一种用于导航车的精定位系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于导航车的精定位系统和方法，目的在于解决现有的导航车采用定位磁条进行精定位时，需要预先铺设磁条，且铺设定位磁条的精度往往不高，导致其存在适应性差、定位精度不高的的问题。其包括导航车主体、驱动单元、激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器、控制系统。本发明专利技术能够有效解决现有的导航车导航系统所存在的问题，其能够根据需要随意改变定位点，具有使用要求灵活的特点，能够满足更加灵活的布置作业站台的需要。同时，本发明专利技术采用更简易方便的识别方法，能将定位精度由现有的±10‑±20mm提升至±5mm，定位精度得到了极大的提高。本发明专利技术设计合理，构思巧妙，结构简单，使用方便，具有较高的使用价值和较好的应用前景。

A Precise Positioning System for Navigation Vehicle

The invention discloses a precise positioning system and system for navigation vehicle. The purpose is to solve the problem that the existing navigation vehicle needs to lay magnetic strip in advance when using positioning magnetic strip for precise positioning, and the precision of laying position magnetic strip is often not high, resulting in poor adaptability and low positioning accuracy. It includes the main body of navigation vehicle, driving unit, lidar, IMU, laser ranging displacement sensor, vision sensor and control system. The invention can effectively solve the problems existing in the existing navigation system of the navigation vehicle, can change the positioning point at will according to the need, has the characteristics of flexible use requirements, and can meet the needs of more flexible operation platform arrangement. At the same time, the method adopts a simpler and convenient identification method, which can raise the positioning accuracy from the existing (+10 (+20 mm) to (+5 mm), and greatly improve the positioning accuracy. The invention has reasonable design, ingenious conception, simple structure, convenient use, high use value and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于导航车的精定位系统和方法
本专利技术涉及导航定位领域，尤其是自动导航车导航定位领域，具体为一种用于导航车的精定位系统和方法。本专利技术具有使用方便，定位精度高的优点（定位精度达±5mm），具有显著的进步意义。
技术介绍
