

由图3c可知，在第二种极端情况下(叉车运动中在Δt开始时刻主舵轮角度突变为θ_N，经过Δt完成后主舵轮角度依然为θ_N，在Δt结束时刻主舵轮角度为θ_N)，可以通过α_n2＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_N))/L，确定叉车的第二姿态信息，作为第二种极端情况下的叉车当前姿态信息。其中，α_n1与α_n2的确定过程与本发明实施例二中的α_n1确定过程类似，这里不再赘述。

步骤340、根据第一姿态信息以及第二姿态信息，通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：α_n3＝α_m+α_n1*k+α_n2*(1-k)。

其中，α_n1和α_n2分别为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息和第二姿态信息，α_n3为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息，k为权重因子。

图3d是本发明实施例三提供的再一叉车运动中的姿态和位置示意图，通常叉车运动是介于图3b和图3c所示出的两种极端情况之间，或者是图3b和图3c示出的一种极端情况。因此，叉车在实际运动中的当前姿态信息是介于α_n1和α_n2之间，或者为α_n1或α_n2。因此，可以通过α_n3＝α_m+α_n1*k+α_n2*(1-k)确定叉车在实际运动中的当前姿态信息。其中，k为权重因子，可以取[0，1]中的任一常数。为了实现精准确定当前姿态信息，可以取k＝0.5。进一步的，可以在实时获取角度编码器获取的主舵轮角度变化情况与Δt的关系，根据两者的关系确定k的取值。例如，主舵轮角度在Δt开始时刻变化，可以取k＝1；或者，主舵轮角度在Δt结束时刻变化，可以取k＝0；或者，主舵轮角度在Δt中间时刻变化，可以取k＝0.5等。

依据α_n3＝α_m+α_n1*k+α_n2*(1-k)可以通过迭代计算的方式实时获取叉车的当前姿态信息。初始的姿态角度可以根据叉车的停放位置以及停放标准线，通过三角函数关系进行确定。例如，可以探测叉车前端与停放标准线的距离，并探测叉车后端与停放标准线的距离。通过这两个距离差值的绝对值与叉车轴距进行相除，得到比值，将比值进行反三角函数计算，获得初始化的姿态角度。

步骤350、通过以下公式确定第一叉车回转半径：

通过以下公式确定第二叉车回转半径：

其中，第一叉车回转半径以及第二叉车回转半径，均为叉车回转半径。由图3b和图3c可知，叉车在两种极端情况下的叉车回转半径是不同的，r₁可以作为叉车在第一种极端情况下的叉车回转半径，r₂可以作为叉车在第二种极端情况下的叉车回转半径。步骤350可以在步骤340之前执行。

需要说明的是，在本发明实施例的一个具体实现方式中，可以将介于r₁以及r₂之间的值作为叉车的回转半径，进而确定叉车的当前姿态信息和当前位置信息，具体过程本发明实施例不再赘述。

步骤360、通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：Δx₁＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_n1)；通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：Δy₁＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_n1)。

其中，由图3b可知，在第一种极端情况下的第一横向偏移距离和第一纵向偏移距离均与第一叉车回转半径r₁、第一姿态信息α_n1以及前一姿态信息α_m相关，可以通过

确定第一横向偏移距离，作为第一种极端情况下的偏移距离中的横向偏移距离；可以通过

确定第一纵向偏移距离，作为第一种极端情况下的偏移距离中的纵向偏移距离，具体过程这里不再赘述。

步骤370、通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二横向偏移距离：Δx₂＝-r₂*sin(α_m)+r₂*sin(α_n2)；通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二纵向偏移距离：Δy₂＝r₂*cos(α_m)-r₂*cos(α_n2)。

其中，由图3c可知，在第二种极端情况下的第二横向偏移距离和第二纵向偏移距离均与第二叉车回转半径r₂、第二姿态信息α_n2以及前一姿态信息α_m相关，可以通过

确定第二横向偏移距离，作为第一种极端情况下的偏移距离中的横向偏移距离；可以通过

确定第二纵向偏移距离，作为第二种极端情况下的偏移距离中的纵向偏移距离，具体过程这里不再赘述。

步骤380、将第一横向偏移距离与第一纵向偏移距离，以及第二横向偏移距离与第二纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

