一種全向自動(dòng)叉車及3d立體視覺導(dǎo)航定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及叉車技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種全向自動(dòng)叉車及3D立體視覺導(dǎo)航定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人工成本的上升成為當(dāng)前企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展中遇到的最主要困難，在擁有先進(jìn)制造業(yè)的國(guó)家和地區(qū)，使用自動(dòng)叉車替代人工在倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行貨物裝卸及運(yùn)載以節(jié)約成本已經(jīng)成為當(dāng)今主流。在國(guó)內(nèi)，目前使用的叉車，大部分仍是由人工操作或使用磁軌導(dǎo)航以及RFID定位技術(shù)來進(jìn)行自主移動(dòng)運(yùn)送貨物，該方法雖然能夠滿足一定的需要，但是局限性較大，需要針對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行較大的改造，不具有通用性。同時(shí)，自動(dòng)叉車采用目前導(dǎo)航定位技術(shù)的探測(cè)范圍不廣，導(dǎo)航性能的穩(wěn)定性和精確性都不高，對(duì)障礙物不能較好的規(guī)避，無法探測(cè)的死角不能導(dǎo)航準(zhǔn)確性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種通用性好、穩(wěn)定性高、精確度高的全向自動(dòng)叉車及3D立體視覺導(dǎo)航定位方法。
[0004]本發(fā)明提供了一種全向自動(dòng)叉車3D立體視覺導(dǎo)航定位方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1，多臺(tái)雙目立體視覺攝像頭對(duì)自動(dòng)叉車的工作環(huán)境進(jìn)行360度掃描，獲取所述自動(dòng)叉車的工作環(huán)境的圖像信息，通過圖像處理裝置得到所述自動(dòng)叉車工作環(huán)境中各個(gè)像素點(diǎn)的3D坐標(biāo)信息；
[0006]步驟2，所述圖像處理裝置通過視覺SLAM算法，結(jié)合慣性測(cè)量裝置得到的所述自動(dòng)叉車的旋轉(zhuǎn)角度，生成所述自動(dòng)叉車工作環(huán)境的3D地圖；
[0007]步驟3，所述自動(dòng)叉車通過所述雙目立體視覺攝像頭獲取實(shí)時(shí)圖像，并根據(jù)所述3D地圖對(duì)所述自動(dòng)叉車目前所在的起始位置進(jìn)行定位；
[0008]步驟4，所述自動(dòng)叉車確定需要工作的目標(biāo)位置；
[0009]步驟5，所述自動(dòng)叉車根據(jù)目標(biāo)位置通過A*算法導(dǎo)航到目標(biāo)位置，若所述自動(dòng)叉車在工作過程中沒有遇到障礙物，執(zhí)行步驟6，否則，通過所述激光雷達(dá)和紅外傳感器掃描障礙物是否在安全區(qū)域內(nèi)，判斷是否可行，若可行則所述自動(dòng)叉車從側(cè)面繞過障礙物，若不可行則所述自動(dòng)叉車停止工作，發(fā)出警報(bào)信號(hào)直至障礙物被移除；
[0010]步驟6，所述自動(dòng)叉車行駛到目標(biāo)位置后，通過前置攝像頭掃描識(shí)別貨架上的二維碼；
[0011]步驟7，里程計(jì)和所述激光雷達(dá)探測(cè)所述自動(dòng)叉車是否正面朝向貨物并對(duì)準(zhǔn)貨物，若所述自動(dòng)叉車正面朝向貨物并對(duì)準(zhǔn)貨物，執(zhí)行步驟8，否則，所述前置攝像頭通過二維碼繼續(xù)校準(zhǔn)所述自動(dòng)叉車的方位直至所述自動(dòng)叉車正面朝向貨物并對(duì)準(zhǔn)貨物；