目前，导航车的精定位系统及方法主要包括：通过定位磁条进行精定位、通过激光雷达加反光板来实现精定位、通过激光雷达加折弯的钣金件精定位及通过视觉传感器加惯性导航仪来实现精定位。其中，采用定位磁条对导航车进行精定位时，需要在车体上安装一个定位磁条传感器，并在需要进行定位（工作）的站台地上贴一小块磁条；导航车依靠铺设于路面的导航磁条按固定轨迹行走，并通过RFID标签来告知导航车是否到达指定站点附近，而设置在定位（工作）的站台地上的小块磁条则用于定位导航车位置。此类定位方法，需要预先铺设磁条和RFID标签，磁条铺设位置要求高，操作较为繁琐。另外，由于磁条及磁条传感器的制作工艺及磁性分布的影响导致导航车整体定位精度不高，其定位精度约为±20mm。其次，采用激光雷达加反光板来实现精定位时，需在导航车激光雷达同水平面（激光雷达普遍高于导航车车身及整个车间设备高度）的建筑物立柱及墙面上贴若干反光板，根据扫到的激光反光板计算出自己的坐标（X，Y，θ），从而实现导航定位功能。采用该方式，反光板的安装位置需进行精确测量，否则影响导航精度，且更换路径后需重新设置反光板及位置测量，操作繁琐，其定位精度约为±10mm。另外，采用激光雷达加折弯的钣金件进行精定位时，在导航车需要定位的站点预先安装一块折弯的钣金件，在预先建立地图和示教的前提下，通过折弯的钣金件来实现精定位，定位精度约为±10mm。最后，采用视觉传感器加惯性导航仪进行精定位时，在导航车工作区域地面铺设有二维码标签，铺设数量多，且最好应用在无人车间（避免人为损坏地面二维码），定位精度月为±10mm。为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有的导航车适应性差、调试繁琐、现场改造麻烦以及定位精度不高的问题，提供一种用于导航车的精定位系统和方法。本专利技术能够有效解决现有的导航车导航系统所存在的问题，其能够根据需要随意改变定位点，具有使用要求灵活的特点，能够满足更加灵活的布置作业站台的需要。同时，本专利技术采用更简易方便的识别方法，能将定位精度由现有的±10-20mm提升至±5mm，定位精度得到了极大的提高。本专利技术设计合理，构思巧妙，结构简单，使用方便，具有较高的使用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于导航车的精定位系统，包括：导航车主体，其用于为其它部件提供支撑；驱动单元，其设置在导航车主体上，用于驱动导航车主体进行运动；激光雷达，其设置在导航车主体上，用于对工作环境进行扫描，自动识别障碍物和空地，建立工作环境的地图，并能在行经过程中，自动判别活动的障碍物或与预存地图不符的障碍物且自动避过；IMU，其设置在导航车主体上，用于对导航车行进过程中的辅助定位；激光测距位移传感器，其设置在导航车主体上，当导航车到达目标位置附近时，其能测定导航车沿前进方向与MARK标记之间的距离；视觉传感器，其设置在导航车主体上，用于对MARK标记相对导航车的偏差进行测定；控制系统，其分别与激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器、驱动单元相连。所述控制系统，能根据激光雷达、IMU测定的信息对导航车的运动路径进行控制，能根据激光测距位移传感器、视觉传感器测定的信息对导航车的位置进行修正并使其到达目标位置，能对驱动单元进行控制并使其带动导航车运动。还包括与视觉传感器相配合的MARK标记，所述MARK标记用于设置在目标位置上。所述MARK标记为条形码、二维码、自定义图形中的一种或多种。所述MARK标记能直接粘贴、卡夹或其他方式附着在目标位置上。所述激光雷达与导航车主体之间采用固定连接或活动连接。所述激光测距位移传感器为至少两组。所述激光测距位移传感器与视觉传感器位于同一平面上。所述驱动单元包括驱动电机、与驱动电机相配合的麦克纳姆轮，所述驱动电机与控制系统相连。基于前述精定位系统的定位方法，包括如下步骤：（1）通过激光雷达建立地图并实现粗定位控制导航车沿其工作环境行进一圈，期间，激光雷达开启并不断扫描，建立导航车工作环境的二维地图，并自动识别障碍物与空地，将建立的二维地图存于导航车的内存中；（2）导航车示教将一MARK标记置于需要定位的目标位置上，并将导航车移动至目标位置，进行示教；其中，导航车主体上的激光测距位移传感器标定导航车主体与MARK标记的距离，视觉传感器用于标定导航车主体与MARK标记的左右位置；示教完成后，将测定的数据存于导航车的内存中，作为导航车正常运行时的比对数据；（3）导航车定位导航车接到任务指令后，先判别目标位置在二维地图上的坐标，根据自身存储的二维地图规划路径，行进至目标位置；在行进途中，导航车上的激光雷达不断扫描，判别活动的障碍物或与预存地图不符的障碍物，并自动规避绕过；在行进途中，IMU输出导航车运动的偏转角度和加速度，控制系统计算出导航车的运动轨迹；到达目标位置附近后，导航车将自身前后距离调整至与步骤（2）示教的标定位置相同，并调整导航车主体与MARK标记的左右位置至步骤（2）示教中标定的左右位置，即可完成定位；所述步骤（1）中，建立的二维地图中包含坐标信息。所述步骤（1）中，控制导航车沿其工作环境行进一圈，包含所有可能经过的地点。进一步，所述步骤（2）中，激光测距位移传感器为两个，用于标定导航车主体与MARK标记的前后距离和偏转角度。