基于二維碼的導航系統和方法、導航標記物及導航控制器技術方案

本申請公開了一種基于二維碼的導航系統，其包括：多個導航標記、配備有相對導航裝置和攝像頭的自動引導車以及控制器，其中控制器接收攝像頭所采集的導航標記的圖像并識別導航標記，當識別出當前導航標記包括二維碼時，其基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出不包括二維碼時，其基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置。本申請還公開了相應的導航方法、導航標記物和控制器。根據本發明專利技術，大幅提高了基于二維碼的導航系統和方法的魯棒性。

Navigation system and method based on two-dimensional code, navigation marker and navigation controller

The invention discloses a navigation system based on two-dimensional bar code comprises a plurality of navigation marks, equipped with a relatively automatic guided vehicle navigation device and camera and a controller, and the identification and navigation mark image navigation mark controller receives the collected by camera, when identifying the current navigation mark includes a two-dimensional code, which is based on the two-dimensional code to determine the navigation reference direction and position of the current navigation mark; when the identification does not include two-dimensional code, the graphic marker is determined based on the current navigation mark in the reference direction for navigation, and automatic guided vehicle before a navigation marker location and relative navigation device is detected based on the previous navigation mark the current navigation mark and displacement direction to determine the current location of navigation mark. The present application also discloses a corresponding navigation method, a navigation marker and a controller. In accordance with the present invention, the robustness of navigation systems and methods based on two-dimensional codes is greatly improved.

【技術實現步驟摘要】
基于二維碼的導航系統和方法、導航標記物及導航控制器
本專利技術總體地涉及移動機器人導航領域；更具體地，涉及基于二維碼的機器人導航技術。
技術介紹
基于陣列式二維碼的視覺導航可與相對導航進行組合，憑借其良好的互補性和自主性逐漸成為導航領域的重要發展方向和極具發展前景的導航技術。陣列式二維碼導航系統通常包括在導航區域內鋪設的均勻或非均勻的二維碼陣列，每個二維碼存儲該二維碼所在位置的地面坐標信息或與該地面坐標信息一一對應的對應信息(通過對應信息，可解算或查找出對應的坐標信息)。自動引導車(AutomatedGuidedVehicle,AGV)通過攝像頭對二維碼進行讀取和識別，綜合二維碼編碼信息和其在圖像中的位置信息，可以對AGV小車進行準確的絕對定位。該視覺導航獲得的絕對定位可以用于對相對導航進行校準，從而消除或至少減小相對導航由于漂移引入的導航誤差。基于二維碼的導航方式較為適合在無人環境中使用。而在有人的環境中，人員行走會污染、損壞二維碼，從而可能導致二維碼識別失敗，影響組合導航系統的穩定運行。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提高導航系統和方法的魯棒性。根據本專利技術的第一方面，提供一種基于二維碼的導航系統，其包括：設置在預定的導航區域中的多個導航標記，所述多個導航標記布置成陣列，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者；自動引導車，配備有相對導航裝置和攝像頭，當所述自動引導車在所述導航區域中相繼地經過導航標記上方時，所述攝像頭采集自動引導車所經過的導航標記的圖像，所述相對導航裝置檢測所述自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；以及控制器，其接收來自所述攝像頭和相對導航裝置的信息，確定導航用基準方向和當前導航標記的位置，并基于所述導航用基準方向和當前導航標記的位置，控制自動引導車的行駛，其中，所述控制器接收所述攝像頭所采集的導航標記的圖像并識別導航標記，當識別出當前導航標記包括二維碼時，其基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出所述導航標記不包括二維碼時，其基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定所述導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及所述相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置。根據本專利技術的第二方面，提供一種基于二維碼的導航方法，該方法用于在具有布置成陣列的多個導航標記的導航區域中對自動引導車進行導航，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者，所述自動引導車設置有相對導航裝置和攝像頭，所述方法包括以下處理：當自動引導車在所述導航區域中相繼地經過導航標記上方時，通過所述相對導航裝置檢測自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；當自動引導車經過當前導航標記上方時，通過所述攝像頭采集當前導航標記的圖像；識別所述圖像，并且當識別出當前導航標記包括二維碼時，基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出當前導航標記不包括二維碼時，基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定所述導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及所述相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置；以及基于所確定的導航用基準方向和當前導航標記的位置，控制自動引導車的行駛。根據本專利技術的第三方面，提供一種用于自動引導車導航的導航標記物，其包括設置在預定的導航區域中的多個導航標記，所述多個導航標記布置成陣列并且包括至少一個二維碼和至少一個輔助圖形標記，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者。根據本專利技術的第四方面，提供一種導航控制器，用于在具有布置成陣列的多個導航標記的導航區域中對自動引導車進行導航，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者，所述導航控制器包括：接收單元，用于接收自動引導車上的攝像頭采集的導航標記的圖像，以及接收自動引導車上的相對導航裝置檢測的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；計算單元，其基于導航標記的圖像識別導航標記，當識別出當前導航標記包括二維碼時，其基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出所述導航標記不包括二維碼時，其基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定所述導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及所述相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置；和控制單元，其基于所述導航用基準方向和當前導航標記的位置，控制自動引導車的行駛。附圖說明從下面結合附圖對本專利技術實施例的詳細描述中，本專利技術的這些和/或其它方面和優點將變得更加清楚并更容易理解，其中：圖1為根據本專利技術實施例的導航系統的示意圖；圖2示出了可應用于圖1所示導航系統的導航標記物的第一實施例；圖3為圖2所示的輔助圖形標記的多種變型的示意圖；圖4為可應用于圖1所示導航系統的根據本專利技術實施例的導航方法的示意框圖；圖5示出了可應用于圖1所示導航系統的導航標記物的第二實施例；圖6為圖5所示的輔助圖像標記的多種變型的示意圖；圖7示出了可應用于圖1所示導航系統的導航標記物的第三實施例；圖8示出了圖7所示導航標記物的一種變型。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關專利技術，而非對該專利技術的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與專利技術相關的部分。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。圖1示出了根據本專利技術實施例的導航系統。如圖1所示，根據本專利技術實施例的導航系統為基于二維碼的導航系統，其包括設置在預定導航區域中的多個導航標記10、通過導航在該導航區域中行駛的自動引導車(AGV)20、以及控制器30。多個導航標記10布置成陣列。而且，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者(圖1中未示出)，這將在后面更加詳細地介紹。每個二維碼存儲該二維碼所在位置的位置信息(絕對位置)或與該位置信息一一對應的對應信息(通過對應信息，可解算或查找出對應的位置信息)。圖1中僅示出了一個自動引導車20，但是實際應用中通常是采用多個自動引導車20，根據本專利技術實施例的導航系統在這方面不受限制。如圖所示，自動引導車20設置有攝像頭21和相對導航裝置22。攝像頭21用于在自動引導車20經過導航標記10的上方時，拍攝導航標記10的圖像。相對導航裝置22可以為慣性導航系統(如陀螺儀)、里程計(如編碼器、視覺里程計)或者任何其他適合于檢測相對位置和姿態變化的裝置，或前者的任意組合。當自動引導車20從一個導航標記行駛到下一個導航標記時，相對導航裝置22檢測自動引導車20在兩個導航標記之間的位移和行駛方向。控制器30在圖1中示出為獨立于自動引導車20設置。例如控制器30本身可以實現為控制臺，可以與多個自動引導車20無線通信連接并控制該多個自動引導車的行駛。然而，本專利技術并不限于此。例如在一些實施例中，控制器30也可以實現為自動引導車20的一部分，即安裝在自動引導車20上。這種情況下，還可以另外設置總控制臺，例如用于多個自動引導車20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于二維碼的導航系統，包括：設置在預定的導航區域中的多個導航標記，所述多個導航標記布置成陣列，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者；自動引導車，配備有相對導航裝置和攝像頭，當所述自動引導車在所述導航區域中相繼地經過導航標記上方時，所述攝像頭采集自動引導車所經過的導航標記的圖像，所述相對導航裝置檢測所述自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；以及控制器，其接收來自所述攝像頭和相對導航裝置的信息，確定導航用基準方向和當前導航標記的位置，并基于所述導航用基準方向和當前導航標記的位置，控制自動引導車的行駛，其中，所述控制器接收所述攝像頭所采集的導航標記的圖像并識別導航標記，當識別出當前導航標記包括二維碼時，其基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出所述導航標記不包括二維碼時，其基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定所述導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及所述相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置。

