CN113741437A - 一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统，该方法包括：接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；获取所述纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；执行所述纯电动物流车的控制数据。采用本申请可以控制纯电动物流车的无人驾驶运输来代替人工运输，以解决在的园区内最后一公里的运输依靠人力运输，成本较高，且效率较低的问题。

Description

一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统

技术领域

本申请涉及无人驾驶运输领域，特别涉及一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统。

背景技术

随着各个企业生产技术不断提高，对自动化技术要求不断加深，自动化物流运输成为柔韧生产组织的关键系统，世界上很多国家和机构积极进行无人驾驶运输系统的研究和开发设计。其中，基于电动物流车的无人驾驶系统结构简单、操作与控制方便、速度轻快、机动灵活，成为汽车厂商的研究重点。

但是，园区内的最后一公里的运输往往还是依靠人力进行，人力运输的成本过高，且运输效率低下。因此设计一套无人驾驶运输方法与系统来解决园区最后一公里的运输问题是很有必要的。

发明内容

本申请实施例提供一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统，以解决在的园区内最后一公里的运输依靠人力运输，成本较高，且效率较低的问题。

第一方面，本申请提供了一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法，所述方法包括以下步骤：

接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

获取所述纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

执行所述纯电动物流车的控制数据。

一些实施例中，所述接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息，包括：

接收所述起始点的位置信息，所述纯电动物流车根据所述起始点的位置信息，到达所述起始点的位置并停留，等待装货完成；

接收装货完成指令，所述纯电动物流车根据所述目标点的位置信息，到达目标点的位置并停留，等待卸货完成；

接收卸货完成指令，所述纯电动物流车返回原点位置；

所述接收运输任务指令还包括：接收紧急停车指令，以使所述纯电动物流车在运行过程中立刻停止。

一些实施例中，所述根据运输任务指令和纯电动物流车原点位置信息规划路径，包括：

根据所述原点和所述起始点的位置信息规划装货路径；

根据所述起始点和所述目标点的位置信息规划卸货路径；

根据所述目标点和所述原点的位置信息规划返回路径。

一些实施例中，所述根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到车辆控制数据，包括：

根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息规划无碰路径；

根据所述无碰路径信息计算所述纯电动物流车的期望速度和期望航向角；

根据所述纯电动物流车的期望速度和期望航向角计算出油门电机控制量、制动电机控制量和方向电机控制量。

第二方面，本申请提供一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，包括：

数据收发单元，其用于接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

控制单元，其用于根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

感知单元，其用于获取纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

所述控制单元还用于：根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

执行单元，其用于执行所述纯电动物流车的控制数据。

一些实施例中，所述数据收发单元用于接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点与目标点的位置信息，包括：

