CN112548720A - 智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统 - Google Patents

智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统 Download PDF

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CN112548720A CN202011420632.5A CN202011420632A CN112548720A CN 112548720 A CN112548720 A CN 112548720A CN 202011420632 A CN202011420632 A CN 202011420632A CN 112548720 A CN112548720 A CN 112548720A
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Abstract

本发明公开了一种智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统，方法包括：通过各相机采集图像；判断朝向为前后方向的至少一个相机的图像中是否包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制相机组旋转直至朝向为前后方向的至少一个相机的图像中包含二维码；判断朝向为前、后的两个相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；调整地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个相机的视野的中心；控制地坪研磨机运行。本发明通过相机组获取二维码的图像，可对地坪研磨机的位姿进行校正并控制地坪研磨机进行自动导航作业。

Description

智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及地坪研磨机技术领域，特别是涉及一种智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统。
背景技术
地坪磨机主要用于地面的研磨处理，它能有效打磨水磨石、混凝土表层及环氧砂浆层和旧的环氧地面等。如专利201780034496.6所示为一种现有的典型的地坪研磨机，该地坪研磨机需要人工随行并操纵运转，由于进行地面研磨时产生的粉尘较大，因此工作环境较为恶劣，不利于工作人员的健康。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可使地坪研磨机进行自动导航作业、无需人工随行的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统。
技术方案：为实现上述目的，本发明的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法，所述方法包括：
通过各所述相机采集图像；
判断朝向为前后方向的两个相机中是否至少有一个所述相机的图像中包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码；
判断朝向为前、后的两个所述相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；
调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心；
控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心。
进一步地，所述控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码包括：
调整所述相机组旋转，同时控制朝向为前、后的两个所述相机按设定频率获取图像；
所述相机每获取一张图像，对所述图像进行解析，判断图像中是否包含完整的二维码；
当图像中包含完整的二维码，控制所述相机组停止旋转。
进一步地，所述调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码包括：
选取一图像上的二维码为主二维码；对应地，获取到该图像的相机为主相机，朝向为前、后方向的两个相机中另一相机为副相机；
读取所述主二维码的信息；
控制所述相机组旋转，直至所述副相机获取的图像中出现与所述主二维码对置的副二维码；
根据所述主相机获取到所述主二维码时以及所述副相机获取到所述副二维码时所述相机组分别相对于所述智能地坪研磨机的角度，计算所述智能地坪研磨机偏离于主、副二维码连线的偏离方向；
根据所述偏离方向控制所述智能地坪研磨机向所述主、副二维码连线靠近，直至所述主、副相机同时获取的图像同时包含所述主、副二维码。
进一步地，所述控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心之后还包括：
判断所述相机组中朝向侧向的所述相机获取的图像中是否包含二维码；
当所述相机组中朝向侧向的所述相机获取的图像中包含二维码，控制所述地坪研磨机原地旋转90°并向前运行；
判断朝向侧向的所述相机是否获取到包含二维码的图像；
当朝向侧向的所述相机获取到包含二维码的图像，控制所述地坪研磨机原地旋转90°，并继续运行。
一种智能地坪研磨机的自动导航作业装置，其包括：
采集模块，其用于通过各所述相机采集图像；
第一判断模块，其用于判断朝向为前后方向的两个相机中是否至少有一个所述相机的图像中包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码；
第二判断模块，其用于判断朝向为前、后的两个所述相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；
