激光叉车定位方法及激光叉车技术

本发明专利技术公开的一种激光叉车定位方法，用于厢式货车的自动装车，包括如下步骤：S1、在仓库内，通过激光雷达扫描反光柱，获取激光叉车在地图中的位姿；S2、行驶至距货车尾部设定距离时，激光叉车停车，通过激光雷达扫描货车，获取货车在地图中的位姿pose

【技术实现步骤摘要】
激光叉车定位方法及激光叉车


[0001]本专利技术属于机器人
，更具体地，本专利技术涉及一种激光叉车定位方法及激光叉车。

技术介绍

[0002]随着市场和技术的发展，为了减少生产成本、提高生产效率，自动化仓储物流系统的应用越来越广泛，其中自动化出库装车系统是自动化仓储物流系统的重要组成模块。现有的自动化出库装车解决方案大都结构复杂，需要多次转运，甚至需要安装大型的机电设备，系统末端的装车模块，大致可分为输送带式、桁架式和机械臂式，这些装车方式对场地的改造大、成本高，应用起来有较大的限制。基于移动AGV的柔性装车系统能完美的规避上述缺点，能直接将货物从货仓转运至物流货车中，解决了多次转运带来的麻烦和大型机电设备带来的成本及安装问题。基于移动AGV的柔性装车系统对定位精度的要求很高。
[0003]现有AGV的柔性装车系统在仓库内采用激光反光柱进行定位，在货车车厢上下货是通过基于直线特征的SLAM算法进行定位。该技术方案存在如下两个缺点：在货车内采用线特征SLAM定位，现场环境实时动态变化可能无法提取到线特征，且线特征实时SLAM定位计算量大、且精度不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种激光叉车定位方法，从货仓转运至货车内部的全过程中，只依赖车载激光雷达定位移动机器人的位姿，定位精度高。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种激光叉车定位方法，用于厢式货车的自动装车，所述方法具体包括如下步骤：
[0006]S1、在仓库内，通过激光雷达扫描反光柱，获取激光叉车在地图中的位姿；
[0007]S2、行驶至距货车尾部设定距离时，激光叉车停车，通过激光雷达扫描货车，获取货车在地图中的位姿pose
c_m
；
[0008]S3、激光叉车驶入货车车厢内时，通过激光雷达扫描车厢轮廓获取货车在雷达坐标系中的位姿pose
c_r
，进而计算激光车叉车在地图中的位姿，以控制激光叉车行驶至货车车厢的目标位置。
[0009]进一步的，所述货车在地图中的位姿pose
c_m
测量方法如下：
[0010]21)激光雷达扫描环境中的反光柱，确定激光雷达在地图中的位姿pose
r_m
；
[0011]22)雷达扫描环境，提取货车轮廓，得到货车在雷达坐标系中的位姿pose
c_r
；
[0012]23)判断扫描次数是否达到次数阈值，若检测结果为否，则返回步骤21)，若检测结果为是，则执行步骤24)；
[0013]24)计算位姿pose
r_m
、位姿pose
c_r
的均值，即位姿位姿
[0014]25)基于位姿位姿计算货车在地图坐中的位姿pose
c_m
。
[0015]进一步的，激光叉车驶入货车车厢时，激光车叉车在地图pose
r_m
中的位姿获取方法具体如下：
[0016][0017]其中，pose
c_r
为货车在雷达坐标系中的位姿，pose
r_m
为激光雷达在地图中的位姿。
[0018]进一步的，所述货车轮廓的提取方法具体如下：
[0019]311)雷达扫描周围环境，获取点云数据point_cloud；
[0020]312)顺序选择每个点，计算当前点p
i
与所有已经拟合好的直线的距离，若点p
i
与已知直线方程的距离小于设定距离，则认定点p
i
属于该已知直线，否则点p
i
作为其他直线的待拟合点，选择下一个点；
[0021]313)针对待拟合点p
i
，基于点p
i
及其前后各五个点计算曲率C
i
，若曲率C
i
小于曲率阈值，则以点p
i
及其前后各五个点拟合成直线；
[0022]314)利用RANSAC算法提取点云数据point_cloud中所有属于该直线点，再次拟合成最终的直线方程；
[0023]315)完成所有直线的提取后，对所有直线进行两两比较，判断两个直线l1、l2是否平行，若直线l1、l2平行，则计算两个平行直线l1、l2之间的距离d，若d等于车厢宽度width，则这平行线l1、l2为货车车厢的侧面；
[0024]316)从剩余的直线中搜索与这两个平行线垂直的直线l3，若直线l3的截距小于0，则直线l3为货车车厢的前面。
[0025]进一步的，货车在雷达坐标系中的位姿pose
c_r
获取方法具体如下：
