一种目标跟随避障系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种目标跟随避障系统及方法，其包括车体、驱动机构、转向机构、控制系统和电源系统；所述控制系统包括主控芯片、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块；所述红外线探测模块包括第一红外线探测模块和第二红外线探测模块，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块分别设置在所述车体的左右两侧，均包括至少三个等间距设置的红外线传感器；所述超声波探测模块设置在所述车体的前端；所述超声波探测模块探测所述车体与所述目标终端之间的距离信息。相对于现有技术，本发明专利技术公开的目标跟随避障系统实现高精度的智能跟随以及对多障碍物的紧急避让，减少工作者在机坪上取用工具的消耗时间，提高了工作效率。

A target following obstacle avoidance system and method

【技术实现步骤摘要】
一种目标跟随避障系统及方法
本专利技术涉及自动控制
，具体涉及一种目标跟随避障系统及方法。
技术介绍
在航线维修工作中，工作者需经常携带工具或航材转移工作场所，部分沉重工具是需工作者徒手搬运的，容易消耗体力、效率低下。并且在转移场所时存在遗失工具或航材风险。因此，亟需一种能够实现目标跟随及避障的系统，解放工作者来回搬运工具或航材的精力。现有目标跟随避障系统，一种是需要提前铺设特定的路线轨迹以实现特定路径下的跟随，一种是利用简单的传感器，在相对密闭的空间内实现自动跟随。但是，在机场以及机坪等相对复杂的空间下，存在不规律的障碍物，且靠近飞行器，运用现有的目标跟随避障系统难以实现高精度的智能跟随以及对多障碍物的紧急避让。
技术实现思路
针对现有技术中的不足和缺陷，本专利技术提供了一种自动跟随工具车，以解决现有技术中需要提前设定路线轨迹以及难以在复杂环境下实现高精度智能跟随的问题。本专利技术提供一种目标跟随避障系统，包括车体、驱动机构、转向机构、控制系统和电源系统；所述控制系统包括主控芯片、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块；所述主控芯片分别与所述驱动机构、转向机构、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块电连接；所述主控芯片、蓝牙模块和电子罗盘模块设置在所述车体内；所述红外线探测模块包括第一红外线探测模块和第二红外线探测模块，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块分别设置在所述车体的左右两侧，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块均包括至少三个等间距设置的红外线传感器；所述超声波探测模块设置在所述车体的前端；所述电源系统分别与所述控制系统、驱动机构和转向机构电连接；所述蓝牙模块接收目标终端的方位信息；所述电子罗盘模块测量所述车体的方位信息，所述主控芯片根据所述目标终端的方位信息和所述车体的方位信息控制所述转向机构，使所述车体的行走方向对准所述目标终端；所述第一红外线探测模块和第二红外探测模块分别探测左右两侧障碍物的位置信息并发送至所述主控芯片，所述主控芯片根据所述障碍物的位置信息控制所述转向机构，使所述车体避开所述障碍物；所述超声波探测模块探测所述车体与所述目标终端之间的距离信息，所述主控芯片根据所述距离信息控制所述驱动机构，调整所述车体的速度。相对于现有技术，本专利技术公开的目标跟随避障系统，能够使搭载该系统的车体的运动方向始终对准目标终端，实现对目标终端的自动跟随，同时能够根据车体与目标终端之间距离调节行进速度，并且能够有效识别障碍物，对障碍物进行紧急避让。搭载该系统的车体在工作时，无需提前设计路线轨迹，在机场以及机坪等复杂环境下，可以实现高精度的智能跟随以及对多障碍物的紧急避让，减少了工作者在机坪上取用工具的消耗时间，提高了工作效率，降低工作场所变动带来的工作遗漏风险。进一步地，所述超声波探测模块包括第一超声波探测模块和第二超声波探测模块，所述第一超声波探测模块和第二超声波探测模块均设置在所述车体的前端的中心位置。所述第一超声波探测模块探测所述车体与目标终端之间的第一距离信息并发送至所述主控芯片；所述第二超声波探测模块探测所述车体与目标终端之间的第二距离信息并发送至所述主控芯片；所述主控芯片计算所述第一距离信息和所述第二距离信息的差值，调整所述车体的速度或控制所述车体紧急制动。通过设置两个超声波模块不仅实现了车体与目标终端之间距离的实时探测，还能够实现自身故障的检测以及前方障碍物的探测。进一步地，所述电源系统包括电池、第一稳压滤波电路和第二稳压滤波电路；所述电池通过第一稳压滤波电路与所述转向机构和所述驱动机构电连接；所述电池通过第二稳压滤波电路与所述控制系统电连接。通过第一稳压滤波电路和第二稳压滤波电路将工具车的电源分为两组，一组为车体的驱动机构和转向机构供电，一组为主控芯片供电。进一步地，所述控制系统还包括遥控模块；所述遥控模块与所述主控芯片无线连接；所述遥控模块发射遥控信号至所述主控芯片，控制所述驱动机构和转向机构。车体基于遥控指令执行动作，从而满足在车体无法自动随行的条件下，对车体的操控。进一步地，所述控制系统还包括PID调节器；所述PID调节器的一端与所述主控芯片电连接，所述PID调节器的另一端与所述转向机构电连接；所述主控芯片通过所述PID调节器控制所述转向机构。通过PID调节器连接主控芯片和车体的转向机构，可以保持信号的稳定，减少误差情况的发生。