在啟動(dòng)時(shí)使用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在啟動(dòng)時(shí)利用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置。一種在啟動(dòng)期間利用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置。在一種實(shí)施例中，提供了利用預(yù)先放置的對(duì)象作為地標(biāo)來(lái)操作工業(yè)車輛的方法。該方法包括從傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景，其中啟動(dòng)場(chǎng)景包括獨(dú)特標(biāo)志啟動(dòng)或者預(yù)先放置對(duì)象啟動(dòng)。響應(yīng)于識(shí)別出的啟動(dòng)場(chǎng)景，識(shí)別物理環(huán)境中的獨(dú)特標(biāo)志或者預(yù)先放置的對(duì)象，其中預(yù)先放置的對(duì)象或者獨(dú)特標(biāo)志與物理環(huán)境的子區(qū)域?qū)?yīng)。工業(yè)車輛的姿態(tài)是響應(yīng)于預(yù)先放置的對(duì)象或者獨(dú)特標(biāo)志的身份而確定的，并且工業(yè)車輛基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)來(lái)操作。
【專利說(shuō)明】在啟動(dòng)時(shí)使用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及工業(yè)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，并尤其，涉及使用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)體有規(guī)律地操作眾多設(shè)施，以便滿足供給和/或需求目標(biāo)。例如，從小企業(yè)到大企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等都采用多種物流管理與庫(kù)存管理范例把對(duì)象(例如，原材料、商品、機(jī)器等)移動(dòng)到多種物理環(huán)境(例如，倉(cāng)庫(kù)、冷庫(kù)、工廠、車間、商場(chǎng)等)中?？鐕?guó)公司可以在一個(gè)國(guó)家建造倉(cāng)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)用于制造成商品的原材料，而商品在另一個(gè)國(guó)家的倉(cāng)庫(kù)中放置用于分配到本地零售市場(chǎng)。倉(cāng)庫(kù)必須良好地組織，以維持和/或改善生產(chǎn)與銷售。如果原材料沒(méi)有以最優(yōu)速率運(yùn)輸?shù)焦S，則制造出更少的商品。因此，對(duì)于未制造出的商品，沒(méi)有產(chǎn)生彌補(bǔ)原材料成本的收益。
[0003]不幸的是，諸如倉(cāng)庫(kù)的物理環(huán)境有幾個(gè)阻礙各種任務(wù)及時(shí)完成的限制。例如，倉(cāng)庫(kù)以及其它共享的使用空間必須對(duì)員工隊(duì)伍是安全的。有些雇員操作重型機(jī)器和工業(yè)車輛，諸如叉車，這有可能造成嚴(yán)重的或致命的傷害。不過(guò)，需要有人使用工業(yè)車輛來(lái)完成任務(wù)，這包括對(duì)象搬運(yùn)任務(wù)，諸如把貨盤(pán)移到倉(cāng)庫(kù)中的不同位置。大部分倉(cāng)庫(kù)都雇傭大量的叉車司機(jī)和叉車來(lái)移動(dòng)對(duì)象。為了提高生產(chǎn)效率，這些倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)單地添加更多的叉車與叉車司機(jī)。
[0004]有些倉(cāng)庫(kù)利用自動(dòng)化這些任務(wù)的裝備。作為例子，這些倉(cāng)庫(kù)可以采用自動(dòng)化的工業(yè)車輛，諸如叉車，在路徑上運(yùn)送對(duì)象并且把這些對(duì)象卸載到指定的位置。當(dāng)導(dǎo)航工業(yè)車輛時(shí)，車輛姿態(tài)計(jì)算準(zhǔn)確是必要的。這種上下文中的車輛姿態(tài)指其位置與前進(jìn)方向信息，通常姿態(tài)指一個(gè)對(duì)象在具有與已知原點(diǎn)的正交軸的坐標(biāo)系的空間中的位置以及關(guān)于那些軸中每一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)，或者是這種位置與旋轉(zhuǎn)的子集。如果工業(yè)車輛不能在地圖上確定當(dāng)前位置，則該工業(yè)車輛不能在沒(méi)有對(duì)物理環(huán)境的先前了解的情況下執(zhí)行任務(wù)。此外，因?yàn)椴粶?zhǔn)確的車輛姿態(tài)計(jì)算對(duì)于正確的車輛導(dǎo)航是有害的，所以工業(yè)車輛在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行準(zhǔn)確定位是必需的，其中很少有獨(dú)特的自然特征。在啟動(dòng)時(shí)定位指車輛沒(méi)有當(dāng)前姿態(tài)的任何時(shí)刻，諸如在上電之后或者在沒(méi)有當(dāng)前有效姿態(tài)時(shí)操作期間。
[0005]因此，本領(lǐng)域中需要在沒(méi)有對(duì)物理環(huán)境中位置的先前了解的情況下利用獨(dú)特標(biāo)志進(jìn)行工業(yè)車輛啟動(dòng)定位的方法與裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開(kāi)內(nèi)容的各種實(shí)施例一般包括在啟動(dòng)期間使用(利用)獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的方法與裝置。在一種實(shí)施例中，提供了利用預(yù)先放置的對(duì)象作為地標(biāo)來(lái)操作工業(yè)車輛的方法。該方法包括從傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景，其中該啟動(dòng)場(chǎng)景包括獨(dú)特標(biāo)志啟動(dòng)或者預(yù)先放置對(duì)象啟動(dòng)。響應(yīng)于識(shí)別出的啟動(dòng)場(chǎng)景，在物理環(huán)境中識(shí)別獨(dú)特標(biāo)志或者預(yù)先放置的對(duì)象，其中預(yù)先放置的對(duì)象或者獨(dú)特標(biāo)志與該物理環(huán)境的子區(qū)域?qū)?yīng)。響應(yīng)于預(yù)先放置的對(duì)象或者獨(dú)特標(biāo)志的身份，確定工業(yè)車輛姿態(tài)，并且基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)操作工業(yè)車輛。
[0007]在另一種實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)耦合到工業(yè)車輛并且包括基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊，用于從傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景并且基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)啟用車輛的操作。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，提供了包括一個(gè)或多個(gè)處理器可執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述指令被處理器執(zhí)行時(shí)，基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)啟用車輛的操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]因此，可以具體理解上述本發(fā)明上述特征的方式、以上概述過(guò)的本發(fā)明的更特定描述可以參考實(shí)施例給出，其中有些在附圖中說(shuō)明。但是，應(yīng)當(dāng)指出，附圖僅僅說(shuō)明了本發(fā)明的典型實(shí)施例而且因此不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，對(duì)于本發(fā)明，還允許其它同等有效的實(shí)施例。
[0009]圖1是包括本公開(kāi)內(nèi)容各種實(shí)施例的物理環(huán)境的透視圖；
[0010]圖2說(shuō)明了根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于導(dǎo)航物理環(huán)境以便執(zhí)行各種任務(wù)的叉車的透視圖；