4G通信模块，其用于接收所述运输任务指令，并将所述运输任务指令发送到控制单元。

一些实施例中，所述控制单元用于：

接收所述起始点的位置信息，根据所述原点和所述起始点的位置信息规划装货路径，所述纯电动物流车根据所述规划路径到达所述起始点的位置并停留，等待装货完成；

接收装货完成指令，根据所述起始点和所述目标点的位置信息规划卸货路径，所述纯电动物流车根据所述卸货路径到达目标点的位置并停留，等待卸货完成；

接收卸货完成指令，根据所述目标点和所述原点的位置信息规划返回路径，所述纯电动物流车根据所述返回路径返回原点位置；

所述接收运输任务指令还包括：接收紧急停车指令，以使所述纯电动物流车在运行过程中立刻停止。

一些实施例中，所述感知单元包括：

差分GPS，其用于获取所述纯电动物流车的状态信息，所述状态信息包括：精确位置、速度、航向角和速度方向信息；

毫米雷达，其用于探测所述电动物流车正前方的障碍物，以及所述障碍物的相对距离、侧向距离，以及相对速度；

激光雷达，其用于探测所述纯电动物流车前方180度范围内的所述障碍物，以及所述障碍物的距离、速度、方向、高度、姿态和形状；

摄像头，其用于拍摄环境图像数据，辅助探测所述障碍物；

信息采集板，其用于收集所述差分GPS和所述毫米雷达的数据；

所述信息采集板还通过CAN总线与OBD接口连接，所述信息采集板接收所述OBD接口发送的所述纯电动物流车的速度和电池SOC状态数据。

一些实施例中，所述控制单元还包括：

工控板，其用于采集所述摄像头拍摄的所述图像数据，并通过识别算法识别所述环境画面中的物体；

工控机，其用于收集所述采集板、所述激光雷达和所述工控板的数据，并根据所述采集板、所述激光雷达和所述工控板的数据规划无碰路径；

根据所述无碰路径信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

所述纯电动物流车的控制数据包括：油门电机控制量、制动电机控制量和方向电机控制量。

一些实施例中，所述执行单元包括：

电机控制器，其用于接收所述工控机发出的控制数据，并根据所述控制数据控制油门电机、制动电机和方向电机。

本申请提供一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统，通过接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点与目标点的位置信息，根据运输任务指令和纯电动物流车原点位置信息规划路径，获取纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息，根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据，执行所述纯电动物流车的控制数据，来实现纯电动物流车的无人驾驶，完成园区内最后一公里的运输。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本申请实施例提供的一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法的流程示意图；

图2为纯电动物流车的运输流程图；

图3为本申请实施例提供的一种适用于纯电动物流车的无人驾驶系统的示意性框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

本申请实施例提供了一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法与系统，能解决在的园区内最后一公里的运输依靠人力运输，成本较高，且效率较低的问题。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1所示，图1为本申请的实施例提供的一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

S1接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

S2根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

S3获取所述纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

S4根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

S5执行所述纯电动物流车的控制数据。

值得说明的是，参照图2，物流车在原点处等待运输任务指令，运输任务指令里面包括起始点，也就是物流车装货的位置，还包括目标点，也就是物流车装完货后需要达到的卸货位置。当物流车接收到运任务输指令时，首先根据原点位置和起始点的位置规划装货路径，按照装货路径运行，前往装货，到达装货位置后停止运行，等待工人将货物装上物流车，当装货完成后按下装货完成按钮通知物流车接收装货完成；接着物流车根据起始点和目标点的位置规划卸货路径，物流车按照卸货路径到达目标点的卸货位置，并停止运行，等待工人将货物卸下，当卸货完成后按下卸货完成按钮通知物流车卸货完成；最后物流车根据目标点位置和原点位置规划返回路径，并根据返回路径返回到原点位置，等待下一次运输。

进一步的，物流车接收的运输指令中还包括紧急停车指令，当遇到紧急状况时，工作人员可以通过紧急停车指令使在运行过程中的物流车立刻停止运行。

值得说明的是，在物流车运行的过程中，会根据车辆的状态信息以及周围的环境信息来控制物流车的运行。首先根据物流车的车速，行驶方向，以及物流车运行路线上周围环境中的障碍物的位置，大小方向和速度等信息，规划出不会产生碰撞的物流车运行无碰路径。

进一步的，根据无碰路径计算出物流车需要的期望速度和期望航向角，期望速度和期望航向角是使得物流车能够避开障碍物，安全行驶需要的速度以及转向角度，接着再根据期望速度和期望航向角计算出控制物流车所需要的油门电机控制量，制动电机控制量和方向电机控制量，在根据这些电机的控制量来控制物流车电机，由物流车的电机来控制方向盘，油门踏板和制动踏板实现物流车在规划的无碰路径上行驶。

参照图3所示，图3为本申请实施例提供的一种适用于纯电动物流车的无人驾驶系统的示意性框图，该系统包括：

数据收发单元，其用于接收运输任务指令，运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

控制单元，其用于根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

感知单元，其用于获取纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

控制单元还用于：根据纯电动物流车的状态信息和周围环境信息得到纯电动物流车的控制数据；

执行单元，其用于执行纯电动物流车的控制数据。

值得说明的是，数据收发单元用于接收运输任务指令，运输任务指令包括起始点与目标点的位置信息，数据收发单元中包括了4G通信模块，4G通信模块内带有天线，通过通信接口与物流车的控制单元进行信息交互。4G通信模块用于接收运输指令，其中包括起始点与目标点的位置信息，到达起始点或目标点后的停靠时间，并将运输指令中的信息发送到控制单元。

进一步的，控制单元接收到数据收发单元发来的运输任务指令时，首先根据原点位置和起始点的位置规划装货路径，按照装货路径运行，前往装货，到达装货位置后停止运行，等待工人将货物装上物流车，当装货完成后按下装货完成按钮通知物流车接收装货完成；接着物流车根据起始点和目标点的位置规划卸货路径，物流车按照卸货路径到达目标点的卸货位置，并停止运行，等待工人将货物卸下，当卸货完成后按下卸货完成按钮通知物流车卸货完成；最后物流车根据目标点位置和原点位置规划返回路径，并根据返回路径返回到原点位置，等待下一次运输。

