本發(fā)明涉及應(yīng)用在物流運輸以及自動化生產(chǎn)過程中的自動引導(dǎo)車的導(dǎo)航技術(shù)，尤其涉及導(dǎo)航用到的識別碼，采用該識別碼形成的自動引導(dǎo)車的快速導(dǎo)航方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，以下簡稱AGV），是自動化物流運輸系統(tǒng)、柔性生產(chǎn)組織系統(tǒng)的核心設(shè)備，AGV的導(dǎo)引方式有電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引、視覺導(dǎo)引等。

電磁導(dǎo)引是在 AGV 預(yù)先規(guī)劃的路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線上加載導(dǎo)引頻率，AGV 通過對導(dǎo)引頻率的識別來實現(xiàn)導(dǎo)引。電磁導(dǎo)引方式目前已廣泛應(yīng)用，其主要具有導(dǎo)引線隱蔽，不易損壞，導(dǎo)引方式簡單易行，成本低等優(yōu)勢。但其缺點也十分明顯，那就是導(dǎo)引路徑難以擴(kuò)充。

磁帶導(dǎo)引是在 AGV 的行駛路徑上粘貼磁帶以代替電磁導(dǎo)引中埋設(shè)于地下的導(dǎo)線，AGV 通過接收磁感應(yīng)信號從而實現(xiàn)導(dǎo)引。磁帶導(dǎo)引相對于電磁導(dǎo)引具有靈活性好，更易于實施等優(yōu)點。但由于磁帶鋪設(shè)于地表之上，所以磁帶更易于受到損傷、污染，也易于受到金屬的干擾，對環(huán)境要求較高。

光學(xué)導(dǎo)引是在 AGV 預(yù)先規(guī)劃的行駛路徑上粘貼色帶或涂抹油漆，AGV 通過車載攝像機及微處理器對采集到的行駛路徑圖像信號進(jìn)行相關(guān)處理，從而實現(xiàn)對 AGV 的導(dǎo)引。光學(xué)導(dǎo)引與磁帶導(dǎo)引較為相似，具有靈活性較好，鋪設(shè)導(dǎo)引路徑簡單等優(yōu)點。但其缺點也與磁帶導(dǎo)引相似，色帶易受損壞，易受環(huán)境影響，導(dǎo)引可靠性及精度較差。

激光導(dǎo)航是在 AGV 行駛的環(huán)境中安放激光反射板，首先由 AGV 發(fā)射激光束，然后 AGV 采集被反射板反射回來的激光束，最后通過相關(guān)計算得出當(dāng)前 AGV 的位姿（位置和航向），從而實現(xiàn) AGV 的導(dǎo)航。激光導(dǎo)航最大的優(yōu)點是定位精確高，行駛路徑靈活，它是目前國外許多 AGV 廠商優(yōu)先采用的導(dǎo)航方式。但是激光導(dǎo)航設(shè)備昂貴，對環(huán)境要求相對較高，通常不適合室外使用。

慣性導(dǎo)引需要在 AGV 車體上和行駛環(huán)境的路面上分別安裝陀螺儀和定位模塊并通過計算陀螺儀的角速率以及地面定位模塊所發(fā)出的信號來確定 AGV 的位姿（位置和航向），從而實現(xiàn) AGV 的精確導(dǎo)航。慣性導(dǎo)航的優(yōu)點是定位精度高、便于兼容組合、靈活好，但其設(shè)備昂貴，成本較高。

視覺識別是在AGV所行駛的固定直線路徑上，每間隔一段距離鋪設(shè)一個二維碼，AGV通過車載攝像頭對二維碼進(jìn)行采集識別，然后進(jìn)行圖象處理為 AGV 提供導(dǎo)航相關(guān)信息，從而實現(xiàn) AGV 的精確定位導(dǎo)航。但是二維碼的采集與識別然后再計算定位需要一定的時間，導(dǎo)致AGV在運行過程中速度不能太快，導(dǎo)致效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提出一種識別碼，包括一邊框、設(shè)置在邊框內(nèi)的方向圖標(biāo)和二維碼。

本發(fā)明還提出了采用上述識別碼實現(xiàn)的自動引導(dǎo)車的快速導(dǎo)航方法，包括如下步驟：

步驟1：在自動引導(dǎo)車應(yīng)用場所里設(shè)置一個地面坐標(biāo)系，在自動引導(dǎo)車的各條行駛線路上間隔鋪設(shè)多個識別碼，且記錄所有識別碼的方向圖標(biāo)所指的方向；