[0011]圖3是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于在啟動(dòng)時(shí)利用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性框圖；
[0012]圖4是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于為工業(yè)車輛提供準(zhǔn)確定位的系統(tǒng)的功能性框圖；
[0013]圖5是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于包括獨(dú)特地標(biāo)的物理環(huán)境的地圖的示意性說(shuō)明；以及
[0014]圖6是在啟動(dòng)時(shí)關(guān)于總覽圖定位工業(yè)車輛的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1說(shuō)明了包括本發(fā)明一種或多種實(shí)施例的物理環(huán)境100的示意性透視圖。
[0016]在有些實(shí)施例中，物理環(huán)境100包括耦合到移動(dòng)計(jì)算機(jī)104的車輛102、中央計(jì)算機(jī)106以及傳感器陣列108。傳感器陣列108包括用于分析物理環(huán)境100中各種對(duì)象并且把數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、范圍地圖數(shù)據(jù)、三維圖形數(shù)據(jù)等)發(fā)送到移動(dòng)計(jì)算機(jī)104和/或中央計(jì)算機(jī)106的多個(gè)設(shè)備，如以下進(jìn)一步解釋的。傳感器陣列108包括各種類型的傳感器，諸如編碼器、超聲波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀、壓力換能器等。
[0017]物理環(huán)境100還包括支持多個(gè)對(duì)象的地板110。該多個(gè)對(duì)象包括多個(gè)貨盤(pán)112、多個(gè)單元114等，如以下進(jìn)一步解釋的。物理環(huán)境100還包括對(duì)車輛102的正確操作的各種障礙(未畫(huà)出)。如果所述多個(gè)對(duì)象中的一些破壞任務(wù)完成的話，則這種對(duì)象可以構(gòu)成沿各條路徑(例如，預(yù)先編程的或者動(dòng)態(tài)計(jì)算的路線)的障礙。
[0018]物理環(huán)境100還包括多個(gè)標(biāo)志116。該多個(gè)標(biāo)志116說(shuō)明為附連到天花板的對(duì)象。在有些實(shí)施例中，該多個(gè)標(biāo)志116是方便基于環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航的信號(hào)燈，其中有一些是獨(dú)特的或者提供獨(dú)特的配置，如以下進(jìn)一步解釋的。該多個(gè)標(biāo)志116以及物理環(huán)境100周圍的其它對(duì)象構(gòu)成環(huán)境特征。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104提取環(huán)境特征并且確定準(zhǔn)確的、當(dāng)前的車輛姿態(tài)，然后基于所確定的車輛姿態(tài)操作車輛102。
[0019]以上提到的車輛操作可以包括由駐留在工業(yè)車輛上的司機(jī)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)手動(dòng)操作、借助遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或駐留在工業(yè)車輛上的計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)化操作，或者其組合。預(yù)期這些操作可以選自車輛導(dǎo)航操作、車輛定位操作、車輛轉(zhuǎn)向操作、車輛速度控制操作、負(fù)荷接合操作、抬升操作、車輛狀態(tài)報(bào)警顯示，或者其組合。
[0020]物理環(huán)境100可以包括用于容納多個(gè)單元114準(zhǔn)備將來(lái)運(yùn)輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)或冷庫(kù)。倉(cāng)庫(kù)可以包括裝載或卸載來(lái)自商用車輛、鐵路、機(jī)場(chǎng)或港口的多個(gè)單元的裝卸碼頭。該多個(gè)單元114通常包括各種商品、產(chǎn)品和/或原材料等。例如，該多個(gè)單元114可以是放到ISO標(biāo)準(zhǔn)貨盤(pán)上并且裝載到貨盤(pán)架子上要分發(fā)給零售商店的消費(fèi)者商品。工業(yè)車輛102通過(guò)把消費(fèi)者商品移動(dòng)到指定位置來(lái)方便這種分發(fā)，在這種指定位置，商用車輛(例如，卡車)裝載并隨后把消費(fèi)者商品輸送到一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)目的地。
[0021]根據(jù)一種或多種實(shí)施例，車輛102可以是自動(dòng)化引導(dǎo)車(AGV)，諸如自動(dòng)化的叉車，它配置為關(guān)于地板110搬運(yùn)和/或移動(dòng)多個(gè)單元114。車輛112利用一個(gè)或多個(gè)抬升元件，諸如叉子，抬起一個(gè)或多個(gè)單元114，然后沿一條路徑運(yùn)輸這些單元114，把它們放到指定的位置。作為替代，這一個(gè)或多個(gè)單元114可以在貨盤(pán)112上排列，車輛102抬起貨盤(pán)112并且把它移到指定的位置。
[0022]多個(gè)貨盤(pán)112中的每一個(gè)都是扁平的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，它在被車輛102和/或另一種頂升設(shè)備(例如，貨盤(pán)起重機(jī)和/或前端裝載機(jī))抬起的時(shí)候以穩(wěn)固的方式支持商品。貨盤(pán)112是對(duì)象負(fù)荷的結(jié)構(gòu)性基礎(chǔ)并且允許搬運(yùn)和存儲(chǔ)效率。多個(gè)貨盤(pán)112中的各個(gè)貨盤(pán)都可以在貨架系統(tǒng)(未畫(huà)出)中使用。在一種類型的貨架系統(tǒng)中，重力滾輪或?qū)к壴试S一個(gè)或多個(gè)貨盤(pán)112上的一個(gè)或多個(gè)單元114向前流動(dòng)。這一個(gè)或多個(gè)貨盤(pán)112向前移動(dòng)，直到被減速設(shè)備、物理制動(dòng)器或另一個(gè)貨盤(pán)112減慢或停止。在另一種類型的貨架中，貨盤(pán)放在與貨盤(pán)結(jié)構(gòu)互鎖的水平桿上。在這種類型的貨架中，最下層上的貨盤(pán)放到地板上并且突出超過(guò)貨架的正面，使得難以使用貨架立柱作為導(dǎo)航參考。
[0023]在有些實(shí)施例中，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104和中央計(jì)算機(jī)106是在物理環(huán)境100中控制車輛102并且執(zhí)行各種任務(wù)的計(jì)算設(shè)備。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104適于與車輛102耦合，如所說(shuō)明的。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104還可以接收并聚集由傳感器陣列108發(fā)送的數(shù)據(jù)(例如，激光掃描儀數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和/或任何其它相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù))。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104中的各種軟件模塊控制車輛102的操作，如以下進(jìn)一步解釋的。
[0024]在許多情況下，環(huán)境100的有些區(qū)域被指定為塊存儲(chǔ)區(qū)域。在這些區(qū)域中，支持多個(gè)單元114的貨盤(pán)112堆在一起。通常，這些區(qū)域包含許多排(row)產(chǎn)品，每排都有許多貨盤(pán)深。這種堆在一起的貨盤(pán)通常高到足以使得信號(hào)燈116或者固定基礎(chǔ)設(shè)施的其它物體讓處于一排貨盤(pán)深處的工業(yè)車輛看不見(jiàn)。
[0025]在有些實(shí)施例中，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104配置為在啟動(dòng)時(shí)確定車輛姿態(tài)，在沒(méi)有對(duì)先前車輛姿態(tài)的任何了解的情況下，這需要關(guān)于總覽圖的定位?？傆[圖提供全球坐標(biāo)系統(tǒng)中的先驗(yàn)地圖數(shù)據(jù)。一旦移動(dòng)計(jì)算機(jī)104確定工業(yè)車輛102的車輛姿態(tài)是未知的(例如，當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)剛剛啟動(dòng)時(shí))，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104就執(zhí)行搜索，以便利用從傳感器數(shù)據(jù)提取出的各種測(cè)量值，諸如特征的幾何形狀(例如，角度、長(zhǎng)度、半徑)，確定工業(yè)車輛102最有可能的位置?；谲囕v姿態(tài)，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104隨后確定在物理環(huán)境100內(nèi)部完成一個(gè)任務(wù)的路徑。
