本實用新型涉及導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全向移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動機器人技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，較低成本的機器人將會真正進入人們的生活，視覺交互是人-機-環(huán)境進行交互的重要交互模式。經(jīng)過調(diào)研，很多運輸、裝配等設(shè)備在物流倉儲業(yè)、智能工廠、危險場所時，往往需要頻繁地在固定的路線上來回移動。AGV(Automatic Guided Vehicle，自動導(dǎo)航小車)是一種無人操縱的自動化運輸設(shè)備，能承載一定的重量在出發(fā)地和目的地之間自主運行，是自動物流系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)的重要組成設(shè)備。因此，可以在這些路線上鋪設(shè)好碼帶，全向移動平臺通過自動追蹤這些不同類型的標志碼帶，實現(xiàn)在指定路徑與地點間移動。省去了人為的操控，從而為用戶提供方便。因此，成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、便攜性強的視覺導(dǎo)航控制系統(tǒng)將備受青睞。

現(xiàn)在自動導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用非常廣泛了，目前主流導(dǎo)航方式有紅外導(dǎo)航、磁導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航等多種方式。在應(yīng)用在物流自動化搬運、柔性制造中都存在一定的局限性，具體如下：

紅外導(dǎo)航：成本較低、路徑設(shè)置簡單靈活，但其偵測范圍小、獲取信息較少、精度相對較低。

磁導(dǎo)航：需要在地面上鋪設(shè)磁條，容易被損壞，也影響美觀。更改路線比較麻煩，適合路徑比較單一的場合。

激光導(dǎo)航：依靠激光旋轉(zhuǎn)頭感應(yīng)固定范圍內(nèi)的激光反射板，同時改造費用也高，主要的費用是在激光旋轉(zhuǎn)頭和激光反射板上。對環(huán)境要求高，光線很強的環(huán)境下不能運行，因為光線很強時會干擾到激光旋轉(zhuǎn)頭感應(yīng)激光反射板，周圍障礙物很多時，或者工廠環(huán)境很復(fù)雜時，就需要加裝很多的激光反射板，有的環(huán)境下是無法加裝很多激光反射板的，比如立體倉庫中，由于立體庫的有很多的承重梁，但是大梁與輔梁直接又有很多小的連接梁，此時激光反射板是無法進行密集安裝的，所以類似于這樣的環(huán)境激光導(dǎo)航是無法運行的。

慣性導(dǎo)航：目前市面上的慣性導(dǎo)航都是通過單個舵輪實現(xiàn)驅(qū)動，即提供動力的只有一個輪，無法實現(xiàn)全向移動或原地旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于視覺導(dǎo)航、定位的全向移動平臺自動導(dǎo)航運輸車系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在復(fù)雜路徑中快速準確的自動導(dǎo)航和精確定位，且具有操作簡單、低成本的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)本實用新型的目的，所采用的技術(shù)方案是：一種全向移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，包括遠程控制計算機、照明裝置、圖像傳感器、碼帶、主控制器、測距模塊、手動控制器、電機驅(qū)動裝置和伺服電機，照明裝置、圖像傳感器、主控制器、測距模塊、電機驅(qū)動裝置和伺服電機均安裝在全向移動平臺上，碼帶鋪設(shè)在全向移動平臺的運行路徑上，在全向移動平臺的運行過程中，全向移動平臺通過圖像傳感器和照明裝置來采集全向移動平臺的運行路徑上的碼帶的圖像信息，主控制器對圖像傳感器采集到的圖像信息進行處理和分析來獲得相應(yīng)的控制策略，主控制器根據(jù)控制策略通過脈沖和方向信號控制電機驅(qū)動裝置來控制伺服電機的轉(zhuǎn)速和方向，伺服電機控制全向移動平臺進行相應(yīng)的運動，遠程控制計算機與全向移動平臺進行無線實時通訊，遠程控制計算機向全向移動平臺發(fā)出目的地和位置信息，測距模塊用來判斷全向移動平臺運行路徑上的障礙物，測距模塊和手動控制器分別與主控制器相連，手動控制器用于緊急情況下保護全向移動平臺的運行。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，全向移動平臺的運行路徑上鋪設(shè)有控制碼帶、位置碼帶和顏色碼帶，控制碼帶用于控制全向移動平臺的行進方向、加速、減速、等待和停止，位置碼帶用于全向移動平臺的精確定位，顏色碼帶用于控制全向移動平臺沿全向移動平臺的運行路徑行駛。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，手動控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)與主控制器進行通訊。