其中，由图3d可知，叉车在第一种极端情况下，第一横向偏移距离与第一纵向偏移距离即为叉车偏移距离；在第二种极端情况下，第二横向偏移距离与第二纵向偏移距离即为叉车偏移距离。通常叉车运动是介于图3b和图3c所示出的两种极端情况之间，或者是图3b和图3c示出的一种极端情况。因此，叉车在实际运动中的实际偏移距离中的横向偏移距离是介于第一横向偏移距离和第二横向偏移距离之间的，例如，可以是Δx₁*k+Δx₂*(1-k)；纵向偏移距离是介于第一纵向偏移距离和第二纵向偏移距离之间的，例如，可以是Δy₁*k+Δy₂*(1-k)。其中，k为权重因子，k可以与确定当前姿态信息时所使用的权重因子取值保持一致。

步骤390、通过以下公式确定第二横坐标信息：x_n2＝x_m+Δx₁*k+Δx₂*(1-k)；通过以下公式确定第二纵坐标信息：y_n2＝y_m+Δy₁*k+Δy₂*(1-k)；将第二横坐标信息和第二纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

其中，x_m和y_m分别为叉车在前一定位时刻的前一位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息；x_n2和y_n2分别为叉车在当前定位时刻的当前位置信息中的第二横坐标信息和第二纵坐标信息，k为权重因子。

在本发明实施例中，为了准确确定叉车的当前位置信息，避免因为主舵轮剧烈运动或者急速转弯时，当前位置信息确定不准，可以根据x_n2＝x_m+Δx₁*k+Δx₂*(1-k)确定叉车当前位置信息中的横坐标信息；可以根据y_n2＝y_m+Δy₁*k+Δy₂*(1-k)确定叉车当前位置信息中的纵坐标信息。

具体的，叉车当前位置信息中的横坐标信息为：

叉车当前位置信息中的纵坐标信息为：

依据上述两式，通过迭代计算可以获取实时的叉车当前位置信息，初始的位置信息可以根据实际情况进行确定，例如初始的横纵坐标均可以为0。

本发明实施例的技术方案，在叉车运动剧烈时，通过公式α_n3＝α_m+α_n1*k+α_n2*(1-k)确定叉车在Δt时刻结束时的当前姿态信息；通过公式x_n2＝x_m+Δx₁*k+Δx₂*(1-k)，以及y_n2＝y_m+Δy₁*k+Δy₂*(1-k)确定叉车在Δt时刻结束时的叉车当前位置信息，解决了确定叉车位置信息以及姿态信息的问题，实现了可以通过叉车的本地计算确定当前位置信息，确定结果准确，便于根据准确的位置信息以及姿态信息对叉车进行控制，实现叉车精准搬取货物的效果，尤其适用于叉车运动剧烈时主舵轮角度不固定的情况。

图4是现有技术提供的一种叉车结构示意图，参见图4，现有技术中通过角度编码器和转速编码器获取叉车的相关数据，再通过信号采集单元传输至里程计模块进行叉车位置信息以及姿态信息的计算，最后传输至PLC控制单元。需要的通信环节多，通信时延长，需要的外加设备多，叉车的设备维修点多。

图5是本发明实施例三提供的一种叉车的结构示意图，参见图5，本发明实施例中，可以通过角度编码器和转速编码器获取叉车的相关数据，再通过信号采集单元传输至PLC控制单元，可以直接通过PLC控制单元的计算确定叉车位置信息以及姿态信息，实现叉车的定位，而无需外加里程计，可以减少通信时延，减少叉车设备维修点。并且根据上述实施例对技术方案的描述，本发明实施例的技术方案考虑了多种情况下的叉车位置信息以及姿态信息，可以使叉车的定位更加准确。

实施例四

图6是本发明实施例四提供的一种装置的结构示意图。结合图6，该装置包括：当前姿态信息计算模块610，叉车回转半径确定模块620，叉车偏移距离计算模块630和当前位置信息计算模块640。

其中，当前姿态信息计算模块610，用于根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；

叉车回转半径确定模块620，用于根据叉车主舵轮角度，确定与叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

叉车偏移距离计算模块630，用于根据至少一个叉车回转半径、当前姿态信息和前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

当前位置信息计算模块640，用于根据至少一个叉车偏移距离和叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

可选的，该装置还包括：

当前主舵轮角度获取模块，用于在当前定位时刻下，通过角度编码器获取叉车的当前主舵轮角度；

当前主舵轮线速度确定模块，用于在当前定位时刻下，通过转速编码器获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度。