[0026]在有些實(shí)施例中，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104使用獨(dú)特導(dǎo)航信號(hào)燈116，諸如反光條形碼，來(lái)確定初始位置。在其它實(shí)施例中，移動(dòng)計(jì)算機(jī)識(shí)別預(yù)先放置的包含產(chǎn)品的貨盤(pán)并且設(shè)計(jì)到預(yù)先放置的產(chǎn)品的路徑并且導(dǎo)航工業(yè)車輛102，使得產(chǎn)品上的條形碼可以被讀取。然后，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104從中央計(jì)算機(jī)106請(qǐng)求預(yù)先放置的產(chǎn)品的位置并且使用這個(gè)位置來(lái)確定車輛的初始位置。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104從各種環(huán)境測(cè)量值確定工業(yè)車輛位于貨架通道(racking aisle)并且設(shè)計(jì)一條路徑并且把工業(yè)車輛開(kāi)到該過(guò)道中的一個(gè)位置，一般是通道的盡頭，在那里可以測(cè)量到足夠多的獨(dú)特地標(biāo)來(lái)確定初始位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，為了成功導(dǎo)航，工業(yè)車輛102需要初始位置；但是，當(dāng)需要駕駛來(lái)確定正確的初始位置時(shí)，以下描述的本發(fā)明的實(shí)施例使用初始位置估計(jì)來(lái)方便導(dǎo)航。
[0027]如以下進(jìn)一步解釋的，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104定義物理環(huán)境100中用于方便定位的一個(gè)或多個(gè)子區(qū)域。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104不限于執(zhí)行啟動(dòng)定位。這些子區(qū)域中每一個(gè)都與一個(gè)獨(dú)特的地標(biāo)對(duì)應(yīng)，諸如多個(gè)標(biāo)志116中的一個(gè)或者多個(gè)對(duì)象中的一個(gè)。一旦標(biāo)志被識(shí)別出來(lái)，與該標(biāo)志關(guān)聯(lián)的子區(qū)域的位置就可以用作啟動(dòng)位置估計(jì)，一旦初始位置估計(jì)被確定，就測(cè)試所有傳感器輸入，以確保傳感器數(shù)據(jù)與估計(jì)出的位置一致并且位置被優(yōu)化(refine)成最終的啟動(dòng)位置。
[0028]例如，而不作為限制，獨(dú)特的地標(biāo)可以包括所放置的物品，諸如貨盤(pán)(pallet) 112中的一個(gè)或者放置在其上的多個(gè)物品114中的一個(gè)，這些物品可以獨(dú)特地被識(shí)別(例如，利用獨(dú)特的條形碼、RFID、形狀或者可以被工業(yè)車輛102的傳感器識(shí)別的其它屬性)。在這種情況下，當(dāng)貨盤(pán)112和/或產(chǎn)品負(fù)荷被掃描、拾起或以別的方式接合時(shí)，這種對(duì)象的已知位置可以在用于確定車輛姿態(tài)的過(guò)程中用作標(biāo)志，其中這種對(duì)象的已知位置可以例如存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0029]作為另一個(gè)例子，多個(gè)標(biāo)志116可以包括位于以已知且獨(dú)特的格局安排的對(duì)應(yīng)子區(qū)域中確定位置的多個(gè)信號(hào)燈。作為替代，獨(dú)特的地標(biāo)可以包括反光條形碼、可視符號(hào)、配置為生成獨(dú)特光源簽名的光源元件布置、配置為生成獨(dú)特磁場(chǎng)簽名的電、磁或電磁元件布置，或者獨(dú)特的涂漆或未涂漆地板標(biāo)志。
[0030]在一種實(shí)施例中，多個(gè)標(biāo)志116包括RF或其它可測(cè)量的波信號(hào)，該信號(hào)攜帶獨(dú)特的簽名并且可以由車輛上對(duì)應(yīng)的傳感器電子產(chǎn)品獨(dú)立地分析，以通過(guò)三角測(cè)量確定車輛姿態(tài)。
[0031]移動(dòng)計(jì)算機(jī)104 —識(shí)別出一個(gè)獨(dú)特的地標(biāo)，各種軟件模塊就確定工業(yè)車輛位于哪個(gè)具體的子區(qū)域中。如果這種車輛位置是在啟動(dòng)時(shí)計(jì)算的，則移動(dòng)計(jì)算機(jī)104從數(shù)據(jù)庫(kù)加載對(duì)應(yīng)的子區(qū)域地圖，如以下進(jìn)一步具體解釋的。作為替代，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104只需要從中央計(jì)算機(jī)106請(qǐng)求具體的子區(qū)域地圖，以便導(dǎo)航工業(yè)車輛102。
[0032]圖2說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一種或多種實(shí)施例、用于方便物理環(huán)境中各種任務(wù)自動(dòng)化的叉車200的透視圖。
[0033]叉車200 (即，升降式卡車、高/低(high/low)、堆垛機(jī)卡車、拖車裝載機(jī)、纟產(chǎn)裝機(jī)或叉式起重機(jī))是具有各種裝載能力并且用于抬升并運(yùn)輸各種物體的動(dòng)力工業(yè)卡車。在有些實(shí)施例中，叉車200配置為沿著物理環(huán)境(例如，圖1的物理環(huán)境100)內(nèi)的路徑移動(dòng)單元(例如，圖1的單元114)的一個(gè)或多個(gè)貨盤(pán)(例如，圖1的貨盤(pán)112)。路徑可以是預(yù)定義的或者在接收到任務(wù)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)算的。叉車200可以在多個(gè)貨盤(pán)位置深的存儲(chǔ)托架內(nèi)行進(jìn)，以放置或檢索貨盤(pán)。叉車200常常被引導(dǎo)到存儲(chǔ)托架中并且把貨盤(pán)放到懸臂或?qū)к壣?。由此，在確定與對(duì)象和/或目標(biāo)目的地關(guān)聯(lián)的朝向時(shí)，叉車200的尺寸，包括整體寬度和桅桿寬度(mast width),必須是準(zhǔn)確的。
[0034]叉車200 —般包括兩個(gè)或更多個(gè)叉子(即，墊木或齒)，用于在物理環(huán)境內(nèi)抬起并運(yùn)送單元。作為替代，代替兩個(gè)或更多個(gè)叉子，叉車200可以包括一個(gè)或多個(gè)金屬桿(未畫(huà)出)，以便抬起某些單元(例如，地毯卷、金屬線圈，等等)。在一種實(shí)施例中，叉車200包括液壓供電的、能伸縮的叉子，它允許兩個(gè)或更多個(gè)貨盤(pán)放在彼此的后面，在這些貨盤(pán)之間沒(méi)有通道。
[0035]根據(jù)一種或多種實(shí)施例，叉車200還可以包括各種機(jī)械、液壓和/或電操作的致動(dòng)器。在有些實(shí)施例中，叉車200包括允許兩個(gè)或更多個(gè)叉子橫向和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器(未標(biāo)出)。在一種實(shí)施例中，叉車200包括用于把叉子移到一起和分開(kāi)的液壓致動(dòng)器(未標(biāo)出)。在另一種實(shí)施例中，叉車200包括用于夾緊要運(yùn)輸?shù)膯卧?例如，桶、小桶、紙卷等)的機(jī)械或液壓組件。
