CN112631290A - 自动标定和设置导航标记物的移动机器人及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动标定并设置标记物的移动机器人及方法，其中，移动机器人包括：车体和设置在车体上的计算机、特征采集模块及标定设置模块，标定设置模块可拆卸的连接在车体上，可根据目标机器人导航方式的不同，换用不同的设备；移动机器人通过采集周围特征来绘制场景电子地图，然后规划出目标机器人的行驶路径，再使用标定设置模块在行驶路径中标记物位置处设置标记物，大大减少了人工成本，标记物设置完成后无需进行调整，简化了标定和设置标记物的工作，降低了工作强度和工作风险。

Description

自动标定和设置导航标记物的移动机器人及方法

技术领域

本发明涉及移动机器人和自动导引车技术领域，具体涉及自动标定和设置导航标记物的移动机器人及方法。

背景技术

目前，很多各类移动机器人和自动导引车使用电磁导航、磁带导航、磁钉导航、光学导航、坐标导航、二维码导航、RFID导航、惯性导航等导航方式，但这些导航方式都需要固定标记物作为导航参照物，导航参照物需通过人工测量现场环境，建立坐标系统，做出移动机器人路径规划，再以现场的固定参照物，如墙壁、柱子、设备、标记位置等，测量并按坐标在地面上标记导航标记物的位置，再将导航标记物以敷设、切槽、钻孔等方式设置在地面或固定物体上，以供移动机器人以这些标记物作为参照和校正，按照电子地图中规划好的路径和站点，在导航算法和控制系统的控制下完成行驶和任务。标定和设置导航标记物的工作，工作量巨大，耗时较长，设置完成后还需与路径规划对照反复调试。一旦出现设置位置错误或需要修改路径，过程繁琐，诸如切槽及钻孔等设置方式更加困难，将需要修补地面，工作量及项目风险比较大。

发明内容

为解决现有技术中的不足，发明人提供了一种方便、快捷、高效、精确的自动标定和设置导航标记物的移动机器人及方法，可模拟目标机器人路径行驶，完善路径规划，在正式施工安装前消除隐患，降低实施风险。并可替代人工标定或设置导航标记物，避免人为错误，提高施工效率。

具体地，本发明是这样实现的：

根据第一方面，本发明提供了一种自动标定并设置标记物的移动机器人，该机器人包括：车体和设置在所述车体上的计算机、特征采集模块及标定设置模块，所述标定设置模块设置在所述车体上；

所述特征采集模块用于采集周边固定物的特征信息，并输送给所述计算机；

所述计算机用于根据特征信息绘制电子地图，根据目标机器人车辆信息规划目标机器人的行驶路径；

所述标定设置模块用于在行驶路径中的标记物位置处设置标记物。

进一步地，喷绘机、热熔标线机、滚刷、排刷和贴标机中的任意一种。

进一步地，所述车体上还设置有多个安全示宽边界灯，多个安全示宽边界灯能360度覆盖所述移动机器人。

进一步地，所述车体上设置有用于调节所述安全示宽边界灯高度和照射角度的调节机构，所述调节机构的数量与所述安全示宽边界灯的数量相同。

进一步地，所述调节机构包括伸缩支架，所述安全示宽边界灯可转动的安装在所述伸缩支架上。

进一步地，所述特征采集模块还用于检测是否有物体侵入所述特征采集模块的安全区域；

所述标定设置模块以可拆卸的连接方式设置在所述车体上。

根据第二方面，本发明还提供了一种基于上述移动机器人的自动标定并设置标记物的方法，该方法包括：

步骤S1：移动机器人在场景中行驶，特征采集模块实时采集周边固定物的特征信息，并将特征信息输送给计算机；

步骤S2：所述计算机基于SLAM技术绘制出电子地图；

步骤S3：向所述计算机输入目标机器人的车辆信息，所述计算机基于所述车辆信息生成行驶路径；

步骤S4：将所述行驶路径导入所述移动机器人，所述移动机器人模拟目标机器人进行试运行，试运行通过，利用标定设置模块在所述行驶路径中的标记物位置处设置标记物。

进一步地，所述步骤S4还包括：

在所述移动机器人按照行驶路径行驶的过程中，判断行驶路径是否合理，若合理，所述移动机器人再次按照所述行驶路径行驶，利用标定设置模块在所述行驶路径中的标记物位置处设置标记物；若不合理，则进行修正，直至行驶路径合理为止。

