[发明专利]一种自主车辆的嵌入式导引装置及其智能复合导引方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导引装置，尤其涉及一种自主车辆的嵌入式导引装置及其智能复合导引方法，属于自动化输送中的自主车辆导引领域。

背景技术

自动化输送技术领域的自主车辆用来实现物料的自动输送，其导引方式是自主车辆实现自动输送的核心技术之一，不仅决定了由其组成的自动化输送系统的柔性，也影响到系统运行的可靠性和组态费用。目前，已经被研究开发和应用的导引技术主要包含：埋线电磁感应式、激光反射式、航迹推断式、光学反射式和视觉识别式等，这些导引技术在路径设置方法和成本、环境空间条件和尺寸、导引识别精度和速度及信息采集容量和内容等方面都有很大的差别。其中，埋线电磁感应式的环境空间适应性强，但导引路径设置复杂、成本高、柔性低；激光反射式的路径变更柔性好，但对空间的无障性要求较高；航迹推断式的环境空间适应性强、路径变更柔性好、导引处理速度快，但导引识别精度低；视觉识别式的环境空间适应性强、路径变更柔性好、导引识别精度高，但在导引识别速度和信息采集内容等方面具有一定的局限性。可见，上述导引技术都有各自的优势和不足，综合地看，基于图像识别的视觉导引具有无可比拟的优点，如果能辅以其他技术和方法，将会是未来导引技术发展的主流方向。

目前，已申请的视觉导引方面的专利主要有专利[03111168.8]和[200710156863.8]，他们首先将视觉识别应用于自主车辆的自动导引。在导引信息使用上，专利[03111168.8]完全通过视觉方式识别运行路径标线、工位地址编码标识符和运行状态控制标识符，根据设定的路径、工位地址及加速、减速、停车的状态标识，对自主车辆进行相应的控制。专利[200710156863.8]采用黑、白两色平行导引带为导引路径，红色字符为工位字符，自适应调节光源亮度，虽然引入了射频识别技术，但并没有真正用于自动导引，导引路径和工位信息都是采用视觉识别的方式获取的，所以说专利[200710156863.8]本质上还是一种单一的视觉导引方式。在导引控制方法上，专利[03111168.8]和[200710156863.8]中所述的自动导引，主要是指自主车辆对无分支单一路径的跟踪导引，即车辆沿路径标线的简单移动，没有考虑车辆在复杂网络路径上的自主运行，包括在多路径分支点对下一条运行路径的选择，从当前运行路径向下一条运行路径的转向等。对于自主车辆在单一路径上的转向，专利[03111168.8]通过视觉方式识别直角转弯标识符(运行状态控制标识符的一种)，通过两轮差速驱动实现在直角转弯点的原地转向；而专利[200710156863.8]采用舵轮式驱动，无法实现专利[03111168.8]中所述的在直角转弯点的原地转向，也没有给出其它转向类型的导引方法和实现方式。并且，专利[03111168.8]中的基于直角转弯标识符的原地转向，必须通过人工方式事先设定转向的目标路径，无法实现自主车辆在多路径分支点对转向目标路径的自主选择。在导引实现装置上，专利[03111168.8]和[200710156863.8]都是通过工业控制计算机加图像采集卡的方式实现视觉处理的。前者采用D/A转换卡的模拟量输出控制伺服驱动器及伺服电机，后者采用单片机作为步进电机和驱动电机的电机控制器，但是核心的视觉导引算法，即获取路径偏差的图像识别算法和计算纠偏控制量的路径跟踪算法，都是在工业控制计算机中完成的。虽然工业控制计算机能够提供通用的开发平台和良好的人机界面，但是其毕竟不是专门为图像识别和运动控制应用设计的，多个计算量大且实时性要求高的识别和控制算法对工业控制计算机及其操作系统的性能带来了很大挑战，尤其是在专利[03111168.8]中要对运行路径标线、工位地址编码标识符和运行状态控制标识符进行串行图像处理，工业控制计算机的计算负担更重。

发明内容

本发明为解决背景技术中单纯视觉导引存在的问题而提出一种自主车辆的嵌入式导引装置及其智能复合导引方法。