[0036]叉車200可以與移動(dòng)計(jì)算機(jī)104耦合，其中移動(dòng)計(jì)算機(jī)104包括用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)任務(wù)操作叉車200的軟件模塊。叉車200還與包括各種傳感器設(shè)備的陣列(例如，圖1的傳感器陣列108)耦合，其中傳感器設(shè)備向移動(dòng)計(jì)算機(jī)104發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、范圍地圖數(shù)據(jù)和/或三維圖形數(shù)據(jù))，用于提取與環(huán)境特征關(guān)聯(lián)的信息。這些設(shè)備可以在任何外部和/或內(nèi)部位置安裝到叉車200，或者安裝在物理環(huán)境100周圍已知的位置。安裝在叉車200上的傳感器的示例性實(shí)施例通常包括照相機(jī)202、附連到每一側(cè)的平面激光掃描儀204和/或附連到每個(gè)輪子208的編碼器206。在其它實(shí)施例中，叉車200只包括平面激光掃描儀204和編碼器206。在還有進(jìn)一步的實(shí)施例中，叉車200只包括照相機(jī)202和編碼器206。叉車200可以利用具有擴(kuò)展到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向(例如，先前向后行進(jìn)、叉子上/下運(yùn)行、伸出/入，等等)的視場(chǎng)的任何傳感器陣列。這些編碼器確定與車輛運(yùn)動(dòng)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。外部安裝的傳感器可以包括放到從這種傳感器獲得的豐富數(shù)據(jù)集將增強(qiáng)自動(dòng)化操作的位置的激光掃描儀或照相機(jī)。外部傳感器可以包括有界集轉(zhuǎn)發(fā)器和/或其它有源或無(wú)源裝置，通過(guò)這些裝置，自動(dòng)化的車輛可以獲得給定位函數(shù)播種的大致位置。在有些實(shí)施例中，多個(gè)傳感器設(shè)備(例如，激光掃描儀、激光測(cè)距儀、編碼器、壓力換能器等)以及它們?cè)诓孳?00上的位置是依賴于車輛的，而且這些傳感器安裝的位置影響測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。例如，通過(guò)確保所有激光掃描儀都放在可測(cè)量的位置，傳感器陣列108可以處理激光掃描數(shù)據(jù)并且把它轉(zhuǎn)發(fā)到叉車200的中心點(diǎn)。此外，傳感器陣列108可以把多次激光掃描組合成單個(gè)虛擬激光掃描，其可以由各種軟件模塊用于控制叉車200。
[0037]圖3是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于為工業(yè)車輛提供準(zhǔn)確啟動(dòng)定位的系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)性框圖。在有些實(shí)施例中，系統(tǒng)300包括移動(dòng)計(jì)算機(jī)104、中央計(jì)算機(jī)106和傳感器陣列108，其中每個(gè)組件都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)302彼此耦合。
[0038]移動(dòng)計(jì)算機(jī)104是包括中央處理單元(CPU) 304、各種支持電路306和存儲(chǔ)器308的一種類型的計(jì)算設(shè)備(例如，膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、個(gè)人桌面助理(PDA)等)。CPU304可以包括一種或多種方便數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)的商用微處理器或微控制器。各種支持電路306方便CPU304的操作并且可以包括時(shí)鐘電路、總線、電源、輸入/輸出電路等。存儲(chǔ)器308包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、盤(pán)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)存器、光儲(chǔ)存器、可拆卸儲(chǔ)存器等。存儲(chǔ)器308包括各種數(shù)據(jù)，諸如地圖數(shù)據(jù)310、姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)316、姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)318和初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)344。地圖數(shù)據(jù)包括:總覽圖數(shù)據(jù)350、子區(qū)域地圖352、對(duì)象特征信息312、地標(biāo)信息314和所放置(預(yù)先放置的)對(duì)象的模型數(shù)據(jù)342。存儲(chǔ)器308包括各種軟件包，諸如基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320。
[0039]中央計(jì)算機(jī)106是包括中央處理單元(CPU) 322、各種支持電路324和存儲(chǔ)器326的一種類型的計(jì)算設(shè)備(例如，膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、個(gè)人桌面助理(PDA)等)。CPU322可以包括一種或多種方便數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)的商用微處理器或微控制器。各種支持電路324方便CPU322的操作并且可以包括時(shí)鐘電路、總線、電源、輸入/輸出電路等。存儲(chǔ)器326包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、盤(pán)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)存器、光儲(chǔ)存器、可拆卸儲(chǔ)存器等。存儲(chǔ)器326包括各種軟件包，諸如地圖管理器328和任務(wù)管理器(未示出)，以及各種數(shù)據(jù)，諸如任務(wù)330。
[0040]網(wǎng)絡(luò)302包括通過(guò)由各種類型眾所周知的網(wǎng)絡(luò)元件，諸如集線器、交換機(jī)、路由器等，方便其實(shí)現(xiàn)的電線、電纜、光纖和/或無(wú)線鏈路連接計(jì)算設(shè)備的通信系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)302可以采用各種眾所周知的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)資源當(dāng)中傳送信息。例如，利用諸如以太網(wǎng)、WiF1、WiMax、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)等各種通信基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)302可以是互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的一部分。
[0041]傳感器陣列108通信耦合到移動(dòng)計(jì)算機(jī)104，移動(dòng)計(jì)算機(jī)104附連到自動(dòng)化的車輛，諸如叉車(例如，圖2的叉車200)。傳感器陣列108包括用于監(jiān)視物理環(huán)境并捕捉各種數(shù)據(jù)的多個(gè)設(shè)備332，其中數(shù)據(jù)由移動(dòng)計(jì)算機(jī)104存儲(chǔ)。在有些實(shí)施例中，傳感器陣列108可以包括一個(gè)或多個(gè)激光掃描儀和/或一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)的任意組合。在有些實(shí)施例中，多個(gè)設(shè)備332可以安裝到自動(dòng)化的工業(yè)車輛。例如，激光掃描儀和照相機(jī)可以在高于或，作為替代，低于叉子的位置附連到起重機(jī)車廂。
[0042]在有些(一些)實(shí)施例中，地圖數(shù)據(jù)310包括總覽圖數(shù)據(jù)350，該數(shù)據(jù)由基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320在啟動(dòng)期間用于評(píng)估環(huán)境?？傆[圖數(shù)據(jù)可以包括識(shí)別多種啟動(dòng)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)，包括要在每個(gè)場(chǎng)景中觀察的特征。例如，總覽圖數(shù)據(jù)可以提供一般化的通道特征模型、一般化的塊堆積區(qū)域特征模型、環(huán)境墻壁與可能獨(dú)特的固定基礎(chǔ)設(shè)施的特征模型，以及諸如反光信號(hào)燈模型的獨(dú)特導(dǎo)航標(biāo)志模型。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320使用總覽圖數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景，如以下進(jìn)一步描述的。
