CN106054878A - 基于二维码定位的惯性引导车的导航方法及惯性引导车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法以及基于该导航方法的惯性引导车，通过在场地上设置二维码标签，并能在自动引导车运行过程中对其轨迹实现实时在线校准，避免了脱轨的可能，通过反馈调整目标点处抓取机械手的位置实现更加准确的抓取惯性引导车上的物品。

Description

基于二维码定位的惯性引导车的导航方法及惯性引导车

技术领域

本发明属于自动车辆导航技术，主要涉及一种基于二维码定位的惯性引导车的导航方法及惯性引导车。

背景技术

随着工业自动化技术的发展，自动引导车（AGV）被广泛的采用，自动导引车能够按照指令的路线自动运行，不需要人为干涉，因此能够有效提高工业自动化，提高运输效率。

现有的自动引导车导航方法主要是磁条引导、激光引导等方法，但是这些方法都有自身的局限性，近年来，随着科技的发展，也出现了一些新的定位导航技术，如中国专利号CN201410296320.6所公布的基于二维码定位的自动引导车导航方法，该视觉导引方法能够有效的提高自动引导车的路径设计的柔性，但是其需要等间距的安放大量二维码标签，且自动引导车在长时间运行后会产生累积误差，这部分误差如果不加以修正会影响后续机械手抓取自动引导车上的物品甚至脱轨。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，更加快捷高效的为自动引导车导航，并且在自动引导车运行过程中对其轨迹实现实时在线校准。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，包括以下步骤：

步骤A），为惯性引导车的应用场所的地面设定一个地面坐标系，在应用场所的地面上设置多张二维码标签，使二维码标签成网格状，每张二维码标签上均印制有储存该标签位置坐标信息及与相邻二维码标签之间的距离信息；其中，所述的二维码标签为等距规则设置，或者所述的二维码标签也可以采用不等距无规则设置。

步骤B），在惯性引导车的应用场所设置有终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用工业摄像机采集含有二维码标签的图像；

步骤C），在采集到的图像中，二维码标签中心与所采集的图像中心的两个差值分别是偏心量和偏差量，偏心量是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角；

步骤D），惯性引导车上的陀螺仪实时的反馈出惯性引导车的运动状态，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码标签的二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息；

步骤E），当惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将步骤C）中得到的偏心量和偏差量通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。或者，所述的惯性引导车根据步骤C）中得到的偏心量和偏差量对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。

本发明还提供了一种基于二维码定位导航方法的惯性引导车，包括惯性引导车车体1，车体1上安装有微型工控机，微型工控机通过运动控制模块控制电机驱动车体1运动，车体1上还安装有无线发射接收器、摄像头2以及陀螺仪，

还包括一地面坐标系，所述地面坐标系为惯性引导车的应用场所，应用场所的地面上设置多张二维码标签，使二维码标签成网格状，每张二维码标签上均印制有储存该标签位置坐标信息及与相邻二维码标签之间的距离信息；其中，所述的二维码标签为等距规则设置，或者所述的二维码标签也可以采用不等距无规则设置。

还包括一设置在惯性引导车的应用场所的终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用摄像机2采集含有二维码标签的图像5；

所述的惯性引导车上的陀螺仪实时的反馈出惯性引导车的运动状态，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码标签的二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息；

所述的惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将得到的偏心量和偏差量通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品；或者，所述的惯性引导车根据偏心量和偏差量对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。其中，所述的偏心量和偏差量为在采集到的图像中，二维码标签中心与所采集的图像中心的两个差值，偏心量是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角。

本发明的有益效果是：

本发明的一种基于二维码定位的惯性引导车及导航方法，通过在场地上设置二维码标签，并能在自动引导车运行过程中对其轨迹实现实时在线校准，避免了脱轨的可能，通过反馈调整目标点处抓取机械手的位置实现更加准确的抓取惯性引导车上的物品。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1是本发明的电路示意图；

图2是本发明的导航方法原理图；

图3是发明实现在线轨迹校准的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

结合图1、图2、图3对本发明说明如下：

一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，包括以下步骤：

步骤A），为惯性引导车的应用场所的地面4设定一个地面坐标系，在应用场所的地面4上设置多张二维码标签3，使二维码标签3成网格状，每张二维码标签3上均印制有储存二维码标签3位置坐标信息及与相邻二维码标签3之间的距离信息；其中，所述的二维码标签3为等距规则设置，或者所述的二维码标签也可以采用不等距无规则设置，本实施例采用的是不等距无规则设置。

步骤B），在惯性引导车的车体1的应用场所设置有终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用工业摄像机2采集含有二维码标签3的图像；

步骤C），在采集到的图像5中，二维码标签3中心O₂与所采集的图像5中心O₁的两个差值分别是偏心量X和偏差量Y，偏心量X是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量Y是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角β是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角；

步骤D），惯性引导车上的陀螺仪通过和速度及里程计数据融合实时的反馈出惯性引导车的运动状态，此运动状态包含偏航角信息，根据此偏航角信息通过运动控制模块，对惯性导引车实时纠偏，防止出现脱轨的可能，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息；

