CN116295397A - 一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质，获取室内地图，构建坐标系；接收激光雷达上传的位置信息，得到所述运输车的坐标；规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线；根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角；根据所述偏距和所述偏角控制所述运输车自动行走。通过获取室内地图，并在地图内构建坐标系，使得室内地图的不同位置具有唯一且确定的坐标，另外通过两个激光雷达，对运输车的四周进行无死角的扫描，可以通过借助室内的其它障碍物或者参照物对运输车的位置进行准确定位，不需要借助地面地标，即使在复杂的工业场景下，也不影响对运输车的准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，具体而言，涉及一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质。
背景技术
在工程机械领域，现有的重型车辆自动驾驶系统主要适用室外采用差分GPS定位导航，传统的轻型AGV小车(AutomatedGuidedVehicle，自动导引小车)在室内一般采用视觉/色带识别、磁导航和惯性导航等方式，对于地面地标依赖很高，建设及维护成本较高，AGV小车的行驶路径灵活性较差，特别是在涂装、喷漆车间的复杂环境下，更难以实现良好的控制效果。
现有的室内自建导航系统大多不能应用在工业级别，比如扫地机器人，送餐机器人等，在工业环境中受到烟雾，以及雨水的干扰会使扫描的特征点部分丢失，导致障碍物的位置预估不准，地图建模存在盲点。
发明内容
本发明所要解决的问题是传统室内导航方式在复杂的工业场景下易受环境变化干扰，导致导航定位不准确。
为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种运输车室内导航方法包括：
获取室内地图，构建坐标系；
接收安装于运输车对角的两个激光雷达上传的位置信息，得到所述运输车的坐标；
规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线；
根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角；
根据所述偏距和所述偏角控制所述运输车自动行走。
可选地，所述获取室内地图包括：获取安装于所述运输车对角的两个激光雷达扫描室内环境后上传的室内地图，其中，两个所述激光雷达进行360°的扫描。
可选地，所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线包括：
控制所述运输车在所述室内地图中行驶；
当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标，其中，在所述拐点或所述重要节点设置RFID地标，在所述运输车上安装RFID识别器；
将所述运输车经过的路径和保存的所述坐标形成所述预设路线。
可选地，所述当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标之后，还包括：
当所述运输车经过拐点或重要节点时，根据所述RFID识别器识别的所述RFID地标内存储的位置信息，对所述运输车的实时坐标进行校准。
可选地，所述根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角包括：
根据所述运输车的所述坐标和点到直线的距离计算方法，得到所述坐标到所述预设路线的所述偏距；
根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角。
可选地，所述根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角包括：
A＝atan|y/x|，其中，A表示所述运输车的坐标与坐标系原点连线与X坐标轴的夹角，x和y分别表示所述运输车的坐标的横坐标值和纵坐标值；
当所述运输车在第一象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为A；
当所述运输车在第二象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π-A；
当所述运输车在第三象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π+A；
当所述运输车在第四象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为2π-A。
可选地，所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线之后，还包括：
将所述室内地图、所述坐标和所述预设路线发送至显示端，所述显示端在所述室内地图中展示所述预设路线，并将所述坐标转化为所述运输车的实时位置。
可选地，所述获取室内地图之后，所述的运输车室内导航方法还包括：
对所述运输车的周围区域进行区域标定，所述区域包括强制停车区域和强制减速区域；
接收所述运输车上防撞传感器识别所述区域反馈的识别信息，其中，所述识别信息包括停车识别信号和减速识别信号；
根据所述识别信息控制所述运输车的运行状态。
另外一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述运输车室内导航方法。