[0043]在有些實(shí)施例中，地圖數(shù)據(jù)310包括來(lái)自物理環(huán)境的地標(biāo)，這種地標(biāo)可以是動(dòng)態(tài)的或者靜態(tài)的，諸如工人和自動(dòng)化工業(yè)車輛共享使用的區(qū)域。每個(gè)地標(biāo)都包括作為相關(guān)聯(lián)地標(biāo)的傳感器可觀察視圖的特征。地圖數(shù)據(jù)310可以包括已知觀察到的和/或預(yù)期特征的矢量。在有些實(shí)施例中，地圖數(shù)據(jù)310貫穿整個(gè)物理環(huán)境指示對(duì)象(例如，預(yù)先放置的對(duì)象)的位置。物理環(huán)境可以分成多個(gè)子區(qū)域，對(duì)應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)子區(qū)域地圖352中。子區(qū)域地圖的生成在于2011年6月14提交的共同受讓的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/159,501中描述，該申請(qǐng)?jiān)诖艘肫淙孔鳛閰⒖?。?duì)象特征信息312定義與一個(gè)或多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施、障礙物或預(yù)先放置的對(duì)象關(guān)聯(lián)的特征(例如，曲線、線等)。如以下進(jìn)一步描述的，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320可以把一個(gè)或多個(gè)預(yù)先放置的對(duì)象中的一些指定為對(duì)應(yīng)于具體地圖子區(qū)域的獨(dú)特地標(biāo)。預(yù)先放置的對(duì)象可以通過(guò)條形碼、RFID、特殊形狀或者可以由工業(yè)車輛的傳感器感測(cè)的任何其它獨(dú)特特征獨(dú)特地識(shí)別。一旦對(duì)象被識(shí)別，預(yù)先放置的對(duì)象數(shù)據(jù)342就可以被訪問(wèn)，以通知移動(dòng)計(jì)算機(jī)104關(guān)于該預(yù)先放置的對(duì)象的細(xì)節(jié)，即，對(duì)象的姿態(tài)。如果用于所識(shí)別出的對(duì)象的對(duì)象數(shù)據(jù)沒(méi)有作為數(shù)據(jù)342本地存儲(chǔ)，則移動(dòng)計(jì)算機(jī)可以從中央計(jì)算機(jī)106請(qǐng)求信息。中央計(jì)算機(jī)106維護(hù)包含關(guān)于所有預(yù)先放置對(duì)象的信息的所放置的對(duì)象數(shù)據(jù)346。預(yù)先放置的對(duì)象數(shù)據(jù)342 (即，預(yù)先放置的對(duì)象的姿態(tài))由移動(dòng)計(jì)算機(jī)104用于確定準(zhǔn)確的初始車輛姿態(tài)。
[0044]在預(yù)先放置的對(duì)象用于計(jì)算初始車輛姿態(tài)之后，車輛能夠自治地操作。在有些實(shí)施例中，地圖數(shù)據(jù)310指示如在地標(biāo)信息314中定義的至少一個(gè)地標(biāo)的位置。地標(biāo)信息314識(shí)別構(gòu)成所述至少一個(gè)地標(biāo)中每一個(gè)的多個(gè)特征以及其它數(shù)據(jù)，諸如地標(biāo)類型、位置、測(cè)量數(shù)據(jù)等。所述至少一個(gè)地標(biāo)中有一些在工業(yè)車輛的附近。例如，這些附近的地標(biāo)和工業(yè)車輛可以共同位于物理環(huán)境的某個(gè)子區(qū)域中。通過(guò)比較與附近地標(biāo)關(guān)聯(lián)的特征信息和與獨(dú)特地標(biāo)關(guān)聯(lián)的特征信息，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320確定準(zhǔn)確的車輛姿態(tài)。
[0045]在有些實(shí)施例中，姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)316包括由多個(gè)設(shè)備332發(fā)送的數(shù)據(jù)的聚集。這種數(shù)據(jù)指示一個(gè)或多個(gè)觀察到的特征。在一種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)發(fā)送與車輛相關(guān)的物理環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)和/或視頻數(shù)據(jù)。在另一種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)激光掃描儀(例如，三維激光掃描儀)分析物理環(huán)境中的對(duì)象并且捕捉與各種物理屬性，諸如尺寸與形狀，相關(guān)的數(shù)據(jù)。然后，捕捉到的數(shù)據(jù)可以與三維對(duì)象模型進(jìn)行比較。激光掃描儀創(chuàng)建主體表面上幾何樣本的點(diǎn)云。然后，這些點(diǎn)可以用于推斷主體的形狀(即，重構(gòu))。激光掃描儀具有錐形視場(chǎng)。照相機(jī)記錄與每個(gè)視場(chǎng)內(nèi)對(duì)象表面關(guān)聯(lián)的色彩信息，而激光掃描儀記錄關(guān)于這些對(duì)象表面的距離信息。
[0046]由激光掃描儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)指示到每個(gè)對(duì)象表面上每個(gè)點(diǎn)的距離?；谶@些距離，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320確定局部坐標(biāo)系統(tǒng)中每個(gè)點(diǎn)相對(duì)于每個(gè)激光掃描儀的三維位置。基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320把每個(gè)三維位置置換成與車輛相關(guān)。激光掃描儀從不同的角度執(zhí)行多次掃描，以便確定每個(gè)對(duì)象表面上的點(diǎn)。通過(guò)沿公共參考系統(tǒng)，諸如全球坐標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)準(zhǔn)距離，環(huán)境導(dǎo)航模塊320規(guī)一化由多次掃描產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。然后，這些軟件模塊合并對(duì)象特征，以創(chuàng)建部分視場(chǎng)內(nèi)對(duì)象的模型。
[0047]在有些實(shí)施例中，姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)318包括車輛位置和/或朝向的估計(jì)，本公開(kāi)內(nèi)容可以將其稱為車輛姿態(tài)預(yù)測(cè)。初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)344可以從預(yù)先放置的對(duì)象數(shù)據(jù)342獲得。一旦移動(dòng)計(jì)算機(jī)104使用了初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)344，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320就除傳感器測(cè)量值之外還利用先前的車輛姿態(tài)產(chǎn)生更新后的估計(jì)，以便指示運(yùn)動(dòng)量(例如，慣性測(cè)量單元(MU)或者里程表)。基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320還可以使用過(guò)程過(guò)濾器來(lái)估計(jì)即將來(lái)臨的車輛姿態(tài)預(yù)測(cè)與更新步驟的不確定性和/或噪聲。利用里程表數(shù)據(jù)，例如，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320計(jì)算工業(yè)車輛從先前的車輛位置開(kāi)始所行進(jìn)的距離，連同由里程表設(shè)備的噪聲模型給出的姿態(tài)的不確定性。在隨后參考物理環(huán)境的地圖并且比較其它傳感器數(shù)據(jù)(例如，激光范圍傳感器、照相機(jī))與地圖之后，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320確定當(dāng)前車輛位置的更準(zhǔn)確的估計(jì)并且更新姿態(tài)不確定性。
[0048]根據(jù)有些實(shí)施例，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320包括利用獨(dú)特地標(biāo)定位工業(yè)車輛102的處理器可執(zhí)行指令。在有些實(shí)施例中，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320指定與物理環(huán)境的具體部分或子區(qū)域?qū)?yīng)的獨(dú)特地標(biāo)(例如，圖1的多個(gè)物品114或者多個(gè)標(biāo)志116中的一個(gè))?；诃h(huán)境的導(dǎo)航模塊320可以利用預(yù)先放置的對(duì)象(例如，所放置的產(chǎn)品物品或者貨盤(pán))或者所放置的地標(biāo)(例如，標(biāo)志、諸如反光導(dǎo)航信號(hào)燈)估計(jì)初始車輛姿態(tài)。利用對(duì)象特征信息312，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320更新地圖數(shù)據(jù)310，以包括預(yù)先放置的對(duì)象或者構(gòu)成預(yù)先放置對(duì)象缺乏的空槽。[0049]圖4是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、用于為工業(yè)車輛提供準(zhǔn)確定位的系統(tǒng)400的功能性框圖。系統(tǒng)400包括耦合到工業(yè)車輛，諸如叉車，的移動(dòng)計(jì)算機(jī)104，以及傳感器陣列108。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104內(nèi)的各種軟件模塊總體上構(gòu)成基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊(例如，圖3的基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320)。
