[发明专利]一种多功能智能跟随小车系统

说明书

本发明提供了一种多功能智能跟随小车系统，根据激光雷达发送的距离信息，得到智能跟随小车本体当前时刻在全局坐标系下的位置；在UWB正常跟踪时，将UWB基站发送的相对位姿信息与激光雷达发送的障碍物距离信息进行融合处理，采用局部建图行人跟踪定位算法，获取被跟随人在全局坐标系下的位姿信息；在UWB短时失效后，采用失效预测算法，预测被跟随人在全局坐标系下的位姿信息；将智能跟随小车本体当前时刻在全局坐标系下的位置作为起点，被跟随人在全局坐标系下的位置信息作为终点，生成运动控制指令，控制所述智能跟随小车本体运动。

技术领域

本发明属于特种协作机器人领域，尤其涉及一种多功能智能跟随小车系统及方法。

背景技术

随着人工智能的发展，协同机器人在人类生活中扮演越来越重要的作用。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。一种多功能智能跟随小车(机器人)系统既能够远距离侦察，又能够自动跟随协助运输，将在核辐射、生化等特种场合的军事后勤保障中，发挥重要的作用。

现有的跟随/协同机器人技术无论是在军工领域还是民用领域都有一些较为成熟的应用方案，但在完备性上仍存在几个亟需改善的缺点。小车(机器人)功能多样性不足，除了本机智能跟随功能以外，语音识别、人机交互、视觉影像侦查等功能有待进一步开发；局部定位、地图建模和路径规划算法种类繁多，效果参差不齐，缺少多传感器融合、多算法结合思想；可靠性和安全性上有完善空间，小车(机器人)的定位失效预案研究不足。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多功能智能跟随小车的系统及方法，使智能跟随小车既具一定远程侦察能力，又能协作特殊场合的后勤搬运。

本发明解决技术的方案是：一种多功能智能跟随小车系统，该系统包括智能跟随小车本体、手持终端、UWB基站、激光雷达、无线通信模块、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、板载工控机、下位机、小车运动控制器；

第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头，用于按照不同角度的拍摄智能跟随小车本体前方的场景，得到侦测视频图像，将侦测视频图像发送给无线通信模块；

无线通信模块，将侦测视频图像发送给手持终端，手持终端采集侦测视频图像并显示出来；

UWB基站，安装在智能跟随小车本体上，扫描被跟随行人携带的UWB标签，得到被跟随行人相对于智能跟随小车本体的相对位姿信息，记为第一相对位姿信息，将第一相对位姿信息发送至板载工控机；

激光雷达，安装在智能跟随小车本体上，扫描视场中的障碍物，得到障碍物的距离信息，将障碍物的距离信息发送给板载工控机；

板载工控机，根据激光雷达发送的距离信息，得到智能跟随小车本体当前时刻在全局坐标系下的位置；在UWB正常跟踪时，将UWB基站发送的第一相对位姿信息与激光雷达发送的障碍物距离信息进行融合处理，采用局部建图行人跟踪定位算法，获取被跟随人在全局坐标系下的位姿信息；在UWB短时失效后，采用失效预测算法，预测被跟随人在全局坐标系下的位姿信息；将智能跟随小车本体当前时刻在全局坐标系下的位置作为起点，被跟随人在全局坐标系下的位置信息作为终点，生成运动控制指令发送给下位机；所述全局坐标系是以跟随场景内固定位置作为坐标原点的固定坐标系；

下位机，将运动控制信息转发给小车运动控制器，小车运动控制器控制所述智能跟随小车本体运动。

所述无线通信模块为4G或者5G通信模块。

所述智能跟随小车本体当前时刻在全局坐标系下的位置采用如下方法获得：

S1.1、获取激光雷达发送的障碍物距离信息，通过gmapping激光建图的方法，构建局部地图，所述局部地图中坐标系为以智能跟随小车中心为坐标原点的相对坐标系；