可选的，当前姿态信息计算模块610，包括：

当前姿态信息确定单元，用于通过以下公式确定第一姿态信息，作为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：

α_n1＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_M))/L

可选的，叉车回转半径确定模块620，包括：

第一叉车回转半径确定单元，用于通过以下公式确定第一叉车回转半径：

其中，α_n1为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息，α_m为叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，V_w为当前主舵轮线速度，Δt为定位间隔时间，θ_M为前一主舵轮角度，L为叉车轴距。

可选的，叉车偏移距离计算模块630，包括：

第一横向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：

Δx₁＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_n1)

第一纵向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：

Δy₁＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_n1)

叉车偏移距离确定单元，用于将第一横向偏移距离与第一纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

可选的，当前位置信息计算模块640，包括：

第一横坐标信息确定单元，用于通过以下公式确定第一横坐标信息：

x_n1＝x_m+Δx₁

第一纵坐标信息确定单元，用于通过以下公式确定第一纵坐标信息：

y_n1＝y_m+Δy₁

当前位置信息确定单元，用于将第一横坐标信息和第一纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息；

其中，x_m和y_m分别为叉车在前一定位时刻的前一位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息。

可选的，当前姿态信息计算模块610，包括：

第一姿态信息确定单元，用于通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息：

α_n1＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_M))/L

第二姿态信息确定单元，用于通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第二姿态信息：

α_n2＝α_m+(V_w*Δt*sin(θ_N))/L

当前姿态信息确定单元，用于根据第一姿态信息以及第二姿态信息，通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：

α_n3＝α_m+α_n1*k+α_n2*(1-k)

其中，α_n1和α_n2分别为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息和第二姿态信息，α_n3为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息，α_m为叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，V_w为当前主舵轮线速度，Δt为定位间隔时间，θ_M为前一主舵轮角度，θ_N为当前主舵轮角度，L为叉车轴距，k为权重因子。

可选的，叉车回转半径确定模块620，包括：

第一叉车回转半径确定单元，用于通过以下公式确定第一叉车回转半径：

第二叉车回转半径确定单元，用于通过以下公式确定第二叉车回转半径：

其中，第一叉车回转半径以及第二叉车回转半径，均为叉车回转半径。

可选的，叉车偏移距离计算模块630，包括：

第一横向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：

Δx₁＝-r₁*sin(α_m)+r₁*sin(α_n1)

第一纵向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：

Δy₁＝r₁*cos(α_m)-r₁*cos(α_n1)

第二横向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二横向偏移距离：

Δx₂＝-r₂*sin(α_m)+r₂*sin(α_n2)

第二纵向偏移距离确定单元，用于通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二纵向偏移距离：

Δy₂＝r₂*cos(α_m)-r₂*cos(α_n2)

叉车偏移距离确定单元，用于将第一横向偏移距离与第一纵向偏移距离，以及第二横向偏移距离与第二纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

可选的，当前位置信息计算模块640，包括：

第二横坐标信息确定单元，用于通过以下公式确定第二横坐标信息：

x_n2x_m+Δx₁*k+Δx₂*(1-k)

第二纵坐标信息确定单元，用于通过以下公式确定第二纵坐标信息：

y_n2＝y_m+Δy₁*k+Δy₂*(1-k)

当前位置信息确定单元，用于将第二横坐标信息和第二纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息；

其中，x_m和y_m分别为叉车在前一定位时刻的前一位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息；x_n2和y_n2分别为叉车在当前定位时刻的当前位置信息中的第二横坐标信息和第二纵坐标信息，k为权重因子。

本发明实施例所提供的叉车的定位装置可执行本发明任意实施例所提供的叉车的定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

图7是本发明实施例五提供的一种叉车的结构示意图，如图7所示，该叉车包括：

一个或多个处理器710，图7中以一个处理器710为例；

角度编码器750，用于在当前定位时刻下，获取叉车的当前主舵轮角度；

转速编码器760，用于在当前定位时刻下，获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度；

存储器720；

所述设备还可以包括：输入装置730和输出装置740。

所述设备中的处理器710、存储器720、输入装置730、输出装置740、角度编码器750和转速编码器760可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

