CN113126600A - 基于uwb的跟随系统及物品运送车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于UWB的跟随系统及物品运送车，其该基于UWB的跟随系统包括：UWB传感器，UWB传感器用于实时获取被跟随对象的第一位置信息和自身的第二位置信息；控制器，控制器与UWB传感器连接，用于接收第一位置信息和第二位置信息，并根据第一位置信息和第二位置信息获取自身与被跟随对象之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令；驱动模块，驱动模块与控制器连接，用于接收移动指令，并根据移动指令驱动移动物体移动。本发明通过UWB传感器锁定被跟随物体的位置信息，并根据位置信息跟随被跟随物体移动，不需要其他辅助引导装置即可跟随被跟随物体移动。

Description

基于UWB的跟随系统及物品运送车
技术领域
本申请涉及智能跟随设备技术领域，特别是涉及一种基于UWB的跟随系统及物品运送车。
背景技术
随着物流仓储技术的发展，现有的物流仓储系统中，大多采用AGV搬运机器人来自动搬运货物，以实现仓储系统的自动化管理和运作，从而降低人力资源消耗。现有的AGV搬运机器人主要是通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点，最常见的引导方式为磁条引导或激光引导，但是磁条引导需要在工作区域内设置相应的站点，从而导致该种引导方式存在一定的局限性，并且对工作区域的装修风格也会造成一定影响，而对已有的场地进行升级改造也会带来较高的成本，而激光引导的成本更高，同样也需要在工作区域设置相应导航标志，对场地的要求也较高。
发明内容
本申请提供一种基于UWB的跟随系统及物品运送车，以解决现有仓储系统中使用的AGV搬运机器人的局限性较高，以及用户的改造成本高的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于UWB的跟随系统，其应用于具有动力驱动的移动物体上，基于UWB的跟随系统包括：
UWB传感器，UWB传感器用于实时获取被跟随对象的第一位置信息和自身的第二位置信息；
控制器，控制器与UWB传感器连接，用于接收第一位置信息和第二位置信息，并根据第一位置信息和第二位置信息获取自身与被跟随对象之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令；
驱动模块，驱动模块与控制器连接，用于接收移动指令，并根据移动指令驱动移动物体移动。
作为本发明的进一步改进，控制器还用于判断距离是否小于预设距离阈值，当距离小于预设距离阈值时，生成停止指令并发送至驱动模块，驱动模块还用于根据停止指令停止驱动移动物体移动。
作为本发明的进一步改进，其还包括声音传感器，声音传感器与控制器连接，声音传感器用于采集被跟随物体发出的声音信号，并根据声音信号定位被跟随物体的第三位置信息，并发送第三位置信息至控制器，以辅助控制器确定被跟随物体的位置。
作为本发明的进一步改进，其还包括摄像机传感器，摄像机传感器与控制器连接，摄像机传感器用于实时获取被跟随物体的第四位置信息，并发送至控制器，控制器还用于结合第二位置信息和第四位置信息确定被跟随物体的最终位置。
作为本发明的进一步改进，其还包括激光传感器，激光传感器与控制器连接，激光传感器用于当被跟随物体是使用人员时，扫描使用人员的人腿位置，并通过预设的人腿识别算法识别出使用人员。
作为本发明的进一步改进，控制器还用于生成复位指令并发送至激光传感器，激光传感器接收到复位指令后，根据工作区域预设的导航标志生成移动至预定地点的导航路线。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种物品运送车，其包括上述之一的基于UWB的跟随系统。
本申请的有益效果是：本发明通过UWB传感器获取被跟随物体的位置信息，并结合自身的位置信息从而确认与被跟随物体之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令，以控制自身移动，从而实现对被跟随物体的跟随，其不需要在工作区域设立站点或导航标志，从而降低了对工作区域的装修或改造的成本，且不会因为工作区域而受到限制，对不同环境的工作区域均具有较强的适应能力。
附图说明
图1是本发明实施例的基于UWB的跟随系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的物品运送车的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
