CN206242071U - 一种全向移动平台视觉导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及导航技术领域，尤其涉及一种全向移动平台视觉导航系统，包括远程控制计算机、照明装置、图像传感器、码带、主控制器、测距模块、手动控制器、电机驱动装置和伺服电机，照明装置、图像传感器、主控制器、测距模块、电机驱动装置和伺服电机均安装在全向移动平台上，码带铺设在全向移动平台的运行路径上。本实用新型具有布置方便、路径更改灵活、信息获取丰富、可扩展强、成本低廉等优点；本实用新型使全向移动平台能在复杂的路径中自动导航到目标位置，无需再使用其它地标传感器，并可以通过位置码带进行精确定位。

Description

一种全向移动平台视觉导航系统

技术领域

本实用新型涉及导航技术领域，尤其涉及一种全向移动平台视觉导航系统。

背景技术

随着移动机器人技术的快速发展和成熟，较低成本的机器人将会真正进入人们的生活，视觉交互是人-机-环境进行交互的重要交互模式。经过调研，很多运输、装配等设备在物流仓储业、智能工厂、危险场所时，往往需要频繁地在固定的路线上来回移动。AGV(Automatic Guided Vehicle，自动导航小车)是一种无人操纵的自动化运输设备，能承载一定的重量在出发地和目的地之间自主运行，是自动物流系统和柔性制造系统的重要组成设备。因此，可以在这些路线上铺设好码带，全向移动平台通过自动追踪这些不同类型的标志码带，实现在指定路径与地点间移动。省去了人为的操控，从而为用户提供方便。因此，成本低、结构紧凑、功耗低、便携性强的视觉导航控制系统将备受青睐。

现在自动导航技术应用非常广泛了，目前主流导航方式有红外导航、磁导航、激光导航、惯性导航等多种方式。在应用在物流自动化搬运、柔性制造中都存在一定的局限性，具体如下：

红外导航：成本较低、路径设置简单灵活，但其侦测范围小、获取信息较少、精度相对较低。

磁导航：需要在地面上铺设磁条，容易被损坏，也影响美观。更改路线比较麻烦，适合路径比较单一的场合。

激光导航：依靠激光旋转头感应固定范围内的激光反射板，同时改造费用也高，主要的费用是在激光旋转头和激光反射板上。对环境要求高，光线很强的环境下不能运行，因为光线很强时会干扰到激光旋转头感应激光反射板，周围障碍物很多时，或者工厂环境很复杂时，就需要加装很多的激光反射板，有的环境下是无法加装很多激光反射板的，比如立体仓库中，由于立体库的有很多的承重梁，但是大梁与辅梁直接又有很多小的连接梁，此时激光反射板是无法进行密集安装的，所以类似于这样的环境激光导航是无法运行的。

惯性导航：目前市面上的惯性导航都是通过单个舵轮实现驱动，即提供动力的只有一个轮，无法实现全向移动或原地旋转。

实用新型内容

本发明提供了一种基于视觉导航、定位的全向移动平台自动导航运输车系统，该系统可在复杂路径中快速准确的自动导航和精确定位，且具有操作简单、低成本的优点。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：一种全向移动平台视觉导航系统，包括远程控制计算机、照明装置、图像传感器、码带、主控制器、测距模块、手动控制器、电机驱动装置和伺服电机，照明装置、图像传感器、主控制器、测距模块、电机驱动装置和伺服电机均安装在全向移动平台上，码带铺设在全向移动平台的运行路径上，在全向移动平台的运行过程中，全向移动平台通过图像传感器和照明装置来采集全向移动平台的运行路径上的码带的图像信息，主控制器对图像传感器采集到的图像信息进行处理和分析来获得相应的控制策略，主控制器根据控制策略通过脉冲和方向信号控制电机驱动装置来控制伺服电机的转速和方向，伺服电机控制全向移动平台进行相应的运动，远程控制计算机与全向移动平台进行无线实时通讯，远程控制计算机向全向移动平台发出目的地和位置信息，测距模块用来判断全向移动平台运行路径上的障碍物，测距模块和手动控制器分别与主控制器相连，手动控制器用于紧急情况下保护全向移动平台的运行。

作为本实用新型的优化方案，全向移动平台的运行路径上铺设有控制码带、位置码带和颜色码带，控制码带用于控制全向移动平台的行进方向、加速、减速、等待和停止，位置码带用于全向移动平台的精确定位，颜色码带用于控制全向移动平台沿全向移动平台的运行路径行驶。

作为本实用新型的优化方案，手动控制器通过无线网络与主控制器进行通讯。

本实用新型具有积极的效果：

1)本实用新型具有布置方便、路径更改灵活、信息获取丰富、可扩展强、成本低廉等优点；

2)本实用新型使全向移动平台能在复杂的路径中自动导航到目标位置，无需再使用其它地标传感器，并可以通过位置码带进行精确定位；

3)本实用新型的环境适应性强，即使突然断电，再重启后扫描地面上的码带能快速定位到自己的位置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的原理示意图；