步骤E），当惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将步骤C）中得到的偏心量X和偏差量Y通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。或者，所述的惯性引导车根据步骤C）中得到的偏心量X和偏差量Y对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品，将步骤C）中得到的偏航角β与步骤D）中得到的陀螺仪和速度及里程计的偏航角信息进行数据融合，生成一个可信度更高的偏航角，将此偏航角通过运动控制模块，用于惯性导引车的下一步纠偏控制，进一步防止惯性导引车脱轨。

本发明还提供了一种基于二维码定位导航方法的惯性引导车，包括惯性引导车车体1，车体1上安装有微型工控机，微型工控机通过运动控制模块控制电机驱动车体1运动，车体1上还安装有无线发射接收器、摄像头2以及陀螺仪，

还包括一地面坐标系，所述地面坐标系为惯性引导车的应用场所，应用场所的地面4上设置多张二维码标签3，使二维码标签3成网格状，每张二维码标签3上均印制有储存该标签3位置坐标信息及与相邻二维码标签3之间的距离信息；其中，所述的二维码标签3为等距规则设置，或者所述的二维码标签也可以采用不等距无规则设置。本实施例采用不等距无规则设置。

还包括一设置在惯性引导车的应用场所的终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用摄像机2采集含有二维码标签的图像5；

惯性引导车上的陀螺仪通过速度及里程计实时的反馈出惯性引导车的运动状态，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息；

惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将得到的偏心量X和偏差量Y通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品；或者，所述的惯性引导车根据偏心量X和偏差量Y对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。其中，所述的偏心量X和偏差量Y为在采集到的图像5中，二维码标签3中心O₂与所采集的图像5中心O₁的两个差值，偏心量X是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量Y是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角β是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤A），为惯性引导车的应用场所的地面设定一个地面坐标系，在应用场所的地面上设置多张二维码标签，使二维码标签成网格状，每张二维码标签上均印制有储存该标签位置坐标信息及与相邻二维码标签之间的距离信息； 步骤B），在惯性引导车的应用场所设置有终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用工业摄像机采集含有二维码标签的图像； 步骤C），在采集到的图像中，二维码标签中心与所采集的图像中心的两个差值分别是偏心量和偏差量，偏心量是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角； 步骤D），惯性引导车上的陀螺仪实时的反馈出惯性引导车的运动状态，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码标签的二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息； 步骤E），当惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将步骤C）中得到的偏心量和偏差量通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，其特征在于，所述步骤A）中，所述的二维码标签为等距规则设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，其特征在于，所述步骤A）中，所述的二维码标签为不等距无规则设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维码定位的惯性引导车导航方法，其特征在于，所述步骤E）中，所述的惯性引导车根据步骤C）中得到的偏心量和偏差量对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。

5.一种如权利要求所述的基于二维码定位导航方法的惯性引导车，其特征在于，包括惯性引导车车体（1），车体（1）上安装有微型工控机，微型工控机通过运动控制模块控制电机驱动车体（1）运动，车体（1）上还安装有无线发射接收器、摄像头（2）以及陀螺仪， 还包括一地面坐标系，所述地面坐标系为惯性引导车的应用场所，应用场所的地面（4）上设置多张二维码标签（3），使二维码标签（3）成网格状，每张（3）上均印制有储存该二维码标签（3）位置坐标信息及与相邻二维码标签（3）之间的距离信息； 还包括一设置在惯性引导车的应用场所的终端控制器，所述的终端控制器向惯性引导车发送目标点的坐标值，由惯性导引车自主规划路径，惯性引导车接收到指令后开始运动，并利用摄像机（2）采集含有二维码标签的图像（5）； 所述的惯性引导车上的陀螺仪实时的反馈出惯性引导车的运动状态，根据惯性引导车的运动状态及已经路径，规划惯性引导车的下一步动作，微型工控机读取到二维码标签的二维码时，微型工控机取出惯性引导车下一步动作需要的与前后左右四个二维码标签中的距离信息； 所述的惯性引导车扫描到目标点的二维码标签时，惯性引导车上的微型工控机控制惯性引导车停止运动，并将得到的偏心量和偏差量通过无线发射接收器反馈给终端控制器，终端控制器通过反馈的数据精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品；其中，所述的偏心量和偏差量为在采集到的图像中，二维码标签中心与所采集的图像中心的两个差值，偏心量是惯性引导车偏离惯性引导车轨道的距离，偏差量是惯性引导车距离目标工位的偏差，偏航角是惯性引导车的车体与惯性引导车轨道之间的夹角。

6.根据权利要求5所述的一种基于二维码定位的惯性引导车，其特征在于，所述的二维码标签为等距规则设置。

7.根据权利要求5所述的一种基于二维码定位的惯性引导车，其特征在于，所述的二维码标签为不等距无规则设置。

8.根据权利要求5所述的一种基于二维码定位的惯性引导车，其特征在于，所述的惯性引导车根据偏心量和偏差量对惯性引导车做出位置微调，使得终端控制器精确控制抓取目标点处惯性引导车上物品。