[0050]移動(dòng)計(jì)算機(jī)104包括用于執(zhí)行導(dǎo)航功能的各種軟件模塊(即，組件)，諸如定位模塊402、映射模塊404、校正模塊408以及車輛控制器410。移動(dòng)計(jì)算機(jī)104為工業(yè)車輛提供準(zhǔn)確的定位并且利用當(dāng)前的姿態(tài)測(cè)量更新地圖數(shù)據(jù)406。定位模塊402還包括各種組件，諸如過(guò)濾器414和特征提取模塊416。地圖模塊404包括各種數(shù)據(jù)，諸如車輛姿態(tài)418和動(dòng)態(tài)特征422。地圖模塊404還包括各種組件，諸如特征選擇模塊420。
[0051]在有些實(shí)施例中，定位模塊402處理來(lái)自校正模塊的校正后的傳感器數(shù)據(jù)并且修改其中觀察到的姿態(tài)測(cè)量值。在比較這些姿態(tài)測(cè)量值與姿態(tài)預(yù)測(cè)之后，過(guò)濾器414更新姿態(tài)預(yù)測(cè)，以解決不正確的估計(jì)和/或觀察不確定性。過(guò)濾器414確定車輛姿態(tài)418并且把該姿態(tài)傳送到映射模塊404。由過(guò)濾器414建模的車輛姿態(tài)418包括指示車輛位置和/或朝向的數(shù)據(jù)(例如，坐標(biāo))。定位模塊402把與車輛姿態(tài)418關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳送到映射模塊404，同時(shí)還把這種數(shù)據(jù)傳送到車輛控制器410。基于車輛位置與朝向，車輛控制器410把工業(yè)車輛導(dǎo)航到目的地。
[0052]除了用于計(jì)算車輛姿態(tài)418的過(guò)濾器414，定位模塊402還包括用于從校正后的傳感器數(shù)據(jù)提取已知標(biāo)準(zhǔn)特征的特征提取模塊416。特征選擇模塊420比較車輛姿態(tài)418與地圖數(shù)據(jù)，以便選擇車輛附近的子區(qū)域地圖(圖3的子區(qū)域地圖352)。特征選擇模塊還從可用的動(dòng)態(tài)特征422和靜態(tài)特征424選擇，以便通過(guò)從特征集422/424消除可能不可見(jiàn)的特征而為定位模塊402提供減少數(shù)量的要檢查的特征。特征選擇模塊420管理動(dòng)態(tài)特征422向地圖數(shù)據(jù)406的添加與修改。特征選擇模塊420可以更新地圖數(shù)據(jù)406，以便指示某些特征最近占用或清除的區(qū)域，諸如已知的放置的(預(yù)先放置的)和拾起的對(duì)象。
[0053]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，系統(tǒng)400可以采用幾個(gè)計(jì)算設(shè)備來(lái)執(zhí)行基于環(huán)境的導(dǎo)航。計(jì)算設(shè)備104中的任何軟件模塊都可以部署在不同的或者多個(gè)物理硬件組件上，諸如其它的計(jì)算設(shè)備。例如，映射模塊404可以經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(例如，圖4的網(wǎng)絡(luò)302)在服務(wù)器計(jì)算機(jī)(例如，圖1的中央計(jì)算機(jī)106)上執(zhí)行，以便為了利用當(dāng)前的車輛位置與朝向共享和更新地圖數(shù)據(jù)406而與多個(gè)移動(dòng)計(jì)算設(shè)備連接。
[0054]在有些實(shí)施例中，校正模塊408處理來(lái)自異類數(shù)據(jù)源，諸如傳感器陣列108，的傳感器輸入消息，其中異類數(shù)據(jù)源對(duì)車輛姿態(tài)具有不同的采樣/發(fā)布率以及不同的(內(nèi)部)系統(tǒng)延遲。校正模塊408從這些消息中的傳感器數(shù)據(jù)提取觀察到的姿態(tài)測(cè)量值。校正模塊408分別檢查每個(gè)消息，以便保存每個(gè)觀察的一致性。這種檢查可以代替融合傳感器數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行，以避免任何航位推測(cè)錯(cuò)誤(dead reckoning error)。應(yīng)當(dāng)注意,利用不同的采樣周期和不同的系統(tǒng)延遲，采集傳感器數(shù)據(jù)的次序與傳感器輸入消息最終變得讓計(jì)算設(shè)備104可用的次序不同。
[0055]圖5是根據(jù)本發(fā)明一種或多種實(shí)施例、用于包括預(yù)先放置的對(duì)象和獨(dú)特地標(biāo)的物理環(huán)境的地圖500的示意性說(shuō)明。地圖500分成子區(qū)域502、子區(qū)域504、子區(qū)域506和子區(qū)域508，其中每個(gè)子區(qū)域呈現(xiàn)出不同的啟動(dòng)問(wèn)題，這些問(wèn)題如以下進(jìn)一步描述的來(lái)解決。地圖500繪出了位于子區(qū)域502/504和508中的三輛工業(yè)車輛530/531/532(例如，圖1的工業(yè)車輛102)。在啟動(dòng)時(shí)，工業(yè)車輛530/531/532沒(méi)有關(guān)于其姿態(tài)或者車輛當(dāng)前位于哪個(gè)子區(qū)域中的信息。耦合到工業(yè)車輛102的傳感器(例如，激光掃描儀)處理范圍518中的測(cè)量數(shù)據(jù)。環(huán)境(例如，圖1的物理環(huán)境100)還包括諸如墻壁516、貨架保護(hù)器510、貨架腿512的固定地標(biāo)以及放置的獨(dú)特導(dǎo)航標(biāo)志514。環(huán)境還包括多個(gè)預(yù)先放置的對(duì)象520和521，對(duì)于這些對(duì)象，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊(例如，圖3的基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320)可以從地圖管理器(例如，圖3的地圖管理器340)獲得位置數(shù)據(jù)。
[0056]在一種實(shí)施例中，在啟動(dòng)期間，工業(yè)車輛532評(píng)估范圍518內(nèi)的特征；車輛532感測(cè)獨(dú)特的導(dǎo)航地標(biāo)514。地標(biāo)514是導(dǎo)航信號(hào)燈(例如，圖1的導(dǎo)航信號(hào)燈116)而且可以包括各種類型的幾何標(biāo)志。在有些實(shí)施例中，標(biāo)志514是具有反光部分(例如,反光表面)的導(dǎo)航信號(hào)燈，這可以利用激光掃描儀(例如，圖2的激光掃描儀204)來(lái)識(shí)別。代替反光部分，標(biāo)志514可以包括利用圖像處理提取的兩維條形碼。標(biāo)志514可以構(gòu)成與任何其它標(biāo)志不同的獨(dú)特特征組合。在有些實(shí)施例中，反射器是人造的導(dǎo)航信號(hào)燈，作為獨(dú)特地標(biāo)用于關(guān)于總覽圖執(zhí)行啟動(dòng)定位。在激光掃描期間當(dāng)激光束接觸到具有高于某個(gè)閾值的反射率的對(duì)象時(shí)，激光掃描儀返回與反射器關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度信息。由此，如果標(biāo)志512是反射器,則標(biāo)志514可以很容易地從激光掃描識(shí)別。關(guān)于檢測(cè)獨(dú)特標(biāo)志，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊(例如，圖3的基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320)參考標(biāo)志數(shù)據(jù)(例如，圖3的標(biāo)志數(shù)據(jù)348)找出導(dǎo)航地標(biāo)的位置。然后，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊將使用用于地標(biāo)的姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)(例如，圖3的姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)316)確定用于工業(yè)車輛的初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)(例如，圖3的初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)344)。利用該初始姿態(tài)，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊選擇當(dāng)前的子區(qū)域作為區(qū)域508并且獲得這個(gè)區(qū)域的子區(qū)域地圖(例如，圖3的子區(qū)域地圖352)。然后，環(huán)境導(dǎo)航模塊將利用來(lái)自子區(qū)域的可觀察特征，諸如墻壁516和貨架保護(hù)器510，優(yōu)化位置。優(yōu)化后的位置將用作新的姿態(tài)并且工業(yè)車輛將處于可靠導(dǎo)航并完成任務(wù)的位置。