存储器720作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种叉车的定位方法对应的程序指令/模块(例如，附图6所示的当前姿态信息计算模块610，叉车回转半径确定模块620，叉车偏移距离计算模块630和当前位置信息计算模块640)。处理器710通过运行存储在存储器720中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种叉车的定位方法，即：

根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，所述叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；

根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

存储器720可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器720可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器720可选包括相对于处理器710远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置730可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置740可包括显示屏等显示设备。

处理器710，可以是叉车中的PLC控制单元；

该叉车还可以具有信号采集单元，可以用于通过信号线采集角度编码器750和转速编码器760获取的数据，采集方式可以是就地采集，可以避免信号长距离传输产生脉冲的丢失，可以根据采集获取的数据计算确定对应的叉车的当前主舵轮角度和当前主舵轮线速度。

实施例六

本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的一种叉车的定位方法：

根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的前一姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，所述叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的前一主舵轮角度；

根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的前一位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种叉车的定位方法，其特征在于，包括：

根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息；

其中，所述叉车主舵轮角度包括叉车在当前定位时刻的当前主舵轮角度，和/或前一定位时刻的主舵轮角度；

根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径；

根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一定位时刻的姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离；

根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息之前，还包括：

在当前定位时刻下，通过角度编码器获取所述叉车的当前主舵轮角度；

在当前定位时刻下，通过转速编码器获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据所述主舵轮角速度确定所述当前主舵轮线速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息，包括：

通过以下公式确定第一姿态信息，作为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：

根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径，包括：

通过以下公式确定第一叉车回转半径：

其中，

为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息，

为叉车在前一定位时刻的姿态信息，

为当前主舵轮线速度，

为定位间隔时间，

为前一定位时刻的主舵轮角度，

为叉车轴距。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一定位时刻的姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离，包括：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：

将所述第一横向偏移距离与所述第一纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息，包括：

通过以下公式确定第一横坐标信息：

通过以下公式确定第一纵坐标信息：

将所述第一横坐标信息和所述第一纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息；

其中，

和

分别为叉车在前一定位时刻的位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据叉车主舵轮角度、当前主舵轮线速度、叉车轴距、定位间隔时间和叉车在前一定位时刻的姿态信息，计算叉车在当前定位时刻的当前姿态信息，包括：

通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息：

通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第二姿态信息：

根据所述第一姿态信息以及所述第二姿态信息，通过以下公式确定叉车在当前定位时刻的当前姿态信息：

其中，

和

分别为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息中的第一姿态信息和第二姿态信息，

为叉车在当前定位时刻的当前姿态信息，

为叉车在前一定位时刻的姿态信息，

为当前主舵轮线速度，

为定位间隔时间，

为前一定位时刻的主舵轮角度，

为当前主舵轮角度，

为叉车轴距，

为权重因子。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述叉车主舵轮角度，确定与所述叉车轴距对应的至少一个叉车回转半径，包括：

通过以下公式确定第一叉车回转半径：

通过以下公式确定第二叉车回转半径：

其中，所述第一叉车回转半径以及所述第二叉车回转半径，均为所述叉车回转半径。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个叉车回转半径、所述当前姿态信息和所述前一定位时刻的姿态信息，计算前后定位时刻间的至少一个叉车偏移距离，包括：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一横向偏移距离：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第一纵向偏移距离：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二横向偏移距离：

通过以下公式确定叉车偏移距离中的第二纵向偏移距离：

将所述第一横向偏移距离与所述第一纵向偏移距离，以及所述第二横向偏移距离与所述第二纵向偏移距离，作为叉车偏移距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个叉车偏移距离和所述叉车在前一定位时刻的位置信息，计算所述叉车在当前定位时刻的当前位置信息，包括：

通过以下公式确定第二横坐标信息：

通过以下公式确定第二纵坐标信息：

将所述第二横坐标信息和所述第二纵坐标信息，作为叉车在当前定位时刻的当前位置信息；

其中，

和

分别为叉车在前一定位时刻的位置信息中的横坐标信息和纵坐标信息；

和

分别为叉车在当前定位时刻的当前位置信息中的第二横坐标信息和第二纵坐标信息，

为权重因子。

10.一种叉车，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

角度编码器，用于在当前定位时刻下，获取所述叉车的当前主舵轮角度；

转速编码器，用于在当前定位时刻下，获取叉车当前的主舵轮角速度，并根据所述主舵轮角速度确定当前主舵轮线速度；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-9任一项所述的方法。

Images