两个激光测距位移传感器数值不一定相等，比如目标位置本身就存在一定偏斜或导航车对接的目标位置需要导航车偏斜。此时，则需要导航车两个激光测距位移传感器测量数值不等，即需要用两个激光测距位移传感器来标定导航车的偏转角度。针对前述问题，本专利技术提供一种用于导航车的精定位系统和方法，其是一种用于导航车的高精度定位系统，能够实现导航车的精确定位，满足工业AVG导航车精确定位的需求，具有较好的应用前景。为此，本专利技术提供一种新的设计。该精定位系统包括导航车主体、驱动单元、激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器、控制系统，驱动单元、激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器分别设置在导航车主体上，驱动单元、激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器分别与控制系统相连。其中，导航车主体用于为其它部件提供支撑；驱动单元为导航车提供动力，用于驱动导航车主体进行运动。激光雷达用于对工作环境进行扫描，自动识别障碍物和空地，建立工作环境的地图；同时，其能在行经途中，自动判别活动的障碍物或与预存地图不符的障碍物，实现自动避障，避免与人或其他车辆发生碰撞。IMU输出航车运动的偏转角度和加速度，控制系统计算出导航车的运动轨迹，实现对导航车行进过程中的辅助定位。当导航车到达目标位置附近时，激光测距位移传感器用于测定导航车沿前进方向与MARK标记之间的距离；视觉传感器与MARK标记相配合，视觉传感器用于对MARK标记相对导航车的偏差进行测定。与现有导航车进行精定位的方法相比，本专利技术无需铺设繁琐且精度要求高的辅助定位器件，操作更加简单。现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于导航车的精定位系统，其特征在于，包括：导航车主体，其用于为其它部件提供支撑；驱动单元，其设置在导航车主体上，用于驱动导航车主体进行运动；激光雷达，其设置在导航车主体上，用于对工作环境进行扫描，自动识别障碍物和空地，建立工作环境的地图，并能在行经过程中，自动判别活动的障碍物或与预存地图不符的障碍物且自动避过；IMU，其设置在导航车主体上，用于对导航车行进过程中的辅助定位；激光测距位移传感器，其设置在导航车主体上，当导航车到达目标位置附近时，其能测定导航车沿前进方向与MARK标记之间的距离；视觉传感器，其设置在导航车主体上，用于对MARK标记相对导航车的偏差进行测定；控制系统，其分别与激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器、驱动单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于导航车的精定位系统，其特征在于，包括：导航车主体，其用于为其它部件提供支撑；驱动单元，其设置在导航车主体上，用于驱动导航车主体进行运动；激光雷达，其设置在导航车主体上，用于对工作环境进行扫描，自动识别障碍物和空地，建立工作环境的地图，并能在行经过程中，自动判别活动的障碍物或与预存地图不符的障碍物且自动避过；IMU，其设置在导航车主体上，用于对导航车行进过程中的辅助定位；激光测距位移传感器，其设置在导航车主体上，当导航车到达目标位置附近时，其能测定导航车沿前进方向与MARK标记之间的距离；视觉传感器，其设置在导航车主体上，用于对MARK标记相对导航车的偏差进行测定；控制系统，其分别与激光雷达、IMU、激光测距位移传感器、视觉传感器、驱动单元相连。2.根据权利要求1所述用于导航车的精定位系统，其特征在于，所述控制系统，能根据激光雷达、IMU测定的信息对导航车的运动路径进行控制，能根据激光测距位移传感器、视觉传感器测定的信息对导航车的位置进行修正并使其到达目标位置，能对驱动单元进行控制并使其带动导航车运动。3.根据权利要求1或2所述用于导航车的精定位系统，其特征在于，还包括与视觉传感器相配合的MARK标记，所述MARK标记用于设置在目标位置上。4.根据权利要求3所述用于导航车的精定位系统，其特征在于，所述MARK标记为条形码、二维码、自定义图形中的一种或多种。5.根据权利要求3所述用于导航车的精定位系统，其特征在于，所述MARK标记能直接粘贴、卡夹或其他方式附着在目标位置上。6.根据权利要求1所述用于导航车的精定位系统，其特征在于，所述激光雷达与导航车主体之间采用固定连接或活动连接。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，李波，谢睿欣，
申请(专利权)人：四川福德机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51