[0012]步驟8，所述自動(dòng)叉車插入貨架托盤，完成取貨或放貨。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述安全區(qū)域包括所述激光雷達(dá)與所述紅外傳感器的掃描區(qū)域和所述自動(dòng)叉車底部的半徑區(qū)域。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述激光雷達(dá)預(yù)警所述自動(dòng)叉車行駛道路中的障礙物，所述紅外傳感器預(yù)警所述自動(dòng)叉車車體周圍空間上的障礙物。
[0015]本發(fā)明還提供了一種全向自動(dòng)叉車，包括:
[0016]安裝有四個(gè)麥克納姆輪的運(yùn)動(dòng)車體，所述運(yùn)動(dòng)車體包括支撐結(jié)構(gòu)、安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)靠近地面的位置上的激光雷達(dá)和安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的電池、直流電機(jī)、控制裝置、中央處理器、圖像處理裝置、慣性測(cè)量裝置、里程計(jì)、無線裝置；
[0017]叉車升降裝置，所述叉車升降裝置包括升降結(jié)構(gòu)、安裝在所述叉車升降結(jié)構(gòu)的頂部托盤上的多臺(tái)雙目立體視覺攝像頭、安裝在所述升降結(jié)構(gòu)的底部的前置攝像頭和安裝在所述升降結(jié)構(gòu)頂部的前后左右四個(gè)方向上的四個(gè)紅外傳感器；
[0018]上位機(jī)，所述上位機(jī)下發(fā)指令到所述中央處理器；
[0019]充電箱，所述充電箱對(duì)支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的所述電池進(jìn)行充電；
[0020]所述上位機(jī)與所述中央處理器和所述充電箱通過所述無線裝置進(jìn)行通訊；
[0021]所述雙目立體視覺攝像頭進(jìn)行360度的全方位掃描，獲取所述運(yùn)動(dòng)車體工作環(huán)境的圖像信息，通過所述圖像處理裝置處理獲取的圖像信息，結(jié)合所述慣性測(cè)量裝置獲取所述運(yùn)動(dòng)車體工作的姿態(tài)信息，構(gòu)建出所述運(yùn)動(dòng)車體工作環(huán)境的3D地圖；
[0022]所述激光雷達(dá)掃描所述運(yùn)動(dòng)車體行駛道路中的障礙物，所述紅外傳感器掃描所述運(yùn)動(dòng)車體周圍空間上的障礙物，兩者配合對(duì)所述運(yùn)動(dòng)車體工作中的障礙物進(jìn)行預(yù)警，并向所述中央處理器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
[0023]所述前置攝像頭掃描貨架上的二維碼；
[0024]所述中央處理器獲取所述雙目立體視覺攝像頭、所述前置攝像頭、所述激光雷達(dá)和所述紅外傳感器的信息，結(jié)合構(gòu)建的3D地圖信息將目標(biāo)位置的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為指令信息，并下發(fā)指令信息給控制裝置；
[0025]所述控制裝置根據(jù)所述中央處理器下發(fā)的指令控制所述直流電機(jī)；
[0026]所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)四個(gè)麥克納姆輪進(jìn)而控制所述運(yùn)動(dòng)車體的工作；
[0027]所述里程計(jì)測(cè)量所述運(yùn)動(dòng)車體工作的行程信息。
[0028]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述雙目立體視覺攝像頭為5臺(tái)，分別置于所述叉車升降裝置頂部托盤的正上方和上下左右四個(gè)方向，形成一個(gè)金字塔的封閉空間。
[0029]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，四個(gè)所述紅外傳感器的掃描方向均為斜下方，形成一個(gè)金字塔的封閉空間。
