一种全闭环高精度导航系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全闭环高精度导航系统及方法，该系统包括激光跟踪仪、激光跟踪靶球及坐标转化控制器。该方法包括：激光跟踪仪对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置；坐标转化控制器根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正。通过本发明专利技术来实现车体行驶路线的自动导航，不仅易于实施和安装，而且定位精度可高达0.015mm+0.005mm/m。本发明专利技术作为一种全闭环高精度导航系统及方法可广泛应用于移动机器人技术领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种全闭环高精度导航系统及方法
本专利技术涉及移动机器人
，尤其涉及一种应用于自导航叉车、AGV(AutomatedGuidedVehicle，自动导向车)中的全闭环高精度导航系统及方法。
技术介绍
自导航叉车、AGV是一种按照已经规划完成的地图(该地图包含路线及站点等信息)，在中央管理系统、调度系统或人工操作的指令下，自动选择路线行驶，且自动到达站点后，完成指令特定工作(如货物装卸，零部件安装，点送餐服务等)的无人自动行驶设备或移动机器人。目前，市场上针对自导航叉车、AGV的导航方式主要包含有：磁导航、光学导航、视觉导航、超声波导航、惯性导航以及激光反射导航。其中，激光导航的定位精度相对较高，所以其受到更广泛的应用。所述激光导航又具体分为有反射板与无反射板两种，其中，有反射板方式的工作原理为：通过在行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板后，通过激光扫描器发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，基于采集到的激光束，从而通过运算来确定其当前的位置和航向，并通过连续的三角几何运算来实现叉车、AGV的运行导引。由于有反射板的激光导航方式的导航精度相对较好，定位精度可以达到约±4mm，因此，目前多数激光导航采用的导航方式为有反射板方式。然而，市场在对自导航叉车、AGV的应用中，发现有些工作场所，因其场所环境条件受限，有反射板的激光导航的定位精度已无法满足该工作场所，因此由此可见，提供一种更高精度的自导航叉车/AGV导航定位方案是目前迫切需要解决的问题之一。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种应用于自导航叉车/AGV中的全闭环高精度导航系统及方法。本专利技术所采用的第一技术方案是：一种全闭环高精度导航系统，该系统包括激光跟踪仪、激光跟踪靶球及坐标转化控制器；所述激光跟踪仪，用于对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置；所述激光跟踪靶球，其移动受控于靶球移动机构；所述坐标转化控制器，用于根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正。进一步，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的车体方向，其具体包括：获取激光跟踪靶球在规律性移动时的坐标，将获取得到的激光跟踪靶球的坐标拟合成对应的曲线，根据所述曲线，从而解析得出当前车体的车体方向。进一步，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的车体方向，其具体包括：获取激光跟踪靶球的第一坐标位置和第二坐标位置，其中，所述第一坐标位置指的是激光跟踪靶球受靶球移动机构进行位置切换移动前的坐标位置，所述第二坐标位置指的是激光跟踪靶球受靶球移动机构进行位置切换移动后的坐标位置；根据第一坐标位置和第二坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标，计算出第一直线的第一斜率，其中，所述第一直线是由第一坐标位置和第二坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标确定得出；根据计算得出的第一斜率，计算出第一直线的第一倾斜角度；根据计算出的第一倾斜角度，确定得到当前车体的车体方向。进一步，所述坐标转化控制器还用于根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕Y轴的角度和/或绕X轴的角度；其中，所述X轴和Y轴指的是车体运行环境坐标系中的X轴和Y轴。进一步，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕Y轴的角度，其具体包括：获取激光跟踪靶球的第三坐标位置和第四坐标位置，其中，所述第三坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿X轴移动第一固定距离L1前的坐标位置，所述第四坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿X轴移动第一固定距离L1后的坐标位置；根据第三坐标位置和第四坐标位置中的Z轴坐标以及第一固定距离L1，计算得出绕Y轴的角度；所述绕Y轴的角度P的计算公式具体为：其中，Z3′表示为第三坐标位置中的Z轴坐标，z4′表示为第四坐标位置中的Z轴坐标。进一步，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕X轴的角度，其具体包括：获取激光跟踪靶球的第五坐标位置和第六坐标位置，其中，所述第五坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿Y轴移动第二固定距离L2前的坐标位置，所述第六坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿Y轴移动第二固定距离L2后的坐标位置；根据第五坐标位置和第六坐标位置中的Z轴坐标以及第二固定距离L2，计算得出绕X轴的角度；所述绕X轴的角度W的计算公式具体为：其中，z5′表示为第五坐标位置中的Z轴坐标，z6′表示为第六坐标位置中的Z轴坐标。