[发明专利]基于车道线的机器人定位导航系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于车道线的机器人定位导航系统，包括沿车道方向行进的自动运行装备，设置在自动运行装备的行进车轮上、且与行进车轮同角速度的编码器，以及设置在自动运行装备上、且垂直于自动运行装备的行进方向布设、用于拍摄车道线的图像的车道线跟踪视觉组件；所述车道线跟踪视觉组件包括中部固定在自动运行装备上、且垂直于自动运行装备的行进方向布设的直线电动导轨，与所述直线电动导轨滑动匹配的滑块，固定在所述滑块上的支撑横杆，相对设置在支撑横杆的端部的一对CCD相机，以及相对设置在支撑横杆的端部、且与CCD相机一一对应的一对LED面式光源灯。通过上述方案，本发明具有结构简单、逻辑简便、定位准确、环境适应能力强等优点。

技术领域

本发明涉及道路检测技术领域，尤其是基于车道线的机器人定位导航系统及其实现方法。

背景技术

在隧道、市政道路场景中，由于卫星定位信号弱或盲区等原因导致机器人等自动装备无法使用基于卫星定位导航。在机器人或其他自动装备作业应用中，通常需要沿着车道线完成规则路径动作，比如道路按照弓字型往返扫查道路内部病害。虽然说，无人驾驶技术利用车道线控制车辆在车道中心直行前进行驶已经非常生熟了；如申请号为201710086674.1、名称为“一种车载车道线检测系统及方法”，其公布了采用阀值分割检测和直线提取算法获得车道线；但是，现有技术中并没有适用于自动装备在路面上按自定义路径定位导航，比如平行偏离车道线N米(N为作业任务要求)运行。

因此，急需要提出一种结构简单、检测便捷的基于车道线的机器人定位导航系统及其实现方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于车道线的机器人定位导航系统及其实现方法，本发明采用的技术方案如下：

基于车道线的机器人定位导航系统，包括沿车道方向行进的自动运行装备，设置在自动运行装备的行进车轮上、且与行进车轮同角速度的编码器，以及设置在自动运行装备上、且垂直于自动运行装备的行进方向布设、用于拍摄车道线的图像的车道线跟踪视觉组件；

所述车道线跟踪视觉组件包括中部固定在自动运行装备上、且垂直于自动运行装备的行进方向布设的直线电动导轨，与所述直线电动导轨滑动匹配的滑块，固定在所述滑块上的支撑横杆，相对设置在支撑横杆的端部的一对CCD相机，以及相对设置在支撑横杆的端部、且与CCD相机一一对应的一对LED面式光源灯；

所述CCD相机和LED面式光源灯垂直向下固定在支撑横杆的端部，且CCD相机拍摄的视野宽度为1.8～2m；

所述自动运行装备的中心轴线与直线电动导轨的中心重合。

优选地，所述支撑横杆的长度为2m。

一种基于车道线的机器人定位导航系统的实现方法，包括以下步骤：

步骤S1，选取车道定位的路径起始位置，将所述编码器置零；

步骤S2，利用直线电动导轨带动CCD相机和LED面式光源灯沿垂直于行进方向移动，并分别拍摄车道线的图像；

步骤S3，对CCD相机拍摄车道线的任一帧的图像进行阀值分割、标线识别和直线提取，以识别获得车道线；若相对设置在支撑横杆的端部的一对CCD相机均识别获得车道线，则锁定直线电动导轨与滑块，进入步骤S4；否则，返回步骤S2，利用直线电动导轨继续调整滑块；

步骤S4，测量自动运行装备的中心轴线与车道线的夹角，并转动自动运行装备，直至自动运行装备的中心轴线与车道线的夹角为零；

步骤S5，测量自动运行装备的中心轴线与车道线的距离，并调整自动运行装备的横向运动，直至自动运行装备的中心轴线与车道线的距离与预设的距离差值为零；

步骤S6，自动运行装备沿车道方向行进，并重复步骤S4至步骤S5，直至自动运行装备行进至车道定位的路径终点位置。