一种基于激光定位与视觉引导的叉车控制系统及方法与流程

本发明涉及叉车控制领域，尤其涉及一种基于激光定位与视觉引导的叉车控制系统及方法。

背景技术：

1、随着计算机技术和通信技术的发展，传统生产作业的自动化和智能化升级需求越来越高。叉车作业因其高度的自主性，大部分生产现场仍然采用人工操作叉车搬运货物。

2、目前，采用人工操作叉车的方式虽然有其自主性强的优势，但是也存在人工成本高、管理效率低等问题，而且大部分的搬运工作相对机械，人工的优势不明显，自动叉车的需求明显。现有的自动叉车普遍需要对货物的叉取存放位置有较高的要求，比如在特定货架之间的搬运，缺少一定的灵活性。很多自动叉车对作业场地也有较高要求，只能在某个较小的范围内活动。因此研究设计一种对货物摆放位置要求不高，具备一定人工叉车灵活操作特性，并且能在较大范围的厂区活动的自动叉车控制系统及方法有着较大的应用需求。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于激光定位与视觉引导的叉车控制系统及搬运货物控制方法，具备一定人工叉车灵活操作特性，并且能在较大范围的厂区活动。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：本发明第一方面提供了一种基于激光定位与视觉引导的叉车控制系统，包括主控制?？?、激光定位?？?、视觉检测?？?、语音提示?？?、激光避障?？楹屯ㄐ拍？?。

3、所述主控制?？橛胨黾す舛ㄎ荒？?、视觉检测?？?、语音提示?？?、激光避障?？?、通信?？?、叉车底盘相连，实时处理激光定位?？?、视觉检测?？楹图す獗苷夏？椴杉氖?，并根据接收的远程指令控制叉车的作业；具体为具备有一定存储及计算能力的工业级处理器，能够根据接收的远程指令产生叉车的作业控制流程，并具备处理激光定位、视觉检测和激光定位等信息的能力。

4、所述激光定位?？橛糜诓杉娉翟谡鲎饕党〉氐亩ㄎ恍畔?，并将检测信息传输至主控制?？?。

5、所述视觉检测?？橛糜诓杉娉凳泳醵ㄎ换跷锼璧目杉馐泳跣畔?，并将检测信息传输至主控制?？?。

6、所述语音提示?？橛糜谠诓娉底饕倒讨胁ケㄒ恍┍匾奶崾拘畔?。

7、所述激光避障?？橛糜诓杉娉抵苌碚习锏男畔?，并将检测信息传输至主控制?？?。

8、所述通讯?？榘ǖ幌抻?g、3g、4g、5g、wifi、蓝牙通信模组等，用于主控制?？橛胪獠恐斩说脑冻掏ㄐ?。

9、所述叉车的底盘为具备运动、叉取存放货物的叉车设备。

10、优选地，所述主控制?？檠≡窬哂薪锨吭怂隳芰Φ墓た鼗?，用以进行实时的信息处理。

11、优选地，所述激光定位?？檠≡窬弑附显都觳饽芰Φ亩嘞呒す饫状?，用于检测周围环境信息并且适应较大的厂房环境。

12、优选地，视觉检测?？檠≡窬弑附锨科毓饽芰Φ目杉馍阆裢?，尽可能减小光照强度对检测能力的影响。

13、优选地，叉车底盘选择具备全向运动能力的底盘。

14、本发明第二方面提供了一种基于激光定位与视觉引导的叉车控制方法，包括：

15、由远程指令的方式提供叉车当前需要完成的工作，指令通过通讯?？榇胫骺刂颇？?，接收的指令包括沿路线行走、叉取货物、存放货物、指令取消等；叉车在工作过程中根据不同状况提供语音提示；叉车具备避障功能，能有效规避碰撞。

16、所述接收远程指令，是指由叉车通过通信?？榻邮沼刹娉档鞫戎斩嗽冻谭⑺偷牟娉档鼻靶枰葱械拿?。叉车具备任务管理功能，可以同时接收多个来自调度终端的远程任务，在得到执行允许后，按照接收指令的先后顺序依次执行所接受的全部任务。