调整模块，其用于调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心；
控制模块，其用于控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心。
一种智能地坪研磨机的自动导航作业系统，其包括其包括存储器与控制器，所述存储器内存储有可执行程序，所述控制器可运行所述可执行程序以实现上述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法。
有益效果：本发明的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统通过相机组获取二维码的图像，可对地坪研磨机的位姿进行校正并控制地坪研磨机进行自动导航作业，地坪研磨机进行自动导航作业时无需人工随行，研磨产生的粉尘不会对人造成伤害。
附图说明
附图1为智能地坪研磨机的第一视角结构图；
附图2为智能地坪研磨机的第二视角结构图；
附图3为智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法的流程示意图；
附图4为智能地坪研磨机的动力系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法应用于智能地坪研磨机的智能控制器，如附图1与附图2所示，智能地坪研磨机包括可移动车体1、研磨装置2以及智能控制模块3。
其中，可移动车体1包括车架12，所述车架12上对称安装有两个所述主动轮11，且车架12上可按需安装若干从动轮15，每个所述主动轮11分别由一独立的电机13驱动，且所有所述电机13均连接电池14，电池14可蓄积电能并为各电机13提供电能以使各电机13可运转。
研磨装置2包括研磨头21以及用于驱动所述研磨头21运转的内燃机22。
智能控制模块3与所述电机控制连接，其包括智能控制器与探测传感器组。探测传感器组与电机13均连接所述智能控制器，且智能控制器也能控制内燃机22的启停以及运行速度。探测传感器组可用于探测环境信息，使得地坪研磨机运行过程中可进行自动导航与智能避障。
探测传感器组包括相机组，所述相机组包括分别朝前、后、左、右四个方向设置的四个相机31，在周向上每相邻两个相机31的朝向相互垂直，且所述相机组可相对于所述相机组旋转；各相机31分别连接所述智能控制器。
在智能地坪研磨机作业区域的前、后、左、右四侧，均设置有二维码，二维码一般可贴在墙壁上，也可贴在专用的支架上，其中，前、后两侧的二维码分别构成直线阵列，且前后两侧的二维码直线阵列中的二维码一一对置设置，左、右两侧的关键位置处设置有二维码，左、右两侧设置在需要智能地坪研磨机进行拐弯的位置。
本发明之智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法由可控制智能地坪研磨机的控制器控制运转，具体地，如附图3所示，所述方法包括如下步骤A1-A7：
步骤A1，通过各所述相机31采集图像；
步骤A2，判断朝向为前后方向的两个相机31中是否至少有一个所述相机31的图像中包含二维码；是则执行步骤A4，否者执行步骤A3；
步骤A3，控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机31中至少一个所述相机31的图像中包含二维码；执行步骤A4；
步骤A4，判断朝向为前、后的两个所述相机31的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行步骤A6，否则执行步骤A5；
步骤A5，调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机31的图像中包含两个对置的二维码；执行步骤A6；
步骤A6，调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心；
步骤A7，控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心。
通过上述步骤A1-A7，可实现智能地坪研磨机进行自动位置校正，通过使两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心可保持智能地坪研磨机沿直线行走，实现智能地坪研磨机的自动导航运行并沿途对地面进行研磨作业。
进一步地，上述步骤A3中所述控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机31中至少一个所述相机31的图像中包含二维码包括如下步骤B1-B3：
步骤B1，调整所述相机组旋转，同时控制朝向为前、后的两个所述相机31按设定频率获取图像；
步骤B2，所述相机31每获取一张图像，对所述图像进行解析，判断图像中是否包含完整的二维码；
步骤B3，当图像中包含完整的二维码，控制所述相机组停止旋转。
进一步地，上述步骤A5中所述调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机31的图像中包含两个对置的二维码包括如下步骤C1-C5：
步骤C1，选取一图像上的二维码为主二维码；对应地，获取到该图像的相机31为主相机31，朝向为前、后方向的两个相机31中另一相机31为副相机31；
本步骤中，若一个相机31获取的图像中包括多个完整的二维码或前后两个相机31获取的图像中均包含有完整的二维码时，选取其中一个二维码作为主二维码。
步骤C2，读取所述主二维码的信息；
本步骤中，通过读取主二维码的信息，并查找二维码之间的对应关系，可获知与主二维码对置的副二维码的信息。
步骤C3，控制所述相机组旋转，直至所述副相机31获取的图像中出现与所述主二维码对置的副二维码；
步骤C4，根据所述主相机31获取到所述主二维码时以及所述副相机31获取到所述副二维码时所述相机组分别相对于所述智能地坪研磨机的角度，计算所述智能地坪研磨机偏离于主、副二维码连线的偏离方向；