步驟2：判斷當(dāng)前自動引導(dǎo)車是否為啟動狀態(tài)，若是則繼續(xù)下一步驟，若否則跳轉(zhuǎn)至步驟7；

步驟3：安裝在自動引導(dǎo)車上的識別裝置讀取當(dāng)前位置所對應(yīng)的識別碼；

步驟4：依次對識別碼中的二維碼、方向圖標(biāo)以及邊框進(jìn)行解析，得到自動引導(dǎo)車的絕對坐標(biāo)、確定車頭方向、當(dāng)前自動引導(dǎo)車與邊框中心的位置差；若有位置差則根據(jù)絕對坐標(biāo)和位置差調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)對中；若無位置差則直接進(jìn)入下一步驟；

步驟5：原地等待接收任務(wù)，直至收到運送指令；

步驟6：自動引導(dǎo)車開始運動；

步驟7：在運動過程中實時判斷自動引導(dǎo)車是動態(tài)定位模式還是靜態(tài)定位模式；若為動態(tài)定位模式，則執(zhí)行步驟8，若為靜態(tài)定位模式，則執(zhí)行步11；

步驟8：獲取自動引導(dǎo)車相對于地面坐標(biāo)系處于前進(jìn)還是后退狀態(tài)，若是前進(jìn)狀態(tài)，則執(zhí)行步驟9；若是后退狀態(tài)，則執(zhí)行步驟10；

步驟9：僅識別邊框的左下角和右下角，根據(jù)識別結(jié)果調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)中線對齊；

步驟10：僅識別邊框的左上角和右上角，根據(jù)識別結(jié)果調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)中線對齊；

步驟11：識別邊框全部，得到當(dāng)前自動引導(dǎo)車與邊框中心的位置差，調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)對中。

本發(fā)明還提出了采用上述識別碼實現(xiàn)的快速導(dǎo)航系統(tǒng)，包括設(shè)置在自動引導(dǎo)車應(yīng)用場所里的地面坐標(biāo)系、間隔鋪設(shè)在自動引導(dǎo)車各條行駛線路上的多個識別碼，設(shè)置在自動引導(dǎo)車上的識別裝置，將所述地面坐標(biāo)系、行駛線路、識別碼的相關(guān)信息進(jìn)行記錄的地圖模塊，根據(jù)所述識別裝置解析后的結(jié)果以及地圖模塊對自動引導(dǎo)車的運行進(jìn)行控制的控制模塊；

所述識別裝置包括用于獲取所述識別碼的攝像模塊、用于識別所述二維碼的二維碼解析模塊、用于識別所述邊框或部分邊框的邊框解析模塊、用于識別所述方向圖標(biāo)的方向解析模塊。

本發(fā)明通過AGV 的車載攝像頭對 AGV 行駛區(qū)域內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行圖像采集，首先視覺導(dǎo)引的路徑設(shè)置和變更非常簡單方便，路徑的使用與維護(hù)成本低，系統(tǒng)柔性好，可以很方便的識別多分支路徑、各種停車工位，且不受電磁場的影響，工作更加穩(wěn)定可靠。同時，在行駛過程中僅需要識別一個邊框的部分，大大提高了AGV的運行效率，縮短了定位時間，保證了小車在高速運動狀態(tài)能夠快速動態(tài)定位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明識別碼一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為發(fā)明的方法流程圖；

圖3為攝像模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明識別碼的一個具體實施例，本發(fā)明的識別碼由三部分組成，分別為邊框、設(shè)置在邊框內(nèi)的方向圖標(biāo)和二維碼。

圖1給出了邊框的一個樣式，即一個黑色方形框。在其他實施例中，邊框可以由四個不相互連接的四個直角構(gòu)成，它們將圍成一個與圖1類似的方框。無論哪樣樣式的四個直角都既可以是倒角的直角也可以是未倒角的直角。

圖1還給出了方向圖標(biāo)的一個實施例“ROBU”，其中R、B、U三個字母均可以標(biāo)識出唯一個方向，因此在識別方向圖標(biāo)的時候，任意挑選其中一個即可。在其他實施例中，還可以采用可標(biāo)識方向的圖案或文字構(gòu)成，例如一個箭頭“↑”等。當(dāng)然文字、字母和圖案還可以任何組合使用，這樣的好處在于可以借此印上相應(yīng)公司的名稱或者商標(biāo)，便于推廣。