图3是本实用新型的控制原理图。

其中：1、远程控制计算机，2、照明装置，3、图像传感器，5、主控制器，6、测距模块，41、控制码带，42、位置码带，43、颜色码带。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和2所示，本实用新型公开了一种全向移动平台视觉导航系统，包括远程控制计算机1、照明装置2、图像传感器3、码带、主控制器5、测距模块6、手动控制器、电机驱动装置和伺服电机，照明装置2、图像传感器3、主控制器5、测距模块6、电机驱动装置和伺服电机均安装在全向移动平台上，码带铺设在全向移动平台的运行路径上，在全向移动平台的运行过程中，全向移动平台通过图像传感器3和照明装置2来采集全向移动平台的运行路径上的码带的图像信息，主控制器5对图像传感器3采集到的图像信息进行处理和分析来获得相应的控制策略，主控制器5根据控制策略通过脉冲和方向信号控制电机驱动装置来控制伺服电机的转速和方向，伺服电机控制全向移动平台进行相应的运动，远程控制计算机1与全向移动平台进行无线实时通讯，远程控制计算机1向全向移动平台发出目的地和位置信息，测距模块6用来判断全向移动平台运行路径上的障碍物，测距模块6和手动控制器分别与主控制器5相连，手动控制器用于紧急情况下保护全向移动平台的运行。其中，测距模块6来判断全向移动平台的周围是否有障碍物从而保护全向移动平台安全运行，手动控制器实现紧急或其它情况下的干预，从而保护全向移动平台安全稳定的运行。

全向移动平台的运行路径上，即地面导航路劲上铺设有控制码带41、位置码带42和颜色码带43，控制码带41用于控制全向移动平台的行进方向(直行、左转、右转)、加速、减速、等待和停止，位置码带42用于全向移动平台的精确定位，颜色码带43用于控制全向移动平台沿全向移动平台的运行路径行驶。全向移动平台在行进过程中扫描地面上的码带信息，并判断行走路径，可直行、左转或右转等，当全向移动平台到达目的地时，根据位置码带42进行精确定位。

手动控制器通过无线网络与主控制器5进行通讯，其中，无线网络可以是WIFI、蓝牙、Zigbee或红外等。

全向移动平台视觉导航系统的控制原理如图3所示，其中，主控制器5包括图像采集模块、图像处理模块和控制决策模块，图像采集模块对图像传感器3和照明装置2输出的视频信号进行A/D转换，获得路径的数字图像；图像处理模块通过有效的数字图像处理算法提取全向移动平台与标识线间的位置和角度偏差；控制决策模块对全向移动平台的转向和速度采用模糊控制算法；再通过脉冲和方向信号或者通信方式控制电机驱动装置来控制伺服电机的转速及方向。

全向移动平台视觉导航系统的控制决策模块是一闭环控制系统，其中全向移动平台中心的位置作为给定环节的输入量，用于确定被控对象的目标值。标识线的中心位置作为测量环节的输出量和控制系统的反馈量。通过比较环节得到全向移动平台中心位置和标识线中心位置的偏差及偏转角度，再通过放大及运算环节对偏差量进行转换和功率放大，执行环节接收放大环节输出的控制信号，驱动被控对象按照预期的目标运动。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种全向移动平台视觉导航系统，其特征在于：包括远程控制计算机(1)、照明装置(2)、图像传感器(3)、码带、主控制器(5)、测距模块(6)、手动控制器、电机驱动装置和伺服电机，所述的照明装置(2)、图像传感器(3)、主控制器(5)、测距模块(6)、电机驱动装置和伺服电机均安装在全向移动平台上，所述的码带铺设在全向移动平台的运行路径上，在全向移动平台的运行过程中，全向移动平台通过图像传感器(3)和照明装置(2)来采集全向移动平台的运行路径上的码带的图像信息，所述的主控制器(5)对图像传感器(3)采集到的图像信息进行处理和分析来获得相应的控制策略，所述的主控制器(5)根据控制策略通过脉冲和方向信号控制电机驱动装置来控制伺服电机的转速和方向，伺服电机控制全向移动平台进行相应的运动，远程控制计算机(1)与全向移动平台进行无线实时通讯，所述的远程控制计算机(1)向全向移动平台发出目的地和位置信息，所述的测距模块(6)用来判断全向移动平台运行路径上的障碍物，所述的测距模块(6)和手动控制器分别与主控制器(5)相连，所述的手动控制器用于紧急情况下保护全向移动平台的运行。

2.根据权利要求1所述的一种全向移动平台视觉导航系统，其特征在于：全向移动平台的运行路径上铺设有控制码带(41)、位置码带(42)和颜色码带(43)，所述的控制码带(41)用于控制全向移动平台的行进方向、加速、减速、等待和停止，所述的位置码带(42)用于全向移动平台的精确定位，所述的颜色码带(43)用于控制全向移动平台沿全向移动平台的运行路径行驶。

3.根据权利要求1所述的一种全向移动平台视觉导航系统，其特征在于：所述的手动控制器通过无线网络与主控制器(5)进行通讯。