[0057]在另一種實(shí)施例中，當(dāng)在掃描范圍519中執(zhí)行環(huán)境的啟動(dòng)掃描時(shí)，工業(yè)車輛530檢測(cè)多個(gè)預(yù)先放置的對(duì)象520和521。預(yù)先放置的對(duì)象通過(guò)匹配掃描數(shù)據(jù)與所放置對(duì)象的數(shù)據(jù)(例如，圖3的所放置對(duì)象的數(shù)據(jù)344)來(lái)識(shí)別。通過(guò)對(duì)照作為總覽圖(例如，圖3的總覽圖350)—部分提供的塊堆積對(duì)象排數(shù)據(jù)的模型評(píng)估所感測(cè)到的特征的相對(duì)位置，工業(yè)車輛530確定它處于一排產(chǎn)品當(dāng)中。工業(yè)車輛可以處于多排塊堆積產(chǎn)品中的任意一排當(dāng)中并且沒(méi)有足夠的初始數(shù)據(jù)來(lái)確定精確的位置。通過(guò)訪問(wèn)總覽圖，工業(yè)車輛識(shí)別出塊堆積產(chǎn)品行是在地圖500的子區(qū)域502中。然后，工業(yè)車輛訪問(wèn)該子區(qū)域地圖502。利用關(guān)于匹配從激光掃描儀接收到的特征信息的預(yù)先放置的產(chǎn)品的信息，工業(yè)車輛選擇候選的一排塊堆積產(chǎn)品。這種候選可能是不準(zhǔn)確的但是提供了工業(yè)車輛可以從其導(dǎo)航到可以對(duì)位置進(jìn)行優(yōu)化的位置。工業(yè)車輛估計(jì)初始姿態(tài)(例如，圖3的初始姿態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)344)。然后，工業(yè)車輛觸發(fā)與塊堆積區(qū)域關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)任務(wù)(例如，圖3的任務(wù)330)，以驅(qū)動(dòng)車輛來(lái)掃描產(chǎn)品521。預(yù)先放置的對(duì)象521可以通過(guò)條形碼、RFID、特殊形狀或者可以由工業(yè)車輛的傳感器感測(cè)的任何其它獨(dú)特特征獨(dú)特來(lái)識(shí)別。工業(yè)車輛利用條形碼掃描器識(shí)別預(yù)先定位的產(chǎn)品521。作為替代，工業(yè)車輛可以掃描RFID，利用圖像匹配產(chǎn)品，從圖像讀取產(chǎn)品上的標(biāo)簽，或者使用本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的其它識(shí)別裝置。工業(yè)車輛530從所放置對(duì)象的數(shù)據(jù)(例如，圖3的所放置對(duì)象的數(shù)據(jù)346)訪問(wèn)產(chǎn)品521的位置。作為替代，工業(yè)車輛可以從諸如倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的外部系統(tǒng)請(qǐng)求預(yù)先放置的對(duì)象521的位置。一旦工業(yè)車輛具有來(lái)自預(yù)先放置的對(duì)象521的位置，新的啟動(dòng)姿態(tài)估計(jì)就利用該對(duì)象位置來(lái)開(kāi)發(fā)。
[0058]在另一種實(shí)施例中，通過(guò)匹配到在掃描范圍521中可見(jiàn)的預(yù)先放置的產(chǎn)品520和貨架腿512，通過(guò)匹配所掃描的特征與總覽圖數(shù)據(jù)(圖3的總覽圖數(shù)據(jù)350)中提供的通道模型，工業(yè)車輛531識(shí)別出它處于貨架通道中。工業(yè)車輛531不能從初始掃描確定獨(dú)特的位置，但是可以開(kāi)發(fā)出足以可靠地導(dǎo)航到一個(gè)特殊的預(yù)先放置對(duì)象520或者沿著貨架排到其一端或另一端的初始姿態(tài)估計(jì)。工業(yè)車輛531觸發(fā)開(kāi)到選定位置的啟動(dòng)任務(wù)。如果選定的位置是掃描預(yù)先放置的對(duì)象的位置，則該對(duì)象的位置用于提供優(yōu)化的啟動(dòng)位置，如上所述。作為替代，如果貨架通道的末端是選定的位置，則工業(yè)車輛能夠感測(cè)到獨(dú)特導(dǎo)航標(biāo)志可以位于其上的貨架保護(hù)器510并且利用該獨(dú)特導(dǎo)航標(biāo)志優(yōu)化啟動(dòng)位置，如上所述。
[0059]圖6是根據(jù)一種或多種實(shí)施例、關(guān)于總覽圖在啟動(dòng)時(shí)定位工業(yè)車輛的方法600的流程圖。在有些實(shí)施例中，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊(例如，圖3的基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320)執(zhí)行方法600的每一個(gè)步驟。在其它實(shí)施例中，有些步驟被忽略或跳過(guò)?；诃h(huán)境的導(dǎo)航模塊存儲(chǔ)在操作耦合到工業(yè)車輛(例如，圖1的工業(yè)車輛102)的移動(dòng)計(jì)算機(jī)(例如，圖1的移動(dòng)計(jì)算機(jī)104)中。中央計(jì)算機(jī)(例如，圖1的中央計(jì)算機(jī)106)包括用于與該工業(yè)車輛及一個(gè)或多個(gè)第二工業(yè)車輛通信的管理器(例如，圖3的管理器328)。當(dāng)執(zhí)行任務(wù)(例如，圖3的任務(wù)330)時(shí)，任務(wù)管理器傳送用于執(zhí)行任務(wù)的指令。例如，任務(wù)管理器可以指示基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊沿著特定的路徑導(dǎo)航工業(yè)車輛。方法600在步驟602開(kāi)始并且前進(jìn)到步驟604。
[0060]在步驟604，方法600初始化導(dǎo)航所需的傳感器。在步驟606，基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊(例如，圖3的基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊320)從附連的傳感器獲得啟動(dòng)掃描數(shù)據(jù)。啟動(dòng)掃描可以重復(fù)，以便執(zhí)行多次掃描來(lái)創(chuàng)建啟動(dòng)掃描數(shù)據(jù)。在步驟608，方法600評(píng)估在啟動(dòng)掃描中獲得的信息，以便提取范圍內(nèi)對(duì)象的特征并且從這些特征識(shí)別地標(biāo)類型，包括提取反光信號(hào)燈、預(yù)先放置的對(duì)象以及其它導(dǎo)航參考物。在步驟610，方法600檢查總覽圖數(shù)據(jù)(例如，圖3的總覽圖數(shù)據(jù)350)，以便關(guān)聯(lián)提取出的對(duì)象與多個(gè)目標(biāo)啟動(dòng)定位候選。在步驟612，方法600評(píng)估啟動(dòng)場(chǎng)景。如果已經(jīng)識(shí)別出反光條形碼或者其它獨(dú)特標(biāo)志(地標(biāo))，則方法600前進(jìn)到步驟622 ;否則，方法600前進(jìn)到步驟614。
[0061]在步驟614，基于從啟動(dòng)掃描確定的場(chǎng)景以及總覽圖，方法600創(chuàng)建初始位置估計(jì)，這是多個(gè)可能位置中的一個(gè)。在步驟616，方法600觸發(fā)與識(shí)別出的場(chǎng)景關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)任務(wù)，這將把工業(yè)車輛導(dǎo)航到可以找到優(yōu)化的導(dǎo)航位置估計(jì)的位置。啟動(dòng)任務(wù)把車輛開(kāi)到指定的位置并且獲得新的地標(biāo)數(shù)據(jù)。在步驟618，方法600確定優(yōu)化后的導(dǎo)航位置要從預(yù)先放置的對(duì)象還是獨(dú)特標(biāo)志獲得。如果要使用預(yù)先放置的對(duì)象標(biāo)識(shí)符，則方法600前進(jìn)到步驟620。如果要使用獨(dú)特標(biāo)志，則方法600前進(jìn)到步驟622。在步驟620，方法600獲得關(guān)于預(yù)先放置的對(duì)象的信息，尤其是其在總覽圖上的位置。在步驟622，方法600獲得關(guān)于獨(dú)特標(biāo)志布置的信息，包括在總覽圖上的位置。
