一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统，涉及地面作业设备技术领域，包括激光雷达、超声波或红外避障传感器以及反光桶；工作人员通过在作业现场快速部署多个反光桶以标定地面作业设备的工作范围；工作人员在确认反光桶的数目之后，地面作业设备利用激光雷达的激光束通过软件算法或机器学习方法识别反射板特征，识别定位到环境中的反光桶，生成反光桶标定范围内的障碍物概率地图；地面作业设备依据作业区域的几何图形信息进行路线规划；地面作业设备根据规划好的路线自主导航定位行走，进行磨地/洗地操作；本发明专利技术大幅度简化了操作人员定义自动驾驶车辆作业区域的操作，大幅度提升自动驾驶工业车辆的操作效率。的操作效率。的操作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统


[0001]本专利技术涉及地面作业设备
，具体是一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统。

技术介绍

[0002]在混凝土地面的建设中，有时需要对有特殊要求的混凝土地面进行打磨，以满足地面的某种功能需要，目前，我国的建筑工程建设中，很多的地面的铺装层内必须做防水层，一般的防水层都是将防水材料均匀地喷洒在混凝土面层上，为了增加防水材料与混凝土面层结合的牢度，使防水层质量达到设计标准，目前施工单位对混凝土地面的面层处理一般都采用磨地机进行打磨，使得混凝土地面达到较高的水平度，从而满足其他的需求，所以混凝土地面磨地机在施工时候的应用非常的广泛；
[0003]清洁区域的覆盖率是一个评价磨地机工作质量的重要指标，反映了磨地机针对工作场景的清洁能力，因此如何获取环境信息，实现对自身及目标、障碍物的定位，并通过规划算法得到无障碍导航路径，是需要解决的问题；为此，本专利技术提出一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统，包括激光雷达、超声波或红外避障传感器以及反光桶；
[0006]工作人员通过在作业现场快速部署多个反光桶以标定地面作业设备的工作范围，操作人员通过软件定义反光桶的数目、半径尺寸特性；
[0007]工作人员在确认反光桶的数目之后，地面作业设备进入一键工作模式；所述一键工作模式包含：1)自动搜索建图；2)导航路径规划；3)磨地/洗地作业路径执行；4)任务结束通知与统计数据生成；
[0008]其中，自动搜索建图阶段：地面作业设备利用激光雷达的激光束通过软件算法或机器学习方法识别反射板特征，识别定位到环境中的反光桶，生成反光桶标定范围内的障碍物概率地图；
[0009]其中，导航路径规划阶段：地面作业设备依据作业区域的几何图形信息进行路线规划，以作业区域最长边方向为x方向，沿x方向的往复方向规划路线并进行最短路径的优化；
[0010]其中，磨地/洗地作业路径执行阶段：地面作业设备根据规划好的路线自主导航定位行走，进行磨地/洗地操作；
[0011]在磨地/洗地任务执行过程中，导航系统自动存储地面作业设备因为障碍物原因而难以抵达的位置坐标；行走过程中根据超声波或红外避障传感器躲避障碍物及工作人
员；
[0012]其中，任务结束通知与统计数据生成阶段：自动地面作业设备任务结束后，系统通过指示灯以及短信通知方式向操作人员报告地面作业设备的路径执行情况。
[0013]进一步地，其中，自动搜索建图阶段，具体步骤如下：
[0014]车体以初始位置出发，并假设初始坐标为(0,0)；在行进过程中不断拓展导航地图，同时进行反光桶的识别；
[0015]若激光雷达视野中出现的反光桶的数目为1，则标记反光桶在地图中的位置，导航系统控制地面作业设备向反光桶方位前进，在前进过程中不断拓展完善地图并扫描新的反光桶；
[0016]若视野中同时出现多个反光桶，则标记反光桶在地图中的位置，计算出各个反光桶的距离；地面作业设备首先将反光桶按距离排序，并向最近的反光桶前进；在前进过程中不断拓展地图并扫描新的反光桶，依次根据距离远近进行遍历。
[0017]进一步地，自动搜索建图阶段还包括：
[0018]导航系统控制车体遍历各个反光桶，在遍历数目等于反光桶的部署数目后，导航系统闭合反光桶所圈定的区域，并检测区域内是否仍有激光雷达没有扫描过的区域；
[0019]导航系统计算反光桶的闭合空间和未扫描区域相交形成的图形的几何中心的坐标，并控制车体前往此坐标；
[0020]重复上述步骤，在反光桶圈定范围内没有未扫描过的区域后，完成自动扫描建图所有步骤。
[0021]进一步地，其中，导航路径规划阶段还包括：