需要注意的是，應(yīng)用在同一場所內(nèi)的所有識別碼的方向圖標(biāo)均是預(yù)設(shè)好的，可以指向同一個方向，也可以指向不同的方向，其原因?qū)⒑罄m(xù)結(jié)合具體應(yīng)用過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的識別碼的二維碼和方框的中心可以為同一個中心，也可以不同中心，當(dāng)然，較優(yōu)的選擇為同一個中心，具體優(yōu)勢將后續(xù)結(jié)合具體應(yīng)用過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖2是本發(fā)明識別碼應(yīng)用在具體場所的快速導(dǎo)航方法流程圖，在一具體應(yīng)用實施例中，假設(shè)是應(yīng)用在電子商務(wù)賣家存儲倉庫中，本發(fā)明的方法首先為該倉庫設(shè)置一個地面坐標(biāo)系（X、Y軸），使倉庫中的每一個位置都擁有一個絕對坐標(biāo)，然后在自動引導(dǎo)車的每一條行駛線路上間隔鋪設(shè)多個識別碼，有一部分識別碼的鋪設(shè)位置正好就是自動引導(dǎo)車需要取放包裹的位置。所有識別碼在鋪設(shè)以后，其方向圖標(biāo)所指向的方向均有記錄，它們可以鋪設(shè)地均指向同一個方向，也可以指向不同方向，例如在該倉庫中，所有識別碼的方向圖標(biāo)均指向Y軸的正方形，而二維碼均位于方向圖標(biāo)的下方。

在具體導(dǎo)航自動引導(dǎo)車時，先判斷當(dāng)前自動引導(dǎo)車是否為啟動狀態(tài)。

若是啟動狀態(tài)，則安裝在自動引導(dǎo)車上的識別裝置讀取當(dāng)前位置所對應(yīng)的識別碼，這個步驟當(dāng)中，可能因為一些原因?qū)е伦詣右龑?dǎo)車的位置并非正好對著識別碼，這樣攝像頭可能拍不到識別碼，因此，我們根據(jù)識別裝置是否可以成功解析二維碼來進(jìn)行區(qū)分，若是識別裝置無法成功解析二維碼，說明位置偏離較遠(yuǎn)，需要調(diào)整自動引導(dǎo)車前后左右移動來尋找當(dāng)前最近的一個識別碼，直至找到這個最近的識別碼為止，也就是說可以成功解析二維碼，攝像頭可以拍到。因此，攝像模塊獲取到識別碼之后，解析的順序依次為二維碼、方向圖標(biāo)、方框。

當(dāng)二維碼的中心和方框的中心不重合時，這里可能會出現(xiàn)一種情況，就是可以成功解析二維碼，但是很可能攝像頭無法拍到方框的全部，在識別二維碼之后，識別完方向圖標(biāo)，會發(fā)現(xiàn)方框無法完整識別，此時，還需要調(diào)整自動引導(dǎo)車，直到方框最后可以完整識別。而方框的中心和二維碼中心重合時，將大大減少這種幾率，而且即便發(fā)生上述情況，由于獲取了方框的部分信息，以及直到了方框的中心位置，也可以進(jìn)行下一步工作。

上述掃描二維碼進(jìn)行解析可以得到自動引導(dǎo)車所在場所的絕對坐標(biāo)（x，y），然后識別方向圖標(biāo)可以確定當(dāng)前車頭的方向，識別方框可以知道當(dāng)前自動引導(dǎo)車與識別碼中心的位置差，若是存在位置差，則需要根據(jù)絕對坐標(biāo)和位置差調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)對中（正好與邊框前后左右對齊）。

