CN107589747A - 一种全驱智能引导移载装置 - Google Patents

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马翔宇
赵雨
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Abstract

本发明公开了一种全驱智能引导移载装置，包括智能引导移载***与移载装置本体，智能引导移载***安装在移载装置本体上，智能引导移载***能够对移载装置本体进行导航与定位；所述智能引导移载***包括人机交互子***、上位机子***、电源子***、感知子***及控制子***；人机交互子***与上位机子***连接，上位机子***分别与感知子***和控制子***连接，电源子***为整个装置提供电能。本发明设有智能引导移载***，智能引导移载***能够对移载装置本体进行导航与定位，实现本发明的全智能移载，且能够智能躲避障碍物，地形适应能力强。

Description

一种全驱智能引导移载装置
技术领域
本发明涉及一种全驱智能引导移载装置。
背景技术
现在的物流运输中，人力运输所占比重较大，需要大量的人力资源，为节约人力资源并提高效率，人们开始使用各种移载装置。但是，传统的移载装置运动轨迹单一，不够灵活，遇到障碍物不会躲避，无法灵活运用在复杂的轨迹与环境的运动调度中。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，转弯半径小，地形适应能力强，货物运输平稳且便于取货与上货的智能引导移载装置。
本发明采用的技术方案是：一种全驱智能引导移载装置，其特征是：包括智能引导移载***与移载装置本体，智能引导移载***安装在移载装置本体上，智能引导移载***能够为移载装置本体导航、定位；所述智能引导移载***包括人机交互子***、上位机子***、电源子***、感知子***及控制子***；人机交互子***与上位机子***连接，上位机子***分别与感知子***和控制子***连接，电源子***为整个装置提供电能。
上述的全驱智能引导移载装置中，上位机子***包括中央处理器、存储设备、输入单元及输出单元，所述的中央处理器分别与存储设备、输入单元及输出单元连接；中央处理器利用视觉SLAM方法，实现智能引导移载装置的视觉感知算法，并结合特定任务、环境信息以及智能引导装置当前位置信息，进行运动规划和导航算法；存储设备用于保存当前环境和地图信息。
上述的全驱智能引导移载装置中，所述输入设备采用的是双目相机，双目相机安装在移载装置本体上。
上述的全驱智能引导移载装置中，所述的视觉SLAM方法包括如下步骤:首先利用双目相机的两个摄像头之间的视差同时获得物体的图像与距离，并完成深度信息与彩色图像像素之间的配对；然后通过提取图像SIFT关键点，对图像进行特征点的提取，并利用快速最近邻算法进行匹配；然后再通过SVD方法求解匹配好的两组点间的运动估计问题获得相机位姿，再拓展卡尔曼滤波方法对视觉里程计给出的短时间内的轨迹地图进行优化，得到全局一致的轨迹和地图，然后根据相机位姿，将像素信息与深度信息转化为点云，然后进行拼接，得到一个由离散点组成的点云地图，在此基础上通过体素建立占据网格地图。
上述的全驱智能引导移载装置中，所述的移载装置本体包括驱动装置、车身框架与升降装置；驱动装置和升降装置安装在车身框架上，驱动装置与智能引导移载***连接；车身框架底部设有多个滚轮，滚轮通过减速器与对应的驱动装置连接；
所述的升降装置包括支撑上框架、升降架、支撑下框架及推杆电机；所述的升降架包括两组升降杆，每组升降杆包括两个支撑杆，两个支撑杆中部铰接形成一X形结构；两组升降杆平行设置在支撑上框架和支撑下框架的两侧，两组升降杆的四个端点分别通过横梁连接；所述的X形结构的左端分别与支撑上框架、支撑下框架铰接；右端置于支撑上框架和支撑下框架的滑槽内；所述的推杆电机一端与支撑下框架铰接，另一端与X形结构右端下部横梁铰接；推杆电机与智能引导移载***连接。
上述的全驱智能引导移载装置中，所述的X形结构的右端设有滚轮，通过滚轮分别置于支撑上框架和支撑下框架的滑槽内。
上述的全驱智能引导移载装置中，控制子***包括微处理器、驱动器及内部传感器；微处理器通过驱动器与驱动装置连接，驱动装置通过内部传感器将信息反馈给微处理器；驱动装置通过减速器与车身框架底部的滚轮连接；驱动装置采用的是伺服电机。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：本发明设有智能引导移载***，智能引导移载***能够对移载装置本体进行导航与定位，实现本发明的全智能移载，且能够智能躲避障碍物，地形适应能力强；本发明车身框架底部的四个滚轮通过独立的伺服电机驱动，移动更灵活，极大缩小了转弯半径，可满足不同地形的需求；同时，车身自带的升降装置也极大方便了取货与上货，节约了人力劳动，增加了取货效率。