作为一种优选的实施方式，感知单元包括：

差分GPS，其利用已知精确三维坐标的差分GPS基站，求得位置修正量，再将这个修正量实时发送给移动站，对移动站的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度，这样差分GPS就可以获取电动物流车的精确的当前位置、速度、航向角和速度方向角等信息。

毫米雷达，毫米雷达中的毫米波穿透雾、烟、灰尘的能力强，在任何时间和气候状况下都能进行检测，具有全天候全天时的特点。在无人驾驶运输系统中，毫米波雷达的作用是探测电动物流车正前方相对规则的障碍物，尤其是前方的车辆，可以获取前车距离与本车的相对距离、相对速度以及侧向相对距离。

激光雷达，激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其通过向目标发射探测信号,然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射的探测信号进行比较和处理,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。在本无人驾驶运输系统中，激光雷达的作用是探测电动物流车前方180度范围内的所有障碍物，主要用来探测行人等不规则的障碍物，可以获得障碍物的距离以及方位角，并最终用于电动物流车的避障控制。

摄像头，其作用是拍摄环境图像辅助探测障碍物，区分障碍物的类型。摄像头采集到的图像通过USB口输出，在无人驾驶运输系统中，通过一个工控板对摄像头的图像数据进行采集，并通过深度学习算法对目标进行识别。工控板将识别后的结果通过RS232串口发送给工控机，用于辅助车道保持和避障的控制。

信息采集板，其用于收集差分GPS和毫米雷达发送的数据，因为差分GPS和毫米雷达的数据实质上是电磁波，所以先需要信息采集板进行采集，才能进行后续步骤。毫米波雷达通过CAN总线将识别到的障碍物的信息发送给信息采集板，信息采集板对数据进行提取，将电动物流车行驶区域内最危险的目标提取出来，并发送给工控机；差分GPS的原始数据通过RS232串口发送给采集板，采集板提取制动驾驶中导航所需信息，包括本车实时的经纬度、航向角、速度信息，然后发送到工控机。信息采集板还用于通过CAN总线与OBD接口连接，并接受OBD接口发送的车辆速度和电池SOC状态数据并将这些信息发送给工控机。信息采集板采集的信息为物流车运行提供决策信息。

值得说明的是，控制单元还包括：

工控板，其对摄像头拍摄的图像数据进行采集，并通过深度学习算法对拍摄的图像数据中的目标进行识别，最后工控板将识别后的结果通过RS232串口发送给工控机，用于辅助车道保持和避障的控制。

工控机，其是整个系统的核心部分，进行主要控制算法的计算。工控机用于收集采集板、激光雷达和工控板的信息，并且根据这些信息规划出一条无碰路径，以使物流车在运行的过程中避开路径上的障碍物。工控机通过融合算法计算出在无碰的情况下物流车的期望速度和期望航向角，并结合物流车此时自身的速度，航向状态计算得到物流车的方向盘、油门踏板和制动踏板的控制数据，并将方向盘、油门踏板和制动踏板的控制数据发送到执行单元。

进一步的，执行单元包括电机控制器，电机控制器用于接收工控机发出的方向盘、油门踏板和制动踏板的控制数据，并将这些数据转化为电流信号，输出到电机进行执行，电机作为动力部件，通过内部的编码器可以测量其自身的转动角度和速度，从而实现角度和速度的精确控制。电机控制器包括方向电机控制器，油门电机控制器和制动电机控制器；方向电机控制器控制方向电机，方向电机上加装了行星齿轮减速器实现电机的减速增矩，从而实现对方向盘的控制；油门电机控制器控制油门电机，制动电机控制器控制制动电机，在油门电机和制动电机上安装丝杠滑块机构将电机的转动转换为机械腿的踩踏操作，实现了对油门踏板和制动踏板的控制。从而实现了对物流车转向，加速和制动的控制，以使物流车可以在无碰路径上运行，达到运输目的。

值得说明的是，纯电动物流车无人驾驶运输系统中包括急停控制器，当遇到紧急状况时，工作人员发送紧急停车指令，急停控制器的作用是接收紧急停车指令，并将紧急停车指令发送给工控机，由工控机向电机控制器发出制动踏板控制数据，电机控制器控制制动电机进行紧急制动，从而实现紧急停车。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