實現(xiàn)了對中以后，則原地等待接收任務(wù)，直至收到運送指令，例如，去坐標(biāo)為（x’、y’）的該點取貨。

自動引導(dǎo)車根據(jù)運送指令開始運動，在運動過程中需要實時判斷自動引導(dǎo)車是動態(tài)定位模式還是靜態(tài)定位模式。

若為動態(tài)定位模式，說明當(dāng)前自動引導(dǎo)車處于運動狀態(tài)，將通過運送指令獲取自動引導(dǎo)車相對于車頭處于前進(jìn)還是后退狀態(tài)，若是前進(jìn)狀態(tài)，僅識別邊框的左下角和右下角，根據(jù)識別結(jié)果調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)中線對齊，即走到行駛線路的中心，沒有偏離。若是后退狀態(tài)，僅識別邊框的左上角和右上角，根據(jù)識別結(jié)果調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)中線對齊。需要強調(diào)的是，本發(fā)明的根據(jù)識別結(jié)果調(diào)整自動引導(dǎo)車中線對齊在一個較優(yōu)實施例中，并非是立即執(zhí)行完全對齊，識別結(jié)果給出一個偏移量，控制模塊在后續(xù)的行駛過程中慢慢地多次進(jìn)行偏移補償，逐步實現(xiàn)中線對齊，該較優(yōu)實施例比立即執(zhí)行完全對齊的實施例來說，不會影響自動引導(dǎo)車的行駛速度，縱觀自動引導(dǎo)車的整個行駛路程，保證它基本沿著行駛路線的中線運行，提高了運送效率。

可以看出，在自動引導(dǎo)車運行的過程當(dāng)中，本發(fā)明所解析的內(nèi)容相當(dāng)?shù)纳伲虼怂俣确浅？臁８鶕?jù)多次試驗對比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在相同的CPU計算資源下，現(xiàn)有技術(shù)中的掃描二維碼的方式需要耗時至少50毫秒才能解析一個二維碼，而本發(fā)明僅耗時16毫秒，由于識別速度的加快，自動引導(dǎo)車的行駛速度可以達(dá)到2米/秒，既快速又精確，可以充分滿足快速物流的要求。

若為靜態(tài)模式，說明自動引導(dǎo)車已經(jīng)運動到目標(biāo)位置（x’、y’）附近且已停止，需要準(zhǔn)確停在該點進(jìn)行取貨，由于已經(jīng)得知了目標(biāo)坐標(biāo)位置（x’、y’），所以不需要再掃描二維碼，只需要識別邊框全部，得到當(dāng)前自動引導(dǎo)車與邊框中心的位置差，調(diào)整自動引導(dǎo)車與邊框?qū)崿F(xiàn)對中，即正好停在了目標(biāo)位置處。

完成了一次運送以后，根據(jù)情況可以結(jié)束，也可以繼續(xù)原地等待下一次運送指令。

本發(fā)明不僅要求保護(hù)識別碼、快速導(dǎo)航方法，還保護(hù)快速導(dǎo)航系統(tǒng)，該快速導(dǎo)航系統(tǒng)相應(yīng)地包括設(shè)置在自動引導(dǎo)車應(yīng)用場所里的地面坐標(biāo)系、間隔鋪設(shè)在自動引導(dǎo)車各條行駛線路上的多個識別碼，設(shè)置在自動引導(dǎo)車上的識別裝置，以及一個地圖模塊和一個控制模塊。地圖模塊將地面坐標(biāo)系、位于地面坐標(biāo)系內(nèi)的各條行駛線路、以及鋪設(shè)在各條行駛線路上的二維碼的坐標(biāo)和方向圖標(biāo)的鋪設(shè)方向建立成一個地圖模型。控制模塊根據(jù)識別裝置解析后的結(jié)果以及地圖模塊提供的相關(guān)信息對自動引導(dǎo)車的運行進(jìn)行控制。

具體的，識別裝置包括用于獲取識別碼的攝像模塊、用于識別二維碼的二維碼解析模塊、用于識別邊框或部分邊框的邊框解析模塊、用于識別方向圖標(biāo)的方向解析模塊。

如圖3所示，攝像模塊包括用于獲取所述識別碼的攝像頭、將攝像頭固定在自動引導(dǎo)車上的支架，設(shè)置在攝像頭前端一側(cè)的光源。

本發(fā)明使用的識別碼中，二維碼僅起到在靜態(tài)時定位的作用，確定偏移量及方向的工作都由邊框及方向圖標(biāo)完成，大大提高了攝像頭定位的速度，有利于在高速運動狀態(tài)下對小車位置進(jìn)行定位及糾偏。

以上具體實施例僅用以舉例說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的構(gòu)思下可以做出多種變形和變化，這些變形和變化均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。