附图说明
图1是本发明的等轴测视图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明升降装置的结构图。
图4是本发明驱动装置***总体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示，本发明包括智能引导移载***与移载装置本体。如图1、2所示，所述的移载装置本体包括驱动装置3、车身框架5与升降装置；驱动装置的底板4通过螺栓安装在车身框架5上，升降装置焊接在在车身框架5上，驱动装置3与智能引导移载***连接。车身框架5的底部设有四个滚轮1，滚轮1通过减速器2与驱动装置3连接，驱动装置3采用的是伺服电机，每个滚轮1对应一个驱动装置3，即滚轮1的驱动装置是相互独立的。
如图3所示，所述的升降装置包括支撑上框架10、升降架、支撑下框架12及推杆电机6，滚动滑轮7，圆管横梁8，支撑杆9，销轴11，折弯支撑板13；所述的升降架包括两组升降杆，每组升降杆包括两个支撑杆9，两个支撑杆9中部通过销轴11铰接形成一X形结构。两组升降杆平行设置在支撑上框架10和支撑下框架12的两侧，两组升降杆的四个端点分别通过横梁8连接。所述的X形结构的左端分别与支撑上框架10、支撑下框架12铰接，右端分别设有滚轮7，分别置于支撑上框架10和支撑下框架12的滑槽内。所述的推杆电机6一端与支撑下框架20铰接，另一端与X形结构右端下部横梁9铰接。推杆电机6与智能引导移载***连接。
如图4所示，智能引导移载***安装在移载装置本体上，智能引导移载***能够对移载装置本体进行导航与定位；所述智能引导移载***包括人机交互子***、上位机子***、电源子***、感知子***及控制子***；人机交互子***与上位机子***连接，上位机子***分别与感知子***和控制子***连接，电源子***分别与感知子***和控制子***连接。操作者通过人机交互子***将命令完整、高效、快速的传递给移载装置，同时又能接收到移载装置的状态，情况信息。
所述的上位机子***包括中央处理器、存储设备、输入单元及输出单元，所述的中央处理器分别与存储设备、输入单元及输出单元连接。所述输入设备采用的是双目相机，双目相机安装在移载装置本体上。中央处理器利用视觉SLAM方法，实现智能引导移载装置的视觉感知算法，并结合特定任务、环境信息以及智能引导装置当前位置信息，进行运动规划和导航算法。所述的视觉SLAM方法包括如下步骤:首先利用双目相机的两个摄像头之间的视差同时获得物体的图像与距离，并完成深度信息与彩色图像像素之间的配对；然后通过提取图像SIFT关键点，对图像进行特征点的提取，并利用快速最近邻算法进行匹配；然后再通过SVD方法求解匹配好的两组点间的运动估计问题获得相机位姿，再拓展卡尔曼滤波方法对视觉里程计给出的短时间内的轨迹地图进行优化，得到全局一致的轨迹和地图，然后根据相机位姿，将像素信息与深度信息转化为点云，然后进行拼接，得到一个由离散点组成的点云地图，在此基础上通过体素建立占据网格地图。
感知子***包括外部传感器、内部传感器、信号放大器、A/D转换器及微控制器，所述的微控制器通过A/D转换器与信号放大器连接；信号放大器分别与外部传感器、内部传感器连接。所述的外部传感器包括双目相机、碰撞检测传感器和红外传感器；内部传感器包括增量式编码器、地磁传感器和位置传感器，感知子***的微处理器与上位机子***连接。感知子***利用不同传感器的作用效果将所获信号与上位机子***相交互，完成对移载装置运动的精确控制。
所述的电源子***包括电池、充电装置、电量检测装置和电源保护装置，是移载装置的能量来源，当***欠压时，可自动至充电处充电。控制子***包括微处理器、驱动器、伺服电机及内部传感器；微处理器通过驱动器与伺服电机连接，伺服电机通过内部传感器将信息反馈给微处理器；伺服电机通过减速器与滚轮连接。控制子***通过对伺服电机转速及转向的控制，可使移载装置本体进行不同轨迹的运动。
本发明使用时，当需要装置运动至某地点时，由操作人员在操作***中指定地点，本发明将感知子***获得的传感器信息通过视觉SLAM的方法进行同时定位与建图，并通过A*算法进行寻迹与避障。控制子***通过对四个伺服电机转速以及转向的控制完成移载装置所需要的运行轨迹。当电池电量不足时，本发明能借助于传感器信息找到充电位置进行自动充电。同时，本发明的移载装置本体包括升降装置，能辅助进行装货与卸货的工作。