进一步，所述曲线为正弦曲线；所述根据所述曲线，从而解析得出当前车体的车体方向，其具体包括：从正弦曲线中找出两个对应正峰值或负峰值的坐标位置；根据找出的两个坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标，计算出第二直线的第二斜率，其中，所述第二直线是由找出的两个坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标确定得出；根据计算得出的第二斜率，计算出第二直线的第二倾斜角度；根据计算出的第二倾斜角度，确定得到当前车体的车体方向。本专利技术所采用的第二技术方案是：一种全闭环高精度导航方法，包括以下步骤：激光跟踪仪对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置；坐标转化控制器根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正。进一步，还包括构建步骤；所述构建步骤具体包括：利用激光跟踪仪和激光跟踪靶球来建立车体运行环境坐标系；在车体运行环境坐标系下创建车体运行的站点、路线和/或地图。进一步，还包括以下步骤：根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕Y轴的角度和/或绕X轴的角度；其中，所述X轴和Y轴指的是车体运行环境坐标系中的X轴和Y轴。本专利技术系统及方法的有益效果是：本专利技术将激光跟踪仪、激光跟踪靶球及坐标转化控制器组合应用于自导航叉车和/或AGV中，通过激光跟踪仪对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置，然后坐标转化控制器便根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正，以实现车体自动导航。可见，通过本专利技术来实现车体行驶路线的自动导航，其不仅易于实施和安装，无需在路面进行任何标识标记，对车体的运行路面要求低，而且定位精度可高达0.015mm+0.005mm/m，具有定位精度非常高的优点，基本可满足各种工作场所环境的精度需要，应用范围更广且商用价值更高。附图说明图1是本专利技术一种全闭环高精度导航系统的一具体实施例结构示意图；图2是检测车体方向的第一具体实施例原理示意图；图3是检测车体方向的第二具体实施例原理示意图；图4是计算多自由度的一具体实施例原理示意图；图5是本专利技术一种全闭环高精度导航方法的一具体实施例步骤流程示意图。附图标记：1、车体；2、靶球移动机构；3、激光跟踪靶球；4、激光跟踪仪；5、曲线；301、第一坐标位置；302、第二坐标位置。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，该系统包括激光跟踪仪、激光跟踪靶球及坐标转化控制器；所述激光跟踪仪，用于对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置；所述激光跟踪靶球，其移动受控于靶球移动机构；所述坐标转化控制器，用于根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正。

【技术特征摘要】
1.一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，该系统包括激光跟踪仪、激光跟踪靶球及坐标转化控制器；所述激光跟踪仪，用于对激光跟踪靶球进行跟踪，以获取得到激光跟踪靶球的坐标位置；所述激光跟踪靶球，其移动受控于靶球移动机构；所述坐标转化控制器，用于根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的坐标位置及车体方向，按照所需途经的站点和/或路线，对当前车体的坐标位置及车体方向进行数据处理后，将处理后得到的坐标结果和车体方向结果反馈至车体进行车体行驶位置和方向的修正。2.根据权利要求1所述一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的车体方向，其具体包括：获取激光跟踪靶球在规律性移动时的坐标，将获取得到的激光跟踪靶球的坐标拟合成对应的曲线，根据所述曲线，从而解析得出当前车体的车体方向。3.根据权利要求1所述一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，从而确定出当前车体的车体方向，其具体包括：获取激光跟踪靶球的第一坐标位置和第二坐标位置，其中，所述第一坐标位置指的是激光跟踪靶球受靶球移动机构进行位置切换移动前的坐标位置，所述第二坐标位置指的是激光跟踪靶球受靶球移动机构进行位置切换移动后的坐标位置；根据第一坐标位置和第二坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标，计算出第一直线的第一斜率，其中，所述第一直线是由第一坐标位置和第二坐标位置中的X轴坐标和Y轴坐标确定得出；根据计算得出的第一斜率，计算出第一直线的第一倾斜角度；根据计算出的第一倾斜角度，确定得到当前车体的车体方向。4.根据权利要求1-3任一项所述一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，所述坐标转化控制器还用于根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕Y轴的角度和/或绕X轴的角度；其中，所述X轴和Y轴指的是车体运行环境坐标系中的X轴和Y轴。5.根据权利要求4所述一种全闭环高精度导航系统，其特征在于，所述根据激光跟踪靶球的坐标位置，计算得出绕Y轴的角度，其具体包括：获取激光跟踪靶球的第三坐标位置和第四坐标位置，其中，所述第三坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿X轴移动第一固定距离L1前的坐标位置，所述第四坐标位置指的是激光跟踪靶球在沿X轴移动第一固定距离L1后的坐标位置；根据第三坐标位置和第四坐标位置中的Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴青长，杨永峰，李有永，郑连军，刘键鑫，谢石柱，高丙坤，
申请(专利权)人：广州明珞汽车装备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44