图1是本发明实施例的基于UWB的跟随系统的结构示意图。在本实施例中，该基于UWB的跟随系统应用于具有动力驱动的移动物体上，例如AGV搬运机器人，移动物体根据基于UWB的跟随系统输出的指令进行移动，从而实现跟随被跟随物体。
如图1所示，该基于UWB的跟随系统包括UWB传感器1、控制器2和驱动模块3。
其中，UWB传感器1，UWB传感器1用于实时获取被跟随对象的第一位置信息和自身的第二位置信息。控制器2，控制器2与UWB传感器1连接，用于接收第一位置信息和第二位置信息，并根据第一位置信息和第二位置信息获取自身与被跟随对象之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令。驱动模块3，驱动模块3与控制器2连接，用于接收移动指令，并根据移动指令驱动移动物体移动。
需要说明的是，该被跟随对象为可移动的物体，例如工作人员。
需要说明的是，控制器2与UWB传感器1、驱动模块3之间可以是电性连接，也可以是通信连接，例如通过无线网络或者蓝牙。
具体地，UWB传感器1以自身所在位置为原点建立一个坐标系，再通过UWB传感器1获取被跟随物体的的坐标信息作为第一位置信息，将自身的坐标信息作为第二位置信息，并将第一位置信息和第二位置信息发送给控制器2，控制器2接收到UWB传感器1发送的第一位置信息和第二位置信息后，即获取到被跟随对象的坐标信息和自身的坐标信息，从而根据被跟随对象的坐标信息和自身的坐标信息即可计算出与被跟随对象之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令，并发送至驱动模块3，驱动模块3根据移动指令驱动移动物体进行移动，从而实现对被跟随物体的跟随。
本实施例通过UWB传感器1获取被跟随物体的位置信息，并结合自身的位置信息从而确认与被跟随物体之间的距离和方向角度，再根据距离和方向角度生成移动指令，以控制移动物体移动，从而实现对被跟随物体的跟随，其不需要在工作区域设立站点或导航标志，从而降低了对工作区域的装修或改造的成本，且不会因为工作区域而受到限制，对不同环境的工作区域均具有较强的适应能力。
为了避免移动物体在跟随过程中撞上被跟随物体，上述实施例的基础上，其他实施例中，控制器2还用于判断距离是否小于预设距离阈值，当距离小于预设距离阈值时，生成停止指令并发送至驱动模块3，驱动模块3还用于根据停止指令停止驱动移动物体移动。
需要说明的是，预设距离阈值预先设定。
具体地，在计算得到移动物体自身与被跟随物体之间的距离之后，控制器2还需要判断该距离是否小于预设距离阈值，若是，则说明移动物体自身与被跟随物体之间的距离较近，此时移动物体若继续朝向被跟随物体移动，则在被跟随物体突然停止移动货减缓移动速度时，可能会撞上被跟随物体，因此，控制器2生成停止指令以控制驱动模块3停止驱动。而当该距离小于预设距离阈值时，则说明移动物体自身与被跟随物体之间距离较远，处于一个安全距离，可以继续跟随移动。
本实施例通过检测移动物体自身与被跟随物体之间的距离是否小于预设距离阈值，从而保证移动物体与被跟随物体之间处于一个安全距离，防止移动物体撞上被跟随物体。
为了辅助系统定位被跟随物体的位置，上述实施例的基础上，其他实施例中，该基于UWB的跟随系统还包括声音传感器4，声音传感器4与控制器2连接，声音传感器4用于采集被跟随物体发出的声音信号，并根据声音信号定位被跟随物体的第三位置信息，并发送第三位置信息至控制器2，以辅助控制器2确定被跟随物体的位置。
需要说明的是，控制器2与声音传感器4之间可以是电性连接，也可以是通信连接，例如通过无线网络或者蓝牙。
具体地，在一些情况中，UWB传感器1无法捕捉到被跟随物体的位置，从而会存在无法跟随的情况，此时，通过声音传感器4获取被跟随物体发出的声音，结合声源定位算法确认被跟随物体所在的位置，再通过UWB传感器1来获取被跟随物体的精确位置，例如当被跟随物体为工作人员时，假设工作人员处于移动物体的后方，此时，工作人员发出声音信号，声音传感器4接收到声音信号后定位出工作人员在背后，此时辅助控制器2确定工作人员的位置，再通过UWB传感器1精确定位工作人员的位置信息，实现对工作人员的跟随。
本实施例通过声音传感器4辅助UWB传感器1定位被跟随物体的位置，从而防止UWB传感器1出现无法检测到被跟随物体的位置时，无法跟随移动的情况出现。