Claims (8)

1.一种全驱智能引导移载装置，其特征是：包括智能引导移载***与移载装置本体，智能引导移载***安装在移载装置本体上，智能引导移载***能够对移载装置本体进行导航与定位；所述智能引导移载***包括人机交互子***、上位机子***、电源子***、感知子***及控制子***；人机交互子***与上位机子***连接，上位机子***分别与感知子***和控制子***连接，电源子***为整个装置提供电能。
2.根据权利要求1所述的全驱智能引导移载装置，其特征是：感知子***包括外部传感器、内部传感器、信号放大器、A/D转换器及微控制器，所述的微控制器通过A/D转换器与信号放大器连接；信号放大器分别与外部传感器、内部传感器连接；所述的外部传感器包括双目相机、碰撞检测传感器和红外传感器；内部传感器包括增量式编码器、地磁传感器和位置传感器，感知子***的微控制器与上位机子***连接。
3.根据权利要求1和2所述的全驱智能引导移载装置，其特征是：上位机子***包括中央处理器、存储设备、输入单元及输出单元，所述的中央处理器分别与存储设备、输入单元及输出单元连接；中央处理器能够利用视觉SLAM方法，实现智能引导移载装置的视觉感知算法，并结合特定任务、环境信息以及智能引导装置当前位置信息，进行运动规划和导航算法；存储设备用于保存当前环境和地图信息。
4.根据权利要求3所述的全驱智能引导移载装置，其特征是：所述输入设备采用的是双目相机，双目相机安装在移载装置本体上。
5.根据权利要求4所述的全驱智能引导移载装置，其特征是：所述的视觉SLAM方法包括如下步骤:首先利用双目相机的两个摄像头之间的视差同时获得物体的图像与距离，并完成深度信息与彩色图像像素之间的配对；然后通过提取图像SIFT关键点，对图像进行特征点的提取，并利用快速最近邻算法进行特征点的匹配；然后再通过SVD方法求解匹配好的两组点间的运动估计问题获得相机位姿，再利用拓展卡尔曼滤波方法对视觉里程计给出的短时间内的轨迹地图进行优化，得到全局一致的轨迹和地图，然后根据相机位姿，将像素信息与深度信息转化为点云，然后进行拼接，得到一个由离散点组成的点云地图，在此基础上通过体素建立占据网格地图。
6.根据权利要求1所述的一种全驱智能引导运输车装置，其特征是：所述的移载装置本体包括驱动装置、车身框架与升降装置；驱动装置和升降装置安装在车身框架上，驱动装置与智能引导移载***连接；车身框架底部设有多个滚轮，滚轮通过减速器与对应的驱动装置连接；所述的升降装置包括支撑上框架、升降架、支撑下框架及推杆电机；所述的升降架包括两组升降杆，每组升降杆包括两个支撑杆，两个支撑杆中部铰接形成一X形结构；两组升降杆平行设置在支撑上框架和支撑下框架的两侧，两组升降杆的四个端点分别通过横梁连接；所述的X形结构的左端分别与支撑上框架、支撑下框架铰接；右端分别置于支撑上框架和支撑下框架的滑槽内；所述的推杆电机一端与支撑下框架铰接，另一端与X形结构右端下部横梁铰接；推杆电机与智能引导移载***连接。
7.根据权利要求6所述的一种全驱智能引导运输车装置，其特征是：所述的X形结构的右端设有滚轮，滚轮分别置于支撑上框架和支撑下框架的滑槽内。
8.根据权利要求1所述的一种全驱智能引导运输车装置，其特征是：控制子***包括微处理器、驱动器及内部传感器；微处理器通过驱动器与驱动装置连接，驱动装置通过内部传感器将信息反馈给微处理器；驱动装置通过减速器与车身框架底部的滚轮连接；驱动装置采用的是伺服电机。
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