[0022]若磨地/洗地区域存在障碍物，则将磨地/洗地区域在障碍物的位置以x方向进行分割，形成两个新的区域，然后分别进行路径规划。
[0023]进一步地，所述路径执行情况包括路径贴合状态指标，未能抵达的区域，作业时间以及剩余电量；所述路径贴合状态指标包括成功遍历的路径长度和总路径长度。
[0024]进一步地，在复杂地形环境下，用户可以在查看未能抵达的路径数字或图形信息后选择进入手动操作辅助模式；
[0025]自动磨地机引领用户至全自动模式无法完成的路径区域，用户根据地面作业设备显示屏或指示灯给出的路径指向提示进行手推操作。
[0026]进一步地，无人导航系统中可同时操控多台多种无人驾驶工业设备；系统中反光桶所定义的无人作业区域，实时作业完成情况数据通过后台大数据服务器，在多台、多种无人设备之间进行实时共享。
[0027]进一步地，反光桶实时动态拓展：操作人员通过不断扩展新的反光桶来拓展新的作业区域。
[0028]进一步地，反光桶智能判断：导航系统中地图管理算法通过软件算法或机器学习方法识别反射板特征、半径大小特征信息判断检测到的反光桶是否为系统中使用的反光桶。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术通过反射桶来快速定义工业自动驾驶车辆(地面作业设备，如磨地机、洗地机)的工作区域，以及自动生成作业路径；在磨地/洗地任务执行过程中，导航系统自动存储
地面作业设备因为障碍物原因而难以抵达的位置坐标；用户可以在查看未能抵达的路径数字或图形信息后选择进入手动操作辅助模式，同时操作人员可以通过不断扩展新的反光桶来拓展新的作业区域；本专利技术大幅度简化了操作人员定义自动驾驶车辆作业区域的操作，大幅度提升自动驾驶工业车辆的操作效率。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统的结构示意图。
[0033]图2为本专利技术中多个反光桶标定地面作业设备工作范围的示意图。
[0034]图3为本专利技术中地面作业设备依据作业区域的几何图形信息进行路线规划的示意图。
[0035]图4为本专利技术中作业区域存在障碍物的分割示意图。
[0036]图5为本专利技术中作业区域为不规则区域的分割示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统，其特征在于，包括激光雷达、超声波或红外避障传感器以及反光桶；工作人员通过在作业现场快速部署多个反光桶以标定地面作业设备的工作范围，操作人员通过软件定义反光桶的数目、半径尺寸特性；工作人员在确认反光桶的数目之后，地面作业设备进入一键工作模式；所述一键工作模式包含：1)自动搜索建图；2)导航路径规划；3)磨地/洗地作业路径执行；4)任务结束通知与统计数据生成；其中，自动搜索建图阶段：地面作业设备利用激光雷达的激光束通过软件算法或机器学习方法识别反射板特征，识别定位到环境中的反光桶，生成反光桶标定范围内的障碍物概率地图；其中，导航路径规划阶段：地面作业设备依据作业区域的几何图形信息进行路线规划，以作业区域最长边方向为x方向，沿x方向的往复方向规划路线并进行最短路径的优化；其中，磨地/洗地作业路径执行阶段：地面作业设备根据规划好的路线自主导航定位行走，进行磨地/洗地操作；在磨地/洗地任务执行过程中，导航系统自动存储地面作业设备因为障碍物原因而难以抵达的位置坐标；行走过程中根据超声波或红外避障传感器躲避障碍物及工作人员；其中，任务结束通知与统计数据生成阶段：自动地面作业设备任务结束后，系统通过指示灯以及短信通知方式向操作人员报告地面作业设备的路径执行情况。2.根据权利要求1所述的一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及导航系统，其特征在于，其中，自动搜索建图阶段，具体步骤如下：车体以初始位置出发，并假设初始坐标为(0,0)；在行进过程中不断拓展导航地图，同时进行反光桶的识别；若激光雷达视野中出现的反光桶的数目为1，则标记反光桶在地图中的位置，导航系统控制地面作业设备向反光桶方位前进，在前进过程中不断拓展完善地图并扫描新的反光桶；若视野中同时出现多个反光桶，则标记反光桶在地图中的位置，计算出各个反光桶的距离；地面作业设备首先将反光桶按距离排序，并向最近的反光桶前进；在前进过程中不断拓展地图并扫描新的反光桶，依次根据距离远近进行遍历。3.根据权利要求2所述的一种工业自动驾驶车辆的全自动路线规划以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冠宇，宋琦，李永垚，李超，
申请(专利权)人：宁波迈塔希科技有限公司，
类型：发明
国别省市：