进一步地，所述判断行驶路径是否合理的步骤包括：

根据所述车辆信息调整所述移动机器人上的安全示宽边界灯的投影区域和所述特征采集模块的安全区域的大小；

判断是否有物体侵入所述投影区域和/或安全区域，若有，则判定为不合理；若无，则判定为合理。

根据第三方面，本发明又提供了一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述方法的步骤。

相比现有技术，本发明的有益效果介绍：

本发明通过移动机器人采集周围特征来绘制场景电子地图，然后基于现有的路径规划方法规划出目标机器人的行驶路径，再使用移动机器人上的标定设置模块在行驶路径中标记物位置处设置标记物，大大减少了人工成本，标记物设置完成后无需进行调整，简化了标定和设置标记物的工作，降低了工作强度和工作风险。

附图说明

图1为本发明实施例1中的移动机器人的俯视图；

图2为本发明实施例1中的移动机器人的主视图；

图3为本发明实施例1中周边固定物特征采集示意图；

图4为本发明实施例1中的移动机器人模拟目标机器人运行的示意图；

图5为本发明实施例1中二维码导航的示意图。

附图标记：

1-车体；2-特征采集模块；21-特征采集模块的安全区域；3-标定设置模块；4-安全示宽边界灯；41-安全示宽边界灯投影区域；5-伸缩支架；6-行驶路径；61-二维码标签。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本发明相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本发明的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供了一种自动标定和设置导航标记物的移动机器人，其导航方式为激光自然导航或视觉导航，或者以激光自然导航或视觉导航为主要导航方式的复合导航，该移动机器人包括：车体1和设置在车体1上的计算机(未示出)、特征采集模块2及标定设置模块3。计算机上搭载有移动机器人控制系统，该控制系统为常规的移动机器人控制系统，在此不做赘述。复合导航以惯性导航、基站导航、卫星导航等为辅助导航方式，较少依赖导航标记物，或较少的现场人工工作量。如在移动机器人车体上安装惯导陀螺仪构成加入惯性导航的复合导航，用于测量移动机器人行驶加速度和转弯角速度，需要时在车体安装磁传感器、在地面设置少量磁钉用于校正，参与特征采集和导航计算，提高测量和导航精度。再如在运行区域较大、布局复杂时，在移动机器人车体上安装UWB(无线超宽带)定位模块，建立坐标系，在运行区域安装少量无线基站并在坐标系中精确测量定位，构成加入基站导航的复合导航；移动机器人即可在分区域或分阶段做特征采集时获得初级定位，参与特征采集和导航计算，便于提高测量速度和精度。另外，以卫星导航等为辅助导航方式的复合导航应用于室外，作用与基站导航类似。在运行区域中，该移动机器为人工手动驾驶自动进行特征采集或基于SLAM自动运行。特征采集模块2设置有两个，且呈对角设置，每个特征采集模块2的扫描范围均为270°，能够进行大范围扫描，保证四周固定物的特征都能够被采集到。优选地，特征采集模块2为激光雷达或图像传感器，准确度高，价格实惠。标定设置模块3可以是喷绘机、热熔标线机、滚刷、排刷或贴标机等设备，可拆卸的设置在车体1上，可根据目标机器人的导航方式，选择合适的设备来设置标记物。如安装带进给装置的钻机为埋设磁钉或RFID钻孔，安装开槽机为埋设电磁线切槽。车体1上还设置有多个调节机构，调节机构的数量与安全示宽边界灯4的数量相同。优选地，调节机构为伸缩支架5，每个伸缩支架5上均可转动的连接有安全示宽边界灯4，多个安全示宽边界灯4能360度覆盖该移动机器人，伸缩支架5可根据目标机器人的外形尺寸进行升降，调整安全示宽边界灯4的高度，通过转动安全示宽边界灯4，能够对照射角度的调节，进而调整安全示宽边界灯投影区域42的大小，保证路线的合理性。

具体地，特征采集模块2用于采集运行区域周边固定物的特征信息，并将特征信息输送给计算机(未示出)，计算机(未示出)根据特征信息，基于SLAM技术绘制出电子地图，然后根据目标机器人车辆信息规划出目标机器人的行驶路径。其中，车辆信息包括：外形尺寸、轴距、轮距、驱动结构、驱动方式等。应当理解的是，电子地图的绘制及路径规划均为现有技术，路径规划是按照某一工作流程设置一条从起始位置到目标位置的最优或近似最优的无碰路径，具体步骤或方法不是本申请的改进之处，在此不再赘述。如图4所示，路径规划好后，该移动机器人按照行驶路径6运行，同时根据目标机器人的外形尺寸人工或自动调整安全示宽边界灯4的角度和高度，进而调整安全示宽边界灯投影区域42的大小，实现全面覆盖。具体地，自动调整可通过电机带动升降和转动，该类结构在机械领域为常见结构，本领域技术人员基于常识就可实现，具体结构不做限定。移动机器人在行驶过程中，通过特征采集模块2实时检测是否有物体进入特征采集模块的安全区域21内，同时通过人工观察是否有物体进入安全示宽边界灯投影区域42内，然后根据是否存在堵塞、货物存储流程是否顺畅、时间是否最短、路径是否最短、是否有不符合现场运行的情况等因素判断路径是否合理，若合理，则该移动机器人再次按照行驶路径6行驶，利用标定设置模块3在行驶路径6中的标记物位置处设置标记物；若不合理，则进行修正，直至行驶路径6合理为止。本申请也不涉及路径修正方法，其修正方法为现有路径修正方法，其具体修正方法不做限定。