为了进一步提高定位的准确性，上述实施例的基础上，其他实施例中，该基于UWB的跟随系统还包括摄像机传感器5，摄像机传感器5与控制器2连接，摄像机传感器5用于实时获取被跟随物体的第四位置信息，并发送至控制器2，控制器2还用于结合第二位置信息和第四位置信息确定被跟随物体的最终位置。
需要说明的是，控制器2与摄像机传感器5之间可以是电性连接，也可以是通信连接，例如通过无线网络或者蓝牙。
具体地，本实施例中还可以通过摄像机传感器5获取被跟随物体的图像信息，从而获取到被跟随物体的第四位置信息，再将第四位置信息与UWB传感器1获取的第二位置信息进行整合，从而确定出被跟随物体的最终位置，加强了对被跟随物体的定位的准确性，降低了误跟随率。
需要说明的是，在设置摄像机传感器5时，需要对摄像机传感器5进行调优测试，保证根据拍摄的图像获取到的被跟随物体的第四位置信息准确。
进一步，当被跟随物体为用户时，为了降低误跟随率，上述实施例的基础上，其他实施例中，该基于UWB的跟随系统还包括激光传感器6，激光传感器6与控制器2连接，激光传感器6用于当被跟随物体是用户时，扫描用户的人腿位置，并通过预设的人腿识别算法识别出用户。
需要说明的是，控制器2与激光传感器6之间可以是电性连接，也可以是通信连接，例如通过无线网络或者蓝牙。
具体地，本实施例中通过激光传感器6扫描用户的人腿位置，并通过预先设定好的人腿检测模型识别用户的人腿部位，从而完成对用户的识别，以较低跟随出错的概率。
需要说明的是，该人腿检测模型通过随机森林算法预先训练得到，具体为：首先通过采集多组人腿样本数据，再将多组人腿样本数据输入只随机森林算法中进行训练，从而得到训练好的人腿检测模型。而采用随机森林算法，其学习过程快，可以估计遗失的资料，即使遗失较大一部分资料，其仍能够维持较高的准确率。
进一步的，在一些实施例中，在移动物体完成对被跟随物体的跟随之后，需要返回预定地点继续待命，因此，上述实施例的基础上，其他实施例中，控制器2还用于生成复位指令并发送至激光传感器6，激光传感器6接收到复位指令后，根据工作区域预设的导航标志生成移动至预定地点的导航路线，控制器2再根据导航路线控制驱动模块3驱动移动物体自身回到预定地点。
图2展示了本发明实施例的物品运送车的一个实施例。在本实施例中，该物品运送车包括上述实施例之一所述的基于UWB的跟随系统10。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于UWB的跟随系统，其特征在于，其应用于具有动力驱动的移动物体上，所述基于UWB的跟随系统包括：
UWB传感器，所述UWB传感器用于实时获取被跟随对象的第一位置信息和自身的第二位置信息；
控制器，所述控制器与所述UWB传感器连接，用于接收所述第一位置信息和所述第二位置信息，并根据所述第一位置信息和所述第二位置信息获取自身与所述被跟随对象之间的距离和方向角度，再根据所述距离和所述方向角度生成移动指令；
驱动模块，所述驱动模块与所述控制器连接，用于接收所述移动指令，并根据所述移动指令驱动所述移动物体移动。
2.根据权利要求1所述的基于UWB的跟随系统，其特征在于，所述控制器还用于判断所述距离是否小于预设距离阈值，当所述距离小于所述预设距离阈值时，生成停止指令并发送至所述驱动模块，所述驱动模块还用于根据所述停止指令停止驱动所述移动物体移动。
3.根据权利要求1所述的基于UWB的跟随系统，其特征在于，其还包括声音传感器，所述声音传感器与所述控制器连接，所述声音传感器用于采集所述被跟随物体发出的声音信号，并根据所述声音信号定位所述被跟随物体的第三位置信息，并发送所述第三位置信息至所述控制器，以辅助所述控制器确定所述被跟随物体的位置。
4.根据权利要求1所述的基于UWB的跟随系统，其特征在于，其还包括摄像机传感器，所述摄像机传感器与所述控制器连接，所述摄像机传感器用于实时获取所述被跟随物体的第四位置信息，并发送至所述控制器，所述控制器还用于结合所述第二位置信息和所述第四位置信息确定所述被跟随物体的最终位置。
5.根据权利要求1所述的基于UWB的跟随系统，其特征在于，其还包括激光传感器，所述激光传感器与所述控制器连接，所述激光传感器用于当所述被跟随物体是使用人员时，扫描所述使用人员的人腿位置，并通过预设的人腿识别算法识别出所述使用人员。
6.根据权利要求4所述的基于UWB的跟随系统，其特征在于，所述控制器还用于生成复位指令并发送至所述激光传感器，所述激光传感器接收到所述复位指令后，根据工作区域预设的导航标志生成移动至预定地点的导航路线。
7.一种物品运送车，其特征在于，其包括如权利要求1-6之一所述的基于UWB的跟随系统。
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