[发明专利]一种智能行李车

权利要求书

1.本发明一种智能行李车，包括主体框架、人机交互系统、控制系统、定位成图和导航系统、视觉跟随和引领系统、避障系统、电源系统、驱动系统，提供人工方式与自动模式的转换，环境地图自动生成、更新、精化功能，定位和导航、视觉引领和跟随、自动回位、自动充电、语音交互、语音对话、语音咨询、USB充电、自动避障、自主值机、在线支付的功能；定位、成图功能的实施，其特征在于先是分别通过视觉、IMU、里程计，通过激光雷达、IMU、里程计这两条路径获得小车的位姿和环境信息，然后将这两个结果通过非线性优化融合，获得精度更高的结果，其步骤:

步骤a:基于RGB图像的V-SLAM定位，通过提取RGB图像关键帧的ORB特征，前后关键帧的ORB特征进行PnP方法估计前后帧图像之间智能小车的位姿的变化，从而得到智能小车在前后帧之间的移动情况;当小车重新回到先前到过的地方，系统进行回环检测，消除误差的累积，得到纠错以后的小车位置、轨迹及环境地图;

步骤b:与里程计和工MU的融合，由于视觉容易受到光线变化的影响，或者在小车快速移动或者转弯的时候，容易发生前后帧图像匹配不成功的情况，本发明集成了工MU和里程计的信息在上述步骤a的小车位姿估计和回环检测中，这样能有效解决视觉容易跟丢的问题;

步骤c:深度噪声过滤，根据深度图像和RGB图像形成三维点云，根据三维点云的信息区分地面和障碍物，把地面的点云和高于一定高度的点云信息去除，只考虑有可能影响智能小车移动的点云信息;

步骤d:通过激光雷达的scan matching方案，取得智能小车的当前位置及环境信息，这个与步骤a)和步骤b)的位姿信息由于不同的数据源和方法，结果不尽一致；

步骤e:深度信息和激光雷达数据的融合，把步骤c)留下的点云向激光雷达所在的平面进行垂直投影，在同一个激光雷达扫描方向上，如果点云的深度小于激光雷达的深度信息，那么该点云的“点”得以保留;如果点云中的某一点的深度信息大于激光雷达的深度，那么该点云被忽略，然后，归拢每一个激光雷达扫描方向上的所有点，求其平均深度，把在平均深度25%-75%的点保留下来，而去掉被保留的点以外的点;

步骤f:将第a) b) d) e)步取得的小车位置，通过非线性优化的方案，进行了多传感器的融合，这样可以进一步优化智能小车的位姿以及障碍物的信息，得到小车当前时刻的精确的位置信息以及周围障碍物的空间信息。

2.根据权利要求1所述的智能行李车，本发明一种智能行李车，具体包括人机交互面板上安装有麦克风，麦克风为左右边部署，每一边同时分为两组，这样共有四组麦克风，形成一个麦克风阵列，用于通过声音确定说话者的位置;面板上有两个USB充电口;两个立柱中间上部为放置小件物品的挂篮;前端挡板和挂篮后板各自安装有一套视觉装置及保护外壳，每套视觉装置包括一个深度摄像头和鱼眼摄像头;挂篮左侧为中央处理机，可以与后台服务器通信，右侧为电源模块;两个立柱下方各自铆接一个控制箱，控制箱内包含电机、单片机、编码器，连接两个立柱的下方为横轴，横轴通过弹簧与挡板相连，挡板可以绕横轴转动，在无外力情况下永远直立靠在立柱上，可以挡住行李滑落;底盘与行李架成一定夹角，方便后车的前端推开挡板，插入两个立柱的中空，节省小车存放的空间;底盘左右两边各部署4个超声波传感器，用于检测左右障碍物;底盘前端下方为激光雷达，与视觉装置和超声波传感器共同提供定位、成图、导航和避障功能，进而提供智能跟随、引领、自动充电、自动归位功能。

3.根据权利要求1所述的智能行李车，所述主体框架包括行李承重装置和功能框架;所述行李承重装置包括万向轮、驱动轮、轮轴和底盘;所述底盘下安装有激光雷达，万向轮，以及通过轮轴连接的驱动轮;所述功能框架包括两根立柱、行李架、挡板，所述立柱之间为中空，方便小车归拢时候后面小车的头部能够插入立柱之间的中空，节省小车的存放空间;所述立柱顶端两边设置有面板支撑架;所述人机交互面板嵌入两边面板支撑架中，由螺栓固定，并通过数据线和电源线和处理机及电源模块相连，其特征在于，所述挡板通过弹簧套接在横轴上，可以绕横轴转动;所述行李架与底盘有一定的夹角，方便停放时候后车插入前车立柱的中空部分，以节省停放所占用的空间。