具体地，以一台激光自然导航的自动标定和设置导航标记物的移动机器人为二维码导航目标机器人进行标定和设置其导航标记物：二维码为例，移动机器人首次在场景中运行，绘制出电子地图，根据外形尺寸、轴距、轮距、驱动结构、驱动方式等车辆信息和工作流程，在电子地图上规划出该二维码导航目标机器人的路径，该路径中包含了直线段、转弯点、二维码标签位置等信息，然后按该二维码导航目标机器人的尺寸，调整特征采集模块的安全区域21和安全示宽边界灯投影区域41，利用移动机器人进行试运行。试运行过程中需判断路径规划是否正确合理，并予以修正，直至路径正确合理。然后移动机器人再次运行，根据路径中二维码标签61的位置，使用贴标机将二维码标签61敷设在地面上，直至将全部运行区域的二维码标签61敷设完毕为止。然后就可将最新路径导入到二维码导航目标机器人上，使二维码导航移动机器人无需经过路径规划调试即可直接在区域内运行。标记物设置完成后也无需进行调整，简化了标定和设置标记物的工作，降低了工作强度和工作风险。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种自动标定并设置标记物的移动机器人，其特征在于包括：车体和设置在所述车体上的计算机、特征采集模块及标定设置模块，所述标定设置模块设置在所述车体上；

所述特征采集模块用于采集周边固定物的特征信息，并输送给所述计算机；

所述计算机用于根据特征信息绘制电子地图，根据目标机器人车辆信息规划目标机器人的行驶路径；

所述标定设置模块用于在行驶路径中的标记物位置处设置标记物。

2.如权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述标定设置模块包括：喷绘机、热熔标线机、滚刷、排刷和贴标机中的任意一种。

3.如权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述车体上还设置有多个安全示宽边界灯，多个安全示宽边界灯能360度覆盖所述移动机器人。

4.如权利要求3所述的移动机器人，其特征在于，所述车体上设置有用于调节所述安全示宽边界灯高度和照射角度的调节机构，所述调节机构的数量与所述安全示宽边界灯的数量相同。

5.如权利要求4所述的移动机器人，其特征在于，所述调节机构包括伸缩支架，所述安全示宽边界灯可转动的安装在所述伸缩支架上。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的移动机器人，其特征在于，所述特征采集模块还用于检测是否有物体侵入所述特征采集模块的安全区域；

所述标定设置模块以可拆卸的连接方式设置在所述车体上。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述移动机器人的自动标定并设置标记物的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：移动机器人在场景中行驶，特征采集模块实时采集周边固定物的特征信息，并将特征信息输送给计算机；

步骤S2：所述计算机基于SLAM技术绘制出电子地图；

步骤S3：向所述计算机输入目标机器人的车辆信息，所述计算机基于所述车辆信息生成行驶路径；

步骤S4：将所述行驶路径导入所述移动机器人，所述移动机器人模拟目标机器人进行试运行，试运行通过，利用标定设置模块在所述行驶路径中的标记物位置处设置标记物。

8.如权利要求7所述的自动标定并设置标记物的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

在所述移动机器人按照行驶路径行驶的过程中，判断行驶路径是否合理，若合理，所述移动机器人再次按照所述行驶路径行驶，利用标定设置模块在所述行驶路径中的标记物位置处设置标记物；若不合理，则进行修正，直至行驶路径合理为止。

9.如权利要求8所述的自动标定并设置标记物的方法，其特征在于，所述判断行驶路径是否合理的步骤包括：

根据所述车辆信息调整所述移动机器人上的安全示宽边界灯的投影区域和所述特征采集模块的安全区域的大小；

判断是否有物体侵入所述投影区域和/或安全区域，若有，则判定为不合理；若无，则判定为合理。

10.一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求7至9中任意一项所述的方法的步骤。

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