步骤C5，根据所述偏离方向控制所述智能地坪研磨机向所述主、副二维码连线靠近，直至所述主、副相机31同时获取的图像同时包含所述主、副二维码。
进一步地，上述步骤A7中所述控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心之后还包括如下步骤D1-D4：
步骤D1，判断所述相机组中朝向侧向的所述相机31获取的图像中是否包含二维码；
本步骤中，朝向侧向的相机31即为朝向左、右两侧的相机31。
步骤D2，当所述相机组中朝向侧向的所述相机31获取的图像中包含二维码，控制所述地坪研磨机原地旋转90°并向前运行；
本步骤中，朝向左、右两侧的两个相机31中只要有一个相机31获取的图像中包含二维码，说明智能地坪研磨机到达转弯位置，控制器首先读取左、右两侧的两个相机31获取的图像中的二维码信息，结合前、后两个相机31获取的图像中的二维码信息，控制器可获知当前地坪研磨机所在的位置，并根据预先规划的行走路线，控制器可得到在当前位置处的转弯方向并控制地坪研磨机向该转弯方向原地旋转90°后继续向前运行。
步骤D3，判断朝向侧向的所述相机31是否获取到包含二维码的图像；
本步骤中，当朝向左、右两侧的两个相机31中只要有一个相机31获取的图像中包含二维码，控制器可获知地坪研磨机已到达下一组前后对置的两个二维码之间。
步骤D4，当朝向侧向的所述相机31获取到包含二维码的图像，控制所述地坪研磨机原地旋转90°，并继续运行。
本步骤中，控制器控制地坪研磨机旋转的方向与步骤D2中控制地坪研磨机的转弯方向相同，地坪研磨机原地旋转90°后其运行方向与其在前一对前后对置的二维码之间运动时运行方向相反。
执行上述步骤D4之后，控制器继续控制智能地坪研磨机按照步骤A6-A7运转，若智能地坪研磨机由于故障导致位置偏离过多，则在故障解除后，控制器先按照步骤A1-A6将智能地坪研磨机的位置调正，再继续控制智能地坪研磨机运行。
通过上述步骤，可实现智能地坪研磨机沿S形轨迹行走，其研磨完一路再运行到下一路继续研磨，如此循环，可遍历作业区域的表面。
此外，优选地，本发明之地坪研磨机还包括发电机4；所述内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴驱动连接；所述内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴之间设置有第一离合器61。所述发电机4与所述电池电连接以向所述电池输出电能。第一离合器61与智能控制器连接，如此，当电池14的电量小于第一预设值，智能控制器可控制第一离合器61接合，使得内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴之间建立传动连接关系，如此内燃机22可一边驱动研磨头21运转，一边驱动发电机4运转使其输出电能为电池14充电，直至电池14的剩余电量高于第二预设值，智能控制器控制第一离合器61断开。通过上述结构，可防止在执行较大面积研磨任务时，电池14电量无法支撑可移动车体1走完全程，利用内燃机22与发电机4发电对电池14进行补充电量，可及时为电池14补充电量，提升可移动车体1的续航里程。
由于在有的情况下，有可能出现油箱里的燃油耗尽而没有备用燃油的情况，如此，研磨头21将无法继续运行，为了解决该问题，可通过两个电机13为研磨头21提供动力，具体方案如下：两个所述电机13均连接动力耦合装置5，所述动力耦合装置5的输出端与所述研磨头21之间设置有设置有第二离合器62；所述内燃机22与所述研磨头21之间设置有第三离合器63。第二离合器62与第三离合器63均连接智能控制器。由于两个电机13的转速经常不一致，设置动力耦合装置5将两个电机13的动力进行汇合后输出给研磨头21。当油箱的燃油耗尽时，智能控制器先控制第三离合器63断开，再控制第二离合器62闭合，如此，可将两个电机13的动能传递至研磨头21，使研磨头21继续运转。
具体地，如附图4所示，所述动力耦合装置5包括太阳轮51、行星架52、行星轮53、齿圈54，所述齿圈54具有内齿轮部与外齿轮部；所述行星架52、太阳轮51以及所述齿圈54均相对于所述车架12转动安装；所述行星轮53转动安装在所述行星架52上，且所述行星轮53与所述太阳轮51啮合；所述行星轮53与所述齿圈54的内齿轮部啮合；两个所述电机13分别连接所述太阳轮51与所述行星架52驱动连接。通过该结构，可实现两个电机13动力的平顺耦合，且两个电机13不会相互干扰，不会影响各主动轮11的转动。
此外，所述动力耦合装置5还包括输出齿轮55与输出轴56，所述外齿轮部与输出齿轮55啮合，所述第二离合器62用于建立或断开所述输出齿轮55与所述输出轴56之间的动力传递关系；所述输出轴56通过过渡齿轮组57与所述研磨头21建立传动关系，过渡齿轮组57可起到变速作用，使得研磨头21的转动速度与可移动车体1的运行速度相匹配。
优选地，所述可移动车体1上还安装有吸尘装置7。所述吸尘装置7可吸收并过滤研磨过程中产生的粉尘，防止污染工作区域对工作区域内的其他人员造成较大影响。
本发明还提供了一种智能地坪研磨机的自动导航作业装置，如附图2所示为智能地坪研磨机的自动导航作业装置的程序模块示意图，在本实施例中，智能地坪研磨机的自动导航作业装置可以包括或被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储于存储介质中，并由一个或多个处理器所执行，以完成本发明，并可实现上述针对智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法。本发明实施例所称的程序模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序本身更适合于描述智能地坪研磨机的自动导航作业装置在存储介质中的执行过程。以下描述将具体介绍本实施例各程序模块的功能：
采集模块E1，其用于通过各所述相机31采集图像；