[0062]在步驟624，通過(guò)計(jì)算相對(duì)于檢索出的地標(biāo)姿態(tài)的車輛位置，方法600確定新的初始位置。在步驟626，方法600識(shí)別出工業(yè)車輛位于其中的子區(qū)域地圖。在步驟628，通過(guò)評(píng)估可以從子區(qū)域地圖獲得的其它特征并且把它們與從車輛傳感器獲得的信息匹配，方法600校正初始位置。在步驟630，方法600根據(jù)一個(gè)或多個(gè)指定的任務(wù)導(dǎo)航工業(yè)車輛。在步驟632，方法600結(jié)束。
[0063]以上結(jié)合其各自的功能描述了各種元件、設(shè)備和模塊。如在此所描述的，這些元件、設(shè)備和模塊被認(rèn)為是用于執(zhí)行其各自功能的手段。
[0064]雖然以上所述針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不背離其基本范圍的情況下，可以設(shè)想本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例，而且其范圍是由以下權(quán)利要求確定的。
【權(quán)利要求】
1.一種使用預(yù)先放置的對(duì)象作為地標(biāo)來(lái)操作工業(yè)車輛的方法，該方法包括: 從傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景，其中該啟動(dòng)場(chǎng)景包括獨(dú)特標(biāo)志啟動(dòng)或者預(yù)先放置對(duì)象啟動(dòng)； 響應(yīng)于識(shí)別出的啟動(dòng)場(chǎng)景，在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或者預(yù)先放置的對(duì)象，其中預(yù)先放置的對(duì)象或者獨(dú)特標(biāo)志與物理環(huán)境的子區(qū)域?qū)?yīng)； 響應(yīng)于預(yù)先放置的對(duì)象或獨(dú)特標(biāo)志的身份，確定工業(yè)車輛姿態(tài)；以及 基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)，操作工業(yè)車輛。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中識(shí)別獨(dú)特標(biāo)志或者預(yù)先放置的對(duì)象包括訪問(wèn)包含對(duì)象信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中對(duì)象信息包括對(duì)象身份與對(duì)象姿態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法還包括: 創(chuàng)建初始位置估計(jì)； 把工業(yè)車輛開(kāi)到新的獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象； 使用新的獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象優(yōu)化初始位置估計(jì)；以及 使用優(yōu)化后的初始 位置估計(jì)校正工業(yè)車輛姿態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獨(dú)特標(biāo)志包括可以使用位于工業(yè)車輛上的傳感器讀取的獨(dú)特標(biāo)識(shí)符。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中獨(dú)特標(biāo)識(shí)符是條形碼、RFID標(biāo)簽、車輛在其中操作的環(huán)境的獨(dú)特結(jié)構(gòu)性特征或者獨(dú)特定位的反射器中至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別配置為生成獨(dú)特光源簽名的光源元件的布置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別配置為生成獨(dú)特磁場(chǎng)簽名的電、磁或電磁元件的布置。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別獨(dú)特的涂漆或未涂漆地板標(biāo)志。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別攜帶獨(dú)特簽名的RF或其它可測(cè)量波信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該方法還包括: 識(shí)別攜帶各自獨(dú)特簽名的多個(gè)RF或其它可測(cè)量波信號(hào)；以及 分析所述多個(gè)RF或其它可測(cè)量波信號(hào)，以使用工業(yè)車輛上的傳感器電子產(chǎn)品通過(guò)三角測(cè)量確定車輛姿態(tài)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括: 通過(guò)掃描、拾起或者以別的方式接合貨盤(pán)或產(chǎn)品負(fù)荷識(shí)別貨盤(pán)或產(chǎn)品負(fù)荷；以及根據(jù)從倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出的識(shí)別出的貨盤(pán)或產(chǎn)品負(fù)荷的已知位置，使用識(shí)別出的貨盤(pán)或產(chǎn)品負(fù)荷確定車輛姿態(tài)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別物理環(huán)境中放置的獨(dú)特條形碼。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別物理環(huán)境中放置的獨(dú)特RFID標(biāo)簽。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別物理環(huán)境的獨(dú)特結(jié)構(gòu)性特征。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在物理環(huán)境中定位獨(dú)特標(biāo)志或預(yù)先放置的對(duì)象的步驟包括識(shí)別物理環(huán)境中獨(dú)特放置的反射器。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)操作工業(yè)車輛的步驟包括由駐留在工業(yè)車輛上的司機(jī)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)手動(dòng)操作；以及 所述手動(dòng)操作選自車輛導(dǎo)航操作、車輛定位操作、車輛轉(zhuǎn)向操作、車輛速度控制操作、負(fù)荷接合操作、抬升操作，或者其組合。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)操作工業(yè)車輛的步驟包括借助遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或駐留在工業(yè)車輛上的計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)化操作；以及 所述自動(dòng)化操作選自車輛導(dǎo)航操作、車輛定位操作、車輛轉(zhuǎn)向操作、車輛速度控制操作、負(fù)荷接合操作、抬升操作、車輛狀態(tài)報(bào)警顯示，或者其組合。
19.一種耦合到工業(yè)車輛的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包括基于環(huán)境的導(dǎo)航模塊，用于從傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別啟動(dòng)場(chǎng)景并且基于所確定的工業(yè)車輛姿態(tài)啟用車輛的操作，其中計(jì)算機(jī)根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法確定工業(yè)車輛姿態(tài)。
20.一種包括一個(gè)或多個(gè)處理器可執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)指令被至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得該至少一個(gè)處理器執(zhí)行權(quán)利要求1所述的方法。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103946758SQ201280041527
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月26日
【發(fā)明者】L·王, A·E·格萊姆, C·W·古德, L·B·沃爾茨 申請(qǐng)人:克朗設(shè)備有限公司