第三方面，本发明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，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述运输车室内导航方法。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质，通过获取室内地图，并在地图内构建坐标系，使得室内地图的不同位置具有唯一且确定的坐标，另外通过两个激光雷达，对运输车的四周进行无死角的扫描，可以通过借助室内的其它障碍物或者参照物对运输车的位置进行准确定位，不需要借助地面地标，即使在复杂的工业场景下，室内障碍物的位置发生改变，但是障碍物的坐标也会随之发生改变，因此并不影响对运输车的准确定位；在保证定位准确的基础上，根据运输车的坐标与预设路线之间的偏距和偏角，控制运输车修正形式轨迹，保证运输车沿着预设路线行驶。
附图说明
图1示出了本发明实施例中运输车室内导航方法的流程图；
图2示出了本发明实施例中运输车的预设路线示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
图1示出了本发明实施例中运输车室内导航方法的流程图，一种运输车室内导航方法包括：
S100：获取室内地图，构建坐标系。其中所述获取室内地图包括：获取安装于所述运输车对角的两个激光雷达扫描室内环境后上传的室内地图，其中，两个所述激光雷达进行360°的扫描。在运输车的前后对角位置安装两个激光雷达，两个激光雷达全方位扫描，实现360°无死角构建地图。相比传统的相机，激光雷达提供更高精度的数据，辅助回环检测和精准的距离信息。
S200：接收安装于运输车对角的两个激光雷达上传的位置信息，得到所述运输车的坐标；由于两个激光雷达能够进行无死角的扫描、定位或者辅助定位，当在室内地图中建成坐标系之后，各个固定障碍物所在位置的坐标就能够知道，运输车在运行过程中，即使运输车上的激光雷达不能够观测到原点位置，但是根据障碍物与运输车之间的相对位置关系，也能够清楚的推算出运输车当前所处位置，即能够得到运输车的实时坐标。
S300：规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线，如图2所示，可以为运输车设置一条预设路线，这条预设路线是可以被修改和替换的，预设路线可以通过一边控制运输车首次运行，一边保存运输车的路线，将首次人为控制行驶的路线当做预设路线。
S400：根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角。
S500：根据所述偏距和所述偏角控制所述运输车自动行走。当运输车的位置(即坐标)与预设路线之间发生偏距，将偏距和偏角通过mudbus协议发送给运输车控制器，根据车辆前进和后退来控制车辆的行走。
在本实施例中，通过获取室内地图，并在地图内构建坐标系，使得室内地图的不同位置具有唯一且确定的坐标，另外通过两个激光雷达，对运输车的四周进行无死角的扫描，可以通过借助室内的其它障碍物或者参照物对运输车的位置进行准确定位，不需要借助地面地标，即使在复杂的工业场景下，室内障碍物的位置发生改变，但是障碍物的坐标也会随之发生改变，因此并不影响对运输车的准确定位；在保证定位准确的基础上，根据运输车的坐标与预设路线之间的偏距和偏角，控制运输车修正形式轨迹，保证运输车沿着预设路线行驶。
在本发明的一种实施例中，所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线包括：
控制所述运输车在所述室内地图中行驶；
当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标，其中，在所述拐点或所述重要节点设置RFID地标，在所述运输车上安装RFID识别器；在特殊位置地面预埋抗金属标签(即RFID地标)若干个，将RFID识别器安装在运输车车体上，每个抗金属标签已写入不同的数值，当运输车行驶到某一抗金属标签位置时，RFID识别器将读取到的数值发给控制器或者存储器进行保存。
将所述运输车经过的路径和保存的所述坐标形成所述预设路线。
在本实施例中，通过人工操作运输车在室内地图中的行驶路径，当走到一个拐角或者重要节点，点击保存记录，则记住此点位置，一次操作后，将所有点保存下来，存储到硬盘，则预设路线规划完毕，如图2。当重新上电，预设路线显示在地图上。
在本发明的一种实施例中，所述当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标之后，还包括：
当所述运输车经过拐点或重要节点时，根据所述RFID识别器识别的所述RFID地标内存储的位置信息，对所述运输车的实时坐标进行校准。当运输车行驶到某一抗金属标签位置时，RFID识别器将读取到的数值发给控制器，控制器根据读取的数值与定位的坐标数值对比，当出现较大偏差时(例如，偏差大于±20mm)，控制器将当前定位坐标数值进行自动修正，能够防止激光雷达误差累计或者出现不明故障。由于抗金属地标属于固定位置敷设，从而能实时保证导航数据的准确性，进一步加强了定位的准确性。
在本实施例中可以结合上述实施例的方案，采用激光雷达和RFID识别组合来实现精确定位导航，通过运输车对角安装2台激光雷达，接入控制器，在现场构建室内地图后，会生成导航路径模板，此后每次行驶过程中，通过深度算法自学习，在线更新并完善导航路径信息。再通过现场特殊位置(如入口、路口、转弯处)分别布置RFID地标，进行坐标校准，确保车辆始终行驶在预设路线中。
在本发明的一种实施例中，所述根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角包括：
根据所述运输车的所述坐标和点到直线的距离计算方法，得到所述坐标到所述预设路线的所述偏距。计算出偏距就可以根据偏距修正下一时间点运行车的运行轨迹，以使运输车始终沿着预设路线行驶，一旦偏距差距超过预设极限值，说明运输车的自动修正调整功能失灵，需要暂停运输车的工作，对运输车进行检修维护。所述点到直线的距离计算方法可以是：设直线L的方程为Ax+By+C＝0，点P的坐标为(x0,y0)，点P位于直线外，则点P到直线L的距离为：