第一判断模块E2，其用于判断朝向为前后方向的两个相机31中是否至少有一个所述相机31的图像中包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机31中至少一个所述相机31的图像中包含二维码；
第二判断模块E3，其用于判断朝向为前、后的两个所述相机31的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机31的图像中包含两个对置的二维码；
调整模块E4，其用于调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心；
控制模块E5，其用于控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机31的视野的中心。
基于上述智能地坪研磨机的自动导航作业装置实现上述智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法的流程在前文中已经详细介绍，此处不再赘述。
本发明还提供了一种智能地坪研磨机的自动导航作业系统，其包括其包括存储器与控制器，所述存储器内存储有可执行程序，所述控制器可运行所述可执行程序以实现上述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法。
本发明的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法、装置及系统通过相机组获取二维码的图像，可对地坪研磨机的位姿进行校正并控制地坪研磨机进行自动导航作业，地坪研磨机进行自动导航作业时无需人工随行，研磨产生的粉尘不会对人造成伤害。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法，其特征在于，所述方法包括：
通过各所述相机采集图像；
判断朝向为前后方向的两个相机中是否至少有一个所述相机的图像中包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码；
判断朝向为前、后的两个所述相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；
调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心；
控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心。
2.根据权利要求1所述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法，其特征在于，所述控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码包括：
调整所述相机组旋转，同时控制朝向为前、后的两个所述相机按设定频率获取图像；
所述相机每获取一张图像，对所述图像进行解析，判断图像中是否包含完整的二维码；
当图像中包含完整的二维码，控制所述相机组停止旋转。
3.根据权利要求1所述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法，其特征在于，所述调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码包括：
选取一图像上的二维码为主二维码；对应地，获取到该图像的相机为主相机，朝向为前、后方向的两个相机中另一相机为副相机；
读取所述主二维码的信息；
控制所述相机组旋转，直至所述副相机获取的图像中出现与所述主二维码对置的副二维码；
根据所述主相机获取到所述主二维码时以及所述副相机获取到所述副二维码时所述相机组分别相对于所述智能地坪研磨机的角度，计算所述智能地坪研磨机偏离于主、副二维码连线的偏离方向；
根据所述偏离方向控制所述智能地坪研磨机向所述主、副二维码连线靠近，直至所述主、副相机同时获取的图像同时包含所述主、副二维码。
4.根据权利要求1所述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法，其特征在于，所述控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心之后还包括：
判断所述相机组中朝向侧向的所述相机获取的图像中是否包含二维码；
当所述相机组中朝向侧向的所述相机获取的图像中包含二维码，控制所述地坪研磨机原地旋转90°并向前运行；
判断朝向侧向的所述相机是否获取到包含二维码的图像；
当朝向侧向的所述相机获取到包含二维码的图像，控制所述地坪研磨机原地旋转90°，并继续运行。
5.一种智能地坪研磨机的自动导航作业装置，其特征在于，其包括：
采集模块，其用于通过各所述相机采集图像；
第一判断模块，其用于判断朝向为前后方向的两个相机中是否至少有一个所述相机的图像中包含二维码；是则执行后续步骤；否则控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码；
第二判断模块，其用于判断朝向为前、后的两个所述相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行后续步骤；否则调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；
调整模块，其用于调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心；
控制模块，其用于控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心。
6.一种智能地坪研磨机的自动导航作业系统，其特征在于，其包括其包括存储器与控制器，所述存储器内存储有可执行程序，所述控制器可运行所述可执行程序以实现如权利要求1-4任一项所述的智能建筑地坪研磨机的自动导航作业方法。
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