[0026]分别计算直线l3与两个平行直线l1、l2的交点P1、P2坐标，并计算两个交点的中点P，以中点P为原点建立货车坐标系；
[0027]再利用直线l3计算货车在雷达坐标系中的姿态，直线l3的方程如下：
[0028]a3x+b3y+c3＝0
[0029]令θ＝atan(b3/a3)，当θ大于零时，令θ＝
‑
θ，得到货车在雷达坐标系中的位姿pose(x,y,θ)，即位姿pose
c_r
。
[0030]本专利技术是这样实现的，一种激光叉车，用于厢式货车的货物自动装车，所述激光叉车上集成有激光雷达，激光雷达与定位单元通讯连接；
[0031]激光叉车接收到装货指令时，自动从仓库内取货，并将货物运送至车厢内的目标位置，在取货及送货的过程，激光雷达实时扫描周围的环境，定位单元基于上述激光叉车定位方法进行定位；
[0032]其中，仓库内布置有反光板，仓库边界设有停车区域，待装货的货车停车于停车区域时，打开车门锁至货车车厢两侧。
[0033]本专利技术全程使用激光雷达解决了货车自动化装货过程中的定位问题，系统简单成本低，环境改造较少，定位精度高。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例提供的货车坐标系及雷达坐标系的示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例提供的货车停车示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例提供的激光叉车定位方案示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例提供的激光叉车定位方法流程图。
具体实施方式
[0038]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0039]本专利技术中的货车必须为箱式货车，四周全封闭且车厢的长度length和宽度width已知，货车车身坐标系原点在车厢前部中点，y坐标轴指向车头正方向，雷达坐标系的x轴方向与叉车正前方向一致，叉车以倒车方式驶入货车，如附图1)所示；货车停稳后与仓库上车平台之间距离不超过10cm，夹角不超过5
°
，如附图2)所示，货车停稳后打开货车门，将货车车门锁紧至货车车厢侧面，通知激光叉车从仓库中取货。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光叉车定位方法，用于厢式货车的自动装车，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：S1、在仓库内，通过激光雷达扫描反光柱，获取激光叉车在地图中的位姿；S2、行驶至距货车尾部设定距离时，激光叉车停车，通过激光雷达扫描货车，获取货车在地图中的位姿pose
c_m
；S3、激光叉车驶入货车车厢内时，通过激光雷达扫描车厢轮廓获取货车在雷达坐标系中的位姿pose
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，进而计算激光车叉车在地图中的位姿，以控制激光叉车行驶至货车车厢的目标位置。2.权利要求1所述激光叉车定位方法，其特征在于，所述货车在地图中的位姿pose
c_m
测量方法如下：21)激光雷达扫描环境中的反光柱，确定激光雷达在地图中的位姿pose
r_m
；22)雷达扫描环境，提取货车轮廓，得到货车在雷达坐标系中的位姿pose
c_r
；23)判断扫描次数是否达到次数阈值，若检测结果为否，则返回步骤21)，若检测结果为是，则执行步骤24)；24)计算位姿pose
r_m
、位姿pose
c_r
的均值，即位姿位姿25)基于位姿位姿计算货车在地图坐中的位姿pose
c_m
。3.如权利要求1所述激光叉车定位方法，其特征在于，激光叉车驶入货车车厢时，激光车叉车在地图pose
r_m
中的位姿获取方法具体如下：其中，pose
c_r
为货车在雷达坐标系中的位姿，pose
r_m
为激光雷达在地图中的位姿。4.如权利要求1至3任一权利要求所述激光叉车定位方法，其特征在于，所述货车轮廓的提取方法具体如下：311)雷达扫描周围环境，获取点云数据point_cloud；312)顺序选择每个点，计算当前点p
i
与所有已经拟合好的直线的距离，若点p
i
与已知直线方程的距离小于设定距离，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智君，郝奇，郑亮，曹雏清，陈双，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：