还可以用直线上的任意两点与直线外的点P组成三角形，利用三角函数求出点P到两点连线的垂直距离。
根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角。计算偏角的目的在于控制运输车的行驶方向，例如控制运输车修正多少角度进行行驶。
在本发明的一种实施例中，所述根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角包括：
A＝atan|y/x|，其中，A表示所述运输车的坐标与坐标系原点连线与X坐标轴的夹角，x和y分别表示所述坐标的横坐标值和纵坐标值；
当所述运输车在第一象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为A；
当所述运输车在第二象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π-A；
当所述运输车在第三象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π+A；
当所述运输车在第四象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为2π-A。
在本实施例中，首先根据运输车的坐标能够判断所述运输车当前所处的象限，然后根据其所处的象限采用对应的计算公式计算运输车相对于坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角。当预设路线确定的时候，预设路线上不同位置的偏角已经确定，因此当运输车在运行过程中，实时偏角与确定的偏角不一致的时候，需要对偏角进行调整。本实施例中，以x正坐标轴为起始边，沿逆时针方向计算偏角，统一计算基准，防止计算出错；当然也可以采用别的基准和计算方向。
所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线之后，还包括：
将所述室内地图、所述坐标和所述预设路线发送至显示端，所述显示端在所述室内地图中展示所述预设路线，并将所述坐标转化为所述运输车的实时位置。通过激光雷达扫描，采用网络接口以TCP协议方式获取运输车的坐标以及所在位置的角度，并以特殊标记的方式展示运输车在地图中的位置。例如采用红色三角形代表运输车位置，还可以采用红色方块代表坐标原点的位置。在显示端也能够实时显示运输车在地图中的位置，还可以进一步显示运输车的坐标信息。采用ModbusTCP以及线程池、缓冲技术，将地图流，实时坐标信息通过TCP协议传输给客户端平台，展示地图以及运输车位置，供客户在不同工位都能实时看到运输车行驶状态。
在本发明的一种实施例中，所述获取室内地图之后，所述运输车室内导航方法还包括：
对所述运输车的周围区域进行区域标定，所述区域包括强制停车区域和强制减速区域；
接收所述运输车上防撞传感器识别所述区域反馈的识别信息，其中，所述识别信息包括停车识别信号和减速识别信号；
根据所述识别信息控制所述运输车的运行状态。
在本实施例中，智能避撞区域通过激光防撞传感器对应软件进行区域设定，可以在室内地图中标出哪些区域为减速区域，哪些区域为停车区域；也可以以运输车为设定基准，将运输车周围设置为强制停车区域，在强制停车区域外围设置强制减速区域，防止运输车与障碍物相撞，当障碍物进入运输车的设定区域之后，就会被防撞传感器识别到，进行相应的动作。防撞传感器通过它自带软件可对运输车五米内270°范围进行标定，因此需要在运输车的对角上分别安装一个防撞传感器，防撞区域的形状可以是任意多边形，防撞传感器自带2路信号输出(减速识别信号和停车识别信号)，该信号接入车辆控制器。当车辆控制器的减速信号触发时，运输车将自动低速运行，当停车信号触发时，运输车将自动停车。
另外，控制器采用闭环控制方式来实现精准的走行速度和转向角度的输出，从而满足高精度高响应的实时导航要求。走行速度闭环控制的方式步骤为：通过系统预设的速度值为给定值，走行马达内置的速度传感器为反馈值，给走行泵的输出电流为目标值。采用PID公式：
I增＝(E*P+(E-E1)*I+(E-2*E1+E2)*D)；
I实＝I设+I增；
其中，E2＝E1，E1＝E，E＝SP-PV，PV为速度传感器的反馈值,SP为预设的速度给定值，I增为泵的输出电流增量，I实为泵的实际输出电流，在本实施例中，取P＝2；I＝1；D＝0；其中P是比例增益、I是积分，D微分。
本发明另一实施例的一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述运输车室内导航方法。
本发明实施例中的计算设备与上述运输车室内导航方法的技术效果相近似，在此不再进行赘述。
本发明另一实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述运输车室内导航方法。
本发明所述的计算机可读存储介质与上述运输车室内导航方法的技术效果相近似，在此不再进行赘述。
一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令可以采用一个或多个计算机可读存储介质任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
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。
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，特别是可以使用适于神经网络计算的Python语言和基于TensorFlow、PyTorch等平台框架。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)。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种运输车室内导航方法，其特征在于，包括：