进一步地，所述控制系统还包括液晶显示屏；所述液晶显示屏设置在所述车体上，所述液晶显示屏与所述主控芯片电连接。所述液晶显示屏能够直观显示控制系统的参数信息，若将工具箱内工具进行位置标识，还可以准确获取工具位置，方便取用工具，同时能够有效防止工具和航材的丢失。本专利技术还提供一种目标跟随避障方法，包括以下步骤：所述蓝牙模块接收目标终端的方位信息并发送至所述主控芯片；所述电子罗盘模块测量所述车体的方位信息并发送至所述主控芯片，所述主控芯片根据所述目标终端的方位信息和所述车体的方位信息控制所述转向机构，使所述车体的运动方向对准所述目标终端；所述第一红外线探测模块和第二红外探测模块分别探测左右两侧障碍物的位置信息并发送至所述主控芯片，所述主控芯片根据所述障碍物的位置信息控制所述转向机构，使所述车体避开所述障碍物；所述超声波探测模块探测所述车体与所述目标终端之间的距离信息，所述主控芯片根据所述距离信息控制所述驱动机构，调整所述车体的速度。相对于现有技术，本专利技术公开的目标跟随避障方法，通过获取在车体两侧等间距设置的至少三个红外线传感器探测的障碍物位置信息，实现了对障碍物与车体相对位置的精准检测，并通过计算转向角度实现对车体两侧障碍物的紧急避让。并且，该方法基于目标终端的方位信息和车体的方位信息，实现了对目标终端的自动跟随，同时能够根据车体与目标终端之间距离调节车体的行进速度，并能够有效识别前侧障碍物，对前侧障碍物进行紧急避让。通过该目标跟随避障方法，能够在机场以及机坪等复杂环境下，实现车体的高精度智能跟随以及对多障碍物的紧急避让，减少了工作者在机坪上取用工具的消耗时间，提高了工作效率，降低工作场所变动带来的工作遗漏风险。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。附图说明图1为本专利技术一个示例性实施例示出的目标跟随避障系统的逻辑连接图；图2为本专利技术一个示例性实施例示出的目标跟随避障方法的流程示意图；图3为本专利技术一个示例性实施例示出的目标跟随避障方法中S2的流程示意图；图4为本专利技术一个示例性实施例示出的目标跟随避障方法中S3的流程示意图。具体实施方式里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本专利技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种目标跟随避障系统，其特征在于，包括：车体、驱动机构、转向机构、控制系统和电源系统；/n所述控制系统包括主控芯片、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块；所述主控芯片分别与所述驱动机构、转向机构、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块电连接；/n所述主控芯片、蓝牙模块和电子罗盘模块设置在所述车体内；所述红外线探测模块包括第一红外线探测模块和第二红外线探测模块，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块分别设置在所述车体的左右两侧，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块均包括至少三个等间距设置的红外线传感器；所述超声波探测模块设置在所述车体的前端；所述电源系统分别与所述控制系统、驱动机构和转向机构电连接；/n所述蓝牙模块接收目标终端的方位信息；所述电子罗盘模块测量所述车体的方位信息，所述主控芯片根据所述目标终端的方位信息和所述车体的方位信息控制所述转向机构，使所述车体的行走方向对准所述目标终端；/n所述第一红外线探测模块和第二红外探测模块分别探测左右两侧障碍物的位置信息并发送至所述主控芯片，所述主控芯片根据所述障碍物的位置信息控制所述转向机构，使所述车体避开所述障碍物；/n所述超声波探测模块探测所述车体与所述目标终端之间的距离信息，所述主控芯片根据所述距离信息控制所述驱动机构，调整所述车体的速度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种目标跟随避障系统，其特征在于，包括：车体、驱动机构、转向机构、控制系统和电源系统；
所述控制系统包括主控芯片、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块；所述主控芯片分别与所述驱动机构、转向机构、蓝牙模块、电子罗盘模块、红外线探测模块和超声波探测模块电连接；
所述主控芯片、蓝牙模块和电子罗盘模块设置在所述车体内；所述红外线探测模块包括第一红外线探测模块和第二红外线探测模块，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块分别设置在所述车体的左右两侧，所述第一红外线探测模块和第二红外线探测模块均包括至少三个等间距设置的红外线传感器；所述超声波探测模块设置在所述车体的前端；所述电源系统分别与所述控制系统、驱动机构和转向机构电连接；
所述蓝牙模块接收目标终端的方位信息；所述电子罗盘模块测量所述车体的方位信息，所述主控芯片根据所述目标终端的方位信息和所述车体的方位信息控制所述转向机构，使所述车体的行走方向对准所述目标终端；
所述第一红外线探测模块和第二红外探测模块分别探测左右两侧障碍物的位置信息并发送至所述主控芯片，所述主控芯片根据所述障碍物的位置信息控制所述转向机构，使所述车体避开所述障碍物；
所述超声波探测模块探测所述车体与所述目标终端之间的距离信息，所述主控芯片根据所述距离信息控制所述驱动机构，调整所述车体的速度。