获取所述纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

执行所述纯电动物流车的控制数据。

2.按照权利要求1所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法，其特征在于，所述接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息，包括：

接收所述起始点的位置信息，所述纯电动物流车根据所述起始点的位置信息，到达所述起始点的位置并停留，等待装货完成；

接收装货完成指令，所述纯电动物流车根据所述目标点的位置信息，到达目标点的位置并停留，等待卸货完成；

接收卸货完成指令，所述纯电动物流车返回原点位置；

所述接收运输任务指令还包括：接收紧急停车指令，以使所述纯电动物流车在运行过程中立刻停止。

3.按照权利要求1所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法，其特征在于，所述根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径，包括：

根据所述原点和所述起始点的位置信息规划装货路径；

根据所述起始点和所述目标点的位置信息规划卸货路径；

根据所述目标点和所述原点的位置信息规划返回路径。

4.按照权利要求1所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输方法，其特征在于，所述根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到车辆控制数据，包括：

根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息规划无碰路径；

根据所述无碰路径信息计算所述纯电动物流车的期望速度和期望航向角；

根据所述纯电动物流车的期望速度和期望航向角计算出油门电机控制量、制动电机控制量和方向电机控制量。

5.一种适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，包括：

数据收发单元，其用于接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息；

控制单元，其用于根据运输任务指令和纯电动物流车原点的位置信息规划路径；

感知单元，其用于获取纯电动物流车的状态信息以及周围环境信息；

所述控制单元还用于：根据所述纯电动物流车的状态信息和所述周围环境信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

执行单元，其用于执行所述纯电动物流车的控制数据。

6.按照权利要求5所述的所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，所述数据收发单元用于接收运输任务指令，所述运输任务指令包括起始点的位置信息与目标点的位置信息，包括：

4G通信模块，其用于接收所述运输任务指令，并将所述运输任务指令发送到控制单元。

7.按照权利要求5所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，所述控制单元用于：

接收所述起始点的位置信息，根据所述原点和所述起始点的位置信息规划装货路径，所述纯电动物流车根据所述规划路径到达所述起始点的位置并停留，等待装货完成；

接收装货完成指令，根据所述起始点和所述目标点的位置信息规划卸货路径，所述纯电动物流车根据所述卸货路径到达目标点的位置并停留，等待卸货完成；

接收卸货完成指令，根据所述目标点和所述原点的位置信息规划返回路径，所述纯电动物流车根据所述返回路径返回原点位置；

所述接收运输任务指令还包括：接收紧急停车指令，以使所述纯电动物流车在运行过程中立刻停止。

8.按照权利要求5所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，所述感知单元包括：

差分GPS，其用于获取所述纯电动物流车的状态信息，所述状态信息包括：精确位置、速度、航向角和速度方向信息；

毫米雷达，其用于探测所述纯电动物流车正前方的障碍物，以及所述障碍物的相对距离、侧向距离，以及相对速度；

激光雷达，其用于探测所述纯电动物流车前方180度范围内的所述障碍物，以及所述障碍物的距离、速度、方向、高度、姿态和形状；

摄像头，其用于拍摄环境图像数据，辅助探测所述障碍物；

信息采集板，其用于收集所述差分GPS和所述毫米雷达的数据；

所述信息采集板还通过CAN总线与OBD接口连接，所述信息采集板接收所述OBD接口发送的所述纯电动物流车的速度和电池SOC状态数据。

9.按照权利要求5所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，所述控制单元还包括：

工控板，其用于采集所述摄像头拍摄的所述图像数据，并通过识别算法识别所述图像数据中的目标物体；

工控机，其用于收集所述采集板、所述激光雷达和所述工控板的数据，并根据所述采集板、所述激光雷达和所述工控板的数据规划无碰路径；

根据所述无碰路径信息得到所述纯电动物流车的控制数据；

所述纯电动物流车的控制数据包括：油门电机控制量、制动电机控制量和方向电机控制量。

10.按照权利要求5所述的适用于纯电动物流车的无人驾驶运输系统，其特征在于，所述执行单元包括：

电机控制器，其用于接收所述工控机发出的控制数据，并根据所述控制数据控制油门电机、制动电机和方向电机。

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