本實用新型具有積極的效果：

1)本實用新型具有布置方便、路徑更改靈活、信息獲取豐富、可擴展強、成本低廉等優(yōu)點；

2)本實用新型使全向移動平臺能在復(fù)雜的路徑中自動導(dǎo)航到目標位置，無需再使用其它地標傳感器，并可以通過位置碼帶進行精確定位；

3)本實用新型的環(huán)境適應(yīng)性強，即使突然斷電，再重啟后掃描地面上的碼帶能快速定位到自己的位置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的原理示意圖；

圖3是本實用新型的控制原理圖。

其中：1、遠程控制計算機，2、照明裝置，3、圖像傳感器，5、主控制器，6、測距模塊，41、控制碼帶，42、位置碼帶，43、顏色碼帶。

具體實施方式

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

如圖1和2所示，本實用新型公開了一種全向移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，包括遠程控制計算機1、照明裝置2、圖像傳感器3、碼帶、主控制器5、測距模塊6、手動控制器、電機驅(qū)動裝置和伺服電機，照明裝置2、圖像傳感器3、主控制器5、測距模塊6、電機驅(qū)動裝置和伺服電機均安裝在全向移動平臺上，碼帶鋪設(shè)在全向移動平臺的運行路徑上，在全向移動平臺的運行過程中，全向移動平臺通過圖像傳感器3和照明裝置2來采集全向移動平臺的運行路徑上的碼帶的圖像信息，主控制器5對圖像傳感器3采集到的圖像信息進行處理和分析來獲得相應(yīng)的控制策略，主控制器5根據(jù)控制策略通過脈沖和方向信號控制電機驅(qū)動裝置來控制伺服電機的轉(zhuǎn)速和方向，伺服電機控制全向移動平臺進行相應(yīng)的運動，遠程控制計算機1與全向移動平臺進行無線實時通訊，遠程控制計算機1向全向移動平臺發(fā)出目的地和位置信息，測距模塊6用來判斷全向移動平臺運行路徑上的障礙物，測距模塊6和手動控制器分別與主控制器5相連，手動控制器用于緊急情況下保護全向移動平臺的運行。其中，測距模塊6來判斷全向移動平臺的周圍是否有障礙物從而保護全向移動平臺安全運行，手動控制器實現(xiàn)緊急或其它情況下的干預(yù)，從而保護全向移動平臺安全穩(wěn)定的運行。

全向移動平臺的運行路徑上，即地面導(dǎo)航路勁上鋪設(shè)有控制碼帶41、位置碼帶42和顏色碼帶43，控制碼帶41用于控制全向移動平臺的行進方向(直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn))、加速、減速、等待和停止，位置碼帶42用于全向移動平臺的精確定位，顏色碼帶43用于控制全向移動平臺沿全向移動平臺的運行路徑行駛。全向移動平臺在行進過程中掃描地面上的碼帶信息，并判斷行走路徑，可直行、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)等，當(dāng)全向移動平臺到達目的地時，根據(jù)位置碼帶42進行精確定位。

手動控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)與主控制器5進行通訊，其中，無線網(wǎng)絡(luò)可以是WIFI、藍牙、Zigbee或紅外等。

全向移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的控制原理如圖3所示，其中，主控制器5包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和控制決策模塊，圖像采集模塊對圖像傳感器3和照明裝置2輸出的視頻信號進行A/D轉(zhuǎn)換，獲得路徑的數(shù)字圖像；圖像處理模塊通過有效的數(shù)字圖像處理算法提取全向移動平臺與標識線間的位置和角度偏差；控制決策模塊對全向移動平臺的轉(zhuǎn)向和速度采用模糊控制算法；再通過脈沖和方向信號或者通信方式控制電機驅(qū)動裝置來控制伺服電機的轉(zhuǎn)速及方向。

全向移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的控制決策模塊是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中全向移動平臺中心的位置作為給定環(huán)節(jié)的輸入量，用于確定被控對象的目標值。標識線的中心位置作為測量環(huán)節(jié)的輸出量和控制系統(tǒng)的反饋量。通過比較環(huán)節(jié)得到全向移動平臺中心位置和標識線中心位置的偏差及偏轉(zhuǎn)角度，再通過放大及運算環(huán)節(jié)對偏差量進行轉(zhuǎn)換和功率放大，執(zhí)行環(huán)節(jié)接收放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號，驅(qū)動被控對象按照預(yù)期的目標運動。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。由本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。