获取室内地图，构建坐标系；
接收安装于运输车对角的两个激光雷达上传的位置信息，得到所述运输车的坐标；
规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线；
根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角；
根据所述偏距和所述偏角控制所述运输车自动行走。
2.根据权利要求1所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述获取室内地图包括：获取安装于所述运输车对角的两个激光雷达扫描室内环境后上传的室内地图，其中，两个所述激光雷达进行360°的扫描。
3.根据权利要求1所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线包括：
控制所述运输车在所述室内地图中行驶；
当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标，其中，在所述拐点或所述重要节点设置RFID地标，在所述运输车上安装RFID识别器；
将所述运输车经过的路径和保存的所述坐标形成所述预设路线。
4.根据权利要求3所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述当所述运输车经过拐点或重要节点时，保存所述拐点或所述重要节点的所述坐标之后，还包括：
当所述运输车经过拐点或重要节点时，根据所述RFID识别器识别的所述RFID地标内存储的位置信息，对所述运输车的实时坐标进行校准。
5.根据权利要求1所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述根据所述坐标分析所述运输车的位置与所述预设路线之间的偏距和所述运输车的位置在所述坐标系中的偏角包括：
根据所述运输车的所述坐标和点到直线的距离计算方法，得到所述坐标到所述预设路线的所述偏距；
根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角。
6.根据权利要求5所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述根据所述运输车在所述坐标系中的不同象限，计算所述运输车在所述坐标系中的所述偏角包括：
A＝atan|y/x|，其中，A表示所述运输车的坐标与坐标系原点连线与X坐标轴的夹角，x和y分别表示所述运输车的坐标的横坐标值和纵坐标值；
当所述运输车在第一象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为A；
当所述运输车在第二象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π-A；
当所述运输车在第三象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为π+A；
当所述运输车在第四象限时，所述运输车相对于所述坐标系的x正坐标轴沿逆时针方向的偏角为2π-A。
7.根据权利要求1所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述规划所述运输车在所述室内地图中的预设路线之后，还包括：
将所述室内地图、所述坐标和所述预设路线发送至显示端，所述显示端在所述室内地图中展示所述预设路线，并将所述坐标转化为所述运输车的实时位置。
8.根据权利要求1-7任一所述的运输车室内导航方法，其特征在于，所述获取室内地图之后，还包括：
对所述运输车的周围区域进行区域标定，所述区域包括强制停车区域和强制减速区域；
接收所述运输车上防撞传感器识别所述区域反馈的识别信息，其中，所述识别信息包括停车识别信号和减速识别信号；
根据所述识别信息控制所述运输车的运行状态。
9.一种计算设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的运输车室内导航方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的运输车室内导航方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211692294.XA CN116295397A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211692294.XA CN116295397A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116295397A true CN116295397A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86833048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211692294.XA Pending CN116295397A (zh) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 一种运输车室内导航方法、计算设备及可读存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116295397A (zh) |
-
2022
- 2022-12-28 CN CN202211692294.XA patent/CN116295397A/zh active Pending
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