2.根据权利要求1所述的目标跟随避障系统，其特征在于：所述超声波探测模块包括第一超声波探测模块和第二超声波探测模块，所述第一超声波探测模块和第二超声波探测模块均设置在所述车体的前端的中心位置；所述第一超声波探测模块探测所述车体与目标终端之间的第一距离信息并发送至所述主控芯片；所述第二超声波探测模块探测所述车体与目标终端之间的第二距离信息并发送至所述主控芯片；所述主控芯片计算所述第一距离信息和所述第二距离信息的差值，调整所述车体的速度或控制所述车体紧急制动。


3.根据权利要求1所述的目标跟随避障系统，其特征在于：所述电源系统包括电池、第一稳压滤波电路和第二稳压滤波电路；所述电池通过第一稳压滤波电路与所述转向机构和所述驱动机构电连接；所述电池通过第二稳压滤波电路与所述控制系统电连接。


4.根据权利要求1所述的目标跟随避障系统，其特征在于：所述控制系统还包括遥控模块；所述遥控模块与所述主控芯片无线连接；所述遥控模块发射遥控信号至所述主控芯片，控制所述驱动机构和转向机构。


5.根据权利要求1所述的目标跟随避障系统，其特征在于：所述控制系统还包括PID调节器；所述PID调节器的一端与所述主控芯片电连接，所述PID调节器的另一端与所述转向机构电连接；所述主控芯片通过所述PID调节器控制所述转向机构。


6.根据权利要求1所述的目标跟随避障系统，其特征在于：所述控制系统还包括液晶显示屏；所述液晶显示屏设置在所述车体上，所述液晶显示屏与所述主控芯片电连接。


7.一种目标跟随避障方法，采用权利要求1至6任一项所述的目标跟随避障系统，其特征在于，包括以下步骤：
所述蓝牙模块接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱刚，赵鹏，林巨海，王天龙，
申请(专利权)人：海航航空技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：海南;46