【技術特征摘要】
1.一種基于二維碼的導航系統，包括：設置在預定的導航區域中的多個導航標記，所述多個導航標記布置成陣列，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者；自動引導車，配備有相對導航裝置和攝像頭，當所述自動引導車在所述導航區域中相繼地經過導航標記上方時，所述攝像頭采集自動引導車所經過的導航標記的圖像，所述相對導航裝置檢測所述自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；以及控制器，其接收來自所述攝像頭和相對導航裝置的信息，確定導航用基準方向和當前導航標記的位置，并基于所述導航用基準方向和當前導航標記的位置，控制自動引導車的行駛，其中，所述控制器接收所述攝像頭所采集的導航標記的圖像并識別導航標記，當識別出當前導航標記包括二維碼時，其基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出所述導航標記不包括二維碼時，其基于當前導航標記中的輔助圖形標記確定所述導航用基準方向，并且基于前一個導航標記的位置以及所述相對導航裝置檢測到的自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向確定當前導航標記的位置。2.如權利要求1所述的導航系統，其中，至少一個所述導航標記包括二維碼和設置在該二維碼周邊的輔助圖形標記。3.如權利要求1所述的導航系統，其中，至少一個所述導航標記僅包括輔助圖形標記。4.如權利要求1-3中任一項所述的導航系統，其中，所述輔助圖形標記是通過噴涂或涂敷方式設置的。5.一種基于二維碼的導航方法，用于在具有布置成陣列的多個導航標記的導航區域中對自動引導車進行導航，每一個導航標記包括二維碼和輔助圖形標記中的至少一者，所述自動引導車設置有相對導航裝置和攝像頭，所述方法包括以下處理：當自動引導車在所述導航區域中相繼地經過導航標記上方時，通過所述相對導航裝置檢測自動引導車從前一個導航標記到當前導航標記的位移和行駛方向；當自動引導車經過當前導航標記上方時，通過所述攝像頭采集當前導航標記的圖像；識別所述圖像，并且當識別出當前導航標記包括二維碼時，基于該二維碼確定導航用基準方向以及當前導航標記的位置；當識別出當前導航...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李洪波，廖方波，鄭勇，劉凱，
申請(專利權)人：上海極絡智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31