[发明专利]一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统及方法

权利要求书

1.一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统，其特征在于，该系统包括车载设备、与实际场景吻合的车载电子地图和铺设于地面的直线色带、弧线色带；

在直线色带和/或弧线色带上布置包括至少两个二维码的二维码站点；每个二维码站点具有唯一编号，且与电子地图对应；

所述电子地图含有二维码站点的编号信息、连接相邻站点的色带路径曲率信息κ以及连接同一站点的相邻路径的夹角信息；

所述车载设备包括相机和控制单元；

所述控制单元包括二维码站点图像解码模块、决策模块、直线路径跟踪控制模块、弧线路径跟踪控制模块和定点旋转运动模块；

所述二维码站点图像解码模块根据相机经过二维码站点时拍摄的二维码图像获得站点编号，根据二维码站点中不同二维码的相对位置获得AGV与站点中心的距离和AGV方位角；

所述决策模块根据站点编号和AGV方位角信息选择下一路径，从电子地图得到下一路径的类型，从而切换直线路径跟踪控制模块、弧线路径跟踪控制模块和定点旋转运动模块分别进行直线运动、弧线运动和定点旋转运动，实现AGV小车从车载电子地图任意一个站点到另一个站点的自主运动；

所述决策模块的决策规则如下：

当AGV方位角与选择的下一路径方向一致时，根据下一路径的类型，直接调用直线路径跟踪控制模块或弧线路径跟踪控制模块；

当AGV方位角与选择的下一路径方向不一致时，首先调用定点旋转运动模块，旋转到与下一路径方向一致，再根据下一路径的类型，直接调用直线路径跟踪控制模块或弧线路径跟踪控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统，其特征在于：所述AGV为具有差速驱动轮的AGV时，所述相机安装于两个差速驱动轮连线的中点；所述AGV为四轮驱动的AGV时，所述相机安装于四个轮子的几何中心；所述AGV为舵轮驱动的AGV时，所述相机安装于两个定向轮连线的中点。

3.根据权利要求1所述的一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统，其特征在于：所述二维码站点必须包含两个及以上的二维码，呈规则排列，并保持同一方向的坐标系，每个二维码由32位编码表示，属于同一站点的二维码的高28位编码值必须相同，低4位编码从0编到15，允许一个站点最多包含16个二维码。

4.根据权利要求1所述的一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统，其特征在于：所述二维码站点图像解码模块的解码过程包括以下步骤：

S1：对相机采集的图像中至少一个二维码进行解码获得站点编号；

S2：计算图像中至少两个二维码左上角定标点坐标，并利用其坐标信息计算AGV当前位置偏离该站点中心的距离d和相对于二维码站点坐标系的AGV姿态角α。

5.根据权利要求1所述的一种融合电子地图、二维码和色带的AGV复合导航系统，其特征在于：所述直线路径跟踪控制模块对相机实时拍摄的色带图像进行如下操作：

S1：通过求解旋转角θ和平移坐标[T_x，T_y]^T使得相机获得的实际图像与期望的直线色带路径图像匹配；

S2：根据以下公式计算直线路径下AGV偏转角速度ω：

其中k₁＞0，0＜k₂≤1为常数，k₁用于调整AGV姿态角，k₂用于调整AGV与色带的横向偏差；是T_y的导数。