[0030]優(yōu)選的，所述激光雷達(dá)的掃描范圍達(dá)180°，感應(yīng)距離達(dá)7m，反應(yīng)時(shí)間達(dá)60ms。
[0031]本發(fā)明的有益效果為:
[0032]1、利用多臺(tái)雙目立體攝像頭能夠快速獲取更大范圍的深度圖像進(jìn)而構(gòu)建工作環(huán)境的3D地圖，結(jié)合里程計(jì)和激光雷達(dá)以及前置攝像頭，能有效、精確的實(shí)現(xiàn)起始位置、目標(biāo)位置的定位，路徑的靈活規(guī)劃，貨物的精確取放。
[0033]2、自動(dòng)叉車在麥克納姆輪的作用下，能實(shí)現(xiàn)平面上三自由度的全方位移動(dòng)，具有零轉(zhuǎn)彎半徑、橫向平移的能力，可以在狹窄空間內(nèi)或惡劣環(huán)境中自由穿行，能夠在狹小空間內(nèi)進(jìn)行自由平滑的全向移動(dòng)，使叉車以期望的速度和方向靈活自如地移動(dòng)。特別在倉(cāng)庫(kù)貨架的取放過程中，利用此平臺(tái)可以完全無需轉(zhuǎn)向就能夠在同一貨架上取放貨物。
[0034]3、通過激光雷達(dá)能預(yù)警在自動(dòng)叉車行駛道路上的任何障礙物，通過紅外傳感器能預(yù)警自動(dòng)叉車車體周圍空間的障礙物，兩者同時(shí)配合以保證自動(dòng)叉車在工作過程中能及時(shí)有效的規(guī)避工作環(huán)境中的任何障礙物。
[0035]4、自動(dòng)叉車電量低時(shí)，上位機(jī)與充電箱通過無線裝置進(jìn)行通訊，完成自動(dòng)叉車的自動(dòng)充電。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明的一種全向自動(dòng)叉車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2為本發(fā)明的一種全向自動(dòng)叉車3D立體視覺導(dǎo)航定位方法流程圖。
[0038]圖中，1、支撐結(jié)構(gòu)；2、升降結(jié)構(gòu)；3、激光雷達(dá)；4、雙目攝像頭；5、前置攝像頭；6、紅外傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0040]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種全向自動(dòng)叉車，該自動(dòng)叉車包括:
[0041]底盤上安裝有四個(gè)麥克納姆輪的運(yùn)動(dòng)車體，包括支撐結(jié)構(gòu)1、安裝在支撐結(jié)構(gòu)I靠近地面的位置上的激光雷達(dá)3和安裝在支撐結(jié)構(gòu)I內(nèi)的電池、直流電機(jī)、控制裝置、中央處理器、圖像處理裝置、慣性測(cè)量裝置、里程計(jì)、無線裝置；
[0042]叉車升降裝置，包括升降結(jié)構(gòu)2、安裝在叉車升降結(jié)構(gòu)2的頂部托盤上的五臺(tái)雙目立體視覺攝像頭4、安裝在升降結(jié)構(gòu)2的底部的前置攝像頭5和安裝在升降結(jié)構(gòu)2頂部的前后左右四個(gè)方向上的四個(gè)紅外傳感器6，五臺(tái)雙目立體視覺攝像頭4分別置于所述叉車升降裝置頂部托盤的正上方和上下左右四個(gè)方向，形成一個(gè)金字塔的封閉空間，四個(gè)紅外傳感器6的掃描方向均為斜下方，形成一個(gè)金字塔的封閉空間；
[0043]上位機(jī)，上位機(jī)下發(fā)指令到中央處理器；
[0044]充電箱，充電箱對(duì)支撐結(jié)構(gòu)I內(nèi)的電池進(jìn)行充電；
[0045]上位機(jī)與中央處理器和充電箱通過無線裝置進(jìn)行通訊；
[0046]五臺(tái)雙目立體視覺攝像頭4進(jìn)行360度的全方位掃描，獲取運(yùn)動(dòng)車體工作環(huán)境的圖像信息，通過圖像處理裝置處理獲取的圖像信息，結(jié)合慣性測(cè)量裝置獲取運(yùn)動(dòng)車體工作的姿態(tài)信息，構(gòu)