17、所述叉车在整个作业场地的定位信息由激光定位?？樘峁?，基于当前定位信息确定二维坐标系，其行驶路径、当前所处环境位置等都是当前坐标系的坐标值，包括x坐标、y坐标和角度朝向。

18、针对沿路线行走指令，叉车接收由远程指令发送的全局路径信息，主要包含的信息有行驶路径的坐标值、叉车的行驶速度和叉车的行驶方向，本叉车控制方法支持叉车在行驶过程中有正向行驶和逆向行驶两种行驶方向，对接收的全局路径信息，本控制方法通过局部路径规划算法和路径跟踪算法产生最终底盘行走所需的运动指令。

19、所述局部路径规划算法采用多项式方法，将全局行走路径计算为叉车一段时间内实际行走所需的路径与速度。

20、所述路径跟踪算法采用多段式纯跟踪与pid融合算法，计算产生叉车行走所需的实际指令。

21、所述多段式纯跟踪与pid融合路径跟踪算法，第一段采用纯跟踪与pid融合算法进行对路径的跟踪，纯跟踪能产生较好的跟踪效果，同时pid可以灵活应对不同特性的底盘；第二段采用纯pid控制，用于消除纯跟踪带来的前视距离不可达到问题；第三段采用直接调节法，采用直接的旋转、直走等指令来进行最后的微调。

22、针对叉取货物指令，本控制方法采用三段式视觉对准算法完成对所需叉取货物的对准，并设计动作流程完成取货动作。

23、所述三段式视觉对准算法，采用视觉算法来完成对货物所在位置的计算，第一段为远距离视觉对准，受相机视场的影响，拉远距离可以拓宽相机识别到目标的范围，远距离拍照识别提高货物位置的不确定范围，提高叉取的灵活性；第二段为短距离视觉对准，远距离视觉对准会带来较大的误差，导致叉取货物的精度受到影响，不可直接叉取货物，只能用于缩短距离，第二段在距离货物较近距离内再进行一次视觉对准，能大大提高精度；第三段为盲视野直接叉取，叉车在完全叉起货物时，货物已经在相机的视场范围外，经过前面两段对准，叉车已经基本对准货物，此时在第二段调节完成的位置上进行最终叉取位置解算，然后进行最后一段行驶，即可进行货物直接叉取。

24、所述叉取货物动作，为门架前进，叉取到位检测判断，货物抬升，缩回门架、货叉高度回位五步方法。在叉臂末端合适位置安装有光电检测开关，当门架前进动作完成后，需进行货物到位判断，检测判断通过才能进行后续的货物抬升和缩门架动作，否则直接判定流程失败并结束动作。

25、针对存放货物指令，产生放置货物动作流程。

26、所述放置货物动作流程，为门架前进，货物下放，缩回门架，高度回位四步方法。

27、针对指令取消指令，停止叉车所有动作，原地待机。

28、所述叉车语音提示功能，为叉车在执行每一步动作时，都有清晰的语音提醒，如在正常行驶时，播放提示背景音乐；在叉取货物时，提示语音正在叉取货物，请避让；在放置货物时，提示语音正在放置货物，请避让；在避障触发时，提示避障触发，请避让叉车。

29、所述叉车具备避障功能，为叉车在正常工作中，通过避障检测?？槭凳奔觳庵芪?，如遇到不可通行的障碍，进行紧急停止规避障碍。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

31、(1)本发明提供的基于激光定位与视觉引导的叉车控制系统，相较于现有叉车控制系统，具有在大范围厂区内活动的能力优势，同时具备行驶路线灵活、远程指令接收方式多样，安全保障完备，人性化语音提示等特点；

32、(2)本发明提供的基于激光定位与视觉引导的叉车搬运货物控制方法，在路线行走功能上具有全局行走路线跟踪能力强、行驶路线平滑和灵活适配不同底盘特性等优点；在叉取货物功能上，具有货物摆放灵活，允许货物摆放位置有较大的容错空间的优点；在指令执行上，具有步骤清晰，每个功能步骤执行不干涉，可以灵活取消等优点；具备完善的语音提示，能有效提醒周围人员叉车当前工作信息；具备可靠的安全避障措施，有效保证安全。